Устройство для контроля исправности релейной защиты

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИСПРАВНОСТИ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ, содержащее блоки входнь1х резисторов, входы которых служат входами устройства, элемент проверки и блок выдержки времени, I к тнтро/HiHiif ВЫХОД которого служит выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля каждого входного сигнала отдельно, в него введены по числу контролируемых кассет защиты резисторные блоки настроек, диодные мосты , двухвходовые компараторы и блоки индикации, причем входы резисторных блоков настроек присоединены к выходам соответствующих блоков входных резисторов, к выходам резисторных блоков настроек присоединены основные входы соответствующих диодных мостов, дополнительные входь которых соединены с выходом элемента проверки, к выходам диодных мостов присоединены входы двухвходовых компараторов , а вход блока выдержки времени - к выходам соответствующих двухвходовых компараторов через блоки индикации. Ji На сигна/1 { - пит: 1и ff/io/(t flaSaf jf /QJi 3CrU t/f7Jtl)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1контрольньп гпоикаи

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3564085/24-07 (22) 11.03.83 (46) 07.04.85. Бюл. № 13 (72) А. И. Шалин и Г. А. Сарапулов (71) Новосибирский электротехнический институт (53) 621.316.925. (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3376620/18-21, кл. Н 01 К 69/01, 1982.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3420155/24-07, кл. Н 01 Н 69/01, 1982. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ИСПРАВНОСТИ Р ЕЛЕ ЙНОИ ЗАЩИТЫ, содержащее блоки входных резисторов, входы которых служат входами устройства, элемент проверки и блок выдержки времени,,„,Я0„„1149327 А

4 Н 01 Н 69/01 G 01 К 31/02 выход которого служит выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности путем контроля каждого входного сигнала отдельно, в него введены по числу контролируемых кассет защиты резисторные блоки настроек, диодные мосты, двухвходовые компараторы и блоки индикации, причем входы резисторных блоков настроек присоединены к выходам соответствующих блоков входных резисторов, к выходам резисторных блоков настроек присоединены основные входы соответствующих диодных мостов, дополнительные входы которых соединены с выходом элемента проверки, к выходам диодных мостов присоединены входы двухвходовых компараторов, и вход блока выдержки времени— к выходам соответствующих двухвходовых компараторов через блоки индикации.

1149327

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для контроля исправности узлов, блоков, модулей, кассет и цепей релейной защиты, выполненных на активных полупроводниковых элементах, т. е. с применением транзисторов, усилителей, логических схем в микросхемном исполнении и т.д., сигналы на контрольных точках которых в режиме дежурства защиты являются неизменными по величине напряжениями постоянного тока, а при повреждениях защиты выходят за пределы пороговых значений.

Известно устройство для контроля исправности релейной защиты, предназначенное для контроля исправности таких блоков, модулей, узлов, и цепей релейной защиты, сигналы на контрольных точках которых являются в режиме дежурства защиты неизменными по велИчине напряжениями постоянного тока, содержащее блок формирования тестовых сигналов, блок задержки, двустабильный триггерный элемент, входные сумматоры, блоки выпрямитель-компаратор, блоки индикации и блоки настройки по количеству контролируемых сменных модулей защиты, блок проверки, блок запуска проверки, блок коммутации и логический блок ИЛИ, причем основные входы входных сумматоров присоединены к входным зажимам для подключения соответствующих контролируемых блоков защиты, первый дополнительный вход каждого входного сумматора соединен с входом соответствующего блока настройки, а вторые дополнительные входы входных сумматоров соединены с выходом блока проверки, выходы входных сумматоров через соответствующие цепочки из последовательно включенных блоков выпрямителькомпаратор и блоков индикации соединены с входами блока задержки, выходы блока формирования тестовых сигналов соединены с основными входами блока коммутации, запускающий вход блока коммутации соединен с выходом блока запуска проверки, основные выходы блока коммутации соединены с входными зажимами для подключения соответствующих контролируемых блоков защиты, компенсирующие выходы блока коммутации соединены с компенсирующими входами соответствующих входных сумматоров, входы логического блока ИЛИ соединены с выходами блоков индикации, а его выход через двустабильный триггерный элемент соединен с запрещающим входом коммутации (1).

Недостатком указанного устройства для контроля исправности релейной защиты является его довольно высокая сложность, которая приводит к высокой стоимости, относительно большим габаритам и сравнительно частой повреждаемости самого узла контроля исправности. Кроме того, он может не почувствовать опасного ухода параметров элементов, если этот уход параметров приводит к изменению напряжения на соответствующих контрольных точках в разные стороны. Могут остаться невыявленными также катастрофические отказы элементов, если напряжения на контрольных точках при этом изменяются незначительно или их изменения компенсируют друг друга.

Наиболее близким к изобретению по

10 технической сущности является устройство для контроля исправности релейной защи,ты, предназначенное для контроля исправности таких блоков, модулей, узлов и цепей релейной защиты, сигналы на контрольных точках которых являются в режиме дежурства защиты неизменными по величине напряжениями постоянного тока, содержащее входные сумматоры, входы которых служат входами устройства, элемент проверки, два логических элемента ИЛИ, 20 элемент выдержки времени, выход которого служит выходом устройства, блок избирательной индикации и элемент выпрямитель-компаратор, причем входы блока избирательной индикации и обоих логических элементов ИЛИ присоединены к выходам входных сумматоров, к выходам логических элементов ИЛИ присоединены входы элемента выпрямитель-компаратор, к выходу которого присоединен вход элемента выдержки времени (2).

gp Однако известное устройство может оказаться нечувствительным к опасному уходу параметров элементов, если этот уход параметров приводит к изменению напряжения на соответствующих контрольных точках в разные стороны. Могут остаться

35 невыявленными также катастрофические отказы элементов, если напряжения на контрольных. точках при этом изменяются незначительно и их изменения компенсируют друг друга. Трудно точно согласовать между

40 собой пороги срабатывания элемента выпрямитель-компаратор и блока избирательной индикации, что в некоторых случаях может привести к рассогласованной сигнализации срабатывания этих блоков и связанным с этим затруднением в выборе решения об45 служивающим персоналом. Затруднен независимый выбор по различным входам своей границы допустимого изменения параметров, эта граница может изменяться при разных сочетаниях изменений контрольных сигналов. Все это снижает достоверность контроля.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля путем контроля каждого входного сигнала отдельно.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля исправности релейной защиты, содержащее блоки входных резисторов, входы которых служат входами устройства, элемент проверки и

ll з блок выдержки времени, выход которого служит выходом устройства, введены по числу .контролируемых кассет защиты резисторные блоки настроек, диодные мосты, Двухвходовые компараторы и блоки индикации, причем входы резисторных блоков настроек присоединены к выходам соответствующих блоков входных резисторов, к выходам резисторных блоков настроек присоединены основные входы соответствующих диодных мостов, дополнительные входы которых соединены с выходом элемента проверки, к выходам диодных мостов присоединены входы двухвходовых компараторов, а вход блока выдержки времени— к выходам соответствующих двухвходовых компараторов через блоки индикации.

На чертеже приведена структурнопринципиальная схема устройства для контроля исправности релейной защиты.

Устройство для контроля исправности релейной защиты содержит блоки 1 входных резисторов, число которых равно числу контролируемых кассет и входы которых служат входами устройства. Блоки 1 входных резисторов предназначены для разделения цепей контролируемой защиты и цепей устройства контроля, а также для пропорционального преобразования поступающих на входы устройства контрольных сигналов.

К выходам блоков 1 подключены входы блоков 2 настроек, число которых равно числу блоков 1. Блоки 2 настроек предназначены для настройки предлагаемого устройства.

К выходам блоков 2 настроек присоединены основные входы диодных мостов 3, предназначенных для создания порогов нечувствительности предлагаемого устройства и разделения поступающих на них сигналов по знаку.

К выходам диодных мостов 3 присоединены входы соответствующих двухвходовых компараторов 4, число которых, как и число предыдущих блоков, равно количеству контролируемых кассет защиты.. Двухвходовые компараторы 4 предназначены для формирования выходного сигнала, равного единице, при превышении хотя бы одним из сигналов, поступающих íà его входы, соответствующего порсгового значения.

К выходам двухвходовых компараторов 4 присоединены. входы соответствующих блоков 5 индикации, предназначенных для сигнализации сработавшего состояния включенных перед ними двухвходовых компараторов 4.

Выходы блоков 5 индикации; соответствующих всем контролируемым кассетам защиты, соединены со входами блока 6 выдержки времени, предназначенного для задержки поступающего на него сигнала на время, например, равное 10 — 15 с. Выход

49327

55 блока 6 выдержки времени служит выходом предлагаемого устройства.

Выход элемента 7 проверки соединен с дополнительными входами всех диодных мостов 3. Элемент 7 проверки предназначен для контроля исправности предлагаемого устройства.

Блок 1 входных резисторов содержит включенные между соответствующими входами и выходами цепочки из двух соединенных последовательно высокоомных резисторов 8, предназначенных для надежного разделения цепей контролируемого реле и устройства контроля. Кроме того, резисторы 8 предназначены для обеспечения необходимого преобразования контрольных сигналов в величины, удобные для работы устройства контроля.

Блок 2 настроек содержит резисторы 9 и 10, предназначенные для балансировки на нуль выходных сигналов блока 2 в режиме дежурства исправной и правильно настроенной контролируемой защиты. Резисторы 11, входящие в состав блока 2, предназначены для регулировки величин граничных значений допустимых отклонений контрольных сигналов от нормальных значений, т. е. зоны нечувствительности устройства контроля.

Диодный мост 3 выполнен по обычной, стандартной схеме. Количество диодов в разных плечах моста может быть принято различным в зависимости от необходимого уровня граничного значения допустимого отклонения соответствующей полярности. При необходимости сделать зону нечувствительности предлагаемого устройства контроля различной для отклонений разного знака, в соответствующих цепях принимается разное число последовательно включенных диодов — от одного и более.

Двухвходовой компаратор 4 содержит усилитель 12 в микросхем ном исполнении, в цепи отрицательной обратной связи которого включен симметричный стабилитрон 13, предназначенный для защиты усилителя 12 при больших сигналах на входахч

Резисторы 14. и 15 предназначены для регулировки порога срабатывания компаратора, резистор 16 — для обеспечения нормального режима работы ком паратора. Цепочка из резистора 17 и диода 18 предназначена для шунтирования цепи положительного сигнала на выходе компаратора и обеспечения прохождения на выход компаратора только отрицательного сигнала.

Блок 5 индикации содержит емкость 19, сглаживающую сигнал на базе транзистора 20, предназначенного для работы в режиме ключа, Резистор 21 предназначен для ограничения тока в цепи коллектора транзистора 20, а цепочка из резистора 22 и светодиода 23 — для сигнализации сра1149327

5 ботавшегося состояния ключа на транзисторе 20.

Блок 6 выдержки времени содержит малогабаритное реле 24 с герметизированными контактами, предназначенное для разделения цепей блока 5, и элементы 25 выдержки времени. Г!оследние выполнены по стандартной схеме реле времени и предназначены для задержки поступающего сигнала на время, равное, например, 10 — 15 с. Диод 26, включенный параллельно обмотке реле 24, предназначен для защиты транзистора 20 при его закрывании от перенапряжений, которые могут возникнуть на обмотке 24.

Элемент 7 проверки содержит кнопку 27 и последовательно с ней включенный резистор 28. Эти элементы предназначены для проверки исправности устройства контроля.

Устройство для постоянного контроля исправности релейной защиты работает следующим образом.

Как и другие аналогичные устройства для постоянного контроля исправности релейной защиты, оно реагирует на отклонение сигналов. на контрольных точках за пределы пороговых значений.

Контрольные сигналы (сигналы на контрольных точках защиты например на выходах микросхем, транзисторов и т. д.) в режиме дежурства защиты являются неизменными по величине напряжениями постоянного тока. При настройке предлагаемого устройства контроля имитируют режим дежурства защиты-, для чего обычно достаточно подать на контролируемую кассету питания от источника питающего напряжения, и, перемещая движки резисторов 9, добиваются того, чтобы напряжения на соответствующих выходах блоков 2 становились равными нулю. Движками резисторов 1 регулируют необходимую чувствительность предлагаемого устройства контроля по каждой входной цепи. В том случае, если достаточна грубая регулировка. переменные резисторы 11 могут быть заменены постоянными резисторами заранее подобранной величины. При необходимости более точной регулировки, от постороннего источника питания на соответствующий вход блока 1 (на остальные входы при этом выданы нормальные величины контрольных сигналов) выдают предельно допустимое значение соответствующего контрольного игнала и, перемещая движок соответствующего резистора 9, добиваются того, чтобы устройство контроля при этом сработало. Затем вновь выставляют на настроенном таким образом входе блока 1 нормальное значение контрольного сигнала и аналогично настраивают чувствительность по следующему входу и т. д.

Величины предельно допустимых отклонений сигналов на контрольных точках определяются заранее по итогам испытаний

1О

""0

5 контролируемой защиты. При этом определяется влияние параметров контролируемых сигналов на выходные характеристики защиты. Предельно допустимым считается такое отклонение контролируемого сигнала, при котором одна или несколько характеристик контролируемой защиты выходят за пределы, определяемые техническими условиями.

Настройка компаратора построенного на усилителе 12, заключается в том, что на его неинвертирующем входе перемещением движка резистора 14 выставляется напряжение на 0,1 — 0,2В больше, чем необходимо для того, чтобы усилитель перешел в устойчивое состояние, при котором на его выходе появляется предельное положительное напряжение. В случае необходимости это напряжение смещения можно увеличить примерно до 0,5 — 0,6 В, хотя чувствительность всего устройства контроля при этом несколько снижается. При такой регулировке напряжение на выходе двухвходового компаратора 4 практически отсутствует, блок 5 индикации находится в несработавшем состоянии, светодиод 23 не светится, реле 24 в блоке 6 находится в несработавшем состоянии и сигнала на выходе предлагаемого устройства контроля нет.

Для проверки исправности устройства контроля следует нажать кнопку 27 в блоке 7, при этом должны сработать двухвходовые компараторы 4, соответствующие всем контролируемым кассетам, загореться светодиоды 23 во всех блоках индикации и через 10 — 15 с на щите управления должно высветиться табло «Неисправность цепей защиты», которое запитывается сигналом с выхода предлагаемого устройства контроля.

После этого устройство контроля и контролируемая защита могут быть введены в работу.

В режиме дежурства контролируемой загциты при исправных и правильно настроенных контролируемых кассетах напряжения на входах блоков 1 близки к нормальным и на выходах блоков 2 сигналы отсутствуют.

За счет температурных и других допустимых изменений параметров элементов как контролируемой защиты, так и предлагаемого устройства контроля в режиме дежурства контролируемой защиты на выходах блоков 2 могут появляться небольшие по величине напряжения, которые, однако, не в состоянии открыть диоды моста 3 и пере» вести компаратор 4 в сработавшее состояние. Р результате состояние последующих блоков не меняется.

При повреждении контролируемой кассетbl, при котором в достаточной степени изменяется хотя бы один из контрольных сигналов или при опасном изменении величины

1149327 локализациli не с(!ра!»«Ост! i «утри поврежденной кассе,u. !10Hct; неисправности и восстановления касссты, если в этом возникает необходимость, след» ет вести другими методами.

П!)!,;1;,;:(;7*1) )T ., „() зямь(кян» ях или д!р Гнх переход«!;..; реж!(Мах (режимах тревоги)

КО«тРОЛЬ: ь(С С:*. КаЛЫ, ПОСтУПЯК)ЩИЕ С КОНтролируемой защиты на предлагаемое устройств(7 ко»тр»)ля, мсгут существенно измениться и Выйти за допустимые пределы, Но сигнал о Нс c«ðBâíîñòè защиты на щит

ytIp2()7Pt!! Выди» «е будет, Т!ВК как не успеет сработать блок 6 Выдержки времени.

После отключения короткого замыкания схема возвращается в исходное состояние.

4 5

Устройство для постоянного контроля исправности релейной зашить! обеспечивает более ВЫСОKyio, чем IipoTQTii«2, достоверность контроля. В предлагаемом устройстBE . ДЛЯ КЯЖДОГО KOHTP07«HO! О СИГН2ЛЯ, 20 исходя из результатоВ 2нализ2 режимов работы контролируемой защиты, могут быть назначе!(ь ct»(!H допустимые границы изменения, принс и эти гран!щы в случае необходимости . «)Гут быть приняты несимметричным.. относительно нормального значения рассматриваемого контрольного сигнала. Б про)отипс- до«уст!.Мые границы определяются «е только поведением и потребностя...и кс«тролир емOH "-,Bè«òû, но и отстройко:; ст рззбалаt!CB, воз((икающего

ПРИ ОДНО(»РЕ::1::Н«О.:. «ЕОПЯСНОМ ИЗМЕНЕН«И несколькьх (oнтрольных сигналов в одну с ГОРО«) . 1,,;;» бо.ь-(»ом г.(...1»18 Вс кОнтРОль ных сигнапсв,;.«и .:Яемых с одно- . контроли()кемои " ас(с-:и .:Оптстимые- гoB!Bèöû изме«)

«ЕНИЯ С(. Г((2 2. 0|(ПЕДЕ7ЯЕМЬ:Е «TOP(!M УСЛО35 Вием, мог т оказагься гораздо шире, чем опгеделяе..;ыс самой контролируемой зац((»ТОЙ. (! ЧЪ ВСТБ(»ТЕ1Ь»(ОС Ь Пг!)ОТOT!!ÏB оказывает(.я «Op22;» о бо;(ее (из)(р(»

8 «p ° Bp; ) i po 1cTBp вых« КоН тро... -Ого -1, нз-B за . Сгановленные гра4

HHL ведет х СИГИ ализа J,HH неисправности защиты (!Сза((!,симо от поведения остальных

КОНТРОЛЬ« =!K СИГНЯЛОВ.

Повы(!!е»1(с -: вствите.!Ьк(ости предлаГаЕМОГО :CТ O:.СТВЯ к ИЗМЕНЕ«ИЮ КОнтрОЛЬ45 ных сиг«::-:лов по;.Воляет з|(ачительно хлучшить K(1-тр"ль за уходом параметров конТрОЛЬ«ь(Х СИ .НаЛОH От НОрМаль«ОГО ЗНЯЧЕHHЯ И В(:С «ат-, CHPHBË 0 КЕИСПРавкостн еще до TO(0 -:;:.: =T-OT уход достигнет опасной

7 | И 0 «7) 22)K«0 ОИМЕНИТЕЛЬС "з

ilo к е"!! . »,!: .x .!. . .!22« (!i!é 7272 »(H блоксхем

KUHTp0,7êp)p ",сй з:- !,Нт(1, отказ которых сразУ же !i )и!7 .::; HT . !;TKBB 32 ципь! в (3), HKL(t»()Н Н Р (7 В 2 «!: !, (i "С К ЭЛ Ь К« ., P! Г И Е С П О СОО Ь! KO Hтроля Hcf!, Яв«ости в да«ном случае окахотя бы одного из контрольных сигналов за счет разрегулировки и изменения параметров элементов контролируемой защиты., сигнал на соответству(ощем выходе блока 2 уВеличиВяется, тяк как перВО((ачальняя регулировка соответствующей цепи на нуль нарушается при новом значении контрольного сигнала. Если напряжение, появившееся на выходе блока 2, достаточно для того, чтобы открыть диоды соответствующего плеча и перевести компаратор 4 в сработавшее состояние, на выходе компаратора 4 появляется отрицательное напряже«ие, которое поступает на базу транзистора 20 и открывает его. Срабатывает реле 24 и начинает светиться светодиод 23. Контакты реле 24, замыкаясь, запускают элемент 25 выдержки времени, который по происшествии 10 — 15 с выдает íà mHT )правления сигнал <Неисправность цепеи защиты». При необходимости контролируемBH защита может этим же сигналом выводиться из действия.

В зависимости от того, на каком входе блока 1 изменился контрольный сигнал и в какую сторону, порога нечувствительности предлагаемого устройства контроля может быть установлен различным, так как он регулируется количеством диого=, включенных в соответствующее плечо. и резистором 11 этого плеча. В случае нсобходимости последовательно с диодами В плечи моста 3 могут быть включены также постоянные резисторы, обеспечивающие дополнительную регулировку кесимметрии порога нечувствительности предлагаемого устройства по каждому входу. Значение допустимого отклонения сигнала по каждому входу определяется по итогам анализа режимов работы контролируемой защиты таким Образом, чтобы предлагаемое устройство кон троля выдавало сигнал, например, при медленном изменении контрольного сигнала, связанном со старением элементов заолаговременно, еще до выхода контрольного сигнала за опасные пределы.

После того, как на щите управления по !вляется сигнал «Неисправность цепей защиты», бригада обслу)кивающего персонала по светящемуся светодиоду 23 выявляет поврежденную кассету и заменяет ее целиком, вместе с имеющимися в ее составе блоками 1 — -5. Поскольку вновь устанавливаемая кассета имеет в своем составе заблаговременно кастрое-» c H(: ее паоаметрам устройство контроля 3блOtи 1--5;, т;7 дополнительной кастройки после .-.мень, 1;:ссеты обычно не требуется. Есл«повр.днвшаяся кассета самой за»пить! HP .i:ожет бь:т заме«ека без HdcT370HKH 3;еле. То за«(!!7 с

H 2 в 1) ем я «2 ст р (7 и к и . —, 3) и;; ет с я э:,! Н» ("-, ": ». работы.

УстройсTBO lit! конт ) "ля исltра" "" " релейной защиты H(пре,«1àç«аче«с;,.:;н зь!Взются 1(-)Ъ(11)ск!Нвными; пОВысить досто верность ко:-(тр»эл.-. также .н !10 отношению к кат. г) р()ф((ческих(отказам элементов, TBK к . . ;, :ТЯСТ00 )РЧЕСКИ(ОТК2ЗЪ| МНОГИХ

1149327

Составитель В. Зимаков

Редактор Г1. Коссей Техред И. Верес Корректор A. Тяско

Заказ 1909/38 Тираж 679 Г1однисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и от крытий! 13035, Москва, Ж вЂ” -35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 элементов защиты могут приводить лишь к незначительному изменению параметров контрольных сигналов, и прототипом не выявлялись, Кроме того, катастрофическим отказом часто предшествует уход параметров от нормального значения, что гораздо лучше выявляется в предлагаемом устройстве, чем в прототипе.

Внедрение предлагаемых устройств контроля исправности и увеличение достоверности контроля этих устройств позволяет, своевременно выявляя и устраняя возникающие неисправности, существенно повысить эффективность функционирования полупроводниковых реле и обеспечить положительный экономический эффект от их применения. Таким образом, экономическая эффективность от применения предлагаемого устройства для контроля исправности релейной защиты зависит от вида контролируемой защиты, защищаемого объекта и окружающей его системы.