Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗА№1КАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛШ ОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее преобразователь тока, вход которого подключен к датчику тока нулевой последовательности, а выходы к первым входам основные элементов И соответствукяццх блоков сравнения импульсов положительной и отрицательной полярностей, вторые входы которых связатд с выходами преобразователя напряжения нулевой последова тельности , формирователь коротких импульсов, интегратор, выход которого соединен с входом исполнительного органа, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежности функционирования путем отстройки от помех, оно снабжено элементом ИЛИ, а в состав каждого из упомянутых блоков сравнения импульсов введены два дополнительных элемента И, два элемента НЕ и упомянутый формирователь коротких импульсов, при этом вход основного элемента И каждого из блоков сравнения импульсов соединен через первый элемент НЕ с выходом первого дополнительно -о элемента И, первый вход которого через второйэлемент НЕ подсоединён к выходу основного элемента И, который подключен также через формирователь коротких импульсов к первому входу второго дoпoлнитehьнoгo элемента И, второй вход которого соединен с выходом преобразователя напряжения нулевой последовательности, который подключен также к вторЬму входу первого дополнительного элемента И, причем выход второго Дополнительного элемента И каждого из блоков сравнения импульсов через введенный элемент ИЛИ соединен с входом инСО тегратора. 0) о :о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ЦМ ЛЮИ

РЕСПУБЛИК

ИЮ (11) °

4(51) Н 02 Н 3/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Й АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГЮСУДМ СТВЕККЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbffMA (21) 3521842/24-07 (22) 08.12.82 (46) 23.01.85. Бюл. И 3 (72) В.Ф. Бухтояров (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 754547, кл. Н 02 Н 3/16, 1976 °

2. Авторское свидетельство СССР

В 964024, кл. Н 02 Н 3/16, 1981. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ

ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕИЛВ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содер-. жащее преобразователь тока, вход которого подключен к датчику тока нулевой последовательности, а выходы— к первым входам основных элементов И соответствуюирис блоков сравнения импульсов положительной и отрицательной полярностей, вторые входы кото:рых связаны с выходами преобразователя напряжения нулевой последова

: тельности, формирователь коротких импульсов, интегратор, выход которо го соединен с входом исполнительного органа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности функционирования путем отстройки от помех, оно снабжено элементом

ИЛИ, а в состав каждого из упомянутых блоков сравнения импульсов введены два дополнительных элемента И, два элемента НЕ и упомянутый формирователь коротких импульсов, при этом вход основного элемента И каждого из блоков сравнения импульсов соединен через первый элемент НЕ с выходом первого дополнительноГо элемента И, первый вход которого через второй элемент НЕ подсоединен к выходу основного элемента И, который подключен также через формирователь коротких импульсов к первому Е входу второго дополнительного элемента И, второй вход которого соединен с выходом преобразователя напряжения нулевой последовательности, который подключен также к вторЬму

Ф входу нервозно дополнительного элемента И, причем выход второго дополнительного элемента И каждого из блоков сравнения импульсов через введенный элемент ИЛИ соединен с входом интегратора.

1136243

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для защиты от однофазного замыкания на землю в. сети с изолированной нейтралью. 5

Известны устройства для защиты от однофазйого замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью Ц .

Недостатком таких устройств является возможность неселективного или излишнего срабатывания под действием помех, а также из-за угловых погрешностей трансформаторов тока и напряжения.

Наиболее близким по технической 15 сути к предлагаемому является устройство, содержащее интегрирующий" усилитель, подсоединенный к датчику (трансформатору) тока нулевой последовательности, формирователь ко- 20 ротких импульсов, подключенный к датчику (трансформатору) напряжения ну.левой последовательности, ограничители тока и напряженная нулевой после довательности, сумматор, расширитель 25 импульсов и исполнительный орган f2) .

Принцип работы устройства основан на совпадении прямоугольных импульсов длительностью, равной половине периода промышленной частоты, и пря- 50 моугольных импульсов малой длительности

Известное устройство может неселективно срабатывать от воздействия кратковременных помех и сигналов небаланса датчиков тока и напряжения нулевой последовательности.

Кроме того, недостатком известного устройства является сложность настройки и наладки.

Цель изобретения — повышение функциональной надежности защиты путем отстройки от помех.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для защиты от 45 одиофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее преобразователь тока вход !

Э которого подключен к датчику тока. нулевой последовательности, а выходы— к первым входм основных элементов И соответствующих блоков сравнения импульсов положительной и отрицательной полярностей, вторые входы которых связаны с выходами преобразователя напряжения нулевой последовательности, формирователь коротких импульсов, интегратор, выход которого соединен с входом исполнительного органа, снабжено элементом ИЛИ, а в состав каждого из упомянутых блоков сравнения импульсов введены два дополнительных элемента И, два элемента НЕ и упомянутый формирователь коротких импульсов, при этом второй вход основного элемента И каждого из блоков сравнения импульсов соединен через первый элемент НЕ с выходом первого дополнительного элемента И, первый вход которого через второй элемент НЕ подсоединен .к выходу основного элемента И, который подключен также через формирователь коротких импульсов к первому входу второго дополнительного элемента И, второй вход которого соединен с выходом преобразователя напряжения нулевой последовательности, который также подключен к второму входу первого дополнительного элемента И, причем выход второго дополнительного элемента И каждого из блоков сравнения импульсов через введенный элемент ИЛИ соединен с входом интегратора.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для защиты от замыкания на землю; на фиг. 2 — ди- аграммы входных и выходных сигналов устройства, поясняющие его работу.

На диаграммах обозначены:

1 я

U<, U — выходные. сигналы преобразователя тока, соответствующие положительной и отрицательной полуволнам тока нулевой последовательности;

И и2 i Б2 — то же» реобразователя напряжения нулевой последовательности;

П

U, U. — выходные сигналы формиро3 вателей выходных коротких импульсов;

П4, U4 — выходные сигналы блоков сравнения импульсов положительной и отрицательной полярности;

U — выходной сигнал элемента

ИЛИ; — выходной сигнал интегратора.

Устройство для защиты от замыкания на землю содержит установленный на защищаемом присоединении 1 датчик 2 тока нулевой последовательности (ДТНП),.датчик 3 напряжения нуле3 1! 36243 вой последовательности (ДТНП), преобразователи 4 и 5 соответственно тока и напряжения нулевой последовательности, входы которых подключены к выходам укаэанных датчиков, а выходы — к блокам сравнения импульсов положительной 6 и отрицательной 7 полярности (селектор), исполнительный орган (ИО) 8, вход которого через последовательно включенные 10 интегратор 9 и элеййнт ИПИ 10 подсоединен к выходам блоков 6 и 7.

В качестве ДННП 3 использована вторичная обмотка трансформатора напряжения нулевой последовательности, соединенная в разомкнутый треугольник.

Вторичные обмотки ДТНП 2 и

ДННП 3 включены таким образом, что ток нулевой последовательности на поврежденном присоединении (сигнал на выходе ДТНП 2) опережает напряжение нулевой последовательности (сигнал на выходе ДННП 3), а на неповрежденном присоединении отстает.

Угол сдвига между током и напряжением нулевой последовательности о равняется приблизительно 90

Преобразователи 4 н 5 преобразуют изменяющиеся во времени выходные

:сигналы ДТНП 2 и ДННП 3 в прямо угольные импульсы положительной по;лярности (длительность импульсов приблизительно равна половине периода) и состоят из согласующего транс;форматора 11 (12), активного фильтра

,13 (14), основной частоты, порогово го элемента с детектором на входе ,, 15 (16).

Блоки сравнения имплуьсов положительной 6 и отрицательной 7 поляр;ности выполнены одинаковыми и пред ставляют собой фазочувствительный орган, реагирующий на сдвиг фаз между сигналами тока и напряжения нулевой последовательности (преобразованными положительными и инвертируемыми отрицательными полуволнами тока и напряжения).

Блоки 6 и 7 содержат селектор сиг налов на двух элементах совпадения

:И 17 и 18 с двумя перекрестными связями с выхода одного элемента на вход другого через элементы НЕ 19 и 20, собственно формирователь 21 выходных коротких импульсов и элемент 22 совпадения выходного импульса и перекрестного сигнала. Селектор

35 . 40

"50

55 сигналов предназначен для выделения первоначального сигнала, поступающего от датчиков 2 и 3.

Интергратор 9 интегрирует входные импульсы, чем исключается возможность ложного срабатывания устройства при появлении на его входе одного — двух случайных импульсов.

Собственно формирователь 21 импульсов представляет собой логический элемент, например потенциальноимпульсную ячейку по схеме однократного заряда — разряда емкости, который формирует выходной сигнал в момент исчезновения его входного сигнала.

Устройство работает следующим образом.

При появлении на защищаемом присоединении 1 однофазного замыкания на землю сначала появляется сигнал на выходе ДТНП 2, затем, спустя приблизительно четверть периода, сигнал на выходе ДННП 3. Если величина этих сигналов оказывается достаточной для срабатывания пороговых элементов 15 и 16, последние срабаты вают и на каждом их выходе поочередно появляются положительные импульсы, следующие с частотой положительных и отрицательных полуволн тока и напряжения нулевой последовательности.

При первоначальном появлении сигнала датчика 2 тока (U1 или Uj в за-. висимости от полярности) селектор

6(7) сигналов формирователя повторяет его и подает на вход собственно формирователя выходных коротких импульсов. Последующее воздействие

l( сигнала датчика 3 напряжения U (U2) не изменяет состояние схемы до тех

I 11 пор, пока не исчезает сигнал U (U< ).

Сигнал на выходе собственно формирователя выходных импульсов появляется в момент исчезновения входно4 го сигнала. Сигнал 0 (04 ) на выходе блоков 6 (7) появляется только при совпадении во времени импульсов

f И

U>(U>) собственно формирователя импульсов и перекрестного сиг ала преобразователя 4 (датчика 3 напряжения).

Таким образом, сигнал на выходе устройства появляется только в случае первоначального появления и исчезновения сигнала датчика 2 тока и наличия общей временной зоны этого сигнала и сигнала датчика напряжения.

3 1

При всех, других состояних входов выдача выходного (ложного) импульса исключена. Жестко заданный алгоритм работы устройства исключает выдачу ложных импульсов при перекрытии (совпадений) во времени одним сигналом датчика одного или нескольких сигналов другого датчика, например, при неисправности датчика напряжения, при переходных процессах, при действии помех и т.д. Благдаря такому алгоритму повышается точность работы и помехоустойчивость устройства.

Помехоустойчивость и невосприимчивость к переходным процессам обеспечиваются также за счет применения

136243 активных фильтров основной частоты, собственно формирователей импульсов

I и сумматора (интегратора) выходных импульсов.

5 Устройство может быть выполнено на основе интегральных микросхем (операционных усилителей, логических элементов и др.), оно технологично в изготовлении и просто в эксплуатации. Кго применение позволит существенно повысить надежность функционирования защиты от замыкания на землю, уменьшить ущерб от простоев оборудования и будет способствовать предупреждению электротравматизма при эксплуатации электроуста- новок.

1336243

Щв ыкькакои ®е звы

Составитель Л. Васькова

Редактор А. Шандор Техред О.Ващишнна. Корректор;М. Розман

Заказ 10297/41 Тираж 20 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета GCCP » по делам изобретений н открытий

313035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4