Устройство для измерения сопротивленияизоляции сети постоянного toka

Союз Советских Социалистических Республик(45) Дат лико пя описания 26,06.8 2) Авторы изобретени В. Н, Брызгало,А. Ерошенко и В. Б. Якомаски 71) Заяви 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ СЕТИ ПОСТОЯННОГО ТОКАИзобретение относится к электроизмерительной технике и может быть ислользовано в телеметричсских 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 переменного тока, соединенный с иоитролируемой сетью посредством проводника лоследовательно через конденсатрр и улравляемый ключ, а параллельно этой цепочке подключен конденсатор регуловруемой емкости, 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 апетарату 1 рная сложность реализации автоматической перестройки,регулируемого конденсатора в процессе Измереыия.Наиболее близкий по технической сущности к изобретению преобразматель сонрот 1 ивлвния изоляции сети достаянного тока, содержащий генератор тестсвого наиряжения прямоугольной формы, соединенный с контролируемой сетью через балансный резистор и последовательно с ним - через разделительный конденсатор с входом амплитудного детвктора,п сосдиненно го с нпм усилителя постоянного тока 121.К недостатку устройства относится,низкая точность измерения, обусловленная,нелинейной зависимостью между результатом имерения и сопротивлением изоляции и О влиянием емкости сети на результат, измерения. Устройство обладает также низким быстродействием, вследствие необходимости использования тестового генератора инфракрасной частоты, полупериод работы 5 которого больше времени установления переходного процесса в сети при максимальных значениях постоянной времени,контролируемой сети; в схеме успройства отсутствует возможность автомагпческой перев сгройки частоты генератора в зависимостиот 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 воздействует при этом на измерительную схему, что снижает надежность устройства, особенно при больших напряжениях сети,82811 3Цель, 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 раздечптельи ый конденсатор, высокоомный повтори. тель, 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 генератора 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 одновибраторы, 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 в - временная диаграмма работы устройства.Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов (фиг. 1), соединенный через второй разделительный конденсатор 2 с контролируемой сетью 3, кото 1 О 15 20 25 30 35 40 45 65 60 65С,2 ЕОС + С 9,гдех - полное сопротивление изот,е,р+1 ляции сети;1- сопротивление второго раз 1 С,делительного конденсатора.Переходя от операторной формы записи к временной, на основе (1) получим выражение для (1 х(1): Сх(хСз)1(1) 2 Е С С в(2)2+ х 84рая через первый разделительный конденсатор 4 и высокоомный повторитель 6 связана с интегратором 6, в обратную связь которого включен управляемый ключ 7, а выход интегратора 6 через управляемые ключи 8 и 9 овязан с входом аналогового дифференциалыюго блока памяти 10, который через усилитель 11 постоянного тока соединен с выходной клеммой устройства 12, блок управления 13, содержащий последовательно соединенные выпрямитель 14, компаратор 15, на управляющий вход которого подается опорное напряжение 1 О, и первый и,второй одцовибраторы 1 б и 17, а также .связанный с выходом генератора 1 ннвертор 18, и два элемента И 19 и 20, одни выходы которых соединены между собой и с выходом одцовибратора 16, а на второй вход первого элемента И подают напряжение с выхода генератора 1 и на второй вход второго элемента И - с выхода инвергора 18. Управляющий вход ключа 7 соединен с выходом одновибратора 17 и синхроцизирующим входом генератора 1, а управляющие входы ключей 8 и 9 - с выкодом элементов И 19 и 20 соответственно. Входы блока управления 13 - 21 и 22, выходы - ; 23,:24 н ЬУстройство работает следующим ооразом.Тестовое напряжение прямоугольной формы амплитудой Е, (фиг, 2 а) от генератора 1 поступает через второй разделительный конденсатор 2 в контролируемую сеть 3. На сопротивлении изоляции Кзашунтированном на землю емкостью сети С выделяется,при этом импульсный сигнал Ух (фиг. 2 б),. напряжение которого в операторной форме запишется следующим образом:(4) 50 55 65 5где Я,(С,. +С.,) =т - постоянная времени контролируемой сети.Выделенный из сети 3 импульсный сигнал (1,(Ц поступает через первый разделительный конденсатор 4 и высокоомный повторитель б на интегратор б, Напряжение (1 на его выходе (фиг. 2 г) определяется из выражения т( 1 вых = -11 хЯф = - 2 ЕО . йх(С+ 1 т 1 С. Ст О+С,)(е - - 1) = -- 2 Е,СД,(е - - 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 Сы пропорционально сопротивлению изоляции Я,. и не зависит от емкости сети С,В конце каждого полупериода происходит занесение выходного напряжения У 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 У,. с выхода интегратора б, пропорционального вольт-секундной площади выделенного в сети сигнала У. Однополярное напряжение дрейфа нуля интегратора б за время одного цикла при этом компенсируется.В обратную связь интегратора б вклю. чен 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, г 1 а 5 о 15 з) 2 зо 35 40 45 6пряжение дрейфа нуля интегратора б при эом будет значительным и может внести существенную инструментальную погрешность в результат измерения. Однако эта погрешность будет скомпенсирована на дифференциальном входе блока памяти 10, способствуя тем самым повышению точности измерения предлагаемого устройства в целом.Блок управления 13 работает следующим образом.На вход 22 поступает с высокоомного повторителя 3 выделенный в сети разиополярный сигнал У Напряжение на выходе выпрямителя 14 (фиг. 2 в) подают в каждый полупериод на компаратор 15, где происходит сравнение изменяющегося во времени выпрямленного сигнала с опорным напряжением Гю Напряжение У, выбирается таким образом, чтобы момент равенства этих напряжений происходил по истечении времени, равного Т= (4 - 5)Я(С, -)- +С) во всем диапазоне измерения. В этот момент начинают формироваться тактирующие импульсы, разрешающие запись с выхода 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 одновибратором 1 б. Затем на выходе одновибратора 17 формируется импульс сброса интегратора б в нуль, управляющий открытием ключа 7 (фпг. 2 з). Задним фронтом эого импульса генератор 1 переключается в противоположно . остояние.Таким образом, блок управления 13 осуществляет адаптивную настройку длительности цикла измерения в зависимости ог 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 конденса-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 разделитель 828118ного конденсатора сосднцеп с входной клеммой устройства, второй вывод - с выхо,том генератора прямоугольных импульсов и с первым входом блока управления, срвый выход которого соединен с входом синхронизации генератора прямоугольных импульсов и с управляющим входом первого ключа, включенного в обратную связь интсгратора, выход которого соединен со вторым входом блока управления и с вь 1 ходом высокоомного повторителя, входсоединен со вторым выводом первого раз- Л-литсльпо: о конденсатора, выход интегратора через параллельно включенные второй и третий кгночи соединен с двумя входами аналогового дифференциального блока памяти, выход которого соединен со входом усилителя постоянного тока, второй и третий выходы блока управления соединспы соответственно с управля 1 ошими входами втопого и третьего ключей.2, Устройство по п. 1, отлича ющсес я тем, что блок управления содерхкит инвертор, первый и второй элементы И, последовательно соединенные двухполупериодиый выпрямитель, компаратор, первый и гчорои одиовибраторы, причем вход ипвертора соединен с первым входом блока управления и с псрвым входом второго эле мента И, второй вход которого соединен совторым входом первого элемента И и с выходом первого одиовиоратора, вход двух.полупериодного выпрямителя соединен со т,торым входом блока управления, первый 10 выход котороо соединен с выходом вто 1.ого одновибратора, второй и третий выходы - соответственно с выходами первого и второго элсмсита И, второй вход компаратора соединен с выходом источника опор исго нацряжсния,Источники информации, принятыс вовнимание при экспертцзс:20 1. Авторское свидетельство СССР;х 1 419808, кл, С 01 Я 27/18, 1972,2, Моховиков Л, С. Измерительный преобразователь сопротивления изоляции сетипостоянного тока. Известия вузов, Прибо 25 1 и.строения, т. , М 5, 1967 (прототип 1,:бпказ 576/515 Изд.355 Тираж 749 Подписное НПО сПонск Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Тип. Харьк, фил. пред. Патенчь