PL230775B1 - Układ do pomiaru rezystancji izolacji doziemnej na szynach rozdzielnicy niskiego napięcia prądu stałego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ do pomiaru rezystancji izolacji doziemnej na szynach rozdzielnicy niskiego napięcia prądu stałego, mający zastosowanie w kontroli bezpieczeństwa elektroenergetycznego statku.

Znana jest z niemieckiego opisu patentowego DE nr 3513849 „Metoda monitoringu rezystancji izolacji grupy modułów instalacji elektrycznej z powszechnie używanym nieuziemionym źródłem zasilania, zwłaszcza w telekomunikacji lub urządzeniu sygnalizacyjnym”.

W znanej metodzie monitoringu rezystancji izolacji elektrycznej instalacji sygnalizacyjnej lub podobnej, zwykle obserwuje się jedynie związki napięciowe dzięki dwóm rezystancjom izolacji pojedynczych modułów, które są monitorowane i nieustannie porównywalne z wcześniej zdefiniowaną, nadal tolerowaną, dolną i górną granicą. Dopóki związek napięciowy pozostaje w okienku pomiędzy tymi dwoma granicami, jest pewne, że instalacja sygnalizacyjna będzie działać poprawnie, a sygnał alarmowy nie zostanie uaktywniony. Dla rzetelnego monitoringu metoda proponuje ,aby w przypadku przekroczenia granic, połączyć równolegle rezystancję odniesienia z większą rezystancją z tych dwóch rezystancji izolacji, które mają być monitorowane, a potem określić spadki napięcia następujące po okresie przejściowym, których dominujące rezystancje izolacji mogą być obliczone.

Jeśli wyniki plasują się poniżej ciągle tolerowanej rezystancji granicznej, która określa wcześniej wspomniane granice-emitowany alarm. W przeciwnym razie nowe, skorygowane granice są opracowywane przy użyciu dominujących rezystancji izolacji, które zapewniają lepiej przystosowane ruchome okienko dla przyszłego monitoringu tego modułu.

W znanej metodzie brak jest możliwości wyznaczania wartości rezystancji dodatniej rezystancji ujemnej i ich wizualizacji.

Znana metoda określa jedynie sygnalizację przekroczenia poziomów alarmowych.

Niedogodnością znanej metody jest brak możliwości kalibracji i wzorcowania układu do aktualnych warunków źródła zasilania jak i do innych wartości napięcia źródła.

Znane jest z japońskiego opisu patentowego JP nr HO1165973A „Urządzenie do pomiaru rezystancji izolacji w obwodzie prądu stałego”.

Znane urządzenie pomiarowe mierzy izolację bieguna dodatniego i ujemnego osobno, poprzez przełączenie przemienne rezystorów detekcji prądu uziemienia, które są podłączone odpowiednio do dodatniego i ujemnego bieguna prądu stałego. W znanym urządzeniu w celu stworzenia obwodu prądu stałego znane obwody są podłączone do dodatniego i ujemnego bieguna źródła prądu stałego do którego jest podłączone obciążenie prądu stałego. Rezystory detekcji prądu uziemienia są podłączone przy jednym końcu do obwodów odpowiednio do bieguna dodatniego i bieguna ujemnego i podłączone są do siebie przy drugim końcu przez obwód poprzez przełączniki wyboru tworząc obwód równoległy do źródła prądu stałego. Jeden koniec urządzenia mierzącego izolacje rezystancji jest podłączony do obwodu a drugi jego koniec jest uziemiony. Znane urządzenie mierzące izolacje rezystancji mierzy prąd uziemienia zgodnie z przełączaniem kolejnych przełączników wyboru oraz oblicza osobno wartość rezystancji izolacji na dodatniej stronie i wartość rezystancji izolacji na stronie ujemnej z napięcia prądu stałego. Łącząc wartość dodatniej strony rezystancji izolacji z wartością ujemnej strony rezystancji izolacji, które są mierzone jest obliczana zbiorowa rezystancja obwodu prądu stałego.

Znane urządzenie uniemożliwia wyznaczenie wartości R+ i R- i ich wizualizacji urządzenie umożliwia jedynie sygnalizację przekroczenia poziomów alarmowych.

Niedogodnością znanego urządzenia jest brak możliwości kalibracji i wzorcowania układu do aktualnych warunków źródła zasilania lub do innych wartości napięcia źródła.

Znany jest z japońskiego opisu patentowego JP nr H0763801A „Miernik rezystancji izolacji gorącej linii obwodu prądu stałego”.

Znany miernik ułatwia konserwację i inspekcję systemu prądu stałego poprzez ciągłe mierzenie wartości izolacji uziemienia gorącej linii obwodu prądu stałego, tak, aby nieustannie wyświetlał mierzone wartości.

Znany miernik jest podłączony pomiędzy stroną bieguna dodatniego i stroną bieguna ujemnego obwodu prądu stałego oraz ziemią przy pomocy ręcznie obsługiwanego przełącznika i migowego przekaźnika, w celu mierzenia prądu upływowego. Za każdym razem, kiedy ruchomy styk przekaźnika migowego jest uruchomiany w celu przełączenia w ciągu określonego limitu czasowego, jest mierzony prąd upływowy płynący przez rezystancję izolacji między stroną bieguna dodatniego, a ziemią lub przez rezystancję izolacji między stroną bieguna ujemnego a ziemią. W czasie gdy urządzenie arytmetyczne

PL 230 775 Β1 oblicza wartość rezystancji izolacji z mierzonego prądu upływowego napięcia prądu stałego, rezultaty są pokazywane na wyświetlaczu cyfrowego urządzenia.

W znanym rozwiązaniu jest brak sygnalizacji przekroczenia poziomów alarmowych. Dodatkowym ograniczeniem jego zastosowania jest wyłącznie ręczna obsługa przełącznika do pomiaru prądu wpływowego.

Niedogodnością znanego miernika jest brak możliwości kalibracji i wzorcowania układu do aktualnych warunków źródła zasilania lub do innych wartości napięcia źródła.

Znane jest z rosyjskiego opisu patentowego RU nr 2822880 „Urządzenie do inspekcji rezystancji izolacji nieuziemionych sieci dzielonych pod napięciem”.

Znane urządzenie ma pierwszą i drugą diodę, pierwszy, drugi i trzeci przełącznik, pierwszą i drugą jednostkę przechowującą analogowy sygnał, pierwszy i drugi wzmacniacz różnicowy, elektroniczny dzielnik napięcia, pierwszy i drugi dzielnik napięcia prądu stałego, generator i sygnały kontrolne uprzednio wyposażone w dwa wyjścia. Znane urządzenie posiada połączenia między częściami do inspekcji rezystancji izolacji sieci prądu zmiennego i stałego.

Znane urządzenie ma zastosowanie do pomiaru, inspekcji i sygnalizacji redukcji uziemienia w sieciach zasilania prądem zmiennym i prądem stałym. Znane urządzenie jest stosowanym tam gdzie są elektryczne sieci dzielone odseparowane od ziemi.

Niedogodnością znanego urządzenia jest brak możliwości kalibracji i wzorcowania układu do aktualnych warunków źródła zasilania lub do inny wartości napięcia źródła. Znane urządzenie jest relatywnie złożone technicznie, przy ograniczonych możliwościach praktycznego wykorzystania.

Znany jest z europejskiego opisu patentowego EP nr 1857825 A1 „Układ pomiarowy”.

Znany układ pomiarowy z jednym punktem uziemionym do określenia oporności izolacji urządzenia elektrycznego znajdującego się pod napięciem lub urządzenia zasianego napięciem z biegunem dodatnim i z biegunem ujemnym, gdzie dwa łączniki lub odpowiadający ich działaniu przełącznik są zastosowane aby umożliwić powstawanie połączenia między jednym z dwóch biegunów i punktem uziemionym w celu określenia wynikowej oporności izolacji przy wystąpieniu jednego lub więcej uszkodzeń izolacji z dowolnym potencjałem odniesienia. Znany układ charakteryzuje się, że do określenia oporności izolacji są wykonywane następujące po sobie pomiary, podczas pierwszego pomiaru łącznik pierwszy jest zamknięty, a łącznik drugi otwarty. Podczas drugiego pomiaru łącznik pierwszy jest otwarty, a łącznik drugi zamknięty.

Znany układ pomiarowy nie posiada sygnalizacji przekroczenia poziomów alarmowych.

Niedogodnością znanego układu jest brak możliwości kalibracji wzorcowania układu do aktualnych warunków źródła zasilania lub do innych wartości napięcia źródła.

Znane jest z koreańskiego opisu patentowego KR nr 20120045844 A „Urządzenie i metoda do wykrywania prądu upływowego akumulatora”.

Znane urządzenie służy do wykrywania prądu upływowego akumulatora. Znana metoda wykrywa zwarcie akumulatora mierząc rezystancję izolacji pojazdu biorąc pod uwagę napięcie akumulatora. Jeden koniec pierwszego przełącznika jest podłączony do anody akumulatora. Drugi koniec pierwszego przełącznika jest podłączony do jednego końca pierwszej rezystancji. Jeden koniec drugiego przełącznika jest podłączony do katody akumulatora.

Drugi koniec drugiego przełącznika jest podłączony do jednego końca pierwszej rezystancji. Jeden koniec drugiej rezystancji jest podłączony do drugiego końca pierwszej rezystancji jest uziemiony. Sterownik naprzemiennie zwiera pierwszy przełącznik z drugim przełącznikiem. Sterownik mierzy oba końce napięcia drugiej rezystancji i wykrywa zwarcie akumulatora.

Znane rozwiązanie jest urządzeniem i metodą do detekcji stanu zwarcia pomiędzy elektrodami akumulatora. Znane rozwiązanie nie dokonuje pomiaru rezystancji izolacji doziemnej.

Znany jest z chińskiego opisu wzoru CN o nr 203217024 U „Równoważący, podwójnie przełączający obwód i oparte na nim urządzenie do detekcji izolacji”.

W znanym rozwiązaniu równoważący podwójnie przełączający obwód przystosowuje rezystor o dużych wartościach rezystancji na poziomie meg-ohm do działania jako rezystor równoważący. Rezystor kilo-ohm jest podłączony równolegle z rezystorem równoważącym i może być odcięty. Jest podłączony gdy jest potrzebna detekcja o wysokiej dokładności w celu redukcji wartości pomiędzy szyną a ziemią. Powoduje on, że wartość rezystancji pomiędzy szyną a ziemią różni się niewiele w stosunku do rezystora przełączającego. W ten sposób unika się ekstremalnych warunków, które negatywnie wpływają na dokładność detekcji, ponieważ koniec próbkujący napięcie jest zbyt mały lub ma inne wady

PL 230 775 Β1 tego rodzaju. Znany obwód jest przystosowany do detekcji izolacji gwarantując wymagania dotyczące izolacji od ziemi - dokładność detekcji jest znacząco poprawiona, a błędny alarm zredukowany.

Niedogodnością znanego rozwiązania jest brak możliwości kalibracji i wzorcowania układu do aktualnych warunków źródła zasilania do innych wartości napięcia źródła. Znane rozwiązanie jest oparte na równoważącym, podwójnie przełączającym obwodzie i stawia wysokie wymagania w zakresie obsługi manualnej.

Zagadnienie techniczne, które wynalazek rozwiązuje to opracowanie układu do pomiaru rezystancji izolacji doziemnej na szynach rozdzielnicy niskiego napięcia prądu stałego zapewniającego bezpieczne działanie systemu prądu stałego statków o zasilaniu hybrydowym i zapobiegającego awariom zagrażającym bezpieczeństwu statków spowodowanym przez uszkodzenia izolacji systemów prądu stałego, układu prostego i łatwego w zastosowaniu, które może być zrealizowane poprzez obwody analogowe jak i poprzez zastosowanie inteligentnych obwodów cyfrowych CPU.

Niniejszy wynalazek rozwiązuje wyżej wymieniony problem techniczny dzięki zastosowaniu poniższego rozwiązania technicznego.

Istotą wynalazku jest układ do pomiaru rezystancji izolacji doziemnej na szynach rozdzielnicy niskiego napięcia prądu stałego charakteryzujący się tym, że zawiera pomiarowy przełącznik sekcyjny, moduł pomiarowo-obliczeniowy, moduł alarmów i regulacji parametrów, początkowy rezystor Ro, pierwszy rezystor Ri, drugi rezystor R₂, trzeci rezystor R_u, przy czym początkowy rezystor Ro i drugi rezystor R₂ są połączone szeregowo z pomiarowym przełącznikiem sekcyjnym, początkowy rezystor Ro i pierwszy rezystor Ri, drugi rezystor R₂ i trzeci rezystor R_u są połączone z modułem pomiarowo-obliczeniowym, który jest połączony z modułem urządzenia alarmów i regulacji parametrów. Pomiarowy przełącznik sekcyjny jest połączony z jednym biegunem dodatnim szyny rozdzielnicy niskiego napięcia P· prądu stałego oraz z jednym biegunem ujemnym szyny rozdzielnicy niskiego napięcia P. prądu stałego.

Moduł pomiarowo-obliczeniowy zawiera pierwszy obwód akwizycji sygnałów i przetwornik analogowo-cyfrowy, drugi obwód akwizycji sygnałów i przetwornik analogowo-cyfrowy, pierwszy rejestr danych cyfrowych, drugi rejestr danych cyfrowych, trzeci rejestr danych cyfrowych, pierwszy mnożnik, drugi mnożnik, trzeci mnożnik, pierwszy dzielnik, drugi dzielnik, pierwszy licznik rewersyjny, drugi licznik rewersyjny, czwarty mnożnik, pierwszy sumator, drugi sumator, trzeci sumator, piąty mnożnik, szósty mnożnik, siódmy mnożnik, ósmy mnożnik oraz generator sygnałów cyfrowych. Drugi obwód akwizycji sygnałów i jego przetwornik analogowo-cyfrowy jest połączony z trzecim rejestrem danych cyfrowych. Pierwszy rejestr danych cyfrowych oraz drugi rejestr danych cyfrowych są połączone z pierwszym obwodem akwizycji sygnałów jego przetwornikiem analogowo-cyfrowym. Pierwszy mnożnik jest połączony z pierwszym rejestrem danych cyfrowych. Drugi mnożnik jest połączony z drugim rejestrem danych cyfrowych. Trzeci mnożnik jest połączony z trzecim rejestrem danych cyfrowych pierwszym dzielnikiem oraz z drugim dzielnikiem. Pierwszy dzielnik jest połączony z pierwszym mnożnikiem. Drugi dzielnik jest połączony z drugim mnożnikiem. Pierwszy licznik rewersyjny jest połączony z pierwszym dzielnikiem. Drugi licznik rewersyjny jest połączony z drugim dzielnikiem. Pierwszy licznik rewersyjny oraz trzeci sumator są połączone z pierwszym sumatorem. Drugi licznik rewersyjny, czwarty mnożnik oraz generator sygnałów cyfrowych są połączone z drugim sumatorem. Drugi dzielnik i trzeci sumator są połączone z piątym mnożnikiem. Pierwszy dzielnik i trzeci sumator są połączone z szóstym mnożnikiem. Piąty mnożnik jest połączony z siódmym mnożnikiem. Szósty mnożnik jest połączony z ósmym mnożnikiem.

Moduł alarmów i regulacji parametrów posiada moduł regulacji wartości rezystancji nastawialnej pierwszej sekcji pomiarowej, moduł nastaw wartości zadanej rezystancji pierwszej sekcji pomiarowej, moduł regulacji wartości rezystancji nastawialnej drugiej sekcji pomiarowej, czwarty sumator, piąty sumator, trzeci dzielnik, czwarty dzielnik, moduł regulacji wartości progowej rezystancji doziemienia, pierwszy komparator, drugi komparator oraz alarmowy sygnalizator akustyczny. Moduł regulacji wartości rezystancji nastawialnej pierwszej sekcji pomiarowej oraz moduł nastaw wartości zadanej rezystancji pierwszej sekcji pomiarowej są połączone z czwartym sumatorem.

Moduł regulacji wartości rezystancji nastawialnej drugiej sekcji pomiarowej oraz moduł nastaw wartości zadanej rezystancji drugiej sekcji pomiarowej są połączone z piątym sumatorem. Moduł regulacji wartości rezystancji nastawialnej pierwszej sekcji pomiarowej oraz czwarty sumator są połączone z trzecim dzielnikiem. Moduł regulacji wartości rezystancji nastawialnej drugiej sekcji pomiarowej oraz piąty sumator są połączone z czwartym dzielnikiem. Pierwszy komparator oraz drugi komparator są połączone z modułem regulacji wartości progowej rezystancji doziemienia. Pierwszy oraz drugi komparator są połączone z alarmowym sygnalizatorem akustycznym. Alarmowy sygnalizator akustyczny wysyła

PL 230 775 Β1 ostrzeżenie o awarii doziemienia na dodatnim biegunie szyny rozdzielnicy lub ostrzeżenie o awarii doziemienia na ujemnym biegunie szyny rozdzielnicy.

Korzystnym skutkiem zastosowania układu według wynalazku jest zapewnienie bezpiecznego działania systemu prądu stałego statków o zasilaniu hybrydowym, zapobieganie awariom zagrażającym bezpieczeństwu statków spowodowanym uszkodzeniami izolacji systemów prądu stałego: poprzez ręczne lub automatyczne przełączanie sekcji pomiarowych on-line otrzymuje oddzielnie sygnały częściowego napięcia dla napięcia doziemnego bieguna dodatniego oraz bieguna ujemnego szyn rozdzielnicy niskiego napięcia prądu stałego zawierające informacje o izolacji doziemnej, otrzymuje sygnały częściowego napięcia dla napięcia pomiędzy biegunem dodatnim a biegunem ujemnym na szynach rozdzielnicy.

Na podstawie odpowiednich formuł obliczeniowych, poprzez moduły przeliczeniowe sygnałów, obliczana jest prawidłowa wartość rezystancji izolacji doziemnej na szynach rozdzielnicy, tym samym prowadzi pomiary w czasie rzeczywistym rezystancji izolacji doziemnej na szynach rozdzielnicy prądu stałego statków zasilanych hybrydowo, jest on prosty i łatwy w zastosowaniu, może być realizowany zarówno poprzez obwody analogowe jak i poprzez zastosowanie inteligentnych obwodów cyfrowych współpracujących z CPU.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 zawiera blokowy schemat układu do pomiarów rezystancji izolacji doziemnej na szynach rozdzielnicy niskiego napięcia prądu stałego, będącego przedmiotem niniejszego wynalazku.

Fig. 2 zawiera schemat równoważnego obwodu elektrycznego dla pomiarowego przełącznika sekcyjnego znajdującego się w pozycji „1”.

Fig. 3 zawiera schemat równoważnego obwodu elektrycznego dla pomiarowego przełącznika sekcyjnego znajdującego się w pozycji „2”.

Fig. 4 zawiera schemat modułu pomiarowo-obliczeniowego.

Fig .5 zawiera schemat modułu alarmów i regulacji parametrów.

W celu szczegółowego omówienia rozwiązania technicznego zastosowanego w niniejszym wynalazku, poniżej przedstawiono korzystny przykład wykonania wynalazku z odniesieniem do załączonych figur.

Jak pokazano na figurze 1, układ do pomiaru rezystancji izolacji doziemnej na szynach rozdzielnicy niskiego napięcia prądu stałego 100 będący przedmiotem niniejszego wynalazku składa się z pomiarowego przełącznika sekcyjnego 1, modułu pomiarowo-obliczeniowego 101, modułu alarmów i regulacji parametrów 102, rezystora początkowego Ro, pierwszego rezystora R-ι, drugiego rezystora R₂ i trzeciego rezystora R_u. Początkowy rezystor Ro i drugi rezystor R₂ są połączone szeregowo z pomiarowym przełącznikiem sekcyjnym 1.

Początkowy rezystor Ro i pierwszy rezystor Ri,drugi rezystor R₂ i trzeci rezystor R_u są połączone z modułem pomiarowo-obliczeniowym 101. Moduł pomiarowo-obliczeniowy 101 jest połączony z modułem alarmów i regulacji parametrów 102. Pomiarowy przełącznik sekcyjny 1 jest połączony z jednym biegunem dodatnim szyny rozdzielnicy niskiego napięcia P* prądu stałego oraz z jednym biegunem ujemnym szyny rozdzielnicy niskiego napięcia P. prądu stałego.

W momencie, gdy pomiarowy przełącznik sekcyjny 1 znajduje się w pozycji „1” odbierane są sygnały pomiarów bieguna dodatniego rozdzielnicy niskiego napięcia prądu stałego względem kadłuba statku Uo (w tym momencie Uo*) oraz U_u.

W momencie gdy pomiarowy przełącznik sekcyjny 1 znajduje się w pozycji „2” odbierane są sygnały pomiarów bieguna ujemnego rozdzielnicy niskiego napięcia prądu stałego względem ziemi Uo (w tym momencie Uo) oraz U_u. Wartości rezystancji izolacji doziemnej bieguna dodatniego R* oraz bieguna ujemnego R. na szynach rozdzielnicy niskiego napięcia prądu stałego obliczane są na podstawie odbieranych sygnałów pomiarowych Uo (tj. Uo* oraz Uo ) oraz U_u według podanych poniżej wzoru (1) będącego zbiorem zależności funkcyjnych.

W momencie gdy pomiarowy przełącznik sekcyjny 1 znajduje się w pozycji „1”, równoważny obwód elektryczny pokazany jest w figurze 2.

W momencie, gdy pomiarowy przełącznik sekcyjny „1” znajduje się w pozycji „2” równoważy obwód elektryczny pokazany na figurze 3. Na podstawie figury 2 oraz figury 3 uzyskuje się odpowiednie formuły obliczeniowe wartości rezystancji izolacji doziemnej na szynach rozdzielnicy niskiego napięcia prądu stałego, stosownie do poniższego wzoru (1):

PL 230 775 Β1

“ 1J --- 1J — 1 gdzie we wzorze: a = ^Ru i β = ^R oznaczają współczynniki częściowego napięcia dla napięcia mierzonych sygnałów. Na podstawie różnych zakresów napięcia na szynach rozdzielnicy niskiego napięcia prądu stałego, poprzez regulowanie Ru oraz Ro można uzyskać wartości współczynników dla różnych wartości napięć częściowych. Na podstawie powyższych odpowiednich formuł obliczeniowych ujętych we wzorze (1), dzięki zmierzonym wartościom Uu, Uo* oraz Uo- dla pomiarowego przełącznika sekcyjnego 1 znajdującego się w pozycji „1” orał w pozycji „2”, przy wykorzystaniu analogowych lub cyfrowych obwodów obliczeniowych można uzyskać wartości rezystancji izolacji doziemnej bieguna dodatniego R* i wartości rezystancji izolacji doziemnej bieguna ujemnego R-. Pomiarowy przełącznik sekcyjny 1 może być przełączany ręcznie lub automatycznie. W przypadku automatycznej kontroli przełączania pomiarowego przełącznika sekcyjnego 1, sygnały przełączania muszą być wysyłane poprzez moduł pomiarowo-obliczeniowy 101.

Dla pomiarów rezystancji izolacji prowadzonych on-line z wykorzystaniem elektronicznych obwodów analogowych lub inteligentnych obwodów cyfrowych posiadających CPU figura 4 przedstawia schemat blokowy struktury obliczeniowej modułu pomiarowo-obliczeniowego 101. W skład modułu pomiarowo-obliczeniowego 101 wchodzą: pierwszy obwód akwizycji sygnałów i jego przetwornik analogowo-cyfrowy 131, drugi obwód akwizycji sygnałów i jego przetwornik analogowo-cyfrowy 132, pierwszy rejestr danych cyfrowych 133, drugi rejestr danych cyfrowych 134, trzeci rejestr danych cyfrowych 135, pierwszy mnożnik 141, drugi mnożnik 142, trzeci mnożnik 143, pierwszy dzielnik 151, drugi dzielnik 152, pierwszy licznik rewersyjny 153, drugi licznik rewersyjny 154, czwarty mnożnik 155, pierwszy sumator 181, drugi sumator 182, trzeci sumator 183, piąty mnożnik 161, szósty mnożnik 162, siódmy mnożnik 163, ósmy mnożnik 164 oraz generator sygnałów cyfrowych 171. Drugi obwód akwizycji sygnałów i jego przetwornik analogowo-cyfrowy 132 jest połączony z trzecim rejestrem danych cyfrowych 135. Pierwszy rejestr danych cyfrowych 133 oraz drugi rejestr danych cyfrowych 134 połączone są z pierwszym obwodem akwizycji sygnałów i jego przetwornikiem analogowo-cyfrowym 131. Pierwszy mnożnik 141 połączony jest z pierwszym rejestrem danych cyfrowych 133. Drugi mnożnik 142 połączony jest z drugim rejestrem danych cyfrowych 134. Trzeci mnożnik 143 połączony jest z trzecim rejestrem danych cyfrowych 135, pierwszym dzielnikiem 151 oraz drugim dzielnikiem 152. Pierwszy dzielnik 151 połączony jest z pierwszym mnożnikiem 141. Drugi dzielnik 152 połączony jest z drugim mnożnikiem 142. Pierwszy licznik rewersyjny 153 jest połączony z pierwszym dzielnikiem 151. Drugi licznik rewersyjny 154 jest połączony z drugim dzielnikiem 152. Pierwszy licznik rewersyjny 153 oraz trzeci sumator 183 połączone są z pierwszym sumatorem 181. Drugi licznik rewersyjny 154, czwarty mnożnik 155 oraz generator sygnałów cyfrowych 171 połączone są z drugim sumatorem 182. Drugi dzielnik 152 i trzeci sumator 183 połączone są z piątym mnożnikiem 161. Pierwszy dzielnik 151 i trzeci sumator 183 połączone są z szóstym mnożnikiem 162. Piąty mnożnik 161 połączony jest z siódmym mnożnikiem 163. Szósty mnożnik 162 połączony jest z ósmym mnożnikiem 164.

Gdy pomiarowy przełącznik sekcyjny 1 znajduje się odpowiednio w pozycji „1 ” oraz „2”, poprzez pierwszy obwód akwizycji sygnałów i jego przetwornik analogowo-cyfrowy 131, drugi obwód akwizycji sygnałów i jego przetwornik analogowo-cyfrowy 132, pierwszy rejestr danych cyfrowych 133, drugi rejestr danych cyfrowych 134 i trzeci rejestr danych cyfrowych 135 otrzymywane są aktualne wartości mierzonych sygnałów U_u, Uo* oraz Uo-. Poprzez pierwszy mnożnik 141, drugi mnożnik 142, trzeci mnożnik 143; pierwszy dzielnik 151 i drugi dzielnik 152 otrzymujemy wyrażenia aUo*/fiU_u, oraz aUo-/fiU_u. Poprzez pierwszy licznik rewersyjny 153 i drugi licznik rewersyjny 154 otrzymujemy wyrażenia pUu/aUo* oraz fiUu/aUo-. Generator sygnałów cyfrowych 171 wysyła liczbę 1. Poprzez czwarty mnożnik 155, pierwszy sumator 181, drugi sumator 182 i trzeci sumator 183 wysyłane jest wyrażenie

PL 230 775 Β1

Poprzez piąty mnożnik 161, szósty mnożnik 162, siódmy mnożnik 163 oraz ósmy mnożnik 164 wysyłane są, uzyskane w wyniku obliczeń, wartości rezystancji izolacji R* oraz R-. W module pomiarowo-obliczeniowym 101 sygnały A1, B1 oraz C1 reprezentują przychodzące z modułu alarmów i regulacji parametrów 102 współczynniki częściowego napięcia: współczynnik częściowego napięcia a oraz β oraz ustaloną rezystancję (R2+R0). Sygnały E1 oraz D1 to mierzone wartości sygnałów Uo* oraz Uo- wysyłane do modułu alarmów i regulacji parametrów 102, które wykorzystywane są do sygnalizacji alarmu w przypadkach awarii doziemienia na szynach rozdzielnicy niskiego napięcia prądu stałego.

Figura 5 przedstawia schemat blokowy modułu alarmów i regulacji parametrów 102 informującego o awarii doziemienia. W skład modułu alarmów i regulacji parametrów 102 wchodzą: moduł regulacji wartości rezystancji nastawialnej pierwszej sekcji pomiarowej 111, moduł nastaw wartości zadanej rezystancji pierwszej sekcji pomiarowej 112, moduł regulacji wartości rezystancji nastawialnej drugiej sekcji pomiarowej 113, moduł nastaw wartości zadanej rezystancji drugiej sekcji pomiarowej 114, czwarty sumator 115, piąty sumator 116, trzeci dzielnik 117, czwarty dzielnik 118, moduł regulacji wartości progowej rezystancji doziemienia 121, pierwszy komparator 122, drugi komparator 123 i alarmowy sygnalizator akustyczny 124. Moduł regulacji wartości rezystancji nastawialnej pierwszej sekcji pomiarowej 111 i moduł nastaw wartości zadanej rezystancji pierwszej sekcji pomiarowej 112 są połączone z czwartym sumatorem 115. Moduł regulacji wartości rezystancji nastawialnej drugiej sekcji pomiarowej 113 i moduł nastaw wartości zadanej rezystancji drugiej sekcji pomiarowej 114 są połączone z piątym sumatorem 118. Moduł regulacji wartości rezystancji nastawialnej pierwszej sekcji pomiarowej 111 i czwarty sumator 115 są połączone z trzecim dzielnikiem 117. Moduł regulacji wartości rezystancji nastawialnej drugiej sekcji pomiarowej 113 i piąty sumator 116 są połączone z czwartym dzielnikiem 118. Pierwszy komparator 122 i drugi komparator 123 są połączone z modułem regulacji wartości progowej rezystancji doziemienia 121. Pierwszy komparator 122 oraz drugi komparator 123 połączone są także z alarmowym sygnalizatorem akustycznym 124.

Wartości rezystancji pierwszego rezystora R1 i drugiego rezystora R2, takie same, jak w sekcjach pomiarowych, ustawiane są przez moduł nastaw wartości zadanej rezystancji pierwszej sekcji pomiarowej 114 oraz moduł nastaw wartości zadanej rezystancji drugiej sekcji pomiarowej 112. Wartości rezystancji rezystora początkowego Ro i trzeciego rezystora R_u, takie same, jak w sekcjach pomiarowych, wyznaczane są przez moduł regulacji wartości rezystancji nastawialnej pierwszej sekcji pomiarowej 111 i moduł regulacji wartości rezystancji nastawialnej drugiej sekcji pomiarowej 113. Poprzez czwarty sumator 115, piąty sumator 116, trzeci dzielnik 117 oraz czwarty dzielnik 118 otrzymywane są współczynniki napięcia częściowego a = R_u/(Ru+Ri) oraz β = Ro/(Ro+R2) a także wartość (R0+R2). Poprzez moduł regulacji wartości rezystancji nastawialnej pierwszej sekcji pomiarowej 111 oraz moduł regulacji wartości rezystancji nastawialnej drugiej sekcji pomiarowej 113 można, zgodnie z rzeczywistym stanem pomiarów, regulować współczynniki napięcia częściowego a oraz β, a tym samym poprawić elastyczność pomiarów izolacji. Sygnały A2, B2 oraz C2 są wysyłane do modułu pomiarowo-obliczeniowego 101, uczestnicząc w dalszym ciągu w obliczeniach wartości rezystancji izolacji. Moduł regulacji wartości progowej rezystancji doziemienia 121 jest regulowalnym modułem do nastawiania wartości progowej rezystancji doziemienia na szynach rozdzielnicy (niskiego napięcia) prądu stałego. Sygnały D2 i E2 przychodzące z modułu pomiarowo-obliczeniowego 101 to odpowiednio wartości mierzonych sygnałów Uo* oraz Uo-, które przechodzą przez pierwszy komparator 122 i przez drugi komparator 123. Gdy Uo* < Δ lub gdy Uo- < Δ poprzez alarmowy sygnalizator akustyczny 124 wysyłane jest ostrzeżenie o awarii doziemienia na dodatnim biegunie szyny rozdzielnicy prądu stałego lub o awarii doziemienia na ujemnym biegunie szyny rozdzielnicy prądu stałego.

Niniejszy wynalazek zapewnia bezpieczne działanie sieci niskiego napięcia prądu stałego statków o zasilaniu hybrydowym, zapobiega awariom zagrażającym bezpieczeństwu statków spowodowanym przez uszkodzenia izolacji sieci niskiego napięcia prądu stałego, poprzez przełączaną ręczne lub automatyczne sekcję kontrolno-pomiarową on-line otrzymuje oddzielnie sygnały częściowego napięcia dla napięcia doziemnego bieguna dodatniego oraz bieguna ujemnego rozdzielnicy prądu stałego zawierające informacje o stanie izolacji doziemnej, a także otrzymuje sygnały częściowego napięcia dla napięcia pomiędzy biegunem dodatnim a biegunem ujemnym na szynach rozdzielnicy prądu stałego. Na podstawie odpowiednich formuł obliczeniowych, poprzez segmenty przeliczeniowe sygnałów, prawidłowo oblicza wartości rezystancji izolacji doziemnej na szynach rozdzielnicy (niskiego napięcia) prądu stałego, a tym samym wykonuje pomiary on-line rezystancji izolacji doziemnej na szynach rozdzielnicy niskiego napięcia prądu stałego statków zasilanych hybrydowo. Jest on prosty i łatwy w zastosowaniu,

PL 230 775 Β1 może być realizowany zarówno poprzez obwody analogowe jak i poprzez zastosowanie inteligentnych obwodów cyfrowych wykorzystujących CPU.

Technicy z tej dziedziny mogą dokonywać wszelkiego rodzaju przeróbek i zmian niniejszego wynalazku. Z tego względu niniejszy wynalazek obejmuje załączone zastrzeżenia patentowe oraz wszelkie przeróbki i zmiany w zakresie stanowiącym ich ekwiwalenty.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ do pomiaru rezystancji izolacji doziemnej na szynach rozdzielnicy niskiego napięcia prądu stałego, znamienny tym, że zawiera pomiarowy przełącznik sekcyjny (1), moduł pomiarowo-obliczeniowy (101), moduł alarmów i regulacji parametrów (102), początkowy rezystor Ro, pierwszy rezystor Ri, drugi rezystor R2, trzeci rezystor R_u, przy czym początkowy rezystor Ro i drugi rezystor R2 są połączone szeregowo z pomiarowym przełącznikiem sekcyjnym (1), początkowy rezystor Ro i pierwszy rezystor R1, drugi rezystor R2 i trzeci rezystor R_u są połączone z modułem pomiarowo-obliczeniowym (101), który jest połączony modułem alarmów i regulacji parametrów (102), pomiarowy przełącznik sekcyjny(1) jest połączony z jednym biegunem dodatnim szyny rozdzielnicy niskiego napięcia P₊ prądu stałego oraz z jednym biegunem ujemnym szyny rozdzielnicy niskiego napięcia P. prądu stałego.
2. 2. Układ do pomiaru rezystancji izolacji doziemnej na szynach rozdzielnicy niskiego napięcia prądu stałego, według zastrz. 1, znamienny tym, że moduł pomiarowo-obliczeniowy (101) zawiera pierwszy obwód akwizycji sygnałów i przetwornik analogowo-cyfrowy (131), drugi obwód akwizycji sygnałów i przetwornik analogowo-cyfrowy (132), pierwszy rejestr danych cyfrowych (133), drugi rejestr danych cyfrowych (134), trzeci rejestr danych cyfrowych (135), pierwszy mnożnik (141), drugi mnożnik (142), trzeci mnożnik (143), pierwszy dzielnik (151), drugi dzielnik (152), pierwszy licznik rewersyjny (153), drugi licznik rewersyjny (154), czwarty mnożnik (155), pierwszy sumator (181), drugi sumator (182), trzeci sumator (183), piąty mnożnik (161), szósty mnożnik (162), siódmy mnożnik (163), ósmy mnożnik (164) oraz generator sygnałów cyfrowych (171), przy czym drugi obwód akwizycji sygnałów i jego przetwornik analogowo-cyfrowy (132) jest połączony z trzecim rejestrem danych cyfrowych (135), pierwszy rejestr danych cyfrowych (133) oraz drugi rejestr danych cyfrowych (134) są połączone z pierwszym obwodem akwizycji sygnałów i przetwornikiem analogowo-cyfrowym (131), pierwszy mnożnik (141) jest połączony z pierwszym rejestrem danych cyfrowych (133), drugi mnożnik (142) jest połączony z drugim rejestrem danych cyfrowych (134), trzeci mnożnik (143) jest połączony z trzecim rejestrem danych cyfrowych (135), pierwszym dzielnikiem (151) oraz z drugim dzielnikiem (152), przy czym pierwszy dzielnik (151) jest połączony z pierwszym mnożnikiem (141), drugi dzielnik (152) jest połączony z drugim mnożnikiem (142), pierwszy licznik rewersyjny (153) jest połączony z pierwszym dzielnikiem (151), drugi licznik rewersyjny (154) jest połączony z drugim dzielnikiem (152), pierwszy licznik rewersyjny (153) oraz trzeci sumator (183) są połączone z pierwszym sumatorem (181), drugi licznik rewersyjny (154), czwarty mnożnik (155) oraz generator sygnałów cyfrowych (171) są połączone z drugim sumatorem (182), drugi dzielnik (152) i trzeci sumator (183) są połączone z piątym mnożnikiem (161), pierwszy dzielnik (151) i trzeci sumator (183) są połączone z szóstym mnożnikiem (162), piąty mnożnik (161) jest połączony z siódmym mnożnikiem (163), szósty mnożnik (162) jest połączony z ósmym mnożnikiem (164).
3. 3. Układ do pomiaru rezystencji izolacji doziemnej na szynach rozdzielnicy niskiego napięcia prądu stałego według zastrz. 1, znamienny tym, że moduł alarmów i regulacji parametrów (102) posiada moduł regulacji wartości rezystancji nastawialnej pierwszej sekcji pomiarowej (111), moduł nastaw wartości zadanej rezystancji pierwszej sekcji pomiarowej(112), moduł regulacji wartości rezystancji nastawialnej drugiej sekcji pomiarowej (113), moduł nastaw wartości zadanej rezystancji drugiej sekcji pomiarowej (114), moduł regulacji wartości rezystancji nastawialnej (113), moduł nastaw wartości zadanej rezystancji drugiej sekcji pomiarowej (114), czwarty sumator (115), piąty sumator (116), trzeci dzielnik (117), czwarty dzielnik (118), moduł regulacji wartości progowej rezystancji doziemienia (121), pierwszy komparator (122), drugi komparator (123) oraz alarmowy sygnalizator akustyczny (124), przy czym

   PL 230 775 Β1 moduł regulacji wartości rezystancji nastawialnej pierwszej sekcji pomiarowej (111) oraz moduł nastaw wartości zadanej rezystancji pierwszej sekcji pomiarowej (112) są połączone z czwartym sumatorem (115), moduł regulacji wartości rezystancji nastawialnej drugiej sekcji pomiarowej (113) oraz moduł nastaw wartości zadanej rezystancji drugiej sekcji pomiarowej (114) są połączone z piątym sumatorem (116), moduł regulacji wartości rezystancji nastawialnej pierwszej sekcji pomiarowej (111) oraz czwarty sumator (115) są połączone z trzecim dzielnikiem (117), moduł regulacji wartości rezystancji nastawialnej drugiej sekcji pomiarowej (113) oraz piąty sumator (116) są połączone z czwartym dzielnikiem (118), pierwszy komparator (122) oraz drugi komparator (123) są połączone z modułem regulacji wartości progowej rezystancji doziemienia (121) i są połączone z alarmowym sygnalizatorem akustycznym (124).
4. 4. Układ do pomiaru rezystancji izolacji doziemnej na szynach rozdzielnicy niskiego napięcia prądu stałego według zastrz. 3, znamienny tym, że alarmowy sygnalizator akustyczny (124) wysyła ostrzeżenie o awarii doziemienia na dodatnim biegunie szyny rozdzielnicy niskiego napięcia P+ lub wysyła ostrzeżenie o awarii doziemienia na ujemnym biegunie szyny rozdzielnicy niskiego napięcia P-.