Устройство избирательного контроля сопротивления и емкости изоляции

 

Использование: для избирательного контроля сопротивления и емкости изоляции в электрических сетях с изолированной нейтралью. Сущность изобретения: повышение надежности устройства. Устройство содержит источник тока непромышленной частоты, фильтр напряжения нулевой последовательности, датчики тока, коммутатор, полосовые фильтры, усилители, выпрямитель, фильтр нижних частот, индикаторы, два фазочувствительных органа, фазовращатель, блок вычисления модуля векторной суммы, двухпороговый коммутатор и блок сигнализации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электрическим измерениям, а именно к избирательному контролю сопротивления и емкости изоляции в сетях, находящихся под рабочим напряжением, и может быть использовано для сетей с изолированной и компенсированной нейтралью.

Известно устройство контроля сопротивления изоляции, содержащее сторонний источник напряжения непромышленной частоты, узел присоединения его к сети, трансреакторы, коммутатор, усилительное устройство, фазочувствительный орган и блок индикации [1].

Недостатком устройства является невысокая надежность, обусловленная отсутствием контроля его исправности.

Известно также устройство избирательного контроля сопротивления и емкости изоляции, содержащее источник тока непромышленной частоты, фильтр напряжения нулевой последовательности, датчики тока, попарно установленные на каждой линии контролируемой сети, усилители, фильтры, выпрямители и индикатор [2].

Недостаток известного устройства также заключается в невысокой надежности.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что устройство избирательного контроля сопротивления и емкости изоляции, содержащее источник тока непромышленной частоты, один из выходов которого подключен к нейтрали контролируемой сети и к входу фильтра напряжения нулевой последовательности, другой соединен с общей шиной, датчики тока, попарно установленные на каждой линии контролируемой сети и соединенные с входами коммутатора, к выходам которого подключены полосовые фильтры, выпрямитель и индикатор, снабжено двумя усилителями, двумя фазочувствительными блоками, фазовращателем, фильтром нижних частот, блоком вычисления модуля векторной суммы, двухпороговым компаратором, вторым индикатором и блоком сигнализации, причем первые входы фазочувствительных блоков соединены с выходом второго усилителя, вторые входы у первого непосредственно и через фазовращатель у второго - с выходом фильтра напряжения нулевой последовательности и выходы - с индикаторами и с входами блока вычисления модуля векторной суммы, выход которого подключен к одному входу двухпорогового компаратора, с другим входом которого соединен выход фильтра нижних частот, а с выходом - вход блока сигнализации, выходы полосовых фильтров соединены с входами усилителей, выход первого усилителя через выпрямитель соединен с входом фильтра нижних частот.

Блок вычисления модуля векторной суммы может быть выполнен в виде квадратора, аналогового делителя и двух суммирующих усилителей, причем первый вход блока соединен с входом квадратора, выход которого подключен к одному входу аналогового делителя, с другим входом которого соединен выход первого суммирующего усилителя, а с выходом - один вход второго суммирующего усилителя, выход которого соединен с выходом блока и одним входом первого суммирующего усилителя, а второй вход блока подключен к другим входам суммирующих усилителей.

На чертеже изображена функциональная схема устройства избирательного контроля сопротивления и емкости изоляции.

Устройство содержит источник 1 тока непромышленной частоты, один из выходов которого подключен к нейтрали контролируемой сети, другой соединен с общей шиной, фильтр 2 напряжения нулевой последовательности, датчики 3-8 тока, попарно установленные на каждой лини 9-11 контролируемой сети и связанные с входами коммутатора 12, к выходам которого через полосовые фильтры 13 и 14 подключены усилители 15 и 16. С выходом усилителя 15 соединен выпрямитель 17 с фильтром 18 нижних частот. В устройстве содержатся также индикаторы 19 и 20 сопротивления и емкости изоляции. Устройство снабжено двумя фазочувствительными блоками 21 и 22, фазовращателем 23, блоком 24 вычисления модуля векторной суммы, двухпороговым компаратором 25 и 26 сигнализации. При этом первые входы блоков 21 и 22 связаны с выходом усилителя 16, вторые входы непосредственно и через фазовращатель 23 - с выходом фильтра 2, а выходы - с индикаторами 19 и 20 и с входами блока 24. Выход блока 24 подключен к одному входу двухпорогового компаратора 25, с другим входом которого соединен выход фильтра 18, а с выходом - вход блока 26 сигнализации.

Блок 24 выполнен в виде квадратора 27, аналогового делителя 28 и двух суммирующих усилителей 29 и 30. Первый вход блока 24 соединен с входом квадратора 27, выход которого подключен к одному входу делителя 28, с другим входом которого соединен выход усилителя 29, а с выходом один вход усилителя 30. Выход усилителя 30 связан с выходом блока 24, а второй вход блока 24 подключен к другим входам усилителей 29 и 30. Двухпороговый компаратор 25 выполнен на двух однопороговых компараторах 31 и 32 и делителе напряжения на резисторах 33-35. Блок 26 выполнен в виде транзисторного ключа 36 со светодиодом 37 в коллекторной цепи.

Устройство работает следующим образом.

Ток непромышленной частоты от источника 1, растекаясь по линиям 9-11 и замыкаясь через соответствующие сопротивления и емкости изоляции на общую шину, воздействует на датчики 3-8. С помощью коммутатора 12 датчики 3-8 поочередно подключаются к входам фильтров 13 и 14, настроенных на непромышленную частоту. Выделенные фильтрами 13 и 14 и усиленные усилителями 15 и 16 напряжения содержат активную и емкостную составляющие, пропорциональные проводимости и емкости изоляции контролируемой линии электрической сети. Выпрямитель 17 и фильтр 18 преобразуют синусоидальное напряжение в постоянное. Величина этого напряжения пропорциональна величина суммарного тока утечки. С помощью блоков 21 и 22 выделяются напряжения, соответствующие активной и емкостной составляющим тока утечки. При этом в качестве опорного напряжения для блока 21 используется выходное напряжение фильтра 2, а для блока 22 - напряжение фазовращателя 23, сдвигающего фазу напряжения фильтра 2 на 90^о. Выходные напряжения блоков 21 и 22 поступают на индикаторы 19 и 20, проградуированные соответственно в значениях сопротивления и емкости изоляции, а также на входы блока 24, вычисляющего модуль векторной суммы активной и емкостной составляющих тока утечки. При исправной работе устройства выходные напряжения блока 24 и фильтра 18 близки. Компаратор 25 сравнивает их между собой. При нахождении выходного напряжения блока 24 в зоне, задаваемой выходным напряжением фильтра 18 и делителем на резисторах 33-35, на объединенных выходах компараторов 31 и 32 присутствует низкий уровень. В этом случае в блоке 26 транзистор 36 закрыт, а светодиод 37 погашен. При возникновении неисправности в одном из элементов устройства напряжения блока 24 и фильтра 18 различаются, срабатывает один из компараторов на выходе блока 25 появляется высокое напряжение, а в блоке 26 открывается транзистор 36 и загорается светодиод 37, сигнализируя о неисправности устройства.

Блок 24, вычисляющий напряжение U_вых= где U_вых - выходное напряжение блока; U_вх1 - первое входное напряжение; U_вх2 - второе входное напряжение, работает на основе метода неявных функций в соответствии с формулой U_вых= U_вх2+ В отличие от прямого способа (возведение в квадрат каждого входного сигнала, суммирование и извлечение квадратного корня из суммы квадратов) метод неявных функций при большом динамическом диапазоне U_выхобеспечивает более высокую точность, а также требует меньшего количества аналоговых перемножителей.

На выходе квадратора 27 формируется напряжение U_вх, на выходе усилителя 29 - U_вых+U_вх2, на выходе делителя 28 - и на выходе усилителя 30 (блока 24) - U_вх2+ = .

Таким образом, введенные блоки обеспечивают повышение надежности устройства, от правильного функционирования которого зависит своевременное выявление снижения сопротивления изоляции. В результате существенно повышается электропожаробезопасность контролируемой электрической сети.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ИЗБИРАТЕЛЬНОГО КОНТРОЛЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ И ЕМКОСТИ ИЗОЛЯЦИИ, содержащее источник тока непромышленной частоты, один из выходов которого подключен к нейтрали контролируемой сети и входу фильтра напряжения нулевой последовательности, другой соединен с общей шиной, датчики тока, попарно установленные на каждой линии контролируемой сети и соединенные с входами коммутатора, к выходам которого подключены полосовые фильтры, выпрямитель и первый индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно снабжено двумя усилителями, двумя фазочувствительными блоками, фазовращателем, фильтрам нижних частот, блоком вычисления модуля векторной суммы, двухпороговым компаратором, вторым индикатором и блоком сигнализации, причем первые входы фазочувствительных блоков соединены с выходом второго усилителя, вторые входы первого непосредственно и через фазовращатель второго - с выходом фильтра напряжения нулевой последовательности и выходы - с индикаторами и входами блока вычисления модуля векторной суммы, выход которого подключен к одному входу двухпорогового компаратора, с другим входом которого соединен выход фильтра нижних частот, а с выходом - вход блока сигнализации, выходы полосовых фильтров соединены с входами усилителей, выход первого усилителя через выпрямитель соединен с входом фильтра нижних частот.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок вычисления модуля векторной суммы выполнен в виде квадратора, аналогового делителя и двух суммирующих усилителей, причем первый вход блока соединен с входом квадратора, выход которого подключен к одному входу аналогового делителя, с другим входом которого соединен выход первого суммирующего усилителя, а с выходом - один вход второго суммирующего усилителя, выход которого соединен с выходом блока и одним входом первого суммирующего усилителя, а второй вход блока подключен к другим входам суммирующих усилителей.

РИСУНКИ

Рисунок 1