RU2196999C2

RU2196999C2 - Procedure testing insulation resistance and protection of dc network against fault to ground in one point

Info

Publication number: RU2196999C2
Application number: RU2000106754/09A
Authority: RU
Inventors: В.К. Ванин; В.В. Кичаев; О.А. Марковска; О.А. Марковская
Original assignee: Ванин Валерий Кузьмич; Кичаев Вениамин Викторович; Марковская Ольга Алексеевна
Priority date: 2000-03-20
Filing date: 2000-03-20
Publication date: 2003-01-20

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: procedure testing insulation resistance and protection of alive DC network against fault to ground in one point. Procedure is based on analysis of voltage difference with reference to ground measured at different time moments across poles of network while additional voltage source of special form is connected to them through additional resistors by bridge circuit and on test of current difference in branch of this source. Equivalent resistance of insulation with reference to ground is evaluated by obtained difference of measured values, is compared with permissible value and if it is less than permissible value then warning or controlling signal for disconnection of network or for its replacement is formed. At same time insulation resistance of each pole of network is determined by measured values, faulty element of network is found and information signal on damaged element is formed. Given procedure makes it possible to test insulation resistance of network under rated conditions continuously, to expose faults to ground in any point of protected network without insensitivity zones, to determine character and faulty points in emergency situations. EFFECT: increased speed and reliability of procedure. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для контроля сопротивления изоляции и защиты сети постоянного тока, находящейся под напряжением, от замыканий на землю в одной точке. The invention relates to electrical engineering and is intended to control the insulation resistance and protect the DC network, under voltage, from earth faults at one point.

Известен способ защиты сети постоянного тока от замыканий на землю в одной точке, заключающийся в том, что к полюсам сети постоянного тока через одинаковые добавочные сопротивления подключают реагирующий орган, образуемый измерительным прибором и токовым сигнальным реле [1], через который в случае неравенства сопротивлений изоляции полюсов сети постоянного тока относительно земли протекает ток, измеряют его значение и сравнивают с предельно допустимым. Если ток через реагирующий орган превышает допустимое значение, то формируют предупреждающий сигнал либо управляющий сигнал на отключение сети постоянного тока или замену ее резервной. Для оценки снижения сопротивления изоляции полюсов предварительно шунтируют сигнальное реле, а затем измеряют ток в диагонали моста при разорванном плече с одним из добавочных сопротивлений. Этот способ не позволяет получить высокую точность контроля, так как нечувствителен к симметричному снижению сопротивлений изоляции полюсов, а при использовании его для защиты цепей возбуждения генератора имеет мертвую зону при возникновении повреждений в средней части цепей ротора. Способ не позволяет осуществлять непрерывный контроль сопротивления изоляции полюсов. There is a method of protecting a DC network from earth faults at one point, which consists in connecting to the poles of the DC network through the same additional resistance a reactive organ formed by a measuring device and a current signal relay [1], through which, in case of inequality of insulation resistance the poles of the DC network relative to the ground current flows, measure its value and compare with the maximum permissible. If the current through the reacting organ exceeds the permissible value, then a warning signal or a control signal is generated to turn off the DC network or replace it with a reserve one. To assess the decrease in the insulation resistance of the poles, a signal relay is pre-shunted, and then the current is measured in the diagonal of the bridge with a broken shoulder with one of the additional resistances. This method does not allow to obtain high control accuracy, since it is insensitive to a symmetrical decrease in the insulation resistances of the poles, and when used to protect the generator excitation circuits, it has a dead zone when damage occurs in the middle part of the rotor circuits. The method does not allow continuous monitoring of the insulation resistance of the poles.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ определения эквивалентного сопротивления изоляции электрической цепи постоянного тока [2], при котором периодически и поочередно с помощью высоковольтного коммутатора на основе электронных ключей шунтируют добавочным сопротивлением определенного значения полюса контролируемой цепи и измеряют напряжение на каждом полюсе сети в установившемся режиме, усредняют измеряемые напряжения и вычисляют эквивалентное сопротивление изоляции сети постоянного тока по формуле:

где

R₁ и R₂ - активные сопротивления изоляции соответственно отрицательного и положительного полюсов сети относительно земли;
U₁ ⁺, U₁ ^- - усредненные напряжения соответственно положительного и отрицательного полюсов при шунтировании положительного полюса сети добавочным сопротивлением R_ш;
U₂ ⁺, U₂ ^- - усредненные напряжения полюсов при шунтировании добавочным сопротивлением R_ш отрицательного полюса сети.The closest technical solution, selected as a prototype, is a method for determining the equivalent insulation resistance of a direct current circuit [2], in which, periodically and alternately, using a high-voltage switch based on electronic keys, an additional resistance of a certain pole value of a controlled circuit is shunted and voltage is measured at each the pole of the network in steady state, average the measured voltages and calculate the equivalent insulation resistance of the network constantly th current according to the formula:

Where

R ₁ and R ₂ - insulation resistance, respectively, of the negative and positive poles of the network relative to the ground;
U ₁ ⁺ , U ₁ ^- are the average voltages of the positive and negative poles, respectively, when the positive pole of the network is shunted by the additional resistance R _w ;
U ₂ ⁺ , U ₂ ^- - the average voltage of the poles during shunting by the additional resistance R _{w of the} negative pole of the network.

Известный способ имеет недостатки. При его использовании быстродействие и точностные характеристики устройства зависят от длительности протекания переходных процессов в контролируемой цепи, возникающих при работе коммутатора, и от промежутка времени между замерами напряжений в различных режимах работы сети, обусловленных периодическим подключением к ее полюсам R_ш. Существенным недостатком прототипа является необходимость применения высоковольтных полупроводниковых ключей, к которым предъявляются повышенные требования по допустимым напряжениям, что усложняет и удорожает схему, понижает ее надежность. Способ не позволяет определять поврежденный элемент сети.The known method has disadvantages. When using it, the speed and accuracy characteristics of the device depend on the duration of transient processes in the controlled circuit that occur during operation of the switch, and on the time interval between voltage measurements in various network operation modes due to periodic connection of R _w to its poles. A significant disadvantage of the prototype is the need for high-voltage semiconductor switches, which are subject to increased requirements for permissible voltages, which complicates and increases the cost of the circuit, reduces its reliability. The method does not allow to identify a damaged network element.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить быстродействие и надежность работы системы контроля и защиты, точностные характеристики способа в целом и расширить функциональные возможности по отысканию поврежденного элемента. The present invention improves the speed and reliability of the control and protection system, the accuracy characteristics of the method as a whole and expand the functionality for finding a damaged element.

Это достигается тем, что в заявляемом способе к полюсам сети постоянного тока через одинаковые добавочные сопротивления подключают дополнительный источник напряжения прямоугольной формы, измеряют установившиеся значения напряжений полюсов сети относительно земли и тока в ветви дополнительного источника в первом и втором полупериодах его работы, по ним определяют эквивалентное сопротивление изоляции полюсов относительно земли в соответствии с формулами, приведенными в описании работы устройства для реализации предлагаемого способа, и формируют информационный сигнал, отображающий состояние изоляции, одновременно сравнивают полученное значение с допустимым и, если оно оказывается меньше допустимого, то формируют предупреждающий либо управляющий сигнал на отключение сети или замену ее резервной; дополнительно по измеренным значениям находят сопротивление изоляции каждого полюса сети по представленным в описании работы устройства выражениям, определяют элемент с ослабленной изоляцией и формируют информационный сигнал о поврежденном элементе. This is achieved by the fact that in the claimed method, an additional rectangular voltage source is connected to the poles of the DC network through the same additional resistance, the steady-state values of the voltage of the network poles relative to the ground and the current are measured in the branches of the additional source in the first and second half-periods of its operation, they determine the equivalent insulation resistance of the poles relative to the ground in accordance with the formulas given in the description of the operation of the device for implementing the proposed method a, they form an information signal displaying the state of isolation, at the same time compare the obtained value with an acceptable one and, if it turns out to be less than an acceptable one, then generate a warning or control signal to turn off the network or replace its backup one; additionally, by the measured values, the insulation resistance of each network pole is found from the expressions presented in the description of the device operation, an element with weakened insulation is determined, and an information signal about the damaged element is generated.

Сопоставительный анализ технических решений показал, что заявляемый способ отличается от известного тем, что добавочные сопротивления, подключаемые к полюсам, составляют 2 плеча образованной мостовой схемы, два других плеча составляют контролируемые сопротивления изоляции полюсов, к одной диагонали приложено напряжение сети, а в другую включен дополнительный источник напряжения прямоугольной формы. Благодаря этому не требуется коммутирующего устройства для создания разных режимов работы сети и поэтому отпадает необходимость в высоковольтных полупроводниковых ключах, что приводит к удешевлению и упрощению схемы, повышает ее надежность, ускоряет процесс контроля. A comparative analysis of technical solutions showed that the claimed method differs from the known one in that the additional resistances connected to the poles comprise 2 arms of the formed bridge circuit, the other two arms constitute controlled insulation resistances of the poles, the mains voltage is applied to one diagonal, and an additional voltage is included in the other rectangular voltage source. Due to this, a switching device is not required to create different network operation modes and therefore there is no need for high-voltage semiconductor switches, which leads to cheaper and simpler circuits, increases its reliability, accelerates the control process.

Кроме того, повышение быстродействия обеспечивается тем, что применение нового схемного решения устройства приводит к снижению постоянной времени системы Т в два раза по сравнению с прототипом:

где R_д - добавочное сопротивление, вводимое в схему по условиям измерений;
С_эк - эквивалентная емкость цепей возбуждения относительно земли, причем С_эк=С₁+С₂, где С₁ и С₂ - емкость отрицательного и положительного полюсов сети относительно земли. Значение постоянной времени для схемы прототипа:

Это в свою очередь позволяет существенно снизить длительность цикла измерений. Так, например, приняв интервал времени между измерениями равным трем постоянным времени протекания переходных процессов, при котором чаще всего обеспечиваются необходимые точностные характеристики, длительность цикла измерений для прототипа может быть определена следующим образом: t_ц.изм. = 2•3Т ≈ 6•R_дС_эк. В заявляемом способе при выборе такого же R_д требуется в два раза меньше времени для получения достаточной информации для расчета неизвестного эквивалентного сопротивления изоляции: t_{ц.изм.пр.} = 2•3Т ≈ 3•R_дС_эк.In addition, the increase in performance is ensured by the fact that the use of a new circuit solution of the device leads to a decrease in the time constant of the T system by half compared with the prototype:

where R _d is the additional resistance introduced into the circuit according to the measurement conditions;
C _eq is the equivalent capacitance of the excitation circuits relative to the ground, with C _ek = C ₁ + C ₂ , where C ₁ and C ₂ are the capacitance of the negative and positive poles of the network relative to the ground. The value of the time constant for the prototype circuit:

This, in turn, can significantly reduce the duration of the measurement cycle. So, for example, taking the time interval between measurements equal to three time constants of the transient processes at which the necessary accuracy characteristics are most often provided, the duration of the measurement cycle for the prototype can be determined as follows: t _c.ism. = 2 • 3T ≈ 6 • R _d With _eq . In the inventive method, when choosing the same R _d it takes half the time to get enough information to calculate the unknown equivalent insulation resistance: t _c.iz.pr. = 2 • 3T ≈ 3 • R _d With _eq .

Возможность расчета сопротивления изоляции отдельно каждого полюса контролируемой цепи обеспечивает способность определять поврежденный элемент сети, чего лишено известное решение. The ability to calculate the insulation resistance separately of each pole of the controlled circuit provides the ability to identify a damaged network element, which is devoid of the known solution.

На фиг.1 показана функциональная схема устройства контроля сопротивления изоляции и защиты сети постоянного тока от замыканий на землю в одной точке, в котором реализован заявляемый способ; на фиг.2 показаны осциллограммы напряжений положительного и отрицательного полюсов сети относительно земли в стационарном режиме при одинаковых сопротивлениях изоляции полюсов; на фиг.3 показаны осциллограммы напряжений полюсов при ослабленной изоляции отрицательного полюса и процесс возникновения металлического замыкания на землю отрицательного полюса сети; на фиг.4 показаны осциллограммы напряжений полюсов при ослабленной изоляции положительного полюса и процесс возникновения металлического замыкания на землю положительного полюса сети. Figure 1 shows a functional diagram of a device for monitoring the insulation resistance and protecting the DC network from earth faults at one point in which the inventive method is implemented; figure 2 shows the waveforms of the voltages of the positive and negative poles of the network relative to the ground in stationary mode with the same insulation resistance of the poles; figure 3 shows the waveforms of the voltage of the poles with a weakened insulation of the negative pole and the process of occurrence of a metal fault on the ground of the negative pole of the network; figure 4 shows the waveforms of the voltage of the poles with a weakened insulation of the positive pole and the process of occurrence of a metal fault on the ground of the positive pole of the network.

Схема устройства, включающая схему замещения объектов контроля (фиг.1), содержит: источник оперативного напряжения сети U_с, параметры изоляции сети, представленные в виде сосредоточенных и приведенных к полюсам активных сопротивлений R1 и R2 и емкостей С1 и С2, добавочные сопротивления Rд, подключенные одними выводами к полюсам сети, а вторыми - к одному из двух выводов источника напряжения прямоугольной формы U_и, другой вывод которого через преобразователь тока 1 соединен с землей; входные преобразователи напряжения 2 и 3, подключенные к положительному и отрицательному полюсам сети соответственно; вычислительный модуль 4, три входа которого подключены к выходам преобразователей 1, 2 и 3. Вычислительный модуль 4 содержит: частотный фильтр 5, три входа которого соединены со входами вычислительного модуля, а выход соединен с первыми входами блоков выборки и хранения 6 и 7; блок 8 определения разности входных величин, два входа которого подключены к выходам блоков 6 и 7; блок 9 определения эквивалентного активного сопротивления изоляции, вход которого подключен к выходу блока 8, а выход соединен с блоком 11 индикации контролируемого сопротивления и первым входом компаратора 10, на второй вход которого в определенном масштабе подается предельно допустимое значение сопротивления изоляции; блок 12 определения сопротивлений изоляции полюсов R₁ и R₂, подключенный входом к выходу блока 8; блок 13 определения поврежденного элемента, соединенный с выходом блока 12; компаратор 14, один вход которого связан с выходом блока 8, а на два других входа в определенном масштабе подаются допустимые значения напряжения и тока; блок 15 управления, на вход которого подаются импульсы от дополнительного источника напряжения прямоугольной формы U_и, а два выхода соединены со вторыми входами блоков 6 и 7.The circuit of the device, including the equivalent circuit of the monitoring objects (Fig. 1), contains: a source of operational voltage of the network U _s , parameters of the insulation of the network, presented in the form of concentrated and reduced to the poles active resistances R1 and R2 and capacitors C1 and C2, additional resistances Rd, connected by one terminal to the poles of the network, and the second to one of the two terminals of a rectangular voltage source U _and , the other terminal of which is connected to ground through a current converter 1; input voltage converters 2 and 3 connected to the positive and negative poles of the network, respectively; computing module 4, the three inputs of which are connected to the outputs of the converters 1, 2 and 3. Computing module 4 contains: a frequency filter 5, three inputs of which are connected to the inputs of the computing module, and the output is connected to the first inputs of the sampling and storage units 6 and 7; block 8 for determining the difference of input quantities, two inputs of which are connected to the outputs of blocks 6 and 7; unit 9 for determining the equivalent active insulation resistance, the input of which is connected to the output of block 8, and the output is connected to the block 11 of the indication of the controlled resistance and the first input of the comparator 10, the second input of which is supplied on a certain scale to the maximum permissible value of the insulation resistance; unit 12 for determining the insulation resistances of the poles R ₁ and R ₂ connected by an input to the output of block 8; block 13 determine the damaged element connected to the output of block 12; a comparator 14, one input of which is connected to the output of block 8, and permissible values of voltage and current are supplied to two other inputs at a certain scale; control unit 15, to the input of which pulses are supplied from an additional voltage source of a rectangular shape U _and , and two outputs are connected to the second inputs of blocks 6 and 7.

Устройство, в котором реализуется предлагаемый способ защиты сети, работает следующим образом (фиг.1). A device in which the proposed method of network protection is implemented works as follows (Fig. 1).

Дополнительный источник напряжения прямоугольной формы обеспечивает специальную форму напряжения относительно земли на полюсах сети, к которым он подключается (фиг.2), и тока в диагонали моста. Использование указанного источника наиболее простым способом обеспечивает требуемое изменение параметров схемы и позволяющим благодаря этому получить легко решаемые системы линейно-независимых уравнений, связывающих неизвестные параметры элементов цепи и электрические величины, доступные измерению. An additional rectangular voltage source provides a special form of voltage relative to the earth at the poles of the network to which it is connected (figure 2), and the current in the diagonal of the bridge. Using the indicated source in the simplest way provides the required change in the circuit parameters and, due to this, allows to obtain easily solvable systems of linearly independent equations connecting unknown parameters of circuit elements and electric quantities available for measurement.

Установившиеся значения напряжений положительного полюса сети в 1 и 2 полупериодах работы вышеупомянутого источника U₁ ⁺ и U₂ ⁺ определяются суммой составляющих, обусловленных действием U_с и U_u:

где U_u1 и U_u2 - напряжение дополнительного источника напряжения прямоугольной формы в первом и втором полупериодах его работы.The steady-state values of the voltage of the positive pole of the network in 1 and 2 half-periods of operation of the aforementioned source U ₁ ⁺ and U ₂ ^{+ are} determined by the sum of the components due to the action of U _with and U _u :

where U _u1 and U _u2 - voltage of an additional voltage source of a rectangular shape in the first and second half-periods of its operation.

Установившиеся значения напряжений отрицательного полюса сети в 1 и 2 полупериодах работы вышеупомянутого источника U₁ ^- и U₂ ^- определяются разностью составляющих, обусловленных действием U_с и U_u:

Ток в диагонали моста в первом и втором полупериодах работы дополнительного источника напряжения прямоугольной формы:

С помощью преобразователей 1, 2 и 3 осуществляют преобразование и масштабирование входного тока в ветви дополнительного источника и напряжений полюсов в сигналы, удобные для последующей обработки в вычислительном модуле 4. В практических условиях достаточно контролировать одну из отмеченных электрических величин: напряжение положительного полюса сети относительно земли, напряжение отрицательного полюса сети относительно земли, ток в ветви дополнительного источника напряжения прямоугольной формы.The steady-state values of the voltages of the negative pole of the network in 1 and 2 half-periods of operation of the aforementioned source U ₁ ^- and U ₂ ^{- are} determined by the difference in components due to the action of U _с and U _u :

Current in the diagonal of the bridge in the first and second half-periods of operation of an additional rectangular voltage source:

Using converters 1, 2, and 3, the input current in the branches of the additional source and the pole voltages are converted and scaled into signals convenient for further processing in computational module 4. In practical conditions, it is sufficient to control one of the noted electrical quantities: the voltage of the positive pole of the network relative to the ground , the voltage of the negative pole of the network relative to the ground, the current in the branch of an additional voltage source of a rectangular shape.

Вычислительный модуль 4 может быть реализован как в аналоговом исполнении, так и в цифровом с использованием микропроцессорных средств. Computing module 4 can be implemented both in analogue and digital versions using microprocessor means.

С помощью частотного фильтра 5 вычислительного модуля обеспечивают получение усредненных значений входных величин. Это позволяет использовать устройство в цепях постоянного тока, характеризующихся большим уровнем гармоник в напряжении, например, в тиристорных системах возбуждения генераторов. Using the frequency filter 5 of the computing module provide averaged values of the input quantities. This allows the device to be used in DC circuits characterized by a high level of harmonics in the voltage, for example, in thyristor excitation systems of generators.

В блоках выборки и хранения 6 и 7 осуществляют запоминание установившегося значения одного из полупериодов в моменты времени, задаваемые управляющими сигналами, формируемыми блоком 15. Интервал времени между управляющими импульсами выбирается в зависимости от необходимой точности контроля. При выборе его равным трем постоянным времени протекания переходных процессов, обусловленных перезарядом конденсаторов, имеющихся в схеме замещения сети, при переключении вышеназванного источника с одного уровня напряжения на другой, интервал времени между измерениями: t_изм. = t_имп. = 3T ≈ 1.5•R_dС_эк. Учитывая, что цикл измерений состоит из двух этапов, требуемая длительность цикла измерений: t_ц.изм. = 2•t_изм. Это обеспечивается настройкой дополнительного источника напряжения прямоугольной формы на частоту, обратно пропорциональную длительности цикла измерений: f=1/t_ц.изм.=1/3•R_dС_эк.In the sampling and storage blocks 6 and 7, the steady-state value of one of the half-periods is stored at time instants specified by the control signals generated by block 15. The time interval between the control pulses is selected depending on the required control accuracy. When choosing it equal to three time constants of transient processes caused by the overcharging of the capacitors available in the network equivalent circuit when switching the above source from one voltage level to another, the time interval between measurements: t _meas. = t _imp. = 3T ≈ 1.5 • R _d With _eq . Given that the measurement cycle consists of two stages, the required duration of the measurement cycle: t _c.izm. = 2 • t _meas. This is ensured by tuning an additional voltage source of a rectangular shape to a frequency inversely proportional to the duration of the measurement cycle: f = 1 / t _c.ism. = _1/3 • R _d With _eq .

В блоке 8 определяют разность измеренных значений:
ΔU⁺ = U $\binom{+}{1}$ -U $\binom{+}{2}$ ; ΔU^- = U $\binom{-}{1}$ -U $\binom{-}{2}$ и ΔI = I₁-I₂,
по которой с помощью блока 9 вычисляют эквивалентное активное сопротивление изоляции полюсов сети относительно земли

в соответствии с любым из выражений, получаемых из приведенных выше систем уравнений:

Выходной сигнал блока 9 подают на индикатор 11, с помощью которого отображают текущее значение эквивалентного сопротивления изоляции сети, а также на вход компаратора 10, в котором сопротивление изоляции сравнивают с предельно допустимым значением R_эк.min. Если сопротивление изоляции становится меньше допустимого, то формируют соответствующий предупредительный и управляющий сигналы.In block 8, the difference between the measured values is determined:
ΔU ⁺ = U

\binom{+}{1}

-U

\binom{+}{2}

; ΔU ^- = U

\binom{-}{1}

-U

\binom{-}{2}

and ΔI = I ₁ -I ₂ ,
by which using block 9 calculate the equivalent insulation resistance of the poles of the network relative to the ground

in accordance with any of the expressions obtained from the above systems of equations:

The output signal of block 9 is supplied to indicator 11, with which the current value of the equivalent insulation resistance of the network is displayed, as well as to the input of the comparator 10, in which the insulation resistance is compared with the maximum permissible value of R _ec.min . If the insulation resistance becomes less than acceptable, then the corresponding warning and control signals are generated.

С помощью блока 12 вычисляют сопротивления изоляции относительно земли каждого полюса сети по любой из приводимых ниже групп уравнений в зависимости от электрической величины, выбранной для измерений:

По ним в блоке 13 определяют элемент сети с ослабленной изоляцией и формируют информационный сигнал о поврежденном элементе.Using block 12 calculate the insulation resistance relative to the earth of each pole of the network according to any of the following groups of equations, depending on the electrical quantity selected for measurements:

According to them, in block 13, a network element with weakened insulation is determined and an information signal about the damaged element is generated.

С целью упрощения схемы и повышения ее надежности при использовании способа для защиты, не требующей регистрации параметров изоляции (эквивалентного сопротивления), полученную в блоке 8 разность напряжений того или иного полюса или разность токов подают на один из входов компаратора 14, в котором ее абсолютное значение сравнивают с допустимым. Если абсолютное значение разности напряжений полюсов |ΔU^-| или |ΔU⁺| оказывается меньше допустимого U_доп или абсолютное значение разности токов |ΔI| оказывается больше I_доп, то формируют предупредительный и управляющий сигналы на отключение сети или замену ее резервной. U_доп и I_доп задают исходя из значения минимально допустимого эквивалентного сопротивления изоляции сети R_эк.min в соответствии со следующими выражениями:

Применение предлагаемого способа защиты позволяет существенно расширить функциональные возможности технических средств, выявляющих замыкания на землю в одной точке сетей постоянного тока. Этот способ дает возможность осуществлять непрерывно текущий контроль изоляции сетей постоянного тока без зон нечувствительности и определять место повреждения в случае возникновения дефекта. Сокращение продолжительности измерений повышает точность контроля изоляции защищаемой сети. Благодаря этим новым свойствам сокращается длительность вынужденных отключений защищаемой сети для ремонта, снижаются ремонтно-эксплуатационные расходы, повышается надежность работы сети в целом и снижается вероятность аварий с катастрофическими последствиями.In order to simplify the circuit and increase its reliability when using a method for protection that does not require registration of insulation parameters (equivalent resistance), the voltage difference of one pole or another or the current difference obtained in block 8 is fed to one of the inputs of the comparator 14, in which its absolute value compare with acceptable. If the absolute value of the voltage difference of the poles | ΔU ^- | or | ΔU ⁺ | it turns out to be less than the permissible U _extra or the absolute value of the current difference | ΔI | If it turns out to be more than I _extra , then they generate a warning and control signal to turn off the network or replace its backup. U _add and I _add set based on the value of the minimum allowable equivalent insulation resistance of the network R _ec.min in accordance with the following expressions:

The application of the proposed method of protection allows you to significantly expand the functionality of technical equipment that detects earth faults at one point in DC networks. This method makes it possible to continuously monitor the isolation of DC networks without dead zones and to determine the location of damage in the event of a defect. Shortening the measurement time increases the accuracy of the insulation control of the protected network. Thanks to these new properties, the duration of forced outages of the protected network for repair is reduced, the repair and maintenance costs are reduced, the reliability of the network as a whole is increased, and the likelihood of accidents with catastrophic consequences is reduced.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Электрическая часть электростанций. Под ред. Усова С.В. - Л.: Энергия, 1977. - 556 с.LIST OF REFERENCES
1. The electrical part of power plants. Ed. Usova S.V. - L.: Energy, 1977 .-- 556 p.

2. Авторское свидетельство СССР 1569745, кл. G 01 R 27/18, 1990 г. (прототип). 2. Copyright certificate of the USSR 1569745, cl. G 01 R 27/18, 1990 (prototype).

Claims

1. Способ контроля сопротивления изоляции и защиты сети постоянного тока, находящейся под напряжением, от замыканий на землю в одной точке, в соответствии с которым создают разные режимы работы сети постоянного тока благодаря подключению к ней добавочного сопротивления, измеряют установившиеся значения напряжения на полюсах сети относительно земли в этих режимах, по измеренным значениям определяют эквивалентное сопротивление изоляции сети относительно земли, отличающийся тем, что к полюсам сети постоянного тока через одинаковые добавочные сопротивления подключают дополнительный источник напряжения прямоугольной формы, соединенный отрицательным полюсом с землей, производят измерения установившихся значений напряжения на полюсах сети относительно земли и тока в ветви дополнительного источника напряжения прямоугольной формы в первом и втором полупериодах его работы, в связи с чем частоту смены импульсов указанного источника выбирают следующим образом:

определяют эквивалентное сопротивление изоляции полюсов относительно земли по любому из приводимых ниже уравнений:

формируют информационный сигнал, отображающий состояние изоляции, одновременно сравнивают полученное значение с допустимым и, если оно оказывается меньше допустимого, то формируют предупреждающий либо управляющий сигнал на отключение сети или замену ее резервной, дополнительно находят сопротивление изоляции каждого полюса сети по любой из приводимых далее групп уравнений:

в соответствии с которыми определяют элемент с ослабленной изоляцией и формируют информационный сигнал о поврежденном элементе,
где R_d - добавочное сопротивление, вводимое в схему по условиям измерений;
С_эк = С₁ + С₂ - эквивалентная емкость сети постоянного тока относительно земли;
С₁, С₂ - сосредоточенные и приведенные к полюсам емкости соответственно отрицательного и положительного полюсов сети относительно земли;
f - частота смены импульсов дополнительного источника напряжения прямоугольной формы;

- эквивалентное активное сопротивление изоляции сети постоянного тока относительно земли;
R₁, R₂ - сосредоточенные и приведенные к полюсам активные сопротивления изоляции соответственно отрицательного и положительного полюсов сети относительно земли;
U_u1, U_u2 - уровни напряжения дополнительного источника напряжения прямоугольной формы в первом и втором полупериодах его работы;
U₁ ⁺, U₂ ⁺ - установившиеся значения напряжения на положительном полюсе сети относительно земли в первом и втором полупериодах работы дополнительного источника напряжения прямоугольной формы;
U₁ ^-, U₂ ^- - установившиеся значения напряжения на отрицательном полюсе сети относительно земли в первом и втором полупериодах работы дополнительного источника напряжения прямоугольной формы;
I₁, I₂ - установившиеся значения тока в ветви дополнительного источника напряжения прямоугольной формы в первом и втором полупериодах его работы.1. The method of monitoring the insulation resistance and protecting the DC network, under voltage, from earth faults at one point, in accordance with which create different modes of operation of the DC network by connecting additional resistance to it, measure the steady-state voltage values at the poles of the network relative to ground in these modes, the measured values determine the equivalent insulation resistance of the network relative to the ground, characterized in that to the poles of the DC network through the same addition full-time resistances connect an additional rectangular voltage source connected by a negative pole to the ground, measure the steady-state voltage values at the poles of the network relative to the earth and current in the branches of an additional rectangular voltage source in the first and second half-periods of its operation, in connection with which the pulse change frequency indicated the source is selected as follows:

determine the equivalent insulation resistance of the poles relative to the earth according to any of the equations below:

they form an information signal reflecting the insulation state, at the same time compare the obtained value with an acceptable one and, if it turns out to be less than an acceptable one, generate a warning or control signal to turn off the network or replace it with a backup one, additionally find the insulation resistance of each network pole using any of the following groups of equations :

according to which an element with weakened insulation is determined and an information signal about the damaged element is generated,
where R _d is the additional resistance introduced into the circuit according to the measurement conditions;
With _ek = C ₁ + C ₂ is the equivalent capacity of the DC network relative to the ground;
C ₁ , C ₂ - concentrated and reduced to the poles of the capacitance respectively of the negative and positive poles of the network relative to the ground;
f is the pulse frequency of the additional voltage source of a rectangular shape;

- equivalent insulation resistance of the DC network relative to the ground;
R ₁ , R ₂ - concentrated and reduced to the poles of the active insulation resistance, respectively, of the negative and positive poles of the network relative to the ground;
U _u1 , U _u2 - voltage levels of an additional voltage source of a rectangular shape in the first and second half-periods of its operation;
U ₁ ⁺ , U ₂ ⁺ - steady-state voltage values at the positive pole of the network relative to the ground in the first and second half-periods of operation of an additional voltage source of a rectangular shape;
U ₁ ^- , U ₂ ^- - steady-state voltage values at the negative pole of the network relative to the ground in the first and second half-periods of operation of an additional rectangular voltage source;
I ₁ , I ₂ - steady-state current values in the branches of an additional rectangular voltage source in the first and second half-periods of its operation.

2. Способ контроля сопротивления изоляции и зашиты сети постоянного тока, находящейся под напряжением, от замыканий на землю в одной точке, в соответствии с которым создают разные режимы работы сети благодаря подключению к ней добавочного сопротивления, измеряют установившиеся значения напряжения на полюсах сети относительно земли в этих режимах, по измеренным значениям определяют эквивалентное сопротивление изоляции сети относительно земли, отличающийся тем, что к полюсам сети постоянного тока через одинаковые добавочные сопротивления подключают дополнительный источник напряжения прямоугольной формы, соединенный отрицательным полюсом с землей, производят измерения установившихся значений напряжения на полюсах сети относительно земли и тока в ветви включения дополнительного источника напряжения прямоугольной формы в первом и втором полупериодах его работы, определяют разность напряжений, измеренных на том или ином полюсе в каждом полупериоде работы указанного источника, сравнивают ее абсолютное значение с допустимым и, если оно оказывается меньше допустимого, то формируют предупреждающий или управляющий сигнал на отключение сети или замену ее резервной, одновременно определяют эквивалентное сопротивление изоляции полюсов сети относительно земли и формируют информационный сигнал, отображающий состояние изоляции, дополнительно находят сопротивление изоляции каждого полюса сети и формируют информационный сигнал о поврежденном элементе. 2. A method for monitoring the insulation resistance and protection of a live DC network from earth faults at one point, according to which different modes of operation of the network are created by connecting additional resistance to it, the steady-state voltage values at the poles of the network relative to earth are measured these modes, the measured values determine the equivalent insulation resistance of the network relative to the ground, characterized in that to the poles of the DC network through the same additional resistance they connect an additional rectangular voltage source connected by a negative pole to the ground, measure the steady-state voltage values at the poles of the network relative to the earth and the current in the turn-on branch of an additional rectangular voltage source in the first and second half-periods of its operation, determine the voltage difference measured on either to the other pole in each half-life of the specified source, compare its absolute value with the permissible and, if it turns out to be less than the permissible then a warning or control signal is generated to turn off the network or replace it with a backup one, at the same time they determine the equivalent insulation resistance of the network poles relative to the ground and generate an information signal displaying the insulation state, additionally find the insulation resistance of each network pole and generate an information signal about the damaged element.

3. Способ контроля сопротивления изоляции и защиты сети постоянного тока, находящейся под напряжением, от замыканий на землю в одной точке, в соответствии с которым создают разные режимы работы сети благодаря подключению к ней добавочного сопротивления, измеряют установившиеся значения напряжения на полюсах сети относительно земли в этих режимах, по измеренным значениям определяют эквивалентное сопротивление изоляции сети относительно земли, отличающийся тем, что к полюсам сети постоянного тока через одинаковые добавочные сопротивления подключают дополнительный источник напряжения прямоугольной формы, соединенный отрицательным полюсом с землей, производят измерения установившихся значений напряжения на полюсах сети относительно земли и тока в ветви включения дополнительного источника напряжения прямоугольной формы в первом и втором полупериодах его работы, определяют разность токов, измеренных в ветви включения указанного источника в каждом полупериоде его работы, сравнивают абсолютное значение разности токов с допустимым и, если оно оказывается больше допустимого, то формируют предупреждающий или управляющий сигнал на отключение сети или замену ее резервной, одновременно определяют эквивалентное сопротивление изоляции полюсов относительно земли и формируют информационный сигнал, отображающий состояние изоляции, дополнительно находят сопротивление изоляции каждого полюса сети, определяют элемент с ослабленной изоляцией и формируют информационный сигнал о поврежденном элементе. 3. The method of monitoring the insulation resistance and protecting the DC network, which is energized, from earth faults at one point, in accordance with which create different modes of operation of the network by connecting additional resistance to it, measure the steady-state voltage values at the poles of the network relative to the ground in these modes, the measured values determine the equivalent insulation resistance of the network relative to the ground, characterized in that to the poles of the DC network through the same additional resistance They connect an additional rectangular voltage source connected by a negative pole to the ground, measure the steady-state voltage values at the poles of the network relative to the earth and the current in the switching branch of the additional rectangular voltage source in the first and second half-periods of its operation, determine the difference between the currents measured in the switching branch of the specified source in each half-cycle of its operation, the absolute value of the difference of the currents is compared with the permissible and, if it turns out to be more than the tolerance If this is done, then a warning or control signal is generated to turn off the network or replace its backup, at the same time they determine the equivalent insulation resistance of the poles relative to the ground and generate an information signal that displays the insulation state, additionally find the insulation resistance of each network pole, determine the element with weakened insulation and form an information signal about a damaged item.