PL200612B1 - Urządzenie do pomiaru impedancji obwodu zwarciowego - Google Patents

Abstract

Urządzenie do pomiaru impedancji obwodu zwarciowego, znamienne tym, że ma blok napięciowy utworzony pomiędzy pierwszym wejściem napięciowym (U1) i drugim wejściem napięciowym (U2) przez dzielnik napięcia (DN) i detektor przejścia przez zero (DZ) połączone równolegle oraz blok prądowy utworzony pomiędzy pierwszym wejściem prądowym (I1) i drugim wejściem prądowym (I2) przez układ obciążająco- -pomiarowy (OP) i klucz półprzewodnikowy (KP) połączone szeregowo, przy czym detektor przejścia przez zero (DZ) jest połączony z systemem mikroprocesorowym (SM), a ten z kolei połączony jest z kluczem półprzewodnikowym (KP) oraz poprzez tor prądowy (TI) z układem obciążająco-pomiarowym (OP), natomiast wyjście dzielnika napięcia (DN) połączone jest z wejściem nieodwracającym pierwszego wzmacniacza (W1), którego wejście odwracające jest połączone z drugim wejściem napięciowym (U2), wyjście wzmacniacza (W1) poprzez wejście nieodwracające drugiego wzmacniacza (W2) i przetwornik analogowo-cyfrowy (AC) z systemem mikroprocesorowym (SM), a masa sygnałowa wzmacniacza drugiego (W2) z masą sygnałową wzmacniacza trzeciego (W3), jednocześnie wejście odwracające drugiego wzmacniacza (W2) jest połączone z wyjściem trzeciego wzmacniacza (W3), zaś masa sygnałowa drugiego wzmacniacza (W2) z przetwornikiem analogowocyfrowym (AC), którego wyjścia cyfrowe połączone są z systemem mikroprocesorowym (SM), który poprzez przetwornik cyfrowo-analogowy (CA) jest połączony z wejściami odwracającym i nieodwracającym trzeciego wzmacniacza (W3).

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do pomiaru impedancji odwodu zwarciowego, przydatne także do oceny skuteczności ochrony przeciwporażeniowej przed dotykiem pośrednim i określenia warunków samowyłączenia.

Znane z polskiego opisu patentowego nr 176 231 urządzenie do wzorcowania mierników rezystancji lub impedancji odwodu zwarciowego ma jedno z wyjść inkrementowanego źródła napięcia połączone z pierwszym zaciskiem wejściowym, z wejściem układu nastawy napięcia, pierwszym zaciskiem woltomierza i pierwszym wyjściem przełącznika. Drugie wejście inkrementowanego źródła napięcia jest połączone z drugim zaciskiem woltomierza i drugim wejściem przełącznika. Wyjście przełącznika jest połączone z pierwszym zaciskiem napięciowym miernika rezystancji lub impedancji obwodu zwarciowego, natomiast drugi zacisk napięciowy tego miernika jest połączony z drugim zaciskiem wejściowym i drugim wejściem układu nastawy napięcia, przy czym oba zaciski prądowe miernika rezystancji lub impedancji obwodu zwarciowego są odłączone.

Istota urządzenia polega na tym, że ma blok napięciowy utworzony pomiędzy pierwszym wejściem napięciowym i drugim wejściem napięciowym przez dzielnik napięcia i detektor przejścia przez zero połączone równolegle oraz blok prądowy utworzony pomiędzy pierwszym wejściem prądowym i drugim wejściem prądowym przez układ obciążająco-pomiarowy i klucz półprzewodnikowy połączone szeregowo. Detektor przejścia przez zero jest połączony z systemem mikroprocesorowym, a ten z kolei połączony jest z kluczem półprzewodnikowym oraz poprzez tor prądowy z układem obciążająco-pomiarowym. Wyjście dzielnika napięcia połączone jest z wejściem nieodwracającym pierwszego wzmacniacza, którego wejście odwracające jest połączone z drugim wejściem napięciowym, wyjście poprzez wejście nieodwracające drugiego wzmacniacza i przetwornik analogowo-cyfrowy z systemem mikroprocesorowym, a masa sygnałowa z masą sygnałową trzeciego wzmacniacza, jednocześnie wejście odwracające drugiego wzmacniacza jest połączone z wyjściem trzeciego wzmacniacza, zaś wyjście drugiego wzmacniacza przez przetwornik analogowo-cyfrowy z systemem mikroprocesorowym, który poprzez przetwornik cyfrowo-analogowy jest połączony z wejściami odwracającym i nieodwracającym trzeciego wzmacniacza.

Zaletą urządzenia według wynalazku jest wyeliminowane multipleksera, co znacznie upraszcza układ, stosowanie detektora przejścia przez zero, którego sygnał wyjściowy wykorzystywany jest w sterowaniu urządzeniem pomiarowym pozwala na ograniczenie stanów przejściowych przy włączeniu układu obciążająco-pomiarowego, ponadto wprowadzenie wzmacniaczy dopasowuje sygnał i poprawia dokładność przetwarzania sygnałów pomiarowych.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest odtworzony na rysunku, który przedstawia schemat blokowy urządzenia do pomiaru impedancji odwodu zwarciowego.

Urządzenie do pomiaru impedancji odwodu zwarciowego składa się z dzielnika napięciowego DN, którego wyjście jest dołączone do wejścia nieodwracającego wzmacniacza pierwszego W1, wyjście sygnałowe wzmacniacza pierwszego W1 dołączone jest do wejścia nieodwracającego wzmacniacza drugiego W2, wyjście sygnałowe wzmacniacza trzeciego W3 połączone jest z wejściem odwracającym wzmacniacza drugiego W2, a masa sygnałowa wzmacniacza trzeciego W3 jest dołączona do masy sygnałowej wzmacniacza pierwszego W1, wyjście wzmacniacza drugiego W2 dołączone jest do wejścia przetwornika analogowo-cyfrowego AC którego wyjście jest dołączone do wejścia systemu mikroprocesorowego SM. System mikroprocesorowy SM dołączony jest do wejścia sterującego wzmacniacza drugiego W2, a także do wejścia przetwornika cyfrowo-analogowego CA. Wyjście przetwornika cyfrowo-analogowego CA dołączone jest do wejść wzmacniacza trzeciego W3.

Pierwsze wejście napięciowe U1 urządzenia do pomiaru dołączone jest do pierwszego wejścia dzielnika napięcia DN i pierwszego wejścia detektora przejścia przez zero DZ, drugie wejście napięciowe U2 urządzenia do pomiaru dołączone jest do drugiego wejścia dzielnika napięcia DN i do drugiego wejścia detektora przejścia przez zero DZ oraz do wejścia odwracającego wzmacniacza pierwszego W1, wyjście dzielnika napięcia DN dołączone jest do wejścia nieodwracającego wzmacniacza pierwszego W1, wyjście detektora przejścia przez zero DZ dołączone jest do wejścia systemu mikroprocesorowego SM. Klucz półprzewodnikowy KP, którego wejście sterujące jest dołączone do wyjścia systemu mikroprocesorowego SM, wejście klucza półprzewodnikowego KP dołączone jest do zacisku prądowego urządzenia do pomiaru I1, a wyjście klucza półprzewodnikowego KP dołączone jest do wejścia układu obciążająco-pomiarowego OP, którego drugie wejście dołączone jest do drugiego wejPL 200 612 B1 ścia prądowego 12 urządzenia do pomiaru, a wyjście do wejścia toru prądowego TI, którego wyjście dołączone jest do systemu mikroprocesorowego SM.

Działanie urządzenia do pomiaru impedancji obwodu zwarciowego według wynalazku polega na tym, że wykonuje się dwa cykle pomiarowe: pierwszy cykl pomiarowy i drugi cykl pomiarowy. Czas trwania każdego z cykli jest krotnością okresu napięcia sieci. Ponadto każdy z cykli składa się z fazy pomiaru napięcia źródłowego i fazy pomiaru napięcia i prądu sztucznego zwarcia.

W pierwszym cyklu pomiarowym wzmocnienie wzmacniacza drugiego W2 jest jeden a wartość napięcia na wyjściu wzmacniacza W3 wynosi zero. Podczas fazy pomiaru napięcia źródłowego klucz półprzewodnikowy KP rozłącza się a system mikroprocesorowy SM przetwarza i mierzy wartości chwilowe napięcia źródłowego. W fazie drugiej klucz półprzewodnikowy KP zwiera się i wówczas przez układ obciążająco-pomiarowy OP przepływa prąd zwarcia a system mikroprocesorowy SM przetwarza i mierzy wartości chwilowe napięcia sztucznego zwarcia i prąd sztucznego zwarcia. Na podstawie pomiaru napięć wyznacza się średnią arytmetyczną wartości chwilowych zmierzonych w tym cyklu.

W drugim cyklu pomiarowym wzmocnienie drugiego wzmacniacza W2 jest stałe podczas pomiaru i wynosi w granicach od kilku do kilkudziesięciu V/V a chwilowa jest średnią arytmetyczną chwilowych wartości napięcia sieciowego i napięcia sztucznego zwarcia zmierzonych w pierwszym cyklu pomiarowym. Podczas fazy pomiaru napięcia źródłowego klucz półprzewodnikowy KP jest rozłączony a system mikroprocesorowy SM przetwarza i mierzy wartości chwilowe różnicy napięcia źródłowego i napięcia wygenerowanego przez przetwornik cyfrowo-analogowy CA i wzmacniacz W3. Podczas fazy pomiaru napięcia i prądu sztucznego zwarcia klucz półprzewodnikowy KP jest zwarty i wówczas przez układ obciążająco-pomiarowy OP przepływa prąd zwarcia i system mikroprocesorowy SM przetwarza i mierzy wartości chwilowe różnicy napięcia sztucznego zwarcia i napięcia wygenerowanego przez przetwornik cyfrowo-analogowy CA i wzmacniacz W3 oraz prąd sztucznego zwarcia. Iloraz sumy wartości chwilowych różnicy napięć w fazie pierwszej oraz drugiej, drugiego cyklu pomiarowego i prądu sztucznego zwarcia jest wartością zmierzonej impedancji obwodu zwarciowego.

Komunikacja z użytkownikiem oraz ustawianie parametrów poszczególnych bloków, obliczenia oraz szczegółowe algorytmy sterowania są implementowane w systemie mikroprocesorowym SM, który ponadto steruje całym urządzeniem do pomiaru impedancji obwodu zwarciowego pomiaru.

Claims (1)

1. Urządzenie do pomiaru impedancji obwodu zwarciowego, znamienne tym, że ma blok napięciowy utworzony pomiędzy pierwszym wejściem napięciowym (U1) i drugim wejściem napięciowym (U2) przez dzielnik napięcia (DN) i detektor przejścia przez zero (DZ) połączone równolegle oraz blok prądowy utworzony pomiędzy pierwszym wejściem prądowym (I1) i drugim wejściem prądowym (I2) przez układ obciążająco-pomiarowy (OP) i klucz półprzewodnikowy (KP) połączone szeregowo, przy czym detektor przejścia przez zero (DZ) jest połączony z systemem mikroprocesorowym (SM), a ten z kolei połączony jest z kluczem półprzewodnikowym (KP) oraz poprzez tor prądowy (TI) z układem obciążająco-pomiarowym (OP), natomiast wyjście dzielnika napięcia (DN) połączone jest z wejściem nieodwracającym pierwszego wzmacniacza (W1), którego wejście odwracające jest połączone z drugim wejściem napięciowym (U2), wyjście wzmacniacza (W1) poprzez wejście nieodwracające drugiego wzmacniacza (W2) i przetwornik analogowo-cyfrowy (AC) z systemem mikroprocesorowym (SM), a masa sygnałowa wzmacniacza drugiego (W2) z masą sygnałową wzmacniacza trzeciego (W3), jednocześnie wejście odwracające drugiego wzmacniacza (W2) jest połączone z wyjściem trzeciego wzmacniacza (W3), zaś masa sygnałowa drugiego wzmacniacza (W2) z przetwornikiem analogowocyfrowym (AC), którego wyjścia cyfrowe połączone są z systemem mikroprocesorowym (SM), który poprzez przetwornik cyfrowo-analogowy (CA) jest połączony z wejściami odwracającym i nieodwracającym trzeciego wzmacniacza (W3).