RU2757068C1 - Способ контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока - Google Patents

Способ контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока Download PDF

Info

Publication number
RU2757068C1
RU2757068C1 RU2020138237A RU2020138237A RU2757068C1 RU 2757068 C1 RU2757068 C1 RU 2757068C1 RU 2020138237 A RU2020138237 A RU 2020138237A RU 2020138237 A RU2020138237 A RU 2020138237A RU 2757068 C1 RU2757068 C1 RU 2757068C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
resistance
insulation resistance
signal
measuring
Prior art date
Application number
RU2020138237A
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Иванович Малафеев
Original Assignee
Сергей Иванович Малафеев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Иванович Малафеев filed Critical Сергей Иванович Малафеев
Priority to RU2020138237A priority Critical patent/RU2757068C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2757068C1 publication Critical patent/RU2757068C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/16—Measuring impedance of element or network through which a current is passing from another source, e.g. cable, power line
    • G01R27/18—Measuring resistance to earth, i.e. line to ground
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

Изобретение относится к электроизмерительной технике и релейной защите. Техническим результатом является повышение безопасности в электрических сетях двойного рода тока с изолированной нейтралью. Способ заключается в измерении тока утечки от вспомогательного источника тестового напряжения в виде периодической последовательности импульсов, тестовое напряжение подключают через звезду резисторов к фазам контролируемой сети, измеряют ток утечки путем измерения падения напряжения u(t) на измерительном сопротивлении, включенном последовательно с источником тестового напряжения, формируют задержанный по отношению к падению напряжения на измерительном сопротивлении на интервал Т/2 сигнал, вычитают задержанный сигнал из падения напряжения на измерительном сопротивлении, преобразуют полученный при этом сигнал uи(t) путем коррекции в сигнал uк(t), вычисляют скользящее среднее значение сигнала uк(t) на интервале, равном периоду Тc напряжения контролируемой сети, вычисляют сопротивление изоляции. 7 ил.

Description

Предполагаемое изобретение относится к электроизмерительной технике и релейной защите и предназначено для повышения безопасности в электрических сетях двойного рода тока с изолированной нейтралью.
Известны способы контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока, основанные на измерении тока утечки от вспомогательного источника тестового напряжения, при которых в контролируемую сеть через звезду резисторов подают тестовое напряжение в виде периодической последовательности импульсов специальной формы, производят измерение тока утечки в течение части времени действия импульса, соответствующей заряженной до постоянного напряжения емкости контролируемой сети, производят вычисление сопротивления изоляции, сравнивают полученное значение с допустимым значением и при уменьшении измеренного сопротивления изоляции ниже допустимого значения производят отключение электрической сети (Патент РФ №2144679. МКИ G01R 27/18, Н02Н 3/16 - Опубл. 20.01.2000. Бюл. №2; Патент РФ №2321008, МПК G01R 27/16, 2006 г.; Патент РФ №2437109, МПК G01R 27/18, 2011 г.; Патент РФ №2722468. МПК G01R 27/18; Н02Н 3/16. Патент РФ №2725898. МПК G01R 27/18. Опубл. 07.07.2020. Бюл. №19; Опубл. 01.06.2020. Бюл. №16; Авторское свидетельство СССР №1737363, МПК G01R 27/18, 1992 г.).
В известных способах измерение сопротивления изоляции производится циклически с использованием источника тестового напряжения в виде периодической последовательности импульсов специальной формы. В каждом цикле предусматривается два основных этапа: заряд емкости сети до заданного постоянного напряжения и непосредственное измерение тока утечки в установившемся для постоянного тока режиме в электрической сети. Далее по измеренным значениям токов утечки при положительном и отрицательном напряжениях вычисляют сопротивление изоляции, которое сравнивают с допустимым значением. При уменьшении сопротивления ниже допустимого значения производится отключение электрической сети.
В случае возникновении тока утечки через измерительный резистор протекают токи, вызванные как тестовым напряжением, так и в зависимости от места утечки, напряжениями фаз контролируемой сети или цепи постоянного тока. При этом определяется только сопротивление изоляции, но не идентифицируется цепь, в которой произошло нарушение изоляции.
Следовательно, недостатками известных способов контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока являются ограниченные функциональные возможности, т.к. они не позволяют определить цепь, в которой произошло нарушение изоляции.
Из известных способов наиболее близким по достигаемому результату к предлагаемому является способ контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока, при котором формируют тестовое напряжение в виде периодической последовательности импульсов с периодом следования Т, равным четному числу периодов напряжения контролируемой сети Т = kTc, где k = 2, 4,…, подключают тестовое напряжение через звезду резисторов к фазам контролируемой сети, измеряют ток утечки путем измерения падения напряжения u(t) на измерительном сопротивлении, включенном последовательно с источником тестового напряжения, формируют задержанный по отношению к падению напряжения на измерительном сопротивлении на интервал
Figure 00000001
сигнал, вычитают задержанный сигнал из падения напряжения на измерительном сопротивлении, преобразуют полученный при этом сигнал uи(t) путем коррекции в сигнал uк(t) по формуле
Figure 00000002
где ε - малый интервал времени; τ - временной интервал,
Figure 00000003
; вычисляют скользящее среднее значение
Figure 00000004
сигнала uк(t) на интервале, равном периоду Тс напряжения контролируемой сети, вычисляют сопротивление изоляции rиз, сравнивают полученное значение с уставкой R0 и при rиз < R0 производят отключение электрооборудования, тестовое напряжение формируют в виде последовательности импульсов
Figure 00000005
где U1, U2 - постоянные напряжения, U1 > U2; вычисляют сопротивление изоляции по формуле
Figure 00000006
где rт - внутреннее сопротивление источника; r0 - сопротивление измерительного резистора (Патент РФ №2732790. МПК G01R 27/18 (2020.05); Н02Н 3/00 (2020.05). Опубл. 22.09.2020. Бюл. №27).
Способ основан на измерении тока утечки от вспомогательного источника тестового напряжения в виде периодической последовательности импульсов вида
Figure 00000007
где U1, U2 - постоянные напряжения, U1>U2; τ - временной интервал, Т - период следования импульсов тестового напряжения,
Figure 00000008
. Тестовое напряжение подключают через звезду резисторов к фазам контролируемой сети, измеряют ток утечки путем измерения падения напряжения на измерительном сопротивлении, включенном последовательно с источником тестового напряжения, формируют задержанный по отношению к падению напряжения на измерительном сопротивлении на интервал
Figure 00000009
сигнал, вычитают задержанный сигнал из падения напряжения на измерительном сопротивлении, преобразуют полученный при этом сигнал uи(t) в соответствии с уравнением
Figure 00000010
Время непосредственного измерения тока утечки обычно принимается равным одному или нескольким периодам напряжения контролируемой сети с целью обеспечения помехоустойчивого измерения. В случае возникновении утечки в сети через измерительный резистор протекают токи, вызванные как тестовым напряжением, так и в зависимости от места утечки напряжениями фаз контролируемой сети или цепи постоянного тока. При этом определяется только сопротивление изоляции, но не идентифицируется цепь, в которой произошло нарушение изоляции.
Следовательно, недостатком известного способа контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока являются ограниченные функциональные возможности, т.к. не определяется цепь, в которой произошло нарушение изоляции.
Цель предполагаемого изобретения- расширение функциональных возможностей способа контроля сопротивления изоляции путем идентификации цепи с нарушением сопротивления изоляции.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока, при котором формируют тестовое напряжение в виде периодической последовательности импульсов с периодом следования Т, равным четному числу периодов напряжения контролируемой сети Т = kTc, где k = 2, 4,…, подключают тестовое напряжение через звезду резисторов к фазам контролируемой сети, измеряют ток утечки путем измерения падения напряжения u(t) на измерительном сопротивлении, включенном последовательно с источником тестового напряжения, формируют задержанный по отношению к падению напряжения на измерительном сопротивлении на интервал
Figure 00000011
сигнал, вычитают задержанный сигнал из падения напряжения на измерительном сопротивлении, преобразуют полученный при этом сигнал uи(t) путем коррекции в сигнал uк(t) по формуле
Figure 00000012
где ε - малый интервал времени; τ - временной интервал,
Figure 00000013
; вычисляют скользящее среднее значение
Figure 00000014
сигнала uк(t) на интервале, равном периоду Тc напряжения контролируемой сети, вычисляют сопротивление изоляции rиз, сравнивают полученное значение с уставкой R0 и при rиз ≤ R0 производят отключение электрооборудования, дополнительно формируют тестовое напряжение в виде последовательности импульсов
Figure 00000015
где U1, U2, U3 - постоянные напряжения, U1 > U2 > U3; сопротивление изоляции вычисляют по формуле
Figure 00000016
где rт - внутреннее сопротивление источника; r0 - сопротивление измерительного резистора, измеряют текущее среднее за период питающей сети значение напряжения
Figure 00000017
на измерительном резисторе, фиксируют в конце каждого интервала времени
Figure 00000018
+ τ < t ≤ Т значение
Figure 00000019
, сравнивают значение
Figure 00000020
с пороговым значением U0, сравнивают сопротивление изоляции rиз с номинальным значением сопротивления изоляции Rн, и при rиз < Rн идентифицируют снижение сопротивления изоляции в цепи переменного тока, если
Figure 00000021
< U0, шины с положительным потенциалом цепи постоянного тока, если
Figure 00000022
> U0; шины с отрицательным потенциалом цепи постоянного тока, если
Figure 00000023
< -U0.
По сравнению с наиболее близким аналогичным решением предлагаемое техническое решение имеет следующие новые признаки (операции):
- формируют тестовое напряжение в виде последовательности импульсов
Figure 00000024
где U1, U2, U3 - постоянные напряжения, U1 > U2 > U3;
- сопротивление изоляции вычисляют по формуле
Figure 00000025
где rт - внутреннее сопротивление источника; r0 - сопротивление измерительного резистора;
- измеряют текущее среднее за период питающей сети значение напряжения
Figure 00000026
на измерительном резисторе;
- фиксируют в конце каждого интервала времени
Figure 00000027
+ τ < t ≤ Т значение
Figure 00000028
- сравнивают измеренное значение
Figure 00000029
с пороговым значением U0;
- сравнивают сопротивление изоляции rиз с номинальным значением сопротивления изоляции Rн и при rиз < Rн;
- при rиз < Rн идентифицируют снижение сопротивления изоляции в цепи переменного тока, если
Figure 00000030
< U0; шины с положительным потенциалом цепи постоянного тока, если
Figure 00000031
> U0; шины с отрицательным потенциалом цепи постоянного тока, если
Figure 00000032
< -U0.
Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «новизна».
При реализации предполагаемого изобретения расширяются функциональные возможности способа контроля сопротивления изоляции. Это достигается за счет идентификации цепи, в которой произошло нарушение сопротивления изоляции. Благодаря этому обеспечивается возможность быстрого устранения неисправности в электрической сети. Следовательно, предлагаемый способ обеспечивает повышение технического уровня контроля электрического сопротивления изоляции и надежности защиты электрической сети двойного рода тока с изолированной нейтралью.
Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «положительный эффект».
По каждому отличительному признаку проведен поиск известных технических решений в области измерительной техники и релейной защиты.
Операции:
- формируют тестовое напряжение в виде последовательности импульсов
Figure 00000033
где U1, U2, U3 - постоянные напряжения, U1 > U2 > U3;
- сопротивление изоляции вычисляют по формуле
Figure 00000034
где rт - внутреннее сопротивление источника; r0 - сопротивление измерительного резистора;
- измеряют текущее среднее за период питающей сети значение напряжения
Figure 00000035
на измерительном резисторе;
- фиксируют в конце каждого интервала времени
Figure 00000036
+ τ < t ≤ T значение
Figure 00000037
;
- сравнивают измеренное значение
Figure 00000038
с пороговым значением U0;
- при rиз ≤ R0 идентифицируют нарушение сопротивления изоляции в цепи переменного тока, если
Figure 00000039
< U0; шины с положительным потенциалом цепи постоянного тока, если
Figure 00000040
> U0; шины с отрицательным потенциалом цепи постоянного тока, если
Figure 00000041
< -U0, в известных способах аналогичного назначения не обнаружены.
Таким образом, указанные признаки обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие требованию «существенные отличия».
Сущность предполагаемого изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показана упрощенная принципиальная схема трехфазной электрической сети, поясняющая способ контроля сопротивления изоляции и защитного отключения электрической сети при наличии в сети управляемого выпрямителя УВ. На фиг. 2 показана осциллограмма тестового напряжения. На фиг. 3 приведены упрощенные схемы электрической сети, поясняющие процессы контроля сопротивления изоляции. На фиг. 4 приведены осциллограммы процессов, поясняющие способ контроля сопротивления изоляции.
На фиг. 1 обозначено: 1 - источник трехфазного переменного напряжения Еc; 2, 3 и 4 - добавочные резисторы, сопротивления добавочных резисторов rтА=rтВ=rтС=rт; 5 - источник тестового напряжения uт(t); 6 - измерительный резистор сопротивлением r0; 7 - датчик напряжения контролируемой сети; 8 - усилитель; 9, 11 и 14 - сопротивления изоляции фаз А, В и С контролируемой сети соответственно rA, rB, rC; 10, 12 и 15 – емкости фаз А, В и С контролируемой сети соответственно СA, CB, Cc; 13 - микроконтроллер; 16 - управляемый выпрямитель; 17 - монитор; 18 и 20 - сопротивления изоляции сети постоянного тока (для фидеров, подключенных к положительному и отрицательному полюсам тиристорного выпрямителя ТВ) соответственно rп1, rп2; 19 и 21 - емкости цепи постоянного тока; Сп1, Сп2; 22 - исполнительный орган ИО; 23 - комплексное сопротивление нагрузки управляемого выпрямителя Zн.
Напряжение от источника 5 через звезду добавочных резисторов 2, 3 и 4 поступает в контролируемую трехфазную сеть. Ток, протекающий в контуре: «источник тестового сигнала» uт(t) - добавочные резисторы 2, 3 и 4 - сопротивление изоляции - земля, контролируется по величине падения напряжения на измерительном резисторе 6 (r0). Напряжение с измерительного резистора 6 через усилитель 8 поступает на вход микроконтроллера 13. Величина сопротивления изоляции вычисляется в зависимости от измеренного падения напряжения на измерительном резисторе 6 и известного тестового напряжения. На мониторе 17 отображается текущее значение сопротивления изоляции и выводится информация о цепи, в которой произошло снижение сопротивления изоляции. Исполнительный орган ИО 22, управляющий вход которого соединен с выходом микроконтроллера МК 13, предназначен для отключения защищаемого участка сети.
Алгоритм идентификации сопротивления поясняется с помощью эквивалентных схем, показанных на фиг. 3. На фиг. 3а приведена схема сети при снижении сопротивления изоляции одной из фаз, например, А, в цепи переменного тока. На схеме обозначено: 23 - измерительный резистор r0; 24 -управляемый источник тестового напряжения; 25 - добавочный резистор; 28 - емкость С сети; 26 - сопротивление изоляции цепи переменного тока контролируемой сети. В этом случае rиз=rА. На фиг. 3б приведена эквивалентная схема сети при снижении сопротивления изоляции положительной шины цепи переменного тока. На схеме обозначено: 28 - источник переменного напряжения; 29 - измерительный резистор r0; 30 - управляемый источник тестового напряжения; 31 - добавочный резистор; 32 - управляемый выпрямитель; 33 - емкость С сети переменного тока; 34 - шина с положительным потенциалом цепи постоянного тока; 35 - шина с отрицательным потенциалом цепи постоянного тока; 36 - сопротивление изоляции шины с положительным потенциалом цепи постоянного тока r_=rиз; 37 - емкость С+ положительной шины постоянного тока; 38 - емкость С_ шины постоянного тока с отрицательным потенциалом.
В микроконтроллере 13 выполняется формирование сигнала управления источником тестового напряжения 5. Форма тестового сигнала показана на фиг. 2 и фиг. 4а. Тестовое напряжение uт(t) представляет собой последовательность импульсов специальной формы.
В интервале времени 0 < t ≤ τ напряжение uт(t)=U1 (фиг. 4а) обеспечивает ускоренный процесс перехода электрической системы в установившееся состояние, а именно, форсированный заряд емкостей в цепях переменного и постоянного тока. В момент времени t = τ постоянная оставляющая напряжения на емкости достигает значения ue(τ) ≈ U2. В интервале времени τ < t ≤
Figure 00000042
источник тестового напряжения 5 формирует напряжение uт(t) = U2. В течение интервала времени τ < t ≤
Figure 00000043
ток, протекающий через измерительный резистор 6, при условии r0 << rт, определяется выражением
Figure 00000044
где
Figure 00000045
- постоянная времени цепи заряда;
Uп - напряжение участка сети постоянного тока;
ξ(t) - составляющая тока утечки, вызванная напряжениями фаз контролируемой сети и представляющая собой гармонический сигнал со случайной амплитудой, т.е. центрированный случайный процесс;
ζ(t) - составляющая тока, протекающего через измерительный резистор, и обусловленная переходным процессом при переключении тестового напряжения,
Figure 00000046
ΔU = U2-ue(τ) - разность постоянной составляющей напряжения на емкости и тестового напряжения.
Напряжение ΔU << U2, a ζ(t) - монотонно убывающая функция.
При
Figure 00000047
происходит ускоренный разряд емкости. В момент времени
Figure 00000048
постоянная оставляющая напряжения на емкости достигает значения
Figure 00000049
.
В течение интервала времени
Figure 00000050
+ τ < t ≤ Т ток, протекающий через измерительный резистор 6, определяется выражением
Figure 00000051
где ΔU' - разность постоянной составляющей напряжения заряженной емкости и тестового напряжения uт(t)=0 в момент времени
Figure 00000052
.
Падение напряжения на измерительном сопротивлении 6 равно Осциллограмма падения напряжения u(t) на измерительном резисторе показана на фиг. 4б. Напряжение u(t) через усилитель 8 поступает на вход контроллера 13. Далее в математических выражениях для упрощения коэффициент передачи усилителя 8 принимается равным 1. В микроконтроллере 13 выполняется обработка данных. Формируется сигнал
Figure 00000053
путем задержки сигнала u(t) на половину периода тестового напряжения. Осциллограмма сигнала uз(t) показана на фиг. 4в. Далее в микроконтроллере 13 вычисляется разность uи(t)=u(t)-uз(t).
Осциллограмма сигнала
Figure 00000054
показана на фиг 4г. Сигнал uи(t) корректируется в соответствии с уравнением
Figure 00000055
Осциллограмма скорректированного сигнала uк(t) показана на фиг. 4д. Коррекция выполняется для исключения из процедуры обработки сигнала составляющих, соответствующих заряду емкости сети. При 0 < t ≤ τ сигналу uк(t) присваивается постоянное значение uи(-ε), зафиксированное в конце второго полупериода предыдущего цикла измерения. При
Figure 00000056
сигналу uк(t) присваивается постоянное значение -
Figure 00000057
.
В интервале
Figure 00000058
сигнал uк(t) равен
Figure 00000059
В случае, если период тестового напряжения Т равен целому четному числу периодов напряжения контролируемой сети Т0, составляющие тока утечки, обусловленные напряжениями фаз контролируемой сети,
Figure 00000060
С учетом (3) и (4) выражение (2) принимает вид
Figure 00000061
Аналогично в интервале
Figure 00000062
сигнал uк(t) равен
Figure 00000063
С учетом выражений (5) и (6), а также монотонно-убывающего характера функции ζ(t), значения сигнала uк(t) в интервалах 0 < t ≤ τ и
Figure 00000064
при допущении ζ(t) ≈ 0, равны соответственно:
Figure 00000065
Таким образом, за счет операций задержки сигнала, пропорционального току утечки, на половину периода тестового напряжения, и вычитания задержанного сигнала из исходного обеспечивается, во-первых, инвариантность результата измерения по отношению к напряжению сети постоянного тока, и, во-вторых, компенсация в измерительном сигнале составляющей тока утечки, обусловленной напряжением контролируемой сети.
При усреднении скорректированного сигнала uк(t) на скользящем интервале, равном периоду напряжения контролируемой сети, формируется сигнал
Figure 00000066
Решение уравнения (7) относительно rиз дает формулу для вычисления сопротивления изоляции
Figure 00000067
Осциллограмма усредненного сигнала
Figure 00000068
показана на фиг. 4е.
Процедура вычисления значения сопротивления изоляции в соответствии с формулой (8) выполняется микроконтроллером 13. Микроконтроллер непрерывно формирует сигнал, пропорциональный усредненному за период напряжения контролируемой сети сопротивлению изоляции. При этом задержка в определении факта снижения сопротивления изоляции и, следовательно, срабатывании зашиты, не превышает
Figure 00000069
. Результат вычисления сопротивления изоляции, а также факт нарушения изоляции, отображаются на мониторе 17.
В микроконтроллере 13 также выполняется вычисление текущего среднего значения напряжения на измерительном резисторе 6 на интервале, равном периоду напряжения питающей сети, по формуле
Figure 00000070
При снижении сопротивления изоляции в цепи переменного тока (фиг. 3а) напряжение цепи постоянного тока не оказывает существенного влияния на процесс контроля сопротивления изоляции. Выражение для среднего значения напряжения на измерительном резисторе 6 на интервале
Figure 00000071
с учетом уравнения (1) имеет вид
Figure 00000072
Так как ξ(t) - центрированная случайная функция с периодом Тc, a ζ(t) - монотонно убывающая функция, то при
Figure 00000073
текущее среднее
Figure 00000074
Осциллограмма сигнала
Figure 00000075
для случая сниженного сопротивления изоляции в цепи переменного тока показана на фиг. 4ж.
При снижении сопротивления изоляции в цепи постоянного тока (фиг. 3б) выражение для среднего значения напряжения на измерительном резисторе 6 на интервале
Figure 00000076
с учетом уравнения (1) имеет вид
Figure 00000077
При
Figure 00000078
значение
Figure 00000079
, поэтому
Figure 00000080
Следовательно, при снижении сопротивления изоляции шины с положительным потенциалом, т.е. при Uп > 0 в интервале
Figure 00000081
текущее среднее значение напряжения на измерительном резисторе
Figure 00000082
> 0. При Uп < 0 в интервале
Figure 00000083
значение
Figure 00000084
< 0.
Процедура вычисления текущего среднего значения напряжения на измерительном сопротивлении в соответствии с формулой (9) выполняется микроконтроллером 13. Микроконтроллер 13 непрерывно вычисляет сигнал
Figure 00000085
, производит формирование отсчетов в моменты времени, соответствующие окончанию каждого периода тестового напряжения, т.е. t = Т, сравнение значения
Figure 00000086
с пороговым значением U0. Если
Figure 00000087
< U0, идентифицируется снижение сопротивления изоляции цепи переменного тока, если
Figure 00000088
> U0, то идентифицируется снижение сопротивления изоляции шины с положительным потенциалом, если
Figure 00000089
< -U0 идентифицируется снижение сопротивления изоляции шины с отрицательным потенциалом цепи постоянного тока. Результат идентификации отображается на мониторе 17. Алгоритм формирования сигнала аварийного отключения содержит:
- вычисление значения эквивалентного сопротивления изоляции rиз;
- сравнение rиз с уставкой R0 (например, 10 кОм);
- формирование сигнала отключения для исполнительного органа 21.
Таким образом, предлагаемый способ контроля сопротивления изоляции и защитного отключения электрической сети обеспечивает расширение функциональных возможностей контроля сопротивления изоляции путем идентификации цепи, в которой произошло нарушение сопротивления изоляции.
С целью подтверждения положительного эффекта при использовании предлагаемого технического решения выполнено моделирование устройства с помощью MATLAB-Simulink. Параметры моделируемой системы: Ec=220B; U1=170B U2=120B; U3=50В; СA=СB=СC=0,8 мкФ; С+=С-=0,05 мкФ; rт=10кОм; r0=5 Ом. Период тестового напряжения составляет 0,08 с; τ=0,012 с.
На фиг. 5а показаны осциллограммы тестового напряжения uт(t), и скорректированный сигнал uк(t), а на фиг. 5б приведены осциллограммы тестового напряжения uт(t), напряжения на измерительном сопротивлении u(t) и текущего среднего значения напряжения на измерительном сопротивлении
Figure 00000090
при снижении сопротивления изоляции цепи переменного тока в момент времени t = 0,15 с скачком с 1Мом до 8 кОм.
На фиг. 6а показаны осциллограммы тестового напряжения uт(t), и скорректированный сигнал uк(t), а на фиг. 6б приведены осциллограммы тестового напряжения uт(t), напряжения на измерительном сопротивлении u(t) и текущего среднего значения напряжения на измерительном сопротивлении
Figure 00000091
при снижении сопротивления изоляции шины с положительным потенциалом цепи постоянного тока в момент времени t = 0,15 с скачком с 1 Мом до 8 кОм.
На фиг. 7а показаны осциллограммы тестового напряжения uт(t), и скорректированный сигнал uк(t), а на фиг. 7б приведены осциллограммы тестового напряжения uт(t), напряжения на измерительном сопротивлении u(t) и текущего среднего значения напряжения на измерительном сопротивлении
Figure 00000092
при снижении сопротивления изоляции шины с отрицательным потенциалом цепи постоянного тока в момент времени t = 0,15 с скачком с 1 Мом до 8 кОм.
Время переходного процесса для сигнала uк(t) при снижении сопротивления изоляции составляет 0,04 с, т.е. половину периода тестового напряжения.
Значения текущего среднего значения напряжения на измерительном сопротивлении
Figure 00000093
в конце интервала
Figure 00000094
отмечены кружочками.
При нарушении изоляции в цепи переменного тока значение
Figure 00000095
≈ 0. При нарушении изоляции шины с положительным потенциалом цепи постоянного тока значение
Figure 00000096
> 0. При нарушении изоляции шины с отрицательным потенциалом цепи постоянного тока значение
Figure 00000097
< 0.
Таким образом, за счет идентификации участка сети со сниженным сопротивлением изоляции обеспечивается расширение функциональных возможностей способа контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока.
Следовательно, использование в предлагаемом способе контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока, при котором формируют тестовое напряжение в виде периодической последовательности импульсов с периодом следования Т, равным четному числу периодов напряжения контролируемой сети Т = kTc, где k=2,4,…, подключают тестовое напряжение через звезду резисторов к фазам контролируемой сети, измеряют ток утечки путем измерения падения напряжения u(t) на измерительном сопротивлении, включенном последовательно с источником тестового напряжения, формируют задержанный по отношению к падению напряжения на измерительном сопротивлении на интервал
Figure 00000098
сигнал, вычитают задержанный сигнал из падения напряжения на измерительном сопротивлении, преобразуют полученный при этом сигнал uи(t) путем коррекции в сигнал uк(t) по формуле
Figure 00000099
где ε - малый интервал времени; τ - временной интервал,
Figure 00000100
; вычисляют скользящее среднее значение
Figure 00000101
сигнала uк(t) на интервале, равном периоду Тс напряжения контролируемой сети, вычисляют сопротивление изоляции rиз, сравнивают полученное значение с уставкой R0 и при rиз ≤ R0 производят отключение электрооборудования, дополнительно формирования тестового напряжение в виде последовательности импульсов
Figure 00000102
где U1, U2, U3 - постоянные напряжения, U1 > U2 > U3; сопротивление изоляции вычисляют по формуле
Figure 00000103
где rт - внутреннее сопротивление источника; r0 - сопротивление измерительного резистора, измерения текущего среднего за период питающей сети значения напряжения
Figure 00000104
на измерительном резисторе, фиксации в конце каждого интервала времени
Figure 00000105
значения
Figure 00000106
, сравнения значения
Figure 00000107
с пороговым значением U0, при rиз ≤ R0 идентификации нарушения сопротивления изоляции в цепи переменного тока, если
Figure 00000108
< U0, шины с положительным потенциалом цепи постоянного тока, если
Figure 00000109
> U0; шины с отрицательным потенциалом цепи постоянного тока, если
Figure 00000110
< -U0, расширяет функциональные возможности контроля электрического сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока с изолированной нейтралью.
Использование предлагаемого технического решения в электрических системах различного назначения позволит повысить надежность и безопасность работы электрооборудования.

Claims (7)

  1. Способ контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока, при котором формируют тестовое напряжение в виде периодической последовательности импульсов с периодом следования Т, равным четному числу периодов напряжения контролируемой сети Т = kTc, где k = 2, 4,…, подключают тестовое напряжение через звезду резисторов к фазам контролируемой сети, измеряют ток утечки путем измерения падения напряжения u(t) на измерительном сопротивлении, включенном последовательно с источником тестового напряжения, формируют задержанный по отношению к падению напряжения на измерительном сопротивлении на интервал
    Figure 00000111
    сигнал, вычитают задержанный сигнал из падения напряжения на измерительном сопротивлении, преобразуют полученный при этом сигнал uи(t) путем коррекции в сигнал uк(t) по формуле
  2. Figure 00000112
  3. где ε - малый интервал времени; τ - временной интервал,
    Figure 00000113
    ; вычисляют скользящее среднее значение
    Figure 00000114
    сигнала uк(t) на интервале, равном периоду Tc напряжения контролируемой сети, вычисляют сопротивление изоляции rиз, сравнивают полученное значение с уставкой R0 и при rиз ≤ R0 производят отключение электрооборудования, отличающийся тем, что дополнительно формируют тестовое напряжение в виде последовательности импульсов
  4. Figure 00000115
  5. где U1, U2, U3 - постоянные напряжения, U1>U2>U3; сопротивление изоляции вычисляют по формуле
  6. Figure 00000116
  7. где rт - внутреннее сопротивление источника; r0 - сопротивление измерительного резистора, измеряют текущее среднее за период питающей сети значение напряжения
    Figure 00000117
    на измерительном резисторе, фиксируют в конце каждого интервала времени
    Figure 00000118
    + τ < t ≤ Т значение
    Figure 00000119
    , сравнивают значение
    Figure 00000120
    с пороговым значением U0, сравнивают сопротивление изоляции rиз с номинальным значением сопротивления изоляции Rн и при rиз < Rн идентифицируют снижение сопротивления изоляции в цепи переменного тока, если
    Figure 00000121
    < U0, шины с положительным потенциалом цепи постоянного тока, если
    Figure 00000122
    > U0; шины с отрицательным потенциалом цепи постоянного тока, если
    Figure 00000123
    < -U0.
RU2020138237A 2020-11-20 2020-11-20 Способ контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока RU2757068C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020138237A RU2757068C1 (ru) 2020-11-20 2020-11-20 Способ контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020138237A RU2757068C1 (ru) 2020-11-20 2020-11-20 Способ контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2757068C1 true RU2757068C1 (ru) 2021-10-11

Family

ID=78286320

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020138237A RU2757068C1 (ru) 2020-11-20 2020-11-20 Способ контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2757068C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2806402C1 (ru) * 2023-06-19 2023-10-31 Сергей Иванович Малафеев Способ непрерывного контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока с изолированной нейтралью

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2144679C1 (ru) * 1998-02-20 2000-01-20 Малафеев Сергей Иванович Способ контроля сопротивления изоляции и защиты электрической сети
DE69528658D1 (de) * 1994-08-17 2002-11-28 Square D Co System zur überwachung eines nicht-geerdeten energieversorgungssystems
EP1593983A1 (de) * 2004-04-19 2005-11-09 EAN Elektroschaltanlagen Grimma GmbH Verfahren und Einrichtung zur Isolationsfehlerortung in einem isolierten, ungeerdeten Wechselstromnetz
RU2390033C1 (ru) * 2009-03-16 2010-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "Компания "Объединенная Энергия" Устройство для контроля сопротивления изоляции электрической сети постоянного тока
RU2747909C1 (ru) * 2020-10-19 2021-05-17 Сергей Иванович Малафеев Способ контроля сопротивления изоляции и защиты электрической сети с изолированной нейтралью

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69528658D1 (de) * 1994-08-17 2002-11-28 Square D Co System zur überwachung eines nicht-geerdeten energieversorgungssystems
RU2144679C1 (ru) * 1998-02-20 2000-01-20 Малафеев Сергей Иванович Способ контроля сопротивления изоляции и защиты электрической сети
EP1593983A1 (de) * 2004-04-19 2005-11-09 EAN Elektroschaltanlagen Grimma GmbH Verfahren und Einrichtung zur Isolationsfehlerortung in einem isolierten, ungeerdeten Wechselstromnetz
RU2390033C1 (ru) * 2009-03-16 2010-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "Компания "Объединенная Энергия" Устройство для контроля сопротивления изоляции электрической сети постоянного тока
RU2747909C1 (ru) * 2020-10-19 2021-05-17 Сергей Иванович Малафеев Способ контроля сопротивления изоляции и защиты электрической сети с изолированной нейтралью

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2806402C1 (ru) * 2023-06-19 2023-10-31 Сергей Иванович Малафеев Способ непрерывного контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока с изолированной нейтралью

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6698599B2 (ja) 地絡検出装置
CN103004049B (zh) Hvdc电路断路器的断路器故障保护
EP2953225B1 (en) Method of detection and isolation of faults within power conversion and distribution systems
JP5180783B2 (ja) 超電導コイルクエンチの検出装置及び検出方法
US10877095B2 (en) Power storage system
CN103389436A (zh) 直流供电系统的投切式绝缘监测方法及系统
US10438757B2 (en) Method for estimating an electrical operating time of a circuit breaker
WO2019075217A1 (en) ARC DETECTION BASED ON CURRENT FLOW VARIANCE
CN111189645B (zh) 用于以减少的处理时间执行诊断过程的方法和系统
WO2014086381A1 (en) Method for isolation monitoring
US20170138996A1 (en) Differential protection method and differential protection device
US10971993B2 (en) Fault detection
RU2757068C1 (ru) Способ контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока
RU2660384C2 (ru) Обнаружение короткозамкнутых диодов
RU2722468C1 (ru) Способ контроля сопротивления изоляции и защитного отключения электрической сети
RU2747909C1 (ru) Способ контроля сопротивления изоляции и защиты электрической сети с изолированной нейтралью
US10228406B2 (en) Detecting a fault, in particular a transient fault, in an electrical network
KR20170135324A (ko) 무효 전력 보상 시스템 및 그 방법
US9851404B2 (en) Switchgear for a single-phase motor and a three-phase motor
RU2437109C2 (ru) Способ контроля электрического сопротивления изоляции и защитного отключения электрооборудования
RU2725898C1 (ru) Способ контроля сопротивления изоляции в электрической сети с изолированной нейтралью
RU2806402C1 (ru) Способ непрерывного контроля сопротивления изоляции в электрической сети двойного рода тока с изолированной нейтралью
RU2732790C1 (ru) Способ контроля сопротивления изоляции и защиты электрической сети
CN110892276A (zh) 用于识别电弧的设备和方法
FI129549B (en) Device and method for monitoring charging of electric vehicles