RU2437109C2 - Control method of electrical resistance of insulation and protective disconnection of electrical equipment - Google Patents

Control method of electrical resistance of insulation and protective disconnection of electrical equipment Download PDF

Info

Publication number
RU2437109C2
RU2437109C2 RU2009143048/28A RU2009143048A RU2437109C2 RU 2437109 C2 RU2437109 C2 RU 2437109C2 RU 2009143048/28 A RU2009143048/28 A RU 2009143048/28A RU 2009143048 A RU2009143048 A RU 2009143048A RU 2437109 C2 RU2437109 C2 RU 2437109C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrical equipment
insulation resistance
case
values
interval
Prior art date
Application number
RU2009143048/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009143048A (en
Inventor
Сергей Иванович Малафеев (RU)
Сергей Иванович Малафеев
Сергей Сергеевич Малафеев (RU)
Сергей Сергеевич Малафеев
Николай Александрович Серебренников (RU)
Николай Александрович Серебренников
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Компания "Объединенная Энергия"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Компания "Объединенная Энергия" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Компания "Объединенная Энергия"
Priority to RU2009143048/28A priority Critical patent/RU2437109C2/en
Publication of RU2009143048A publication Critical patent/RU2009143048A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2437109C2 publication Critical patent/RU2437109C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Testing Relating To Insulation (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: method is based on measurement of leakage current from auxiliary source of measuring voltage in the form of periodic sequence of pulses; measurement of leakage current I1 in time range T<t≤2T and leakage current I2 in range 3T<t≤4T by integration of voltage drop on reference resistance over a period of supply mains, calculation of insulation resistance by formula
Figure 00000016
recording of n last values of insulation resistance; calculation as per these values of expected values of insulation resistance in the current measurement range re and further range
Figure 00000017
comparison of values rins, re,
Figure 00000018
with allowable range R0 and in case rins<R0; re<R0 disconnection of electrical equipment; in case rins<R0; re>R0 repeated comparison in the next range and in case of repetition of the case rins<R0 the disconnection of electrical equipment.
EFFECT: increasing quick action of monitoring of insulation and reliability of protection of electrical equipment.
4 dwg

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике и релейной защите систем электроснабжения и предназначено для использования в электрических сетях переменного тока, содержащих полупроводниковые выпрямительные установки.The invention relates to electrical engineering and relay protection of power supply systems and is intended for use in electrical AC networks containing semiconductor rectifier installations.

Известны способы контроля электрического сопротивления изоляции и защитного отключения электрооборудования, основанные на измерении тока утечки от вспомогательного источника измерительного напряжения, при которых в контролируемую сеть подают единичный скачок измерительного напряжения постоянного тока, в течение переходного процесса установления измерительного напряжения на импедансе изоляции сети в заданный момент времени от начала этого процесса измеряют и запоминают первое мгновенное значение измерительного напряжения на импедансе изоляции сети, после прерывания процесса заряда емкости сети и запоминания существовавшего при этом на импедансе изоляции мгновенного значения измерительного напряжения в переходном процессе фиксируют второе мгновенное значение измерительного напряжения в переходном процессе разряда емкости сети через время, равное заданному времени заряда емкости сети, и вычисляют сопротивление изоляции (А.с. №1707569 (СССР), МКИ G01R 27/18, 1992 г.; А.с. №1541533 (СССР), МКИ G01R 27/18, 1990 г.).Known methods for monitoring electrical insulation resistance and protective shutdown of electrical equipment, based on measuring the leakage current from an auxiliary source of measuring voltage, in which a monitored jump in the measured DC voltage is applied to the controlled network during the transition process of establishing the measuring voltage at the network insulation impedance at a given time from the beginning of this process, the first instantaneous value of the measuring voltage on it is measured and stored the isolation isolation of the network, after interrupting the process of charging the network capacitance and storing the instantaneous value of the measuring voltage in the transient during isolation of the insulation impedance, record the second instantaneous value of the measuring voltage in the transition process of discharging the network capacity after a time equal to the specified time of charging the network capacity, and calculate the resistance isolation (A.S. No. 1707569 (USSR), MKI G01R 27/18, 1992; A.S. No. 1541533 (USSR), MKI G01R 27/18, 1990).

При реализации известных способов сопротивление изоляции сети определяется путем вычисления по мгновенным значениям падения напряжения на сопротивлении изоляции в определенные моменты времени переходных процессов заряда и разряда емкости сети. При подключениях или отключениях дополнительных участков сети в течение этих переходных процессов происходит искажение результатов измерений и, как следствие, возможны ложные срабатывания защиты.When implementing the known methods, the insulation resistance of the network is determined by calculating the instantaneous values of the voltage drop across the insulation resistance at certain times of the transient processes of charge and discharge of the network capacity. When connecting or disconnecting additional network sections during these transients, the measurement results are distorted and, as a consequence, false protection trips are possible.

Следовательно, недостатками известного способа контроля сопротивления изоляции и защиты электрической сети является низкая надежность защиты.Therefore, the disadvantages of the known method of controlling the insulation resistance and protecting the electrical network is the low reliability of protection.

Из известных способов наиболее близким по достигаемому результату к предлагаемому является способ контроля сопротивления изоляции и защиты электрической сети, основанный на измерении тока утечки от вспомогательного источника измерительного напряжения, при котором формируют измерительное напряжение в форме периодической последовательности импульсов видаOf the known methods, the closest to the achieved result to the proposed one is a method of monitoring the insulation resistance and protecting the electrical network, based on measuring the leakage current from an auxiliary source of measuring voltage, at which the measuring voltage is formed in the form of a periodic pulse train of the form

Figure 00000001
Figure 00000001

где U(t) - измерительное напряжение; U1, U2 - постоянные напряжения, U1>U2; τ - временной интервал, T - период питающей электрической сети, τ<T; измеряют ток утечки I1 в интервале времени T<t≤2T и ток утечки I2 в интервале 3T<t≤4T путем интегрирования падения напряжения на эталонном сопротивлении за период питающей сети, вычисляют сопротивление изоляции по формулеwhere U (t) is the measuring voltage; U 1 , U 2 - constant voltage, U 1 > U 2 ; τ is the time interval, T is the period of the power supply network, τ <T; measure the leakage current I 1 in the time interval T <t≤2T and the leakage current I 2 in the interval 3T <t≤4T by integrating the voltage drop across the reference resistance over the period of the supply network, calculate the insulation resistance by the formula

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где rт - внутреннее сопротивление источника, сравнивают полученное значение с двумя уставками R1 и R2, R1<R2, при rиз<R1 повторяют измерения n1 раз, а при R1<rиз<R2 повторяют измерения n2 раз (n1≤n2), и при последовательном подтверждении факта снижения сопротивления изоляции n1 или n2 раз производят отключение сети (Патент РФ №2144679, МКИ G01R 27/18, H02H 3/16 - Опубл. 20.01.2000. Бюл. №2).where r t is the internal resistance of the source, compare the obtained value with the two settings R 1 and R 2 , R 1 <R 2 , when r from <R 1 repeat the measurements n 1 times, and when R 1 <r from <R 2 repeat the measurements n 2 times (n 1 ≤n 2 ), and when sequentially confirming the fact that the insulation resistance decreases n 1 or n 2 times, the network is disconnected (RF Patent No. 2144679, MKI G01R 27/18, H02H 3/16 - Publ. 20.01.2000 . Bull. No. 2).

Способ основан на измерении тока утечки от вспомогательного источника измерительного напряжения в форме периодической последовательности импульсов видаThe method is based on measuring the leakage current from an auxiliary measuring voltage source in the form of a periodic sequence of pulses of the form

Figure 00000001
Figure 00000001

и включает измерение тока утечки I1 в интервале времени T<t≤2T и тока утечки I2 в интервале 3T<t≤4T путем интегрирования падения напряжения на эталонном сопротивлении за период питающей сети, вычисление сопротивления изоляции по формулеand includes measuring the leakage current I 1 in the time interval T <t≤2T and the leakage current I 2 in the interval 3T <t≤4T by integrating the voltage drop across the reference resistance for the period of the supply network, calculating the insulation resistance by the formula

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

сравнение полученного значения с двумя уставками R1 и R2, R1<R2, при rиз<R1 повторение измерений n1 раз, а при R1<rиз<R2 повторение измерений n2 раз и отключение сети при последовательном подтверждении факта снижения сопротивления изоляции n1 или n2 раз.comparing the obtained value with the two settings R 1 and R 2 , R 1 <R 2 , for r of <R 1 repeat measurements n 1 times, and for R 1 <r of <R 2 repeat measurements n 2 times and disconnect the network in series confirmation of the fact of reducing the insulation resistance n 1 or n 2 times.

В известном способе для принятия решения об отключении электрооборудования требуется повторение факта снижения сопротивления изоляции n1 или n2 раз, поэтому быстродействие зашиты, а следовательно, и надежность являются низкими.In the known method, in order to make a decision to turn off electrical equipment, it is necessary to repeat the fact of reducing the insulation resistance n 1 or n 2 times, therefore, the speed of protection is wired, and therefore the reliability is low.

Следовательно, известный способ не обеспечивает высокого быстродействия контроля сопротивления изоляции и надежной защиты электрооборудования.Therefore, the known method does not provide high-speed control of insulation resistance and reliable protection of electrical equipment.

Таким образом, недостатки известного способа контроля сопротивления изоляции - низкие быстродействие контроля сопротивления изоляции и надежность защиты электрооборудования.Thus, the disadvantages of the known method of monitoring the insulation resistance are the low speed of monitoring the insulation resistance and the reliability of the protection of electrical equipment.

Цель предлагаемого изобретения - повышение быстродействия контроля сопротивления изоляции и надежности защиты электрооборудования.The purpose of the invention is to increase the speed of monitoring the insulation resistance and the reliability of the protection of electrical equipment.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе контроля электрического сопротивления изоляции и защитного отключения электрооборудования, при котором формируют измерительное напряжение в форме периодической последовательности импульсов видаThis goal is achieved by the fact that in the known method of controlling the electrical insulation resistance and protective shutdown of electrical equipment, which form the measuring voltage in the form of a periodic sequence of pulses of the form

Figure 00000003
Figure 00000003

где u(t) - измерительное напряжение; U1, U2 - постоянные напряжения, U1>U2, τ - временной интервал, T - период питающей электрической сети, τ<T; измеряют ток утечки I1 в интервале времени T<t≤2T и ток утечки I2 в интервале 3T<t≤4T путем интегрирования падения напряжения на эталонном сопротивлении за период питающей сети, вычисляют сопротивление изоляции по формулеwhere u (t) is the measuring voltage; U 1 , U 2 - constant voltage, U 1 > U 2 , τ - time interval, T - the period of the power supply network, τ <T; measure the leakage current I 1 in the time interval T <t≤2T and the leakage current I 2 in the interval 3T <t≤4T by integrating the voltage drop across the reference resistance over the period of the supply network, calculate the insulation resistance by the formula

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где rт - внутреннее сопротивление источника, сравнивают полученное значение с уставкой R0, повторяют измерения и в случае недопустимого снижения сопротивления изоляции производят отключение электрооборудования, дополнительно запоминают n последних значений сопротивления изоляции, по этим значениям вычисляют прогнозные значения сопротивления изоляции на текущем интервале измерения rп и последующем интервале

Figure 00000004
, сравнивают значения rиз, rп,
Figure 00000005
с допустимым значением R0 иwhere r t is the internal resistance of the source, compare the obtained value with the setpoint R 0 , repeat the measurements and in the case of an unacceptable decrease in the insulation resistance, turn off the electrical equipment, additionally remember the n last values of the insulation resistance, calculate the predicted values of the insulation resistance over the current measurement interval r n and the subsequent interval
Figure 00000004
, compare the values of r from , r p ,
Figure 00000005
with a valid value of R 0 and

- в случае rиз<R0; rп<R0 производят отключение электрооборудования;- in the case r of <R 0 ; r p <R 0 turn off the electrical equipment;

- в случае rиз<R0; rп>R0 производят повторное сравнение на последующем интервале и в случае повторения события rиз<R0 производят отключение электрооборудования;- in the case r of <R 0 ; r p > R 0 make a repeated comparison on the subsequent interval, and in case of a repeat of the event r from <R 0 , the electrical equipment is switched off;

- в случае rиз>R0; rп<R0;

Figure 00000006
производят повторное сравнение на последующем интервале и в случае события rиз<R0 производят отключение электрооборудования, а при rиз>R0; rп<R0;
Figure 00000006
производят третье измерение и при повторении события rиз>R0; rп<R0;
Figure 00000006
или при rиз<R0 производят отключение электрооборудования.- in the case r of > R 0 ; r p <R 0 ;
Figure 00000006
make a repeated comparison on the subsequent interval and in the event of an event r from <R 0 , the electrical equipment is switched off, and when r from > R 0 ; r p <R 0 ;
Figure 00000006
make the third measurement and when repeating the event r from > R 0 ; r p <R 0 ;
Figure 00000006
or when r from <R 0 , the electrical equipment is switched off.

По сравнению с наиболее близким аналогичным решением предлагаемое техническое решение имеет следующие новые признаки (операции):Compared with the closest similar solution, the proposed technical solution has the following new features (operations):

- дополнительно запоминают n последних значений сопротивления изоляции;- additionally remember n last values of insulation resistance;

- по запомненным n последовательным значениям сопротивления изоляции вычисляют прогнозные значения сопротивления изоляции на текущем интервале измерения rп и последующем интервале

Figure 00000004
;- the stored n sequential values of the insulation resistance calculate the predicted values of the insulation resistance in the current measurement interval r p and the subsequent interval
Figure 00000004
;

- сравнивают значения rиз, rп,

Figure 00000005
с допустимым значением R0 и- compare the values of r from , r p ,
Figure 00000005
with a valid value of R 0 and

- в случае rиз<R0; rп>R0 производят отключение электрооборудования;- in the case r of <R 0 ; r p > R 0 disable the electrical equipment;

- в случае rиз<R0; rп>R0 производят повторное сравнение на последующем интервале и в случае повторения события rиз<R0 производят отключение электрооборудования;- in the case r of <R 0 ; r p > R 0 make a repeated comparison on the subsequent interval, and in case of a repeat of the event r from <R 0 , the electrical equipment is switched off;

- в случае rиз>R0; rп<R0;

Figure 00000006
производят повторное сравнение на последующем интервале и в случае события rиз<R0 производят отключение электрооборудования, а при rиз>R0; rп<R0;
Figure 00000006
производят третье измерение и при повторении события rиз>R0; rп<R0;
Figure 00000006
или при rиз<R0 производят отключение электрооборудования.- in the case r of > R 0 ; r p <R 0 ;
Figure 00000006
make a repeated comparison on the subsequent interval and in the event of an event r from <R 0 , the electrical equipment is switched off, and when r from > R 0 ; r p <R 0 ;
Figure 00000006
make the third measurement and when repeating the event r from > R 0 ; r p <R 0 ;
Figure 00000006
or when r from <R 0 , the electrical equipment is switched off.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «новизна».Therefore, the claimed technical solution meets the requirement of "novelty."

При реализации предлагаемого изобретения повышаются быстродействие контроля сопротивления изоляции и надежность защиты электрооборудования. Это обеспечивается совокупностью следующих технических решений, реализуемых в предлагаемом способе:When implementing the invention, the speed of monitoring the insulation resistance and the reliability of the protection of electrical equipment are increased. This is ensured by a combination of the following technical solutions implemented in the proposed method:

- запоминанием n последних значений сопротивления изоляции;- remembering the n last values of the insulation resistance;

- вычислением прогнозных значений сопротивления изоляции на текущем интервале измерения rп и последующем интервале

Figure 00000004
по запомненным n последовательным значениям сопротивления изоляции;- calculation of forecast values of insulation resistance in the current measurement interval r p and the subsequent interval
Figure 00000004
by stored n sequential values of insulation resistance;

- сравнением значений rиз, rп,

Figure 00000005
с допустимым значением R0 и в зависимости от результатов сравнения выполнением следующих действий:- comparing the values of r from , r p ,
Figure 00000005
with a valid value of R 0 and depending on the comparison results by performing the following steps:

- в случае rиз<R0; rп<R0: отключение электрооборудования;- in the case r of <R 0 ; r p <R 0 : shutdown of electrical equipment;

- в случае rиз<R0; rп>R0: повторное сравнение на последующем интервале и в случае повторения события rиз<R0 производят отключение электрооборудования;- in the case r of <R 0 ; r p > R 0 : repeated comparison at a subsequent interval and in case of a repeat of event r from <R 0 , the electrical equipment is switched off;

- в случае rиз>R0; rп<R0;

Figure 00000006
: повторное сравнение на последующем интервале и в случае события rиз<R0 производят отключение электрооборудования, а при rиз>R0; rп<R0;
Figure 00000006
производят третье измерение и при повторении события rиз>R0; rп<R0;
Figure 00000006
или при rиз<R0 производят отключение электрооборудования.- in the case r of > R 0 ; r p <R 0 ;
Figure 00000006
: repeated comparison on the subsequent interval and in the event of an event r from <R 0 , the electrical equipment is switched off, and when r from > R 0 ; r p <R 0 ;
Figure 00000006
make the third measurement and when repeating the event r from > R 0 ; r p <R 0 ;
Figure 00000006
or when r from <R 0 , the electrical equipment is switched off.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «положительный эффект».Therefore, the claimed technical solution meets the requirement of "positive effect".

По каждому отличительному признаку проведен поиск известных технических решений в области измерительной техники и релейной защиты.For each distinguishing feature, a search is made for well-known technical solutions in the field of measurement technology and relay protection.

Операции:Operations:

- запоминание n последних значений сопротивления изоляции;- remembering the n last values of the insulation resistance;

- по запомненным n последовательным значениям сопротивления изоляции вычисление прогнозных значений сопротивления изоляции на текущем интервале измерения rп и последующем интервале

Figure 00000004
;- from the stored n sequential values of the insulation resistance, the calculation of the predicted values of the insulation resistance in the current measurement interval r p and the subsequent interval
Figure 00000004
;

- сравнение значений rиз, rп,

Figure 00000005
с допустимым значением R0 и- comparison of the values of r from , r p ,
Figure 00000005
with a valid value of R 0 and

- в случае rиз<R0; rп<R0 выполнение отключения электрооборудования;- in the case r of <R 0 ; r p <R 0 shutdown of electrical equipment;

- в случае rиз<R0; rп>R0 повторное сравнение на последующем интервале и в случае повторения события rиз<R0 отключение электрооборудования;- in the case r of <R 0 ; r p > R 0 repeated comparison at a subsequent interval and in the event of a repeat of the event r from <R 0 the shutdown of electrical equipment;

- в случае rиз>R0; rп<R0;

Figure 00000006
повторное сравнение на последующем интервале и в случае события rиз<R0 отключение электрооборудования, а при rиз>R0; rп<R0;
Figure 00000006
третье измерение и при повторении события rиз>R0; rп<R0;
Figure 00000006
или при rиз<R0 отключение электрооборудования, в известных способах аналогичного назначения не обнаружены.- in the case r of > R 0 ; r p <R 0 ;
Figure 00000006
repeated comparison at a subsequent interval and in the event of an event r from <R 0, disconnection of electrical equipment, and when r from > R 0 ; r p <R 0 ;
Figure 00000006
the third dimension and when repeating the event r from > R 0 ; r p <R 0 ;
Figure 00000006
or when r of <R 0, the disconnection of electrical equipment in known methods of similar purpose were not detected.

Таким образом, указанные признаки обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие требованию «существенные отличия».Thus, these features provide the claimed technical solution according to the requirement of "significant differences".

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показана упрощенная принципиальная схема трехфазной электрической сети, поясняющая способ контроля сопротивления изоляции сети при наличии в сети вентильного преобразователя П, на фиг.2 приведена эквивалентная однолинейная схема электрической сети, на фиг.3 показана диаграмма измерительного напряжения, на фиг.4 приведена диаграмма процесса измерения сопротивления изоляции.The essence of the invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a simplified schematic diagram of a three-phase electrical network, explaining the method of monitoring the insulation resistance of the network in the presence of a valve converter P in the network, figure 2 shows the equivalent single-line circuit of the electrical network, figure 3 shows a diagram of the measuring voltage, figure 4 a diagram of the process of measuring insulation resistance is given.

На фиг.1 обозначено: eA, eB, eC - напряжения фаз контролируемой сети; Uт - напряжение источника тестового сигнала; rт2, rт3 - сопротивления добавочных резисторов, rи - эталонный измерительный резистор; rA, rB, rC - сопротивления изоляции фаз соответственно A, B и C контролируемой сети; CA, CB, CC - емкости фаз A, B и C; П - вентильный преобразователь; rп1, rп2 - сопротивления изоляции сети постоянного тока (для фидеров, подключенных к положительному и отрицательному полюсам выпрямителя П); Cп1, Cп2 - емкости сети постоянного тока; Zп - комплексное сопротивление нагрузки преобразователя; МК - микроконтроллер; КА - коммутационный аппарат.Figure 1 indicates: e A , e B , e C - phase voltage of the controlled network; U t - voltage of the source of the test signal; r t2 , r t3 - resistance of additional resistors, r and - reference measuring resistor; r A , r B , r C - insulation resistance of the phases, respectively A, B and C of the controlled network; C A , C B , C C - capacitance of phases A, B and C; P - valve converter; r p1 , r p2 - insulation resistance of the DC network (for feeders connected to the positive and negative poles of rectifier P); C p1 , C p2 - DC network capacitance; Z p - the integrated load resistance of the Converter; MK - microcontroller; KA - switching apparatus.

Напряжение от источника Uт через звезду добавочных резисторов rm1, rm2, rm3 поступает в контролируемую трехфазную сеть. Ток, протекающий в контуре: «источник тестового сигнала» Uт - добавочные резисторы rm1, rm2, rm3 - сопротивление изоляции - земля, контролируется по величине падения напряжения на измерительном резисторе rи. Величина сопротивления изоляции вычисляется в зависимости от измеренного тока и известного тестового напряжения. Обработка измерительной информации, состоящая в вычислении сопротивления изоляции rиз, запоминании n последовательных значений сопротивления изоляции, вычислении по этим значениям прогнозных значений сопротивления изоляции на текущем интервале измерения rп и последующем интервале

Figure 00000004
; сравнении rиз, rп и
Figure 00000004
заданным допустимым значением сопротивления изоляции R0 и принятии решения о защитном отключении электрооборудования производится с помощью микроконтроллера МК. Коммутационный аппарат КА, управляющий вход которого соединен с выходом микроконтроллера МК, предназначен для отключения защищаемого участка сети.The voltage from the source U t through the star of additional resistors r m1 , r m2, r m3 enters a controlled three-phase network. The current flowing in the circuit: "test signal source" U t - additional resistors r m1 , r m2, r m3 - insulation resistance - ground, is controlled by the magnitude of the voltage drop across the measuring resistor r and . The value of the insulation resistance is calculated depending on the measured current and the known test voltage. Processing of measurement information, consisting in calculating the insulation resistance r from , storing n successive values of the insulation resistance, calculating from these values the predicted values of the insulation resistance in the current measurement interval r p and the subsequent interval
Figure 00000004
; comparing r from , r p and
Figure 00000004
the specified permissible value of the insulation resistance R 0 and the decision on the protective shutdown of electrical equipment is performed using the microcontroller MK. The switching apparatus of the spacecraft, the control input of which is connected to the output of the microcontroller MK, is designed to disconnect the protected section of the network.

Алгоритм идентификации сопротивления поясняется с помощью эквивалентной однолинейной схемы, показанной на фиг.2, где обозначено: CЭ, rэ - эквивалентные емкость и сопротивление изоляции контролируемой сети; Cn, rп - эквивалентная емкость и сопротивление изоляции в сети постоянного тока; Uп - постоянная составляющая напряжения.The resistance identification algorithm is explained using the equivalent single-line circuit shown in figure 2, where it is indicated: C E , r e - equivalent capacitance and insulation resistance of the controlled network; C n , r p - equivalent capacitance and insulation resistance in a direct current network; U p - the constant component of the voltage.

Источник тестового сигнала в течение интервала времени τ<t≤2T формирует постоянное напряжение Uт=U2. В установившемся режиме ток этого источника равенThe source of the test signal during the time interval τ <t≤2T generates a constant voltage U t = U 2 . In steady state, the current of this source is

Figure 00000007
Figure 00000007

где rиз - эквивалентное сопротивление изоляции сети,

Figure 00000008
.where r of is the equivalent insulation resistance of the network,
Figure 00000008
.

В течение интервала времени 2T+τ<t≤4T источник тестового сигнала формирует напряжение Uт=U2. В этом случае ток источника равенDuring the time interval 2T + τ <t≤4T, the source of the test signal generates a voltage U t = U 2 . In this case, the source current is

Figure 00000009
Figure 00000009

Решение системы уравнений (1) и (2) относительно rиз дает формулуThe solution of the system of equations (1) and (2) with respect to r from gives the formula

Figure 00000010
Figure 00000010

инвариантную относительно величины постоянного напряжения Uп в предположении Uт=const в интервале измерения.invariant with respect to the constant voltage U p under the assumption U t = const in the measurement interval.

Форма тестового сигнала показана на фиг.3. Тестовое напряжение представляет собой последовательность разнополярных импульсов специальной формы. В интервале времени 0≤t≤τ напряжение Uт=U1 и обеспечивает ускоренный процесс перехода электрической системы в установившееся состояние (форсированный заряд емкостей C и Cп). Для исключения влияния на результаты измерения переменной составляющей, обусловленной протеканием через измерительный резистор rи токов, вызванных источниками eA, eB, eC, измерения токов I1 и I2 осуществляются в установившемся режиме путем интегрирования падения напряжения на сопротивлении rи за период питающего напряжения.The waveform of the test signal is shown in FIG. Test voltage is a sequence of bipolar pulses of a special shape. In the time interval 0≤t≤τ voltage U t = U 1 and provides an accelerated process of transition of the electrical system to the steady state (forced charge of capacitors C and C p ). To exclude the influence on the measurement results of the variable component due to the flow through the measuring resistor r and currents caused by sources e A , e B , e C , measurements of currents I 1 and I 2 are carried out in steady state by integrating the voltage drop across the resistance r and for the period supply voltage.

Алгоритм формирования сигнала аварийного отключения предусматривает:The emergency shutdown signal generation algorithm provides for:

- вычисление значения эквивалентного сопротивления изоляции rиз;- calculation of the equivalent insulation resistance r from ;

- запоминание и хранение в памяти контроллера n, например, четырех последних измеренных значений сопротивления изоляции;- storing and storing in the memory of the controller n, for example, the last four measured values of insulation resistance;

- прогнозирование (вычисление прогнозных значений) эквивалентного сопротивления изоляции на текущем интервале измерения rп и на последующем интервале

Figure 00000004
измерения;- forecasting (calculation of forecast values) of equivalent insulation resistance in the current measurement interval r p and in the subsequent interval
Figure 00000004
measurement;

- сравнение rиз, rп,

Figure 00000005
с уставкой R0 (например, 10 кОм), и повторные измерения с целью подтверждения полученного результата. При этом:- comparison of r of , r p ,
Figure 00000005
with setting R 0 (for example, 10 kOhm), and repeated measurements in order to confirm the result. Wherein:

- в случае rиз<R0; rп<R0 производят отключение электрооборудования;- in the case r of <R 0 ; r p <R 0 turn off the electrical equipment;

- в случае rиз<R0; rп>R0 производят повторное сравнение на последующем интервале и в случае повторения события rиз<R0 производят отключение электрооборудования;- in the case r of <R 0 ; r p > R 0 make a repeated comparison on the subsequent interval, and in case of a repeat of the event r from <R 0 , the electrical equipment is switched off;

- в случае rиз>R0; rп<R0;

Figure 00000006
производят повторное сравнение на последующем интервале и в случае события rиз<R0 производят отключение электрооборудования, а при rиз>R0; rп<R0;
Figure 00000006
производят третье измерение и при повторении события rиз>R0; rп<R0;
Figure 00000006
или при rиз<R0 производят отключение электрооборудования.- in the case r of > R 0 ; r p <R 0 ;
Figure 00000006
make a repeated comparison on the subsequent interval and in the event of an event r from <R 0 , the electrical equipment is switched off, and when r from > R 0 ; r p <R 0 ;
Figure 00000006
make the third measurement and when repeating the event r from > R 0 ; r p <R 0 ;
Figure 00000006
or when r from <R 0 , the electrical equipment is switched off.

Диаграммы, поясняющие алгоритм работы системы контроля сопротивления изоляции и защитного отключения электрооборудования, показаны на фиг.4.Diagrams explaining the algorithm of the insulation resistance control system and protective shutdown of electrical equipment are shown in Fig.4.

Для определения прогнозных значений rп и

Figure 00000004
может быть использован, например, математический аппарат нечеткой логики (Дьяконов В.П., Круглов В.В. MATLAB 6.5 SP1/7/7 SP1/7 SP2+Simulink 5/6. Инструменты искусственного интеллекта и биоинформатики. - М., Солон-Пресс, 2006, с.243-247).To determine the predicted values of r p and
Figure 00000004
can be used, for example, the mathematical apparatus of fuzzy logic (Dyakonov VP, Kruglov VV MATLAB 6.5 SP1 / 7/7 SP1 / 7 SP2 + Simulink 5/6. Instruments of artificial intelligence and bioinformatics. - M., Solon -Press, 2006, p. 243-247).

Время срабатывания защитного отключения после нарушения сопротивления изоляции не превышает 2 тактов измерения.The response time of the protective shutdown after violation of the insulation resistance does not exceed 2 measurement cycles.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет осуществлять контроль сопротивления изоляции и защиту электрической сети и обеспечивает повышенные быстродействие измерений и надежность защиты за счет:Thus, the proposed method allows monitoring the insulation resistance and protecting the electrical network and provides increased measurement performance and reliability of protection due to:

- использования в алгоритме защитного отключения прогнозных значений сопротивления изоляции, вычисляемых на текущем и последующем интервалах измерения;- the use in the protective shutdown algorithm of the predicted values of the insulation resistance calculated at the current and subsequent measurement intervals;

- повторения измерений в случае несовпадения измеренного и прогнозного значений.- repeat measurements in case of mismatch between the measured and predicted values.

Устройство, реализующее предлагаемый способ контроля сопротивления изоляции и защиты электрической сети, успешно прошло испытания в сети 0,4 кВ в условиях испытательной лаборатории Национального научного центра горного производства - Института горного дела им. А.А. Скочинского (ННЦГП-ИГД им. А.А.Скочинского).A device that implements the proposed method for monitoring the insulation resistance and protecting the electric network has successfully passed tests in the 0.4 kV network in the conditions of the testing laboratory of the National Scientific Center for Mining - Institute of Mining named after A.A. Skochinsky (NSCGP-IGD named after A.A. Skochinsky).

Следовательно, использование в предлагаемом способе контроля электрического сопротивления изоляции и защитного отключения электрооборудования, при котором формируют измерительное напряжение в форме периодической последовательности импульсов видаTherefore, the use in the proposed method of monitoring the electrical insulation resistance and protective shutdown of electrical equipment, in which form the measuring voltage in the form of a periodic sequence of pulses of the form

Figure 00000003
Figure 00000003

где u(t) - измерительное напряжение; U1, U2 - постоянные напряжения, U1>U2, τ - временной интервал, T - период питающей электрической сети, τ<T; измеряют ток утечки I1 в интервале времени T<t≤2T и ток утечки I2 в интервале 3T<t≤4T путем интегрирования падения напряжения на эталонном сопротивлении за период питающей сети, вычисляют сопротивление изоляции по формулеwhere u (t) is the measuring voltage; U 1 , U 2 - constant voltage, U 1 > U 2 , τ - time interval, T - the period of the power supply network, τ <T; measure the leakage current I 1 in the time interval T <t≤2T and the leakage current I 2 in the interval 3T <t≤4T by integrating the voltage drop across the reference resistance over the period of the supply network, calculate the insulation resistance by the formula

Figure 00000011
,
Figure 00000011
,

где rт - внутреннее сопротивление источника, сравнивают полученное значение с уставкой R0, повторяют измерения и в случае недопустимого снижения сопротивления изоляции производят отключение электрооборудования, дополнительно операций: запоминают n последовательных значений сопротивления изоляции, по этим значениям вычисляют прогнозные значения сопротивления изоляции на текущем интервале измерения rп и последующем интервале

Figure 00000004
, сравнивают значения rиз, rп,
Figure 00000005
с допустимым значением R0 и:where r t is the internal resistance of the source, compare the obtained value with the setpoint R 0 , repeat the measurements and in the case of an unacceptable decrease in insulation resistance, turn off the electrical equipment, additionally operations: remember n consecutive values of insulation resistance, these values calculate the predicted values of insulation resistance in the current interval measuring r p and the subsequent interval
Figure 00000004
, compare the values of r from , r p ,
Figure 00000005
with a valid value of R 0 and:

- в случае rиз<R0; rп<R0 производят отключение электрооборудования;- in the case r of <R 0 ; r p <R 0 turn off the electrical equipment;

- в случае rиз<R0; rп>R0 производят повторное сравнение на последующем интервале и в случае повторения события rиз<R0 производят отключение электрооборудования;- in the case r of <R 0 ; r p > R 0 make a repeated comparison on the subsequent interval, and in case of a repeat of the event r from <R 0 , the electrical equipment is switched off;

- в случае rиз>R0; rп<R0;

Figure 00000006
производят повторное сравнение на последующем интервале и в случае события rиз<R0 производят отключение электрооборудования, а при rиз>R0; rп<R0;
Figure 00000006
производят третье измерение и при повторении события rиз>R0; rп<R0;
Figure 00000006
или при rиз<R0 производят отключение электрооборудования, что позволяет повысить быстродействие измерения сопротивления изоляции и надежность защиты.- in the case r of > R 0 ; r p <R 0 ;
Figure 00000006
make a repeated comparison on the subsequent interval and in the event of an event r from <R 0 , the electrical equipment is switched off, and when r from > R 0 ; r p <R 0 ;
Figure 00000006
make the third measurement and when repeating the event r from > R 0 ; r p <R 0 ;
Figure 00000006
or when r from <R 0 , the electrical equipment is switched off, which allows to increase the speed of measuring the insulation resistance and the reliability of protection.

Использование предлагаемого технического решения в электрических системах различного назначения позволит повысить надежность и безопасность работы электрооборудования.The use of the proposed technical solution in electrical systems for various purposes will improve the reliability and safety of electrical equipment.

Claims (1)

Способ контроля электрического сопротивления изоляции и защитного отключения электрооборудования, при котором формируют измерительное напряжение в форме периодической последовательности импульсов вида
Figure 00000012

где u(t) - измерительное напряжение; U1, U2 - постоянные напряжения, U1>U2, τ - временной интервал, Т - период питающей электрической сети, τ<Т; измеряют ток утечки I1 в интервале времени T<t≤2T и ток утечки I2 в интервале 3T<t≤4T путем интегрирования падения напряжения на эталонном сопротивлении за период питающей сети, вычисляют сопротивление изоляции по формуле
Figure 00000013

где rт - внутреннее сопротивление источника, сравнивают полученное значение с уставкой R0, повторяют измерения и в случае недопустимого снижения сопротивления изоляции производят отключение электрооборудования, отличающийся тем, что дополнительно запоминают n последних измеренных значений сопротивления изоляции, по этим значениям вычисляют прогнозные значения сопротивления изоляции на текущем интервале измерения rп и последующем интервале rп +, сравнивают значения rиз, rп, rп + с допустимым значением R0 и:
- в случае rиз<R0; rп<R0 производят отключение электрооборудования;
- в случае rиз<R0; rп>R0 производят повторное сравнение на последующем интервале и в случае повторения события rиз<R0 производят отключение электрооборудования;
- в случае rиз>R0; rп<R0; rп +<R0 производят повторное сравнение на последующем интервале и в случае события rиз<R0 производят отключение электрооборудования, а при rиз>R0; rп<R0; rп +<R0 производят третье измерение и при повторении события rиз>R0; rп<R0; rп +<R0 или при rиз<R0 производят отключение электрооборудования. A method for controlling the electrical insulation resistance and protective shutdown of electrical equipment, in which a measuring voltage is formed in the form of a periodic sequence of pulses of the form
Figure 00000012

where u (t) is the measuring voltage; U 1 , U 2 - constant voltage, U 1 > U 2 , τ is the time interval, T is the period of the power supply network, τ <T; measure the leakage current I 1 in the time interval T <t≤2T and the leakage current I 2 in the interval 3T <t≤4T by integrating the voltage drop across the reference resistance over the period of the supply network, calculate the insulation resistance by the formula
Figure 00000013

where r t is the internal resistance of the source, compare the obtained value with the setpoint R 0 , repeat the measurements and in the case of an unacceptable decrease in insulation resistance, turn off the electrical equipment, characterized in that n last measured values of the insulation resistance are additionally stored, the predicted values of the insulation resistance are calculated from these values on the current measurement interval r p and the subsequent interval r p + , compare the values of r from , r p , r p + with a valid value of R 0 and:
- in the case r of <R 0 ; r p <R 0 turn off the electrical equipment;
- in the case r of <R 0 ; r p > R 0 make a repeated comparison on the subsequent interval, and in case of a repeat of the event r from <R 0 , the electrical equipment is switched off;
- in the case r of > R 0 ; r p <R 0 ; r p + <R 0 make a repeated comparison on the subsequent interval and in the event of an event r from <R 0 , the electrical equipment is switched off, and when r from > R 0 ; r p <R 0 ; r p + <R 0 make the third measurement and when repeating the event r from > R 0 ; r p <R 0 ; r p + <R 0 or when r of <R 0 produce a shutdown of electrical equipment.
RU2009143048/28A 2009-11-20 2009-11-20 Control method of electrical resistance of insulation and protective disconnection of electrical equipment RU2437109C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009143048/28A RU2437109C2 (en) 2009-11-20 2009-11-20 Control method of electrical resistance of insulation and protective disconnection of electrical equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009143048/28A RU2437109C2 (en) 2009-11-20 2009-11-20 Control method of electrical resistance of insulation and protective disconnection of electrical equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009143048A RU2009143048A (en) 2011-05-27
RU2437109C2 true RU2437109C2 (en) 2011-12-20

Family

ID=44734512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009143048/28A RU2437109C2 (en) 2009-11-20 2009-11-20 Control method of electrical resistance of insulation and protective disconnection of electrical equipment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2437109C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2690175C1 (en) * 2015-12-16 2019-05-31 ЭнАр ЭЛЕКТРИК КО., ЛТД. Device and method of providing reliability of protective switching-off of intelligent substation
RU2705231C1 (en) * 2019-02-07 2019-11-06 Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Меридиан" Method of measuring insulation resistance of electrical networks with control of measurement accuracy by using mathematical statistics methods
RU2722468C1 (en) * 2020-02-20 2020-06-01 Сергей Иванович Малафеев Method of controlling insulation resistance and protective switching-off of an electrical network

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2690175C1 (en) * 2015-12-16 2019-05-31 ЭнАр ЭЛЕКТРИК КО., ЛТД. Device and method of providing reliability of protective switching-off of intelligent substation
RU2705231C1 (en) * 2019-02-07 2019-11-06 Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Меридиан" Method of measuring insulation resistance of electrical networks with control of measurement accuracy by using mathematical statistics methods
RU2722468C1 (en) * 2020-02-20 2020-06-01 Сергей Иванович Малафеев Method of controlling insulation resistance and protective switching-off of an electrical network

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009143048A (en) 2011-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cairoli et al. Fault detection and isolation in medium-voltage DC microgrids: Coordination between supply power converters and bus contactors
US8031447B2 (en) Transformer through-fault current monitor
US9007735B2 (en) Fault detection, isolation, location and reconnection systems and methods
Yadav et al. A real-time resistance based fault detection technique for zonal type low-voltage DC microgrid applications
Rao et al. Fault detection in DC microgrid based on the resistance estimation
US20170192047A1 (en) High impedance fault location in dc distribution systems
Masoud et al. Protection scheme for transmission lines based on alienation coefficients for current signals
EP3074780B1 (en) Electrical supply system
US20190199081A1 (en) Arc detection based on variance of current flow
BR112018074873B1 (en) METHOD AND DEVICE FOR DETECTING FAULTS IN TRANSMISSION AND DISTRIBUTION SYSTEMS
US10522995B2 (en) Overcurrent element in time domain
Feng et al. Fault inductance based protection for DC distribution systems
RU2437109C2 (en) Control method of electrical resistance of insulation and protective disconnection of electrical equipment
Allahdadi et al. Protection of converter-interfaced microgrids using modified short-time correlation transform
Liang et al. A technique for detecting wide-area single-line-to-ground faults
Wakode et al. Oscillation frequency component-based protection scheme for DC microgrid
Sharanya et al. Fault detection and location in DC microgrid
Sharma et al. Detection of power system faults in distribution system using Stockwell transform
RU2725898C1 (en) Method of monitoring insulation resistance in an electrical network with insulated neutral
Liu A series arc fault location method for dc distribution system using time lag of parallel capacitor current pulses
RU2732790C1 (en) Insulation resistance and electric network protection control method
RU2144679C1 (en) Procedure testing resistance of insulation and protection of electric network
RU2722468C1 (en) Method of controlling insulation resistance and protective switching-off of an electrical network
RU2747909C1 (en) Method for control of insulation resistance and protection of electric network with insulated neutral
Ma et al. An adaptive DC line fault recovery strategy for LCC-HVDC system based on voltage gradient

Legal Events

Date Code Title Description
FA94 Acknowledgement of application withdrawn (non-payment of fees)

Effective date: 20110530

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20110617

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20111121