Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей переменного тока

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ И и8)ельство СССР27/18, 1978.ьство СССРК 27/18.ЗМЕРЕНИЯ СОКТРИЧЕСКИХ ПРО- СЕТЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЗЛЕПЕРЕМЕННОГО ТОКА(57) Изобретение может быть использовано в измерительной технике для создания устройств для контроля состояния изоляции электрических сетей переменного тока. Цель изобретения -повьппение достоверности н быстродействия измерения - достигается в результате сокращения времени протекания переходных процессов в цепи измерительного сигнала, вызванных изме,ЯО 16139751) 5 С 01 К 27/18 2нением величин сопротивления изоляции и емкости контролируемой сети, в том числе и при коммутациях в этой сети. Устройство содержит источник 1 измерительного напряжения постоянного тока, датчик 2 измерительного тока на высокоомном резисторе, блок 3 искусственной нулевой точки, фильтр 4, выходной блок (индикатор) 11, конденсаторы 12, 13, низкоомные резисторы 14, 15, 16, переключатели 17, 18,19, аналоговые ключи 6, 7, дифференцирующий блок 8, пороговый элемент 9, инвертор 20 уровня, генератор 10 тактовых импульсов, вычислитель 5 и соответствующие связи Устройство обеспечивает возможность ускоренного перезаряда емкостей контролируемой ,сети при коммутациях в ней попеременно через первый и второй конденсаторы, шунтирующие в переходном о процессе датчик измерительного сиг- . нала, 1 ил.Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области измерения величины сопротивления изоляции трехфазных и однофазных сетей переменного тока, находя 5щихся под рабочим напряжением и имеющих значительные емкости по отношению к зеже.Цель изобретения - повышение достоверности и быстродействия измерения за счет сокращения времени протекания переходных процессов в цепиизмерительного сигнала, вызванныхизменением вея сопротивленияизоляции и емкости контролируемойсети, в том числе и после коммутациив этой сети.На чертеже. приведена Функциональная схема устройства, 20Устройство состоит из источника 1измерительного напряжения постоянноготока, датчика 2 измерительного тока,блока 3 искусственной нулевой точки,Фильтра 4, вычислителя 5, аналоговых 5ключей 6 и 7, дифференцнрующего. блока8, порогового элемента 9, генератора10 тактовых импульсов, выходного блока 11, конденсаторов 12 и 13, низкоомных резистороц 14-16, двухпоэиционных переключателей 17-19, инвертора20 уровня, входных зажимов 21-23.Первый блок ускорения переходногопроцесса состоит. из переключателя17, резистора 14, конденсатора. 15,а второй блок ускорения переходнагопроцесса состоит. из переключателя18, резистора 15, конденсатора 13,На чертеже изображены также эквивалентная схема контролируемой сети24 и сопротивления изоляции фаз сети25-27 и емкости фаз сети относительно земан 28-30.,Первый выход источника 1 измерительного напряжения через последавательно соединенные датчик 2 измерительного тока и блок 3 искусственнойнулевой точки соединен с. входными зажимами 21-23. Вход датчика 2 измерительного тока соединен со вторым вхо 1дом вычислителя 5., объединенными первыми выводами конденсаторов 12 и 13и.низкоомныхрезисторов 14-16, Выходдатчика 2 измерительного тока соединенчерез Фильтр 4 с первым выходом вычи. слителя 5 и входом дифференцирующего55блока 8 и,непосредственно со вторым, выходом переключателя 19, первыйвход которого соединен со вторыми выходами выключателей 17 и 18 Выходвычислителя 5 чере-, аналоговый ключб соединен со входом выходного блока11, Вторые выводы низкоомных резисторов 14-16 соединены с первыми выходами переключателей 17-19 соответственно, а вторые выводы .конденсаторов 12 и. 13 соединены с первымивходами переключателей 17 и 18 соответственно, Второй вход переключателя 17 через инвертор 20 полярностисоединен со вторым входом переключателя 18 и с выходом аналоговаго ключа 7, первый вход которого соединенс выходом генератора 10 тактовыхимпульсов, а второй вход аналоговогоключа 7 .соединен со вторыми входамианалогового ключа б и переключателя19 и выходом порогового элемента 9,вход которого соединен с выходомдифференцирующего блока 8, Второйвыход источника 1 измерительного напряжения,постоянного тока соединенс землей,Устройство работает следующим образом.При установившемся режиме работысети сигнал на выходе дифференцирующего блока 8 равен нулю. При этом,на выходе порогового элемента 9. создается потенциал низкого уровнялогический нуль, что обеспечиваетнахождение нормально замкнутого аналогового ключа 6 и исходном состоянии, а нормально разомкнутого аналогового ключав . в разомкнутомсостоянии, а переключателя 19 в положении, когда его первый вход замкнут с первым выходом,Благодаря этому, информация с выхода вычислителя 5 непрерывно поступает через ключ 6 в выходной блок 11, импульсы же с выхода генератора 10не поступают на второй вход. переключателя 18 и вход интегратора 20 уровня, а вторые выходы переключат. елей17 и 18 отсоединены от. выхода датчика 2 измерительного тока. В указанном режиме обеспечивается измерение падения напряжения установившегося тока измерительного сигнала на импедансе изоляции сети и определение падения напряжения от установившегося измерительного тока на датчике 2 измерительного тока. В связи с тем, что величина Кд априорно известна, в вычислителе 5 опре 5 Ы 1 деляется величина сопротивиения изоляции сети по формуле УЯхВ. = - -"КК П 2.фгде Уи Б - падения напряжениях аизмерительного сигнала постоянного токана сопротивлении изоляции сети и датчика измерительного тока;К - величина сопротивления датчика 2 измерит ел ьног о т окаОпределение величины сопротивления изоляции КК, сети по приведенной формуле, вполне оправдано, так как априорно известная величина сопротивления резисторов К, образующих симметричную звезду в блоке 3 искусственной нулевой точки, как правило во много раз меньше, чем даже нижний предел величины сопротивления изоляцииКК сети, и легко может быть учтена в окончательном результате путем простого вычитания иэ полученной величины.При наступлении же переходного режима в сети, вызванного .подключениями Фидеров с нагрузками, источников энергии или другими. коммутациями в сети, ведущими всегда к изменению как общей величины сопротивления изоляции сети, так и к изменения величины емкости сети относительно земни, и возникновению вследствие этого процесса перезаряда емкостей сети измерительным сигналом, режим работы устройства изменяется.На выходе дифференцирующего блока 8 появляется сигнал, отличный от нуля, который приводит к появлению на выходе порогового элемента 9 логической единицы - сигнала высокого уровня. Это ведет к тому, что аналоговый ключ 6 размыкается, аналоговый ключ 7 замыкается, а первый вход переключателя 19 отключается от его первого выхода и подключается ко второму выходу. Информация с выхода вычислителя 5 перестает поступать в выходной блок 11, вторые. выходы переключателей 17 и 18 подключаются к выходу датчика 3 измерительного тока, а импульсы с выхода. генератора 10 тактовых импульсов начинают поступать на второй вход переключателя 18 и вход инвертора 20 уровня, Поступление первого же импульса на второй вход пере 3973 б ключателя 18 вызывает отключение его первого входа от первого выхода иподключение этого первого входа ко5второму выходу переключателя 18. Таким образом, параллельно датчику 2измерительного тока оказывается подключенным свободный от заряцов конденсатор 13, которьпг образует низкоимпедансный канал ускоренного перезаряда емкостей Ск, сети, шунтирующий датчик 2 измерительного тока,Однако, в процессе перезаряда емкостей Ссети этот конденсатор 13также будет заряжаться измерительным током и его сопротивление этомутоку будет возрастать. Это ведет кувеличению сопротивления низкоимпедансного канала Форсированного пе -20 резаряда емкостей сети. Чтобы избежать этого в паузах между тактовыми импульсами осуществляют принудительный разряд Форсирующего конденсатора 13 возвратом его в исходное25 состояние с помощью низкоомногорезистора 15.Для того, чтобы не исключать наличия низкоимпедансного канала Форсированного перезаряда емкостей се 30 ти в паузах между тактовыми импульсами, в этом время с помощью инвертора. 20 уровня переключается переключатель 17, обеспечивая отключениеего первого входа от первого выходаи подключение этого первого входа кего второму выходу. Таким образом,в паузах между тактовыми импульсами,когда осуществляется возврат конденсатора 13 в исходное состояние, па 4 О Раллельно датчику 2 измерительноготока подключен конденсатор 12, обеспечивающий низкоимпедансный каналфорсированного перезаряда емкостейсети,При поступлении очередного тактового импульса конденсатор 12 с накопленным зарядом отключается от выхода датчика 2 и подключается к низкоомному резистору 14, через которыйи разряжается в течение присутствияимпульса от генератора 10 на входеинвертора 20 уровня, а в это время разряженный в.паузе между тактовыми им.пульсами конденсатор 13,освобожденныйот накопленного заряда, подключается55к выходу датчика 2 измерительного тока. Такое поперечное подключение кдатчику 2 измерительного тока периодически восстанавливаемых двух низко 1613973мпедансных каналов форсированного. перезаряда емкостей сети создаетринципиально новую возможность стабилизации величины. шунтирующего емастнаго ниэкоимпедансного форсирущего канала перезаряда в примерно1 тастоянных пределах.После завершения переходного процесса перезаряда .емкостей сети измери 1 ельным сигналом до заданных, допустимых пределов, сигнал на выходе диференцирующего блока 8 исчезает. Исчезает и сигнал высокого уровня и навыходе порогового элемента 9. Аналоговый ключ 6 замыкается, аналоговыйключ 7 размыкается, а первый входпереключателя 19 отключается от егавторого выхода и подключается к егопервому выходу. Это ведет к тому, чтошунтирование датчика 2 тока конденсаторами 12 и 13 прекращается, а, импульсы с генератора 10 перестаютпоступать на второй вход переключателя 18 и вход инвертора 20 управления,Достоверная информация с выходавычислителя 5 через аналоговый ключ6, вновь начинает поступать на входиндикатора 30В связи с тем, что при переходев установившийся. режим последним, мог шунтировать датчик 2 измерительного тока конденсатор 12, который вустановившемся режиме, как и в паузах.между тактовыми импульсами, подсоединен ко второму выходу переключателя 17, та с целью. снятия с негонакопленного в переходном режиме заряда он шунтируется с помощью переключателя 19 низкоомным резистором 16,Благодаря резкому ускорению процесса перезаряда емкостей сети при .подключениях и отключениях нагрузок,фидеров, источников энергии и другихкоммутациях в сети сокращается времяпереходного процесса в измерительнойцепи, в течение которого измеренияне достоверны, поэтому в целом увеличив ется время достоверной работыОустройства,Таким образам, устройство для измерения сопротивления изоляции элект-рических сетей переменного тока абесРечивает возможность ускоренного пе 5резаряда емкостей контролируемой сетипри коммутациях в ней попеременночерез первый и второй конденсаторы,шунтирующие в переходном процессе высокеамный резистор. Попеременностьвведения в цепь перезаряда первогон второго конденсаторов на заданныепериоды времени обеспечивает возможность нахождения одного из них паочереди в цепи перезаряда в течениепереходного процесса, причем каждыйиз них вновь вводится в указаннуюцепь уже свободным от заряда, накопленного в предыдущий период работыв цепи переэаряда.Указанное позволяет при реализацииустройства достигнуть максимальновозможного ускорения процесса перезаряда емкостей сети, и тем самым, сократить время переходного процессаустановления измерительного напряжения на импедансе изоляции контролируемой сети переменного тока, в течение которого измерение недостоверно,т.е., уменьшив временную зону недостоверности измерения, тем самым увеличить временную зону достоверностиизмерения,формула из обр ет енияУстройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей певеменного тока, содержащее после" давательна соединенные источник измерительного напряжения постоянного тока, датчик измерительного тока, блок искусственной нулевой точки, выход которого через Фильтр соединен с входом дифференцирующего блока и с первым входом вычислителя, второй вход которого соединен соответственна с. входом датчика измерительноготока и одновременно с первым входом . первого Злака ускорения переходного процесса, второй вход которого сое- динен с выходом датчика измеритель- наго тока,. третий вход соединен с выходом аналогового ключа, первый вход которого через пороговый элемент соединен с выходом дифференцирующего блока, второй вход - с выходом генератора тактовых импульсов, выход вычислителя через аналоговый ключ соединен с входом выходного блока, второй выход источника измерительного напряжения соединен с общей шиной, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью. повышения достоверности и быстродействия измерения в него введены второй блок ускорения переходного процесса, низкоомСоставитель Д. ЧучеловТехред Л.Олийнык Корректор Т,Палий Редактор И. Сегляник Заказ 3891 Тираж 554 Подпис но еВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 9 16 ный резистор, переключатель и инвертор уровня, при этом второй вход йервого блока ускорения переходного процесса через инвертор уровня соединен с вторым входом второго блока ускорения переходного процесса, первые входы обоих блоков ускорения переходного процесса соединены с выходом источника измерительного напряжения и через последовательно 13973 1 Осоединенные низкоомный резистори переключатель - с выходом порогового элемента, выход которого соединен с входом аналогового ключа,5третьи выходы обоих блоков ускорения переходного процесса через переключатель соединены с выходом "датчика измерительного тока и входом фильтра,