Устройство для измерения сопротивленияизоляции сети постоянного toka

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е «»828ll8

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.06.79 (2! j 2783584 18-2!

j 5 } М. 1(л," О 01 К 27/18 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный иамнтет

СССР ло делам изобретений и открытий (23) Пр иоритет— (43) Опубликовано 07.05.8!. Бюллетень М 17 (53) У:(К 621.317.333 (088.8) (45) Дата опубликования описания 26.06.8! (72) Авторы изобретения

В. Н. Брызгало, М. А. Ерошенко и В. Б. Якомаскин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ СЕТИ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть ислользовано в телеметричвских:системах измерения и контроля состояния изоляции сети постоянного тока при неотключенном источнике питания на энергетических объектах различного назначения.

Известно устройство для измервния сопротивления изоляции сети постоянного и ттеременного тока, содержащее генератор !О переменного тока, соединенный с иоитролируемой сетью посредством проводника лоследовательно через конденсатор и улравляемый ключ, а параллельно этой цепочке .подключен конденсатор .регул ируемой ем- 15 кости, сумматор и блок измерения 1,1).

Недостаток устройства — низкая точность измерения, обусловленная нелинейной зависимостью, между результатом измерения и сопротивлением изоляции и влиянием емкости сети .на результат измерения, а также апларатурная сложность реализации автоматической перестройки .регулируемого конденсатора в процессе измереыия. 25

Наиболее близкий по технической сущности к изобретению преобразо!ватель сонрот1ивлвния изоляции сети лостоянного тока, содержащий генератор тестсвого нанряжения прямоугольной формы, соединенный с контролируемой сетью через балансный резистор и последовательно с ним— через разделительный конденсатор с входом амплитудного детвктора,п сосдиненного с нпм усилителя постоянного тока j2).

I(недостатку устройства относится,низкая точность измерения, обусловленная,нелинейной зависимостью между результатом имерен ия и сопротивлением изоляции и влиянием емкости сети на результат, изме рения. Устройство обладает также низким быстродействием, вследствие необходимости использования тестового генератора инфракрасной частоты, полупериод работы которого больше времени установления переходного процесса в сети при максимальных значениях постоянной времени,контролируемой сети; в схеме успройства отсутствует возможность автомагпческой пересгройки частоты генератора в завпспмоспи от изменения параметров сети; кроме того, в устройстве существует гальваническая связь, между контролирумой сетью и измерительной схемой, вследствие чего измерительная схема шунтнрует сопротивление .изоляции по постоянному току, уменьшая его, и рабочее напряжение сети воздейст вует при этом на измерительную схему, что снижает .надежность устройства, особенно при больших напряжениях сети.

82811

Цель, изобретения — повышение точности измерения в широком диапазоне значений емкости сети и быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения сопротивления и:оляции сети постоянного тока, содержащес генератор прямоугольных импульсов, первый разделительный конденсатор, первый вывод которого соединен с входной клеммой устройства, и усилитель постоянного тока, подключенный к выходной клемме устройства, введены второй разделптелb и ый конденсатор, высокоомный повторитель, интегратор, аналоговый дифференциальный блок памяти, первый, второй и третий ключи, блок управления, причем первый вывод второго разделительного конденсатора соединен с входной клеммой устройства, второй вывод — с выходом генератор- прямоугольных импульсов и с первым входом блока управления, первый выход ко торого соединен с входом синхронизации

< снсратора прямоугольных импульсов и с управляющим входом первого ключа, включенного в обратную связь интегратора, вход которого соединен со вторым входом блока управления и с выходом высокоомного повторителя, вход которого соединен со вторым выводом первого разделительного конденсатора, выход интегратора через г,араллельно включенные второй и третий ключи соединен с двумя входами аналогового дифференциального блока памяти, выход которого соединен со входом усилителя постоянного тока, второй и третий выходы блока управления соединены соответственно с управляющими входами второго и третьего ключей, а также тем, что блок управления содержит инвертор, первый второй элементы И, последовательно соединенные двухполупериодный выпрямитель, номпаратор, первый и второй одновибралоры, причем вход инвертора соединен с первым входом блоха управления и с первым входом первого элемента И, а выход— с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен со вторым входом первого элемента И и с выходом первого одновибратора, вход двухполупериодного выпрямителя соединен со вторым вхо дом блока управления, первый выход которого соединен с выходом второго одновибратора, второй и третий выходы — соответственно с выходами первого и второго элемента И, второй вход компаратора соединен с выходом источника опорного напряжения.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 †- временная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит генератор 1 прямоугольных:импульсов (фиг. 1), соединенный через второй разделительный конденсатор 2 с контролируемой сетью 3, кото10

R»

a»C.ð+1

R C ð+1 рС., 1 о р

С, 2Еос + с

) R,(С„. —,— C ) где -- — полное сопротивление изоФ,с p+ i ляции сети;

1 — сопротивление второго раз.С,. делительного конденсатора.

Переходя от операторной формы записи к временной, на основе (1) получим выражение для U(t):

R»(c» са) (1) =2Eoс с (2) 2+»

4 рая через первый разделительный конденсатор 4 и высокоомный повторитель 5 связана с интегратором 6, в обратную связь которого включен управляемый ключ 7, а выход интегратора 6 через управляемые ключи 8 и 9 овяза н с входом аналогового дифференциального блока памяти 10, который через усилитель 11 постоянного тока соединен с выходной клеммой устройства

12, блок управления 18, содержащий последовательно соединенные выпрямитель i4, компаратор 15, на управляющий вход которого подается опорное напряжение Up, и первый и,второй одновибраторы 16 и 17, а также .связанный с выходом генератора 1 пнвертор 18, и два элемента И 19 и 20, одни выходы которых соединены между собой и с выходом одновибратора 16, а на второй вход первого элемента И подают напряжение с выхода генератора 1 и «а второй вход второго элемента И вЂ” с выхода инвергора 18. Управляющий вход .ключа 7 соединен с выходом одновибратора 1/ и синхронизирующим входом генератора 1, а управляющие входы ключей 8 и 9 — с выкодом элементов И 19 и 20 соответственно.

Входы блока управления 18 — 21 и 22, выходы —; 23,:24 н 25.

Устройство работает следующим оор3зом.

Тестовое напряжение прямоугольной формы амплитудой Е, (фиг. 2 а) от генератора 1 поступает через второй разделительный конденсатор 2 в контролируемую сеть 8. На сопротивлении изоляции К», зашунтированном на землю емкостью сети С,, выделяется .,при этом импульсный сигнал с1» (фиг. 2 б),. напряжение которого в операторной форме запишется следующим образом:

В2В11В 1вых = 2Е0 СЛ х1

1 (4) 50

5 где Л (Сх + C ) = — т — постоянная времени контролируемой сети.

Выделенный из сети 8 импульсный сигнал U (t) поступает через первый разделительный конденсатор 4 и высокоомный повторитель 5 на интегратор б, Напряжение U„,,„íà его выходе (фиг. 2 г) определяется из выражения т1

Usvx = — — ) У,ЯЙ = — 2Ep . К„(С вЂ”, 1 х 1 С...

С С

+С )(е 1- — 1) = — — 2ЕОСД,te - — 1), (3) где т — постоянная времени интегратора б.

Если время интегрирования равно

Т„„, = (4 — 5)т, то с достаточной степенью точности выражение (3) можно преобразовать в следующее:

Из выражения (4) видно, что выходное напряжение интегратора б U„„,„ïðîïîðцио нально сопротивлению изоляции R,. и не зависит от емкости сети С,-.

В конце каждого полупериода происходит занесение выходного напряжения U,„„ интегратора б через управляющие ключи 8 и 9 в аналоговый дифференциальный блок памяти 10, причем в четные и нечетные полупериоды работы схемы занесение осуществляется на инвертирующий и неинвертнрующий входы аналогового дифференциального блока памяти 10 соответственно, что обеспечивает удвоение на его выходе амплитудного значения напряжения U...„ с выхода интегратора б, пропорционального вольт-секундной площади выделенного в сети сигнала U„(t). Однополярное напряжение дрейфа нуля интегратора б за время одного цикла при этом компенсируется.

В обратную связь интегратора б включен управляемый ключ 7, осуществляющий в следующем за занесением в память информации подтакта работы схемы разряд конденсатора в обратной связи интегратора б в ноль, чем интегратор б подготавливается к следующему полупериоду измерения.

Через усилитель 11 постоянного тока напряжение с выхода аналогового дифференциального блока памяти 10 поступает на выходную клемму 12 (фиг. 2 д), Применение в устройстве блока памяти

10, собранного по дифференциальной схеме, обусловлено тем, что длительность цикла измерения при большой постоянной времени сети достигает нескольких минут. г1а5

Зо

6 пряжение дрейфа нуля интегратора б при э ом будет значительным и может внести существенную инструментальную погрешvîñòb в результат измерения. Однако эта погрешность будет скомпенсирована на дифференциальном входе блока памяти 10, сгособствуя тем самым повышению точности измерения предлагаемого устройства в целом.

Блок управления 18 работает следующим образом.

На вход 22 поступает с высокоомного повторителя 8 выделенный в сети разиопо,7ярный оигHàë U, Напряжение на выходе выпрямителя 14 (фиг. 2в) подают в каждый полупериод на компаратор 15, где происходит сравнение изменяющегося во времени выпрямленного сигнала с опорным напряжением Up. Напряжение U выбирается таким образом, чтобы момент равенства этих напряжений происходил по истечении времени, равного T= (4 — 5)R„(C 4-;C ) во всем диапазоне измерения. В этот момент начинают формироваться тактирующие импульсы, разрешающие запись с

rûõoäà интегратора б на вход блока памяти 10 через второй или третий ключи 8 и

9 соответственно (фиг. 2 е и 2 ж), что обеспечивается инвертором 18 и элементами И

19 и 20, управляемыми от генератора 1, и гдновибратором 1б. Затем на выходе одновибратора 17 формируется импульс сброса интегратора б в нуль, управляющий открытием ключа 7 (фпг. 2з). Задним фронтом э ого импульса генератор 1 переключается в !jpoT:òo—..oëàëòo состояние.

Таким образом, блок управления 18 осуществляет адаптивную настройку длительности цикла измерения в зависимости

or текущих значений сопротивления изоляции и емкости сети во всем диапазоне изменения этих параметров, увеличивая тем самым быстродействие схемы в целом и формирует последовательность передачи информации в измерительном такте устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения сопротив ления изоляции сети постоянного тока, содержащее генератор прямоугольных импульсов, первый разделительный конденсаз ор, первый вывод которого соединен с входной клеммой устройства, усилитель постоянного тока, подключенный к выходной клемме устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения в широком диапазоне значения емкости сети и быстродействия устройства, введены второй разделительный конденсатор, высокос мный повторитель, интегратор, аналоговый дифференциальный блок памяти, первый, второй и третий ключи, блок управления, причем первый вывод второго разделитель828118 ного кон, lc" Bñàòîð B соединен с входной клеммой устройства, второй вывод — с выхо,том генератора прямоугольных импульсов и с первым входом блока управления, 1срвый выход которого соединен с входом си -Ix poB I!3 d LIIilll генератора прямоугольных импульсов и с управляющим входом первого ключа, включенного в обратную связь IIHтсгратора, выход которого соединен со вторым входом блока управлсш1я II с в11ходом

ВЫСОКООМНОГО ПОВТОРИТСЛЯ, ВХОД КОТороГО сосди11ен с0 вторым выводом первого разт1 литсль110: о 1:.011. 1енсато1)а, Выход пнтегра lop3 через параллельно включенные второй третий кл1очн соединен с двумя входами аналогового диффереиц11ального блока памяти, выхо.l которого соединен со входом усилителя постоянного тока, второй п третий выходы блока управления соединспы соответственно с управляющими входами втопого и третьего ключей.

2. Устройство по п. 1, отличающсес я тем, что блок управления содертк IT инвертор, первый 11 второй элементы И, последовательно соединенные двухполупериодпый выпрямитель, компаратор, первый и гзорой од11овпбраторы, причем вход ипве17тора соединен с первым входом блока управления и с первым BxoJoM второго элемента И, второй вход которого соединен со вторым входом первого элемента И и с выходом первого одиовибратора, вход двухполупериодного выпрямителя соединен со т,торым входом блока управления, первый

10 выход которо1о соединен с выходом BTQ1 ого одновибратора, второй и третий выходы — соответственно с выходами первого

1 второго элсмспта И, второй вхо;1 компаратора соединен с BbIxo;10M источника опор15 исго нацряьксния.

Источники ипформации, принятые во

В11пмапие при экспертизе:

20 1. A B7 op c I oc свидетельство СССР

;х 419808, кл. С 01 R 27/18, 1972.

2. поховиков Л. С. Измерительный преОбразователь сопротивления изоляции сети постоянного тока. Известия вузов, П17иборостр ICIIIIB, т., J¹ 5, 1967 (прототип), 828118

/б/+

Редактор Л. Ушакова

Заказ 576/515 Изд. № 355 Тираж 749 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент>

Составитель Л. Фомина

Техред А. Камышникова

Корректор И. Осиновская и С. Файн