Устройство для определения режима работы электрической сети с изолированной или компенсированной нейтралью

 

0% (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Зсмк Н 02 Н /16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " :: —:;".; -,-,!3 (21) 3387655/24-07 (22) 22.01.82 (46) 15 .06.83. Бюл. М 22 (72) А.М.Ершов, О.А.Петров и Ю.В.Исаев (71) Челябинский политехнический ин ститут им. Ленинского комсомола (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11 589659, кл. H 02 H 3/16, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке и 3275380/07, кл. H 02 Н 3/16, 1981.

Н А8ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЖИМА РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

С ИЗОЛИРОВАННОЙ ИЛИ КОМПЕНСИРОВАННОЙ

НЕЙТРАЛЫ0, содержащее подключаемые соответственно к датчикам напряжения фаз сети относительно земли и к датчику напряжения нейтрали сети четыре преобразователя переменного напряжения в логический сигнал с заданными уставками по напряжению, три логических элемента И, первые входы которых соединены с инверсными выходами преобразователей напряжения одноименных фаз, а вторые и третьи входы - с неинверсными выходами пре" образователей напряжения опережающей и отстающей фаз соответственно, логический элемент ИЛИ, три входа которого подключены к инверсным выходам первых трех преобразователей напряжения, четвертый, пятый и .шестой логические элементы И, выход каждого из которых подключен к своему индикатору состояния, последовательно соединенные седьмой логический элемент И и блок выдержки времени, а также четвертый индикатор состояния, причем неинверсный выход логичческого элемента ИЛИ соединен с первыми входами пятого и седьмого логических элементов И, а его инверсный выход с первыми входами четвертого и шестого логических элементов И, неинверсный выход четвертого преобразо вателя переменного напряжения в логический сигнал соединен со вторыми входами пятого и шестого логических элементов И, à его инверсный выходсо вторыми входами четвертого и седь мого логических элементов И, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей путем индикации поврежденной и отключившейся фазы, в него введены последовательно соединенные блок ус" тановки и элемент типа защелка, блок индикации поврежденной фазы и блок индикации отключившейся фазы, причем второй вход элемента ти" па.защелка соединен с выхедом блока выдержки времени, неинверсный выход этого элемента — с четвертым индикатором состояния, а его инверсный выход - с третьими входами четвертого, пятого и шестого логических элементов И, четыре входа блока индикации поврежден" ной фазы подключены соответственно к выходам первых трех и пятого логических элементов И, а четыре: входа блока индикации отключившейся фазы подключены соответственно к выходам первых трех логических элементов И и к неинверсному выходу элемента типа защелка.

2. Устройство по п.1, о т л х-чающее с я тем, что блок индикации поврежденной фазы при однофазном замыкании на землю содержит три пары последовательно соединенных логических элементов И и индикаторов состояний, причем первые входы логических элементов

И подключены соответственно к первым трем входам блока индикации, а их вторые входы - к четвертому входу блока.

1023494

3. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок индикации отключившейся фазы содержит три пары последовательно соединенных логических элементов И и индикаторов состояний, причем первые входы логических элементов И подключены соответственно к первым трем входам блока индикации,а их вторые входы - к четвертому входу блока.

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения состояний электрической сети с изолированной или компенсированной нейтралью. 5

В настоящее время для индикации однофазного замыкания на землю используется трансформатор напря" жения типа НТИИ. Ко вторичной обмотке, имеющей схему соединения

"открытый треугольник", подключается вольтметр и реле, работающее на сигнал. При этом реле срабатывает при однофазнпм замыкании на землю или при возникновении значительной 15 несимметрии, не различая эти два различных состояния электрической сети.

Известно устройство для опреде" ления поврежденной фазы при одно- 20 фазном замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее фильтр напряжения нулевой последовательности, органы максимального напряжения, логические элементы И р 1 25

Однако это устройство не различает несимметричные режимы электрической сети.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения режима электрической сети, содержащее подключаемые к каждой из фаз и к нейтрали сети преобразователи напряжения в логический сигнал, логические элементы И в цепи пре» образователей фазных напряжений е логический сигнал, дающие разре- . шающий сигнал на ключи в каждой фазе, логический элемент ИЛИ, блок выдержки времени, логические элементы И, последовательно соединен2 ные с индикаторами состояний, элемент равнозначности $ 2J.

Недостатком этого устройства является отсутствие возможности определять конкретно поврежденную фазу в режимах однофазного замыкания на землю, и при обрывах фазы, а также возможность ложной информации о состоянии сети при обрывах фазы и наложении на этот режим другого повреждения сети.

Целью изобретения является повышение надежности и расширение функциональных воэможностей путем индикации поврежденной и отключившейся фазы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения режима электрической сети с изолированной или компенсированной нейтралью, содержащее подключаемые соответственно к датчикам напряжения фаз сети относительно земли и к датчику напряжения нейтрали сети четыре преобразователя переменного напряжения в логический сигнал с заданными уставками по напряжению, три логических элемента И, первые входы которых соединены с инверсными выходами преобразователей напряжения одноименных фаз, а вторые и третьи входыс неинверсными выходами преобразователей напряжения опережающей и отстающей фаз соответственно, логический элемент ИЛИ, три входа которого подключены к инферсным выходам первых трех преобразователей напряжения, четвертый, пятый и шестой логические элементы И, выход каждого из которых подключен к сво1023494

3 ему индикатору состояния, последовательйо соединенные седьмой логический элемент И и блок выдержки времени; а также четвертый индикатор состояния, причем неинверсный выход логического. элемента ИЛИ соединен с первыми входами пятого и ,седьмого логических элементов И, а

его инверсный выход — с первыми входами четвертого и шестого логических

-элементов И,неинверсный выход четвертого преобразователя переменного напряжения в логический сигнал соединен-со вторыми входами пятого и шестого логических элементов И, а его инверсный выход - со вторыми входами четвертого и седьмого ло гических элементов И, введены последовательно соединенные блок установки и элемент типа защелка, блок индикации поврежденной фазы и блок индикации отключившейся фазы, причем второй вход элемента типа защелка соединен с -выходом блока выдержки времени, неинверсный выход этого элемента - с четвертым индикатором состояния, а его инверсный выход - с третьими входами четвертого, пятого и шестого логических элементов И, четыре входа блока . индикации поврежденной фазы подключены соответственно к:.выходам первых трех и пятого логических элементов И, а четыре входа блока индикации отключившейся фазы подключены соответственно к выходам первых трех логических элементов И и к неинверсному выходу элемента типа защелка.

Блок индикацйи поврежденной фазы при однофазном замыкании на землю содержит три пары последовательно соединенных логических элементов И.и индикаторов состояний, причем первые входы логических эле- 45 ментов И подключены соответственно к первым трем входам блока индикации, а их вторые входы -. к четвертому входу блока.

Блок индикации отключившейся фазы содержит три пары последовательно соединенных логических элементов И и индикаторов состояний, причем первые входы логических элементов И под-55 ключены соответственно к первым трем входам блока индикации, а их вторые входы - к четвертому входу блока. №

На фиг.1 и 2 приведена-функциональная схема устройства; на фиг.3стилизованная диаграмма напряжений..

Устройство содержит преобразователи 1-4 переменного напряжения в логический сигнал уставкой по напряжению, соответственно перВый, второй и третий логические элементы

И 5-7, логический элемент ИЛИ 8, соответственно четвертый, пятый, шестой и -седьмой логические элементы И 9- 12 блок 13 выдержки времени, элемент 14 типа защелка, блок 15 установки начального состояния, индикаторы состояний 16-19, блок 20 индикации поврежденной фазы при однофазном замыкании на землю, блок 21 индикации отключившейся фазы, логические элементы И 2224 блока индикации поврежденной фазы индикаторы 25-27 состояния блока индикации отклюЧившейся фазы, индикаторы 31-33 состояния блока индикации отключившейся фазы. Напряжения фаз сети относительно земли UA, U > и U подаются на входы преобразователей l,2 и 3 переменного напряжения в логический сигнал, à напряжение нейтрали U - на вход преобразователя 4. Преобразователи 1, 2 и 3 имеют уставку по напряжению 0,05-0,2 /ф, а преобразователь 4 - уставку 0,3 Чф. Если входные напряжения преобразователей меньше напряжения уставки, то их выходные сигналы на неинверсных выходах равны логическому нулю при превышении уставки логический единице.

Выбранные уставки обеспечивают изменение выходного сигнала одного из преобразователей 1,2 и 3 только при возникновении в электрической сети однофазного замыкания на землю или исчезновении напряжения нэ одной из фаз, на выходе преобразователя 4 - при од" нофазном замыкании на землю или повышении напряжения на нейтрали, например при возникновении несимметрии проводимости фаз сети относительно земли.

Сигналы F с инверсных выходов преобразователей 1,2 и 3 подаются соот" ветственно на входы логических элементов И 5, 6 и 7 одноименных фаз и на входы логического элемента ИЛИ 8 а сигналы F с неинверсных выходовна логические элементы И отстающей и опережающей фаз. Такая схема соединений в нормальном режиме работы (HP) электрической сети обеспечивает

1023

5 запрет логических элементов И от преобразователей одноименных фаз, а при возникновении однофазного замыкания на землю (033) или потере напряжения на фазе (отключение фазы 03) разрешение для логического элемента

И поврежденной фазы и подтверждение запрета для логических элементов И здоровых фаз. В нормальном режиме сигнал Z (фиг.3) на выходе логического элемента ИЛИ 8, равен логическому нулю, а при возникновении однофаз" ного замыкания на землю или отключении фазы становится равным логической единице. 15

Сигнал й(фиг.3) на инверсном выходе преобразователя 4 в нормальном ре" жиме равен логическому нулю, а при однофазном замыкании на землю или возникновении несимметрии (повыше" 2о ние напряжения нейтрали ПНИ ) - логической единице

Для формирования сигналов, характеризующих определенные состояния электрической сети используются j5 логические элементы И 9, 10, 11 и 12, на входы которых подаются определен-, ные сочетания логических сигналов

Z Z, NN.

Для выявления нормального режима HP используется логический элемент И 9,.на первые два входа ко торого подаются сигналы 2 и N. В нормальном режиме эти сигналы равны логическим единицам, следовательно, и выходной сигнал Е логического элемента И 9 равен логическоя единице (фиг.3),.

Аналогично для выявления (фиг.3) однофазного замыкания на землю 033 используется логический элемент

И 10, на первые два входа которого подаются сигналы Z и Й; для повышения напряжений нейтрали ПНИ используетсяя логический элемент И 11, на первые два входа которого подаются сигналы Z и М; для отключения фазы Оф используется логический элемент И 12, на два входа которого подаются сигналы Z и И.

Под отключением фазы можно различать два состояния сети.

Первое состояние может соответствовать перегоранию предохранителя в одной из фаз силовой цепи - это ненормальное состояние сети и устройство его выделит правильно, второе может возникнуть при перегорании предохранителя или обрыве провода

494 6 во вторичных цепях измерительного трансформатора напряже ия - при этом возможно появление ложной информации состояния сети в случае наложения на этот режим другого повреждения сети и, следовательно, необходима блокировка логических элементов И 9, 10 и 11. Для этого в схему устройства введены блоки

13, 14 и 15. Блок 13 выдержки времени предназначен для отстройки от случайных, кратковременных исчезновений напряжения на одной из фаз.

Элемент 14 типа защелка обеспечивает блокировку логическим нулем логических элементов И 9, 10 и ll до выявления и устранения неисправности электротехническим персоналом.

После устранения неисправности с помощью блока 15 установки начального состояния элемент типа защелка устанавливается в начальное состояние,соответствующее нормальному режиму работы сети. Элемент. типа защелка может быть выполнен, например, в виде RS-триггера. Для индикации состояния электрической сети служат четыре индикатора состояний 16,17, 18 и 19.

Первые три подключены соответственно к выходам логических элементов И 9, 10 и 11, а четвертый - к неинверсному выходу элемента 14 типа защелка.

Постоянно показывает состояние электрической сети только один из индикаторов.

Для индикации поврежденной фазы при однофазном замыкании на землю в устройство введен блок 20 индикации поврежденной фазы, который состоит из трех пар последовательно соединенных логических элементов И 22, 23 и 24 и индикаторов 25, 26 и 27 состояний. Первые входы логических элементов И 22,23 и 24 соединены с выходами логических элементов И 5, 6 и 7, а вторые входы - с выходом логического элемента И 1О, При возникновении однофазного замыкания на землю появляются одновременно логические единицы на выходе логического элемента И 10 (сигнал К) и на одном из выходов логических элементов

И 5, 6 и 7. Это обусловит появление логической единицы на выходе логического элемента И поврежденной фазы(од,ном из элементов 22, 23 и 241 и, следовательно, срабатывание соответствующего индикатора состояния (одного из индикаторов 25, 26 и 27) .

7- 10

Для индикации отключившейся фазы в устройство введен блок 21 индикации отключившейся фазы, который состоит из трех пар последовательно соединенных логических элементов И 28

29 и 30 и индикаторов. 31, 32 и 33 состояний. Первые входы логических элементов И 28, 29 и 30 соединены с выходами логических элементов И 5, 6 и 7, а вторые, - с неинверсным выходом элемента 14 типа защелка. При отключении фазы появляются одновременно логические единицы на выходе элемента 14 типа защелка (сигналам Н) и на одном из выходов логических элементов И (5,6 и 7) . Это обусловит появление логической единицы на выходе логического элемента И отключившейся фазы (одном,из элементов

28, 29 и 30) и, следовательно,.срабатывание соответствующего индикато23494 8 ра состояния (одного из индикаторов .

31, 32 и 33).

Предлагаемое устройство по сравнению с базовым, состоящим из транс- ,S форматора напряжений НТИИ и реле, . позволяет повысить достоверность ин" формации о состоянии электрической сети, так как оно выделяет нормальный режим, однофазное замыкание на

1в землю, появление несимметрии и обрыв или отключение одной из фаз. Это значительно облегчает работу электротехническому персоналу по выяснению и устранению возникающих неисправнос35 тей в электрических сетях, что Обус-. лавливает снижение времени отключения электрических сетей и,следовательно, повышение надежности их работы.

Предлагаемое устройство имеет вы20 сокое быстродействие, четко выделяет различные режимы.

1023494

Составитель О.Лисицын

Редактор М.Петрова Техред М.Костик Корректорб, Макаренко

Заказ 4229/42 Тираж 617 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-25, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", t-. Ужгород, ул. Проектная, 4