Устройство для измерения сопротивления изоляции сетей постоянного тока

 

Использование: в контрольно-измерительной технике, в частности в устройствах для измерения сопротивления изоляции относительно корпуса, находящихся под рабочим напряжением двухпроводных сетей постоянного тока. Характерной особенностью предлагаемого устройства, аналогов и прототипа является проведение в выявляемые моменты времени измерений эквивалентного сопротивления изоляции полюсов контролируемой сети (R_и.э) по отношению к корпусу, перед каждым из которых проводят балансировку измерительного моста, два плеча которого представляют составляющие R_и.э 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. Изобретение позволяет повысить достоверность и электробезопасность при измерении за счет точного определения времени проведения измерений. Достижение полезного результата обусловливают: непрерывное уравновешивание моста на любом этапе работы устройства; своевременное проведение измерений при медленном изменении R_и.э ; выработка помехозащищенных сигналов, отражающих необходимость очередных измерений или переходных процессов в контролируемой сети. При каждом измерении выполняют вычислительные операции в соответствии с формулой, представленной в описании. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к конрольно-измерительной технике, в частности к устройствам для измерения сопротивления изоляции относительно корпуса (земли), находящихся под рабочим напряжением двухпроводных сетей постоянного тока, и может быть использовано при электрических испытаниях и эксплуатации различных технических объектов, например космических аппаратов, судов, характерными особенностями сетей постоянного тока которых являются их сложность и значительная разветвленность, и как следствие большая емкость токоведущих частей относительно корпуса, а также широкий диапазон изменения сопротивления и емкости изоляции во времени, определяемый динамикой изменения состава контролируемой сети при включении и отключении потребителей электроэнергии.

Известно устройство для автоматического контроля сопротивления изоляции сетей постоянного тока, содержащее мост постоянного тока, два плеча которого представляют сопротивления изоляции каждого полюса контролируемой сети относительно земли, а два других, включенные потенциометрически сопротивления, следящую систему с усилителем, регистрирующую систему, состоящую из усилителя, индикатора и включенных в диагональ упомянутого моста измерительного источника и сигнального сопротивления, а также два жестко связанных между собой ключа с нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми контактами и источником света, который через усилитель следящей системы и нормально замкнутые контакты указанных ключей подсоединен к потенциометрически включенным сопротивлениям, выполненным в виде резистивного делителя из постоянного сопротивления и переменного управляемого сопротивления, например фоторезистора, а индикатор подключен через усилитель регистрирующей системы и нормально разомкнутые контакты ключей к сигнальному сопротивлению [1].

Это устройство позволяет вести периодические измерения эквивалентного сопротивления изоляции (R_и.э.) контролируемой сети с запоминанием результата каждого последнего измерения, причем перед каждым циклом измерения проводится цикл уравновешивания моста, определяемый временем перезарядки емкостей контролируемой сети.

Главным и существенным недостатком такого устройства является его недопустимо низкая точность измерения. Цикл уравновешивания моста никогда не может закончиться его действительным равновесием, так как выходное напряжение усилителя следящей системы с запоминающим конденсатором следит за входным напряжением указанного усилителя все время, пока проводится цикл уравновешивания моста. Следовательно, окончание каждого уравновешивания моста для различных значений R_и.э.должно характеризоваться нулевым значением напряжения на упомянутом конденсаторе при различных соответствующих значениях выходного напряжения усилителя следящей системы, что не осуществимо (Г. Корн и Т.Корн. Электронные аналоговые и аналого-цифровые вычислительные машины, М. ; Мир, 1968, с. 47-59). Кроме того, указанное известное устройство имеет другие недостатки: - измерения R_и.э. проводятся без учета влияния на их результат двух плеч моста, представляющих включенные потенциометрически сопротивления, выполненные в виде резистивного делителя из постоянного сопротивления и переменного управляемого сопротивления, что также снижает точность измерения. Сопротивления указанного резистивного делителя для получения допустимых погрешностей измерения должны быть по величине значительно меньше сопротивлений изоляции полюсов контролируемой сети (чтобы ими можно было пренебречь), что для большинства объектов контроля недопустимо из-за ухудшения электробезопасности при измерении; - во время проведения цикла измерения возможен неконтролируемый устройством разбаланс моста из-за изменения значения R_и.э. после соответствующих ему коммутаций в контролируемой сети, что искажает результаты измерений, т. е. снижает достоверность контроля; низкая помехозащищенность устройства от переходных процессов в контролируемой сети, вызываемых динамикой изменения ее состава и характеризующихся перезарядом емкостей этой сети. Если в цикле измерения факт наличия помех нельзя выявить даже по движению стрелки индикатора из-за свойственной ей инерционности, то при проведении цикла уравновешивания моста в условиях указанных переходных процессов из-за помех не представляется возможным точно выявить необходимый момент переключения в цикл измерения, т.е. момент, когда мост действительно уравновешен, в результате чего переход в цикл измерения возможен при неуравновешенном мосте, что также искажает результаты измерения.

Известно также устройство для измерения сопротивления изоляции сетей постоянного тока, содержащее мост, два плеча которого образованы сопротивлениями изоляции каждого полюса относительно земли, а два других переменными резисторами, последовательно соединенные индикатор, переключатель и источник напряжения постоянного тока, подключенные к входному зажиму, являющемуся одной из вершин моста, а также дифференцирующий элемент, инвертор полярности, пороговый элемент, элемент задержки, ключ, элемент ИЛИ и два канала, каждый из которых состоит из ключа, элемента ИЛИ, триггера и элемента задержки, при этом выход триггера каждого канала соединен через первый элемент ИЛИ с управляющим входом первого ключа и через соответствующий элемент задержки - с управляющим входом ключа другого канала, а к входам триггера подсоединены ключ и элемент ИЛИ, к входному зажиму, являющемуся одной из вершин моста, подключен вход дифференцирующего элемента, а к потенциальному входу первого ключа - индикатор, второй вход дифференцирующего элемента подключен к выходу первого ключа и одновременно к другой вершине моста, а выход дифференцирующего элемента одновременно соединен с ключом первого канала и с одним из входов элемента ИЛИ второго канала, через инвертор полярности - с одним из входов элемента ИЛИ первого канала и ключом второго канала через последовательно соединенные первый элемент задержки и пороговый элемент - с другим входом элемента ИЛИ первого канала и другим входом элемента ИЛИ второго канала [2].

Это устройство также позволяет проводить периодические измерения R_и.э., каждое из которых выполняют в два этапа: балансировки моста и измерения соответственно. При этом результаты измерения при наличии помех от упомянутых переходных процессов вырабатываются с более высокой достоверностью по сравнению с ранее рассмотренным аналогом. При любых, в том числе и частных включениях и отключениях потребителей контролируемой сети в процессе проведения указанных двух этапов, происходит слежение за помехой и за переходным процессом установления нового значения напряжения (тока) на участках контролируемой сети, когда в них протекают токи перезаряда емкостей и когда производится отключение индикатора устройства путем размыкания ключа в диагонали моста.

Указанное известное устройство имеет следующие недостатки: - измерения R_и.э. проводятся без учета влияния на их результат двух переменных резисторов, образующих делитель напряжения, что снижает точность измерения. Требования и возможность использования для значений величин указанных переменных резисторов такие же, как и для аналогичных резисторов в рассмотренном ранее аналоге; - во время выполнения этапа измерения возможен неконтролируемый устройством разбаланс моста из-за изменения значения R_и.э. после соответствующих ему коммутаций в контролируемой сети, что искажает результаты измерений, т. е. снижает достоверность контроля; - недостаточно полная помехозащищенность устройства. В процессе выполнения этапа балансировки моста возможно защитное размыкание ключа в его диагонали от помех в контролируемой сети, что может быть воспринято как равновесие моста. Последующий переход к этапу измерения в этом случае искажает результаты измерения. Кроме того, сигнал заднего фронта помехи любой полярности инициирует замыкание указанного ключа до окончания переходного процесса, вызвавшего помеху, т.к. замыкание этого ключа происходит при выработке устройством сигнала заднего фронта помехи, а помеха при этом, изменяясь по экспоненциальному закону, еще не приняла значения, близкого к нулевому. Это также снижает достоверность контроля при выполнении этапа измерения; - завышена сложность электрической схемы устройства по выявлению факта наличия помех в контролируемой сети.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей постоянного тока, содержащее мост, два плеча которого образованы сопротивлениями изоляции каждого полюса сети относительно корпуса, а два других - плечами потенциометра, датчик тока, источник опорного напряжения, два ключа, первый и второй пороговые элементы, элемент ИЛИ, переключатель, первый выход которого подключен к корпусу, а вход - к первому входу измерителя напряжения, к выходу которого подключен индикатор, первый дифференцирующий блок, выход которого соединен с входом инвертора полярности, блок управления, четыре выхода которого подключены к управляемым входам двух ключей, переключателя и к среднему выводу потенциометра, второй дифференцирующий блок, элемент И и таймер, причем к среднему выводу потенциометра подключены второй выход переключателя и вход датчика тока, выход которого соединен с вторым входом измерителя напряжения и первым выходом источника оперативного напряжения, второй выход которого через первый ключ соединен с первым выходом переключателя, выход инвертора полярности соединен с входом первого порогового элемента, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго порогового элемента, вход которого соединен с выходом второго дифференцирующего блока, вход которого подключен к вершине моста, образованной первым плечом потенциометра и сопротивлением изоляции первого полюса сети относительно корпуса, вход первого дифференцирующего блока подключен к вершине моста, образованной вторым плечом потенциометра и сопротивлением изоляции второго полюса сети относительно корпуса, выход элемента И соединен с входом второго ключа, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом блока управления, а второй вход - с выходом таймера, два входа которого соединены с пятым и шестым выходами блока управления [3].

Это устройство позволяет проводить в выявляемые моменты времени измерения R_и.э., перед каждым из которых производится балансировка моста, причем их осуществление инициируется соответствующими выходными сигналами первого и второго дифференцирующих блоков или выходным сигналом таймера и производится при помощи блока управления.

После подключения устройства к контролируемой сети с помощью блока управления первый ключ и переключатель устанавливаются в положение, обеспечивающее включение в диагональ моста измерителя напряжения. Затем изменением величин плеч потенциометра с помощью блока управления производится балансировка моста до уравновешивания величин напряжения в вершинах моста, образованных общей точкой плеч потенциометра и корпусом. После этого по сигналу с блока управления на упраляемые входы первого ключа и переключателя в указанную диагональ моста вместо измерителя напряжения подключается источник оперативного напряжения, а измеритель напряжения подключается к выходу датчика тока. Величина падения напряжения на датчике тока от тока источника оперативного напряжения с учетом используемых малых значений величин сопротивлений плеч потенциометра (которыми можно пренебречь) однозначно связана с величиной R_и.э., которая и индицируется на индикаторе. При этом как на этапе балансировки моста, так и на этапе измерения в качестве элемента обратной связи в контуре управления используется оператор. В первом случае для фиксации момента уравновешивания величин напряжений в вершинах моста по нулевому показанию индикатора, во втором случае для съема с индикатора результата измерения и фиксации момента его окончания.

Одновременно и после измерения R_и.э. величины напряжений на полюсах контролируемой сети по отношению к корпусу дифференцируются первым и вторым дифференцирующими блоками. Однако на этапах балансировки моста и измерения выход элемента И с помощью второго ключа отключен от входа блока управления, и поэтому на его вход никакой информации от совместной работы указанных дифференцирующих блоков не поступает. После завершения измерения по сигналу с блока управления замыкается второй ключ и запускается таймер. Начинается режим слежения за неизменностью состояния сопротивлений изоляции полюсов контролируемой сети.

Если напряжения на полюсах контролируемой сети остаются неизменными или меняются одновременно в одну сторону, это значит, что величины сопротивлений изоляции остаются неизменными, так как изменение напряжений вызвано либо изменением нагрузки, либо какими-то другими причинами, не связанными с состоянием изоляции. В этом случае проводить следующее очередное измерение не имеет смысла и можно пользоваться результатом предшествующего измерения.

Если же первый и второй дифференцирующие блоки зафиксируют изменения напряжений на полюсах и установят, что эти изменения происходят в разных направлениях, то разнополярные сигналы с выходов указанных дифференцирующих блоков с помощью инвертора полярности делаются однополярными и вызывают срабатывание обоих пороговых элементов, а с выхода элемента И поступает сигнал на блок управления на проведение очередного измерения.

Чтобы исключить пропуск случая, когда одновременно уменьшаются или увеличиваются сопротивления изоляции обоих полюсов относительно корпуса на одну и ту же величину (когда изменения напряжений на полюсах контролируемой сети не происходит), а также исключить случай нереагирования на медленное изменение величины сопротивления изоляции, при котором скорость изменения напряжений на полюсах сети будет недостаточной для ее фиксации упомянутыми дифференцирующими блоками, предусмотрен после каждого очередного измерения запуск таймера, который выдает в блок управления сигнал истечения времени максимальной паузы между измерениями. Если же за время паузы, определяемой таймером, на блок управления поступит сигнал элемента И о необходимости внеочередного измерения, по сигналу с блока управления таймер возвращается в исходное состояние и будет запущен вновь только после этого измерения.

Для данного устройства характерны следующие недостатки: - низкая точность определения необходимости измерений и времени проведения измерений. В процессе выполнения режима слежения за неизменностью состояния сопротивлений изоляции полюсов контролируемой сети значения величин указанных сопротивлений до и после переходных процессов в этой сети зачастую бывают практически одинаковы, что особенно характерно для содержащих контролируемые сети сложных технических объектов, например космических аппаратов, с большим количеством коммутируемых цепей и потребителей. При этом первый и второй дифференцирующие блоки, фиксирующие помехи от указанных переходных процессов, вызывающих изменения напряжений на полюсах сети по отношению к корпусу в разных направлениях, инициируют проведение очередного измерения, когда в нем нет необходимости, так как возможно использование результата предшествующего измерения. Это необосновано ухудшает электробезопасность при измерении и увеличивает количество помех, вносимых в контролируемую сеть. Кроме того, при упомянутом медленном изменении величин сопротивлений изоляции полюсов контролируемой сети относительно корпуса начало очередного измерения инициирует таймер выходным сигналом истечения времени максимальной паузы между измерениями. При этом недопустимые значения R_и.э. будут зафиксированы позже их возникновения, что недостаточно полно обеспечивает пожаробезопасность контролируемой сети и электробезопасность обслуживающего персонала. Кроме того, во время выполнения этапа измерения возможен неконтролируемый устройством разбаланс моста из-за изменения значения R_и.э. после соответствующих ему коммутаций в контролируемой сети. При этом в устройстве режим слежения за неизменностью состояния сопротивлений изоляции полюсов контролируемой сети выключен, что не обеспечивает своевременного проведения очередного измерения. Это искажает результаты измерения, т.е. снижает достоверность контроля. Указанные помехи от переходных процессов контролируемой сети , вызываемых динамикой изменения ее состава при коммутациях потребителей электроэнергии, отражают перезаряд емкостей этой сети, распределенных в ней относительно корпуса как составной части изоляции ее токоведущих частей. В процессе выполнения этапа балансировки моста возможно ложное уравновешивание величин напряжений в вершинах моста от этих помех, в результате чего переход в цикл измерения происходит преждевременно, т.е. при неуравновешенном мосте, что также искажает результаты измерения; - измерения R_и.э. проводятся без учета влияния на их результат двух плеч моста, образованных плечами потенциометра, что снижает точность измерения. Сопротивления плеч указанного потенциометра для получения допустимых погрешностей измерения должны быть по величине значительно меньше сопротивлений изоляции полюсов контролируемой сети (чтобы или можно было пренебречь), что для большинства объектов контроля недопустимо, например, из-за ухудшения электробезопасности при измерении. По условиям электробезопасности величины сопротивлений плеч указанного потенциометра стремятся выбрать как можно большими, однако относительно точная градуировка индикатора возможна лишь при стремлении величин этих сопротивлений к нулю;
- устройство не обеспечивает непрерывности в иницировании выходных данных, т. к. после выполнения каждого очередного этапа измерения индикатор теряет результаты измерения за счет переключения измерителя напряжения, что вызывает неудобство в работе.

Целью изобретения является повышение достоверности и электробезопасности при измерении за счет более точного определения времени проведения измерений. Другими целями являются облегчение контроля за состоянием изоляции сети путем обеспечения непрерывности в индицировании текущих значений R_и.э., а также повышение точности и электробезопасности при измерении за счет обеспечения учета влияния на результат измерения двух плеч моста, образованных плечами потенциометра.

Достигается это тем, что в известном устройстве, содержащем последовательно соединенные первый ключ и первый элемент ИЛИ, выход которого соединен с первым входом блока управления, второй и третий входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам первого порогового элемента, первый и второй выходы - соответственно к входам запуска и сброса таймера, третий выход подключен к управляющим входам второго ключа и первого переключателя, а четвертый выход - к управляющему входу первого управляемого резистора первого делителя напряжения, другое плечо которого образовано первым резистором, второй пороговый элемент, вход которого соединен с выходом дифференцирующего блока, первый входной вывод которого подключен к клемме для подключения к корпусу объекта контроля, связанной через последовательно соединенные второй ключ, источник напряжения постоянного тока и датчик тока со средним выводом первого делителя напряжения, крайние выводы которого подключены соответственно к клеммам для подключения к полюсам контролируемой сети, блок индикации, буферный повторитель напряжения, инвертор и элемент И, введены аналого-цифровой преобразователь, блок деления, вычитатель, сумматор, источник эталонных напряжений, генератор импульсов, второй переключатель, четыре элемента задержки, третий, четвертый и пятый ключи, второй, третий, четвертый и пятый элементы ИЛИ, второй делитель напряжения, образованный вторым управляемым резистором, идентичным первому управляемому резистору, и вторым резистором, идентичным первому резистору , при этом средний вывод первого делителя напряжения непосредственно и через буферный повторитель напряжения соединен соответственно с вторым входным выводом дифференцирующего блока и клеммой для подключения к корпусу объекта контроля, выход буферного повторителя напряжения подключен к первым входам сумматора и блока деления, вторые входы которых соединены с выходом датчика тока, выход блока деления подключен к первому входу вычитателя, второй вход которого через второй управляемый резистор соединен с общей шиной, а через второй резистор - с первым выходом источника эталонных напряжений, второй выход которого соединен с третьим входом сумматора, выход которого и выход буферного повторителя напряжения подключены соответственно к первому и второму информационным входам первого переключателя, выход которого соединен с входом первого порогового элемента, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам второго элемента ИЛИ, выход которого через первый элемент задержки соединен с сигнальным входом второго переключателя, первый выход которого через третий ключ подключен к четвертому входу блока управления и входу второго элемента задержки, выход которого через третий элемент ИЛИ соединен с первым входом элемента И, управляющим входом первого ключа и входом инвертора, выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, второй выход второго переключателя через последовательно соединенные четвертый элемент ИЛИ и четвертый ключ подключен к пятому входу блока управления, четвертый выход которого соединен с управляющим входом второго управляемого резистора, а третий выход непосредственно и через последовательно соединенные пятый ключ и генератор импульсов подключен соответственно к управляющему входу второго переключателя и тактовому входу аналого-цифрового преобразователя, аналоговый вход которого соединен с выходом вычитателя, выход готовности через третий элемент задержки соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, а информационные выходы подключены к входам блока цифровой индикации, первый и второй выходы второго порогового элемента подключены соответственно к первому и второму входам пятого элемента ИЛИ, выход которого через четвертый элемент задержки соединен с управляющими входами третьего, четвертого, пятого ключей и вторым входом элемента И, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход таймера подключен к сигнальному входу первого ключа.

В указанной совокупности отличительных от прототипа признаков и упомянутой совокупности известных признаков аналога по авт.св. СССР N 482694 тождественными признаками являются делитель напряжения, образованный переменным управляемым резистором и постоянным резистором, и ключи, а в сравнении указанных отличительных признаков и известных признаков аналога по авт. св. СССР N 606143 тождественными признаками являются делитель напряжения, переключатель, элементы задержки, ключи и элементы ИЛИ. Другие аналоги (кроме прототипа) являются менее близкими по своей технической сущности к заявляемому решению, причем при продолжении указанного сопоставительного анализа с их известными признаками тождественность признаков проявляется также только для части совокупности отличительных признаков разработанного решения.

Блок управления в предлагаемом устройстве содержит реверсивный счетчик, входы управления Сложение и Вычитание которого являются соответственно вторым и третьим входами блока управления, цифро-аналоговый преобразователь, выход которого является четвертым выходом блока управления, генератор импульсов, вход которого является четвертым входом блока управления, триггер, единичный вход и прямой выход которого являются соответственно первым входом и третьим выходом блока управления, элемент И, первый вход которого является пятым входом блока управления, и инвертор, выход которого является первым выходом блока управления, второй выход и первый вход которого объединены, причем выход генератора импульсов подключен к счетному входу реверсивного счетчика, выходы которого соединены с входами цифро-аналогового преобразователя, прямой выход триггера подключен к входу инвертора и второму входу элемента И, выход которого соединен с нулевым входом триггера.

Указанная совокупность вновь введенных элементов с их связями и отличительными особенностями обусловливает проявление новых технических свойств, которыми характеризуется предложенное устройство по сравнению с устройством, принятым за прототип:
- свойством непрерывного уравновешивания измерительной мостовой схемы (два плеча которой образованы сопротивлениями изоляции каждого полюса сети относительно корпуса, а два других - плечами первого делителя напряжения) на протяжении всего времени работы устройства, включая и этапы измерения с подключенным в диагонали моста источником напряжения постоянного тока, что предотвращает неконтролируемый разбаланс моста, возможный в устройстве - прототипе при выполнении этапа измерения из-за вновь установившихся значений сопротивлений изоляции полюсов сети после соответствующих им коммутаций в объекте контроля;
- свойством непрерывного индицирования текущих значений величины R_и.э. на протяжении всего времени работы устройства, включая и этапы балансировки моста, что облегчает контроль за состоянием изоляции сети;
- свойством своевременного проведения этапов балансировки моста и измерения как при чрезвычайно медленном изменении величины сопротивления изоляции по отношению к корпусу любого полюса, так и при повышенной (в том числе и максимально возможной) динамике изменения состава контролируемой сети за счет коммутаций потребителей электроэнергии;
- свойством выработки помехозащищенных сигналов управления, отражающих необходимость очередных измерений или необходимость перехода от этапа балансировки моста к этапу измерения при любом характере переходных процессов в контролируемой сети. Предотвращается выработка ложных сигналов управления на проведение очередных измерений, свойственная устройству - прототипу, при одинаковых значениях величин сопротивлений изоляции полюсов сети до и после переходных процессов, помехи от которых вызывают изменение напряжений на полюсах сети по отношению к корпусу в разных направлениях. Кроме того, предотвращается возможность ложных переходов от этапа балансировки моста к этапу измерения, свойственных устройству - прототипу, при наличии помех, вызывающих ложное уравновешивание величин напряжений в вершинах измерительной мостовой схемы;
- свойством осуществления измерений с учетом влияния на их результат сопротивлений плеч первого делителя напряжения, что снимает ограничения на выбор максимальных значений величин этих сопротивлений, которые в устройстве - прототипе должны быть значительно меньше контролируемых сопротивлений изоляции.

Наличие указанных новых свойств в предлагаемом устройстве обусловливает достижение им нового полезного результата, выражающегося в повышении точности, достоверности и электробезопасности при измерении, а также в облегчении контроля за состоянием изоляции сети.

Повышение точности измерения выражается в осуществлении измерений R_и.э. с учетом влияния на их результат сопротивлений плеч первого делителя напряжения.

Повышение достоверности измерения выражается в предотвращении влияния на результаты измерения:
- разбаланса моста, возможного в процессе измерения из-за вновь установившихся значений сопротивлений изоляции полюсов сети после соответствующих им коммутаций в объекте контроля;
- помех от переходных процессов контролируемой сети, вызывающих ложное уравновешивание величин напряжений в вершинах измерительной мостовой схемы.

Повышение электробезопасности при измерении выражается:
- в своевременной выдачи результатов измерения, в том числе и недопустимых, при любой малой скорости изменения величины сопротивления изоляции по отношению к корпусу любого полюса, что одновременно повышает пожаробезопасность контролируемой сети;
- в сокращении количества циклов измерения путем предотвращения свойственного устройству-прототипу их инициирования от тех переходных процессов, помехи от которых вызывают изменение напряжений на полюсах сети по отношению к корпусу в разных направлениях при одинаковых значениях величин сопротивлений изоляции полюсов сети до и после этих переходных процессов, что одновременно сокращает количество помех, вносимых в контролируемую сеть.

Облегчение контроля за состоянием изоляции сети выражается в обеспечении непрерывного индицирования текущих значений R_и.э. на протяжении всего времени работы устройства.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Оно содержит блок 1 управления, таймер 2, дифференцирующий блок 3, аналого-цифровой преобразователь 4, блок 5 деления, вычитатель 6, сумматор 7, первый 8 и второй 9 пороговые элементы, генератор 10 импульсов, первый буферный повторитель 11 напряжения, датчик 12 тока, выполненный в виде параллельно соединенных сигнального резистора 13 и второго буферного повторителя 14 напряжения, источник 15 напряжения постоянного тока, источник 16 эталонных напряжений, первый делитель 17 напряжения, выполненный в виде последовательно соединенных первого управляемого резистора 18 и первого резистора 19, второй делитель 20 напряжения, выполненный в виде последовательно соединенных второго управляемого резистора 21 и второго резистора 22, блок 23 индикации, инвертор 24, элемент И 25, первый 26, второй 27, третий 28 и четвертый 29 элементы задержки, первый 30 и второй 31 переключатели, первый 32, второй 33, третий 34, четвертый 35 и пятый 36 ключи, первый 37, второй 38, третий 39, четвертый 40 и пятый 41 элементы ИЛИ, клеммы 42 и 43 для подключения к полюсам контролируемой сети, клемма 44 для подключения к корпусу объекта контроля.

На чертеже также приведена эквивалентная схема 45 контролируемой двухпроводной сети постоянного тока, содержащая R₍₊₎, R_(-) и С₁, С₂ - сопротивления изоляции и емкости соответственно плюсового и минусового полюсов сети относительно корпуса, R_н - эквивалентное сопротивление нагрузки.

Крайние выводы первого делителя 17 напряжения соединены соответственно с клеммами 42 и 43 для подключения к полюсам контролируемой сети и при их рабочем (подключенном) состоянии сопротивления R₍₊₎ и R_(-) изоляции контролируемой сети, первый управляемый резистор 18 и первый резистор 19 образуют уравновешиваемый мост, в диагонали которого (точки А и Б) включена измерительная цепь, включающая последовательно соединенные сигнальный резистор 13, источник 15 напряжения постоянного тока, второй ключ 33 и клемму 44 для подключения к корпусу объекта контроля. Между средним выводом первого делителя 17 напряжения и клеммой 44 для подключения к корпусу объекта контроля включены параллельно соединенные дифференцирующий блок 3 и первый буферный повторитель 11 напряжения, выход которого подключен к первым входам сумматора 7 и блока 5 деления, вторые входы которых соединены с выходом второго буферного повторителя 14 напряжения, выход таймера 2 через последовательно соединенные первый ключ 32 и первый элемент ИЛИ 37 подключен к первому входу блока 1 управления, второй и третий входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам первого порогового элемента 8, первый и второй выходы - соответственно к входам запуска и сброса таймера 2, третий выход подключен к управляющему и сигнальному входам соответственно второго 33 и пятого 36 ключей, а также к управляющим входам первого 30 и второго 31 переключателей, а четвертый выход - к управляющим входам первого 18 и втиорого 21 управляемых резисторов, выход блока 5 деления подключен к первому входу вычитателя 6, второй вход которого через второй управляемый резистор 21 соединен с общей шиной, а через второй резистор 22 - с первым выходом источника 16 эталонных напряжений, второй выход которого соединен с третьим входом сумматора 7, выход которого и выход первого буферного повторителя 11 напряжения подключены соответственно к первому и второму информационным входам первого переключателя 30, выход которого соединен с входом первого порогового элемента 8, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам второго элемента ИЛИ 38, выход которого через первый элемент 26 задержки соединен с сигнальным входом второго переключателя 31, первый выход которого через третий ключ 34 подключен к четвертому входу блока 1 управления и входу второго элемента 27 задержки, выход которого через третий элемент ИЛИ 39 соединен с первым входом элемента И 25, управляющим входом первого ключа 32 и входом инвертора 24, выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ 37, второй выход второго переключателя 31 через последовательно соединенные четвертый элемент ИЛИ 40 и четвертый ключ 35 подключен к пятому входу блока 1 управления, выход пятого ключа 36 через генератор 10 импульсов подключен к тактовому входу аналого-цифрового преобразователя 4, аналоговый вход которого соединен с выходом вычитателя 6, выход готовности через третий элемент 28 задержки соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ 40, а информационные выходы подключены к входам блока 23 цифровой индикации, выход дифференцирующего блока 3 соединен с входом второго порогового элемента 9, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам пятого элемента ИЛИ 41, выход которого через четвертый элемент 29 задержки соединен с управляющими входами третьего 34, четвертого 35, пятого 36 ключей и вторым входом элемента И 25, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ 39.

Блок 1 управления содержит реверсивный счетчик 46, входы управления Сложение и Вычитание которого являются соответственно вторым и третьим входами блока 1 управления, цифро-аналоговый преобразователь 47, выход которого является четвертым выходом блока 1 управления, генератор 48 импульсов, вход которого является четвертым входом блока 1 управления, триггер 49, единичный вход и прямой выход которого являются соответственно первым входом и третьим выходом блока 1 управления, элемент И 50, первый вход которого является пятым входом блока 1 управления, и инвертор 51, выход которого является первым выходом блока 1 управления, второй выход и первый вход которого объединены, причем выход генератора 48 импульсов подключен к счетному входу реверсивного счетчика 46, выходы которого соединены с входами цифро-аналогового преобразователя 47, прямой выход триггера 49 подключен к входу инвертора 51 и второму входу элемента И 50, выход которого соединен с нулевым входом триггера 49.

В предлагаемом устройстве:
дифференцирующий блок 3 на операционных усилителях (Дж.Кара. Проектирование и изготовление электронной аппаратуры. - М.; Мир, 1986, с. 356-360) с высоким входным импедансом служит для выработки разнополярных выходных сигналов, пропорциональных скорости изменения входной переменной - сигнала помехи любой полярности при переходных процессах в контролируемой сети с изменяющейся структурой;
каждый из первого 8 и второго 9 пороговых элементов - двухвыходной (см. книгу Преобразование информации в аналого-цифровых вычислительных устройствах и системах. Под ред. Петрова. М.; Машиностроение, 1973, с. 85-93) с зоной нечувствительности, симметричной относительно нулевого уровня, ширина которой несколько превышает шаг цифро-аналогового пребразователя 46 (напряжение, соответствующее единице младшего разряда), т.е. на первом и втором выходах вырабатываются единичные сигналы при выходе амплитуды входного напряжения соответственно за нижний или верхний пределы указанной зоны нечувствительности, а в остальных случаях на указанных выходах - нулевые сигналы;
четвертый элемент 29 задержки (В. А.Киблицкий. Системы управления с бесконтактными логическими элементами. - М.: Энергия, 1976, с. 69-70, рис. 32) служит для задержки заднего фронта его входного сигнала на время, характеризующее завершение с заданной степенью точности переходного процесса в контролируемой сети при уменьшении амплитуды выходных сигналов дифференцирующего блока 3 ниже пороговых уровней второго порогового элемента 9, образующих его зону нечувствительности, при этом для предотвращения возможности выработки устройством ложных сигналов управления в момент окончания переходных процессов в контролируемой сети из-за задержки по отношению к нему момента окончания связанного с ним переходного процесса в соответствующих совокупностях элементов устройства задний фронт указанного входного сигнала дополнительно задерживают таким образом, чтобы общая длительность выходного сигнала 1 четвертого элемента 29 задержки превышала суммарное время соответствующего ему переходного процесса в контролируемой сети и сопровождающего его переходного процесса в совокупностях элементов устройства, реагирующих на моменты начала и окончания переходных процессов в контролируемой сети;
- первый 18 и второй 21 управляемые резисторы, выполнены, например, в виде идентичных оптронов, каждый из которых содержит оптически связанные источник 52(53) излучения и фотоприемник 54(55) с оптически управляемой проводимостью;
- реверсивный счетчик 46 (Шляндин В.М. Цифровые измерительные преообразователи и приборы, М.: Высшая школа, 1973, с. 96-97, рис. 2.26) служит для выработки фиксированных во времени сигналов уравновешивания измерительного моста;
- цифро-аналоговый преобразователь 47 (Аналоговые интегральные схемы. Под ред. Дж. Коннели, М.; Мир, 1977, с. 328-343) служит для сопряжения цифрового реверсивнoго счетчика 46 с управляемыми резисторами;
- таймер 2 служит для выработки сигнала истечения времени максимальной паузы между измерениями (см. книгу Дж.Кара, с. 58-61, рис. 3.6);
- источник 15 напряжения постоянного тока - стабилизированный, с потенциалом возбуждения (например, 5В), равным эталонному потенциалу на втором выходе источника 16 эталонных напряжений;
- первый 19 и второй 22 резисторы идентичны между собой и сопротивление каждого из них равно, например, 1 МОм, а сопротивление сигнального резистора - 13-0,1 МОм, причем к указанным резисторам (19, 22, 13) предъявляются эталонные требования по стабильности и точности;
- источник 16 эталонных напряжений служит для выработки следующих уровней эталонных потенциалов: 1В - на первом выходе (указанное напряжение используют для упрощения вычисления R_и.э.), 5 В - на втором выходе (указанное напряжение и выходное напряжение источника 15 должны быть стабильны одно относительно другого);
- каждый из первого 11 и второго 14 буферных повторителей напряжения выполнен в виде неинвертирующего повторителя на операционном усилителе с единичным коэффициентом передачи и высоким входным импедансом (см. книгу Дж.Карра, с. 108-110);
- блок 5 деления (Прагер И.Л. Электронные аналоговые вычислительные машины. - М.: Машиностроение, 1985, с. 229-230, рис. 116) выполнен с коэффициентом передачи - 1/10, выбранным с учетом его соответствия величине сопротивления сигнального резистора 13, равной 0,1 МОм. Пеорвый и второй входы блока 5 деления воспринимают напряжения в качестве делимого и делителя соответственно;
- вычитатель 6 (см. книгу И.Л.Прагера, с. 74) выполнен с единичным коэффициентом передачи, причем первый и второй входы вычитателя 6 воспринимают напряжения в качестве уменьшаемого и вычитаемого соответственно;
аналого-цифровой преобразователь 4 следящего типа (см. книгу под ред. Дж. Коннели, с. 342-343, 355-357) служит для преобразования авналогового результата вычисления в цифровое выходное слово, инициирующее цифровую индикацию;
- сумматор 7, например, в виде двуполярного сумматора на операционном усилителе (см. книгу Дж.Карра, с. 107-108) выполнен с единичным коэффициентом передачи по каждому входу, причем первый вход сумматора 7 является инвертирующим, а второй и третий входы - неинвертирующими;
- блок 23 индикации (Бирюков С.А. Цифровые устройства на интегральных схемах. М.; Радио и связь, 1987, с. 54-62) служит для отображения в цифровой форме текущих значений R_и.э.;
- первый элемент 26 задержки (Марголин Ш.М. Функциональные узлы схем автоматического управления. - М.; 1983, с. 38-39) служит для задержки его входного сигнала 1 по переднему фронту, обеспечивающей запаздывание момента подачи сигнала 1 с первого или второго выходов второго переключателя 31 соответственно на сигнальные входы третьего 34 или четвертого 35 ключей по отношению к моменту поступления сигналов 1 на их управляющие входы при возникновении помехи от переходных процессов в контролируемой сети;
- третий элемент 28 задержки служит для задержки его входного сигнала 1 по переднему фронту, обеспечивающей запаздывание момента подачи сигнала 1 с выхода готовности аналого-цифрового преобразователя 4 на сигнальный вход четвертого ключа 35 по отношению к моменту поступления сигнала 1 на его управляющий вход при возникновении помехи от переходных процессов в контролируемой сети;
- второй элемент 27 задержки служит для задержки его входного сигнала 1 по заднему фронту, обеспечивающей запаздывание момента исчезновения сигнала 1 с первого входа третьего элемента 39 ИЛИ по отношению к моменту поступления сигнала 1 на его второй вход при возникновении помехи от переходных процессов в контролируемой сети;
- каждый из генераторов 10 и 48 импульсов служит для преобразования его входного сигнала 1 в один или последовательность импульсов, количество которых определяет длительность указанного входного сигнала (см. книгу Дж.Карра, с. 226-228);
- каждый из инверторов 24 и 51 служит для выработки им выходного импульса по заднему фронту его входного сигнала 1 (см. книгу В.А.Киблицкого, с. 35-36, рис. 14д);
- первый 32, третий 34, четвертый 35 и пятый 36 ключи - нормально замкнутые, т.е. замыкаемые низким уровнем управляющих сигналов;
- второй ключ 33 выполнен на реле с размыкающим контактом, управляемый вывод обмотки реле является управляющим входом ключа 33, а первый и второй выводы размыкающего контакта являются коммутируемыми выводами ключа 33;
- элементы 25, 50 И, первый 37, второй 38, третий 39, четвертый 40 и пятый 41 элементы ИЛИ - потенциального типа;
- первый переключатель 30 выполнен на реле с переключающими контактами, из которых вывод подвижного контакта является выходом переключателя 30, а выводы замыкающего и размыкающего контактов - первым и вторым информационными входами переключателя 30, управляемый вывод обмотки реле является управляющим входом переключателя 30.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. В находящейся под рабочим напряжением сети 45 постоянного тока, имеющей сложную и разветвленную систему связей и характеризуемой повышенной динамикой изменения ее структуры при коммутациях потребителей электроэнергии, плюсовой и минусовой полосы источника питания соединены с корпусом через изоляцию соответствующих токоведущих частей, которая с учетом ее замены схемами замещения представлена как включенные параллельно R₍₊₎ и С₁, а также R_(-) и С₂.

В случае, когда после подключения устройства к контролируемой сети 45 мост, образованный сопротивлениями плеч 18, 19 первого делителя 17 напряжения и сопротивлениями R₍₊₎ и R_(-) изоляции полюсов, разбалансирован, то по выходному напряжению первого буферного повторителя 11 напряжения, поступающему через первый переключатель 30 на вход первого порогового элемента 8, происходит автоматическое уравновешивание указанного моста в зависимости от прямого или обратного разбаланса моста. При прямом (обратном) разбалансе моста происходит выработка сигнала 1 на первом (втором) выходе первого порогового элемента 8, т.к. амплитуда его входного напряжения выходит за верхний (нижний) предел его зоны нечувствительности. Указанный сигнал прямого (обратного) разбаланса, воздействующий на вход Вычитание. (Сложение) реверсивного счетчика 46 блока 1 управления, вызывает последовательное вычитание (сложение) единиц младшего разряда из хранящегося в нем кода (с хранящимся в нем кодом) по импульсным сигналам, поступающим на его счетный вход с выхода генератора 48 импульсов, запускаемого при этом упомянутым сигналом прямого (обратного) разбаланса, поступающим на его вход через последовательно соединенные второй элемент 38 ИЛИ, первый элемент 26 задержки, второй переключатель 31 и третий ключ 34.

При этом аналоговый выходной сигнал цифро-аналогового преобразователя 47 начинает ступенчато уменьшаться (увеличиваться) в соответствии с убыванием (возрастанием) содержимого реверсивного счетчика 46, т.е. в соответствии с изменением его цифрового выходного слова, воспринимаемого цифровым входом цифроаналогового преобразователя 47. Указанные изменения аналогового выходного сигнала вызывают соответствующие идентичные уменьшения (увеличения) токов через источники 52, 53 излучения, а следовательно и их световых потоков. Это приводит к соответствующему идентичному увеличению (уменьшению) величины сопротивлений фотоприемников 54, 55 соответственно первого 18 и второго 21 управляемых резисторов, что сопровождается последовательным уменьшением разбаланса моста, а следовательно, и уменьшением амплитуды выходного напряжения первого буферного повторителя 11 напряжения до тех пор, пока мост не будет уравновешен вновь установившимся значением сопротивления фотоприемника 54, при котором
RR₍₊₎ = R_~ R ,
где R_~ - величина сопротивления первого управляемого резистора 18 (т.е. фотоприемника 54), R - величина сопротивления первого резистора 19. В этом случае входное напряжение первого порогового элемента 8 устанавливается в его зоне нечувствительности и сигнал с его первого (второго) выхода, а следовательно и входной сигнал генератора 48 импульсов блока 1 управления переходит в нулевое состояние, что характеризует окончание этапа балансировки моста.

При этом инвертор 24 вырабатывает выходной импульс, поступающий через первый элемент ИЛИ 37 на единичный вход триггера 49 блока 1 управления, что характеризует начало этапа измерения, на время проведения которого выходной сигнал 1 триггера 49 воздействует;
- на управляющий вход второго ключа 33, вызывая его замыкание, что обеспечивает подключение в диагональ моста последовательно соединенных датчика 12 тока и источника 15 напряжения постоянного тока;
- через пятый ключ 36 на вход генератора 10 импульсов, что обеспечивает последовательное изменение состояния аналого-цифрового преобразователя 4 по поступающим на его тактовый вход импульсам с выхода генератора 10 импульсов;
- на управляющий вход первого переключателя 30, вызывая размыкание контакта между его первым информационным входом и выходом и замыкание контакта между его вторым информационным входом и выходом, что обеспечивает контроль за возможностью разбаланса моста во время проведения этапа измерения;
- на управляющий вход второго переключателя 31, вызывая размыкание контакта между его входом и первым выходом и замыкание контакта между его входом и вторым выходом, что обеспечивает возможность отбоя этапа измерения при разбалансе моста во время проведения этапа измерения;
- на второй вход элемента И 50, что обеспечивает прохождение сигнала на проведение триггера 49 в исходное положение;
- на вход инвертора 51 блока 1 управления, что обеспечивает выработку им выходного импульса при окончании этапа измерения, т.е. по заднему фронту сигнала 1 с выхода триггера 49.

Когда после указанного переключения устройства в этап измерения равновесие моста сохраняется, сумма абсолютных значений напряжений, падающих на сигнальном резисторе 13 (U_c) и между точками А и Б (U_АБ), равна выходному напряжению (U) источника 15 напряжения постоянного тока, а напряжение контролируемой сети 45 не оказывает влияния на значения указанных напряжений (U_с, U_АБ, U), а следовательно и на величину тока в измерительной диагонали моста, независимо от изменения этого напряжения по величине или по полярности. При этом выходные напряжения первого 11 и второго 14 буферных повторителей напряжения и выходное напряжение с второго выхода источника 16 эталонных напряжений, воздействующие через последовательно соединенные сумматор 7 и первый переключатель 30 на вход первого порогового элемента 8, вызывают выработку им нулевых выходных сигналов, что обуславливает возможность выдачи результатов измерения R_и.э. после выполнения соответствующих вычислительных операций, в основе которых используется выражение для протекающего в измерительной диагонали уравновешенного моста тока
I = = ,
т. е. U_cR_И.Э.+U_c + U_cR_c = UR_c, где R_c - величина сопротивления сигнального резистора 13;
R - величина сопротивления второго управляемого резистора 21 (т.е. фотоприемника);
R - величина сопротивления второго резистора 22.

После соответствующих преобразований и с учетом того, что U-U_c = U_АБ, взятое за основу для вычислений выражение упрощается, изменяясь следующим образом:
U_cR_И.Э.= R_c(U-U_c)-U_c , R_И.Э. = R_c -
(1)
Измерение R_и.э. выполняется на его квазианалоговой модели (моделирующих электрических цепях с уравновешиванием) в соответствии с уравнением (1) при использовании в качестве их исходных величин напряжений постоянного тока (активные величины) и электрических сопротивлений (пассивные величины), обеспечивающих соответствие диапазона и размерности возможных результатов решения от нуля до 10 В диапазону и размерности измеряемых величин сопротивлений изоляции от нуля до 10 МОм (применительно к КА), т.е. результаты решений, моделируемые напряжениями в единицах измерения В, мВ и мкВ, представляют те же численные значения для R_и.э. в единицах измерения МОм, кОм и Ом соответственно. При этом напряжение U_АБ и U_с через первый 11 и второй 14 буферные повторители напряжения соответственно воздействуют на первый и второй входы блока 5 деления, что вызывает выработку им выходного напряжения U_вых.5., выражающего результат решения для следующей части уравнения (1)
U_вых.5 = 0,1 = R_c = idem , где idem - указание на одинаковые численные значения для данного критерия подобия.

Выходное напряжение со среднего вывода второго делителя 20 напряжения U_вых.20 с учетом значения выходного напряжения с первого выхода источника 16 эталонных напряжений, равного 1 В, выражает результат решения для следующей части уравнения (1)
U_вых.20 = = idem .

Выходное напряжение блока 5 деления, воздействуя одновременно с напряжением со среднего вывода второго делителя 20 напряжения на первый и второй входы вычитателя 6 соответственно, вызывают выработку им выходного напряжения U_вых.6, выражающего результат решения уравнения (1), т.е. значение величины R_и.э.
U_вых.6 = U_вых.5-U_вых.20 = R_c - = R_И.Э.= idem
Выходное напряжение U_вых.6 воздействует на аналоговый вход аналого-цифрового преобразователя 4 и при выполнении этапа измерения на его информационных выходах вырабатывается цифровое выходное слово под воздействием упомянутых импульсных сигналов с выхода генератора 10 импульсов. Указанное цифровое выходное слово, воздействуя на входы блока 23 индикации, инициирует отображение в нем измерительной информации в цифровой форме, по показаниям которой судят о значении в данный момент времени величины R_и.э. Окончание измерения сопровождается выработкой сигнала 1 с выхода готовности аналого-цифрового преобразователя 4, который через последовательно соединенные третий элемент 28 задержки, четвертый элемент ИЛИ 40, четвертый ключ 35 и элемент И 50 поступает на нулевой вход триггера 49, что вызывает исчезновение сигнала 1 с его выхода и как следствие переход устройства в исходное состояние, т.е. в режим слежения за необходимостью проведения очередных этапов балансировки моста и измерения. Если при выполнении этапа измерения произойдет разбаланс моста, сопровождаемый выработкой соответствующего выходного напряжения сумматором 7, из-за вновь установившегося значения R_и.э. после соответствующих ему коммутаций в объекте контроля, то в этом случае этап измерения прерывается по сигналу 1 с соответствующего выхода первого порогового элемента 8 в зависимости от прямого или обратного разбаланса моста. Указанный выходной сигнал 1 через последовательно соединенные второй элемент 38, первый элемент 26 задержки, второй переключатель 31, четвертый элемент ИЛИ 40, четвертый ключ 35 и элемент И 50 блока 1 управления произведет описанный выше отбой этапа измерения, после чего происходит выполнение очередных этапов балансировки моста и измерения.

Для исключения пропуска случая, когда одновременно уменьшаются или увеличиваются сопротивления изоляции обоих полюсов относительно корпуса, т.е. при отсутствии разбаланса моста во время отработки паузы, определяемой таймером 2, окончание каждого этапа измерения сопровождается подачей импульсного сигнала с выхода инвертора 51 блока 1 управления на вход запуска таймера 2, который через последовательно соединенные первый ключ 32 и первый элемент ИЛИ 37 выдает в блок 1 управления выходной сигнал истечения времени максимальной паузы между измерениями, инициирующий выполнение очередного этапа измерения. При этом для предотвращения преждевременного прерывания этапа балансировки моста, выполнение которого возможно при выработке таймером 2 выходного сигнала, прохождение последнего блокируют на время подачи сигнала 1 с выхода третьего элемента ИЛИ 39 на управляющий вход первого ключа 32. Если во время упомянутой паузы на блок 1 управления для перехода в этап измерения через первый элемент ИЛИ 37 поступит выходной имспульс инвертора 24, то по импульсному сигналу с второго выхода блока 1 управления, поступающему на вход сброса таймера 2, последний возвращается в исходное состояние и будет запущен вновь только после завершения этапа измерения.

В процессе проведения указанных этапов балансировки моста и измерения при возникновении сигналов помехи любой полярности, вызываемых упомянутыми переходными процессами в контролируемой сети с резистивно-емкостным характером импеданса изоляции, происходит прерывание проводимого этапа. В случае возникновения сигнала помехи положительной (отрицательной) полярности его передний и задний фронты через последовательно соединенные дифференцирующий блок 3 и второй пороговый элемент 9 последовательно воздействуют соответственно на первый и второй (на второй и первый) входы пятого элемента ИЛИ 41, длительность входных сигналов которого определяют амплитуда и длительность соответствующих им выходных разнополярных импульсов дифференцирующего блока 3. Так как единичные сигналы с выхода пятого элемента ИЛИ 41, поступающие на вход четвертого элемента 29 задержки, задерживаются им по заднему фронту, то выходной единичный сигнал блокировки четвертого элемента 29 задержки, поступающий на управляющие входы третьего 34, четвертого 35 и пятого 36 ключей и второй вход элемента И 25, воздействует не только по переднему и заднему фронтам сигнала помехи, но и в интервале между ними. На время действия указанного сигнала 1 блокировки происходит:
- размыкание третьего ключа 34, что предотвращает возможность ложного управления реверсивным счетчиком 45 блока 1 управления на этапе балансировки моста при наличии помехи;
- фиксация входного сигнала 1 инвертора на этапе балансировки моста за счет подачи сигнала 1 на второй вход элемента И 25, в результате чего предотвращается возможность переходов от этапа балансировки моста к этапу измерения из-за помех, вызывающих ложное уравновешивание величин напряжений в вершинах измерительной мостовой схемы;
- размыкание четвертого ключа 35, что предотвращает возможность преждевременного окончания этапа измерения при наличии помехи, вызывающей ложный разбаланс моста или ложную готовность аналого-цифрового преобразователя 4 в процессе выполнения этапа измерения;
- размыкание пятого ключа 36, что предотвращает возможность ложного управления тактовыми импульсами аналого-цифровым преобразователем 4 на этапе измерения при наличии помехи.

При любом характере заднего фронта сигнала помехи любой полярности исчезновение сформированного единичного сигнала блокировки возможно только после уменьшения амплитуды выходного импульса соответствующей полярности дифференцирующего блока 3 (положительной - при сигнале помехи отрицательной полярности, отрицательной - при сигнале помехи положительной полярности) ниже порогового уровня соответствующего знака второго порогового элемента 9, что характеризует окончание переходного процесса в контролируемой сети, когда сигнал помехи принимает значение близкое к нулевому. При этом дифференцирующий блок 3, второй пороговый элемент 9, пятый элемент ИЛИ 41 и после соответствующей выдержки времени четвертый элемент 29 задержки приходят в исходное состояние, что вызывает замыкание третьего 34, четвертого 35 и пятого 36 ключей и исчезновение сигнала 1 с второго входа элемента 25 И, т. ,е. происходит восстановление прерванного этапа балансировки моста или измерения. Дальнейшая работа устройства происходит с учетом последнего установившегося режима в контролируемой сети аналогично описанной выше.

Использование изобретения по сравнению с указанным прототипом, являющимся базовым объектом, позволит:
- повысить достоверность и электробезопасность при измерении за счет более точного определения времени проведения измерений эквивалентного сопротивления изоляции по отношению к корпусу полюсов контролируемой сети постоянного тока, находящихся под рабочим напряжением;
- повысить точность и электробезопасность при измерении за счет обеспечения учета влияния на результат измерения сопротивлений двух плеч первого делителя напряжения;
- облегчить контроль за состоянием изоляции сети путем обеспечения непрерывности в индицировании текущих значений R_и.э.
Повышение достоверности измерений выражается в предотвращении влияния на результат измерения:
- разбаланса моста, возможного в поцессе измерения из-за вновь установившихся значений сопротивлений изоляции полюсов сети после соответствующих им коммутаций потребителей электроэнергии в контролируемой сети, что достигнуто за счет обеспечения возможности непрерывного уравновешивания измерительной мостовой схемы в необходимые моменты времени на протяжении всего времени работы устройства, включая и этапы измерения с подключенным в диагональ моста источником напряжения постоянного тока. В устройстве-прототипе при выполнении этапа измерения возможен неконтролируемый разбаланс моста, искажающий результат измерения;
- помех от переходных процессов контролируемой сети, вызывающих ложное уравновешивание величин напряжений в вершинах измерительной мостовой схемы, в результате чего предотвращается возможность ложных переходов от этапа балансировки моста к этапу измерения, свойственных при наличии помех устройству - прототипу, при которых также искажались результаты измерения.

Повышение электробезопасности при измерении выражается:
- в своевременной выдачи результатов измерения, в том числе и недопустимых, при любой малой скорости изменения величины сопротивления изоляции по отношению к корпусу любого полюса, что одновременно повышает пожаробезопасность контролируемой сети. Это достигнуто путем инициирования выполнения этапов балансировки моста и измерения по разбалансу измерительной мостовой схемы на любом этапе работы устройства, причем только в том случае, когда разбаланс отражает вновь установившееся значение R_и.э. при отсутствии помех в контролируемой сети. В устройстве - прототипе при медленном изменении величин указанных сопротивлений изоляции относительно корпуса начало очередного измерения инициирует выходной сигнал таймера, при этом недопустимые значения R_и.э.будут зафиксированы позже их возникновения;
- в сокращении количества циклов измерения, что одновременно сокращает количество помех, вносимых в контролируемую сеть путем инициирования выполнения циклов измерения по соответствующему разбалансу измерительной мостовой схемы, отражающему вновь установившееся значение R_и.э. при отсутствии помех от переходных процессов в контролируемой сети. В устройстве-прототипе инициирование выполнения указанных циклов возможно без установки новых значений R_и.э., когда помехи от переходных процессов вызывают изменения напряжений на полюсах сети по отношению к корпусу в разных направлениях при практически одинаковых значениях величин сопротивления изоляции полюсов сети до и после этих переходных процессов, что особенно характерно для сложных объектов контроля с большим количеством потребителей электроэнергии и коммутационных элементов.

Повышение точности измерения выражается в осуществлении измерений R_и.э. с учетом влияния на их результат сопротивлений двух плеч первого делителя напряжения, что снижает ограничения на выбор максимальных значений величин этих сопротивлений, которые в устройстве-прототипе должны быть значительно меньше контролируемых сопротивлений изоляции, что для большинства объектов контроля недопустимо.

Облегчение контроля за состоянием изоляции сети выражается в обеспечении непрерывного индицирования текущих значений R_и.э. на протяжении всего времени работы устройства. В устройстве-прототипе после выполнения каждого очередного этапа измерения индикатор теряет результаты измерения за счет переключения измерителя напряжения.

Указанные преимущества обусловливает повышение эффективности контроля состояния изоляции контролируемой сети и как следствие повышение ее эксплуатационной надежности.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ СЕТЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее последовательно соединенные первый ключ и первый элемент ИЛИ, выход которого соединен с первым входом блока управления, первый и второй выходы подключены соответственно к входам запуска и сброса таймера, третий выход подключен к управляющим входам второго ключа и первого переключателя, а четвертый выход - к управляющему входу первого управляемого резистора первого делителя напряжения, другое плечо которого образовано первым резистором, второй пороговый элемент, вход которого соединен с выходом дифференцирующего блока, соединенный через последовательно соединенные второй ключ, источник напряжения постоянного тока и датчик тока со средним выводом первого делителя напряжения, крайние выводы которого подключены соответственно к клеммам для подключения к полюсам контролируемой сети, блок индикации, инвертор и элемент И, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности и электробезопасности при изменении путем более точного определения времени проведения измерений, в него введены буферный повторитель напряжения, аналого-цифровой преобразователь, блок деления, вычитатель, сумматор, источник эталонных напряжений, генератор импульсов, второй переключатель, четыре элемента задержки, третий, четвертый и пятый ключи, второй, третий, четвертый и пятый элементы ИЛИ, второй делитель напряжения, образованный вторым управляемым резистором, идентичным первому управляемому резистору, и вторым резистором, идентичным первому резистору, при этом средний вывод первого делителя напряжения непосредственно и через буферный повторитель напряжения соединен соответственно с вторым входным выводом дифференцирующего блока и клеммой для подключения к корпусу объекта контроля, выход буферного повторителя напряжения подключен к первым входам сумматора и блока деления, вторые входы которых соединены с выходом датчика тока, выход блока деления подключен к первому входу вычитателя, второй вход которого через второй управляемый резистор соединен с общей шиной, а через второй резистор - с первым выходом источника эталонных напряжений, второй выход которого соединен с третьим входом сумматора, выход которого и выход буферного повторителя напряжения подключены соответственно к первому и второму информационным входам первого переключателя, выход которого соединен с входом первого порогового элемента, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам второго элемента ИЛИ, выход которого через первый элемент задержки соединен с сигнальным входом второго переключателя, первый выход которого через третий ключ подключен к четвертому входу блока управления и входу второго элемента задержки, выход которого через третий элемент ИЛИ соединен с первым входом элемента И, управляющим входом первого ключа и входом инвертора, выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, второй выход второго переключателя через последовательно соединенные четвертый элемент ИЛИ и четвертый ключ подключен к пятому входу блока управления, четвертый выход которого соединен с управляющим входом второго управляемого резистора, а третий выход непосредственно и через последовательно соединенные пятый ключ и генератор импульсов подключен соответственно к управляющему входу второго переключателя и тактовому входу аналого-цифрового преобразователя, аналоговый вход которого соединен с выходом вычитателя, выход готовности через третий элемент задержки соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, а информационные выходы подключены к входам блока цифровой индикации, первый и второй выходы второго порогового элемента подключены соответственно к первому и второму входам пятого элемента ИЛИ, выход которого через четвертый элемент задержки соединен с управляющими входами третьего, четвертого, пятого ключей и вторым входом элемента И, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход таймера подключен к сигнальному входу первого ключа, второй и третий входы блока управления подключены соответственно к первому и второму выходам первого порогового элемента, первый входной вывод дифференцирующего блока соединен с клеммой для подключения к корпусу объекта контроля.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит реверсивный счетчик, входы управления "сложение" и "вычитание" которого являются соответственно вторым и третьим входами блока управления, цифроаналоговый преобразователь, выход которого является четвертым выходом блока управления, генератор импульсов, вход которого является четвертым входом блока управления, триггер, единичный вход и прямой выход которого являются соответственно первым входом и третьим выходом блока управления, элемент И, первый вход которого является пятым входом блока управления, и инвертор, выход которого является первым выходом блока управления, второй выход и первый вход которого объединены, причем выход генератора импульсов подключен к счетному входу реверсивного счетчика, выходы которого соединены с входами цифроаналогового преобразователя, прямой выход триггера подключен к входу инвертора и второму входу элемента И, выход которого соединен с нулевым входом триггера.

РИСУНКИ

Рисунок 1