SU828118A1 - Device for measuring dc electric network insulation resistance - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может ;быть |И-слользовано в телеметрических системах измерени  и контрол  состо и:   мзрл ции сети посто нного тока при неотключенном нсточнике питани  на э.нергетически.х о-бъентах различного назначени1Я. Известно устройство дл  из.м рени  сопротивлени  изол ции сети посто нного и переменного тока, содержащее г-е ератор переменного тока, соединенный с «онтролируемой сетью посредством нроводни.ка последовательно через конденсатр(р и управл емый ключ, а параллельно этой 11епочке подключен конденсатор .регулируемой емкости , сумматор и блок из.мерени  fl Недостаток устройства - ЩИзка  точ .ность измерени , обусловленна  ««линейной зависи.мостью .между результатом измерени  и сопротивлением изол ции и вли нием емкости сети .на результат .измерени , а также аппаратурна  сложность реализа .ции а,втоматической -перестройки .регулируемого жонденсатора в процесс-е (Намерени . Наиболее близ-кий по технической сущности к изобретению лреоб.разоёатель сонротиБлени  изол ции сети Лосто  йного тока , содержащий генератор тестового напр жени  пр .моугольной формы, соединенный с контролируемой сетью через балансный резистор и последовательно с н.И:М - через разделительный конденсатор с входом амнлитудного детектора ,и соединенного с ним усилител  посто нного тока 2. К недостатку устройства относитс  низка  точность измерен1н , обусловленна  .нелинейной за.виснмостью мелчду результатом имерени  и сол.ротивлением изол ции и вли н;ием е.мкости сети на реззльтат измерен|ИЯ . Устройство облада.ет также низким быстро.действием, вследствие необходимости .использовани  тестового генератора инфракрасной частоты, иолупериод работы которого больще времени установлени  перехо .дного процесса в сети и.ри максимальных значени х посто нной -времени .контролируемой сети; в схеме уст1ройства отсутствует B03MOMvHOCTb авто1матической перестройки частоты генератора в за.вкспмосии от изменени  параметров сети; кроме того, в устройстве существует гальваническа  св зь .между ко.нтролиру.мой сетью и а1змерительной схемой, вследствие чего .измерительна  схема шунтирует сопротивление изол ции по посто нному то.ку, уменьща  его, и рабочее напр жение сети воздействует пр.и этом на измерительную схему, что снижает на.дежность устройства, особенно пр.и больщих напр жени х сети.The invention relates to electrical measuring equipment and can be used in telemetry systems for measuring and monitoring the state of: dc network power supply with the power supply disconnected on power supplies for various purposes. A device is known for measuring the resistance of the insulation of a network of direct and alternating current, containing an ac alternator, connected to an “controlled network by means of a conductor. Through a capacitor (p and a controlled key, and a capacitor is connected in parallel to this loop). Adjustable capacitance, adder and block of measurement fl The device has the disadvantage of measuring accuracy due to a linear relationship between the measurement result and the insulation resistance and the effect of the network capacitance. measurement, as well as the apparatus complexity of the implementation of a, automatic-tuning, adjustable-capacitor in process-e (Intention. The most closely related to the invention to the invention is a bridge detector for isolating the insulating network of a steady-state current, rectangular shape, connected to a controlled network through a balanced resistor and in series with N. And: M - through a coupling capacitor with an input of an amplitude detector, and a DC amplifier 2 connected to it. stroystva relates izmeren1n low accuracy caused .nelineynoy za.visnmostyu melchdu result imereni and sol.rotivleniem insulation effect and N; iem e.mkosti network rezzltat measured | FL. The device also possesses a low fast action due to the need to use a test infrared frequency generator, the operating period of which is longer than the time required to establish the transition process in the network and the maximum values of the constant time network of the controlled network; There is no B03MOMvHOCTb automatic tuning of the frequency of the generator in the contact environment due to changes in the network parameters in the device circuit; in addition, there is a galvanic connection in the device. between the co-insulated network and a measuring circuit, as a result of which the measuring circuit shunts the insulation resistance by a constant current, reducing it, and the working voltage of the network is affected by this on the measuring circuit, which reduces the reliability of the device, especially the ave. and high network voltages.

Цель изобретени  - повышение точiHOCTH измерени  в широком диапазоне значений емкостей сети и быстродействи  устройства.The purpose of the invention is to increase the measurement accuracy in a wide range of network capacities and device performance.

11оставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  сонротивлени  изол ции сети посто нного тока, содержащее генератор нр моугольных имнульсов, первый разделительный конденсатор, первый вывод которого соединен с входной клеммой устройства, и усилитель посто нного тока, подключенный к выходной клемме устройства, введены второй разделительный конденсатор, высокоомный повторитель , интегратор, аналоговый дифференциальный блок пам ти, первый, второй и третий ключи, блок уиравлени , причем иервый вывод второго разделительного конденсатора соединен с входной клеммой устройства , второй вывод - с выходом генератора пр моугольных импульсов и с первым входом блока уиравлени , иервый выход которого соединен с входом сннхронизации генератора пр моугольргых импульсов и с управл ющим входом первого ключа, включенного в обратную св зь интегратора, вход которого соединен со вторым входом блока управлени  и с выходом высокоомиого повторител , вход которого соединен со вторым выводом первого разделительного конденсатора, выход интегратора через параллельио включенные второй и третий ключи соединен с двум  входами аналогового дифференциального блока пам ти, выход которого соединен со входом усилител  посто нного тока, второй и третий выходы блока управлени  соединены соответственно с уиравл ющимн входами второго и третьего ключей, а также тем, что блок управлени  содержит инвертор, первый i второй элементы И, последовательно соединенные двухполупериодный выпр митель, компаратор, первый и второй одновибраторы , причем вход инвертора соединен с нервым входом блока травлени  и с первым входом первого элемеита И, а выход- с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен со вторым входом первого элемента И и с выходом нервого одновибратора, вход двухполупериодпого выпр мител  соединен со вторым входом блока управлени , первый выход которого соединен с выходом второго одновпбратора , второй и третий выходы - соответственно с выходами первого и второго элемента ,И, второй -вход коМПаратора соединен с выходом источника опорного напр жени .This goal is achieved in that the device for measuring the insulation resistance of the DC network, containing the generator of rectangular impulses, the first coupling capacitor, the first terminal of which is connected to the input terminal of the device, and the DC amplifier connected to the output terminal of the device, are inserted second coupling capacitor, high-resistance repeater, integrator, analog differential memory unit, first, second and third keys, power supply unit, the first output of the second separating The capacitor is connected to the input terminal of the device, the second output is connected to the output of the square pulse generator and to the first input of the averaging unit, the first output of which is connected to the input terminal of the direct pulse generator and to the control input of the first key included in the integrator feedback, the input of which is connected to the second input of the control unit and to the output of the high-resistance repeater, whose input is connected to the second output of the first coupling capacitor, the integrator output through parallel The included second and third keys are connected to two inputs of an analog differential memory unit, the output of which is connected to the input of a DC amplifier, the second and third outputs of the control unit are connected respectively to the driving inputs of the second and third keys, and that the control unit contains the inverter, the first i the second elements And, are connected in series to the full-wave rectifier, comparator, the first and second one-shot, and the input of the inverter is connected to the nerve input of the etching unit and the first the first element and the output, with the first input of the second element, the second input of which is connected to the second input of the first element I and the output of the nerve one-vibrator, the input of the full-wave rectifier is connected to the second input of the control unit, the first output of which is connected to the output of the second single-pulse The second and third outputs, respectively, with the outputs of the first and second elements, And, the second - the input of the com parator is connected to the output of the voltage source.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временна  диаграмма работы устройства.FIG. 1 shows a block diagram of the device; in fig. 2 - time diagram of the device.

Устройство содерл ит генератор / пр моугольных .импульсов (фиг. 1), соединенный через второй разделительный конденсатор 2 с контролируемой сетью 5, котора  через первый разделительный конденсатор 4 и Бысокоомный новторнтель о св зана с интегратором 6, в обратную св зь которого включен управл емый ключ 7, а выход интегратора 6 через управл емые ключи 8 iH 9 св зан с входом аналогового дифференциального блока пам ти 10, который через усилитель // посто нного тока гоединен с выходной клеммой устройства The device contains a generator / rectangular impulses (Fig. 1) connected via a second coupling capacitor 2 to a controlled network 5, which is connected to an integrator 6 through a first coupling capacitor 4 and a high-impedance analog amplifier. the key 7, and the output of the integrator 6 through the controlled keys 8 iH 9 are connected to the input of the analog differential memory unit 10, which is connected to the output terminal of the device through a DC / DC amplifier

12, блок управле1П   J3, содержащий последовательно соединенные выпр митель 14, компаратор 15, на уиравл ющий вход которого подаетс  опорное напр жение Uo, и первый и ;второй одиовибраторы 1-6 и 17, а12, the control unit J3, containing a series-connected rectifier 14, a comparator 15, to the whose input input is fed a reference voltage Uo, and the first and; the second one are vibrators 1-6 and 17, and

св занный с выходом генератора / инвертор 18, и два элемента И 19 и 20, одни выходы которых соединены между собой и с выходом одновибратора 16, а на второй вход первого элемента И нодают напр й ение с выхода генератора / и на второй вход второго элемента И - с выхода инвертора -М. Управл ющий вход ключа 7 соединен с выходом одновибратора // и синхронизирующи.м входом генератора /, а connected to the output of the generator / inverter 18, and two elements And 19 and 20, one outputs of which are connected to each other and to the output of the one-shot 16, and the voltage from the output of the generator / and the second input of the second element And - from the output of the inverter -M. The control input of the key 7 is connected to the output of the one-shot // and the synchronizing input of the generator /, and

управл ющие входы ключей S и 5 - с выходом элементов И 19 и 20 соответственно. Входы блока управлени  13-21 и 22, выходы -; 23,-24 11,25.the control inputs of the keys S and 5 are with the output of the And 19 and 20 elements, respectively. The inputs of the control unit 13-21 and 22, the outputs -; 23, -24 11.25.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Тестовое напр жение пр моугольной формы амилитудой EQ (фиг. 2 а) от генератора / иоступает через второй разделительныД конденсатор 2 в контролируемуюThe test voltage of a rectangular shape with an amilithic EQ (Fig. 2 a) from the generator / and fed through the second separator capacitor 2 to a controlled

сеть. 5. .На сопротивлении изол ции К., защунтирозаннрм на землю емкостью сети С д., выдел етс  дри .этом импульсный сигнал (фиг. 2 б) ,,напр )кеиие которого в онераториой форме занишетс  следующим образом:network. 5.. On the insulation resistance K., the grounding of the earth to the capacitance of the network C d., The pulse signal is released (Fig. 2 b), for example, which is underestimated in the following way:

R,R,

У Уо)-2 .. + Woo) -2 .. +

иМ-2 .: f - - у 1 IM-2.: f - - at 1

, + рС, 2 o7 4VЦ, (1)  , + рС, 2 o7 4VЦ, (1)

Сз ть с Sz be with

1one

3 7Г х3 7G x

Р +P +

.(с;ТаУ. (c; tau

полное сопротивление изол ции сети; сопротивление второго разделительного конденсатора .network impedance; resistance of the second coupling capacitor.

Переход  от онераторной формы записи к временной, на .основе (1) получим выражение дл . LIx(t): .The transition from writing to temporary form, on the basis of (1) we obtain the expression dl. Lix (t):

,....-.. /, ....- .. /

.Cj-.(Q-гС,).Cj -. (Q-gC,)

U(t) 2E,U (t) 2E,

, (), ()

Claims (2)

Оо Г t 1где R(C, +С,)т. посто нна  времени конт.рол.ируемой сети. Выделенный нз сети 3 импульсный сигнал l-J(t) поступает через первый разделительный конденсатор 4 и высокоомный повторитель 5 на интегратор 6. Напр жение (УВЫХ на его выходе (фиг. 2 г) определ етс  из выражени  i/,b,x 4- ((df 2E,,,(C, т .) г (- 1+ CJ( 1) - 4-2Я„С,/,,( -1), (3) где т - посто нна  времени интегратораб . Если врем  интегрировани  равно Тинт (4-5) т , то с достаточной степенью точности выражение (3) преобразовать в следующее: вых - Eo--CzR Из выражени  (4) видно, что выходное напр жение интегратора 6 t/вых пропорциоиально сопротивлению изол ции R и ие зависит от емкости сети С.... В конце каждого иолупериода ироисхолит занесение выходного напр жени  (/вых интегратора 6 через управл ющие ключи 8 и 9 в аналоговый дифференциал ный блок пам ти 10, причем в четные и нечетные полуиериоды работы схемы занесение осуществл етс  на инвертирующий и неинвертирующий входы аналогового дифференциального блока пам ти 10 соответственно, что обеспечивает удвоение на его выходе амплитудного значени  напр жени  i/gyx с выхода интегратора 6, пропорциоиального вольт-секундной площади выделенного в сети сигнала Ux(t). Однопол р ное напр жение дрейфа нул  иитегратора 6 за врем  одного цикла при этом компенсируетс . В обратную св зь иитегратора 6 включеи управл емый ключ 7, осуществл ющий в следующем за заиесением в пам ть информации иодтакта работы схемы разр д коиденсатора в обратной св зи интегратора 5 в ноль, чем интегратор 6 подготавливаетс  к следующему полупериоду измереЧерез усилитель // иосто ниого тока напр жение с выхода аналогового дифференциальиого блока пам ти 10 поступает па выходную клемму 12 (фиг. 2 д). Применение в устройстве блока пам ти 10, собраиного по дифференциальной схеме, обусловлено тем, что длительность цикла измерени  при большой посто нной времени сети достигает нескольких минут. Напр жение дрейфа нул  интегратора 6 ирн этом будет значительным и может внести существенную инструментальную погрешность в результат измерени . Однако эта гюгрешность будет скомиенсирована на дифференциальном входе блока пам ти 10, способству  тем самым повышению точности измерени  иредлагаемого устройства в целом. Блок управлени  13 работает следующим образом. На вход 22 поступает с высокоомного повторител  3 выделениый в сети разиопол рный сигнал /.у- Напр жение на выходе выпр мител  14 (фиг. 2 в) подают в каждый иолупериод на компаратор 15, где происходит сравиение измен ющегос  во времени выпр мленного сигнала с оиорньш напр л ением Uo. Напр жение Ug выбираетс  таким образом, чтобы момент равенства этих наир жений происходил по истечеиии времени, равного 7 (4-5)/.i(Ca 4+ €2) во всем диапазоне измерени . В этот момент начинают формироватьс  тактирующие импульсы, разрешающие запись с выхода интегратора 6 на вход блока пам ти 10 через второй или третий ключи Ь и 9 соответственно (фиг. 2 е и 2 ж), что обеспечиваетс  инвертором 18 и элементами И 19 и 20, управл емыми от генератора 1, и одновнбратором 16. Затем на выходе одновибратора 17 формируетс  импульс сброса интегратора 6 в нуль, управл ющий открытием ключа 7 (фиг. 2 з). Задним фронтом этого импульса генератор / переключаетс  в прот.чр-пгтоложиор состо ние. Таким образом, блок управлени  13 осуществл ет адаптивную настройку длительности цикла измерени  в зависимости от текущих значеиий соиротивлени  изол ции и емкости сети во всем диапазоие изменени  этих параметров, увеличива  тем самым быстродействие схемы в целом и формирует иоследовательность передачи информации в измерительном такте устройства . Формула изобретени  1. Устройство дл  измерени  соиротивлеии  изол ции сети посто нного тока, содержащее генератор пр моугольных импульсов , первый разделительный конденсаiop , первый вывод которого соединен с входной клеммой устройства, усилитель посто нного тока, иодключениый к выходной клемме устройства, отличающеес  тем, что, с целью иовышеии  точности измерени  в широком диаиазоне значеии  емкости сети и быстродействи  устройства, введены второй разделительный конденсатор, высокоомный повторитель, интегратор, аналоговый дифференциальный блок пам ти, первый, второй и третий ключи, блок управлени , причем первый вывод второго разделитель7Оо Г t 1 where R (C, + С,) t. constant time of the monitoring network. The pulse signal lJ (t) selected by the network 3 is fed through the first coupling capacitor 4 and the high-resistance repeater 5 to the integrator 6. The voltage (ODS at its output (Fig. 2 g) is determined from the expression i /, b, x 4- ( (df 2E ,,, (C, t.) g (- 1 + CJ (1) - 4-2π, C, / ,, (-1), (3) where r is the integrator time constant. If the integration time is equal to Tint (4-5) t, then with a sufficient degree of accuracy to convert the expression (3) into the following: o - Eo - CzR From the expression (4) it can be seen that the output voltage of the integrator 6 t / o is proportional to the insulation resistance R and It does not depend on the capacitance network C .... At the end of each iolupe period, iroisholit is outputting the output voltage (/ o of the integrator 6 through the control keys 8 and 9 into the analog differential storage unit 10, and in even and odd semi-periods of the circuit and non-inverting inputs of the analog differential storage unit 10, respectively, which doubles at its output the amplitude value of the voltage i / gyx from the output of integrator 6, proportional to the volt-second area of the dedicated signal Ux (t). The same-field drift voltage of zero and integrator 6 is compensated for during one cycle. In feedback of the integrator 6, turn on the controllable key 7, which carries out the following operation in the memory of the iodact of the coagulator feedback circuit in the feedback of the integrator 5 to zero, than the integrator 6 prepares for the next half-period through the amplifier // and the current from the output of the analog differential storage unit 10 is fed to the output terminal 12 (fig. 2 d). The use of a memory unit 10 assembled according to a differential circuit in the device is due to the fact that the duration of the measurement cycle with a large constant network time reaches several minutes. The voltage of the zero drift of the integrator is 6 and this will be significant and may introduce significant instrumental error in the measurement result. However, this accuracy will be combined at the differential input of the memory unit 10, thereby contributing to an increase in the accuracy of measurement of the proposed device as a whole. The control unit 13 operates as follows. The input 22 is fed from a high-resistance repeater 3 a sparse signal extracted from the network / .- The voltage at the output of the rectifier 14 (Fig. 2 c) is fed to each comparator 15, where a comparison of the rectified signal with time occurs. Direction Uo. The voltage Ug is chosen in such a way that the moment of equality of these occurrences occurs after a time equal to 7 (4-5) /. I (Ca 4+ € 2) in the whole measurement range. At this moment, clock pulses begin to form, permitting recording from the output of the integrator 6 to the input of the memory block 10 via the second or third keys L and 9, respectively (Fig. 2 e and 2 g), which is provided by the inverter 18 and the And 19 and 20 elements, controlled by the generator 1, and the single-oscillator 16. Then, at the output of the one-oscillator 17, a reset pulse of the integrator 6 is generated to zero, which controls the opening of the key 7 (Fig. 2 h). The trailing edge of this pulse is the generator / switches to the fcd-rotted state. Thus, the control unit 13 performs an adaptive adjustment of the measurement cycle duration depending on the current isolation isolation values and network capacity throughout the entire range of variation of these parameters, thereby increasing the overall performance of the circuit and generates the information transfer sequence in the measuring cycle of the device. Claim 1. A device for measuring the co-current isolation of a DC network, comprising a square pulse generator, a first separator condenser, the first terminal of which is connected to the input terminal of the device, a DC amplifier and connected to the output terminal of the device, characterized in that In order to improve the measurement accuracy in a wide range of network capacity and device speed, a second coupling capacitor, high impedance repeater, integrator, analog differential are introduced The potential memory block, the first, second and third keys, the control unit, the first terminal of the second separator7 кого конденсатора соединен с )зходнои клеммой устройства, второй вывод - с выходом генератора нр моугольных имнульсов н с первым входом блока управлени , первый выход которого соединен с входом си1нхроиизади1и генератора пр моугольных имнульсов 11 с унравл юи1,им входом нервого ключа, включенного в обратную св зь интегратора , выход которого соединен со вторым входом блока унравлени  и с выходом Бысокоомного новторнтел , вход которого соединен со вторым выводом нервого раздолительпого кондексатора, выход интегра1ора через параллельно включенные второй и третий ключи соединен с двум  входами аналогового дифференциального блока пам ти , выход которого соединеп со входом уеплител  посто нного тока, второй и третнй выходы блока управлени  соединены соответственно с управл ющими входами BTODoro и третьего ключей.The capacitor is connected to the device's electrical terminal, the second output is connected to the output of a generator of mono-pulses and to the first input of the control unit, the first output of which is connected to the input of a synchro- nisal of the generator of rectangular impulses 11 with a handwheel and its nerve key input connected integrator, the output of which is connected to the second input of the control unit and to the output of the High-impedance Novortel, whose input is connected to the second output of the nerve of the separator condenser, the output of the integrator through parallel included the second and third switches connected to the two inputs of the analog differential block memory whose output to an input of soedinep ueplitel DC, and the second control unit tretny outputs respectively connected with the control inputs BTODoro and third keys. 2. Устройство по и. 1, о т л и чающеес   тем, что блок управлени  содержит инвертор , первый и второй элементы И, последовательно соединенные двухиолуиери82. Device for and. 1, it is possible that the control unit contains an inverter, the first and second elements AND, connected in series by two i-links 8 одный вынр митель, комнаратор, первый и второй одиовибраторы, причем вхо,д инвертора соедииен с первым входом блока управлени  и с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен со вторым входом иервого элемента И и с выходом нервого одновибратора, вход двухполупериодного выпр мител  соединен со ьторым входом блока управлени , первый ьыход которого соедипеи с выходом второго одповнбратора, второй и третий выходы - соответственно с выходами нервого и второго элемента И, второй вход комиаратора соединен с выходом источника опорного напр жени .one driver, comnator, first and second one oscillators, and the input of the inverter is connected to the first input of the control unit and to the first input of the second element And, the second input of which is connected to the second input of the first element And, and the output of the nerve one-vibrator, the input of the full-wave rectifier connected to the second input of the control unit, the first output of which is connected with the output of the second sampler, the second and third outputs are respectively with the outputs of the nerve and the second element And, the second input of the comiaarator is connected to the output of the source nick support voltage. Источники информации, Information sources, прин тые во внимание ири экснертизе:taken into consideration 1.Аоторекое свидетельство СССР . 0 419808, кл. G 01 R 27/18, 1972.1.Aorekoy testimony of the USSR. 0 419808, cl. G 01 R 27/18, 1972. 2.Моховиков А. С. Измерительный преобразователь соиротивлени  изол ции сети посто ииого тока. Извести  вузов, Приборс .строеии , т. X, N° 5, 1967 (ирототгт).2. Mokhovikov A. S. Measuring transducer for isolating a constant current network. Lime universities, Pribor .Stroii, t. X, N ° 5, 1967 (irotott). ЧH