RU2348939C1

RU2348939C1 - Device for measuring electrical insulation resistance

Info

Publication number: RU2348939C1
Application number: RU2007136327/28A
Authority: RU
Inventors: нский Иль Михайлович Бород (RU); Илья Михайлович Бородянский; нский Михаил Ефимович Бород (RU); Михаил Ефимович Бородянский; Леонид Константинович Самойлов (RU); Леонид Константинович Самойлов; Владимир Григорьевич Косторниченко (RU); Владимир Григорьевич Косторниченко
Priority date: 2007-10-01
Filing date: 2007-10-01
Publication date: 2009-03-10

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: device is intended for automated insulation control systems of electrical harness and network cables being under DC voltage. Signal shaper at DA converter outlet generates test signal, which affects object body via pumping capacitor. The pumping unit commutates switches and diverts pumping capacitor potential from the initial magnitude by the given value. The surge value of pumping capacitor potential after the first connection is rated by measuring unit by means of differential amplifier. The calculation unit for time constant and measuring unit calculate resistance leak value on the housing based on the surge value and exponential transitional process of the housing potential recovery. The housing potential is restored after measuring by the pumping unit. The measurement accuracy is improved due to the surge value limits being within the upper limit of measurement unit scale. The measurement time is essentially reduced as it is not needed to wait for the potentials setting with the required accuracy after testing.

EFFECT: improved accuracy and reduced time of measurement.

4 dwg

Description

Устройство для измерения электрического сопротивления изоляции двухпроводных сетей, находящихся под напряжением постоянного тока, относится к электроизмерительной технике, в частности к автоматизированным системам контроля, и применяется при контроле сопротивления изоляции электрических цепей электро- и радиотехнических изделий.A device for measuring the electrical insulation resistance of two-wire networks that are under direct current voltage relates to electrical engineering, in particular to automated control systems, and is used to control the insulation resistance of electrical circuits of electrical and radio products.

Известно устройство измерения сопротивления изоляции двухпроводной линии постоянного тока патент №2026561, 1995 г. Сущностью работы устройства является то, что проводятся в выявляемые моменты времени измерения эквивалентного сопротивления изоляции полюсов контролируемой сети по отношению к корпусу, перед каждым из которых проводят балансировку измерительного моста, два плеча которого представляют составляющие сопротивления изоляции, а два других - плечи управляемого резистивного делителя напряжения, причем для каждого измерения в диагональ моста с сигнальным резистором с помощью коммутационного элемента подключают источник напряжения постоянного тока.A device for measuring the insulation resistance of a two-wire direct current line патент 2026561, 1995 is known. The essence of the device’s operation is that it takes place at detectable moments in time to measure the equivalent insulation resistance of the poles of the monitored network with respect to the housing, before each of which balance the measuring bridge, two the shoulders of which are components of insulation resistance, and the other two are the shoulders of a controlled resistive voltage divider, and for each measurement in bridge bridge with a signal resistor using a switching element connect a DC voltage source.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявленного изобретения, является наличие моста двумя плечами которого являются сопротивления утечки.Signs of an analogue that coincide with the essential features of the claimed invention is the presence of a bridge with two shoulders of which are leakage resistance.

Причинами, препятствующими получению технического результата, являются низкое быстродействие, которое не позволяет эффективно его использовать в сетях имеющих большие емкости с корпусом, а также отсутствие возможности обеспечения гальванической развязки контролируемых цепей в процессе измерения.The reasons that impede the achievement of the technical result are the low speed, which does not allow its effective use in networks with large capacities with a case, as well as the lack of the ability to provide galvanic isolation of the controlled circuits during the measurement process.

Известно устройство - патент измерения сопротивления изоляции №2230332, 2004 г.A device is known - patent measuring insulation resistance No. 2230332, 2004

Суть изобретения заключается в том, что параллельно измеряемой цепи подключается конденсатор известного номинала, измеряется постоянная времени переходного процесса и, с учетом измеренных начального и конечного значений напряжений, в контролируемых точках определяются параметры изоляции цепи. При этом обеспечивается гальваническая развязка измеряемой и измерительной цепей.The essence of the invention lies in the fact that a capacitor of known nominal is connected in parallel to the measured circuit, the time constant of the transient process is measured, and, taking into account the measured initial and final voltage values, the parameters of the insulation of the circuit are determined at controlled points. This ensures galvanic isolation of the measured and measuring circuits.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявленного изобретения, является наличие пары резисторов делителя, шины корпуса, блока измерения, блока индикации результатов, шины «Пуск».Signs of an analogue that coincide with the essential features of the claimed invention is the presence of a pair of divider resistors, a housing bus, a measurement unit, a result display unit, a Start bus.

Причинами, препятствующими получению технического результата, являются относительно большое время восстановления потенциала корпуса до его первоначального значения после окончания цикла измерения, высокая погрешность измерения амплитуды скачка потенциала корпуса при емкостях утечки более 100 мкФ, а также даже при ограничении амплитуды скачка потенциала корпуса возможное влияние процесса измерения на показания прецизионной радиоэлектронной аппаратуры.The reasons hindering the achievement of the technical result are the relatively long time to restore the housing potential to its initial value after the end of the measurement cycle, the high error in measuring the amplitude of the jump in the potential of the housing at leakage capacities of more than 100 μF, and even when the amplitude of the jump in the potential of the housing is limited, the possible influence of the measurement process on the readings of precision electronic equipment.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному объекту является устройство патент №2289142, 2006 г.The closest in technical essence to the claimed object is a device patent No. 2289142, 2006

Суть изобретения заключается в том, что до начала измерения запоминается потенциал корпуса, затем параллельно измеряемой цепи подключается конденсатор известного номинала, измеряется постоянная времени переходного процесса и, с учетом измеренных начального и конечного значений напряжений, в контролируемых точках определяются параметры изоляции цепи. Далее с учетом измеренной емкости утечки на корпус подается напряжение с цифроуправляемого источника напряжения, до тех пор, пока потенциал корпуса не восстановится до запомненного значения.The essence of the invention is that before the start of the measurement, the housing potential is stored, then a capacitor of known nominal is connected in parallel to the measured circuit, the transient time constant is measured, and, taking into account the measured initial and final voltage values, the insulation parameters of the circuit are determined at controlled points. Further, taking into account the measured leakage capacitance, voltage is supplied to the housing from a digitally-controlled voltage source until the potential of the housing is restored to a stored value.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявленного изобретения, является наличие пары резисторов делителя, шины корпуса, блока измерения, блока индикации результатов, шины «Пуск», цифроаналогового преобразователя.Signs of the prototype, which coincides with the essential features of the claimed invention, is the presence of a pair of resistors of the divider, housing bus, measurement unit, results display unit, Start bus, digital-to-analog converter.

Причинами, препятствующими получению технического результата, являются высокая погрешность измерения амплитуды скачка потенциала корпуса при емкостях утечки более 100 мкФ, а также даже при ограничении амплитуды скачка потенциала корпуса возможное влияние процесса измерения на показания прецизионной радиоэлектронной аппаратуры.The reasons hindering the achievement of the technical result are the high error of measuring the amplitude of the jump in the potential of the casing at leakage capacities of more than 100 μF, and even when the amplitude of the jumps in the potential of the casing is limited, the possible influence of the measurement process on the readings of precision electronic equipment.

Задачей заявляемого изобретения является создание быстродействующего устройства для измерения сопротивления изоляции электрических сетей (в том числе и на корпус), находящихся под напряжением, обеспечивающего высокую точность измерения и оказывающего в процессе измерения минимальное влияние на исследуемые цепи.The objective of the invention is the creation of a high-speed device for measuring the insulation resistance of electrical networks (including the housing), which are energized, providing high accuracy of measurement and having a minimal effect on the circuit under study during measurement.

Технический результат достигается за счет применения в устройстве блока формирования сигнала цифроаналогового преобразователя (БФСЦАП), блока обеспечения процесса "накачки" (БОПН) и блока вычисления постоянной времени "накачки" τ_H (БВПВ), мультиплексора одна пара входов которого подключена к соответствующим проводам сети, вторая пара его входов подключена соответственно, один вход к объединенным входам пары резисторов делителя (точка А), выход каждого из них соединен с соответствующим проводом сети, другой вход к шине корпуса, а третья пара входов подключена, соответственно, один вход к выходу дифференциального усилителя, другой вход к объединенным входам пары резисторов делителя (точка А), блока измерения, один выход которого подключен к входам БФСЦАП, БОПН и БВПВ, а другой к входу блока индикации результатов, блока синхронизации, блока индикации результатов, шины «Пуск», причем выходы блока синхронизации соединены с соответствующими входами синхронизации мультиплексора, блока измерения, цифроаналогового преобразователя, БФСЦАП, БОПН и БВПВ, а также за счет того, что в устройство введены, шина корпуса объекта, первый и второй ключи, управляющие входы которых подключены к выходам БОПН, конденсатор "накачки", разрядный резистор, цифроаналоговый преобразователь, вход которого подключен к выходу БФСЦАП, выход цифроаналогового преобразователя соединен с первым контактом второго ключа, второй контакт второго ключа соединен с первым контактом разрядного резистора и с первой обкладкой конденсатора "накачки", которая также соединена с первым входом дифференциального усилителя (ДУ), вторая обкладка конденсатора «накачки» соединена со вторым входом ДУ, с шиной корпуса объекта и с вторым контактом первого ключа, первый контакт которого соединен с вторым контактом разрядного резистора.The technical result is achieved through the use of a digital-to-analog converter (BFSCAP) signal conditioning unit, a “pumping” process support unit (BOSF), and a “pumping” time constant calculation unit τ _H (BVPV), a multiplexer with one pair of inputs connected to the corresponding wires of the network , the second pair of its inputs is connected respectively, one input to the combined inputs of a pair of divider resistors (point A), the output of each of them is connected to the corresponding network wire, the other input to the chassis bus, and the third The inputs of the inputs are connected, respectively, one input to the output of the differential amplifier, the other input to the combined inputs of the pair of resistors of the divider (point A), a measurement unit, one output of which is connected to the inputs of the BFSCAP, BOPN and BVPV, and the other to the input of the display of results, block synchronization, a display of results, the Start bus, and the outputs of the synchronization block are connected to the corresponding synchronization inputs of the multiplexer, measurement unit, digital-to-analog converter, BFSCAP, BOPN and BVPV, as well as due to the fact that three were introduced, the object housing bus, the first and second keys, the control inputs of which are connected to the BOPN outputs, a "pump" capacitor, a discharge resistor, a digital-to-analog converter, the input of which is connected to the BFSCAP output, the digital-to-analog converter output is connected to the first contact of the second key, the second contact the second key is connected to the first contact of the discharge resistor and to the first lining of the pump capacitor, which is also connected to the first input of the differential amplifier (DU), the second lining of the capacitor “Pumping” is connected to the second input of the remote control, to the bus of the object housing and to the second contact of the first key, the first contact of which is connected to the second contact of the discharge resistor.

Поставленная задача достигается за счет фиксации потенциала корпуса до начала измерения, формирования тестового сигнала, отличающегося от запомненного на предельно допустимую величину и подаче тестового воздействия на корпус, осуществляемого через разделительный конденсатор путем многократного подключения последнего к источнику тестового сигнала, далее после отклонения потенциала корпуса от первоначального значения на заданную величину отключения конденсатора «накачки» от корпуса и по параметрам переходного процесса вычисления сопротивления и емкости утечки. А затем восстановления потенциала корпуса до запомненного значения при помощи конденсатора «накачки».The task is achieved by fixing the case potential before the measurement, generating a test signal that differs from the stored maximum allowable value and applying a test action to the case through the isolation capacitor by repeatedly connecting the latter to the test signal source, then after the case potential deviates from the original values for a given value of disconnection of the "pump" capacitor from the housing and according to the parameters of the transient calculation process resistance and leakage capacitance. And then restore the housing potential to a remembered value using a "pump" capacitor.

Суть изобретения заключается в том, что потенциалы корпуса и фидера до начала реконфигурации цепей измеряются и запоминаются. Затем оценивается величина, до которой нужно изменить потенциал корпуса, с учетом того, что должно выполняться условие:The essence of the invention lies in the fact that the potentials of the housing and the feeder before the reconfiguration of the circuits are measured and stored. Then, the value is estimated to which the potential of the housing must be changed, taking into account that the condition must be met:

где Е_Ф - потенциал фидера, U_K - потенциал корпуса,where Е _Ф - feeder potential, U _K - housing potential,

U_CK - допустимый скачок напряжения на корпусе.U _CK - allowable voltage surge on the housing.

Если условие выполняется, то скачок осуществляется с тем же знаком, что и потенциал корпуса, если нет, то с противоположным. Это связано с необходимостью осуществлять максимально допустимые изменения потенциала корпуса, не превышая при этом Е_Ф. Далее через емкость «накачки» С_Н к корпусу подключается цифроаналоговый преобразователь, напряжение которого превышает запомненный ранее потенциал корпуса на U_CK В.If the condition is satisfied, then the jump is carried out with the same sign as the potential of the body, if not, then with the opposite. This is due to the need to implement the maximum allowable changes in the potential of the housing, without exceeding E _F. Then, through the “pump” capacitance C _H , a digital-to-analog converter is connected to the casing, the voltage of which exceeds the previously stored casing potential by U _CK V.

При первом подключении потенциал корпуса изменится за счет перераспределения зарядов емкости утечки С_УТ и емкости «накачки» С_Н и последующего разряда емкостей через сопротивление утечки R_УТ. Первое подключение приведет к следующему изменению потенциала корпусаAt the first connection, the housing potential will change due to the redistribution of charges of the leakage capacitance С _УТ and the “pumping” capacitance С _Н and the subsequent discharge of capacitance through the leakage resistance R _УТ . The first connection will lead to the next change in housing potential

где τ - постоянная времени цепи разряда.where τ is the time constant of the discharge circuit.

Через интервал времени Δt₁ измерительная емкость отключается от корпуса и измеряется потенциал, установившийся на С_Н, после первого подключения.After a time interval Δt _{1, the} measuring capacitance is disconnected from the housing and the potential established at C _H is measured after the first connection.

Для последующего цикла "накачки" емкость С_Н разряжается в течение времени Δt₂, через резистор разряда R_раз.For the next "pumping" cycle, the capacitance С _{Н is} discharged during the time Δt ₂ , through the discharge resistor R _times .

Далее вновь через емкость «накачки» С_Н к корпусу подключается цифроаналоговый преобразователь, напряжение которого превышает запомненный ранее потенциал корпуса на U_CK В.Then again through the “pumping” capacitance C _H , a digital-to-analog converter is connected to the casing, the voltage of which exceeds the previously stored casing potential by U _CK V.

После каждого подключения происходят приращение потенциала корпуса.After each connection, an increase in the potential of the housing occurs.

Этот процесс иллюстрируется на фиг.1. Ситуация, приведенная на фиг.1, возникает при малых постоянных времени, обусловленных малыми сопротивлениями утечки на корпус и небольшой емкостью утечки.This process is illustrated in FIG. The situation shown in figure 1, occurs at low time constants due to the low leakage resistance to the housing and a small leakage capacity.

На фиг.2 приведена эквивалентная схема измерения.Figure 2 shows the equivalent measurement circuit.

На схеме (фиг.2) приняты следующие обозначения:In the diagram (figure 2) the following notation:

1 - Е₁ - источник напряжения в контролируемой цепи,1 - E ₁ - voltage source in a controlled circuit,

2, 3 - R_д1, R_д2 - сопротивления делителя, обеспечивающие потенциал сравнения А,2, 3 - R _d1 , R _d2 - the resistance of the divider, providing a comparison potential A,

4, 13 - V₁, V₂ - вольтметры,4, 13 - V ₁ , V ₂ - voltmeters,

5, 6 - R_УТ1, R_УТ2 - сопротивления изоляции первого и второго участков цепи по отношению к корпусу,5, 6 - R _UT1 , R _UT2 - insulation resistance of the first and second sections of the circuit with respect to the housing,

7 - корпус,7 - case,

8, 9 - С_УТ1, С_УТ2 - емкости утечки первого и второго проводов шины по отношению к корпусу,8, 9 - С _УТ1 , С _УТ2 - leakage capacitance of the first and second bus wires with respect to the housing,

10, 14 - S₁, S₂, - ключи для соответствующей коммутации,10, 14 - S ₁ , S ₂ , - keys for the corresponding switching,

11 - R_раз - разрядный резистор,11 - R _times - discharge resistor,

12 - С_Н - конденсатор «накачки» известной емкости,12 - With _N - capacitor "pumping" of known capacity,

15, 16 - Е₂, Е₃ - цифроуправляемые источники напряжения,15, 16 - E ₂ , E ₃ - digitally-controlled voltage sources,

Е₂=U_k+U_CK, Е₃=U_k-U_CK.E ₂ = U _k + U _CK , E ₃ = U _k -U _CK .

Так как подключение емкости «накачки» осуществляется кратковременно, то формула (2) при t=0 будетSince the connection of the “pumping” capacitance is carried out for a short time, the formula (2) at t = 0 will be

.

Тогда, проводя измерение потенциала конденсатора Сн после отключения его от корпуса, можно вычислить значение С_УТ по формулеThen, by measuring the potential of the capacitor Sn after disconnecting it from the housing, it is possible to calculate the value of C _U according to the formula

В соответствии с вышеописанным, в дальнейшем определяется значение постоянной времени переходного процесса τ_Н, равноеIn accordance with the above, in the future, the value of the time constant of the transition process τ _N equal to

тогдаthen

при этомwherein

С учетом того, что потенциал корпусаGiven the potential of the hull

получаем систему из двух уравнений (6) - (7), решение которой относительно R_УТ1 и R_УТ2 и с учетом (5) дает следующий результат:we obtain a system of two equations (6) - (7), the solution of which with respect to R _UT1 and R _UT2 and taking into account (5) gives the following result:

,

тогда, подставив R_УТ2, получимthen, substituting R _UT2 , we obtain

.

На фиг.3 представлена структурная схема устройства, в состав которой входят:Figure 3 presents the structural diagram of the device, which includes:

17 - резистивный делитель, обеспечивающий формирование потенциала сравнения шины, содержащий пару резисторов;17 - resistive divider, providing the formation of the potential for comparing the bus, containing a pair of resistors;

18 - дифференциальный усилитель (ДУ);18 - differential amplifier (DU);

19 - шина "Пуск";19 - bus "Start";

20 - шина корпуса объекта;20 - tire housing object;

21 - блок синхронизации (БС);21 - block synchronization (BS);

22 - мультиплексор измерительного входа MS, блока измерения обеспечивающий цепь для измерения либо напряжения между положительным и отрицательным проводом шины, либо между корпусом и шиной срединного потенциала (А), либо между выходом дифференциального усилителя и шиной срединного потенциала (А);22 - the multiplexer of the measuring input MS, the measuring unit providing a circuit for measuring either the voltage between the positive and negative wire of the bus, or between the housing and the bus of the middle potential (A), or between the output of the differential amplifier and the bus of the middle potential (A);

23 - блок измерения (БИ), который включает в себя аналого-цифровой преобразователь АЦП, блок вычисления результатов измерения БВР;23 is a measurement unit (BI), which includes an analog-to-digital converter ADC, a unit for calculating the results of measurement of BVR;

24 - блок индикации результатов;24 - block display results;

25 - блок формирования сигнала цифроаналогового преобразователя (БФСЦАП),25 - a block for generating a signal of a digital-to-analog converter (BFSCAP),

26 - блок обеспечения процесса "накачки" (БОПН);26 - block support process "pumping" (BOPN);

27 - блок вычисления постоянной времени "накачки" τ_H (БВПВ);27 is a unit for calculating the “pump” time constant τ _H (BWPV);

28 - цифроаналоговый преобразователь (ЦАП);28 - digital-to-analog converter (DAC);

11 - R_раз - разрядный резистор;11 - R _times - discharge resistor;

10 - первый ключ K₁ подключения разрядного резистора R_раз к корпусу системы;10 - the first key K ₁ connecting the discharge resistor R _times to the system case;

29 - второй ключ К₂ подключения конденсатора "накачки" С_н к цифроаналоговому преобразователю;29 - the second key K ₂ connecting the "pump" capacitor C _n to a digital _- to-analog converter;

12 - С_н - конденсатор "накачки";12 - C _n - pump capacitor;

2 и 3 - пара резисторов делителя R_Д1 и R_Д2;2 and 3 - a pair of resistors of the divider R _D1 and R _D2 ;

30₁ и 30₂ - пара проводов шин F₁ и F2;30 ₁ and 30 ₂ - a pair of wires of tires F ₁ and F2;

K₁, K₂ - сигналы управления ключами 10 и 29 соответственно.K ₁ , K ₂ - key management signals 10 and 29, respectively.

Выходы узла 17 делителя подключены к входам переключателя измерительных входов блока измерения 23 (БИ) мультиплексора MS 22. Ко второй паре входов мультиплексора MS 22 подключены объединенные входы пары резисторов 2 и 3 делителя (средняя точка А) и шина корпуса объекта 20. К третьей паре входов мультиплексора MS 22 подключены выход дифференциального усилителя ДУ 18 и средняя точка А. Два выхода мультиплексора MS 22 соединены с входами блока измерения 23. Первый выход БИ 23 подключен к второму входу блока синхронизации БС 21, второй выход БИ 23 подключен к входам БФСЦАП 25, БОПН 26 и БВПВ 27, а третий к входу блока индикации 24.The outputs of the divider assembly 17 are connected to the inputs of the measurement input switch of the measurement unit 23 (BI) of the MS 22 multiplexer. The combined inputs of the pair of resistors 2 and 3 of the divider (midpoint A) and the object housing bus 20 are connected to the second pair of inputs of the multiplexer MS 22. To the third pair the inputs of the multiplexer MS 22 are connected to the output of the differential amplifier DU 18 and the midpoint A. Two outputs of the multiplexer MS 22 are connected to the inputs of the measurement unit 23. The first output of the BI 23 is connected to the second input of the synchronization block BS 21, the second output of the BI 23 is connected to the input I will give BFSCAP 25, BOPN 26 and BVPV 27, and the third to the input of the display unit 24.

Выход БФСЦАП 25 подключен ко входу цифроаналогового преобразователя ЦАП 28. Выход ЦАП 28 соединен с первым контактом второго ключа К₂ 29. Второй контакт К₂ 29 соединен с первым контактом разрядного резистора R_раз 11, с первой обкладкой конденсатора "накачки" С_н 12 и с одним из входов ДУ 18. Другой вход ДУ 18 соединен с второй обкладкой С_н 12, шиной корпуса объекта 20 и вторым контактом первого ключа K₁ 10. Первый контакт первого ключа K₁ 10 соединен с вторым контактом R_раз 11.The output of the BFSCAP 25 is connected to the input of the digital-to-analog converter of the DAC 28. The output of the DAC 28 is connected to the first contact of the second key K ₂ 29. The second contact K ₂ 29 is connected to the first contact of the discharge resistor R _times 11, with the first lining of the pump capacitor C _n 12 and with one of the inputs of the remote control 18. The other input of the remote control 18 is connected to the second plate With _n 12, the bus body of the object 20 and the second contact of the first key K ₁ 10. The first contact of the first key K ₁ 10 is connected to the second contact R _times 11.

В узле деления 17 к входным шинам 30₁ и 30₂ подключены соответственно последовательно соединенные резисторы 2 и 3. Выходы блока синхронизации БС 21 подсоединены к соответствующим входам синхронизации следующих блоков: MS 22, БИ 23, ЦАП 28, БФСЦАП 25, БОПН 26 и БВПВ 27. К двум выходам БОПН 26 подключены входы управления первого ключа 10 и второго ключа 29. К первому входу БС 21 подключена шина "ПУСК" 19.In division node 17, input resistors 2 and 3 are connected to input buses 30 ₁ and 30 ₂ , respectively. The outputs of the BS 21 synchronization block are connected to the corresponding synchronization inputs of the following blocks: MS 22, BI 23, DAC 28, BFSCAP 25, BOPN 26 and BVPV 27. The control inputs of the first key 10 and the second key 29 are connected to the two outputs of the BOPN 26. The bus "START" 19 is connected to the first input of the BS 21.

Устройство работает по алгоритму, определяемому БС 21. Укрупненная блок-схема алгоритма приведена на фиг.4, где приняты следующие обозначения.The device operates according to an algorithm determined by BS 21. An enlarged block diagram of the algorithm is shown in figure 4, where the following notation.

1. Начало цикла измерения.1. The beginning of the measurement cycle.

2. Измерение потенциала фидера и корпуса U_К0 и ЕФ.2. Measurement of the potential of the feeder and housing U _K0 and EF.

3. Проверка условия: Е_Ф-U_К0>U_СК, где Е_Ф - потенциал фидера, U_К0 - потенциал корпуса U_СК - допустимый скачок напряжения на корпусе.3. Verification of the condition: Е _Ф -U _К0 > U _SK , where Е _Ф - feeder potential, U _К0 - case potential U _SK - allowable voltage surge on the case.

4. Установка на выходе цифроаналогового преобразователя4. Installation at the output of the digital-to-analog converter

(ЦАП) потенциала U_ЦАП=U_К0+U_СК.(DAC) potential U _DAC = U _K0 + U _SC .

5. Одновременное подключение одной обкладки конденсатора "накачки" С_н к выходу ЦАП, а другой обкладки к корпусу системы.5. Simultaneous connection of one plate of the "pump" capacitor C _n to the output of the DAC, and the other plate to the system case.

6. Отключение конденсатора С_н от корпуса системы и ЦАП через время Δt.6. Disconnecting the capacitor C _n from the system housing and the DAC after a time Δt.

7. Проверка условия. Первое подключение С_н?7. Verification of the condition. First connection C _n ?

8. Измерение потенциала между обкладками С_н и вычисление С_УТ 8. Measurement of the potential between the plates C _n and the calculation of C _UT

9. Измерение потенциала корпуса.9. Measuring the potential of the housing.

10. Проверка условия, U_ЦАП-U_К<ε, где ε - допустимая погрешность измерительного воздействия.10. Verification of the condition, U _DAC -U _K <ε, where ε is the permissible error of the measuring effect.

11. Разряд конденсатора Сн при помощи разрядного резистора R_раз.11. The discharge of the capacitor Sn using a discharge resistor R _times .

12. Установка на выходе цифроаналогового преобразователя (ЦАП) потенциала V_ЦАП=U_К0-U_СК.12. Installation at the output of the digital-to-analog converter (DAC) of the potential V _DAC = U _K0 -U _SK .

13. Измерение параметров переходного процесса и вычисление τ_Н.13. Measurement of the parameters of the transient process and the calculation of τ _N.

14. Вычисление R_УТ1 и R_УТ2.14. The calculation of R _UT1 and R _UT2 .

15. Индикация результатов измерения.15. Indication of measurement results.

16. Задается режим восстановления потенциала корпуса.16. The mode of restoration of the building potential is set.

17. Проверка условия "STOP".17. Checking the "STOP" condition.

18. Завершение цикла измерения.18. Completion of the measurement cycle.

В исходном состоянии шины двухпроводной сети подключены к входу устройства, первый ключ K₁10 замкнут, а второй ключ К₂29 разомкнут. По команде БС 21 MS 22 подключает к измерительным входам блока БИ 23 пару проводов измеряемой шины, который производит измерение разности потенциалов Е между ними.In the initial state, the buses of the two-wire network are connected to the input of the device, the first key K ₁ 10 is closed, and the second key K ₂ 29 is open. At the command of BS 21, MS 22 connects to the measuring inputs of the BI 23 unit a pair of wires of the measured bus, which measures the potential difference E between them.

После измерения напряжения между проводами шины MS 22 переключает измерительные входы блока 23 к средней точке А (см. фиг.3) и шине корпуса 20, а блок БИ 23 измеряет разность потенциалов U_K0 между ними и передает данные в цифровом виде в БФСЦАП 25, который вычисляет значение потенциала, до которого нужно изменить потенциал корпуса согласно (1), в соответствии либо с соотношением U_ЦАП=U_К0+U_СК, либо с соотношением U_ЦАП=U_К0-U_СК и затем по сигналу, поступающему с БС 21, БФСЦАП 25 заносит результат вычисления в регистр ЦАП 28, на выходе которого формируется требуемый потенциал. Далее по сигналу с БС 21 блок обеспечения процесса "накачки" 26 отключает ключ K₁10 и через емкость "накачки" С_Н 12, при помощи второго ключа К₂ 29 подключает ЦАП 28, напряжение на выходе которого больше (или меньше) потенциала корпуса на U_СК, к шине корпуса объекта 20. Через интервал времени Δt₁ по сигналу с БС 21 блок обеспечения процесса "накачки" 26 при помощи ключа К₂ 29 отключает С_Н 12 от шины корпуса объекта 20 и инкрементирует переменную m на 1, где m - количество циклов подключений С_Н 12 к шине корпуса объекта 20. Начальное значение переменной m=0. В случае, если это первое подключение С_Н 12 к шине корпуса объекта 20, БИ 23 измеряет потенциал, установившийся на С_Н 12 после первого подключения, путем измерения потенциала на выходе ДУ 18 по отношению к средней точке А. Выход ДУ 18 и средняя точке А подключается к входам БИ 23 по сигналу синхронизации с БС 21 при помощи MS 22. Далее БИ 23 продолжает измерять потенциал корпуса по отношению к средней точке А, проверяя выполнение условия:After measuring the voltage between the wires of the bus, MS 22 switches the measuring inputs of block 23 to the midpoint A (see Fig. 3) and the bus of the housing 20, and the BI unit 23 measures the potential difference U _K0 between them and transmits the data in digital form to BFSCAP 25, which calculates the potential value, to which it is necessary to change the case potential according to (1), in accordance with either the ratio of the U _DAC = U _К0 + U _SK , or the ratio of the U _DAC = U _К0 -U _SK and then the signal from BS 21 , BFSCAP 25 enters the result of the calculation in the register of the DAC 28, the output of which is formed tr fucked up potential. Further, according to the signal from BS 21, the “pumping” process support unit 26 disconnects the key K ₁ 10 and through the “pumping” capacitance С _Н 12, using the second key K ₂ 29, connects the DAC 28, the output voltage of which is greater (or less) than the case potential on the U _SK , to the object housing bus 20. After a time interval Δt _1, according to the signal from BS 21, the “pumping” process support unit 26, using the K ₂ 29 key, disconnects C _H 12 from the object housing bus 20 and increments the variable m by 1, where m is the number of cycles of connections From _H 12 to the bus of the object housing 20. The initial value of the variable m = 0. In the event that this is the first connection of С _Н 12 to the bus of the object body 20, BI 23 measures the potential established at С _Н 12 after the first connection by measuring the potential at the output of the remote control 18 with respect to midpoint A. The output of the remote control 18 and the middle point And it is connected to the inputs of the BI 23 according to the synchronization signal with the BS 21 using MS 22. Further, the BI 23 continues to measure the housing potential with respect to the midpoint A, checking the fulfillment of the condition:

Если отклонение U_К от U_ЦАП больше допустимого, то по сигналу с БС 21 БОПН 26 разряжает конденсатор Сн 6 при помощи подключенного ключом K₁10 параллельно ему к шине корпуса объекта 20 разрядного резистора R_раз 11 и повторно подключает его ключом К₂29 к выходу ЦАП 28 и инкрементирует переменную m на единицу. Подключение, отключение, разряд и вновь подключение конденсатора С_Н 12 будет происходить до тех пор, пока не выполнится условие (9).If the deviation U _K from U _DAC limit is exceeded, the signal from the BS 21 BOPN 26 discharges CH 6 capacitor using an attached key K _{January 10} parallel to the cabinet rail object 20 discharge resistor R _times 11 and reconnects it with the key K ₂ 29 to the the output of the DAC 28 and increments the variable m by one. Connecting, disconnecting, discharging and reconnecting the capacitor С _Н 12 will occur until condition (9) is fulfilled.

Как только это произойдет, БИ 23 измеряет параметры экспоненциального переходного процесса, происходящего при естественном восстановлении потенциала корпуса после воздействия. БВПВ 27 на основании двух замеров экспоненты U₁(t₁) и U₂(t₂), разделенных во времени интервалом (t₂-t₁), вычисляет постоянную времени τ_Н:As soon as this happens, BI 23 measures the parameters of the exponential transition process that occurs during the natural restoration of the housing potential after exposure. BVPV 27 on the basis of two measurements of the exponent U ₁ (t ₁ ) and U ₂ (t ₂ ), separated in time by the interval (t ₂ -t ₁ ), calculates the time constant τ _N :

где U_К0 - потенциал шины корпуса до начала цикла измерения, который определяется соотношением между R_УТ1 и R_ут2. Причем второй отчет U₂(t₂) выбирается из текущих измерений экспоненты в µ раз меньше первого:

. Значение µ может меняться в диапазоне от 0 до 1 в зависимости от следующих условий: чем больше µ, тем меньше время измерения, и чем меньше µ, тем точнее вычисление τ_H.where U _К0 is the potential of the tire of the case before the start of the measurement cycle, which is determined by the ratio between R _UT1 and R _ut2 . Moreover, the second report U ₂ (t ₂ ) is selected from the current measurements of the exponent in µ times less than the first:

. The value of µ can vary in the range from 0 to 1 depending on the following conditions: the larger the µ, the shorter the measurement time, and the shorter the µ, the more accurate the calculation of τ _H.

Блок БВПВ 27 передает полученную величину τ_Н в БИ 23.Block BVPV 27 transmits the obtained value of τ _N in BI 23.

Затем блок БИ 23 вычисляет R_УТ1 и R_УТ2 по формулам (3), (4), (5), (6), (7) и эти данные передает в блок индикации результатов 24.Then the BI unit 23 calculates R _UT1 and R _UT2 according to formulas (3), (4), (5), (6), (7) and transmits this data to the result display unit 24.

После этого по сигналу БС 21 БФСЦАП 25, используя запомненный первоначальный потенциал корпуса, заносит результат вычисления в регистр ЦАП 28, на выходе которого формируется требуемый потенциал. Далее БОПН 26 при помощи m циклов подключений, отключений, разряда и вновь подключения конденсатора С_Н 12 к выходу ЦАП 28 выполняет режим восстановления первоначального потенциала корпуса. После этого, если не поступила команда STOP, процесс контроля шин начинается заново.After that, according to the signal of BS 21 BFSCAP 25, using the stored initial potential of the case, enters the calculation result into the register of the DAC 28, at the output of which the required potential is formed. Next, BOPN 26 using m cycles of connections, shutdowns, discharge and reconnection of the capacitor С _Н 12 to the output of the DAC 28 performs the mode of restoring the original potential of the housing. After that, if the STOP command is not received, the bus monitoring process starts again.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет следующее.Thus, the proposed device allows the following.

Во-первых, осуществлять более точный выход на максимально возможное отклонение потенциала корпуса, вне зависимости от величины сопротивлений и емкостей утечки.Firstly, to achieve a more accurate exit to the maximum possible deviation of the housing potential, regardless of the magnitude of the resistances and capacitances of the leak.

Во-вторых, нести гораздо меньшие аппаратные затраты, так как можно использовать существенно меньшее количество емкостей путем многократного подключения одной емкости к корпусу, для обеспечения нужного изменения потенциала, вместо подключения набора из n измерительных емкостей. Кроме того, отсутствует необходимость после каждого подключения измерительной емкости из набора восстанавливать прежнее значение потенциала корпуса.Secondly, to carry much lower hardware costs, since it is possible to use a significantly smaller number of capacities by repeatedly connecting one capacitance to the housing, to ensure the desired potential change, instead of connecting a set of n measuring capacities. In addition, there is no need to restore the former value of the housing potential after each connection of the measuring capacitance from the set.

В-третьих, проводить измерение, когда потенциал корпуса прирастает относительно плавно, без больших скачков токов перезаряда емкостей, входящих в цепь измерения, что положительно сказывается на работоспособности системы в целом.Thirdly, to carry out a measurement when the housing potential grows relatively smoothly, without large jumps in the capacitor recharge currents included in the measurement circuit, which positively affects the operability of the system as a whole.

Claims

A device for measuring the electrical insulation resistance of two-wire DC networks that are energized, containing a pair of combined divider resistors, the output of each of them is connected to the corresponding network wire, a measurement unit, a digital-to-analog converter, a Start bus, a display of results, the input of which is connected to the first output of the measurement unit, and the housing bus, characterized in that a multiplexer is inserted into it, the outputs of which are connected to the inputs of the measurement unit, the first pair of inputs is connected on to the corresponding wires of the network, a second pair of its inputs is connected, respectively, one input to the combined inputs of a pair of divider resistors, another input to the chassis bus, a third pair of multiplexer inputs is connected, respectively, one input to the output of the differential amplifier, the other input to the combined inputs of the pair divider resistors, the synchronization unit to the first input of which the Start bus is connected, the pumping process support unit, the time constant calculation unit, the inputs of which are connected to the second output of the measurement unit, a digital-to-analog converter signal generating unit, the input of which is connected to the output of the measurement unit, and the output is to the input of the digital-to-analog converter, the first key, the second key, a differential amplifier, a discharge resistor, a "pump" capacitor which is connected to the first contact of the discharge resistor, the second contact the second key and the first input of the differential amplifier, and the second lining with the second input of the differential amplifier, the housing bus and the second contact of the first key, the first contact to connected to the second contact of the discharge resistor, the first contact of the second key is connected to the output of the digital-to-analog converter, the second input of the synchronization unit is connected to the third output of the measurement unit, and the outputs of the synchronization unit are connected to the corresponding synchronization inputs of the multiplexer, measurement unit, digital-to-analog converter, constant calculation unit of time, a block for generating a signal of a digital-to-analog converter, and a block for ensuring the “pumping” process, the outputs of which are connected us with control inputs of the first and second keys.