RU2390033C1 - Device for monitoring of insulation resistance in electric circuit of direct current - Google Patents
Device for monitoring of insulation resistance in electric circuit of direct current Download PDFInfo
- Publication number
- RU2390033C1 RU2390033C1 RU2009109457/28A RU2009109457A RU2390033C1 RU 2390033 C1 RU2390033 C1 RU 2390033C1 RU 2009109457/28 A RU2009109457/28 A RU 2009109457/28A RU 2009109457 A RU2009109457 A RU 2009109457A RU 2390033 C1 RU2390033 C1 RU 2390033C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- insulation resistance
- voltage
- microcontroller
- bus
- monitoring
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к электроизмерительной технике и релейной защите электрооборудования и предназначено для использования в электрических сетях постоянного тока с регулируемым напряжением при переменной его полярности, например в системах электроприводов горных машин.The present invention relates to electrical engineering and relay protection of electrical equipment and is intended for use in electric DC networks with adjustable voltage with a variable polarity, for example, in electric drive systems of mining machines.
Известны устройства для контроля сопротивления изоляции электрической сети постоянного тока, содержащие первый и второй измерительные резисторы, один из выводов каждого из которых соединен с заземляющей шиной, датчик напряжения сети и блок индикации (Патент РФ №2279099, МКИ G01R 27/18, 2004 г.; Иванов Е.А., Галка В.Л., Малаян К.Р. Безопасность электроустановок и систем автоматики. - С.-Пб.: Элмор, 2003. - С.92-96, рис.5.6).Known devices for monitoring the insulation resistance of an electric DC network, containing the first and second measuring resistors, one of the terminals of each of which is connected to a ground bus, a voltage sensor of the network and an indication unit (RF Patent No. 2279099, MKI G01R 27/18, 2004 ; Ivanov E.A., Galka V.L., Malayan K.R. Safety of electrical installations and automation systems. - S.-Pb .: Elmore, 2003. - P.92-96, Fig. 5.6).
В электроустановках с регулируемым напряжением, в том числе при изменении его полярности, устройство не обеспечивает точного контроля сопротивления изоляции и надежной защиты электрооборудования и персонала.In electrical installations with adjustable voltage, including when changing its polarity, the device does not provide accurate control of insulation resistance and reliable protection of electrical equipment and personnel.
Следовательно, недостатком известных устройств является низкая точность контроля сопротивления изоляции и, следовательно, низкая надежность защиты при регулируемом напряжении.Therefore, a disadvantage of the known devices is the low accuracy of monitoring the insulation resistance and, consequently, the low reliability of the protection at an adjustable voltage.
Из известных технических решений наиболее близким по достигаемому результату к предлагаемому является устройство для контроля сопротивления изоляции электрической сети постоянного тока, содержащее первый и второй измерительные резисторы, один из выводов каждого из которых соединен с заземляющей шиной, датчик напряжения сети и блок индикации, а также чувствительный элемент, связанный с блоком индикации и выполненный на основе двух операционных усилителей, инвертирующий вход первого и неинвертирующий вход второго операционных усилителей подключены соответственно к первому и второму измерительным резисторам, точка соединения последних соединена с общей точкой операционных усилителей, а инвертирующий вход второго и неинвертирующий вход первого операционных усилителей соединены через входные делители напряжения с корпусом устройства (А.с. №561149 (СССР), МКИ 27/18, 1977 г.).Of the known technical solutions, the closest to the achieved result to the proposed one is a device for monitoring the insulation resistance of the DC electric network, containing the first and second measuring resistors, one of the conclusions of each of which is connected to the grounding bus, the voltage sensor of the network and the display unit, as well as sensitive an element associated with the display unit and made on the basis of two operational amplifiers, inverting the input of the first and non-inverting input of the second operational amplifier the fels are connected respectively to the first and second measuring resistors, the connection point of the latter is connected to the common point of the operational amplifiers, and the inverting input of the second and non-inverting input of the first operational amplifiers are connected through the input voltage dividers to the device case (AS No. 561149 (USSR), MKI 27/18, 1977).
В известном устройстве при одинаково высоком сопротивлении изоляции обеих шин на выходах операционных усилителей, работающих в релейном режиме, действуют сигналы отрицательной полярности. При снижении сопротивления изоляции одной или обеих шин до значения порога переключения операционного усилителя происходит изменение потенциала на его выходе и включение блока индикации.In the known device with an equally high insulation resistance of both tires at the outputs of operational amplifiers operating in relay mode, signals of negative polarity act. When the insulation resistance of one or both tires is reduced to the switching threshold of the operational amplifier, the potential at its output changes and the display unit turns on.
Однако в электроустановках с регулируемым напряжением, в том числе при изменении его полярности, устройство не обеспечивает надежной защиты, т.к. пороговые элементы имеют настройку на постоянное пороговое значение. Следовательно, известное устройство не обеспечивает высокой точности контроля сопротивления изоляции при регулируемом напряжении.However, in electrical installations with adjustable voltage, including when changing its polarity, the device does not provide reliable protection, because threshold elements are set to a constant threshold value. Therefore, the known device does not provide high accuracy control of insulation resistance at a controlled voltage.
Таким образом, недостатки известного устройства для контроля сопротивления изоляции - низкая точность измерений и низкая надежность защиты при регулируемом напряжении.Thus, the disadvantages of the known device for controlling the insulation resistance are low measurement accuracy and low reliability of protection at an adjustable voltage.
Цель предлагаемого изобретения - повышение точности контроля сопротивления электрической сети при регулируемом напряжении.The purpose of the invention is to increase the accuracy of monitoring the resistance of the electrical network at a controlled voltage.
Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство для контроля сопротивления изоляции электрической сети постоянного тока, содержащее первый и второй измерительные резисторы, один из выводов каждого из которых соединен с заземляющей шиной, датчик напряжения сети и блок индикации, дополнительно введены микроконтроллер и два диода, подключенные анодами к первой и второй шинам сети, а катодами - к вторым выводам соответственно первого и второго измерительных резисторов, первый вход микроконтроллера подключен к выходу датчика напряжения, а два других - к катодам соответственно первого и второго диодов, выход микроконтроллера соединен с входом блока индикации.This goal is achieved by the fact that in the known device for monitoring the insulation resistance of the DC electric network, containing the first and second measuring resistors, one of the conclusions of each of which is connected to the grounding bus, the voltage sensor of the network and the display unit, an additional microcontroller and two diodes are introduced, connected by anodes to the first and second busbars of the network, and cathodes to the second terminals of the first and second measuring resistors, respectively, the first input of the microcontroller is connected to the output of the sensor voltage, and the other two to the cathodes of the first and second diodes, respectively, the output of the microcontroller is connected to the input of the display unit.
По сравнению с наиболее близким аналогичным решением предлагаемое техническое решение имеет следующие новые признаки:Compared with the closest similar solution, the proposed technical solution has the following new features:
- микроконтроллер;- microcontroller;
- два диода.- two diodes.
Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «новизна».Therefore, the claimed technical solution meets the requirement of "novelty."
При реализации предлагаемого изобретения повышается точность и надежность контроля сопротивления изоляции и защиты электрической сети. Это обеспечивается совокупностью следующих технических решений, реализуемых в предлагаемом способе:When implementing the invention, the accuracy and reliability of monitoring the insulation resistance and protecting the electrical network is increased. This is ensured by a combination of the following technical solutions implemented in the proposed method:
- измерении токов утечки двух шин раздельно при положительном напряжении на соответствующей шине;- measuring the leakage currents of the two tires separately with a positive voltage on the corresponding bus;
- вычислении сопротивления изоляции в зависимости от напряжения сети и тока утечки с помощью микроконтроллера.- calculation of insulation resistance depending on the mains voltage and leakage current using a microcontroller.
Реализация таких измерений эффективна для сетей с регулируемым напряжением при изменении его полярности, что характерно для регулируемых приводов, например, горных машин.The implementation of such measurements is effective for networks with adjustable voltage when changing its polarity, which is typical for adjustable drives, for example, mining machines.
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 known technical solutions in the field of measurement technology and relay protection.
Известны микроконтроллеры в устройствах для контроля сопротивления изоляции электрической цепи постоянного тока (Патент РФ №2144679. МКИ G01R 27/18, Н02Н 3/16, 2000 г.).Microcontrollers are known in devices for monitoring the insulation resistance of a direct current electric circuit (RF Patent No. 2144679. MKI G01R 27/18, Н02Н 3/16, 2000).
В предлагаемом устройстве микроконтроллер реализует новый алгоритм вычисления сопротивления изоляции при разных полярностях питающего напряжения.In the proposed device, the microcontroller implements a new algorithm for calculating the insulation resistance at different polarities of the supply voltage.
Диоды в известных устройствах аналогичного назначения не обнаружены.Diodes in known devices of similar purpose are 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 чертежом, на котором показана упрощенная принципиальная схема предлагаемого технического решения. Устройство для контроля сопротивления изоляции электрической цепи постоянного тока содержит первый 5 и второй 7 диоды, первый 6 и второй 8 измерительные резисторы, датчик напряжения сети 9, микроконтроллер 10 и блок индикации 11. На чертеже введены обозначения: 1 и 2 - шины контролируемой сети постоянного тока, 3 и 4 - сопротивления изоляции шин относительно земли, 12 - заземляющая шина. В устройстве один из выводов первого 6 и второго 8 измерительных резисторов соединен с заземляющей шиной 12, диоды 5 и 7 подключены анодами к первой 1 и второй 2 шинам сети, а катодами - к вторым выводам соответственно первого 6 и второго 8 измерительных резисторов, первый вход микроконтроллера 10 подключен к выходу датчика напряжения 9, а два других - к катодам соответственно первого 5 и второго 7 диодов, выход микроконтроллера 10 соединен с входом блока индикации 11.The essence of the invention is illustrated by the drawing, which shows a simplified schematic diagram of the proposed technical solution. The device for monitoring the insulation resistance of the DC electric circuit contains the first 5 and second 7 diodes, the first 6 and second 8 measuring resistors, a voltage sensor 9, a microcontroller 10 and an indication unit 11. In the drawing, the designations are entered: 1 and 2 - buses of a controlled DC network current, 3 and 4 - insulation resistance of the tires relative to the ground, 12 - grounding bus. In the device, one of the terminals of the first 6 and second 8 measuring resistors is connected to the grounding bus 12, the diodes 5 and 7 are connected by anodes to the first 1 and second 2 network buses, and the cathodes to the second terminals of the first 6 and second 8 measuring resistors, respectively, the first input the microcontroller 10 is connected to the output of the voltage sensor 9, and the other two are connected to the cathodes of the first 5 and second 7 diodes, respectively, the output of the microcontroller 10 is connected to the input of the indicating unit 11.
Устройство для контроля сопротивления изоляции электрической сети постоянного тока работает следующим образом. Напряжение контролируемой электрической сети u преобразуется с помощью датчика напряжения 9, выходной сигнал которого поступает на первый вход микроконтроллера 10. При положительном потенциале шины 1 по цепи: шина 1 - первый диод 5 - измерительный резистор 6 - сопротивление изоляции Rи2 - шина 2 протекает токA device for controlling the insulation resistance of an electric DC network operates as follows. The voltage of the controlled electric network u is converted using a voltage sensor 9, the output signal of which is supplied to the first input of the microcontroller 10. With a positive potential of bus 1 along the circuit: bus 1 - first diode 5 - measuring resistor 6 - insulation resistance R and 2 - bus 2 current flows
где R0 - сопротивление измерительного резистора;where R 0 is the resistance of the measuring resistor;
Rи2 - сопротивление изоляции шины 2;R and 2 - insulation resistance of bus 2;
Rд - сопротивление диода в открытом состоянии.R d - the resistance of the diode in the open state.
При этом напряжение на первом измерительном резисторе относительно общей шины равноThe voltage at the first measuring resistor relative to the common bus is
Напряжение u1 поступает на второй вход микроконтроллера, который при u>0 по измеренным значениям u и u1 вычисляет сопротивление изоляции шины 2 по формулеThe voltage u 1 is supplied to the second input of the microcontroller, which for u> 0 from the measured values of u and u 1 calculates the insulation resistance of bus 2 by the formula
Так как Rд<<R0, то сопротивление изоляции шины 2 может быть вычислено по приближенной формулеSince R d << R 0 , the insulation resistance of bus 2 can be calculated by the approximate formula
При положительном потенциале шины 2 по цепи: шина 2 - второй диод 7 - второй измерительный резистор 8 - сопротивление изоляции Rи1 - шина 1 протекает токWith a positive potential of bus 2 along the circuit: bus 2 - second diode 7 - second measuring resistor 8 - insulation resistance R and 1 - bus 1 current flows
где Rи1 - сопротивление изоляции шины 2.where R and 1 - insulation resistance of bus 2.
При этом напряжение на втором измерительном резисторе 8 относительно общей шины равноThe voltage at the second measuring resistor 8 relative to the common bus is
Напряжение u2 поступает на второй вход микроконтроллера, который при u<0 по измеренным значениям u и u2 вычисляет сопротивление изоляции шины 2 по формулеThe voltage u 2 is supplied to the second input of the microcontroller, which for u <0 from the measured values of u and u 2 calculates the insulation resistance of bus 2 by the formula
Так как Rд<<R0, то сопротивление изоляции шины 1 может быть вычислено по приближенной формулеSince R d << R 0 , the insulation resistance of tire 1 can be calculated by the approximate formula
Микроконтроллер 10 выполняет обработку измерительной информации: измерение напряжения u контролируемой сети, измерение напряжений на измерительных резисторах u1 и u2 и вычисление сопротивлений изоляции шин по формулам:The microcontroller 10 performs the processing of measurement information: measuring the voltage u of the monitored network, measuring the voltages on the measuring resistors u 1 and u 2 and calculating the insulation resistance of the tires according to the formulas:
Результаты измерений регистрируются с помощью блока индикации 11, который также формирует сигнал об аварии в случае недопустимого снижения сопротивления изоляции.The measurement results are recorded using the display unit 11, which also generates an alarm signal in case of an unacceptable decrease in insulation resistance.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществлять контроль сопротивления изоляции и защиту электрической сети постоянного тока при регулируемом напряжении и обеспечивает повышенные точность измерений и надежность защиты за счет:Thus, the proposed device allows you to control the insulation resistance and protection of the DC electric network at an adjustable voltage and provides increased measurement accuracy and reliability of protection due to:
- измерения токов утечки двух шин раздельно при положительном напряжении на соответствующей шине;- measuring the leakage currents of the two tires separately with a positive voltage on the corresponding bus;
- вычисления сопротивления изоляции в зависимости от напряжения сети и тока утечки с помощью микроконтроллера.- calculation of insulation resistance depending on the mains voltage and leakage current using a microcontroller.
Реализация таких измерений эффективна для сетей с регулируемым напряжением при изменении его полярности, что характерно для регулируемых приводов, например, горных машин.The implementation of such measurements is effective for networks with adjustable voltage when changing its polarity, which is typical for adjustable drives, for example, mining machines.
Важным достоинством предлагаемого устройства является простая и надежная конструкция, а также принципиальная возможность контроля сопротивления изоляции шин постоянного тока при регулируемом напряжении и при изменении его полярности.An important advantage of the proposed device is its simple and reliable design, as well as the fundamental possibility of monitoring the insulation resistance of DC busbars at a controlled voltage and when its polarity changes.
Устройство, реализующее предлагаемый способ контроля сопротивления изоляции и защиты электрической сети, успешно прошло испытания в электроприводе постоянного тока экскаватора ЭШ-40/85 в условиях полигона ООО «Компания «Объединенная Энергия».A device that implements the proposed method for monitoring insulation resistance and protecting the electric network has been successfully tested in the DC electric drive of the ESh-40/85 excavator in the conditions of the United Energy Company LLC testing ground.
Следовательно, использование в предлагаемом устройстве для контроля сопротивления изоляции электрической сети постоянного тока, содержащем первый и второй измерительные резисторы, один из выводов каждого из которых соединен с заземляющей шиной, датчик напряжения сети и блок индикации, дополнительно микроконтроллера и двух диодов, подключенных анодами к первой и второй шинам сети, а катодами - к вторым выводам соответственно первого и второго измерительных резисторов, первый вход микроконтроллера подключен к выходу датчика напряжения, а два других - к катодам соответственно первого и второго диодов, выход микроконтроллера соединен с входом блока индикации, позволяет повысить точность измерений и надежность защиты.Therefore, the use in the proposed device for monitoring the insulation resistance of an electric DC network containing the first and second measuring resistors, one of the terminals of each of which is connected to the grounding bus, a voltage sensor of the network and an indication unit, additionally a microcontroller and two diodes connected by anodes to the first and the second network bus, and the cathodes to the second terminals of the first and second measuring resistors, respectively, the first input of the microcontroller is connected to the output of the voltage sensor , and the other two - to the cathodes of the first and second diodes, respectively, the output of the microcontroller is connected to the input of the display unit, which improves the accuracy of measurements and the reliability of protection.
Использование предлагаемого устройства для контроля сопротивления изоляции электрической сети постоянного тока в системах электропитания различного электрооборудования позволит повысить надежность и электробезопасность промышленных установок.Using the proposed device for monitoring the insulation resistance of an electric DC network in power systems of various electrical equipment will improve the reliability and electrical safety of industrial plants.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009109457/28A RU2390033C1 (en) | 2009-03-16 | 2009-03-16 | Device for monitoring of insulation resistance in electric circuit of direct current |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009109457/28A RU2390033C1 (en) | 2009-03-16 | 2009-03-16 | Device for monitoring of insulation resistance in electric circuit of direct current |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2390033C1 true RU2390033C1 (en) | 2010-05-20 |
Family
ID=42676233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009109457/28A RU2390033C1 (en) | 2009-03-16 | 2009-03-16 | Device for monitoring of insulation resistance in electric circuit of direct current |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2390033C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2757068C1 (en) * | 2020-11-20 | 2021-10-11 | Сергей Иванович Малафеев | Method for monitoring the insulation resistance in a double-current type electric network |
| RU223706U1 (en) * | 2023-11-21 | 2024-02-29 | Акционерное общество "Рязанское конструкторское бюро "Глобус" (АО "РКБ "Глобус") | DC network insulation resistance monitoring device |
-
2009
- 2009-03-16 RU RU2009109457/28A patent/RU2390033C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2757068C1 (en) * | 2020-11-20 | 2021-10-11 | Сергей Иванович Малафеев | Method for monitoring the insulation resistance in a double-current type electric network |
| RU223706U1 (en) * | 2023-11-21 | 2024-02-29 | Акционерное общество "Рязанское конструкторское бюро "Глобус" (АО "РКБ "Глобус") | DC network insulation resistance monitoring device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102778641B (en) | The abnormal detector of solar panel | |
| KR20150052139A (en) | Device for detecting and measuring an insulation fault | |
| RU2014136748A (en) | METHOD FOR DETERMINING THE CAUSE OF LOSS OF VOLTAGE AT THE SWITCH OUTPUT, AUXILIARY DEVICE FOR THE SWITCH, ELECTRICAL SYSTEM CONTAINING THE SWITCH AND SUCH AUXILIARY DEVICE | |
| CN103576043A (en) | Electric leakage detecting appratus | |
| CN103558506B (en) | Non-implanted formula DC system earth fault lookup method and device thereof | |
| CN104076207A (en) | Electric vehicle insulation detecting circuit | |
| CN105842540A (en) | Method for detecting DC bus insulation resistance | |
| US11255924B2 (en) | Socket detection apparatus and method for supporting anomaly detection of earth wire and neutral wire | |
| CN104181434A (en) | Direct current power supply insulation detection device and detection method | |
| FR2983300B1 (en) | SYSTEM FOR MEASURING CHARGE CURRENT AND DIAGNOSIS OF ABSENCE OF LOAD OR OVERLOAD | |
| CN210894562U (en) | Fault detection system of direct current system | |
| RU2390033C1 (en) | Device for monitoring of insulation resistance in electric circuit of direct current | |
| CN111474401B (en) | High-voltage charged display device with fault detection function and fault detection method | |
| CN110954158B (en) | Self-adaptive circuit for detecting temperature sensor and residual current transformer | |
| CN204794018U (en) | Microcomputer protection, measurement, and control device | |
| CN110568377A (en) | Battery system insulation detection device | |
| JP2014089998A (en) | Monitor system for photovoltaic power generation equipment | |
| CN210690788U (en) | Novel direct current traction power supply negative pole unit frame leak test and protection device | |
| CN106814294A (en) | Based on bilateral bridge direct-current charging post insulation detecting circuit and detection method | |
| CN211528643U (en) | Battery system insulation detection device | |
| RU2508587C1 (en) | Protection method of synchronous generators against fault to ground at one point of excitation circuit | |
| CN115902567B (en) | High-voltage transistor test circuit and system | |
| RU2541418C2 (en) | Device for measurement and control of live resistance insulation in alternating-current mains with resistive neutral line | |
| RU134707U1 (en) | DC PROTECTIVE CIRCUIT BREAKER | |
| CN113937622B (en) | Electric shock protection method, electronic equipment and discharge equipment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110317 |