RU2792304C1 - Insulation resistance measuring device with accelerated charge of network capacitance - Google Patents

Insulation resistance measuring device with accelerated charge of network capacitance Download PDF

Info

Publication number
RU2792304C1
RU2792304C1 RU2022125195A RU2022125195A RU2792304C1 RU 2792304 C1 RU2792304 C1 RU 2792304C1 RU 2022125195 A RU2022125195 A RU 2022125195A RU 2022125195 A RU2022125195 A RU 2022125195A RU 2792304 C1 RU2792304 C1 RU 2792304C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
adder
voltage
current
Prior art date
Application number
RU2022125195A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ярослав Кириллович Соломенцев
Кирилл Юрьевич Соломенцев
Original Assignee
Ярослав Кириллович Соломенцев
Filing date
Publication date
Application filed by Ярослав Кириллович Соломенцев filed Critical Ярослав Кириллович Соломенцев
Application granted granted Critical
Publication of RU2792304C1 publication Critical patent/RU2792304C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical measurements.
SUBSTANCE: invention relates to measurements of the insulation resistance of electrical networks of any kind of current that are energized or de-energized and isolated from the ground. Controlled networks can be direct current, alternating current and dual current. The device has a high performance, which manifests itself when the controlled network has a large capacity relative to the ground.
EFFECT: it becomes possible to use a large transmission coefficient of the P-regulator while maintaining the stability of the ACS, resulting in increased accuracy and speed of regulation.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электрическим измерениям, а именно к измерениям сопротивления изоляции электрических сетей, находящихся под рабочим напряжением или обесточенных и изолированных от «земли». Контролируемыми сетями могут быть сети постоянного тока, переменного тока и двойного рода тока.The invention relates to electrical measurements, namely to measurements of the insulation resistance of electrical networks that are under operating voltage or de-energized and isolated from the "ground". Controlled networks can be direct current, alternating current and dual current.

Известно устройство для измерения сопротивления изоляции [Иванов Е.А., Кузнецов С.Е. Методы контроля изоляции судовых электроэнергетических систем. Учебное пособие. - СПб.: «Элмор», 1999. с. 49, 50]. Это устройство предназначено для измерения сопротивления изоляции в сетях переменного тока. Принцип действия этого устройства основан на использовании метода наложения постоянного измерительного напряжения. Устройство содержит индуктивный или емкостный фильтр R1, Cf, источник измерительного напряжения Е, миллиамперметр А. Фильтр R1, Cf необходим в связи с тем, что в точке подключения к контролируемой сети действует переменная составляющая напряжения, а для проведения измерений необходимо устранить влияние переменной составляющей напряжения на измерительные цепи.A device for measuring insulation resistance is known [Ivanov E.A., Kuznetsov S.E. Methods for monitoring the insulation of ship electrical power systems. Tutorial. - St. Petersburg: "Elmor", 1999. p. 49, 50]. This device is designed to measure insulation resistance in AC networks. The principle of operation of this device is based on the method of applying a constant measuring voltage. The device contains an inductive or capacitive filter R 1 , C f , a measuring voltage source E, a milliammeter A. The filter R 1 , C f is necessary due to the fact that at the point of connection to the controlled network there is an alternating voltage component, and for measurements it is necessary to eliminate the influence of the variable voltage component on the measuring circuits.

Недостатком данного устройства является большое время измерения в случае, если емкости фаз сети относительно земли большие. Длительность переходных процессов, возникающих при накладывании постоянного измерительного напряжения, прямопропорциональна сопротивлению R1 и емкости фаз сети относительно земли. Если для уменьшения времени измерения уменьшить сопротивление R1 для ускорения переходного процесса, то за счет того, что к нему приложено большое переменное напряжение, возрастет рассеиваемая на нем мощность. При этом снижается надежность. Кроме этого, если снижать сопротивление R1, то будет возрастать влияние переменной составляющей напряжения на измерительные цепи, то есть возрастет переменная составляющая тока в измерительной цепи, при этом будет возрастать погрешность.The disadvantage of this device is the long measurement time in case the capacitances of the network phases relative to the ground are large. The duration of transients that occur when a constant measuring voltage is applied is directly proportional to the resistance R 1 and the capacitance of the network phases relative to earth. If, to reduce the measurement time, reduce the resistance R 1 to accelerate the transient process, then due to the fact that a large alternating voltage is applied to it, the power dissipated on it will increase. This reduces reliability. In addition, if the resistance R 1 is reduced, then the influence of the variable voltage component on the measuring circuits will increase, that is, the alternating current component in the measuring circuit will increase, while the error will increase.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству (прототипом) является устройство измерения сопротивления изоляции, приведенное в [Соломенцев К.Ю. Расчет параметров измерительного преобразователя сопротивления изоляции электрических цепей на основе метода D-разбиений / К.Ю. Соломенцев // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. - 2008. - N1. - с. 41-43., рис. 1.]. Устройство содержит делитель, фильтр, сравнивающее устройство, которое по-существу является сумматором, у которого первый вход является инвертирующим, второй вход неинвертирующим, регулятор, который является П-регулятором, преобразователь напряжение-ток, устройство подключения (блок подключения), шунт Rш (блок измерения тока), вход делителя через резисторы R1, R2, R3 подключен к контролируемой сети, выход делителя подключен к фильтру, выход которого подключен к первому входу сумматора, на второй вход сумматора подается задающее напряжение, выход сумматора соединен с входом П-регулятора, выход которого подключен к управляющему входу преобразователя напряжение-ток, один выход которого подключен к земле через блок измерения тока, другой выход подключен к контролируемой сети через блок подключения.The closest in technical essence to the proposed device (prototype) is a device for measuring insulation resistance, given in [Solomentsev K.Yu. Calculation of the parameters of the measuring transducer of the insulation resistance of electrical circuits based on the D-partition method / K.Yu. Solomentsev // News of universities. North Caucasian region. Technical science. - 2008. - N1. - With. 41-43., fig. 1.]. The device contains a divider, a filter that compares the device, which is essentially an adder, whose first input is inverting, the second input is non-inverting, a regulator, which is a P-regulator, a voltage-to-current converter, a connection device (connection block), shunt R sh (current measurement unit), the input of the divider through resistors R 1 , R 2 , R 3 is connected to a controlled network, the output of the divider is connected to a filter, the output of which is connected to the first input of the adder, the reference voltage is applied to the second input of the adder, the output of the adder is connected to the input P-regulator, the output of which is connected to the control input of the voltage-to-current converter, one output of which is connected to the ground through the current measurement unit, the other output is connected to the controlled network through the connection unit.

В прототипе измерительное напряжение, прикладываемое к контролируемой сети, создается с помощью преобразователя напряжение - ток, это сделано для того, чтобы подавить пульсации тока с частотой сети в измерительной цепи. Для того, чтобы измерительное напряжение было равно заданному значению, построена система автоматического регулирования (САР), в которую входят делитель, фильтр, сумматор, П-регулятор, преобразователь напряжение-ток. В эту САР входят как минимум три инерционных звена, одно в контролируемой сети и два в фильтре, так как используется фильтр второго порядка. Как известно из теории автоматического управления, при трех инерционных звеньях САР может быть неустойчивой. Поэтому коэффициент передачи П-регулятора выбран очень малым, в прототипе К=5. Как следствие - низкая скорость заряда емкости сети, что приводит к низкому быстродействию всего устройства.In the prototype, the measuring voltage applied to the controlled network is created using a voltage-to-current converter, this is done in order to suppress current ripples with the network frequency in the measuring circuit. In order for the measuring voltage to be equal to the specified value, an automatic control system (ACS) was built, which includes a divider, a filter, an adder, a P-regulator, and a voltage-to-current converter. This ACS includes at least three inertial links, one in the controlled network and two in the filter, since a second-order filter is used. As is known from the theory of automatic control, with three inertial links, the ACS can be unstable. Therefore, the transfer coefficient of the P-controller is chosen very small, in the prototype K=5. As a result, the charge rate of the network capacity is low, which leads to low performance of the entire device.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение быстродействия устройства.The objective of the invention is to increase the speed of the device.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в том, что становится возможным использование большого коэффициента передачи П-регулятора с сохранением устойчивости САР, в результате чего повышается точность и скорость регулирования.The technical result of the invention lies in the fact that it becomes possible to use a large transmission coefficient of the P-regulator while maintaining the stability of the ACS, resulting in increased accuracy and speed of regulation.

Поставленная задача достигается устройством измерения сопротивления изоляции, содержащим делитель, первый сумматор, у которого первый вход является инвертирующим, второй вход неинвертирующим, П-регулятор, преобразователь напряжение-ток, блок подключения, блок измерения тока, входы делителя подключены к контролируемой сети, на второй вход первого сумматора подается задающее напряжение, выход первого сумматора соединен с входом П-регулятора, выход которого подключен к управляющему входу преобразователя напряжение-ток, один выход которого подключен к земле через блок измерения тока, другой выход подключен к контролируемой сети через блок подключения, отличающимся тем, что введены дифференциальный усилитель и компенсатор помехи, который состоит из формирователя компенсирующего сигнала и второго сумматора, у которого первый вход является неинвертирующим, а второй инвертирующим, причем входы дифференциального усилителя подключены к линиям контролируемой сети, выход дифференциального усилителя подключен к синхронизирующему входу формирователя компенсирующего сигнала, выход делителя подключен к первому входу второго сумматора, ко второму входу которого подключен выход формирователя компенсирующего сигнала, выход второго сумматора подключен к контролирующему входу формирователя компенсационного сигнала и к первому входу первого сумматора.The task is achieved by a device for measuring insulation resistance, containing a divider, the first adder, in which the first input is inverting, the second input is non-inverting, P-regulator, voltage-to-current converter, connection unit, current measurement unit, the inputs of the divider are connected to a controlled network, to the second the input of the first adder is supplied with a setting voltage, the output of the first adder is connected to the input of the P-regulator, the output of which is connected to the control input of the voltage-to-current converter, one output of which is connected to ground through a current measurement unit, the other output is connected to a controlled network through a connection unit, differing by the fact that a differential amplifier and an interference compensator are introduced, which consists of a compensating signal generator and a second adder, in which the first input is non-inverting and the second is inverting, and the inputs of the differential amplifier are connected to the lines of a controlled network, the output of the differential amplifier i is connected to the synchronizing input of the compensating signal shaper, the output of the divider is connected to the first input of the second adder, to the second input of which the output of the compensating signal shaper is connected, the output of the second adder is connected to the control input of the compensating signal shaper and to the first input of the first adder.

На фиг. 1 приведена схема устройства 1, подключенного к контролируемой сети 2. На фиг. 2 приведены графики, поясняющие ускоренный заряд емкости сети. На фиг. 3 приведен один из возможных вариантов реализации компенсатора помех.In FIG. 1 shows a diagram of a device 1 connected to a controlled network 2. FIG. 2 shows graphs explaining the accelerated charge of the network capacity. In FIG. 3 shows one of the possible implementation options for the noise canceller.

Устройство 1 содержит делитель 3, дифференциальный усилитель 4, компенсатор помехи 5, который состоит из формирователя компенсирующего сигнала 6 и второго сумматора 7, у которого первый вход является неинтвертирующим, а второй инвертирующим, первый сумматор 8, у которого первый вход является инвертирующим, второй вход неинвертирующим, П-регулятор 9, преобразователь напряжение-ток 10, блок подключения 11, блок измерения тока 12. Контролируемая сеть 2 содержит источники напряжения 13, 14, 15 сопротивления нагрузки 16, 17, 18, сопротивления изоляции каждой фазы 19, 20, 21, емкости каждой линии 22, 23, 24. Входы делителя 3 подключены к контролируемой сети 2, выход делителя 3 подключен к первому входу второго сумматора 7, ко второму входу которого подключен выход формирователя компенсирующего сигнала 6. Входы дифференциального усилителя 4 подключены к двум линиям контролируемой сети 2, выход дифференциального усилителя 4 подключен к синхронизирующему входу формирователя компенсирующего сигнала 6. Выход второго сумматора 7 подключен к контролирующему входу формирователя компенсационного сигнала 6 и к первому входу первого сумматора 8, на второй вход которого подается задающее напряжение, выход первого сумматора 8 соединен с входом П-регулятора 9, выход которого подключен к управляющему входу преобразователя напряжение-ток 10, один выход которого подключен к земле через блок измерения тока 12, другой выход подключен к контролируемой сети 2 через блок подключения 11.The device 1 contains a divider 3, a differential amplifier 4, an interference compensator 5, which consists of a compensating signal generator 6 and a second adder 7, in which the first input is non-inverting and the second inverting, the first adder 8, in which the first input is inverting, the second input non-inverting, P-regulator 9, voltage-to-current converter 10, connection unit 11, current measurement unit 12. Controlled network 2 contains voltage sources 13, 14, 15 load resistance 16, 17, 18, insulation resistance of each phase 19, 20, 21 , capacitances of each line 22, 23, 24. The inputs of the divider 3 are connected to the controlled network 2, the output of the divider 3 is connected to the first input of the second adder 7, to the second input of which the output of the compensating signal generator 6 is connected. The inputs of the differential amplifier 4 are connected to two lines of the controlled network 2, the output of the differential amplifier 4 is connected to the synchronizing input of the compensating signal generator 6. The output of the second adder 7 is connected to the control input of the compensation signal generator 6 and to the first input of the first adder 8, the second input of which is supplied with a setting voltage, the output of the first adder 8 is connected to the input of the P-regulator 9, the output of which is connected to the control input of the converter voltage-current 10, one output of which is connected to the ground through the current measurement unit 12, the other output is connected to the controlled network 2 through the connection unit 11.

Устройство 1 работает следующим образом. На второй вход первого сумматора 8 поступает задающее напряжение, пропорциональное требуемому значению измерительного напряжения, которое создается между контролируемой сетью 2 и землей. Коэффициент пропорциональности связан с коэффициентом передачи делителя 3. Например, если коэффициент передачи делителя КДЕЛ=0,04, а значение измерительного напряжения 50 В, то задающее напряжение UЗ=50∙0,04=2 В.Device 1 works as follows. The second input of the first adder 8 receives a setting voltage proportional to the required value of the measuring voltage, which is created between the controlled network 2 and the ground. The coefficient of proportionality is associated with the transfer coefficient of the divider 3. For example, if the transfer coefficient of the divider is K DIV \u003d 0.04, and the value of the measuring voltage is 50 V, then the setting voltage U Z \u003d 50 ∙ 0.04 \u003d 2 V.

На первый вход первого сумматора 8 поступает сигнал обратной связи. На выходе первого сумматора 8 образуется сигнал рассогласования, который поступает на вход П-регулятора 9.The first input of the first adder 8 receives a feedback signal. At the output of the first adder 8, an error signal is generated, which is fed to the input of the P-controller 9.

П-регулятор 9 усиливает этот сигнал и подает на управляющий вход преобразователя напряжение-ток 10. В результате возникает ток, который через блок подключения 11 поступает на контролируемую сеть 2. Блок подключения 11 может быть реализован, например, как в прототипе, в виде моста Ларионова. Под воздействием тока заряжаются емкости сети 22, 23, 24, все потенциалы сети изменяются на величину измерительного напряжения, например, на 50 В. Разности потенциалов между линиями контролируемой сети 2 остаются неизменными. Разности потенциалов между линиями контролируемой сети 2 определяются напряжениями источников сетевого напряжения 13, 14, 15, которые нагружены сопротивлениями нагрузки 16, 17, 18.The P-controller 9 amplifies this signal and supplies the control input of the voltage-to-current converter 10. As a result, a current arises that, through the connection block 11, enters the controlled network 2. The connection block 11 can be implemented, for example, as in the prototype, in the form of a bridge Larionov. Under the influence of the current, the capacitances of the network 22, 23, 24 are charged, all the potentials of the network change by the value of the measuring voltage, for example, by 50 V. The potential difference between the lines of the controlled network 2 remains unchanged. The potential differences between the lines of the controlled network 2 are determined by the voltages of the mains voltage sources 13, 14, 15, which are loaded with load resistances 16, 17, 18.

Делитель 3 выполняет усреднение потенциалов линий контролируемой сети 2 и уменьшение среднего напряжения до значений, приемлемых для обработки с помощью низковольтных микросхем, например, операционных усилителей. Делитель 3 может быть выполнен, например, также как в прототипе. В результате на выходе делителя 3 формируется сигнал, пропорциональный напряжению контролируемой сети 2 относительно "земли". Этот сигнал содержит помеху в виде периодического сигнала, состоящего из набора гармоник с частотой сети, например, 50 Гц, 100 Гц, 150 Гц и т.д. Полезная составляющая этого сигнала представляет собой постоянное значение (в установившемся режиме) или медленно меняющуюся составляющую (во время переходного процесса). В прототипе данный сигнал пропускали через фильтр низких частот второго порядка, с помощью которого устранялись гармоники, оставался полезный сигнал. В предлагаемом изобретении гармоники устраняются с помощью компенсатора помех 5. Он содержит формирователь компенсирующего сигнала 6 и второй сумматор 7. Формирователь компенсирующего сигнала 6 формирует сигнал, идентичный помехе, присутствующей на выходе делителя 3. Так как второй вход второго сумматора 7 инвертирующий, сформированный сигнал вычитается из сигнала, присутствующего на первом входе второго сумматора 7. В результате на выходе второго сумматора 7 действует только полезный сигнал, который назовем "сигнал обратной связи".The divider 3 averages the potentials of the lines of the controlled network 2 and reduces the average voltage to values acceptable for processing using low-voltage microcircuits, for example, operational amplifiers. Divider 3 can be made, for example, as well as in the prototype. As a result, at the output of the divider 3, a signal is generated that is proportional to the voltage of the controlled network 2 relative to the "ground". This signal contains interference in the form of a periodic signal, consisting of a set of harmonics with a mains frequency, for example, 50 Hz, 100 Hz, 150 Hz, etc. The useful component of this signal is a constant value (in steady state) or a slowly varying component (during a transient). In the prototype, this signal was passed through a second-order low-pass filter, which eliminated harmonics, leaving a useful signal. In the present invention, the harmonics are eliminated by means of an interference compensator 5. It contains a compensating signal generator 6 and a second adder 7. The compensating signal generator 6 generates a signal identical to the noise present at the output of the divider 3. Since the second input of the second adder 7 is inverting, the generated signal is subtracted from the signal present at the first input of the second adder 7. As a result, only the useful signal acts at the output of the second adder 7, which we will call the "feedback signal".

С выхода второго сумматора 7 сигнал обратной связи поступает на первый инвертирующий вход первого сумматора 8. В идеальном случае сигнал обратной связи равен задающему напряжению, при этом к контролируемой сети 2 приложено измерительное напряжение, равное заданному значению. При возникновении отклонения П-регулятор 9 стремится уменьшить это отклонение.From the output of the second adder 7, the feedback signal is fed to the first inverting input of the first adder 8. In the ideal case, the feedback signal is equal to the setting voltage, while the measuring voltage equal to the specified value is applied to the controlled network 2. When a deviation occurs, the P-controller 9 seeks to reduce this deviation.

Формирователь компенсирующего сигнала 6 работает следующим образом. С помощью дифференциального усилителя 4 формируется синхронизирующий сигнал с частотой сети. Если контролируемая сеть 2 является сетью переменного тока, то между любыми двумя линиями (фазами) сети действует переменное напряжение. В результате на выходе дифференциального усилителя 4 действует переменное напряжение с частотой сети, например, 50 Гц. Если контролируемая сеть 2 является сетью постоянного тока, то между линиями (полюсами) сети действует некоторая пульсация напряжения, например, 100 Гц. За счет этой пульсации создается сигнал, который подается на синхронизирующий вход формирователя компенсирующего сигнала 6. На контролирующий вход формирователя компенсирующего сигнала 6 подается сигнал с выхода второго сумматора 7. В идеальном случае этот сигнал не содержит периодической помехи, но в случае ее появления формирователь компенсирующего сигнала 6 производит коррекцию гармоник компенсирующего сигнала таким образом, чтобы минимизировать или полностью подавить периодическую помеху на выходе второго сумматора 7.Compensating signal generator 6 operates as follows. Using a differential amplifier 4, a synchronizing signal is generated with the mains frequency. If the controlled network 2 is an AC network, then an alternating voltage acts between any two lines (phases) of the network. As a result, the output of the differential amplifier 4 is an alternating voltage with a mains frequency, for example, 50 Hz. If the controlled network 2 is a DC network, then between the lines (poles) of the network there is some voltage ripple, for example, 100 Hz. Due to this ripple, a signal is generated that is fed to the synchronizing input of the compensating signal generator 6. The signal from the output of the second adder 7 is fed to the controlling input of the compensating signal generator 6. Ideally, this signal does not contain periodic interference, but if it occurs, the compensating signal generator 6 corrects the harmonics of the compensating signal in such a way as to minimize or completely suppress the periodic noise at the output of the second adder 7.

Существует несколько вариантов технических решений, позволяющих это сделать. Один из возможных вариантов - запомнить один период сигнала, действующего на выходе делителя, с помощью АЦП и оперативной памяти. Для выделения времени, равного одному периоду, необходим сигнал синхронизации, который формируется с помощью дифференциального усилителя.There are several options for technical solutions to do this. One of the possible options is to store one period of the signal acting at the output of the divider using an ADC and RAM. To allocate time equal to one period, a synchronization signal is needed, which is generated using a differential amplifier.

Второй вариант - использовать межфазное напряжение для формирования компенсирующего сигнала. То есть подвергать сигнал, действующий на выходе дифференциального усилителя, различным преобразованиями (создать для него блок с регулируемой АЧХ) до достижения компенсации.The second option is to use the phase-to-phase voltage to generate a compensating signal. That is, subject the signal acting at the output of the differential amplifier to various transformations (create a block with adjustable frequency response for it) until compensation is achieved.

Еще один вариант - анализировать каждую гармонику (50 Гц, 100 Гц, 150 Гц…) на выходе второго сумматора 7 и формировать компенсирующий сигнал для каждой гармоники. При этом для каждой гармоники можно реализовать известный метод оптимизации, например, метод покоординатного спуска [1].Another option is to analyze each harmonic (50 Hz, 100 Hz, 150 Hz…) at the output of the second adder 7 and generate a compensating signal for each harmonic. In this case, for each harmonic, it is possible to implement a well-known optimization method, for example, the coordinate-wise descent method [1].

Физическая реализация компенсатора помех может иметь различные варианты. Например, использовать микроконтроллер со встроенным АЦП, а также ЦАП и операционный усилитель, фиг. 3.The physical implementation of the noise canceler can have different options. For example, use a microcontroller with a built-in ADC, as well as a DAC and an operational amplifier, Fig. 3.

Процесс измерения состоит из измерительных циклов, каждый из которых состоит из двух полуциклов. В двух полуциклах используются разные измерительные напряжения, например, +50 В и -50 В. В конце каждого полуцикла измеряются установившиеся значения токов I1 и I2 с помощью блока измерения тока 12, а также установившиеся значения напряжения U1 и U2. Напряжения можно измерять, например, измеряя сигнал на выходе второго сумматора 7. Вычисления сопротивления изоляции осуществляются по формуле:The measurement process consists of measuring cycles, each of which consists of two half-cycles. Two half-cycles use different measuring voltages, for example, +50 V and -50 V. At the end of each half-cycle, the steady-state values of the currents I 1 and I 2 are measured using the current measurement unit 12, as well as the steady-state voltage values U 1 and U 2 . Voltages can be measured, for example, by measuring the signal at the output of the second adder 7. Calculations of the insulation resistance are carried out according to the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

Устройство измеряет эквивалентное сопротивление изоляции, которое обусловлено сопротивлениями 19, 20, 21 изоляции линий сети.The device measures the equivalent insulation resistance, which is due to the insulation resistances 19, 20, 21 of the network lines.

В предлагаемом устройстве отсутствует фильтр низких частот, который заменен на компенсатор помехи 5. По сравнению с фильтром низких частот, компенсатор помехи 5 не вносит задержку в распространение полезного сигнала. Наличие фильтра низких частот не позволяло использовать большой коэффициент передачи П-регулятора 9, использовалось значение К=5. При этом, когда возникало небольшое рассогласование, формировался небольшой ток с помощью преобразователя напряжение-ток 10, из-за чего заряд емкостей сети 22, 23, 24 происходил медленно.The proposed device does not have a low-pass filter, which is replaced by an interference canceller 5. Compared to a low-pass filter, the interference canceller 5 does not delay the propagation of a useful signal. The presence of a low-pass filter did not allow the use of a large transfer coefficient of the P-regulator 9, the value K=5 was used. In this case, when a small mismatch occurred, a small current was formed using the voltage-to-current converter 10, due to which the charge of the network capacitances 22, 23, 24 was slow.

При использовании компенсатора помехи 5 стало возможным значительное увеличение коэффициента передачи П-регулятора 9. Теоретически САР будет устойчивой при любом коэффициенте передачи, практически использовалось значение К=50. Теперь, когда возникает рассогласование, формируется большой ток с помощью преобразователя напряжение-ток 10, заряд емкостей сети 22, 23, 24 происходит значительно быстрее, при К=50 в 10 раз.When using the interference compensator 5, it became possible to significantly increase the transmission coefficient of the P-regulator 9. Theoretically, the ACS will be stable at any transmission coefficient, in practice, the value K=50 was used. Now, when a mismatch occurs, a large current is formed using the voltage-to-current converter 10, the charge of the network capacitances 22, 23, 24 occurs much faster, at K = 50 by 10 times.

В большинстве известных устройств измерения сопротивления изоляции источник измерительного напряжения подключается к контролируемому объекту (к сети) через токоограничивающий резистор. При наличии емкости сети относительно земли во время переходного процесса ток изменяется по экспоненте. Если в самом начале ток равен, например, 10 мА, то затем он уменьшается и асимптотически приближается к установившемуся значению. В авторском свидетельстве [2] и в патенте [3] предложено сначала осуществлять заряд емкости с помощью источника тока, то есть практически по линейному закону, до заданного значения напряжения. Затем, в момент t1, подключается источник напряжения E1, после чего переходный процесс сразу заканчивается, фиг.2. В предлагаемом устройстве такой заряд емкости достаточно просто реализуется. Для этого П-регулятор должен иметь некоторые предельные значения выходного сигнала. Например, если он реализован с помощью операционных усилителей, имеющих питающее напряжения +12 В и -12 В, то такими предельными значениями могут быть значения +10 В и -10 В. При этом, если преобразователь напряжение-ток имеет выходное значение тока 10 мА при управляющем напряжении 10 В, то в первые секунды переходного процесса емкости будут заряжаться током 10 мА. Это будет происходить, так как в начале переходного процесса напряжение на емкости значительно отличается от заданного значения. При этом на выходе первого сумматора будет большой сигнал, а на выходе П-регулятора тем более большой, но не больше предельного значения, то есть 10 В. Затем, когда приложенное значение напряжения приблизится к заданному значению, начнет работать САР, то есть значение приложенного напряжения будет стабилизироваться на заданном уровне, например, 50 В. Таким образом, за счет ограничений выходного сигнала П-регулятора реализуется описанный ускоренный принцип заряда емкости.In most known devices for measuring insulation resistance, the measuring voltage source is connected to the controlled object (to the network) through a current-limiting resistor. In the presence of network capacitance relative to earth during the transient, the current changes exponentially. If at the very beginning the current is, for example, 10 mA, then it then decreases and asymptotically approaches the steady value. In the copyright certificate [2] and in the patent [3], it is proposed to first charge the capacitance using a current source, that is, almost linearly, to a given voltage value. Then, at the moment t 1 , the voltage source E 1 is connected, after which the transient process immediately ends, Fig.2. In the proposed device, such a capacitance charge is quite simply implemented. To do this, the P-controller must have some limit values for the output signal. For example, if it is implemented using operational amplifiers with a supply voltage of +12 V and -12 V, then the values \u200b\u200bof +10 V and -10 V can be such limit values. In this case, if the voltage-to-current converter has an output current value of 10 mA at a control voltage of 10 V, then in the first seconds of the transient process, the capacitances will be charged with a current of 10 mA. This will happen, since at the beginning of the transient, the voltage across the capacitance differs significantly from the set value. At the same time, there will be a large signal at the output of the first adder, and even more at the output of the P-regulator, but not more than the limit value, that is, 10 V. Then, when the applied voltage value approaches the set value, the ACS will start working, that is, the value of the applied voltage will stabilize at a given level, for example, 50 V. Thus, due to the limitations of the output signal of the P-regulator, the described accelerated principle of capacitance charging is implemented.

Таким образом, технический результат заключается в том, что становится возможным использование большого коэффициента передачи П-регулятора 9 с сохранением устойчивости САР, что в конечном итоге приводит к повышению быстродействия устройства измерения сопротивления изоляции.Thus, the technical result consists in the fact that it becomes possible to use a large transmission coefficient of the P-regulator 9 while maintaining the stability of the ACS, which ultimately leads to an increase in the performance of the insulation resistance measuring device.

ЛитератураLiterature

1. Зайцев В.В. Численные методы для физиков. Нелинейные уравнения и оптимизация: учебное пособие / В.В.Зайцев, В.М.Трещев. - Самара: Изд-во «Самарский университет», 2006.1. Zaitsev V.V. Numerical methods for physicists. Nonlinear Equations and Optimization: Study Guide / V.V. Zaytsev, V.M. Treshchev. - Samara: Samara University Publishing House, 2006.

2. А.с. 1737363 СССР, МКИ G01R 27/18. Способ измерения сопротивления изоляции электрических сетей / Лачин В.И., Иванов Е.А., Малина А.К., Холодков В.П., Соломенцев К.Ю. и др. - Опубл. 1992, Бюл. № 20.2. A.s. 1737363 USSR, MKI G01R 27/18. A method for measuring the insulation resistance of electrical networks / Lachin V.I., Ivanov E.A., Malina A.K., Kholodkov V.P., Solomentsev K.Yu. and others - publ. 1992, Bull. No. 20.

3. Пат. 2310873 РФ, МПК G01R 27/18. Способ измерения сопротивления изоляции электрических сетей / Лачин В.И., Кильдияров А.В., Соломенцев К.Ю., Иванов Е.А. - Опубл. 20.11.07, Бюл. № 32.3. Pat. 2310873 RF, IPC G01R 27/18. A method for measuring the insulation resistance of electrical networks / Lachin V.I., Kildiyarov A.V., Solomentsev K.Yu., Ivanov E.A. - Published. 20.11.07, Bull. No. 32.

Claims (1)

Устройство измерения сопротивления изоляции с ускоренным зарядом емкости сети, содержащее делитель, первый сумматор, у которого первый вход является инвертирующим, второй вход - неинвертирующим, П-регулятор, преобразователь напряжение-ток, блок подключения, блок измерения тока, входы делителя подключены к контролируемой сети, на второй вход первого сумматора подается задающее напряжение, выход первого сумматора соединен с входом П-регулятора, выход которого подключен к управляющему входу преобразователя напряжение-ток, один выход которого подключен к земле через блок измерения тока, другой выход подключен к контролируемой сети через блок подключения, отличающееся тем, что введены дифференциальный усилитель и компенсатор помехи, который состоит из формирователя компенсирующего сигнала и второго сумматора, у которого первый вход является неинвертирующим, а второй инвертирующим, причем входы дифференциального усилителя подключены к линиям контролируемой сети, выход дифференциального усилителя подключен к синхронизирующему входу формирователя компенсирующего сигнала, выход делителя подключен к первому входу второго сумматора, ко второму входу которого подключен выход формирователя компенсирующего сигнала, выход второго сумматора подключен к контролирующему входу формирователя компенсационного сигнала и к первому входу первого сумматора.A device for measuring insulation resistance with an accelerated charge of the network capacitance, containing a divider, the first adder, in which the first input is inverting, the second input is non-inverting, P-regulator, voltage-to-current converter, connection unit, current measurement unit, divider inputs are connected to a controlled network , a setting voltage is applied to the second input of the first adder, the output of the first adder is connected to the input of the P-regulator, the output of which is connected to the control input of the voltage-to-current converter, one output of which is connected to ground through the current measurement unit, the other output is connected to the controlled network through the unit connection, characterized in that a differential amplifier and an interference compensator are introduced, which consists of a compensating signal generator and a second adder, in which the first input is non-inverting and the second is inverting, and the inputs of the differential amplifier are connected to the lines of a controlled network, the output of the differential gain The divider output is connected to the synchronizing input of the compensating signal shaper, the divider output is connected to the first input of the second adder, to the second input of which the output of the compensating signal shaper is connected, the output of the second adder is connected to the control input of the compensating signal shaper and to the first input of the first adder.
RU2022125195A 2022-09-26 Insulation resistance measuring device with accelerated charge of network capacitance RU2792304C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2792304C1 true RU2792304C1 (en) 2023-03-21

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1758591A1 (en) * 1989-03-23 1992-08-30 Предприятие П/Я В-2156 Device for measuring insulation resistance of power networks
JPH08248074A (en) * 1995-03-09 1996-09-27 Railway Technical Res Inst Method and apparatus for measuring insulating resistance
RU60225U1 (en) * 2006-07-27 2007-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" DEVICE FOR MEASURING RESISTANCE OF ELECTRIC NETWORK INSULATION
US7253637B2 (en) * 2005-09-13 2007-08-07 Square D Company Arc fault circuit interrupter system
RU2509314C2 (en) * 2012-06-06 2014-03-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") Device to monitor resistance of insulation of ac electric circuit
CN106291250A (en) * 2016-08-30 2017-01-04 合肥智博电气有限公司 High-voltage cable insulating runs detecting system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1758591A1 (en) * 1989-03-23 1992-08-30 Предприятие П/Я В-2156 Device for measuring insulation resistance of power networks
JPH08248074A (en) * 1995-03-09 1996-09-27 Railway Technical Res Inst Method and apparatus for measuring insulating resistance
US7253637B2 (en) * 2005-09-13 2007-08-07 Square D Company Arc fault circuit interrupter system
RU60225U1 (en) * 2006-07-27 2007-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" DEVICE FOR MEASURING RESISTANCE OF ELECTRIC NETWORK INSULATION
RU2509314C2 (en) * 2012-06-06 2014-03-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") Device to monitor resistance of insulation of ac electric circuit
CN106291250A (en) * 2016-08-30 2017-01-04 合肥智博电气有限公司 High-voltage cable insulating runs detecting system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Соломенцев К.Ю. Расчет параметров измерительного преобразователя сопротивления изоляции электрических цепей на основе метода D-разбиений. Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2008. N1. с. 41-43. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0460555B2 (en)
KR970004468B1 (en) Apparatus for controlling power converter
US20080265898A1 (en) Determining electrical characteristics of an electrical cable
RU2316038C2 (en) Method for adjusting electric power supply through transmitting line by means of check connection contour
RU2792304C1 (en) Insulation resistance measuring device with accelerated charge of network capacitance
GB1571689A (en) Circuit arrangement and method for compensating and rendering symmetrical rapidly varying wattless currents
RU168431U1 (en) 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE
JP2012052862A (en) Power supply unit for test device and test device using the same
RU2606952C1 (en) Method of adjusting the mode of compensation of capacitor currents in electric networks
JPH0998600A (en) Excitation controller for generator
Toboła et al. Reference signal detection for voltage harmonic damping in three-phase systems
RU2011264C1 (en) Method of automatic control of excitation of synchronous generator
SU815719A1 (en) Calibrator of ac voltages
US3499169A (en) Variable frequency ac regulator
US2659856A (en) Duration ratio regulator
RU2653173C2 (en) Method of measuring resistance to direct current
RU2696365C1 (en) Method of measuring resistance to direct current
Houtzager et al. Reference setup for the calibration of power transformer loss measurement systems
RU2667313C2 (en) Method of measuring equivalent capacity of network and device for implementation thereof
SU262995A1 (en) STABILIZER AMPLITUDE AC
JP2764582B2 (en) Simple insulation resistance measurement method
RU2246747C1 (en) Method for controlling static stabilized direct current voltage sources working in parallel for common load
Azevedo et al. A new voltage reference generator for dynamic voltage restorer
SU744904A1 (en) Sinusoidal oscillation generator
RU2673335C2 (en) Device of the analog sensor of the reactive component of the alternating current