RU1798732C

RU1798732C - Устройство дл контрол изол ции электрических сетей

Info

Publication number: RU1798732C
Application number: SU904880764A
Authority: RU
Inventors: Юрий Яковлевич Лямец; Андрей Пантелеймонович Арсентьев; Евгений Витальевич Сидиряков; Владимир Васильевич Игнатьев; Анатолий Федорович Семенов
Original assignee: Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова; Всесоюзный Научно-Исследовательский, Проектно-Конструкторский Институт Релестроения
Priority date: 1990-11-06
Filing date: 1990-11-06
Publication date: 1993-02-28

Abstract

Использование: в электротехнике и в электроизмерительной технике. Сущность изобретени : устройство содержит подключенный к сети трехфазный выпр митель, два опорных резистора, подсоединенных одним из выводов к общей шине и поочередно подключаемых двум электронными ключами к выпр мителю, блок.управлени , вычислитель и канал выделени посто нной составл ющей сигнала. Новым в устройстве вл етс исполнение канала выделени посто нной составл ющей напр жени на фоне переменного сигнала и произвольного числа экспонент и затухающих гармоник в виде каскадного соединени фильтра нуле-, вой гармоники, выполненного в виде сумматора отсчетов входного сигнала за период напр жени сети, и адаптивного датчика посто нной величины. 2 ил.

Description

Изобретение относитс к электротехнике и к электроизмерительной технике и может быть использовано дл измерени и контрол сопротивлени изол ции электрических сетей переменного и посто нного тока , наход щихс под напр жением.

Цель изобретени - повышение быстродействи устройства в услови х сложных и длительных переходных процессов.

На фиг. 1 показана функциональна схема устройства; на фиг. 2 - функциональна схема адаптивного датчика посто нной величины .

Устройство содержит подключенный к сети 1 трехфазный выпр митель 2, два шунтирующих резистора 3 и 4, каждый из которых подключен одним из выводов к земле, два электронных ключа 5 и 6, первый из которых включен между выпр мителем 2 и

шунтирующим резистором 3, а второй - между несоединенными с землей выводами шунтирующих резисторов 3 и 4, аналого- цифровой преобразователь 7, выход которого подключен к точке соединени шунтирующего резистора 3 и электронных ключей 5 и 6, фильтр нулевой гармоники 8, подключенный информационным входом к выходу аналого-цифрового преобразовател 7, адаптивный датчик посто нной величины 9, информационный вход которого соединен с выходом фильтра нулевой гармоники 8, вычислитель 10, информационный вход которого вл етс информационным выходом датчика 9, индикатор 11, подключенный к выходу вычислител 10, блок управлени 12, первый вход которого соединен с выходом пускового органа 13, а его первый и второй (нижние)

ел

с

VI

Ю 00 Ы

iCJ

|ГО

выходы вл ютс входами управлени электронных ключей .5, б и входами элемента ИЛИ 14, элемент задержки 15, включенный между выходом элемента ИЛИ 14 и входом пуска адаптивного датчика посто нной величины 9. При этом третий выход управл ющего б л о,к а 12 подключен к управл ющему входу вычислител 10, четвертый выход - к .входам синхронизации аналого-цифрового преобразовател 7, фильтра нулевой гармоники 8 и адаптивного датчика 9, а второй вход- к выходустробйровани адаптивного датчика 9.

Структурна схема адаптивного датчика посто нной величины (фиг. 2) включает в себ основной и дополнительный цифровые фильтры 16 и 17, двухвходовой сумматор 18, пороговый элемент 19, задающий блок 20, источник единичного сигнала 21 и делительный блок 22, В состав фильтра 16 вход т элементы задержки 23-25, умножители 26- 28 и многрвходовый сумматор 29. Дополнительный фильтр 17 состоит из аналогичных элементов, но включены фильтры по-разному: информационный вход фильтра 16, соединенный с первым входом задающего блока 20, образует вход адаптивного фильтра , а информационный вход фильтра 17 подключен к источнику единичного сигнала 21. Входы задани коэффициентов обоих фильтров 16 и 17 подключены к верхним выходам задающего блока 20. Его нижний выход, называемый также первым выходом, подключен к входам делительного блока 2 и сумматора 18. Пороговый элемент 19, вход которого соединен с выходом сумматора 17, а выход совмещен со вторым входом задающего блока 20, воздействует совместно со входным сигналом фильтра, на задающий блок 20. Делительный блок 22 .выполнен с задающим входом, подключенным к выходу нерекурсивного фильтра 17. Выход делительного блока 22 вл етс выходом адаптивного датчика. Третий вход задающего блока 20 - входом запуска, а выход пороге вого элемента 19 - его выходом окончани настройки (стробом).

Устройство работает следующим образом . ....

.По сигналу запуска, поступающему с пускового органа 13, блок управлени 12 формирует на втором выходе сигнал, который замыкает ключ 5, вызыва подключение шунтирующего резистора 3 и аналого-цифрового преобразовател 7 к выпр мителю. Образование контура электрическа сеть 1 - выпр митель 2 - шунтирующий резистор 3 .-. земл приводит к формированию напр жени на входе пре- образовател 7

Ui(t)-U i(t)-t UCB.i(tH Uoi,

0)

где U i(t) - переменна составл юща напр жени на шунте; Uoi - посто нна составл юща ; Uce.i(t) - свободна составл юща переходного процесса, вызванного перезар дом емкости сети и, возможно , иных накопителей энергии.

После преобразовани цифровой аналог напр жени на шунте 3 U(lt) (в дальнейшем U(l), где I - дискретное врем ; т - интервал дискретизации, задаваемый сигналом на четвертом выходе управл ющего блока 12, поступает на информационный

вход фильтра нулевой гармоники 8, представл ющего собой нерекурсивный цифровой фильтр, выполненный в виде набора регистров и сумматора отсчетов сигнала U(l) за период сетевого напр жени Т

V«- I 1 /П

(l),«

где N Т/ т число отсчетов входной величины U(l) на периоде сетевого напр жени , определ емое частотой сигнала на четвертом выходе управл ющего блока 12.

После преобразовани по (2), которое

займет врем Т, сигнал на информационном входе адаптивного датчика 9, вл ющегос ; выходом фильтра нулевой гармоники 8, не будет содержать гармоник кратных основной гармонике сетевого напр жени , и поэтому описываетс как

Uni(l) Uoi- -UcBi(l),

(3)

где UcB.l(l) - преобразованное напр жение Uce.i(l). Принципиально важно, что фильтр 92) не измен ет спектрального состава напр жени UCB.I(|)I т.е. все экспоненты и зату- хающие гармоники сохран ют после преобразовани свои затухани и частоты. Фильтру (2) присущ свой переходный процесс , устанавливающийс за врем Т. К этому времени на выходе элемента задержки 15 вырабатываетс импульс, вызывающий запуск адаптивного датчика посто нной ве

личины 9.

Покажем, что адаптивный датчик посто нной величины обладает свойством обнаруживать за вполне определенное врем и без методической погрешности посто нную установившуюс слагаемую переходного процесса. Это врем ограничено пор дком переходного процесса.

Рассмотрим работу датчика посто нной величины 9, на вход которого поступает сигнал Uni(l), описываемый выражением (3). По

приходе сигнала пуска от управл ющего блока 12 задающий блок 20 адаптивного датчика обнул ет свои верхние выходы, формиру на нижнем выходе посто нный сигнал у, который можно интерпретировать как задающий (обучающий) сигнал адаптивного датчика. В сумматоре 18 этот сигнал вычитаетс из выходного сигнала программируемого нерекурсивного фильтра 16

V(0 Uni(l)- Ј (l-s),

s i

где m - пор док фильтра, рекурсивно наращиваемый по мере поступлени отсчетов Uni(l). На пороговый элемент 19-поступает оэзностный сигнал

Решением (7) по отсчетам Uni(l). I N,N-- вл ютс ai ехр(- /Зг) и у Ucn(1+ai), которые автоматически обеспечивают при простом апериодическом свободном

5 процессе выполнение услови (6) при I 2: N+2.m N+2 без изменени параметров а и у, При этом на выходе порогового элемента 19 вырабатываетс низкий уровень Ј0), вызывающий окончание процесса

10 обновлени величины а$ и у, а также формирование сигнала строба на выходе адаптивного датчика. Одновременно с формированием строба на выходе делител 22, вл ющегос информационным выхо15 дом адаптивного датчикэ формируетс значение посто нной составл ющей переходного процег.са Uoi, как результата операции

МОUni (l)-y- §asUni(l-s), (5) 20 Uoi-y/H(0).

:. ;- - 3 1 . : : : -- .; который воспринимаетс как нев зка (помеха ). Пороговый э змент 19 реагирует на ее уровень. Пороговый элемент и вход пуска адаптивного датчика управл ют разрешением работы задающего блока 20.

Блок 20 формирует на своих выходах сигналы, задающие коэффициенты а программируемому нерекурсивному фильтру 16, а также .посто нную величину у. Принцип действи этого блока заключаетс в преобразовании отсчетов входной величины Uni(0 в сигналы as, s 1 ,m и у, и в общем случае подчинен некоторому критерию, минимизирующему уровень сигнала е (I). Организаци блока 20 обеспечивает решение т+1 уравнени с неизвестными ae, s 1,m и у

еО) 0, l-N + m.n- n 2m + N

Существуют интегральные микросхемы , предназначенные дл решени подобных систем линейных алгебраических уравнений, в которых роль задающих коэффициентов играют отсчеты входной величины Unt(1).

Пусть свободный процесс вл етс апериодическим UCB. i(0 Uexp(- I т), где U. ft - заранее неизвестные начальное значение и коэффициент затухани . Тогда задающий блок 20 определит параметры у и а из услови (6) при

+ U1 „i(N)ai - U ni(N+1) I + Utni(N+1)ai U ni(N+2) j

(8)

где Н(0) 1+2 а .:-1+ ai передаточна

- .. S 1 .

25 характеристика одинаковых фильтров 16 и 17, котора вырабатываетс на выходе фильтра 17 в результате воздействи источника опорного единичного сигнала 21. В случае более сложного переходного

3Q. процесса пор дка адаптивному датчику посто нной величины потребуетс не менее отсчетов входного сигнала переходного процесса l/niO) дл обеспечени услови (6) и, соответственно, получению Uoi ло выра35 жению (8).

По завершении настройки адаптивного датчика 9 на его информационном выходе устанавливаетс величина Uoi, котора сопровождаетс сигналом стррба (окончани

40 настройки), поступающим на второй вход управл ющего блока 12. Это вызывает формирование импульса на его третьем выходе и запись Uoi в пам ть вычислител 10. Одновременно с записью Uoi на первый

с выход управл ющего блока 12 выдаетс сигнал , вызывающий срабатывание электронного ключа 6 и формирование напр жени

U2(t)U 2(t) + Uce.2(t)-t-UQ2.

(9)

50

55

Процедура повтор етс : через врем ,, рае кое периоду сетевого напр жени , запускаетс адаптивный датчик 9 и выделенна из (9) посто нна составл юща напр жени Uoa считываетс в пам ть вычислител 10.

Величина активного сопротивлени изол ции сети, рассматриваемой по отношению к месту коммутации как эквивалентный генератор с внутренним сопротивлением Низ, рассчитываетс по формуле

Ru3

(Uba - Uoi)Ri R2 Uoi R2 - Uo2(Ri +Rz)

где R.r - сопротивление первого шунтирующего резистора; R2 - сопротивление второго шунтирующего резистора, и результат поступает на индикатор 11. Процесс измерени завершаетс размыканием электронных ключей 5 и 6; Устройство может работать как в режиме одиночного измерени , так и в режиме непрерывного контрол , включа сь по команде пускового органа 13 только после изменени режима работы контролируемой сети.

Claims

Предлагаемое устройство позвол ет измер ть сопротивлени изол ции электриче ских сетей на начальном участке сложного переходного процесса, что обеспечиваетс особым свойством каскадного соединени фильтра нулевой гармоники и адаптивного датчика посто нной величины, выдел ть посто нную составл ющую сигнала на фоне переменного сигнала и произвольного числа экспонент и затухающих гармоник. Формула изобретени Устройство дл контрол изол ции электрических сетей, содержащее резистор и аналого-цифровой преобразователе вход которого соединен с первым выводом опорного резистора и подключен к объединенным первым выводам двух электронных ключей, а второй вывод опорного резистора соединен с общей шиной, вычислитель и

подключенный к его выходу индикатор, блок управлени , первый вход которого соединен с выходом пускового органа, а управл ющие входы электронных ключей

5 аналого-цифрового преобразовател и вычислител подключены к соответствующим выходам блока управлени , отличающеес тем что, р целью сокращени времени измерени в услови х переходных процес10 сов, в него введены второй опорный резистор , фильтр нулевой гармоники, адаптивный датчик посто нной величины, элемент ИЛИ, элемент задержки и выпр митель , включенный между клеммами дл

15 подключени электрической сети и вторым выводом первого ключа, первый вывод второго опорного резистора соединен с вторым выводом первого опорного резистора и общей шиной, а второй вывод - с вторым вы20 водом второго ключа, вход фильтра нулевой гармоники подключен к выходу аналого- цифрового преобразовател , информационный вход адаптивного датчика посто нной величины подключен к выходу фильтра ну25 левой гармоники, информационный выход - к соответствующему входу вычислител ,, а его стррбирующий выход- к второму входу блока управлени , входы элемента ИЛИ подключены к входам управлени ключей,

30 вход элемента задержки соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход - с входом пуска адаптивного датчика посто нной величины, вторые входы фильтра нулевой гармоники и адаптивного датчика соединены с управл 35 ющим входом аналого-цифрового преобразовател .

Фиг. /.