NO175995B - Fremgangsmåte til måling av jordlekkasjeström for overvåking av isolasjon til et elektrisk kraftfordelingssystem, samt isolasjonsmonitor for utförelse av fremgangsmåten - Google Patents
Fremgangsmåte til måling av jordlekkasjeström for overvåking av isolasjon til et elektrisk kraftfordelingssystem, samt isolasjonsmonitor for utförelse av fremgangsmåten Download PDFInfo
- Publication number
- NO175995B NO175995B NO902240A NO902240A NO175995B NO 175995 B NO175995 B NO 175995B NO 902240 A NO902240 A NO 902240A NO 902240 A NO902240 A NO 902240A NO 175995 B NO175995 B NO 175995B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- circuit
- signal
- leakage
- phase difference
- toroid
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 24
- 238000009413 insulation Methods 0.000 title claims description 21
- 238000002955 isolation Methods 0.000 title claims description 8
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 61
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 26
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 16
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 15
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 10
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 241000375392 Tana Species 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/16—Measuring impedance of element or network through which a current is passing from another source, e.g. cable, power line
- G01R27/18—Measuring resistance to earth, i.e. line to ground
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/16—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to fault current to earth, frame or mass
- H02H3/17—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to fault current to earth, frame or mass by means of an auxiliary voltage injected into the installation to be protected
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
- H02H3/32—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors
- H02H3/33—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
Description
Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte til måling av en jord-lekkasjestrøm for overvåking av isolasjonen til et elektrisk kraftfordelingssystem, hvor fremgangsmåten omfatter å kontinuerlig tilføre et vekselstrømsreferansesignal mellom kraftsystemet og jord, å ta et målesignal proporsjonalt med lekkasjestrømmen som går i lekkasjeimpedansen ved klemmene på en målevikling på en differensialtransformator med en toroid omkring kraftsystemlederne, å analysere målesignalet med hensyn på fase og amplitude ved synkron deteksjon eller demodulasjon for å skjelne mellom de resistive og kapasitive komponenter, å beregne og vise de individuelle verdier av lekkasjemotstanden og lekkasjekapasitansen som er ansvarlig for lekkasjestrømmen i kraftsystemet.
Oppfinnelsen angår også en isolasjonsmonitor til utførelse av fremgangsmåten og som angitt i innledningen av krav 6.
En måleprosedyre i henhold til kjent teknikk består i kontinuerlig å tilføre et referansevekselstrømssignal mellom kraftsystem og jord, å ta et målesignal Vd proporsjonalt med lekkasjestrømmen Id som går i lekkasjeimpedansen Zd ved klemmene til en målevikling på en differensialtransformator med en toroid rundt kraftsystemlederne, å analysere målesignalet med hensyn på fase og amplitude ved synkron deteksjon for å skille mellom de resistive og kapasitive komponenter og å beregne og vise de enkelte verdier for lekkasjemotstanden R og lekkasjekapasitansen C til kraftsystemet som er ansvarlig for lekkasjestrømmen Id. En fremgangsmåte av denne art er beskrevet i publikasjonen FR-A 2 616 228.
Overvåking av isolasjonen i et elektrisk kraftfordelingssystem oppnås ved å analysere lekkasjestrømmen Id som går i lekkas jeimpedansen Zd som består av en lekkasjemotstand R forbundet i parallell med en lekkasjekondensator C (se fig. 1 i anførte dokument). Lekkasjestrømmen Id frembringes av en generator G som kontinuerlig tilfører kraftsystemet 10 et referansevekselstrømsignal via et filter og med en spenning U hvis frekvens er mindre enn den for kraftsystemet 10. Den valgte tilførte frekvens er lavere enn kraftsystemfrekvensen for å begrense virkningen av lekkasjekapasitansen C. Lekkas jemotstanden R svarer til den virkelige isolasjonsfeil og kapasitansen C svarer til lekkasjekapasitansene av linjene i kraftsystemet 10. Den kapasitive impedans 1/cn er generelt meget høyere enn motstanden R som det foreslås å måle for å utlede isolasjonsnivået. For å isolere den resistive komponent Ir, må faseforskjellen mellom lekkasjestrømmen Id og den tilførte spenning U for referansesignalet kunne måles meget nøyaktig. Denne nøyaktighet må være i størrelsesorden av et bueminutt.
I henhold til fig. 1 måles lekkasjestrømmen Id ved hjelp av en differensialtransformator med en nullsekvenstoroid 12 anordnet omkring lederne i kraftsystemet 10. Målesignalet Vd generert ved klemmene av en lastmotstand r forbundet i parallell med måleviklingen 14 tilføres en forsterker 16 og blir deretter analysert av en synkron detektorinnretning 18 som styres av kontrollsignaler Cl og C2 henholdsvis i fase og i fasekvadratur med den tilførte spenning U. Driften av den synkrone detektorinnretning 18 er velkjent for fagfolk og fremgår av den ovennevnte publikasjon FR-A 2 616 228.
Utgangssignalet fra den synkrone detektorinnretning 18 leverer to spenningssignaler UR og UC som henholdsvis er proporsjonale med lekkas jemotstanden R og den kapasitive impedans 1/CT2. En beregnings- og displayinnretning 2 0 angir deretter verdiene for lekkasjemotstanden R og lekkasjekapasitansen C. Disse verdier ville være de sanne hvis den toroide differensialtransformator 12 var perfekt. Kjent differensialtransformatorteknologi gjør at en forholdsvis god nøyaktighet kan fås for amplituden av signalet som skaffes av måleviklingen 14. Presisjonen av fasemålingen av lekkasjesignalet er på den annen side ikke så god. Forskjellen i nøyaktighet kan forklares av det faktum at feilen som fås i lekkasjestrømamplituden, bare har en annen ordens avhengighet av den magnetiske permeabilitet til materialet i toroiden 12, mens feilen i fasemålingen er en førsteordens funksjon av den samme permeabilitet som varierer med temperaturen. Dette fører til at den toroide differen-sialtransf ormator 12 innfører en ytterligere faseforskjell "A" mellom lekkasjestrømmen Id og den sekundære spenning av målesignalet Vd for måleviklingen 14. Denne faseforskjell A gjør at verdiene av R og C som vises av innretningen 2 0 på fig. 1, blir gale. Bortsett fra virkningen av temperaturen på permeabiliteten, skal det dessuten bemerkes at faseforskjellen A avhenger av intensiteten til lekkasjestrømmen Id. Disse forskjellige parametre forårsaker en fluktuasjon i faseforskjellen A med hensyn på tid, hvilket påvirker målenøyak-tigheten. Denne faseforskjellsfluktuasjon kan ikke predikeres og er derfor meget vanskelig å modellere.
Det er allerede blitt foreslått å forbedre målenøyaktigheten ved å forbinde en kondensator i parallell med den sekundære vikling 14 på toroiden 12 for å danne en oscillasjonskrets avstemt til frekvensen for den tilførte spenning U. Målenøyak-tigheten til faseforskjellen blir da av størrelsesorden fem bueminutter, hvilket ikke er kompatibelt med den meget høye nøyaktighet i faseforskjellen som kreves med en synkron deteksj onsinnretning.
I henhold til en annen kjent fremgangsmåte blir alle parametrene for toroiden 12 lagret i minnet til en isolasjonsmonitor forsynt med en digital prosessor. Kompleksiteten av programvaresekvensene som implementeres for å ta hensyn til disse parametrene enkeltvis ved beregning av lekkasjemotstanden R og kapasitansen C, øker kjøretiden for programmet, men er allikevel ikke i stand til å oppnå den nødvendige ytelse.
En første hensikt med oppfinnelsen består i å tilveiebringe en enkel faseforskjellskorreksjonsprosedyre for å forbedre målenøyaktigheten for en lekkasjestrøm detektert av en differensialtransformator.
Fremgangsmåten er kjennetegnet ved følgende trinn:
å måle tomgangsspenningen og lastspenningen for målesignalet skaffet av differensialtransformatoren,
å bestemme faseforskjellen innført av toroiden mellom lekkas jestrømmen og målesignalet direktekoblet ved å dividere amplituden for lastspenningen med amplituden til tomgangsspenningen, slik at et forhåndsbestemt forhold svarende til tangens for faseforskjellsvinkelen fås, og
å utføre en fasekorreksjon ved hjelp av nevnte forhold på de resistive og kapasitive komponenter for å skaffe den sanne fase for lekkasjestrømmen og sanne verdier for lekkasjemotstanden og lekkasjekapasitansen.
Modelligningene for en toroid viser at spenningen av målesignalet Vd ved klemmene på lastmotstanden R (se fig. 2) har den følgende formel:
L2er induktansen til måleviklingen 14 proporsjonal med kvadratet av N2 og NI, og N2 er antallet primær- og sekundær-vindinger på toroiden 12.
Lastmålingen viser at tangens til faseforskjellsvinkelen mellom strømmen Id og målesignalspenningen på den ene side og spenningsmodulen Vd på den annen side, henholdsvis har de følgende formler:
Det kan videre bemerkes at tomgangsspenningsmodulus og lastspenningsmodulus for målesignalet Vd er representert av følgende formler:
Det følger av relasjonene 4 og 5 at forholdet mellom lastspenningsmodulus og tomgangslastspenningsmodulus for målesignalet Vd svarer til verdien av tangens for faseforskjellsvinkelen A definert i formel (2). Derav den følgende formel:
Følgelig skal amplituden for lastspenningen bare deles med amplituden av tomgangsspenningen for målesignalet Vd for å bestemme tangens til faseforskjellsvinkelen A.
Divisjon av last- og tomgangslastspenningsamplituden for differensialtransformatorens målesignal utføres periodisk slik at forløpet av faseforskjellsvinkelen over tid fås.
Synkron deteksjon utføres ved hjelp av to kontrollsignaler Cl og C2 i fasekvadratur, idet et av disse signalene Cl er i fase med det tilførte referansevekselstrømsignal. Fasekorreksjonen utføres etter synkron deteksjon ved vinkelrotasjon av de resistive og kapasitive komponenter.
Denne fasekorreksjon avhenger av følgende relasjon:
UR og UC representerer de gale verdier for de to spenningssignaler som skaffes av synkroninnretningen 18, og URI og UC1 er de sanne verdier etter fasekorreksjon av UR og UC. Vinkelrotasjon A er meget liten (i størrelsesorden 1 til 2 grader).
Det kan anses ved tilnærmelse at cos A = 1 og sin A = tan A.
Dette resulterer i følgende forenklede relasjon:
som definerer fasekorreksjonsprosedyren.
Fasekorreksjon utføres ved å addere en første korrigert størrelse som svarer til produktet av den kapasitive komponent av målesignalet og tangens for faseforskjellsvinkelen A, til den resistive komponent av målesignalet.
Vinkelkorreksjon blir utført ved å subtrahere en annen korrigert størrelse svarende til produktet av den resistive komponent for målesignalet og tangens for faseforskjellsvinkelen, fra den kapasitive komponent av målesignalet etter synkron deteksjon.
En annen hensikt med oppfinnelsen består i å tilveiebringe en pålitelig isolasjonsmonitor som benytter faseforskjellskor-reksjonsprosedyren som er beskrevet ovenfor. Denne hensikt oppnås med en isolasjonsmonitor som er kjennetegnet ved trekk som fremgår av karakteristikken til krav 6.
I henhold til en første utførelse omfatter isolasjonsmonitoren en elektronisk krets med analoge komponenter som benytter de ovenstående relasjoner 6,9 og 10.
I henhold til en annen utførelse omfatter isolasjonsmonitoren en digitalelektronisk krets.
Andre fordeler og trekk vil mer tydelig fremgå av den følgende beskrivelse og to belysende utførelser av oppfinnelsen, vist utelukkende som ikke-begrensende eksempler og i samband med den vedføyde tegning, hvor fig. 3 viser blokkdiagrammet for en analog isolasjonsmonitor og fig. 4 viser blokkdiagrammet for en digital isolasjonsmonitor. I den analoge isolasjonsmonitor 21 på fig. 3 vil de samme henvisningstall bli benyttet til å betegne identiske eller lignende komponenter som de i den kjente innretning på fig. 1. Måleviklingen 14 til toroiden 12 er forbundet i parallell med en målekrets 22 som omfatter lastmotstanden r i serie med en første statisk bryter 24. Målesignalet Vd blir forsterket i en forsterker 16 med forsterkningsmuligheter, av hvilke én er høy (ca. 1000) og en annen lav (ca. 10). Programmering av forsterkningen til forsterkeren 16 oppnås med en annen statisk bryter 26. Et koblingsur H skaffer et første klokkesignal Hl som har halvbølger med en periode T1,T2, til to statiske brytere 24,26 og to andre klokkesignaler H2 og H3 for styring av minnekret-sene Ml og M2.
Utgangen på forsterkeren 16 er på den ene side forbundet med inngangen på den synkrone detektorinnretning 18 som har to synkrone detektorkretser DS1 og DS2 styrt av kontrollsignaler Cl og C2 og på den annen side med en beregningskrets 28 for tangens til faseforskjellen A mellom lekkasjestrømmen Id og målesignalspenningen Vd.
En kompensasjonskrets 3 0 samvirker med beregningskretsen 28 og de to synkrone detektorkretser DS1 og DS2 for å korrigere faseforskjellen A innført på linjen av toroiden 12.
Beregningskretsen 28 omfatter et pulskondensatorfilter 32 som eliminerer kraftsystemfrekvensen (50 Hz eller 60 Hz) og er forbundet i serie med en AC/DC-omformer 34 som inneholder en
likeretter og et glattefilter. Utgangen på omformeren 34 er på den ene side forbundet med en første minnekrets Ml dannet av en sampel- og holdkrets styrt av det tredje klokkesignal H3 og på den annen side med en delekrets 36 som til kompensasjonskretsen 3 0 leverer et utgangssignal U3 som er representativt for
tangens til faseforskjellsvinkelen A.
Kompensasjonskretsen 30 er utstyrt med en multiplikatorkrets 38 som mottar utgangssignalet U3 fra delekretsen 3 6 og spenningssignalet UC fra den synkrone detektorkrets DS2. En addisjonskrets 40 er forbundet med utgangen på multiplikatorkretsen 38 og den synkrone detektorkrets DS1 på en slik måte at den gir spenningssignalet URI etter lagring i minnekretsen M2.
Virkemåten til den analoge isolasjonsmonitor i henhold til
fig. 3 er som følger:
Under tidsintervallet Tl for det første klokkesignal Hl foretas den første tomgangsmåling etter utkobling av lastmotstanden r ved åpning av den første statiske bryter 24. Spenningen av målesignalet Vd for differensialtransformatoren forsterkes av forsterkeren 16 programmert for lav forsterkning (x 10) av den annen bryter 26. Utgangsspenningen Ul fra forsterkeren 16 filtreres i filteret 32 for å eliminere interferens ved kraftsystemfrekvensen på 50 Hz og blir deretter omformet av omformeren 34 til et likespenningssignal U2. Signalet U2 er representativt for tomgangsspenningen til målesignalet Vd og lagres i den første minnekrets Ml.
Den annen lastmålefase finner sted under det annet tidsinter-vall T2 av det første klokkesignal Hl. Lastmotstanden r blir da forbundet med klemmene på måleviklingen 14 til toroiden 12 etter at den første statiske bryter 24 er sluttet. Spenningssignalet Vd blir forsterket av forsterkeren 16 programmert for høy forsterkning (x 1000) av den annen statiske bryter 26, da lastspenningen er omtrent hundre ganger mindre enn tomgangsspenningen. Utgangsspenningen Ul omformes av omformeren 34 til et likespenningssignal U2, som beskrevet ovenfor. Samtidig blir spenningen Ul tilført de to synkrone detektorkretser DS1, DS2 som henholdsvis leverer likespenningssignalene UR og UC som er forstyrret av faseforskjellen A innført av differensialtransformatoren. Under den siste målefase er likespenningssignalet U2 representativt for lastspenningen til målesignalet Vd som innføres i telleren til delekretsen 36. Tomgangsspenningen lagret i den første minnekrets Ml under tidsintervallet Tl som går forut for T2, blir deretter tilført nevneren i delekretsen 36. Spenningen U3 i delekretsen 36 er proporsjonal med faseforskjellen A og representerer i realiteten 100 ganger tangens A. Etter at spenningene U3 og UC er blitt multiplisert i multiplikatorkretsen 38 og dette resultat som er dempet med en faktor på 100 ved hjelp av spenningen UR, er blitt tilført addisjonskretsen 40, fås den samme spenning URI ved utgangen på addisjonskretsen 4 0 etter fasekorreksjon av spenningen UR. Spenningen URI svarer til relasjonen (9) ovenfor (URI = UR + UC tan A) og er direkte proporsjonal med lekkas jemotstanden R, uansett variasjonen i faseforskjellen A forbundet med parametrene til toroiden 12. Det er også mulig å isolere komponenten UC1 for å bestemme lekkasjekapasitansen C for kraftsystemet. Denne implementeringsanordning er ikke vist på fig. 3, men utledes fra relasjonen 10 ovenfor (UC1 = UC - UR tanA). I realiteten skal spenningene UR og U3 bare multipli-seres i en multiplikatorkrets og resultatet deretter subtra-heres fra spenningen UC.
Spenningssignalet URI lagres av minnekretsen M2 som således holder den siste målte verdi under tidsintervallet Tl for den første tomgangsmålefase.
Spenningen URI behandles i beregnings- og displayinnretningen 2 0 som direkte indikerer den sanne verdi av lekkasjemotstanden R i ohm.
På fig. 4 er det vist en digital isolasjonsmonitor 50 som er utført for å måle isolasjonsmotstanden i en rekke inntak 52, 54, 56 i et vekselstrømkraftsystem 10. En matekrets (ikke vist) på monitoren 50 tilfører et sinusoidalt signal med meget lav frekvens (f.eks. 10 Hz) mellom kraftsystemet 10 og jord. Hvert inntak 52, 54, 56 ... omfatter en hovedkretsbryter 58, 60, 62 og en differensialtransformator med en toroid 64, 66, 68 anordnet rundt de aktive ledere i inntaket. Den tilførte strøm sendes i sløyfe til jord ved isolasjonsimpedansene til inntakene 52, 54, 56 som er plassert på linjen bortenfor toroidene 64, 66, 68.
Måleviklingene til de forskjellige toroider 64, 66, 68 er forbundet med en analogmultiplekser 70 hvis utgang er koblet til en forsterker 72 via en målekrets 74. Den siste omfatter et velgerrelé 76 for en tomgangsmotstand RO og en lastmotstand RI. Utgangen på forsterkeren 70 er koblet til en digital signalprosessor Pl ved hjelp av et spektrum-antialiasfilter 78, en sampel- og holdkrets 80 og en A/D-omformer CAN.
Signalprosessoren Pl er ved hjelp av en elektronisk lås 82 forbundet til en mikroregulator P2 som er forbundet med en alfanummerisk utleser 84, et tastatur 86 for å mate inn parameterne og et kommunikasjonsgrensesnitt 88 med en ekstern buss 90.
En innvendig buss 92 gjør at multiplekseren 70, velgerreléet 76 og forsterkeren 72 og sampel- og holdkretsen 80 kan styres av prosessoren Pl.
Virkemåten av den digitale isolasjonsmonitor 50 i henhold til fig. 4 er som følger: Prosessoren Pl mottar via en leder 94 et informasjonssignal fra matekretsen (ikke vist) for å få kjennskap til fasereferansen for signalet som tilføres kraftsystemet. Prosessoren Pl arbeider deretter i samvirke med multiplekseren 70 for å sikre en isolasjonsmåling på et av inntakene 52, 54, 56. Den første fase av denne måling omfatter valg av tomgangsmotstanden RO ved velgerreléet 76, fulgt av sampling av målesignalet over flere perioder etter at forsterkningen til forsterkeren 72 er blitt justert. Prosessoren Pl utfører deretter digital filtrering på det digitaliserte signal for å eliminere interferens og støy og bestemmer deretter, etter synkron demodulasjon, de resistive og kapasitive komponenter av signalbildet for feilimpedansen målt av toroiden i samvirke med tomgangsmotstanden RO.
I den annen fase velger prosessoren Pl lastmotstanden RI ved hjelp av reléet 76 og kjører igjen prosedyren for å bestemme nye lastkomponenter av signalet fra toroiden.
I den tredje fase sender signalprosessoren Pl verdien av komponentene som skaffet for tomgang og for last og den respektive forsterkning i forsterkeren 72, til mikroregulatoren P2. Signalprosessoren Pl er deretter klar til å utføre en måling på et annet inntak, mens mikroregulatoren P2 beregner tangens for faseforskjellsvinkelen innført av den tilsvarende toroid og de sanne verdier for lekkasjemotstanden R og lekkasjekapasitansen C for inntaket ved bruk av de ovennevnte relasjoner (6, 9 og 10) i henhold til fremgangsmåten. Verdiene R og C blir deretter vist på utlesningsenheten 84.
Målepresisjonen kan ytterligere forbedres ved å benytte et ohmmeter (ikke vist) utført for å arbeide i samvirke med den første bryter 24 (fig. 3) eller velgerreléet 76 (fig. 4) for å måle den elektriske motstand til måleviklingen 14 på den forbundne toroid 12, 64, 66, 68. Denne ytterligere måling gjør at variasjonene i motstand i måleviklingen14med hensyn på temperaturen kan overvinnes.
Claims (10)
1. Fremgangsmåte til måling av en jordlekkasjestrøm for overvåking av isolasjonen til et elektrisk kraftfordelingssystem, hvor fremgangsmåten omfatter
å kontinuerlig tilføre et vekselstrømsreferansesignal mellom kraftsystemet og jord,
å ta et målesignal (Vd) proporsjonalt med lekkasjestrømmen (Id) som går i lekkasjeimpedansen (Zd) ved klemmene på en målevikling på en differensialtransformator med en toroid omkring kraftsystemlederne,
å analysere målesignalet med hensyn på fase og amplitude ved synkron deteksjon eller demodulasjon for å skjelne mellom de resistive og kapasitive komponenter,
å beregne og vise de individuelle verdier av lekkasjemotstanden (R) og lekkasjekapasitansen (C) som er ansvarlig for lekkas jestrømmen (Id) i kraftsystemet, og hvor fremgangsmåten dessuten erkarakterisert vedfølgende trinn: å måle tomgangsspenningen og lastspenningen for målesignalet (Vd) skaffet av differensialtransformatoren, å bestemme faseforskjellen innført av toroiden mellom lekkas jestrømmen (Id) og målesignalet (Vd) direktekoblet ved å dividere amplituden for lastspenningen med amplituden til tomgangsspenningen, slik at et forhåndsbestemt forhold svarende til tangens for faseforskjellsvinkelen fås, og å utføre en fasekorreksjon ved hjelp av nevnte forhold på de resistive og kapasitive komponenter for å skaffe den sanne fase for lekkasjestrømmen (Id) og sanne verdier for lekkas jemotstanden (R) og lekkasjekapasitansen (C).
2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat divisjonen av last- og tomgangsspenningsamplituden for differensialtransformator-målesignalene utføres periodisk for å skaffe forløpet av faseforskjellsvinkelen til toroiden med hensyn på tid.
3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat synkron deteksjon utføres ved hjelp av to kontrollsignaler (Cl) og (C2) i fasekvadratur, idet ett av disse signalene (Cl) er i fase med det tilførte vekselstrømreferansesignal (AC), og at fasekor-reks j onen utføres etter synkron deteksjon ved vinkelrotasjon av de resistive og kapasitive komponenter.
4. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat fasekorreksjonen utføres ved å addere en første korrigert størrelse som svarer til produktet av den kapasitive komponent av målesignalet og tangens av faseforskjellsvinkelen (A), til den resistive komponent av målesignalet.
5. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat fasekorreksjonen utføres ved å subtrahere en korrigert størrelse svarende til produktet av den resistive komponent av målesignalet og tangens av faseforskjellsvinkelen (A), fra den kapasitive komponent av målesignalet etter synkron deteksjon.
6. Isolasjonsmonitor med en analog elektronisk krets for utførelse av fremgangsmåten i henhold til krav 1, hvor isolasjonsmonitoren omfatter: en generator (G) som tilfører et vekselstrømreferansesignal (AC) mellom kraftsystem og jord, en differensialtransformator med en null-sekvenstoroid (12) med en målevikling (14) som leverer et målesignal (Vd) proporsjonalt med lekkasjestrømmen (Id) som går i lekkasjeimpedansen (Zd) , en synkron detektorinnretning (18) for å skjelne mellom de resistive og kapasitive komponenter av målesignalet, en beregnings- og visningsinnretning (20) som angir verdiene for lekkasjemotstanden (R) og lekkasjekapasitansen (C),karakterisert vedat den analoge elektroniske krets dessuten i kombinasjon omfatter en målekrets (22) forbundet i parallell med klemmene på måleviklingen (14) til toroiden (12) og som omfatter en lastmotstand (r) som samvirker med en første statiske bryter (24) styrt av et tidsur (H) for å måle tomgangsspenningen og lastspenningen til målesignalet (Vd) , en faseforskjellsberegningskrets (28) som beregner relasjonen mellom lastspenningen og tomgangsspenningen for å bestemme tangens til faseforskjellsvinkelen (A), og en kompensasjonskrets (30) som samvirker med faseforskjellsbe-regningskretsen (28) og den synkrone detektorinnretning (18) for å korrigere faseforskjellen (A) innført av linjen ved toroiden (12).
7. Isolasjonsmonitor i henhold til krav 6,karakterisert vedat en forsterker (16) med variabel forsterking er innsatt mellom målekretsen (22) og et filter (32) som eliminerer kraftsystemfrekvensen, idet programmeringen av forsterkingen utføres ved hjelp av en annen statisk bryter (26) styrt av tidsuret (H), og at fasefor-skj ellsberegningskretsen (28) omfatter
en AC/DC-omformer (34) innsatt mellom filteret (32) og en første inngang på en delekrets (3 6),
og en første minnekrets (Ml) styrt av tidsuret (H) forbundet mellom utgangen på transformatoren (34) og en annen inngang på en delekrets (36), idet utgangen på den siste gir et signal (U3) som er representativt for tangens til faseforskjellsvinkelen (A) .
8. Isolasjonsmonitor i henhold til krav 7,karakterisert vedat kompensasjonskretsen (30) omfatter
en multiplikatorkrets (38) som reagerer på utgangssignalet (U3) fra delekretsen (36) og den kapasitive komponent (UC) av målesignalet fra den synkrone detektorinnretning (18),
en addisjonskrets (40) som mottar utgangssignalet fra multiplikatorkretsen (38) og den resistive komponent (UR) av målesignalet fra den synkrone detektorinnretning (18), og en annen minnekrets (M2) styrt av tidsuret (H) for å lagre den sanne resistive komponent etter fasekorreksjonen.
9. Isolasjonsmonitor med digital elektronisk krets for utførelse av fremgangsmåten i henhold til krav 1, hvor isolasjonsmonitoren omfatter en digital mikroregulator (P2) for å bestemme lekkasjemotstanden (R) og lekkasjekapasitansen (C) til et kraftsystem fra et målesignal fra en differensialtransformator med en null-sekvenstoroid (64, 66, 68),karakterisert vedat den digitale elektroniske krets omfatter
en målekrets (74) forsynt med et velgerrelé (76) med en tomgangsmotstand (RO) og en lastmotstand (RI),
en signalprosessor (Pl) som styrer velgerreléet (76) for å utføre en tomgangs- og en lastmåling av signalet levert av toroiden (64,66,68), etterfulgt av synkron demodulasjon,
en elektronisk lås for å tillate data å overføres over prosessoren (Pl) til mikroregulatoren som utfører beregningen av tangens til faseforskjellsvinkelen innført av toroiden og av de sanne verdier for lekkasjemotstanden (R) og lekkasjekapasitansen (C) .
10. Isolasjonsmonitor i henhold til krav 9,karakterisert vedat målekretsen (74) er innsatt mellom en analog multiplekserkrets (70) forbundet med toroiden (64,66,68) til en rekke inntak (52,54,56) og en forsterker (72) med variabel forsterkning forbundet til signalprosessoren (Pl) ved hjelp av et spektrum-antialiasfilter (78) og en sampel- og holdkrets (80) forbundet med en analog/digital omformer (CAN) og et ohmmeter som samvirker med
velgerreléet (76) for å måle den elektriske motstand i måleviklingen til den forbundne nullsekvens-differensialtrans-formatortoroid (64,66,68).
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8906769A FR2647219B1 (fr) | 1989-05-22 | 1989-05-22 | Procede de correction du dephasage introduit par un tore homopolaire d'un courant de fuite et controleur d'isolement de mise en oeuvre de ce procede |
Publications (4)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO902240D0 NO902240D0 (no) | 1990-05-21 |
NO902240L NO902240L (no) | 1990-11-23 |
NO175995B true NO175995B (no) | 1994-10-03 |
NO175995C NO175995C (no) | 1995-01-11 |
Family
ID=9381945
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO902240A NO175995C (no) | 1989-05-22 | 1990-05-21 | Fremgangsmåte til måling av jordlekkasjeström for overvåking av isolasjon til et elektrisk kraftfordelingssystem, samt isolasjonsmonitor for utförelse av fremgangsmåten |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5066920A (no) |
EP (1) | EP0399923B1 (no) |
CA (1) | CA2016886A1 (no) |
DE (1) | DE69007857T2 (no) |
ES (1) | ES2054305T3 (no) |
FR (1) | FR2647219B1 (no) |
NO (1) | NO175995C (no) |
ZA (1) | ZA903900B (no) |
Families Citing this family (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2676821B1 (fr) * | 1991-05-21 | 1994-09-09 | Merlin Gerin | Dispositif de controle et de mesure d'isolement pour reseau electrique a neutre isole. |
FR2676819B1 (fr) * | 1991-05-21 | 1994-07-08 | Merlin Gerin | Chaine de traitement de grandeurs de mesure pour controleur d'isolement numerique. |
FR2679039B1 (fr) * | 1991-07-09 | 1993-11-26 | Merlin Gerin | Dispositif de distribution d'energie electrique avec controle d'isolement. |
JP2535292B2 (ja) * | 1992-10-23 | 1996-09-18 | 大電株式会社 | ケ―ブルの絶縁性能の低下を診断する方法 |
FR2702052B1 (fr) * | 1993-02-25 | 1995-04-14 | Merlin Gerin | Dispositif de contrôle et de mesure d'isolement pour réseau électrique. |
DE4329381A1 (de) * | 1993-09-01 | 1995-03-02 | Abb Management Ag | Verfahren zur Erfassung von Erdfehlern auf den Leitern einer elektrischen Maschine |
US5446682A (en) * | 1994-03-21 | 1995-08-29 | Square D Company | System for calibrating a line isolation monitor |
US5448491A (en) * | 1994-03-21 | 1995-09-05 | Square D Company | Monitor for an ungrounded system |
US5450328A (en) * | 1994-03-21 | 1995-09-12 | Square D Company | System for measuring line to ground impedance |
US5612624A (en) * | 1996-01-24 | 1997-03-18 | Clinton Instrument Company | Apparatus for testing the insulation of an electrical conductor |
DE19620141C2 (de) * | 1996-05-07 | 2001-10-31 | Siemens Ag | Meßanordnung zum Erfassen von Erdschlüssen im Erregerkreis einer elektrischen Maschine |
ES2184610B1 (es) * | 2001-05-17 | 2004-08-16 | Universidad De Oviedo | Sistema de localizacion y evaluacion de fallos de aislamiento en espiras de transformadores con al menos uno de sus devanados conectados en triangulo. |
CN100555785C (zh) * | 2004-10-21 | 2009-10-28 | 钟汝祥 | 智能漏电断路器 |
AT509252B1 (de) | 2008-11-13 | 2022-11-15 | Moeller Gebaeudeautomation Gmbh | Fehlerstromschutzschalter |
AT13224U1 (de) * | 2008-11-13 | 2013-08-15 | Eaton Gmbh | Fehlerstromschutzschalter |
CN102818938B (zh) * | 2012-07-29 | 2014-10-22 | 刘宝稳 | 移参换相法电网对地分布参数跟踪测量控制方法 |
EP3339869A1 (en) * | 2013-06-26 | 2018-06-27 | Fuji Electric FA Components & Systems Co. Ltd. | Insulation monitoring device |
DE102013225946B4 (de) * | 2013-12-13 | 2024-01-25 | Bender Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung und Verfahren zur Isolationsüberwachung in einem Stromversorgungssystem mit hochohmig geerdetem Sternpunkt |
DE102014221658B4 (de) * | 2014-07-04 | 2016-12-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Fehlerstromschutzvorrichtung mit rein netzspannungsabhängiger Erfassung |
DE102014216246A1 (de) * | 2014-08-15 | 2016-02-18 | Mayser Gmbh & Co. Kg | Schaltung und Verfahren zum Auswerten von Messsignalen sowie Sensorsystem zum kapazitiven Erfassen von Hindernissen |
DE102014223287A1 (de) * | 2014-11-14 | 2016-05-19 | Bender Gmbh & Co. Kg | Elektrische Schutzeinrichtung und Verfahren zur selektiven Abschaltung eines Subsystems bei einem zweiten Fehler in einem IT-Stromversorgungssystem |
CN108008171B (zh) * | 2017-12-29 | 2023-09-01 | 深圳市锐能微科技有限公司 | 一种电路参数检测电路及电能表 |
JP2020197396A (ja) * | 2019-05-31 | 2020-12-10 | アイシン精機株式会社 | 電流検出装置 |
CN110635452B (zh) * | 2019-09-04 | 2021-08-27 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种经阻容比闭锁的零序过流保护方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2542811C2 (de) * | 1975-09-25 | 1979-08-23 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Schaltungsanordnung zur Messung des Erdwiderstandes einer erdfreien Starkstromschaltung |
FR2616228B1 (fr) * | 1987-06-04 | 1989-09-08 | Merlin Gerin | Dispositif de controle et de mesure de l'isolement d'un reseau electrique |
US4857830A (en) * | 1988-11-03 | 1989-08-15 | Toyo Communication Equipment Co., Ltd. | Method for measuring insulation resistance of electric line |
US4857855A (en) * | 1988-11-03 | 1989-08-15 | Toyo Communication Equipment Co., Ltd. | Method for compensating for phase of insulation resistance measuring circuit |
-
1989
- 1989-05-22 FR FR8906769A patent/FR2647219B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-05-15 DE DE69007857T patent/DE69007857T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-05-15 EP EP90420226A patent/EP0399923B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1990-05-15 ES ES90420226T patent/ES2054305T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1990-05-16 CA CA002016886A patent/CA2016886A1/en not_active Abandoned
- 1990-05-21 ZA ZA903900A patent/ZA903900B/xx unknown
- 1990-05-21 NO NO902240A patent/NO175995C/no not_active IP Right Cessation
- 1990-05-22 US US07/526,909 patent/US5066920A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2016886A1 (en) | 1990-11-22 |
ZA903900B (en) | 1991-02-27 |
ES2054305T3 (es) | 1994-08-01 |
US5066920A (en) | 1991-11-19 |
NO902240L (no) | 1990-11-23 |
NO902240D0 (no) | 1990-05-21 |
DE69007857T2 (de) | 1994-09-29 |
EP0399923A1 (fr) | 1990-11-28 |
NO175995C (no) | 1995-01-11 |
FR2647219B1 (fr) | 1991-07-05 |
EP0399923B1 (fr) | 1994-04-06 |
FR2647219A1 (fr) | 1990-11-23 |
DE69007857D1 (de) | 1994-05-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO175995B (no) | Fremgangsmåte til måling av jordlekkasjeström for overvåking av isolasjon til et elektrisk kraftfordelingssystem, samt isolasjonsmonitor for utförelse av fremgangsmåten | |
US4472676A (en) | Leakage impedance measuring system including a superimposed measuring voltage having a frequency differing slightly from system frequency | |
EP3682258B1 (en) | Method and apparatus for current measurement in polyphase electricity supply | |
US6456097B1 (en) | Fault current detection method | |
US8462004B2 (en) | Method and arrangement for generating an error signal | |
US6429637B1 (en) | Electronic power meter with phase and non-linearity compensation | |
US6147484A (en) | Device for measuring power using switchable impedance | |
McKubre et al. | Measuring techniques and data analysis | |
AU665470B2 (en) | Impedance measuring | |
NO178808B (no) | Digital isolasjonsovervåkningsinnretning for et elektrisk kraftsystem | |
CN100353169C (zh) | 测试电子元件的方法及其仪器 | |
EP1936391B1 (en) | Apparatus and method for improving the accuracy of instrument transformers | |
CN108896820A (zh) | 一种适用于静止变频器启动的调相机启机保护相量计算方法 | |
US7548819B2 (en) | Signal measurement and processing method and apparatus | |
CN111596254B (zh) | 一种能量计量芯片的异常检测方法、装置、设备及介质 | |
EP3657620A1 (en) | Method and apparatus for controlling arc suppression device | |
US20050021254A1 (en) | Method and apparatus for determining the complex impedance of an electrical component | |
US4303881A (en) | Multi-function A.C. power meter | |
EP0706663B1 (en) | Electrical test instrument | |
US6429643B1 (en) | Device for measuring power using switchable impedance | |
Zhu et al. | Software for control and calibration of an inductive shunt on-line impedance analyzer | |
US7218015B2 (en) | Method of providing a constant AC voltage to a remote variable load | |
US4054832A (en) | System and method of measurement of insulation qualities of three-phase power equipment | |
Marais et al. | Reduction of static electricity meter errors by broadband compensation of voltage and current channel differences | |
IE921252A1 (en) | A method for determining an earth-shorted branch circuit in¹an electrical supply or distributor network |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |
Free format text: LAPSED IN NOVEMBER 2002 |