Устройство контроля сопротивления изоляции разветвленной электрической сети
Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к устройствам для контроля и измерения сопротивления изоляции судовых электрических сетей с изолированной нейтралью, питающихся от нескольких генераторов. Устройство контроля сопротивления изоляции разветвленной электрической сети содержит источник измерительного напряжения, развязывающий фильтр, резистивный шунт, элемент сравнения, блок регулирования уставок, блок контроля смещения, коммутатор, сопротивление уставки, генератор синхроимпульса , переключатель режима синхронизации, генератор зондирующего напряжения , приемник синхроимпульса, распределитель управляющих сигналов. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ (21) 4935315/21 (22) 12.05,91 (46) 28,02,93. Бюл. N 8 (71) В сесоюзн ый научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения (72) Г,П.Могилев, В.В;Игнатьев, В.Н.Павлов, А.А.Ковбасин, Е.А,Иванов, А.О,Трусов и А.Ф.Семенов (73) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения (56) Авторское свидетельство СССР М 1538154, кл. G 01 R 31/02, 1988. Авторское свидетельство СССР М 1007049, кл. G 01 Я 31/02, 1989. Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к устройствам для контроля и йзмерения сопротивления изоляции судовых электрических сетей с изолированной нейтралью, питающихся от нескольких генераторов, Генераторы могут работать как в параллельном режиме, так и на индивидуальные нагрузки, при этом сопротивление изоляции сети меняется в ши. роких пределах. В связи с этим возникает необходимость корректирования уставок предупредительной сигнализации и исключения режима параллельного измерения сопротивления сети более чем одним устройством. Целью изобретения является повышение надежности функционирования устройства путем уменьшения количества линйй связи и исключения необходймости исполь„„« 4 „„1799476 А3 (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ РАЗВЕТВЛЕННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к устройствам для контроля и измерения сопротивления изоляции судовых электрических сетей с изолированной нейтралью, питающихся от нескольких генераторов. Устройство контроля сопротивления изоляции разветвленной электрической сети содержит источник измерительного напряжения, развязываю.щий фильтр, резистивный шунт, элемент сравнения, блок регулирования уставок, блок контроля смещения, коммутатор, сопротивление уставки, генератор синхроим- Я пульса, переключатель режима . синхронизации, генератор зондирующего напряжения, приемник синхроимпульса, распределитель управляющих сигналов. 2 ил. зования блок-контактов секционных выключателей. Фиг. I и 2 поясняет изобретение. Устройство содержит источник измерительного напряжения 1, развязывающий фильтр 2, резистивный шунт 3, элемент сравнения 4, блок контроля смещения сети 5, генератор синхроимпульса 6, генератор зондирующего. напряжения 7, блок регулирования уставок 8, коммутатор 9, сопротивление уставки 10, приемник синхроимпульса 11, переключатель режима синхронизации "ведущий-ведомый" 12, распределитель управляющих, сигналов 13. Источник измерительного напряжения 1 подключен к контролируемой сети через развязывающий фильтр 2, а вторым выводом — к корпусу через шунт 3 и к сигнальному входу элемента сравнения 4, Общая 1799476 точка соединения фильтра 2 и источника 1 подключена ко входу блока контроля смещения сети 5, выход которого подключен ко входу коммутатора 9, Генератор синхроимпульса 6 через переключатель 12 подключен к линейному выходу устройства. соединенному с линией связи. К этому we выходу через блок регулирования уставок 8 подключен генератор зондирующего напряжения 7, а выход блока регулирования уставок 8 подключен копорному входуэлемента сравнения 4, Коммутатор 9 подключен первым выводом к линейному выходу, а вторым— через сопротивление уставки 10 к корпусу, Также между корпусом и линейным выходом подключен приемник синхроимпульса 11, выход которого подключен ко входу "Установка 0" распределителя управляющих сигналов 13, Выход "Синхронизация" распределителя 13 подключен ко входу генератора синхроимпульсов 6, а один из выходов "Измерение" (в соответствии с номером устройства) подключен ко входам источника измерительного напряжения 1 и генератора зондиру ощего напряжения 7. Источник измерительного напряжения 1 может выполняться по известным схемам стабилизированных источников и содержит полупроводниковый ключ для подключения источника к контролируемой сети. В качестве ключа могут использоваться оптроны различных типов, например, А0Т 127, Развязывающй фильтр 2 служит для сглаживания перемснной составляющей напряжения, воздействующей на выход источника и.выполняется также по известным схемам. Элемент сравнения 4 представляет собои компаратор, на один вход которого поступает контролируемый сигнал, а на другой — опорное напряжение. При превышении уровня контролируемого сигнала над опорным напряжением компаратор срабатывает, на его выходе появляется потенциал лог. 1, который манжет. использоваться для сигнализации, В качестве компаратора могут применяться микросхемы типов 521, СА3, 140 УД20 и т.д. Блок контроля смещения 5 предназначен для выявления режима параллельной работы по величине постоянного напряжения смещения сети относительно корпуса. которое возникает при работе источника измерительного напряжения. Величина смещения зависит от напряжения источника, внутренних сопротивлений источника с фильтром и величины сопротивления сети, При нормальных эксплуатационных величинах сопротивления изоляции сети напряжение смещения меняется в незначительных пределах, что позволяет использовать его в качестве информативного признака параллельной работы, На фиг, 1 показано исполнение блока 5, который содержит 2 компаратора (верхнего и нижнего допусковых уровней напряжения) и элемент И. Компараторы выполнены на микросхеме типа 140 УД20, На неинвер. тирующий вход первого ОУ подано напря"0 жение верхнего допускового уровня, а напряжение нижнего допускового уровня подано на инвертирующий вход второго ОУ. Инвертирующий вход первого ОУ и неинвертирующий вход второго ОУ соединены вместе и выполняют роль входа блока 5, подключаемого к общей точке источника 1 и фильтра 2. Если напряжение смещения сети находится между верхним и нижним допусковыми уровнями, то на выходах обоих ОУ 20 и элемента И потенциал равен лог. "1", Отклонение напряжения смещения более верхнего или менее нижнего приводит к нарушению комбинации лог. "1" на входах элемента И и появлению потенциала лог. "0" на его выходе. Величина верхнего допускового уровня выбирается, исходя из возможных отклонений напряжения источника, а нижнего — из минимального напряжения с учетом падения напряжения на внутреннем сопротивлении развязывающего фильтра при минимально допустимом эксплуатационном уровне сопротивления изоляции, Практически в любой электрической сети возникают коммутационные переходные процессы, сопровождающиеся появлением постоянной составляющей напряжения сети относительно корпуса. Однако вероятность появления ложной информации о параллельной работе стремится к нулю при 40 контроле по допусковым уровням, а длительность его существования ограничивается временем переходных процессов в сети, При необходимости достоверность контроля может быть повышена за счет уменьше45 ния интервала времени, в течение которого ведется контроль напряжения смещения, Генераторы синхроимпульсов 6 и зондирующего напряжения 7 представляют собой соединенные последовательно 50. источники напряжений и полупроводниковые ключи, причем напряжение источника синхроимпульса выбрано больше напряжения источника зондирующего напряжения для селекции импульсов по величине напря55 жения, Источник зондирующего напряжения содержит диод в выходной цепи для защиты полупроводникового ключа от обратного напряжения. Блок регулирования уставок 8 представляет собой преобразователь постоянного 1799476 20 делителем частоты и осуществляет выдачу 35 40 пределителя представлен на фиг. 2 и содер- 45 жит генератор стабильных интервалов с кварцевой стабилизацией, выполненный на микросхеме 512 ПС10 (001). а также делитель управляющих сигналов, выполненный на микросхемах 561 ИЕ9 (003, 003, 004), 50 Делитель обеспечивает формирование 14 и. управляющих сигналов "Измерение", Формирование синхроимпульса осуществляется. микросхемой типа 561 ТМ2 (006), тока, протекающего по линии связи при включении генератора зондирующего напряжения, в пропорциональйую величину напряжения. Блок может быть реализован на основе автогенераторных датчиков постоянного тока, Коммутатор 9 представляет собой полупроводниковый ключ и может быть реализо. ван на транзисторном оптроне типа AOT 127. Сопротивление уставки 10 представляет собой резистор, номинал которого выбирается, исходя иэ минимально допустимого уровня сопротивления изоляции для одного участка сети. Приемник синхроимпульса 11 представляет собой оптрон, подключенный к линии связи через ограничительный резистор и стабилитрон, обеспечивающие прохождение импульсов синхронизации и блокирование входной цепи оптрона при воздействии зондирующего напряжения. Пере кл ючател ь режима синхронизации "ведущий-ведомый" 12 предназначен для перевода вручную одного иэ устройств, установленных 8 сети, в режим "ведущего" (синхронизирующего) по отношению к другим устройствам, генераторы синхронизации которых к линии связи не подключаются. Укаэанные мероприятия по выбору режима синхронизации проводятся при установке устройств на объекте. Распределитель управляющих сигналов 13 содержит прецизионный генератор с сигналов "Синхронизация" (для управления генератором синхроимпульса), "Измерение"(последовательность сигналов,количество которых равно количеству устройств, установленных в сети), а также прием синхроимпульса по входу "Установка 0" (для приведения устройства в режим единого времени). Возможный вариант выполнения расЭлементы "И" 004.1, 004,2 предназначены для передачи импульсов на вход микросхемы 003 после заполнения 002, Элементы ИЛИ 005.1. 005.2 предназначены для органиэации нового цикла после окончания 14-го сигнала. Очередность работы устрой25 30 ства в системе определяется положением перемычки S1, соединяющей один из выходов микросхем 002, 003 с выходом блока. При изготовлении каждому устройству (в соответствии с подключением перемычки) присваивается свой порядковый номер, а на объекте применяются устройства в порядке возрастания номеров, чем исключается одновременное включение в режим контроля двух устройств. Для передачи сигналов между устройствами использована однопроводная линия связи, в качестве обратного провода служит корпус судна. Описанное устройство работает следующим образом. При включении первого устройства в режим измерения электрическая сеть получает смещение от источника измерительного напряжения, что регистрируется блоками контроля смещения тех устройств, подключенных к участкам сети, " работающим параллельно с первым. Блоки контроля смещения подают сигнал включения на коммутаторы, тем самым обеспечивается подключение сопротивлений уставок к линии связи. По команде от распределителя сигналов одновременно включается генератор зондирующего напряжения первого устройства и через блок регулирования ус-- . тавок начинает протекать ток, определяемый сопротивлениями уставок параллельно работающих устройств, Выходное напряжение блока регулирования уставок принимает значение, пропорциональное. величине уставки при данной конкретной конфигурации сети. Если при этом в сети произошло снижение сопротивления изоляции ниже полученной величины уставки, то срабатывает элемент сравнения, обеспечивая сигнализацию о повреждении изоляции. После окончания времени, отведенного на работу первого устройства, включается в работу второе устройство и все процессы протекают аналогично предыдущему и так далее. Таким образом, при каждом измерении в устройстве контроля сопротивления автоматически вырабатывается напряжение уставки, адаптивно изменяющееся в соответствии с конкретной конфигурацией сети, Информативным параметром является постоянная составляющая смещения сети, возникающая при работе измерительного источника. Определение величины уставки, соответствующей конкретной конфигурации сети, производится путем зондирования линии. связи постоянным напряжением и трансформации величины постоянного тока в пропорциональное напряжение. При этом отпадает необходи1799476 7 . 8 мость в использовании блок-контактов сек- сети, элемент сравнения, блок регулировационных вйключателей, что не всегда воз- ния уставок, выход которого подключен к можно в связи с их ограниченным опорному входу элемента сравнения, о т л иколич6ством и использованием их в схемах .ч а ю ще е с я тем, что, с целью повышения автоматики. Кроме того, в. связи с исключе- 5 надежности функционирования, в устройстнием необходимости формирования логиче- во дополнительно введены коммутатор, геского сигнала, соответствующего структуре нератор синхроимпульса, переключатель сети. количество линий связи уменьшается режимасинхронизации, генератор зьндируна й-1 (где Й вЂ” количество установленных ющего напряжения, приемник синхроим.устройств контроля), что повышает помехо- 10 пульса, распределитель управляющих устойчивость и снижает повреждаемость, сигналов, блокконтроля смещения, входкочто в конечном итоге повышает надежность торого подключен к точке соединения источ.. функцйонирования всей системы контроля . ника измерительного напряжения и сопротивленйя изоляции. Дополнительным развязывающего фйльтра, а выход — к входу эффектом является уйрощение схем автома- 15 коммутатора, включенного последователь.тикииснижениестоимостимонтажа.: . но с сопротивлением уставки к линейному Новизна заявляомого устройства за- выходу, генератор синхроимпульса. подключается в выборе информативного при- ключенный к линейному выходу через перезнака параллельной работы (постоянное ключатель режима синхронизации, напряжение смещения сети) и оригиналь- 20 генератор зондирующего напряжения, подномспособе формирования сигнала уставки ключенный к линейному выходу через блок (подключение сопротивлений уставок. к од- регулирования уставок, приемник синхроной линии и зондирование линии постоян-. импульса, подключенныйклинейномувыхоным напряжением). В устройстве также ду, распределитель управляющих сигналов, : оригинально решена проблема передачи.25 выход "Синхронизация" которого подклюсигналов синхронизации и уставок по одной чен к входу генератора синхроимпульса, вы-, линий, что значительно упрощает эксплуа- ход "Измерение" — к управляющему входу тациюустройств. источника измери гельного напряжения и генератора зондирующего напряжения, а: Формул а и зоб рете н ия 30 вход "Установка 0" подключен к выходу Устройство контроля сопротивления приемника синхроимпульса, второй вывод изоляции разветвленной электрической се- резистивного шунта соедйней с корпусом, ти,. содержащее источник измерительного точка соединения источника измерительно.напряжения, подключенный первым выво- го напряжения и резистивного шунта соедидом крезистивномушунту. развязывающий 35 нена с сйгнальным входом элемента ,фильтр, подключенный к контролируемой сравнения, 1799476 1799476 Редактор Корректор М, Максимишинец. 3ai " ВНИИХИ Государственного комитета по изобретениям и открюиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж 35. Раушская наб., 4/5 :Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Ъ %ю ф В Составитель Г. Могилев Техред М. Моргентал
