RU154971U1

RU154971U1 - Устройство измерения сопротивления изоляции электрических сетей

Info

Publication number: RU154971U1
Application number: RU2014154373/28U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Иванович Лачин; Кирилл Юрьевич Соломенцев; Куок Уи Нгуен; Игорь Геннадиевич Балабан
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2014-12-30
Publication date: 2015-09-20

Abstract

Устройство измерения сопротивления изоляции обесточенных электрических сетей, содержащее резистор, электронный ключ, вычислитель, индикатор, блок управления, аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен со вторым выводом резистора, а выход со входом вычислителя, причем первый вывод резистора соединен со вторым выводом контролируемой сети, а второй вывод подключен к первому выводу электронного ключа, выход вычислителя подключен к входу индикатора, а выходы блока управления подключены к управляющим входам электронного ключа, аналого-цифрового преобразователя и вычислителя, отличающееся тем, что введен источник измерительного напряжения, первый вывод которого соединен со вторым выводом электронного ключа, а второй вывод соединен со первым выводом контролируемой сети, причем блок управления выполнен с возможностью формирования трех моментов времени t, t, t, причем t-t=Δt, t-t=n·Δt, в которые производится измерение трех значений тока i, i, i, полученные значения тока i, i, iобрабатываются в вычислителе, сопротивление изоляции вычисляется по формулам.

Description

Полезная модель относится к электроизмерительной технике и предназначена для измерения сопротивления изоляции обесточенных электроэнергетических объектов, в том числе обесточенных электрических сетей, изолированных от «земли».

Известно устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей переменного тока [Авторское свидетельство СССР №1765785, кл. G01R 27/18, 1992], содержащее две группы выпрямителей, двухполюсный переключатель на три положения, заземлитель, блок изменения внутреннего сопротивления вольтметра, измерительный прибор постоянного тока. Суть работы устройства состоит в следующем. К фазам сети переменного тока подключаются два трехфазных выпрямителя, (собранных по схеме Ларионова). Затем поочередно измеряют три средних значения напряжения: на выходе моста, между положительным полюсом моста и «землей», между отрицательным полюсом и «землей». Затем выполняют расчет сопротивления изоляции по формуле.

Основным недостатком данного устройства является невысокое быстродействие, обусловленное необходимостью измерять средние значения напряжений, так как именно средние значения напряжений являются носителями информации о величине сопротивления изоляции. Кроме того, это устройство непригодно для использования в обесточенных сетях.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели (прототип) является устройство [А.С. 1074829 СССР, МКИ G01R 27/18], содержащее резистор, подключенный к выводам двух электронных ключей, подключенных к полюсам электрической сети, второй вывод которого соединен с «землей», преобразователь напряжения в код, при этом выходы электронных ключей подключены к входу преобразователя напряжения в код, вычислитель, вход которого соединен с выходом преобразователя напряжения в код, выход которого подключен к входу индикатора, блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам электронных ключей, преобразователя напряжения в код и вычислителя, а вход блока управления соединен с шиной запуска.

Цикл измерения состоит из двух полуциклов. В первом полуцикле для ускорения измерений производится экстраполяция напряжения на шунтирующем резисторе, используя значения напряжения V_1.1, V_1.2, V_1.3, полученные в три момента времени, равноотстоящие друг от друга. Тем самым вычисляется оценка установившегося значения напряжения на резисторе, не дожидаясь окончания переходного процесса. Во втором полуцикле осуществляется аналогичная экстраполяция, используя значения напряжения V_2.1, V_2.2, V_2.3. В итоге сопротивление изоляции вычисляется по формуле:

Где R_Э - эквивалентное сопротивление изоляции электрической сети;

R_Ш - шунтирующее активное сопротивление (резистор);

U_С - напряжение контролируемой электрической сети;

V_1,1, V_1,2, V_1,3 - соответственно мгновенные значения напряжений в трех указанных моментах времени через заданный постоянный интервал Δt времени при подключении R_Ш к положительному плюсу сети;

V_2,1, V_2,2, V_2,3 - соответственно мгновенные значения напряжений при подключении R_Ш к отрицательному плюсу сети;

Проведенные математические исследования показали, что применение равноотстоящих моментов времени для экстраполяции не самым лучшим образом сказывается на точности вычисления оценки установившегося значения. В [1] показано, что при равноотстоящих моментах времени методическая погрешность вычислений получается больше, чем в том случае, если первый интервал времени (между первым и вторым измерениями) много меньше, чем второй интервал времени (между вторым и третьим измерениями). Таким образом, устройство - прототип обладает недостатком, который заключается в большой погрешности измерений сопротивления изоляции, которая связана с методической погрешностью экстраполяции. Это особенно проявляется при наличии в контролируемой сети больших емкостей. Это приводит к ограниченным функциональным возможностям, так как при наличии в контролируемой сети больших емкостей применять устройство-прототип нецелесообразно.

Задачей предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей. Технический результат заключается в уменьшении погрешности измерения при наличии в контролируемой сети больших емкостей.

Поставленная задача достигается за счет того, что в устройство для измерения сопротивления изоляции, содержащее резистор, первый вывод которого соединен со вторым выводом контролируемой сети, второй вывод подключен к первому выводу электронного ключа, аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен со вторым выводом резистора, вычислитель, вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, выход вычислителя подключен к входу индикатора, блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам электронного ключа, аналого-цифрового преобразователя и вычислителя, введен источник измерительного напряжения, первый вывод которого соединен со вторым выводом электронного ключа, второй вывод источника измерительного напряжения соединен с первым выводом контролируемой сети, причем измерения тока производятся в три момента времени t₁, t₂, t₃, формируемые блоком управления, причем t₂-t₁-Δ_t, t₃-t₂=n·Δt, полученные соответствующие значения тока i₁, i₂, i₃ обрабатываются в вычислителе, сопротивление изоляции вычисляется по формулам.

На фиг. 1 приведена схема устройства 1, подключенного к контролируемой сети 2.

Устройство 1 содержит резистор 3, первый вывод которого соединен со вторым выводом контролируемой сети, второй вывод резистора подключен к первому выводу электронного ключа 4, аналого-цифровой преобразователь 5, вход которого соединен со вторым выводом резистора 3, вычислитель 6, вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 5, выход вычислителя 6 подключен к входу индикатора 7, блок управления 8, выходы которого подключены к управляющим входам электронного ключа 4, аналого-цифрового преобразователя 5 и вычислителя 6, источник измерительного напряжения 9, первый вывод которого соединен со вторым выводом электронного ключа 4, второй вывод источника измерительного напряжения 9 соединен с первым выводом контролируемой сети 2.

Контролируемая сеть 2 содержит сопротивление изоляции 10 и емкость 11.

Устройство 1 работает следующим образом. В начале измерения блок управления 8 выдает сигнал на электронный ключ 4, который замыкается. Начинается заряд емкости 11 контролируемой сети 2 от источника измерительного напряжения 9. При этом напряжение на контролируемой сети 2 увеличивается по экспоненте, ток в цепи, протекающий через резистор 3, уменьшается по экспоненте. Не дожидаясь окончания переходного процесса, в моменты времени t₁, t₂, t₃ блок управления 8 выдает управляющие импульсы на аналого-цифровой преобразователь 5, который преобразует измеряемое напряжение в код, и на вычислитель 6, который запоминает этот код. Полученные три кода соответствуют трем значениям тока i₁, t₂, i₃, так как падение напряжения на резисторе 3 прямопропорционально току. При этом интервал времени между t₂ и t₁ в n раз меньше чем интервал времени между t₃ и t₂, то есть t₂-t₁=Δt, t₃-t₂=n·Δt. Благодаря такому соотношению интервалов достигается низкая методическая погрешность экстраполяции. По полученным соответствующим значениям тока i₁, i₂, i₃ вычисляется оценка установившегося значения тока i_уст по формуле, правомерность которой приведена в [1]:

.

При этом, в соответствии с [1], достигается малая погрешность измерения при наличии в сети больших емкостей. Именно этим достигается технический результат.

Затем в вычислителе вычисляется сопротивление изоляции 10 по формуле:

.

Вычисленное значение сопротивления изоляции передается на индикатор 7. Таким образом, достигается положительный результат, предлагаемое устройство имеет меньшую погрешность измерения при наличии в контролируемой сети больших емкостей.

Литература

1. «Быстродействующий метод контроля параметров электроэнергетических объектов постоянного тока», Изв. вузов. Сев. - Кавк. регион. Техн. науки. - 2013. - №4. - С. 11-15.

Claims

Устройство измерения сопротивления изоляции обесточенных электрических сетей, содержащее резистор, электронный ключ, вычислитель, индикатор, блок управления, аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен со вторым выводом резистора, а выход со входом вычислителя, причем первый вывод резистора соединен со вторым выводом контролируемой сети, а второй вывод подключен к первому выводу электронного ключа, выход вычислителя подключен к входу индикатора, а выходы блока управления подключены к управляющим входам электронного ключа, аналого-цифрового преобразователя и вычислителя, отличающееся тем, что введен источник измерительного напряжения, первый вывод которого соединен со вторым выводом электронного ключа, а второй вывод соединен со первым выводом контролируемой сети, причем блок управления выполнен с возможностью формирования трех моментов времени t₁, t₂, t₃, причем t₂-t₁=Δt, t₃-t₂=n·Δt, в которые производится измерение трех значений тока i₁, i₂, i₃, полученные значения тока i₁, i₂, i₃ обрабатываются в вычислителе, сопротивление изоляции вычисляется по формулам.