SU1183920A1 - Способ измерения сопротивления изоляции и емкости электрических сетей - Google Patents

Description

Изобретение относится к вычисли- последовательно соединенные четвертельной технике и может быть использовано для измерения сопротивления изоляции и емкости электрических сетей. 5

Цель изобретения - повышение точности и помехоустойчивости измерения емкости контролируемой сети при одновременном сохранении точности измерения сопротивления изоляции. 10

На чертеже изображена функциональная схема устройства, реализующего способ.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, опорный резистор 2, кон- и денсатор 3, первый аналоговый ключ 4, индикатор 5, развязывающий блок 6, блок 7 определения экстремума, вычислитель 8, блок 9 формирования пауз, задатчик 10 времени снятия информа- 20 ции, аналоговые запоминающие элементы 11 и 12, второй индикатор 13, высокоомный повторитель 14 напряжения, аналоговые ключи 15 - 17, запоминающий элемент 18, элемент 19 25

задержки, второй вычислитель 20, который может быть выполнен, например, из блока 21 разности и блока 22 деления, входной зажим 23, контролируемая сеть 24 с сопротивлением изоляции К._х и емкостью С_х.

Первый выход генератора 1 импульсов через последовательно соединенные опорный резистор 2 и конденсатор 3 соединен с входным зажимом 23 устройства. Второй выход генератора 1 импульсов подсоединен к земле.

Первый управляемый вход генератора 1 импульсов соединен с выходом блока 9 формирования пауз, а второй 40 управляемый вход генератора 1 импульсов соединен с выходом блока 7 определения экстремума, входом блока формирования пауз и четвертым входом первого вычислителя 8, третий вход 45 которого соединен с первым выходом генератора 1 импульсов, а второй вход - с первым выводом конденсатора 3 непосредственно и через последовательно соединенные высокоомный 50 повторитель 14 напряжения, третий аналоговый ключ 16 и аналоговый запрминающий элемент 11 с первым входом второго вычислителя·» Третий вход первого вычислителя 8 соеди- 55 нен с выходом развязывающего блока 6 и входом блока 7 определения экстремума непосредственно и через

тый аналоговый ключ 17 и аналоговый запоминающий элемент 12 с вторым и третьим входами второго вычислителя 20, выход которого через второй аналоговый ключ 15 соединен с входом второго индикатора 13. Выход блока 9 формирования пауз соединен с вторы ми входами (входами стирания) аналоговых запоминающих элементов 11 и 12 непосредственно и через задатчик 10 времени снятия информации с управляв мыми входами аналоговых ключей 15 17.

Устройство работает следующим образом.

При запуске генератора 1 импульсов на его выходе появляется единичный скачок измерительного напряжения, образующий передний фронт и вер· шину измерительного импульса. Этот сигнал через опорный резистор 2 и калиброванный заранее конденсатор 3 поступает в контролируемую, сеть 24 Так как входное сопротивление развязывающего блока 6 обеспечивают очень высоким, то величина напряжения измерительного сигнала на входном зажиме 23 устройства определяется величиной импеданса изоляции сети 24. Это напряжение через развязывающий блок 6 непрерывно поступает на первый вход вычислителя 8 и на вход блока 7 определения экстремума. Одновременно через второй и третий входы в вычислитель 8 поступает информация о величине падения напряжения измерительного сигнала на опорном резисторе 2, т.е. фактически информация о величине полного тока измерительного сигнала. В момент достижения измерительным сигналом на импедансе изоляции экстремума (это определяется с помощью блока 7 определения экстремума) емкостная составляющая тока измерительного сигнала обращается в нуль, а величина полного тока определяется исключительно активной составляющей. Сигнал об этом с выхода блока 7 определения экстремума поступает одновременно на четвертый вход вычислите ля 8, на второй управляемый вход генератора 1 импульсов и на вход блока 9 формирования пауз.

По этому сигналу на выходе генера тора 1 импульсов формируется задний фронт измерительного импульса, в

1183920

блоке 9 формирования пауз начинается отсчет времени паузы, а в вычислителе 8, на другой вход которого поступает информация о наличии импульса на выходе генератора 1 импульсов, вырабатывается сигнал, дающий разрешение на замыкание аналогового ключа 4. Указанный сигнал через первый выход вычислителя 8 поступает на управляемый вход аналогового ключа 4. При замыкании ключа 4 информация о величине сопротивления изоляции Κ_χ сети 24 с второго выхода вычислителя 8 через аналоговый ключ 4 поступает на индикатор 5.

Таким образом, на индикатор 5 выводится информация о величине сопротивления изоляции К. _к в контролируемой сети 24 только после полного заряда емкости С_х сети 24 током измерительного сигнала, когда емкостная составляющая этого тока равна нулю.

После формирования паузы, необходимой для приведения устройства, и его блоков в исходное состояние с выхода блока 9 формирования пауз на первый вход генератора 1 импульсов поступает сигнал, по которому на выходе генератора 1 импульсов формируется очередной единичный скачок измерительного напряжения, и начинается новый цикл измерения.

Принцип измерения емкости заклю- . чается в следующем. ί

Так как разделительный конденсатор 3 и емкость С _х сети 24, шунтирующую сопротивление изоляции Κ_χ можно представить как делитель напряжения, падение напряжения на плечах которого (особенно в начальный период времени) обратно пропорционально величинам указанным емкостей, то, зная априори величину емкости разделительного конденсатора 3 и измерив падение напряжения измерительного сигнала на нем и емкости С_х (импедансе изоляции сети), можно определить величину емкости Сц сети 24.

Указанная операция должна быть осуществлена в тот момент, когда шунтирующее влияние сопротивления изоляции Κ_χ сети 24 на величину сопротивления измерительного сигнала емкости С_х сети 24 незначительно. Как правило, это условие соблюдается в начальный отрезок времени после подачи единичного скачка напряжения в контролируемую сеть 24, когда активная составляющая пол·

5 ного тока измерительного сигнала близка к нулю или, во всяком случае, много меньше емкостной составляющей этого полного тока. Особенно это справедливо для сетей с большими

10 емкостями относительно земли (корпуса).

В аналитическом виде указанные соотношения записываются

15

(1)

(2)

2θ где 1_ц - активная составляющая

полного тока измерительного сигнала;

ϊθ - емкостная составляющая полного тока измерительного сигнала:

25

30

35

40 1

ΐη - полный ток измерительного сигнала;

С ₀ - емкость разделительного

___ конденсатора 3;

С х - емкость сети 24 относительно земли;

- - время, отводимое на снятие

информации о падении напряжения измерительного сиг нала на конденсаторе 3 и емкости С* сети 24. Нетрудно показать, что

1к

1_

+

с_п

45

отсюда С_х =

'о

Со

А

Цс

и

И»

С

(4)

С(ху

где

50

55

V.

) ’скН

0, т.е. А-И_;

$

1183920

6

где ъ_э - время наступления экстремума.

В этом случае С_х с достаточной степенью точности определяется как

Сх » С₀ -Ьи , (5)

Сх

Выбор (^осуществляют заранее, исходя из диапазона величин сопротивления изоляции емкости С_х

сети 24, на измерение которых рассчитано устройство.

Повышения помехоустойчивости добиваются за счет замены операции дифференцирования измерительного напряжения операций нахождения частного от деления двух падений напряжений.

При появлении на выходе блока 9 формирования пауз сигнала о завершении паузы и поступлении этого сигнала на первый управляемый вход генератора 1 импульсов для подачи в сеть 24 единичного скачка измерительного напряжения он (сигнал) одновременно поступает на вход задатчика 10 времени снятия информации, например, на вход одновибратора, и переводит его в устойчивое состояние.

Одновременно этот сигнал поступает на вторые входы (входы стирания) аналоговых запоминающих элементов 11 и 12, переводя их в исходное состояние.

При этом на управляемые входы замыкающих аналоговых ключей 16 и 15 поступает сигнал, который вызывает их замыкание. При этом на вход аналоговых запоминающих элементов 11 и 12 начинают поступать величины падения напряжения измерительного сигнала на конденсаторе 3 и емкости С_х сети 24 соответст·?· пенно.

Так как оба эти напряжения во времени увеличиваются, то в момент когда при возвращении одновибратора (задатчика 10 времени снятияинформации) в исходное состояние

аналоговые ключи 15 и 16 размыкаются, на выходах аналоговых запоминающих элементов 11 и 12 фиксируется падение напряжения на конденсаторе 3 и емкости С_х сети 24 в момент времени £_ц.

Функцию интеграторов исполняют указанные емкости.

Напряжения с выходов аналоговых запоминающих элементов 11 и 12 поступают на соответствующие входы вычислителя 20, где найдено их отношение. В связи с тем, что величина, пропорциональная емкости конденсатора 3, заводится в вычислитель 20 априори, то на выходе вычислителя 20 появляется сигнал, пропорциональный величине емкости С_х сети 24.

По динамическому сигналу (перепаду напряжения) с выхода одновибратора задатчика 10 при возвращений его в исходное состояние, прошедшему через элемент 19 задержки, запоминающий элемент 18, например статический триггер, переходит в состояние "1", при котором замыкается аналоговый ключ 17 и информация о величине емкости сети с выхода вычислителя 20 поступает на индикатор 13.

Введение элемента 19 задержки обусловлено необходимостью выделения времени на проведение собственно вычислительных операций в вычислителе 20.

При наличии нового цикла измерений по сигналу с выхода блока 9 формирования пауз запоминающий элемент 18, например статический триггер, переводится в состояние "0" и аналоговый ключ 17 размыкается.

Наличие аналогового ключа 17 обусловлено необходимостью исключения передачи на индикатор 13 искаженной информации в моменты, в которые вычислительные операции еще не завершены.

1183920

Claims (1)

1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ И ЕМКОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ, заключающийся в том, что подают единичный скачок измерительного напряжения , фиксируют момент достижения указанньм напряжением экстремума на импедансе изоляции, измеряют величину падения напряжения от активной составляющей полного тока измерительного напряжения на импедансе изоляции, находят ее соотношение с опорной (эталонной) величиной падения напряжения от активной составляющей полного тока и определяют величину сопротивления изоляции сети по формуле ..

   ‘где 11 _к - величина падения напряжения от активной составля-ющей полного тока измерительного напряжения,на импедансе ИЗОЛЯЦИИ} величина падения напряжения от активной составля-? ющей полного тока измерительного напряжения на

   опорном (эталонном) резисторе;

   й₀- величина опорного (эталонного) резистора,

   отличающийся тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости измерения емкости контролируемой сети при одновременном сохранении точности измерения сопротивления изоляции, дополнительно в начале переходного процесса установления измерительного напряжения измеряют величину падения напряжения от емкостной составляющей полного тока измерительного напряжения на импедансё изоляции, находят ее соотношение с опорной (эталонной) величиной падения напряжения от емкостной составляющей полного тока измерительного напряжения и определяют величину емкости сети по формуле

   где и_с„ - величина падения напряжения от емкостной составляющей полного тока измерительного напряжения на

   импедансе изоляции;

   11_Со- опорная (эталонная) величина падения напряжения от емкостной составляющей полного тока измерительного напряжения;

   ^со- величина опорного конденсатора.

   и ,,,1183920

   >

   1 1183920