Способ измерения и контроля эквивалентного сопротивления изоляции изолированных от земли силовых электрических сетей постоянного тока, в том числе и сетей электродвижения со статическими преобразователями под рабочим напряжением, и устройство для его реализации


 


Владельцы патента RU 2403580:

Федеральное государственное унитарное предприятие "ЦНИИ судовой электротехники и технологии" (ФГУП "ЦНИИ СЭТ") (RU)

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике для измерения сопротивления изоляции силовых электрических сетей постоянного тока. Один полюс контролируемой сети шунтируют резистором и изменяют шунт так, чтобы напряжение этого шунтирующего полюса относительно земли уменьшилось ровно в два раза по сравнению с величиной напряжения этого полюса относительно земли до шунтирования, а в устройство введены компаратор, усилитель мощности, реле с переключающей группой контактов, второе устройство выборки и хранения аналогового сигнала, омметр, управляемая ключами декодирующая резистивная матрица (ДРМ), и новые связи между элементами обеспечили получение нового устройства измерения и контроля с высокой точностью измерения и высокой надежностью без усложнения устройства. Технический результат заключается в повышении надежности измерения и контроля сопротивления изоляции контролируемых электрических сетей постоянного тока. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике для измерения, контроля и сигнализации о снижении сопротивления изоляции силовых электрических сетей постоянного тока ниже нормы и используется для измерения и постоянно действующего контроля сопротивления изоляции электрических сетей постоянного тока на кораблях, судах, шахтах, метрополитене и там, где есть разветвленные отдельные сети постоянного тока.

Предлагаемые способ и устройство измерения и контроля сопротивления изоляции силовых электрических сетей постоянного тока относится к технике улучшения условий пожароэлектробезопасности эксплуатации силовых цепей генерирования, преобразования электрической энергии различных электросетей постоянного тока, изолированных от земли.

Известен способ повышения пожароэлектробезопасности систем генерирования и преобразования электроэнергии путем оценки токов утечки в цепях питания переменного или постоянного тока с заземленной нейтралью или заземленным полюсом. Способ основан на выделении разницы входных и выходных токов нагрузки у щита питания. По разнице этих токов судят об уровне пожаробезопасности, оценивая возможность возникновения электрической дуги между токоведущими жилами кабеля и землей (корпусом). По токам утечки судят также об электробезопасности обслуживающего персонала и обеспечивают защиту при малых токах утечки. Примером может служить устройство защитного отключения типа УЗО-20 по ТУ 16-92 ИЖТШ.656111085ТУ г.Ставрополь, завод «Сигнал». Недостатками данного способа являются сравнительно низкая надежность пожаробезопасности и ограниченная область применения.

Известен способ измерения сопротивления изоляции сетей постоянного тока относительно земли (корпуса), заключающийся в том, что применяют дополнительный источник постоянного измерительного напряжения, а для исключения влияния рабочего напряжения контролируемой сети перед измерением компенсируют напряжение сети относительно земли (корпуса) введением регулируемого источника постоянного напряжения, после чего включают источник измерительного напряжения и производят отсчет показаний измерительного прибора (Авт. Свид. СССР № 369515, опубл. 08.11.1979 г БИ №10).

Недостатком данного способа является необходимость наличия двух источников постоянного напряжения - компенсирующего и измерительного. В электрических сетях питания транспортных средств довольно часто трудно конструктивно и технологически обеспечить хорошую компенсацию напряжения питания объекта контроля.

Известны способ и устройство для измерения сопротивления изоляции в сетях постоянного тока по авторскому свидетельству СССР №370551 по МКИ G01R 27/18, отличающиеся тем, что с целью измерения сопротивления изоляции под рабочим напряжением дополнительно введена цепочка из источника питания постоянного тока и диода, подключенных параллельно проводам сети, а их общая точка соединена с другой клеммой токового прибора. Недостатком этого способа и устройства является большая погрешность измерения, так как сопротивление изоляции полюса сети является функцией величины напряжения питания. При больших колебаниях напряжения контролируемой сети постоянного тока соответственно изменяется (увеличивается) и погрешность измерения сопротивления изоляции.

За прототип взяты сравнительно новые способ и устройство измерения сопротивления изоляции силовой сети электроустановок транспорта под рабочим напряжением (патент РФ № 2175138 С1 G01R 27/18, B60L 3/00. опубликован 20.10.2001 г. Бюл. №29), в которых способ измерения сопротивления изоляции силовой сети электроустановок транспорта под рабочим напряжением, при котором накладывают на силовую сеть измерительное напряжение постоянного тока, останавливают переходный процесс перезаряда емкостей в контролируемой сети, не дожидаясь его окончания, измеряют напряжение на сопротивлении изоляции, ток измерительного источника напряжения и вычисляют сопротивление изоляции силовой сети относительно земли путем деления измеренного напряжения на измеренный ток.

Устройство измерения сопротивления изоляции содержит источник измерительного напряжения, ограничительный резистор, индикатор, формирователь измерительных схем, микропроцессорный блок, два датчика напряжения, два датчика тока.

Недостатками этого способа и реализующего его устройства являются большая сложность реализации, особенно в части компенсации до нуля напряжения на сопротивлении изоляции неконтролируемого полюса, измерительное напряжение необходимо выбирать существенно выше напряжения контролируемой сети, что существенным образом усложняет и удорожает устройство, снижает его надежность, а наличие двух датчиков тока и двух датчиков напряжения ведет к увеличению погрешности измерений сопротивления изоляции. Недостатком этого способа и устройства является также и то, что в процессе измерения сопротивления изоляции происходит перезаряд емкостей электрической сети от нуля до полного напряжения сети. Если в такой сети без применения способа и устройства контроля сопротивления изоляции оператор касается одного полюса сети, то попадает под напряжение, которое существенно ниже напряжения сети, а при применении этого способа и устройства в аналогичной ситуации человек попадает под полное напряжение сети, из-за чего существенно ухудшаются условия электробезопасности при контроле силовой сети постоянного тока.

Предлагаемый способ измерения и контроля эквивалентного сопротивления изоляции изолированных от земли силовых электрических сетей постоянного тока и устройство для его реализации, блок-схема которого представлена на фиг.1, свободен от недостатков, присущих прототипу , это достигается тем, что предлагаемый способ измерения и контроля эквивалентного сопротивления изоляции изолированных от земли силовых электрических сетей постоянного тока, в том числе и сетей электродвижения со статическими преобразователями под рабочим напряжением, заключающийся в том, что сначала измеряют напряжение относительно земли одного полюса контролируемой сети постоянного тока, затем шунтируют этот же полюс относительно земли (корпуса) резистором, отличающийся тем, что шунтирующий резистор изменяют таким образом по величине, чтобы напряжение этого полюса относительно земли уменьшилось ровно в два раза по сравнению с величиной напряжения этого полюса относительно земли до шунтирования, после чего шунтирующий резистор отключают и измеряют его величину, которая будет численно равна эквивалентному сопротивлению контролируемой сети постоянного тока.

Предложено также устройство для измерения и контроля эквивалентного сопротивления изоляции изолированных от земли силовых электрических сетей постоянного тока, в том числе и сетей электродвижения со статическими преобразователями под рабочим напряжением, которое содержит генератор импульсов с переключающимся ключом К1 на выходе, первое устройство выборки и хранения аналогового сигнала (УВХАС), резистивный делитель постоянного напряжения, отличающееся тем, что резистивный делитель постоянного напряжения делит запомненную в УВХАС величину напряжения на два, а в устройство дополнительно введены компаратор с первым и вторым входами, усилитель мощности (УМ) и реле (Р) с переключающейся группой контактов на выходе, второе устройство УВХАС, омметр с верхним и нижним выводом и управляемая ключами декодирующая резистивная матрица (ДРМ) с верхним и нижним выводами, причем введенный компаратор первым входом соединен со средней точкой резистивного делителя напряжения, а вторым входом компаратор соединен с верхним выводом декодирующей резистивной матрицы, кроме того верхний вывод ДРМ через замыкающие контакты реле соединен с верхним выводом омметра через второе УВХАС, а через последовательно соединенные размыкающие контакты реле и замыкающие контакты ключа К1 верхний вывод ДРМ соединен с положительным полюсом контролируемой сети постоянного тока, а нижние выводы ДРМ и омметра соединены с корпусом (землей).

Предложенные способ и устройство по сравнению с прототипом обеспечивают существенное повышение надежности и позволяют измерять и контролировать сопротивление изоляции в любом диапазоне величин сопротивления изоляции в различных силовых сетях постоянного тока, изолированных от земли (корпуса).

Устройство измерения и контроля эквивалентного сопротивления изоляции изолированных от земли силовых электрических сетей постоянного тока, в том числе и сетей электродвижения со статическими преобразователями под рабочим напряжением содержит генератор импульсов 1 с переключающимся ключом К1 2 на выходе, первое устройство выборки и хранения аналогового сигнала (УВХАС) 3, резистивный делитель постоянного напряжения 4, компаратор 5 с первым и вторым входами, усилитель мощности (УМ) 6 и реле 7 (Р) с переключающейся группой контактов на выходе Р1-1 8, второе устройство выборки и хранения аналогового сигнала 9, омметр 10 с верхним и нижним выводами, управляемая ключами декодирующая резистивная матрица (ДРМ) 11 с верхним и нижним выводами, причем введенный компаратор 5 первым входом соединен со средней точкой резистивного делителя напряжения 4, а вторым входом компаратор 5 соединен с верхним выводом декодирующей резистивной матрицы 11, а верхний вывод ДРМ (11) соединен с верхним выводом омметра 10 через последовательно соединенные замыкающие контакты 8 реле 7 и второе введенное устройство выборки и хранения аналогового сигнала 9, кроме того верхний вывод ДРМ (11) соединен с положительным полюсом контролируемой сети 12 постоянного тока через последовательно соединенные размыкающие контакты реле Р1-1 8 и замыкающие контакты ключа К12, а нижние выводы ДРМ11 и омметра 10 соединены с корпусом (землей) 13, а все элементы схемы запитаны от блока питания 14.

Работа способа и устройства измерения и контроля эквивалентного сопротивления изоляции изолированных от земли силовых электрических сетей постоянного тока, в том числе и сетей электродвижения со статическими преобразователями под рабочим напряжением происходит следующим образом. Устройство одним выводом через переключающуюся группу контактов 2 ключа К1 подключается к выбранному полюсу контролируемой сети 12, а другим выводом устройство контроля подключается к земле (корпус) 13, величина напряжения относительно земли положительного полюса контролируемой сети через размыкающие контакты 2 ключа К1 подается на первый вход первого устройства выборки и хранения аналогового сигнала 3 и запоминается в УВХАС 3, к выходу УВХАС 3 подключен резистивный делитель на два 4 постоянного напряжения, со средней точки которого снимается уменьшенное в два раза запомненное в УВХАС 3 напряжение относительно корпуса (земли) положительного полюса контролируемой сети 12 постоянного тока, и подается на первый вход компаратора 5, срабатывает генератор импульсов 1 по заданной программе и переключает положительный полюс контролируемой сети 12 с первого входа УВХАС 3 на второй вход компаратора 5 через размыкающие контакты 8 реле 7, а ко второму входу подключена управляемая ключами декодирующая резистивная матрица 11, матрица образована параллельно включенными проводимостями, которые разделены на три тетрады, весовые коэффициенты проводимостей каждой тетрады выбраны в соответствии с двоично-десятичным кодом 1-2-4-2. С помощью управляемых ключей ДРМ11 изменяют величину сопротивления ДРМ 11 до тех пор, пока напряжения на входах компаратора не сравняются, в результате чего и сработает компаратор 5, и сработает реле 7, которое своими контактами 8 подключает верхний вывод ДРМ на верхний вывод омметра через второе устройство 9 УВХАС, а омметр 10 индицирует величину активного сопротивления ДРМ11, которая будет численно равна эквивалентному сопротивлению изоляции контролируемой сети постоянного тока 12.

1. Способ измерения и контроля эквивалентного сопротивления изоляции изолированных от земли силовых электрических сетей постоянного тока, в том числе и сетей электродвижения со статическими преобразователями под рабочим напряжением, заключающийся в том, что сначала измеряют напряжение относительно земли одного полюса контролируемой сети постоянного тока, затем шунтируют этот же полюс относительно земли (корпуса) резистором, отличающийся тем, что шунтирующий резистор изменяют таким образом по величине, чтобы напряжение этого полюса относительно земли уменьшилось ровно в два раза по сравнению с величиной напряжения этого полюса относительно земли до шунтирования, после чего шунтирующий резистор отключают и измеряют его величину, которая будет численно равна эквивалентному сопротивлению изоляции контролируемой сети постоянного тока.

2. Устройство измерения и контроля эквивалентного сопротивления изоляции изолированных от земли силовых электрических сетей постоянного тока, в том числе и сетей электродвижения со статическими преобразователями под рабочим напряжением, содержащее генератор импульсов с переключающимся ключом К1 на выходе, первое устройство выборки и хранения аналогового сигнала (УВХАС), резистивный делитель постоянного напряжения, отличающееся тем, что резистивный делитель постоянного напряжения делит запомненную в УВХАС величину напряжения на два, а в устройство дополнительно введены компаратор с первым и вторым входами, усилитель мощности (УМ) и реле (Р) с переключающейся группой контактов на выходе Р1-1, причем компаратор, усилитель мощности и реле установлены с возможностью срабатывания реле при условии, что напряжения на входах компаратора станут равными, также введены второе устройство выборки и хранения аналогового сигнала, омметр с верхним и нижним выводами, управляемая ключами декодирующая резистивная матрица (ДРМ) с верхним и нижним выводами, причем введенный компаратор первым входом соединен со средней точкой резистивного делителя напряжения, а вторым входом компаратор соединен с верхним выводом декодирующей резистивной матрицы, а верхний вывод ДРМ соединен с верхним выводом омметра через последовательно соединенные замыкающие контакты реле и второе введенное устройство выборки и хранения аналогового сигнала, кроме того, верхний вывод ДРМ соединен с положительным полюсом контролируемой сети постоянного тока через последовательно соединенные размыкающие контакты реле Р1-1 и замыкающие контакты ключа К1, а нижние выводы ДРМ и омметра соединены с корпусом (землей).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электрическим измерениям, а именно к контролю сопротивления изоляции в электрических сетях с изолированной нейтралью. .

Изобретение относится к электрическим измерениям, а именно к контролю сопротивления изоляции в электрических сетях с изолированной нейтралью. .

Изобретение относится к электроизмерительной технике и релейной защите систем электроснабжения. .

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к измерению изоляции цепей постоянного тока. .

Изобретение относится к способам измерения и контроля сопротивления изоляции изолированных от земли (корпуса) силовых электрических сетей постоянного тока. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам для измерения параметров контура нулевой последовательности в компенсированных электрических сетях 6-35 кВ, в том числе, и в сетях с комбинированным режимом заземления нейтрали.

Изобретение относится к способам измерения и контроля сопротивления изоляции изолированных от земли (корпуса) силовых электрических сетей переменного тока. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для профилактического контроля состояния изоляции консоли от металлической арматуры железобетонной опоры контактной сети электрифицированной железной дороги.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено к использованию при создании и применении устройств и систем для измерения сопротивлений изоляции в сетях постоянного тока, находящихся под напряжением

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике транспортных средств с электрической тягой

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и используется для измерения и постоянно действующего контроля сопротивления изоляции электрических сетей постоянного тока на кораблях, судах, шахтах, метрополитене и там, где есть разветвленные отдельные сети постоянного тока, изолированные от земли

Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для эксплуатационного контроля состояния изоляции относительно земли объектов под рабочим напряжением в трехфазных сетях с изолированной нейтралью, а также в сетях, где нейтраль заземлена через резистор или реактор

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике транспортных средств с электрической тягой, а именно к микропроцессорным системам управления и диагностики тепловозов

Группа изобретений относится к электроизмерительной технике и предназначена для использования в автоматизированных системах контроля, диагностики и управления технологическими процессами. Между одним из полюсов контролируемой цепи и шиной заземления подключают измерительную цепь, содержащую управляемый дополнительный источник постоянного тока формирующий однополярное двухступенчатое напряжение, при этом, с целью снижения измерительного напряжения дополнительного источника, с цепью заземления соединяют полюс дополнительного источника одноименный с подключенным полюсом контролируемой цепи. Устройство содержит измерительную цепь, включенную между одним из полюсов контролируемой цепи и шиной заземления и состоящую из управляемого дополнительного источника постоянного тока, ограничительных резисторов и токового шунта, микропроцессорный элемент, прецизионный элемент стабилизации напряжения питания аналоговой части микропроцессорного элемента, блок передачи измерительной информации, при этом, параллельно токовому шунту, подключена цепь из последовательно соединенных масштабирующих операционных усилителей, а параллельно дополнительному источнику подключен еще один операционный усилитель с делителем напряжения на входе, выходы операционных усилителей соединены с входами аналого-цифрового преобразования микропроцессорного элемента, а выход микропроцессорного элемента, управляющий дополнительным источником, имеет функцию широтно-импульсной модуляции. Технический результат заключается в повышении точности и достоверности измерений. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к автоматизированным системам контроля, и применяется при контроле сопротивления изоляции электрических цепей постоянного тока относительно корпуса. Технический результат заявленного изобретения заключается в сокращении числа коммутационных элементов, отвечающих за подключение цепей к измерительному каналу, и в сокращении времени, затрачиваемого на проведение измерений. Технический результат достигается благодаря тому, что исследуемые цепи группируют в двухмерную матрицу, состоящую из m строк и n столбцов. Далее группы цепей, составляющих строки и столбцы матрицы, поочередно подключают к источнику напряжения U постоянного тока через измерительный резистор R1 и выполняют измерения напряжений AU на резисторе R1. Сопротивления изоляции групп цепей определяют по формуле Rизол=R1×(U/ΔU-1). Каждая исследуемая цепь участвует в двух измерениях: сначала в составе группы строки матрицы, а затем в составе группы столбца матрицы. На основе анализа результатов измерений определяют цепи с пониженным сопротивлением изоляции относительно корпуса. Выдача команд, измерение напряжений, вычисление сопротивлений изоляции и формирование результатов контроля осуществляется с помощью программного модуля. Для (m×n) исследуемых цепей требуется проведение (m+n) измерений. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Способ измерения сопротивления изоляции цепей постоянного тока, находящихся под рабочим напряжением, и устройство для его осуществления относятся к электроизмерительной технике и предназначены для использования преимущественно в автоматизированных системах контроля, диагностики и управления технологическими процессами. Техническим результатом является повышение помехозащищенности и точности измерений, упрощение устройства, реализующего заявленный способ, а также расширение функциональных возможностей за счет реализации функции самодиагностики измерительных каналов и устройства в целом. Технический результат достигается устройством, осуществляющим способ, заключающийся в том, что в интервалах между измерениями сопротивления изоляции производят контроль измерительных каналов путем подключения входов первого измерительного канала к одной точке и определения среднего значения «нуля» после "n" измерений для учета в расчете напряжения, а затем подключения этих же входов к обоим полюсам контролируемой цепи для последующего вычисления отношения среднего (из "n") значения показаний второго канала к среднему значению показаний первого канала, при выходе рассчитанных показателей за пределы установленных порогов, делают вывод о нарушении функционирования измерительных каналов, а в противном случае последующее вычисление общего сопротивления изоляции производят по формуле:

Изобретение относится к области электротехники, а именно к релейной защите синхронных генераторов, и может быть использовано на электрических станциях для защиты синхронных генераторов от замыкания обмотки возбуждения на землю в одной точке, а также для контроля сопротивления изоляции. Технический результат - повышение надежности работы системы контроля состояния изоляции и релейной защиты цепей возбуждения. Полюса обмотки возбуждения шунтируют сопротивлениями, часть которых периодически шунтируется управляемыми ключами с целью изменения состояния измерительной схемы, измеряют напряжения на определенных элементах схемы и вычисляют сопротивление изоляции по формуле, приведенной в описании изобретения. Блок-схема способа включает в себя обмотку возбуждения (1); контролируемое сопротивление изоляции (3); два шунтируемых сопротивления (6) и (8); два управляемых ключа (5) и (9), шунтирующих сопротивления (6) и (8) соответственно; добавочные высокоомные сопротивления (2) и (4), включенные между полюсами обмотки возбуждения и ключами (5) и (9); блок (10) управления ключами; блок измерения 11; выходной релейный блок (12); блок (13) контроля исправности ключей; заземляющее сопротивление (70. Технический результат получают путем снижения уровня напряжений на шунтирующих ключах путем разделения их с выводами обмотки возбуждения при помощи высокоомных сопротивлений, а сами ключи для осуществления контроля их исправности подключают параллельно к сопротивлениям, на которых измеряют напряжения. 2 ил.
Наверх