устройство избирательного контроля сопротивления и емкости изоляции

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.

Описание изобретения к патенту

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.