Пристрій для визначення ділянки із зниженим опором ізоляції мережі оперативного постійного струму

Реферат: Пристрій для визначення ділянки із зниженим опором ізоляції мережі оперативного постійного струму, в якому за рахунок значного зменшення часу існування цього сигналу, а також використання тестового сигналу різних частот та резервування його джерела досягається покращення надійності роботи для визначення ділянки із зниженим опором ізоляції мережі оперативного постійного струму та зменшення негативного впливу цього пристрою на джерела та навантаження МОПС. UA 88078 U (12) UA 88078 U UA 88078 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області електротехніки, а саме до області контролю опору ізоляції мережі оперативного постійного струму (МОПС), і може знайти застосування в мережах електроживлення постійним оперативним струмом споживачів, а також підприємств (електричних станцій і підстанцій), які використовують двопровідні мережі оперативного постійного струму. Відомий пристрій для контролю опору ізоляції мережі постійного струму [патент України № 28004U, м. кл. (51) 6 G01R 27/18. Бюл. № 5, 2000 p.], що містить дві клеми для підключення до контрольованого об'єкту, дільник напруги з двома вхідними і одним вихідним затискачами і електромагнітне реле, перший вивід котушки якого сполучений з вихідним затискачем дільника напруги, а другий вивід котушки електромагнітного реле сполучений з контуром заземлення, перший і другий комутуючі пристрої із замикаючим і розмикаючим контактом кожний і додатковий резистор, причому розмикаючий контакт першого комутуючого пристрою своїм першим виводом сполучений з першою клемою для підключення контрольованого об'єкту, а другий вивід згаданого контакту сполучений з першим вхідним затискачем дільника напруги, що розмикає контакт другого комутуючого пристрою своїм першим виводом сполучений з другою клемою для підключення контрольованого об'єкту, а другий вивід розмикаючого контакту другого комутуючого пристрою сполучений з другим вхідним затискачем дільника напруга, що замикає контакти першого і другого комутуючих пристроїв сполучених паралельно і своїми першими виводами сполучені з вихідним затискачем дільника напруги, а другі виводи згаданих замикаючих контактів сполучені з першим виводом додаткового резистора, другий вивід якого сполучений з другим виводом котушки електромагнітного реле, а також містить конденсатор, перший і другий виводи якого сполучені відповідно з першим і другим виводами котушки електромагнітного реле. Недоліками пристрою є обмеження функціональних можливостей, що полягає: в неможливості автоматичного виявлення пошкодженої ділянки тому, що пристрій автоматично контролює лише несиметрію опорів ізоляції полюсів всієї МОПС відносно землі; в неможливості автоматичного контролю опору ізоляції окремих полюсів МОПС тому, що пристрій автоматично контролює лише несиметрію опорів ізоляції полюсів МОПС відносно землі, а для контролю опору ізоляції окремих полюсів МОПС необхідно, наприклад, натиснути на кнопковий вимикач, як комутуючий пристрій виконаний у вигляді кнопочного вимикача; в зменшенні надійності швидкодіючих пристроїв релейного захисту (яким для спрацьовування потрібні малі вхідні струми) під час протікання струмів перезаряду ємностей ізоляції полюсів МОПС через вхідні кола цих захистів, викликаного безперервною роботою комутуючих пристроїв в разі автоматизації процесу контролю опору ізоляції окремих полюсів МОПС. Найближчим аналогом є пристрій для визначення ділянки з зниженим опором ізоляції в мережі постійного струму [патент України № 41957UA, м. кл. (51) 7G01R 31/08. Бюл. № 9, 2001 p.], що містить джерело змінної напруги, розділовий фільтр (в подальшому перший розділовий фільтр), датчик струму, блок виділення активної складової струму витоку з двома входами і одним виходом (в подальшому перший блок виділення активної складової струму витоку з двома входами і одним виходом), блок завдання уставки, блок порівняння з двома входами і одним виходом, вихідний орган і клему для підключення об'єкту контролю, причому перший вивід джерела змінної напруги через розділовий фільтр сполучений з клемою для підключення об'єкту контролю, датчик струму встановлений на контрольованій ділянці, вихід датчика струму сполучений з першим входом блока виділення активної складової струму витоку, другий вхід якого сполучений з клемою для підключення об'єкту контролю, вихід блока виділення активній складовій струму витоку сполучений з першим входом блока порівняння, другий вхід якого сполучений з виходом блока завдання уставки, вхід згаданого блока завдання уставки сполучений з клемою для підключення об'єкту контролю, а вихід блока порівняння сполучений з вихідним органом, в нього введений блок повного електричного опору, причому перший вивід блока повного електричного опору сполучений з другим виводом джерела змінної напруги і загальною точкою елементів пристрою, а друге вивід блока повного електричного опору сполучений з контуром заземлення. Недоліками найближчого аналогу є те, що: зменшується надійність швидкодіючих пристроїв релейного захисту (яким для спрацьовування потрібні малі вхідні струми) під час протікання струмів перезаряду ємностей ізоляції полюсів МОПС через вхідні кола цих захистів, викликаного коливаннями напруги полюса МОПС відносно землі, зумовленого накладанням на вже існуючу напругу джерела оперативного постійного струму, додаткової напруги джерела змінної напруги; погіршення умов експлуатації акумуляторних батарей за рахунок зростання пульсацій в МОПС на частоті джерела змінної напруги, в разі безперервної роботи цього джерела з метою автоматизації процесу визначення пошкодженої ділянки МОПС; неможливість 1 UA 88078 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 автоматичного визначення пошкодженої ділянки за наявності дії завад на датчик струму на частоті джерела змінної напруги, особливо під час ремонтів основного обладнання електричних станцій і підстанцій; неможливість автоматичного визначення пошкодженої ділянки в разі пошкодження джерела змінної напруги. В основу корисної моделі поставлено задачу створення такого пристрою для визначення ділянки із зниженим опором ізоляції мережі оперативного постійного струму, в якому за рахунок введення нових додаткових елементів та їх розташуванням, забезпечується розширення функціональних можливостей пристрою, яке полягає: у підвищенні надійності швидкодіючих пристроїв релейного захисту (яким для спрацьовування потрібні малі вхідні струми) під час протікання струмів перезаряду ємностей ізоляції полюсів МОПС через вхідні кола цих захистів, викликаного коливаннями напруги полюса МОПС відносно землі, шляхом значного обмеження часу накладання на вже існуючу напругу, додаткової напруги джерела змінної напруги; у покращенні умов експлуатації акумуляторних батарей за рахунок значного зменшення часу зростання пульсацій в МОПС на частоті джерела змінної напруги, в разі короткочасної роботи цього джерела з метою автоматизації процесу визначення пошкодженої ділянки МОПС; у забезпеченні автоматичного визначення пошкодженої ділянки за наявності дії завад на датчик струму на одній з тестових частот джерела змінної напруги особливо під час ремонтів основного обладнання електричних станцій і підстанцій; у автоматичному визначенні пошкодженої ділянки в разі пошкодження джерела змінної напруги на одній з тестових частот. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для визначення ділянки із зниженим опором ізоляції мережі оперативного постійного струму, який містить джерело змінної напруги, перший розділовий фільтр, датчик струму, встановлений на кожній контрольованій ділянці, перший блок виділення активної складової струму витоку з двома входами і одним виходом, блок порівняння з двома входами і одним виходом, підсилювач, смуговий фільтр, перший вихідний орган; а також в нього введено блоки контролю активного опору ізоляції ділянки мережі оперативного постійного струму, які встановлено на кожній контрольованій ділянці і є однотипними; блок контролю загальномережевого активного опору ізоляції полюсів мережі оперативного постійного струму, другий розділовий фільтр, перший, другий, третій блоки виділення та запам'ятовування діючого значення тестового сигналу частоти відповідно f 1, f2, f3, кожний з цих блоків містить блок виділення діючого значення тестового сигналу, перший електронний ключ, блок контролю напруги, блок контролю тривалості існування тестового сигналу, блок контролю тривалості паузи між тестовими сигналами на одній частоті, другий електронний ключ, перший запам'ятовуючий блок, блок затримки сигналу, блок перевірки наявності напруги частотою f1 пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу частотою f1 через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму, блок перевірки наявності напруги частотою f2 пропорційно діючому значенню струму тестового сигналу частотою f2 через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму, блок перевірки наявності напруги частотою f3 пропорційно діючому значенню струму тестового сигналу частотою f3 через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму, блок виділення активної складової із напруги на його вході, яка пропорційна струму витоку тестового сигналу (на частотах f 1 та f2), блок виділення активної складової із напруги на його вході, яка пропорційна струму витоку тестового сигналу (на частотах f 2 та f3), блок виділення активної складової із напруги на його вході, яка пропорційна струму витоку тестового сигналу (на частотах f3 та f1), перший логічний елемент 2I; другий логічний елемент 2I; третій логічний елемент 2I; перший аналоговий електронний ключ; другий аналоговий електронний ключ; третій аналоговий електронний ключ; багатоканальний аналоговий електронний ключ; блок розрахунку середнього значення опору ізоляції контрольованої ділянки; четвертий аналоговий електронний ключ; другий запам'ятовуючий блок, змінний багатообертовий резистор, кнопка "Скидання", логічний елемент 3АБО; третій запам'ятовуючий блок; другий вихідний орган; логічний елемент 2I; інверсний елемент; джерело стабілізованої напруги, логічний елемент 3І-НІ; логічний елемент 2I, джерело змінної напруги через перший та другий розділові фільтри з'єднані з додатнім та від'ємним полюсами мережі оперативного постійного струму; додатний та від'ємний полюси якої з'єднані з першим і другим входом блока контролю загально-мережевого активного опору ізоляції полюсів мережі оперативного постійного струму, а вихід цього блока з'єднаний з другим входом джерела змінної напруги, датчик струму являє собою трансформатор струму з розбірним осердям, первинною обмоткою якого є провідники додатного та від'ємного полюсу контрольованої ділянки, перший вхід датчика струму з'єднаний з контуром заземлення, перший вихід датчика струму з'єднаний з входом блока контролю активного опору ізоляції ділянки мережі оперативного постійного струму, вхід блока контролю активного опору ізоляції ділянки мережі оперативного постійного струму 2 UA 88078 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 з'єднаний з входом підсилювача, який є елементом даного блока, вихід підсилювача з'єднаний з входами першого, другого та третього блоків виділення та запам'ятовування діючих значень тестових сигналів частот f1, f2, f3, вихід першого блока виділення та запам'ятовування діючих значень тестових сигналів приєднаний до входу блока перевірки наявності напруги частотою f 1 пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму та до перших входів блока виділення активної складової із напруги на його вході, яка пропорційна струму витоку тестового сигналу (на частотах f1 та f2) та блока виділення активної складової із напруги на його вході, яка пропорційна струму витоку тестового сигналу (на частотах f 3 та f1); виходи першого блока виділення активної складової із напруги на його вході, яка пропорційна струму витоку тестового сигналу (на частотах f1 та f2), другого блока виділення активної складової із напруги на його вході, яка пропорційна струму витоку тестового сигналу (на частотах f2 та f3), третього блока виділення активної складової із напруги на його вході, яка пропорційна струму витоку тестового сигналу (на частотах f3 та f1), приєднані до перших входів першого, другого та третього аналогових електронних ключів, відповідно, перші виходи першого блока перевірки наявності напруги частотою f1 пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму, другого блока перевірки наявності напруги частотою f2 пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму та третього блока перевірки наявності напруги частотою f 3 пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму приєднані до першого, другого, третього входів логічного елемента 3АБО відповідно; другі виходи першого блока перевірки наявності напруги частотою f 1 пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму, другого блока перевірки наявності напруги частотою f 2 пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму та третього блока перевірки наявності напруги частотою f 3 пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму приєднані до перших входів першого, другого та третього логічних елементів 2I відповідно; треті виходи першого блока першого блока перевірки наявності напруги частотою f1 пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму, другого блока перевірки наявності напруги частотою f2 пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму та третього блока перевірки наявності напруги частотою f3 пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму приєднані до других входів третього, першого, другого логічних елементів 2I відповідно; вихід третього запам'ятовуючого блока приєднаний до входу другого вихідного органу; виходи першого, другого та третього аналогових електронних ключів приєднані до першого, другого, третього входів багатоканального аналогового електронного ключа відповідно; вихід першого логічного елемента 2I приєднаний до першого входу блока логічного елемента 3І та другого входу першого аналогового електронного ключа; а вихід другого логічного елемента 2I приєднаний до других входів другого аналогового електронного ключа та логічного елемента 3І; вихід третього логічного елемента 2I приєднаний до другого входу третього аналогового електронного ключа та третього входу логічного елемента 3І; перший, другий, третій виходи багатоканального аналогового електронного ключа приєднані до першого, другого, третього входів розрахунку середнього значення опору ізоляції контрольованої ділянки відповідно, вихід якого приєднаний до першого входу блока розрахунку середнього значення опору ізоляції контрольованої ділянки, а вихід логічного елемента 3І приєднаний до другого входу інверсного елемента та другого входу четвертого аналогового електронного ключа; вихід якого приєднаний до першого входу блока порівняння з двома ходами і одним виходом; а вихід інверсного елемента з'єднаний з четвертим входом другого вихідного органу; четвертий, п'ятий, шостий виходи багатоканального аналогового електронного ключа з'єднані з першим входом блока порівняння з двома входами і одним виходом, вихід блока порівняння з двома входами і одним виходом з'єднаний з другим входом блока другого запам'ятовуючого блока, входи першого вихідного органу, змінного багато-обертового резистору, кнопки "Скидання" приєднані до джерела стабілізованої напруги, яке отримує живлення від джерела 220 В 50 Гц власних потреб електричної станції або підстанції, вихід першого блока першого блока перевірки наявності напруги частотою f1 пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму зв'язаний з другим входом 3 UA 88078 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 блока порівняння з двома входами і одним виходом, а вихід кнопки "Скидання" - з'єднаний з першим входом другого запам'ятовуючого блока, вихід другого запам'ятовуючого блока з'єднаний з першим вихідним органом, перший вхід першого блока виділення та запам'ятовування діючого значення тестового сигналу частоти f1 приєднаний до першого входу полосового фільтру, який налаштований на частоту f 1, вихід якого підключений до входу блока виділення діючого значення тестового сигналу, вихід якого підключений до першого входу першого електронного ключа та до входу блока контролю напруги, вихід якого приєднаний до другого входу першого електронного ключа, вихід якого підключений до другого входу другого електронного ключа та до входів блока контролю тривалості існування тестового сигналу та блока контролю тривалості паузи між тестовими сигналами на одній частоті, виходи яких підключені до першого та другого входів першого логічного елемента 2I відповідно, вихід якого підключений до входу блока затримки сигналу та першого входу другого електронного ключа, вихід якого підключений до першого входу першого запам'ятовуючого блока, другий вхід якого підключений до виходу блока затримки сигналу, а вихід першого запам'ятовуючого блока є виходом першого блока виділення та запам'ятовування діючого значення тестового сигналу частоти f1, вихід першого електронного ключа з'єднаний з третім входом першого запам'ятовуючого блока; перший вхід логічного елемента 3I-НІ з'єднаний з першим входом логічного елемента 3АБО; другий вхід логічного елемента 3І-HI з'єднаний з другим логічним елементом 3АБО; третій вхід логічного елемента 3І-HI з'єднаний з третім входом логічного елемента 3АБО; вихід логічного елемента 3АБО приєднаний до першого входу логічного елемента 2I; вихід логічного елемента 3І-HI приєднаний до другого входу боку логічний елемент 2I; вихід логічного елемента 2I приєднаний до входу третього запам'ятовуючого блока; вихід кнопка стирання інформації також приєднаний до третього запам'ятовуючого блока. Датчик струму встановлюють на контрольованій ділянці, при чому джерело змінної напруги послідовно виробляє змінну напругу трьох різних частот, а саме: f1, f2 та f3, де f1 < f2 < f3, смугові фільтри другого та третього блоків виділення та запам'ятовування діючого значення тестового сигналу частот f2 та f2 подібні до полосового фільтру першого блока виділення та запам'ятовування діючого значення тестового сигналу, але налаштовані на частоту f 2 (у другому блоці виділення та запам'ятовування діючого значення тестового сигналу) та на частоту f 3 (у третьому блоці виділення та запам'ятовування діючого значення тестового сигналу). На фіг. 1 показана схема підключення та фрагмент функційної схеми пристрою для визначення ділянки із зниженим опором ізоляції мережі оперативного постійного струму, на фіг. 2 показана функційна схема блока контролю активного опору ізоляції ділянки мережі оперативного постійного струму, на фіг. 3 показана функційна схема блока виділення та запам'ятовування діючого значення тестового сигналу. Пристрій містить: джерело змінної напруги 1, перший розділовий фільтр 4, датчики струму, встановлені на кожній контрольованій ділянці 2, ємність контрольованої ділянки МОПС 8 та активний опір контрольованої ділянки МОПС 9, перший блок виділення активної складової струму витоку з двома входами і одним виходом 27, блок порівняння з двома входами і одним виходом 39, підсилювач 10, смуговий фільтр 14 налаштований на частоту f 1 (у першому блоку виділення та запам'ятовування діючого значення тестового сигналу 11 частоти f 1 в подальшому блок 11), перший вихідний орган 41; смугові фільтри блоків 12, 13 подібні до смугового фільтра 14 блока 11, але налаштовані на частоту f2 (у блоку 12) та на частоту f3 (у блоку 13), також містить: блок контролю активного опору ізоляції ділянки МОПС 3, такі блоки встановлюються на кожній контрольованій ділянці і є однотипними; МОПС 7; блок контролю загально-мережевого активного опору ізоляції полюсів МОПС 6, перший блок виділення та запам'ятовування діючого значення тестового сигналу 11 частоти f1 в подальшому блок 11, другий блок виділення та запам'ятовування діючого значення тестового сигналу 12 частоти f2, в подальшому блок 12, третій блок виділення та запам'ятовування діючого значення тестового сигналу 13 частоти f 3, в подальшому блок 13, блок виділення діючого значення тестового сигналу 15, перший електронний ключ 16, блок контролю напруги 17, блок контролю тривалості існування тестового сигналу 18, блок контролю тривалості паузи між тестовими сигналами на одній частоті 19, перший логічний елемент 2I 20, другий електронний ключ 21, перший запам'ятовуючий блок 22, блок затримки сигналу 23, блоки та елементи 15-23 у блоках 11-13 однакові за призначенням, зв'язками та конструкцією, таким чином блоки 11-13 також однакові за призначенням, зв'язками та конструкцією, а відрізняються лише налаштуванням смугового фільтру 14 на частоту f 1 (блок 11), на частоту f2 (блок 12), на частоту f3 (блок 13), блок перевірки наявності напруги частотою f 1 пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу через ізоляцію контрольованої ділянки МОПС (в подальшому перший блок перевірки наявності напруги 24), блок перевірки наявності напруги частотою f1, пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу через ізоляцію 4 UA 88078 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 контрольованої ділянки МОПС (в подальшому другий блок перевірки наявності напруги 25), блок перевірки наявності напруги частотою f 1 пропорційно діючому значенню струму тестового сигналу через ізоляцію контрольованої ділянки МОПС (в подальшому третій блок перевірки наявності напруги 26), блок виділення активної складової із напруги на його вході, яка пропорційна струму витоку тестового сигналу (на частотах f 1 та f2) (в подальшому перший блок виділення активної складової струму витоку f 1 та f2 27), блок виділення активної складової із напруги на його вході, яка пропорційна струму витоку тестового сигналу (на частотах f2 та f3) (в подальшому другий блок виділення активної складової струму витоку f 2 та f3 28), блок виділення активної складової із напруги на його вході, яка пропорційна струму витоку тестового сигналу (на частотах f3 та f1) (в подальшому третій блок виділення активної складової струму витоку f 3 та f1 29), перший логічний елемент 2I 30; другий логічний елемент 2I 31; третій логічний елемент 2I 32; перший аналоговий електронний ключ 33; другий аналоговий електронний ключ 34; третій аналоговий електронний ключ 35; багатоканальний аналоговий електронний ключ 36; блок розрахунку середнього значення опору ізоляції контрольованої ділянки 37; четвертий аналоговий електронний ключ 38; другий запам'ятовуючий блок 40; змінний багато-обертовий резистор 42, кнопка "Скидання" 43 інформації в запам'ятовуючому пристрої 40, логічний елемент 3АБО 44; третій запам'ятовуючий блок 45; другий вихідний орган 46; логічний елемент 3І 47; інверсний елемент 48; джерело стабілізованої напруги 49; логічний елемент 3І-НІ 50; логічний елемент 2I 51. Пристрій для визначення ділянки із зниженим опором ізоляції мережі оперативного постійного струму (ПВДЗО) мереж оперативного постійного струму (МОПС) підключається до двопровідної МОПС 7 (фіг. 1). Блок контролю повного електричного загального опору ізоляції 6 полюсів МОПС 7 працює безперервно. Якщо в процесі експлуатації загальномережевий активний електричний опір ізоляції одного з полюсів зменшується менше уставки спрацювання блока контролю активного електричного загального опору ізоляції 6 полюсів МОПС 7, то цей блок подає сигнал на увімкнення джерела змінної напруги 1. Джерело змінної напруги 1 починає виробляти тестові сигнали змінної напруги спочатку першої частоти f 1, потім більш високої другої частоти f2, а потім ще більш високої третьої частоти f3. З метою надійної експлуатації джерела змінної напруги 1 та споживачів МОПС 7, джерело змінної напруги 1 підключено до полюсів МОПС 7 через розділові фільтри 4, 5 які є конденсаторами та забезпечують великий опір для постійного струму. Таким чином тестовий сигнал з'являється на полюсах МОПС 7 відносно контуру заземлення. Джерело змінної напруги 1 використовується для забезпечення протікання струму змінного тестового сигналу від джерела змінної напруги 1, через опір ізоляції МОПС 7 на "землю". Тестовий сигнал від джерела змінної напруги 1 через розділовий фільтр 4 та розділовий фільтр 5, проходить до додатного і від'ємного полюсів МОПС 7. Далі, по шинам мережі постійного струму, через загальний активний опір ізоляції полюсів мережі оперативного постійного струму та через загальну ємність ізоляції, а також через активний опір ізоляції контрольованої ділянки та через ємність ізоляції контрольованої ділянки полюсів мережі оперативного постійного струму тестовий сигнал проходить "землю", а потім по "землі" повертається до джерела змінної напруги. Таким чином тестовий сигнал проходить через "первинну обмотку" датчику струму 2 розташованого на початку кожної контрольованої ділянки мережі постійного оперативного струму. Отже, чим менший опір ізоляції, або чим більша ємність ізоляції контрольованої ділянки, тим більшим буде струм на вторинній обмотці датчика струму. Тому потрібно контролювати активну складову цього струму. Для цього, з вторинної обмотки датчика струму 2 тестовий сигнал (ТС) подається на вхід підсилювача 10 блока 3 (фіг. 2). В процесі експлуатації МОПС, опір ізоляції змінюється в широких межах. Для виявлення пошкодження ізоляції на ранній стадії, бажано звертати увагу на зменшення опору ізоляції від 100 кОм і менше, а тому потрібно підсилювати сигнал на виході датчика струму 2. З виходу підсилювача 10, змінна напруга на частоті тестового сигналу, яка пропорційна струму на виході датчика струму, подається на входи блока виділення та запам'ятовування діючого значення тестового сигналу частоти f 1 11, блока виділення та запам'ятовування діючого значення тестового сигналу частоти f 2 12, блока виділення та запам'ятовування діючого значення тестового сигналу частоти f 3 13 (фіг. 2). Таким чином, з виходу блока 10 сигнал подається на вузькосмуговий фільтр певної частоти, наприклад, 14, а з нього - подається на блок виділення діючого значення тестового сигналу (ТС) 15 (фіг. 3). З його виходу сигнал постійної напруги, пропорційний діючому значенню напруги на його вході, подається на перший електронний аналоговий ключ 16 та перший на вхід блока контролю напруги 17, уставка спрацьовування якого дорівнює нормованому значенню напруги (фіг. 3). Якщо напруга на вході блока контролю напруги 17 перевищує нормоване значення напруги цього блока, то на виході 5 UA 88078 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 блока контролю напруги 17 з'являється напруга логічної одиниці (якої раніше не було), яка є сигналом на відкриття електронного аналогового ключа 16. Постійна напруга проходить з першого входу електронного аналогового ключа 16 на його вихід, а з його виходу на входи блока контролю тривалості існування тестового сигналу 18 частоти f 1 (час тривалості t1f1) та на вхід блока контролю тривалості паузи між тестовими сигналами 19 на одній частоті (час паузи Δt1f1). Якщо t1f1 та Δt1f1 дорівнюють нормованим значенням, то на виходах цих блоків сигнал логічного нуля замінюється сигналом логічної одиниці, через проміжок часу t 1f1 + Δt1f1 від початку сигналу на вході блока контролю тривалості існування тестового сигналу 18 та через проміжок часу Δt1f1 від закінчення сигналу на вході блока контролю тривалості паузи між тестовими сигналами 19 до появи нового сигналу. Час існування сигналів логічної одиниці на виходах цих блоків дорівнює t1f1/2. Потім сигнал логічної одиниці замінюється сигналом логічного нуля до появи наступного сигналу логічної одиниці. Якщо на обох входах логічного елемента 2I 20 одночасно з'являються сигнали логічних одиниць, то з виходу цього елемента сигнал логічної одиниці подається на перший (керуючий) вхід другого електронного аналогового ключа 21, а на другий його вхід подається постійне значення напруги. Другий електронний аналоговий ключ 21 передає цю напругу з другого входу на свій вихід. З виходу блока 21 сигнал передається на перший вхід першого запам'ятовуючого пристрою 22. З виходу блока 20 сигнал логічної одиниці подається на вхід блока затримки сигналу 23, який створює затримку в часі проходження сигналу з його входу на вихід. Через час затримки, сигнал з виходу блока 23 подається нас другий вхід першого запам'ятовуючого блока 22. Другий вхід першого запам'ятовуючого блока 22 є входом для стирання даних, які зберігаються в блоку 22. Хоча блоки 18-21 забезпечують короткочасне існування напруги на виході блока 11 з метою завадозахищеності, блоки 22-23 покращують завадозахищеність в умовах дії завад. Так само побудовані блоки виділення та запам'ятовування діючого значення струму тестового сигналу другої частоти f 2 блок 12 та третьої частоти f3 блок 13. Сигнал з виходу першого запам'ятовуючого блока 22 подається на вихід всього блока запам'ятовування значення напруги тестового сигналу першої частоти f 1 11. З виходів блоків 11, 12, 13 (фіг. 2), сигнали подаються на входи блоків перевірки наявності напруги (24, 25, 26) та на входи блоків 27, 28, 29 виділення активної складової струму витоку із струму тестового сигналу в контрольованій ділянці МОПС 7. З виходів першого, другого, третього блоків перевірки наявності напруги 24, 25, 26 сигнали подаються на входи першого, другого, третього логічних елементів 2I 30, 31, 32. За наявності тестових сигналів обох частот блоки 30, 31, 32 дозволяють проходження сигналів. Враховуючи те, що за відсутності однієї з тестових частот відповідні цій частоті блоки виділення активної складової обчислюють активну складову струму витоку з похибкою і тому їхнє значення не може бути використане в подальших розрахунках, а для цього перший, другий третій аналогові електронні ключі 33, 34, 35 не передадуть помилкові значення напруги пропорційної активного опору ізоляції контрольованої ділянки МОПС. Передавання можливе лише за умови, що на їх на других входах з'явиться сигнал, який дозволяє передавання цього сигналу і свідчить про наявність тестових сигналів двох частот, а тому і про правильність результату розрахунку активного опору. З виходів першого, другого, третього логічних елементів 2I 30, 31, 32 сигнали керування відповідно подаються на входи перший, другий третій аналогові електронні ключі 33, 34, 35 з виходів яких напруга подаються на входи 1, 2, 3 блока багатоканального електронного ключа 36, з першого, другого, третього виходів якого, напруга, яка пропорційна активному опору ізоляції контрольованої ділянки, подається на перший, другий, третій входи блока розрахунку середнього значення опору ізоляції контрольованої ділянки 37. Таким чином, блок 37 обчислює середнє значення, тобто напруга на його виході пропорційна значенню активного опору контрольованої ділянки МОПС, який розраховується за формулою: Rіз.f1  f2  Rіз.f2  f3  Rіз.f3  f1 , Rіз.сер.  3 Rіз.f1 f2 де - активний опір ізоляції контрольованої ділянки МОПС визначений з використанням частот f1 та f2; Rіз.f2 f3 - активний опір ізоляції контрольованої ділянки МОПС визначений з використанням частот f2 та f3; 6 UA 88078 U Rіз.f3  f1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - активний опір ізоляції контрольованої ділянки МОПС визначений з використанням частот f3 та f1. З виходу блока 37 сигнал подається на перший вхід четвертого аналогового електронного ключа 38 з виходу якого ця напруга передається далі на вхід блока порівняння з двома входами і одним виходом значень напруги 39, з виходу якого напруга подається на другий запам'ятовуючий блок 40, з виходу якого сигнал логічної одиниці подається на перший вихідний орган 41. Вихідний орган 41 є світлодіодним індикатором, який при надходженні на нього сигналу логічної одиниці починає світитись, це світіння свідчить про аварійне зменшення активного опору ізоляції полюсів контрольованої ділянки. Для регулювання уставки спрацювання блока порівняння з двома входами і одним виходом значень напруги 39, напруга джерела стабілізованої напруги 49 подається на другий вхід цього блока через змінний багатообертовий резистор 42. При замкненні на землю полюсів контрольованої ділянки МОПС спрацьовує блок порівняння з двома входами і одним виходом 39 і другий запам'ятовуючий блок 40 запам'ятовує наявність сигналу логічної одиниці на виході блока 39. Через проміжок часу джерело змінної напруги 1 перестане накладати на контрольовану мережу тестовий сигнал, а тому сигнал логічної одиниці на виході блока порівняння з двома входами і одним виходом 39 зникає. Однак на виході другого запам'ятовуючого блока сигнал 1 продовжує існувати, тому що блок 40 його запам'ятав. Тому світлодіод першого вихідного органу 41 починає світити і не тухне, до тих пір поки не буде натиснута кнопка "Скидання" 43, яка стирає інформацію з пам'яті другого та третього запам'ятовуючих блоків 40, 45. Тестовий сигнал існує короткочасно, однак світлодіод 41 продовжує світитись до тих пір, поки не буде натиснута кнопка "Скидання" 43. Якщо під час експлуатації в мережі з'являється потужна, постійно діюча завада на одній з тестових частот, або буде помилково відсутній один з тестових сигналів, тоді блоки 18, 19 та 20 заблокують появу напруги, пропорційної активному опору ізоляції на виході блоків 11 або 12, або 13 в залежності від того на якій частоті діяла завада, тому на виході одного з цих блоків напруга дорівнюватиме нулю. Це означає, що на виході одного з блоків 24, 25 або 26 з'являється сигнал логічного нуля. Наприклад відсутній сигнал на виході блока 11, тоді на виході блока 24 з'являється сигнал логічного нуля, який подається на перший вхід блока 30 та на другий вхід блока 32. Ці сигнали логічного нуля передаються на вихід цих блоків. Таким чином сигнал логічного нуля блокує проходження сигналу з виходу блока 27 на вихід блока 33, а також - з виходу блока 29 на вихід блока 35. Цей же сигнал логічного нуля з виходу блока 24 передається на вхід блока 44. А з виходу блока 44 передається на вхід третього запам'ятовуючого блока 45. В разі зменшення опору ізоляції контрольованої ділянки МОПС 7, сигнал тестової частоти проходить на вихід блоків 11, 12, 13. Тоді на одному з виходів цих блоків сигнал дорівнюватиме нулю. Цей сигнал, проходячи через блоки 24, 25, 26, перетворюється на логічний нуль (або на логічну одиницю, якщо на їх вході буде напруга тестового сигналу). Логічні сигнали з входів блоків 24, 25 та 26 подаються на входи логічного елемента З АБО 44, а з його виходу на перший вхід логічного елемента 21 51. Враховуюче те, що завада діє на одній із частот, наприклад на першій, то на другому та на третьому входах блока 44 будуть сигнали логічних одиниць, таким чином на виході 44 буле теж сигнал логічної одиниці, який передається на перший вхід блока 51. На одному з входів блока 50 буде сигнал логічного нуля, а на двох інших сигнал логічної одиниці, тому на виході блока 50 буде сигнал логічної одиниці. Два сигнали логічної одиниці на двох входах блока 51 призводять до появи сигналу логічної одиниці на виході блока 51. Цей сигнал передається на перший вхід третього запам'ятовуючого блока 45, на виході якого з'являється сингал логічної одиниці який передається на вхід другого вихідного органу 46, який починає світитись. Це свідчить про відсутність одного з тестових сигналів і попереджає обслуговуючий персонал про пошкодження пристрою визначання пошкодженої ділянки. Якщо присутні тестові сигнали всіх частот, то на всіх входах блоків 44-50 також будуть сигнали логічних одиниць, а тому на виході блока 44 з'явиться сигнал логічної одиниці, а на виході блока 50 - логічного нуля. Отже на виході блока 51 буде сигнал логічного нуля, а на виході блока 45 також буде сигнал логічного нуля і світлодіоди блока 46 не світитимуться. 7 UA 88078 U 5 10 15 20 Якщо відсутні сигнали всіх трьох тестових частот, то це свідчить про відсутність аварійних зменшень опору ізоляції МОПС. А тому на виході блока 44 буде сигнал логічного нуля, а на виході блока 50 - логічної одиниці, а блока 51 - логічного нуля. Тому світлодіод блока 46 не світитиметься, що свідчить про відсутність зменшення активного опору ізоляції МОПС 7. Також логічний нуль з виходів блоків 30, 31, 32 подається на входи логічного елемента 31 47, на виході якого з'являється сигнал логічного нуля. Цей сигнал подається на вхід електронного ключа 38 і тримає його у відключеному, перешкоджаючи проходженню помилкового сигналу з виходу блока 37 на вхід блока 39. Також з виходу блока 47 логічний нуль подається на вхід інверсного елемента 48 з виходу якого, сигнал логічної одиниці подається на керуючий вхід багатоканального електронного ключа 36, дозволяючи проходження лише одного сигналу (постійної напруги, пропорційної опору ізоляції контрольованої ділянки МОПС) на вхід блока 39. Використання пристрою для визначення ділянки із зниженим опором ізоляції мережі оперативного постійного струму дозволяє визначити ділянки із зниженим опором ізоляції мережі оперативного постійного струму, не погіршуючи параметрів мережі тривалими пульсаціями джерела змінної напруги, а в умовах дії завад, на одній з частот джерела тестової змінної напруги, в разі пошкодження з джерел тестової напруги однієї з частот, дозволяє своєчасно попереджати експлуатаційний персонал про завади в мережах оперативного постійного струму на одній з частот джерела тестової змінної напруги, та в разі пошкодження пристрою для визначення ділянки зі зниженим опором ізоляції мережі оперативного постійного струму він дозволяє попередити персонал про таке пошкодження пристрою, а якщо в роботі залишились тестові сигнали не менше двох частот (замість трьох), то пристрій дозволяє визначити активний опір ізоляції і пошкоджену ділянку за відсутності тестового сигналу однієї з тестових частот. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 50 55 60 Пристрій для визначення ділянки із зниженим опором ізоляції мережі оперативного постійного струму, який містить джерело змінної напруги, перший розділовий фільтр, датчик струму, встановлений на кожній контрольованій ділянці, перший блок виділення активної складової струму витоку з двома входами і одним виходом, блок порівняння з двома входами і одним виходом, підсилювач, смуговий фільтр, перший вихідний орган, який відрізняється тим, що в нього введено блоки контролю активного опору ізоляції ділянки мережі оперативного постійного струму, які встановлено на кожній контрольованій ділянці і є однотипними; блок контролю загальномережевого активного опору ізоляції полюсів мережі оперативного постійного струму, другий розділовий фільтр, перший, другий, третій блоки виділення та запам'ятовування діючого значення тестового сигналу частоти відповідно f 1, f2, f3, кожний з цих блоків містить блок виділення діючого значення тестового сигналу, перший електронний ключ, блок контролю напруги, блок контролю тривалості існування тестового сигналу, блок контролю тривалості паузи між тестовими сигналами на одній частоті, другий електронний ключ, перший запам'ятовуючий блок, блок затримки сигналу, блок перевірки наявності напруги частотою f 1, пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу частотою f 1 через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму, блок перевірки наявності напруги частотою f2, пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу частотою f 2 через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму, блок перевірки наявності напруги частотою f3, пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу частотою f3 через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму, блок виділення активної складової із напруги на його вході, яка пропорційна струму витоку тестового сигналу (на частотах f1 та f2), блок виділення активної складової із напруги на його вході, яка пропорційна струму витоку тестового сигналу (на частотах f 2 та f3), блок виділення активної складової із напруги на його вході, яка пропорційна струму витоку тестового сигналу (на частотах f3 та f1), перший логічний елемент 2I; другий логічний елемент 2I; третій логічний елемент 2I; перший аналоговий електронний ключ; другий аналоговий електронний ключ; третій аналоговий електронний ключ; багатоканальний аналоговий електронний ключ; блок розрахунку середнього значення опору ізоляції контрольованої ділянки; четвертий аналоговий електронний ключ; другий запам'ятовуючий блок, змінний багатообертовий резистор, кнопка "Скидання", логічний елемент 3АБО; третій запам'ятовуючий блок; другий вихідний орган; логічний елемент 2I; інверсний елемент; джерело стабілізованої напруги, логічний елемент 3ІHI; логічний елемент 2I, джерело змінної напруги через перший та другий розділові фільтри з'єднані з додатнім та від'ємним полюсами мережі оперативного постійного струму; додатний та 8 UA 88078 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 від'ємний полюси якої з'єднані з першим і другим входом блока контролю загальномережевого активного опору ізоляції полюсів мережі оперативного постійного струму, а вихід цього блока з'єднаний з другим входом джерела змінної напруги, датчик струму являє собою трансформатор струму з розбірним осердям, первинною обмоткою якого є провідники додатного та від'ємного полюсу контрольованої ділянки, перший вхід датчика струму з'єднаний з контуром заземлення, перший вихід датчика струму з'єднаний з входом блока контролю активного опору ізоляції ділянки мережі оперативного постійного струму, вхід блока контролю активного опору ізоляції ділянки мережі оперативного постійного струму з'єднаний з входом підсилювача, який є елементом даного блока, вихід підсилювача з'єднаний з входами першого, другого та третього блоків виділення та запам'ятовування діючих значень тестових сигналів частот f1, f2, f3, вихід першого блока виділення та запам'ятовування діючих значень тестових сигналів приєднаний до входу блока перевірки наявності напруги частотою f 1, пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму та до перших входів блока виділення активної складової із напруги на його вході, яка пропорційна струму витоку тестового сигналу (на частотах f 1 та f2) та блока виділення активної складової із напруги на його вході, яка пропорційна струму витоку тестового сигналу (на частотах f 3 та f1); виходи першого блока виділення активної складової із напруги на його вході, яка пропорційна струму витоку тестового сигналу (на частотах f1 та f2), другого блока виділення активної складової із напруги на його вході, яка пропорційна струму витоку тестового сигналу (на частотах f 2 та f3), третього блока виділення активної складової із напруги на його вході, яка пропорційна струму витоку тестового сигналу (на частотах f 3 та f1), приєднані до перших входів першого, другого та третього аналогових електронних ключів, відповідно, перші виходи першого блока перевірки наявності напруги частотою f 1, пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму, другого блока перевірки наявності напруги частотою f 2, пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму та третього блока перевірки наявності напруги частотою f3, пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму приєднані до першого, другого, третього входів логічного елемента 3АБО відповідно; другі виходи першого блока перевірки наявності напруги частотою f1, пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму, другого блока перевірки наявності напруги частотою f 2, пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму та третього блока перевірки наявності напруги частотою f 3, пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу, через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму приєднані до перших входів першого, другого та третього логічних елементів 2I відповідно; треті виходи першого блока першого блока перевірки наявності напруги частотою f 1 пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму, другого блока перевірки наявності напруги частотою f2, пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму та третього блока перевірки наявності напруги частотою f3, пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму приєднані до других входів третього, першого, другого логічних елементів 2I відповідно; вихід третього запам'ятовуючого блока приєднаний до входу другого вихідного органу; виходи першого, другого та третього аналогових електронних ключів приєднані до першого, другого, третього входів багатоканального аналогового електронного ключа відповідно; вихід першого логічного елемента 2I приєднаний до першого входу блока логічного елемента 3І та другого входу першого аналогового електронного ключа; а вихід другого логічного елемента 2I приєднаний до других входів другого аналогового електронного ключа та логічного елемента 3І; вихід третього логічного елемента 2I приєднаний до другого входу третього аналогового електронного ключа та третього входу логічного елемента 3І; перший, другий, третій виходи багатоканального аналогового електронного ключа приєднані до першого, другого, третього входів розрахунку середнього значення опору ізоляції контрольованої ділянки відповідно, вихід якого приєднаний до першого входу блока розрахунку середнього значення опору ізоляції контрольованої ділянки, а вихід логічного елемента 3І приєднаний до другого входу інверсного елемента та другого входу четвертого аналогового електронного ключа; вихід якого приєднаний до першого входу блока порівняння з двома входами і одним виходом; а вихід інверсного елемента з'єднаний з четвертим входом другого вихідного органу; четвертий, п'ятий, шостий виходи 9 UA 88078 U 5 10 15 20 25 30 багатоканального аналогового електронного ключа з'єднані з першим входом блока порівняння з двома входами і одним виходом, вихід блока порівняння з двома входами і одним виходом з'єднаний з другим входом блока другого запам'ятовуючого блока, входи першого вихідного органу, змінного багатообертового резистора, кнопки "Скидання" приєднані до джерела стабілізованої напруги, яке отримує живлення від джерела 220 В 50 Гц власних потреб електричної станції або підстанції, вихід першого блока першого блока перевірки наявності напруги частотою f1, пропорційної діючому значенню струму тестового сигналу через ізоляцію контрольованої ділянки мережі оперативного постійного струму зв'язаний з другим входом блока порівняння з двома входами і одним виходом, а вихід кнопки "Скидання" - з'єднаний з першим входом другого запам'ятовуючого блока, вихід другого запам'ятовуючого блока з'єднаний з першим вихідним органом, перший вхід першого блока виділення та запам'ятовування діючого значення тестового сигналу частоти f1 приєднаний до першого входу смугового фільтру, який налаштований на частоту f 1, вихід якого підключений до входу блока виділення діючого значення тестового сигналу, вихід якого підключений до першого входу першого електронного ключа та до входу блока контролю напруги, вихід якого приєднаний до другого входу першого електронного ключа, вихід якого підключений до другого входу другого електронного ключа та до входів блока контролю тривалості існування тестового сигналу та блока контролю тривалості паузи між тестовими сигналами на одній частоті, виходи яких підключені до першого та другого входів першого логічного елемента 2I відповідно, вихід якого підключений до входу блока затримки сигналу та першого входу другого електронного ключа, вихід якого підключений до першого входу першого запам'ятовуючого блока, другий вхід якого підключений до виходу блока затримки сигналу, а вихід першого запам'ятовуючого блока є виходом першого блока виділення та запам'ятовування діючого значення тестового сигналу частоти f1, вихід першого електронного ключа з'єднаний з третім входом першого запам'ятовуючого блока; перший вхід логічного елемента 3I-НІ з'єднаний з першим входом логічного елемента 3АБО; другий вхід логічного елемента 3І-HI з'єднаний з другим логічним елементом 3АБО; третій вхід логічного елемента 3І-НІ з'єднаний з третім входом логічного елемента 3АБО; вихід логічного елемента 3АБО приєднаний до першого входу логічного елемента 2I; вихід логічного елемента 3І-HI приєднаний до другого входу боку логічний елемент 2I; вихід логічного елемента 2I приєднаний до входу третього запам'ятовуючого блока; вихід кнопки стирання інформації також приєднаний до третього запам'ятовуючого блока. 10 UA 88078 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11