УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Полезная модель относится к электроизмерительной технике и предназначена для измерения сопротивления изоляции обесточенных электроэнергетических объектов, в том числе обесточенных электрических сетей, изолированных от «земли».
Известно устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей переменного тока [Авторское свидетельство СССР №1765785, кл. G01R 27/18, 1992], содержащее две группы выпрямителей, двухполюсный переключатель на три положения, заземлитель, блок изменения внутреннего сопротивления вольтметра, измерительный прибор постоянного тока. Суть работы устройства состоит в следующем. К фазам сети переменного тока подключаются два трехфазных выпрямителя, (собранных по схеме Ларионова). Затем поочередно измеряют три средних значения напряжения: на выходе моста, между положительным полюсом моста и «землей», между отрицательным полюсом и «землей». Затем выполняют расчет сопротивления изоляции по формуле.
Основным недостатком данного устройства является невысокое быстродействие, обусловленное необходимостью измерять средние значения напряжений, так как именно средние значения напряжений являются носителями информации о величине сопротивления изоляции. Кроме того, это устройство непригодно для использования в обесточенных сетях.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели (прототип) является устройство [А.С. 1074829 СССР, МКИ G01R 27/18], содержащее резистор, подключенный к выводам двух электронных ключей, подключенных к полюсам электрической сети, второй вывод которого соединен с «землей», преобразователь напряжения в код, при этом выходы электронных ключей подключены к входу преобразователя напряжения в код, вычислитель, вход которого соединен с выходом преобразователя напряжения в код, выход которого подключен к входу индикатора, блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам электронных ключей, преобразователя напряжения в код и вычислителя, а вход блока управления соединен с шиной запуска.
1.1
1.2
1.3
2.1
2.2
2.3
Цикл измерения состоит из двух полуциклов. В первом полуцикле для ускорения измерений производится экстраполяция напряжения на шунтирующем резисторе, используя значения напряжения V, V, V, полученные в три момента времени, равноотстоящие друг от друга. Тем самым вычисляется оценка установившегося значения напряжения на резисторе, не дожидаясь окончания переходного процесса. Во втором полуцикле осуществляется аналогичная экстраполяция, используя значения напряжения V, V, V. В итоге сопротивление изоляции вычисляется по формуле:
Э
Где R - эквивалентное сопротивление изоляции электрической сети;
Ш
R - шунтирующее активное сопротивление (резистор);
С
U - напряжение контролируемой электрической сети;
1,1
1,2
1,3
Ш
V, V, V - соответственно мгновенные значения напряжений в трех указанных моментах времени через заданный постоянный интервал Δt времени при подключении R к положительному плюсу сети;
2,1
2,2
2,3
Ш
V, V, V - соответственно мгновенные значения напряжений при подключении R к отрицательному плюсу сети;
Проведенные математические исследования показали, что применение равноотстоящих моментов времени для экстраполяции не самым лучшим образом сказывается на точности вычисления оценки установившегося значения. В [1] показано, что при равноотстоящих моментах времени методическая погрешность вычислений получается больше, чем в том случае, если первый интервал времени (между первым и вторым измерениями) много меньше, чем второй интервал времени (между вторым и третьим измерениями). Таким образом, устройство - прототип обладает недостатком, который заключается в большой погрешности измерений сопротивления изоляции, которая связана с методической погрешностью экстраполяции. Это особенно проявляется при наличии в контролируемой сети больших емкостей. Это приводит к ограниченным функциональным возможностям, так как при наличии в контролируемой сети больших емкостей применять устройство-прототип нецелесообразно.
Задачей предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей. Технический результат заключается в уменьшении погрешности измерения при наличии в контролируемой сети больших емкостей.
1
2
3
2
1
t
3
2
1
2
3
Поставленная задача достигается за счет того, что в устройство для измерения сопротивления изоляции, содержащее резистор, первый вывод которого соединен со вторым выводом контролируемой сети, второй вывод подключен к первому выводу электронного ключа, аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен со вторым выводом резистора, вычислитель, вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, выход вычислителя подключен к входу индикатора, блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам электронного ключа, аналого-цифрового преобразователя и вычислителя, введен источник измерительного напряжения, первый вывод которого соединен со вторым выводом электронного ключа, второй вывод источника измерительного напряжения соединен с первым выводом контролируемой сети, причем измерения тока производятся в три момента времени t, t, t, формируемые блоком управления, причем t-t-Δ, t-t=n·Δt, полученные соответствующие значения тока i, i, i обрабатываются в вычислителе, сопротивление изоляции вычисляется по формулам.
На фиг. 1 приведена схема устройства 1, подключенного к контролируемой сети 2.
Устройство 1 содержит резистор 3, первый вывод которого соединен со вторым выводом контролируемой сети, второй вывод резистора подключен к первому выводу электронного ключа 4, аналого-цифровой преобразователь 5, вход которого соединен со вторым выводом резистора 3, вычислитель 6, вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 5, выход вычислителя 6 подключен к входу индикатора 7, блок управления 8, выходы которого подключены к управляющим входам электронного ключа 4, аналого-цифрового преобразователя 5 и вычислителя 6, источник измерительного напряжения 9, первый вывод которого соединен со вторым выводом электронного ключа 4, второй вывод источника измерительного напряжения 9 соединен с первым выводом контролируемой сети 2.
Контролируемая сеть 2 содержит сопротивление изоляции 10 и емкость 11.
1
2
3
1
2
3
2
1
3
2
2
1
3
2
1
2
3
уст
Устройство 1 работает следующим образом. В начале измерения блок управления 8 выдает сигнал на электронный ключ 4, который замыкается. Начинается заряд емкости 11 контролируемой сети 2 от источника измерительного напряжения 9. При этом напряжение на контролируемой сети 2 увеличивается по экспоненте, ток в цепи, протекающий через резистор 3, уменьшается по экспоненте. Не дожидаясь окончания переходного процесса, в моменты времени t, t, t блок управления 8 выдает управляющие импульсы на аналого-цифровой преобразователь 5, который преобразует измеряемое напряжение в код, и на вычислитель 6, который запоминает этот код. Полученные три кода соответствуют трем значениям тока i, t, i, так как падение напряжения на резисторе 3 прямопропорционально току. При этом интервал времени между t и t в n раз меньше чем интервал времени между t и t, то есть t-t=Δt, t-t=n·Δt. Благодаря такому соотношению интервалов достигается низкая методическая погрешность экстраполяции. По полученным соответствующим значениям тока i, i, i вычисляется оценка установившегося значения тока i по формуле, правомерность которой приведена в [1]:
.
При этом, в соответствии с [1], достигается малая погрешность измерения при наличии в сети больших емкостей. Именно этим достигается технический результат.
Затем в вычислителе вычисляется сопротивление изоляции 10 по формуле:
.
Вычисленное значение сопротивления изоляции передается на индикатор 7. Таким образом, достигается положительный результат, предлагаемое устройство имеет меньшую погрешность измерения при наличии в контролируемой сети больших емкостей.
Литература
1. «Быстродействующий метод контроля параметров электроэнергетических объектов постоянного тока», Изв. вузов. Сев. - Кавк. регион. Техн. науки. - 2013. - №4. - С. 11-15.