ОЦЕНКА МЕТОДИЧЕСКОЙ ПОГРЕШНОСТИ СПОСОБА ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗЫ КОНТРОЛЬНОГО ГАРМОНИЧЕСКОГО СИГНАЛА
28 августа 2010Исаев И.С. Томский политехнический университет, Россия, г. Томск, ул. Ленина 30
Данная статья освещает один из вопросов, касающийся разработки устройства, предназначенного для определения повреждённого элемента в сети постоянного оперативного тока электростанций и подстанций.
На этих объектах установлены устройства, сигнализирующие лишь о факте снижения сопротивления изоляции, а поиск повреждённого элемента производится путём поочередного отключения элементов сети и затягивается на неопределённый срок, что во многих случаях создаёт угрозу нормальному функционированию объекта.
Предложенные ранее способы контроля сопротивления изоляции, основанные на измерении фазы сигналов искусственно вводимых в сеть, не нашли применения в силу необходимости многократно осуществлять гальваническое присоединение к её полюсам [1]. Изложенный ниже способ, основанный на измерении фазы вводимого синусоидального сигнала, позволяет выполнить устройства позволяющие определить повреждённый элемент или присоединение бесконтактно и без проведения коммутаций в сети постоянного оперативного тока.
Согласно этому методу на сеть постоянного оперативного тока необходимо через нейтральную точку на оба полюса подавать основной контрольный гармонический сигнал низкой частоты и вспомогательный сигнал высокой частоты на протяжении положительных полупериодов основного [2]. Снижение сопротивления изоляции элемента ведёт к росту активной составляющей полного тока гармонического сигнала и уменьшению фазы между ним и напряжением на полюсах его вызвавшим. Отношение частот имеет такое значение, при котором по оси времени, в масштабе основного сигнала, сдвиг вспомогательного сигнала достаточно мал, для того чтобы его учитывать при определении момента перехода напряжения основного сигнала на полюсах сети через ноль (рис. 1).
Таким образом, мы имеем принципиальную возможность измерить фазу основного контрольного тока в присоединении путём определения его сдвига относительно тока вспомогательного сигнала и, используя эту информацию, определить значение сопротивления изоляции.
Рис. 1. Эпюры напряжений и тока для пояснения предлагаемого способа измерения фазы тока: а - напряжение на шинах щита постоянного тока; б - ток импульсного источника; в - ток в контролируемом присоединении со сниженным сопротивлением изоляции.
Аппаратно значение фазового сдвига определяется по числу периодов или полупериодов сигнала высокой частоты, расположенных по разные стороны от точки перехода низкочастотного сигнала через ноль.
Например, пусть в логическом устройстве каждому положительному полупериоду сигналов соответствует прямоугольный импульс. Значение фазы тока основного контрольного сигнала определяется путём подсчёта количества импульсов, соответствующих полупериодам тока высокочастотного сигнала, лежащих во временной области за пределами положительного полупериода низкой частоты.