Устройство для сигнализации аварийных режимов работы в электрических сетях с изолированной нейтралью

 

Изобретение относится к электротехнике , и, в частности, контролирует аварийные режимы работы в электрических сетях с изолированной нейтралью . Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем измерения длительности коротких замыканий. При замыкании фазы А на землю напряжение на входах компаратора 4 станет равным нулю, а на его выходе образуется сигнал, соответствующий логической 1, на выходе компараторов 5 и 6 останется логический О. На входы логических элементов И-НЕ 7 и 9 одновременно подается логический О и 1, а на элемент И-НЕ 8 две логических 1, (О ю Ч ЭО hd ел

„„$0.„1270 2

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (дц 4 Н 02 Н 3/1б

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BT0PCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21} 3597059/24-07 (22) 31.05.83 (46) 15.11.86. Бюл. N 42 (72) Б.Н. Андрющенко, И.И. Загороднев и В.И. Шапошников (53) 621.316.925(088.8) (56) Кузник Ю.С. Фиксация коротких замыканий в электрических сетях.

Электрические станции, 1980, и 10, с ° 67-69.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1053205, кл. Н 02 Н 3/16, 1982 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИГНАЛИЗАЦИИ

АВАРИЙНЫХ РЕЖИИОВ РАБОТЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ (57) Изобретение относится к электротехнике, и, в частности, контролирует аварийные режимы работы в электрических сетях с изолированной нейтралью. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем измерения длительности коротких замыканий. При замыкании фазы А на землю напряжение на входах компаратора 4 станет равным нулю, а на его выходе образуется сигнал, соответ"

I I I I ствующий логической 1, на выходе компараторов 5 и 6 останется логический "0". На входы логических элементов И-HE 7 и 9 одновременно подается логический "0" и "1", а на элеII II мент И-НЕ 8 — две логических 1

1270825 что на выходе этих элементов вызсвет соответственно появление логической

"1", которая поступает на элементы

ИЛИ 15 и И-НЕ 16, на выходах которых появляется логическая "1", Эта логическая "1" поступает на вход второго элемента И 17, что соответствует появлению на его выходе логической

"1", вызывающей срабатывание только счетчиков 14 и 18. При этом поскольку на вход элемента И 27 подано три логических " 1 и логический "0", на

его выходе появится логический "О", который инвертируется элементом НЕ

28 в логическую "1", поступающую на

"-вход триггера 34. На К-вход триггера 35 также поступает логическая

"1" с выхода элемента ИЛИ 26. Но поскольку на К;входы триггеров подается логический "0", то с их выходов не поступит разрешающий сигнал на триггеры 34 и 35 для пропускания счетных импульсов на секундомеры 36 и 37. При двухфазном коротком замыкании появление логической "1" на -входе триггера 34 обеспечивает проИзобретение относится к автоматизации систем электроснабжения и может быть использовано в устройствах сигнализации распределительных устройств.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем измерения длительности коротких замыканий.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит три блока преобразования входного сигнала 1,2 и 3, состоящих из выпрямительных мостов, резисторов деления выпрямленного напряжения, пороговых элементов в виде стабилитронов ° Выход преобразователей входного сигнала соединен с одним из входов трех компараторов 4,5 и 6 через резистор уставки, а второй вход компараторов заземлен. Выходы блоков преобразования входного сигнала 1,2 и 3, подключены к соответствующим входам первопускание счетных импульсов на секундомер 36 до тех пор, пока на произойдет отключение короткого замыкания, вследствие чего на обоих входах компараторов 4 и 5 напряжение не станет равным нулю„ При трехфазном коротком замыкании поступление логической " 1" на 3 -вход триггера 35 обеспечивает пропускание счетных импульсов на секундомер 37 до момента отключения короткого замыкания. Т.обр., началом отсчета электронным секундомером длительности короткого замыкания является момент снижения напряжения при коротком замыкании, вызывающий срабатывание счет. чика учета коротких замыканий. Поскольку напряжение на одном из входов компараторов при протекании короткого замыкания не равно нулю, то окончанием отсчета длительности отсчета является момент срабатывания отключающих устройств, когда напряжение на входах компараторов станет равным нулю. 1 ил. го, второго и третьего элементов

И-НЕ 7,8 и 9 и соответствующим входам первого элемента ИЛИ 10, Выходы указанных элементов И-HE 7,8 и 9 и ИЛИ 10 подключены к входам первого элемента И 11 соответственно, выход которого подсоединен к счетчику двухфазных коротких замыканий

12 и через согласно включенный пер10 вый диод 1 3 — к счетчику общего числа аварийных режимов 14. Выходы каждого из элементов И-НЕ 7,8 и 9 подключены к входам второго элемента

15, ИЛИ 15 и к входам четвертого элемента И-НЕ 16, а выходы указанных элемен- ° тов подключены к входам второго элемента И 17, выход которого подсоединен к счетчику однофазных коротких замыканий .18 и через согласно включенный второй диод — к счетчику общего числа аварийных режимов 14. К выходу каждого компаратора 4,5 и 6 подключены первый, второй и третий р элементы НЕ 20, 21 и 22 соответ3 1270 ственно.Входы пятого, шестого и седьмого элементов И-НЕ 23,24 и 25 и третьего элемента ИЛИ 26 подключены к выходам соответствующих элементов НЕ 20, 21 и 22, а выл оды — к

5 входам второго элемента И 27, выход которого подключен к четвертому элементу НЕ 28 ° Выход первого элемента ИЛИ 10 через пятый элемент

НЕ 29 и третий диод 30 подключен к 1О счетчику общего числа аварийных режимов 14 и счетчику трехфазного короткого замыкайия 31. Кроме того устройство содержит первый и второй

RS -триггеры 32 и 33, первый и вто- 15 рой 3К-триггеры 34 и 35, первый и второй счетчики 36 и 37 (электронные секундомеры), генератор счетных импульсов 38. Выход счетчика 12 через первый $-триггер 32 подключен к 0

Э-входу первого ÝÊ-триггера, к Квходу которого подключен выход четвертого элемента НЕ, а к С-входу— выход генератора 38 и С -вход второго 7К-триггера. К выходу первого 25

3К-триггера подключен первый счетчик 36, а к выходу второго 3К-триггера — второй счетчик.37. Выход пятого. элемента НЕ подключен через второй gS-триггер к 3-входу второго. ЗО

-!"-триггера, к K-входу которого подключен выход третьего элемента

ИЛИ.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме, когда имеется напряжение на преобразователях входного сигнала 1,2 и 3 на вход логических элементов 7,8,9 и 10 и вход компараторов 4,5 и 6 подается постоянное напряжение, принимаемое за логическую "1", что вызывает на выходе элемента ИЛИ !0 логическую

"1", а на выходе элементов 7,8 и 9 логический "0", который одновременно подается на входы элементов: второго, ИЛИ 15, четвертого И-НЕ 16,первого И 11.

На выходах элементов ИЛИ второго

15, И-НЕ четвертого 16 появятся соот- 50 ветственно логические "0 и 1", которые поступают на вход первого элемента И 17, что соответствует на его выходе логическому "0". Наличие логического "0" на выходе первого элемента И 17 не вызовет срабатывания счетчиков 14 и 18. Поступление трех сигналов, соответствующих логи825 4 ческому "О", на вход первого элемента И 1 1 и одной логической "1" от первого элемента ИЛИ 10 вызывает на выходе первого элемента И 11 появление логического "0", который также запрещает работу счетчиков 12 и 14.

Логическая " 1" на выходе первого элемента ИЛИ 10 инвертируется в логический "0" пятым элементом НЕ 29 и поэтому счетчики 14 и 31 также не работают.

Поскольку входной сигнал одновременно подается и на один из входов компараторов 4,5 и 6, второй вход которых заземлен, то на входах компараторов образуется разность напряжения, обеспечивающая на их выходе логический "0", который инвертируется элементами HE 20, 21 и 22 в логическую " 1", поступающую на входы .элементов И-НЕ 23, 24 и 25 третьего элемента ИЛИ 26 и вызывающая на выходах элементов И-НЕ 23, 24 и 25 логический "0", а на выходе третьего элемента ИЛИ 26 логическую "1". Сигнал с элементов И-НЕ 23, 24 и 25, и третьего элемента ИЛИ 26 подается на вход второго элемента И 27, на выходе которого появляется логический

"О", инвертируемый четвертым элементом НЕ 28 в логическую "1".

Логическая " 1" с выходов элементов

ИЛИ 26 и НЕ 28 подается соответствен.— но на К-входы первого и второго Мтриггеров 34 и 35, которые оказываются запертыми для пропускания счетных импульсов от генератора счетных импульсов 38 запрещающим сигналам (логическим "0"), поступающим с выхода первого и второго RS -триггеров

32 и 33, так как на их К-входы подан логический "0 1 с выходов элементов

И 11 и НЕ 29. Поэтому первый и второй секундомеры 36 и 37 не работают.

При возникновении однофаэного замыкания на землю, например, в фазе

А напряжение на этой фазе относительно земли близко к нулю, поэтому на вход логических элементов И-НЕ 7 и 9 одновременно подается логический "0" и "!", а на элемент И-НЕ 8 две логических "1" ° что на выходе этих элементов вызовет соответственно появле.нйе логической "1", которые поступают на элементы ИЛИ 15 и И-НЕ 16.

На выходе элементов 15 и 16 появляется логическая "1", которая подается на вход второго элемента И 17,что

12708 соответствует появлению на его выходе логической "1", которая вызынает срабатывание только счетчиков 14 и 18. Счетчик 12 не работает, так как на одном из входов элемента И 11 5 имеется логический "0" что соотнетстнует нулевому сигналу на его выходе. Счетчик 31 также не работает, поскольку логическая "1" на выходе первого элемента ИЛИ !О иннертирует- 10 ся в нулевой сигнал пятым элементом

НЕ 29.

При замыкании фазы А на землю на пряжение на входах компаратора 4 станет равным нулю, а íà его выходе об15 разуется сигнал, соответствующий логической "1", а на выходе компаратора 5 и 6 останется логический "0".

Выходные сигналы компараторов инвертируются элементами НЕ 20, 21 и 22, 20 поэтому на выходе НЕ 20 будет логический "0", а на выходе НЕ 21, 22 логическая "1", которые поступают на входы элементов И-НЕ 7,8 и 9, 25 что соответствует на выходе элементов И-НЕ 23, 25 и ИЛИ 26 логической "1", а на элементе И-НЕ 8 — логическому "0". В результате того, что на вход второго элемента И 27 подано три логических "1" и логический "0 1, íà его выходе поянится логический "0, который инвертируется четвертым элементом НЕ 28 н логическую 1, поступающую на вход первого 3К -триггера 34. На К- M вход второго 3К-триггера 35 также подана логическая "1" с выхода элемента

ИЛИ 26. Поскольку на К -входы перво""î и второго RS -триггеров 32 и 33 подается логический "0", то с их выходов не поступит разрешающий сигнал на первый и второй 31(-триггеры 34 и 35 для пропускания счетных импульсов на электронные секундомеры 36 и

3,. Таким образом, при появлении лож- 45 ного сигнала электронные секундомеры не, работают, что повышает достоверность определения длительности двух- и трехфазных замыканий. При двухфазном коротком замыкании, напри- 50 мер, в фазах А и В напряжение прямой последовательности в этих фазах будет значительно меньше номинального, поэтому на нход логического элемента

И-НЕ 7 подается два логических "0", на входы элементов И-НЕ 8,9 логический "0" и "1", на вход первого элемента ИЛИ 10 два логических "0"

25 6 и "1". Поступление указанных сигналов на входы перечисленных элементов вызовет на выходах элементов И-HE

7,8 и 9 или 10 логическую "1", которая подается на входы элементов: второго ИЛИ 15, четвертого И-НЕ 16, первого И 11, н результате чего на выходе элементон второго ИЛИ 15 и

9 первого И 11 появляется логическая

"1", а на выходе четвертого И-НЕ 16— логический "0".

Поэтому на выходе второго элемента И 17 образуется логический "0", который запрещает работу счетчика 18.

Не работает и счетчик 31, поскольку логическая "1" с выхода ИЛИ 10 инвертируется элементом НЕ 29 в логический "0". Логическая "1" на выходе первого элемента И 11 вызовет срабатывание счетчиков 12 и 14 и, поступая на Й -вход первого RS †триггера 27, переворачивает триггер 32, тем самым подает логическую "1" на

3-вход первого J1(-триггера 34, на входе которого сохраняется логическая "1" из-за неравенства нулю напряжения на первом входе компараторов.

Появление логической "1" на 3-входе первого 3К-триггера 34 обеспечинает пропускание счетных импульсов на первый электронный секундомер 36 до тех пор, пока не произойдет отключение короткого замыкания, вследствие чего на обоих входах компараторов 4 и 5 напряжение не станет равным нулю.

В этом случае на выходе компараторов 4 и 5 образуется логическая *

"1", а на выходе компаратора останется логический "0" . Эти сигналы инвертируются элементами НЕ 20, 21 и 22, в результате чего на выходах элементов И-НЕ 23, 24 и 25 и третьем элементе ИЛИ 26 появится логическая что обеспечит логическую "1" на выходе третьего элемента И 27, инвертируемую четвертым элементом

НЕ 28 в логический "0", который подается на К -вход первого 3К-триггера 34, обеспечивая прекращение пропускания им счетных импульсов и тем самым останов первого электронного секундомера 36.

Таким образом, началом отсчета электронным секундомером длительности короткого замыкания является мо- мент снижения напряжения при корот1270

825 8 тов И-НЕ 23, 24 и 25 появится логическая "1". На выходе третьего элемента ИЛИ 26 будет логический "0", который вместе с логической "1", поступающей от элементов 23, 24 и 25, образует на выходе второго элемента

И 27 логический "0", инвертируемый четвертым элементом НЕ 27 в логичес-. кую "1", сохраняя запертым для счетных импульсов Ê -триггер 34 и тем самым исключает работу первого электронного секундомера 36. ком замыкании, вызывающий срабатывание счетчика учета коротких замыканий. Поскольку напряжение на одном из входов компараторов IIDH протекании короткого замыкания не равно

Логический "0, поступающий от третьего элемента ИЛИ 26 на K-вход которого 3К-триггера 35, переворачивает триггер, прекращая тем самым прохождение счетиых импульсов на второй электронный секундомер 37.

Формула и з обре т ения

Устройство для сигнализации аварийных режимов работы в элек грических сетях с изолированной нейтралью, содержащее три блока преобразования входного сигнала с пороговыми элементами на выходе, первый, второй и третий элементы И-НЕ каждый с дву- мя входами, при этом выход каждого блока преобразования входного сигнала подключен к первому входу элемента И-НЕ своей фазы, второму входу элемента И-НЕ опережающей фазы и к одному из трех входов первого элемента ИЛИ, а выход каждого указанного элемента И-НЕ и выход первого элемента ИЛИ подключены к соответствующим входам первого элемента И, выход которого подсоединен к счетчику двухфазных коротких замыканий и через согласно включенный первый диод — к счетчику общего числа аварийных режимов, причем выходы указанных элементов И-НЕ также подключены к входам второго элемента ИЛИ и к входам четвертого элемента И-НЕ, а выходы указанных элементов подключены к входам второго элемента И,выход которого подключен к счетчику однофазных коротких замыканий и через согласно включенный второй диод — к счетчику общего числа аварийных режимов,первый,второй и третий элементы НЕ,второй элемент И,счетчик трехфазного короткого замыкания, вход которого через согласно включенный третий диод подсоединен к счетчику общего числа

Логическая "1" на выходе первого элемента HE 29, поступая на Ч -вход второго RS -триггера 33, переворачивает его, тем самым подает логическую

"1" на 3 -вход второго 3К-триггера

35, на К -входе которого сохраняется логическая "1" из-за неравенства нулю напряжения на первом входе компараторов.

Поступление логической "1" на 3— вход второго Ж-триггера 35 обеспечивает пропускание счетных импульсов 0 на второй электронный секундомер 37 до момента отключения короткого замыкания.

В этом случае на выходе компараторов 4,5 и 6 образуется логическая

"1", которая инвертируется элементами НЕ 20, 21 и 22 в логический "0", в результате чего на выходах элемен5 нулю, то окончанием отсчета длительности является момент срабатывания отключающих устройств, когда напряжение на входах компараторов станет равным нулю.

При трехфазном коротком замыкании, когда напряжение на преобразователях входного сигнала и на входах элементоь 4-10 близко к нулю, то на выходе элементов 7,8 и 9 появляется логическая "1", которая подается на три входа первого элемента И 11 и на вход элементов: второго ИЛИ 15, четвертого И-НЕ 16, что вызовет появление логической "1" на выходе второго 20 элемента ИЛИ 15 и логического "0" на выходе элемента И-HE 16, которые поступают на вход второго элемента

И 1?, что соответствует появлению на его выходе логического "0", по- 25 этому счетчик 18 не работает.

На выходе первого элемента И 11 будет логический "0", так как на три его входа подается логическая

"1" от элементов 7,8 и 9, а на пер- щ вый вход — логический "0" от первого элемента ИЛИ 10, поэтому счетчик

12 не работает. Сработают лишь счетчики 14 и 31, так как на выходе пятого элемента НЕ 29 будет логическая "1", поскольку на его вход подан логический "0" от первого элемента

ИЛИ 10.

Составитель Н. Чутчев

Техред В. Кадар

Корректор М. Демчик

Редактор А. Гулько

Подписное

Заказ 6249/54 Тираж б12

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул,, Проектная, 4 аварийных режимов, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем измерения длительности коротких замыканий, в него дополнительно введены три компаратора, пятый, шестой и седьмой элементы

И-НЕ, третий элемент ИЛИ, четвертый и пятый элементы НЕ,генератор счетных импульсов, первый и второй счетчики (электронные секундомеры), первый и второй 3К -триггеры, первый и второй RS -триггеры, а второй элемент И выполнен с четырьмя входами, ° Ф при этом выход каждого блока преобразования входного сигнала подключен к последовательно соединенным соответствующим компаратору и элементу НЕ, выход каждого из которых подключен к первому входу вновь введен» ного элемента И-НЕ своей фазы, второму входу вновь введенного элемен70825 10 та И-НЕ опережающей фазы и к одному из входов третьего элемента ИЛИ, а выходы указанных элементов И-HE u

ИЛИ через последовательно включенные второй элемент И, четвертый элемент

НЕ подключены к К,-входу первого ЛКтриггера, выход первого элемента Й подключен к к -входу первого S- -риггера, выход которого подключен к 3 —1О входу первого Э1(-триггера, выход которого подсоединен к первому секундомеру, а вых 4 первого элемента ИЛИ через пятый элемент НЕ подключен к входу счетчика трехфазного короткого замыкания и к К-входу второго КЬ-триггера, выход которого подсоединен к входу второго JK-триггера, выход которого соединен с вторым секундомером, причем генератор счетных импульсов

20 подключен к Свходам первого и второго Ê-триггеров.