Аналізатор опору двопровідних електричних мереж до 1000 в

Аналізатор опору двопровідних електричних мереж до 1000 В, що містить схему підключення, що під'єднується до об'єкта контролю, блок комутації, перший вихід якого під'єднаний до першого входу схеми підключення, джерело струму, з'єднане своїми виходами з першими входами аналізу блока комутації, який відрізняється тим, що в нього додатково введені послідовно з'єднані генератор зразкової напруги і схема захисту, послідовно з'єднані інформаційний комутатор, аналогоцифровий перетворювач і блок обчислення, а також пристрій відображення інформації, пристрій оперативної пам'яті, схема задання режиму, перший і другий блоки встановлення, причому другий вихід блока комутації підключений до другого входу схеми підключення, перший та другий виходи якої з'єднані відповідно з першим та другим інформаційними входами інформаційного комутатора, перший і другий входи керування якого підключені відповідно до першого і другого керуючих виходів C2 2 (19) 1 3 своєму складі джерело постійної напруги та мегаомметр [Охрана труда в электроустановках: учебник для вузов / Под ред. Б.А. Князевского. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 336с, рис.10.3, с.119]. Недоліками даного пристрою є низька точність вимірювання опору ізоляції деяких видів мереж (побутових і освітлювальних) через невідповідність умов вимірювань до реальної ситуації, за якої здійснюється робота даної мережі, надмірні енергетичні витрати під час вимірювань та обмежені функціональні можливості через наявність контролю лише параметрів ізоляції. Найближчим до запропонованого аналізатора є пристрій для вимірювання перехідних опорів контактів комутаційної апаратури мікроомметр М-1 [Переносные устройства для наладки электроустановок / О.А.Гильчер, А.К.Кудрявцев, В.ПКудряков, В.Г.Попов. - М.: Энергия, 1980. - 88с. - Серия „Библиотека електромонтера", вып.506, рис.26, с.62-68], що містить схему підключення, з'єднану з об'єктом контролю, блок комутації, перший вихід якого під'єднаний до першого входу схеми підключення, джерело струму, з'єднане своїми виходами з першими входами аналізу блоку комутації. Структура відомого мікроомметра М-1 забезпечує вимірювання перехідного опору за принципом вольтметра-амперметра по чотирипровідній схемі. При незмінній силі струму I=1 А у вимірювальному колі напруга на потенціальних входах пристрою чисельно дорівнює величині опору. Методом безпосереднього відліку знімаються покази виміряного опору із шкали вольтметра. Це не дає можливості точно оцінити та проаналізувати реальний стан опору розгалуженої розподільчої мережі і виявити місця погіршення стану контактних з'єднань, що дозволило б запобігти роботі електромережі у пожежонебезпеч-ному режимі із значними втратами на нагрівання таких ділянок . Крім того, необхідний одночасний контроль стану ізоляції тієї ж мережі, що дозволить провести комплексний аналіз якості функціонування та протипожежного стану електропроводок розподільчих мереж. Отже, даний прототип має обмежені функціональні можливості для вимірювань і контролю розгалужених електричних мереж та стосовно перевірки стану ізоляції останніх. На підставі вищенаведеного з'являється потреба у повнішому аналізі різних параметрів електропроводок, які визначають їх стан пожежної безпеки. В основу винаходу поставлене завдання створити аналізатор опору дво-провідних електричних мереж громадських та житлових будівель із розширеними функціональними можливостями, у якому завдяки введенню нових елементів та зв'язків забезпечується ефективна методика контролю і вимірювання параметрів опору, що свідчать про функціональний стан електромережі, а також гарантується оцінка показників пожежної безпеки електропровідних ліній під час їх експлуатації. Поставлене завдання досягається за рахунок того, що в аналізатор опору двопровідних електричних мереж, що містить схему підключення, 80325 4 з'єднану з об'єктом контролю, блок комутації, перший вихід якого під'єднаний до першого входу схеми підключення, джерело струму, з'єднане своїми виходами з першими входами аналізу блока комутації, згідно винаходу, додатково введені послідовно з'єднані генератор зразкової напруги і схему захисту, послідовно з'єднані інформаційний комутатор, аналого-цифровий перетворювач і блок обчислення, а також, пристрій відображення інформації, пристрій оперативної пам'яті, схему задання режиму, перший і другий блоки встановлення, причому другий вихід блока комутації підключений до другого входу схеми підключення, перший та другий виходи якої з'єднані відповідно з першим та другим інформаційними входами інформаційного комутатора, перший і другий входи управління якого підключені відповідно до першого і другого керуючих виходів блоку обчислення, третій керуючий вихід якого з'єднано з входом управління аналого-цифрового перетворювача, а шина даних і управління та шина обміну блока обчислення підключені відповідно до пристрою відображення інформації та пристрою оперативної пам'яті, схема задання режиму через шину управління під'єднана до першого входу управління блоку обчислення, четвертий, п'ятий і шостий керуючі виходи якого підключені відповідно до першого, другого і третього входів першого блока встановлення, а сьомий, восьмий і дев'ятий керуючі виходи блока обчислення аналогічно - до першого, другого і третього входів другого блока встановлення, перший і другий виходи якого з'єднані з першим і другим входами управління джерела струму, а третій, четвертий і п'ятий виходи другого блока встановлення відповідно - з першим входом управління блоку комутації та з першим і другим входами управління схеми підключення, другий вхід управління блока обчислення підключено до першого виходу першого блоку встановлення, другий, третій, четвертий, п'ятий і шостий п'ятий і шостий виходи якого з'єднані відповідно з першим і другим входами управління генератора зразкової напруги, другим входом управління блока комутації, третім входом управління схеми підключення та четвертим входом другого блока встановлення, керуючий вихід схеми захисту підключено до четвертого входу першого блоку встановлення, а десятий керуючий вихід блока обчислення з'єднано з четвертим входом схеми підключення. За рахунок введення нових елементів та взаємозв'язків одержана структура аналізатора, що забезпечує розширення функціональних можливостей, а саме - поетапний контроль опору ізоляції на змінному стумі та опорів перехідних контактних з'єднань в розгалуженнях досліджуваної електромережі. Це дозволяє всебічно аналізувати та контролювати функціональний стан мережі з метою виявлення погіршення стану ізоляції та контактних з'єднань у розгалужених мережах, що сприятиме гарантуванню пожежної безпеки у різноманітних розподільчих мережах. На Фіг.1 представлена функціональна схема аналізатора опору двопровідних електричних мереж, на Фіг.2 - схема задання режиму, на Фіг.3 схема першого і другого блоків встановлення. 5 Аналізатор опору двопровідних електричних мереж містить схему підключення 1, об'єкт контролю 2, блок комутації 3, джерело струму 4, генератор зразкової напруги 5, схему захисту 6, інформаційний комутатор 7, аналого-цифровий перетворювач 8, блок обчислення 9, пристрій відображення інформації 10, пристрій оперативної пам'яті 11, схема задання режиму 12, перший 13 і другий 14 блоки встановлення. Схема підключення 1 з'єднана з об'єктом контролю 2, а перший вихід блока комутації 3 під'єднаний до першого входу схеми підключення 1. Джерело струму 4 з'єднане своїми виходами з першими входами аналізу блоку комутації 3. Генератор зразкової напруги 5 і схема захисту 6 з'єднані послідовно, а інформаційний комутатор 7, аналого-цифровий перетворювач 8 і блок обчислення 9 також з'єднані послідовно. При цьому другий вихід блока комутації 3 підключений до другого входу схеми підключення 1, перший та другий виходи якої з'єднані відповідно з першим та другим інформаційними входами інформаційного комутатора 7. Перший і другий входи управління останнього підключені відповідно до першого і другого керуючих виходів блоку обчислення 9, третій керуючий вихід якого з'єднано з входом управління аналого-цифрового перетворювача 8. Шина даних і управління та шина обміну блока обчислення 9 підключені відповідно до пристрою відображення інформації 10 та пристрою оперативної пам'яті 11. Схема задання режиму 12 через шину управління під'єднана до першого входу управління блоку обчислення 9. Четвертий, п'ятий і шостий керуючі виходи блоку обчислення 9 підключені відповідно до першого, другого і третього входів першого блока встановлення 13, а сьомий, восьмий і дев'ятий керуючі виходи блока обчислення 9 аналогічно - до першого, другого і третього входів другого блока встановлення 14. Перший і другий виходи останнього з'єднані з першим і другим входами управління джерела струму 4, а третій, четвертий і п'ятий виходи другого блока встановлення 14 відповідно з першим входом управління блоку комутації 3 та з першим і другим входами управління схеми підключення 1. Другий вхід управління блока обчислення 9 підключено до першого виходу першого блоку встановлення 13, другий, третій, четвертий, п'ятий і шостий виходи якого з'єднані відповідно з першим і другим входами управління генератора зразкової напруги 5, другим входом управління блока комутації 3, третім входом управління схеми підключення 1 та четвертим входом другого блока встановлення 14. Керуючий вихід схеми захисту 6 підключено до четвертого входу першого блоку встановлення 13, а десятий керуючий вихід блока обчислення 9 з'єднано з четвертим входом схеми підключення 1. Схема 12 задання режиму (Фіг.2) містить послідовно з'єднані комутатор 15, лічильник 16 і перший шинний формувач 17. Перший 13 і другий 14 блоки встановлення мають однакову структуру (Фіг.3), яка містить послідовно з'єднані перший буферний елемент 18, регістр 19 та другий шинний формувач 20, а також другий 21 і третій 22 буферні елементи. 80325 6 Перший вхід першого 13 чи другого 14 блоків встановлення підключено до входу першого буферного елемента 18, а другий вхід блоків 13 чи 14 через другий буферний елемент 21 до входів скидання регістра 19 і другого шинного формувача 20. Третій вхід блоків 13 чи 14 через третій буферний елемент 22 з'єднано з входом управління другого шинного формувача 20. Перший, другий, третій, четвертий, п'ятий і шостий виходи першого 13 блоку встановлення, а також перший, другий, третій, четвертий і п'ятий виходи другого блока встановлення 14 є відповідними виходами другого шинного формувача 20. Аналізатор опору двопровідних електричних мереж до 1000 В працює наступним чином. За умови відсутності змінної напруги у досліджуваній мережі аналізатор під'єднується через схему підключення 1 до входу об'єкта 2. Одразу після цього блоком обчислення 9 ініціюється початкова установка майже всіх вузлів даного аналізатора, а також - основних елементів власне блока 9. При цьому блок комутації 3, перший 13 і другий 14 блоки встановлення відключаються від всіх входів схеми підключення 1, а на виходах джерела струму 4 і генератора зразкової напруги 5 відсутні вихідні сигнали. Крім цього, інформаційний комутатор 7, аналого-цифровий перетворювач 8 і схема задання 12 знаходяться у пасивному стані, про що свідчать відповідні покази і написи пристрою відображення інформації 10. У пристрої оперативної пам'яті 11 зберігається раніше отримана вимірювальна інформація про попередньо досліджені об'єкти. У разі потреби, оператор дією на схему задання режиму 12 може вибрати процедуру обнуления вмісту пристрою оперативної пам'яті 11, що реалізується певною підпрограмою обміну між останнім і блоком обчислення 9. Дією на схему задання режиму 12 оператор започатковує перший етап дослідження електричної мережі. У даному випадку оператором за допомогою комутатора 15 встановлюється необхідний код у лічильнику 16 схеми задання режиму 12, котрий через перший шинний формувач 17 зчитується блоком обчислення 9. Після цього блоком обчислення 9 виконується підпрограма ініціалізації генератора зразкової напруги 5 і схеми захисту 6 через перший блок встановлення 13. Спочатку сигналом на другому вході блоку 13 обнулюються регістр 19 і другий шинний формувач 20. Далі у послідовний регістр 19 заноситься певний код, який містить інформацію про амплітуду генератора 5 і тривалість синусоїдної посилки tic. За командою з третього входу блоку 13 код управління через другий шинний формувач 20 подається на генератор зразкової напруги 5. При цьому генератор зразкової напруги 5, разом із схемою захисту 6, формують високовольтну синусоїдну напругу Uві, котра через блок комутації 3 і схему підключення 1 подається на об'єкт контролю 2 протягом певного інтервалу часу tic. Одночасно в схемі підключення 1 фіксуються миттєві значення струму, що протікає через об'єкт контролю 2. Отримані миттєві значення надходять на інформаційний комутатор 7 і аналого-цифровий 7 перетворювач 8, завдяки яким за допомогою сигналів управління від блоку обчислення 9 здійснюється дискретизація контрольованого сигналу і перетворення миттєвих значень струму в цифровий код. У блоку обчислення 9 виконується алгоритм розрахунку усередненої кореляційної функції é ù + 0,5t oc 1 Bl ( t ) = lim ê × ò BIC ( t)dt ú; (1) ú t oc ®¥ê t oc - 0,5t ê ú ë û oc ¥ 1 ò ФI(t, w) cos wtdw - кореляційна 2p 0 функція контрольованого струму за узагальненою теоремою Хінчіна-Вінера, toc - інтервал осереднення, w - колова частота сигналу, ФІ (t, w ) - миттєва енергетична спектральна густина сигналу на момент часу t вибраної аналізованої випадкової реалізації струму через ізоляцію. Зі значень BI (t) формується вектор спостереження стану ізоляції, що порівнюється з певним еталонним вектором ВІеt (t). Якщо виконується нерівність (2) ½BI(t)½-½ВІеt(t)½>0, то в певній ділянці досліджувана мережа (об'єкт контролю 2) має пошкоджену ізоляцію. У даному випадку схема захисту 6 обмежує значення струму, що забезпечує надійну роботу всього аналізатора. За умов здійснення перекислених вище операцій, можна вважати виконання першого етапу контролю завершеним. У результаті отримана після відповідних розрахунків у блоку обчислення 9 інформація індикується пристроєм відображення інформації 10. Якщо нерівність (2) не справджується, то оператором проводиться другий етап контролю. При цьому за допомогою спеціальних контактів закорочуються затискачі 1 об'єкту контролю 2. Потім оператор виставляє в лічильнику 16 схеми задання режиму 12 цифровий код, котрий сприймається блоком обчислення 9 для запуску в останньому підпрограми другого етапу контролю. Другим блоком встановлення 14 обнулюються послідовний регістр 19 і другий шинний формувач 20. Тоді аналогічно, як і вище, в регістрі 19 виставляється код управління, що через другий шинний формувач 20 сприймається джерелом струму 4 для встановлення амплітуди постійного струму, а блоком обчислення 9 блокується робота вузлів генератора зразкової напруги 5 і схеми захисту 6. де BIC = 80325 8 Від джерела струму 4 через блок комутації 3 та схему підключення 1 подається постійний сталий струм І в. У схемі підключення 1 формується спадок напруги, пропорційний добуткові І в×rSI, де rSI - сумарний опір ділянки мережі об'єкту контролю 2, що включає в себе контактний опір закоротки затискачів у пункті 1 об'єкту 2. Зазначений спадок постійної напруги через інформаційний комутатор 7 надходить на аналого-цифровий перетворювач 8, вимірюється і запам'ятовується за допомогою блока обчислення 9 і пристрою оперативної пам'яті 11. Шляхом ділення коду даної напруги на код струму І в у блоці обчислення 9 знаходять опір частини об'єкту контролю rSI , який у подальшому показується пристроєм відображення інформації 10 і зберігається в пристрої оперативної пам'яті 11. Одночасно в блоці обчислення 9 аналізується значення опору даної ділянки rSI. У випадку, коли опір даної ділянки (3) rSI