Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в электрической сети переменного тока с изолированной или компенсированной нейтралью

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты от замыкания на землю в сети переменного тока. Целью изобретения является повышение надежности и селективности действия путем введения непрерывного контроля исправности . При однофазном замыкании на землю на поврежденном присоединении на выходах трансформаторов напряжения 1 и тоI Ну ст. 2 ка 11 появляются сигналы. На выходе второго порогового элемента 19 возникают импульсы , а на первом выходе второго блока 20 выдержки времени - логическая единица . После выдержки времени, обеспечивающей отстройку от переходных процессов в электрической сети, на выходе первого блока 21 выдержки времени появляется логическая единица, разрешая работу логическому элементу И 9. Это в свою очередь вызывает срабатывание исполнительного органа 10. В нормальном режиме работы сети выходные сигналы элементов 19 и 9 и блоков 20 и 21 равны нулю, ключи 26 и 27 замкнуты. От генератора 25 на каналы тока и напряжения поступают проверочные сигналы. Вследствие этого срабатывает логический элемент И 6, выходные импульсы которого интегрируются усилителем 7, на выходе релейного усилителя 8 появляется напряжение. Индикатор 24 сигнализирует об исправности устройства защиты. При каком-либо нарушении в схеме сигнал на выходе релейного усилителя 8 исчезает, а на выходе блока 22 контроля исправности появляется сигнал о неисправности. 3 з. п. ф-лы, 6 ил. i (Л со о со ел Ю Сигна,} а Heucnflai - насти устрой

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ц11 4 Н 02 Н 3/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3872778/24-07 (22) 27.03.85 (46) 07.05.87. Бюл. № 17 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) О. А. Петров, Ю.. В. Ситчихин и А. И. Сидоров (53) 621.316.925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1042123, кл. Н 02 Н 3/16, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 1171896, кл. Н 02 Н 3/16, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ

ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ИЗОЛИРОВАННОЙ

ИЛИ КОМПЕНСИ РОВАННОЙ НЕЙТРАЛ ЬЮ (57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты от замыкания на землю в сети переменного тока.

Целью изобретения является повышение надежности и селективности действия путем введения непрерывного контроля исправности. При однофазном замыкании на землю на поврежденном присоединении на выходах трансформаторов напряжения 1 и тоÄÄSUÄÄ 1309152 А1 ка 11 появляются сигналы. На выходе второго порогового элемента 19 возникают импульсы, а на первом выходе второго блока 20 выдержки времени — логическая единица. После выдержки времени, обеспечивающей отстройку от переходных процессов в электрической сети, на выходе первого блока 21 выдержки времени появляется логическая единица, разрешая работу логическому элементу И 9. Это в свою очередь вызывает срабатывание исполнительного органа 10. В нормальном режиме работы сети выходные сигналы элементов 19 и 9 и блоков 20 и 21 равны нулю, ключи 26 и 27 замкнуты. От генератора 25 на каналы тока и напряжения поступают проверочные сигналы. Вследствие этого срабатывает логический элемент И 6, выходные импульсы которого интегрируются усилителем 7, на выходе релейного усилителя 8 появляется напряжение. Индикатор 24 сигнализирует об исправности устройства защиты. При каком-либо нарушении в схеме сигнал на выходе релейного усилителя 8 исчезает, а на выходе блока 22 контроля исправности появляется сигнал о неисправности. 3 з. и. ф-лы, 6 ил.

1309152

Изобретение относится к электротехнике. в частности к защите электзических сетей. и предназна |с но для работы 13 электрических сетях с изолированной и компенсированной нейтралью.

Цель изобретен,«повышение надежности и селективнос и действия путем введения непрерывного контроля исправности.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства защиты; на фиr. 2 — 5— функциональные схемы соответственно первого и второго блоков выдержки времени, формирователей (первого и второго) коротких импульсов и блока контроля исправности; на фиг. 6 — диаграмма напряжений устр; чства.

На диаграмме представлены сигналы (напряжения на выход и блоков устройства загциты) для двух рех,;i.. ов сети: нормального и одноф». ного замык; пия на землю.

К трансформатору 1 напряжения нулевой последовательности сети подключены последовательно соединенные первый ключ 2 фазосдвигающпй блок 3, первый формирователь 4 прямоугольных импульсов, первый формирователь 5 коротких импульсов, первый логический элемент И 6, интегрирующий усилитель 7, релейный усилитель 8, второй логический элемент И 9 и исполнительный орган 10. К трансформатору 11 тока нулевой последовательности защищаемого присоединения подключены последовательно сос иненные второй ключ 12, фильтр 13 основной частоты, вторые формирователь 14 прямоугольных импульсов и формирователь

15 коротких импульсов, выход которого подключен к второму входу первого логического элемента И 6. К выходу фильтра 13 основной частоты подключены последовательно соединенные выпрямитель 16, первый пороговый элемент 17 и преобразователь 18 импульсов в напряжение постоянного уровня (логический сигнал), выход которого полключен к третьему входу первого логического элемента И 6. К трансформатору 1 напряжения подключены последовательно соединенные второй пороговый элемент 19, второй 20 и первый 21 блоки выдержки времени и блок 22 контроля исправности. Первый выход второго блока 20 выдержки времени через третий формирователь 23 коротких импульсов соединен с установочным входом (сброса информации — выходного сигнала), интегрирующего усилителя 7. К выходу релейного усилителя 8 подключен индикатор 24 и другой вход блока 22 контроля исправности. Генератор 25 сигналов своими выходами подключен к входам фазосдвигающего блока 3 и фильтра 13 основной частоты соответственно через третий 26 и четвертый 27 ключи. Выход первого блока 21 вылержки времени соединен со вторым входом второго логического элемента И 9 и с управляющими входами первого 2 и второго 12

55 ключей. Второй выход второго блока 20 вылержки времени соединен с управляющими входами третьего 26, четвертого 27 ключей и упгавляющим входом генератора 25 сигналс и. 1с рв:, и блок 2! выдержки времени (фи . ) содержит генератор 28 импульсов, логический элемент И 29 и счетчик 30 импульсов.

Второй блок 20 выдержки времени (фиг. 3) содержит последовательно соединенныс сепсиса гор 31 им пульсов, логический элемеlil li 32, счетчик 33 импульсов, первый выход которого подключен к второму вход логического элемента И 32 и первому Bblxoду блока. Между входом блока и установочным входом счетчика 33 импульсов включен элемент HE 34.

Формирователь (5 или 15) коротких импульсов (фиг. 4) содержит включенные между входом и выходом блока последовательно с .диненные генератор 35 импульсов, сче.;чь 36 импульсов и дешифратор 37.

1:;;.1к 22 контроля исправности (фиг. 5) си, Icpжпт включенные между первым вхо-!

Io÷ и выходоvl блока последовательно соединенные логические элементы НЕ 38, И-Hk 39, И 40 и элемент 41 выдержки времени. Выход элемента HE 38 подключен к второму входу логического элемента И 40.

Второй вход блока соединен со вторым входом логического элемента И-НЕ 39.

Третий формирователь 23 коротких пульсов предназначен для сброса хранимой информации (выходного сигнала) интегрирующего усилителя и выполняет эту функцию при !IoHBëåíèè однофазного замыкания на землю в сети и отключении замыкания.

Он представляет собой формирователь, реагирующий на передний и за.,;. ий фронты прям оу гол ьного им пульса.

В нормальном режиме -:: и выходные сигналы элементов и блоков 19 — 21 и 9 равны нулю, ключи 2 и 12 разомкнуты. На втором выходе блока 20 выдержки времени сигнал равен логической cëèíèöå, поэтому ключи 26 и 27 замкнуты. От генератора 25 на входы фазо< двигающего блока 3 и фильтра 13 основной частоты соответственно через третий 26 и четвертый 27 ключи поступают импульсы (или синусоидальные сигналы). На первый и второй входы первого логического элемента И 6 поступают совпадающие во времени импульсы (фиг. 6), а на третий его вход — логическая единица.

На выходе этого элемента появляются короткие прямоугольные импульсы длительностью 4, которые интегрируются усилителем 7, при этом на выходе релейного усилителя 8 появляется напряжение; индикатор 24 сигнализирует об исправпости устройства защиты. Сигналы на отключение выключателя защищаемого присоединения и на выходе блока 22 контроля исправности отсут1309!52

Форяула изобретения ствуют. При каком-либо нарушении в схеме сигнал на выходе релейного усилителя 8 исчезает, а на вь1ходе блока 22 появляется сигнал о неисправности. Таким образом, в нормальном режиме сети осуществляется контроль исправности устройств". «щиты, что повышает надежность его работы.

При однофазном замыкании на землю на защищаемом присоединении на выходах трансформаторов напряжения 1 и тока 11 появляются сигналы. На выходе второго порогового элемента 19 появятся импульсы, а на первом выходе второго блока 20 выдержка времени — логическая единица.

Первый блок 21 выдержки времени начинает огсчитывать выдержки времени (it<, определяемую частотой генератора 28 импульсов и обеспечивающую отстройку от переходных процессов в электрической сети.

Затем на выходе блока 21 появляется логическая единица, разрешая работу логического элемента И 9.

Так как замыкание на землю происходит на защищаемом присоединении, то исполнительный орган 10 срабатывает и выключатель отключает защищаемое присоединение.

При однофазном замыкании на землю на другой линии (вне зоны защиты) импульсы на выходе первого логического элемента

И 6 отсутствуют и исполнительный орган 10 не срабатывает. При замыкании на землю и исправном устройстве защиты сигнал о неисправности на выходе блока 22 отсутствует.

При отключении однофазного замыкания на землю и уменьшении Hапряжения нейтрали (на выходе трансформатора 1 напряжения) импульсы на выходе второго порогового элемента 19 исчезают и на первом выходе второго блока 20 выдержки времени с малой выдержкой времени t,, определяемой частотой генератора 31 импульсов, появляется логический нуль. На выходе блока 21 сигнал становится равным нулю и запрещает прохождение единичного логического сигнала через элемент И 9, т. е. запрещают работу устройства зашиты.

При подаче нулевого сигнала на вход первого блока 21 выдержки времени, на его выходе сигнал будет нулевым, а при подаче на вход блока 21 единичного сигнала счетчик 30 считает импульсы и через время t сигнал на выходе блока равен логической единице. Второй блок 20 выдержки времени построен аналогично первому. При подаче на его вход логической единицы на первом выходе будет единичный сигнал, а при подаче нуля — с выдержкой времени

Ate на первом выходе появляется сигнал логического нуля, а на втором — сигнал логической единицы. При м алом на пря жении Ue на трансформаторе 1 на выходе второго порогового элемента 19 будет нулевой сигнал, а при превышении напряже5

55 нием напряжения уставки vi порогового элемента 19 на выхо,1е последнего появляются импульсы, которые сбрасывают счетчик 33 блока 20 выдержки времени и на первом выходе его устанавливается единичный сигнал.

Формирователь (блоки 5 и 15) коротких импульсов при подаче на его вход II>,,Iåвого сигнала на выходе имеет такжс 11улевой сигнал (генератор 35 блокируется и счетчик 36 импульсов сбрасывается). При подаче на ихол формирователя сигнала логической едllllllllû генератор 35 начинает работать, счетчик 36 считает импульсы, а дешифратор 37 выдает импульс длительностью

Т1или Wg (соответственно для блоков 5 и 15}

Блок 22 контроля неисправности работает в соответствии со с,1сдующей логикои:

Вход 1 Вход 2 Выход

0 0 l

1 0 0

0 1 0

1 1 1

Таким образом, применспи1 11редлагаемого устройства защиты ноныll!;!c! надежность работы сети и селективность действия

33 I I I H T bl.!. Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в электрической сети переменного тока с изолированной или компенсированной нейтралью, содержап1сс последовательно соединенные фазосдви г11 ющий блок, первые формирователи соотве1СТВСIII!0 II@ II IOVI Oзbнblх И КОРОТКИХ ИМП > ll>сов, I!cpnI IA элемент И, интегрирующий и релей н ы и усилители, последовательно соеди I!lib!I фильтр основной частоть1, вторые формирователи соответственно прям ау го I hных и коротких импульсов, выход послсд11его подключен к второму входу первого элемента И, последовательно соединенные выпрямитель, подключенный к выходу фильтра основной частоты, первый пороговый элемент и преобразователь импульсов в напряжение постоянного уровня, выход которого подключен к третьему входу первого элемента И, а также второй пороговый элемент, подключенный к трансформатору напряжения нулевой последовательности сети, первый блок выдержки времени и исполнительный орган, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и селективности действия путем ведения непрерывного контроля исправности, в него введены генератор сигналов, четыре ключа, второй блок выдержки времени, третий формирователь коротких импульсов, второй элемент И, блок контроля исправности и индикатор, причем первый ключ включен между транс1309152 (2) (<) Ри г.Ф форматором напряжения нулевой последовательности сети и фазосдвигающим блоком, второй ключ — между трансформатором тока нулевой последовательности защищаемого присоединения и фильтром основной частоты, первый выход генератора сигналов через третий ключ соединен с входом фазосдвигающего блока, второй его выход через четвертый ключ соединен с входом фильтра основной частоты, второй блок выдержки времени включен между выходом второго порогового элемента и входом первого блока выдержки времени, выход релейного усилителя соединен непосредственно с индикатором и первым входом блока контроля исправности и через второй элемент И вЂ” с входом исполнительного органа, выход первого блока выдержки времени соединен с вторыми входами второго элемента

И, блока контроля исправности и управляющими входами первого и второго ключей, первый выход второго блока выдержки времени через третий формирователь коротких импульсов соединен с установочным входом интегрирующего усилителя, а второй его выход — с управляющими входами третьего, четвертого ключей и генератора сигналов.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что второй блок выдержки времени содержит последовательно соединенные генератор импульсов, элемент И и счетчик импульсов, а также элемент НЕ, включенный между входом второго блока выдержки времени и установочным входом счетчика импульсов, инверсный выход которого соединен с вторым входом элемента И и первым выходом второго блока выдержки времени; а прямой выход — с вторым выходом второго блока выдержки времени.

3. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что блок контроля исправности содержит включенные между его входом и выходом последовательно соединенные элементы НЕ, И-HE И и выдержки времени, причем второй вход элемента И-HE соединен с вторым входом блока, а выход элемента HE — с вторым входом элемента И.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, 20 что первый и второй формирователь коротких импульсов каждый содержит включенные между его входом и выходом последовательно соединенные генератор импульсов, счетчик импульсов и дешифратор, причем установочный вход счетчика импульсов соединен с входом своего формирователя.!

309152

Составитель Л. Васькова

Редактор Г. Волкова Техред И. Верес Корректор А. Обручар

Заказ 1443 48 Тираж б! 9 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 415

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4