Устройство для сигнализации замыканий на землю в двухпроводных сетях постоянного тока
Изобретение относится к области электротехники, в частности к защите от замыканий на землю в оперативных цепях постоянного тока. Цель изобретения - повышение чувствительности и избирательности действия устройства при замыкании через большое переходное сопротивление. При повреждении одного из полюсов конденсаторы 4 перезаряжаются. Сигналы логической 1 появляются на соответствующих выходах органа 1 фиксации поврежденного полюса, органа 2 контроля несимметрии напряжений и органа 6 фиксации направления импульсной мощности поврежденной линии. Эти сигналы поступают на входы соответствующего логического элемента 10 или 11 поврежденной линии в зависимости от полярности поврежденного полюса. Затем через запоминающий блок 13 сигнал поступает на вход блока 12 индикации, который показывает номер поврежденной линии. Данное устройство обладает повышенными чувствительностью и избирательностью при замыкании через большие сопротивления, исключает ложную работу за счет использования переходного процесса перезаряда введенных конденсаторов и сравнения полярности сигналов в цепи конденсаторов и на отходящих линиях. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. с (Л оо О) о а ел fZ «ur
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
))9) SU О)) (б1) 4 Н 02 Н 3/16
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3814424/24-07 (22) 19.11.84 (46) 07.06.87. Бюл. У 21 (71) Винницкий политехнический институт (72) В.М.Кутин, А.Е.Рубаненко, В.Н.Вьппневский и А.В.Кобылянский (53) 621.3 16.925(088.8) (56) Винников М.Р. Схема контроля цепей оперативного постоянного тока.—
Промышленная энергетика, 1981, И- 12, с. 23.
Авторское свидетельство СССР
Ф 279793, кл. Н 02 Н 3/16, 1969. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИГНАЛИЗАЦИИ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В ДВУХПРОВОДНЫХ СЕТЯХ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к области электротехники, в частности к защите от замыканий на землю в оперативных цепях постоянного тока. Цель изобретения — повышение чувствительности и избирательности действия устройства при замыкании через большое переходное сопротивление. При повреждении одного из полюсов конденсаторы
4 перезаряжаются. Сигналы логической
"1" появляются на соответствующих выходах органа 1 фиксации поврежденного полюса, органа 2 контроля несимметрии напряжений и органа 6 фиксации направления импульсной мощности поврежденной линии. Эти сигналы поступают на входы соответствующего логического элемента 10 или 11 поврежденной линии в зависимости от полярности поврежденного полюса. Затем через запоминающий блок 13 сигнал поступает на вход блока 12 индикации, который показывает номер поврежденной линии. Данное устройство обладает повышенными чувствительностью и избирательностью при замыкании через большие сопротивления, исключает ложную работу за счет использования переходного процесса перезаряда введенных конденсаторов и сравнения полярности сигналов в цепи конденсаторов и на отходящих линиях. 2 э.п. ф-лы, 2 ил.! 131
Из<1бреT< ние
На фиг. 1 изображена структурная схема устройства селективной сигна— лизации замыканий на земпю в двухпрс<водных < .етях постоянного тока; на фиг. 2 — принципилльнля схема сргана фиксации повреждегнгога полюса.
Пускс вля частт> структурной cx<..nlhl устройств<< состоит из органа фиксации поврежденного полюса (ОФ1) и органа 2 контроля несимметрии напряжений (ОН2), первый вход ОФ1 одним из полюсон подключен к контролируемой сети 3 через дна одинаковых электролитических конденсатора 4, а другим к земле, ОН2 — к общей точке резисторного делителя 5 и к земле.
Избирательная часть структурной схемы состоит из органон 6 фиксации направления импульсной мощности (ОФН6) в отходящих гпгниях 7, входы которых подключены к выходам датчи ков 8 тока.
Логическая часть схемы состоит из блока 9 логических элементов (БЛЗ9) типа ЗИ па днл на каждую отходящую линию, первые из которых положительные логические элементы
10 — вырабатывают управляюшее воздействие при замыкании положительного полюса линии, л вторые — отрицатель— ные логические элементы 11 — при замыкании отрицательного полюса, причем объединенные в один узел первые
ВхОды пОПОжитpJIьных 3гаГических эле ментов 10 подключены на первый нь(ход
ОН2, а отрицательных логических элементов 11 — на второй вход ОН2, втоРЫЕ BXOIlh(II ОФ1 . Регистрируюшая часть схемь(состо-. ит из бпокл 12 индикации (БИ12) и запаминлкшега блок» 13 (ЗБ13) с кнопкой "(.()p 6O6S 2 к первому и второму выходам органа 18 направления импульса мощности, два одинаковых RS-триггера 21 и 22. S-входы которых подключены соответственна к выходам элементов логики 2 ИЛИ-IIF. 19 и 20, R — входы объединены н одну точку и подк.-:ючены к выходу электронного реле !7 времени. Прямой выход КБ-триггера 21 соединен с 4р вторым Входам элемента логики 2 ИЛИНБ 20 и является вторым выходом органа 6 фиксации направления импульса мощности, прямой выход RS-триггера 2? соединен с вторым входом элемента 45 логики 2 ИЛИ-НЕ 19 и является первым входом органа 6 фиксации направления импульса мощности. 5 ! О ! 25 г 1.i к ньгходам положительных логических элементов 10 и отрица гельных JI <.(гокируюпгяя часть структурной схемы содержит оргл((возврата схемы, состоящий из элемента ИЛИ 16 и реле Времени 17, первый и второй входы элемента ИЛИ 16 подключены соответств< нно к первому и второму выходу органа фиксации поврежденного полюса (1Ф1, я третий и все последующие соответственно к первому и второму. выходу органов 6 фиксации направления импульсной мощности на отходящих линиях, а выход элемента ИЛИ 16 подключен на вход электронного реле 17 времени, выход которого подключен нл третьи входы органон 6 фиксации направления импульсной мощности и второй вход ОФI. Орган 6 фиксации направления импульса мощности нл отходящих линиях содержит орган 18 направления импульса мощности, первый гг второй входы которого подключены к соответствуюп(им выходам датчика тока, два элемента логики 2ИЛИ вЂ” IIF. 19 и 20, первые входы которых подсоединены соответственно Орган 1 фиксации поврежденного полюса содержит блок 23 регулирова-— ния и ограничения вхсдного сигнала, Вход которого подключен одним из полюсов к общей точке электролитичес— ких конденсаторов 4, а другим — к земле, транзисторный ключ 24, вх<эд которого подключен к первому выходу блока 23 регулирования и ограничения входного сигнала, логический элемент НЕ 2э, вход гсаторого подключен к ре3 1316065 4 ле 1 времени, исполнительный орган 26 ходов ОФН6 подаетс!» на вторые входы первый вход которого подключен БЛЭ9 типа ЗИ и на входы элемента ИЛИ к второму выходу блока 23 регулиро- 16. вания и ограничения входного сигна- Сигналы с первого и второго выхола, второй вход — к выходу транзис- дов ОФ1, ОН2, ОФН6 поступают на соотторного ключа 24, третий вход — к ветствующие входы БЛЭ9.Так как на выходу логического элемента НЕ, а всех выходах ОФ1, ОН2, ОФН6 логичес— первый и второй выходы исполнитель- кий "0", то и на всех информационных ного органа 26 являются выходами орвходах и выходах логических элеменгана 1 фиксации поврежденного полюса. 1О О тов 10 и 11 также будет логический Исполнительный орган 26 состоит 0". Он пвредается на выходы БЛЭ9. из двух тиристоров 27 и 28, аноды ко- Диоды 15 выполняют функцию элемента торых через инверторы 29 соединень: С выходов БЛЭ9 через диоды 15 с первым и вторым выходами органа 1 сигнал логического 0 подается на фиксации направления импульса, а че- 15 первый и второй входы ЗБ13. Кнопка рез резисторы 30 — с выходом логи- Сброс" 14 разомкнута. С первого и. ческого элемента НЕ 25, причем анод второго выходов ЗБ13 сигнал логичестиристора 27 через диод 31 соединен кого "0" передается на первый и втос управляющим электродом тиристора рой входы блока 12 индикации при 28, анод которого соединен с управу Рав 20 этом индикация поврежденного фидера ляющим электродом тиристора 27 через »!»иод 31. не производится. Элемент ИЛИ 16 предназначен для устройство работает следующим обГ запуска реле при отсутствии повреждения в контроПри отсутствии повре е ия кон- лиРУемои сети на его и входов пост денсаторы 4 заряжены до половины вепают логические "О" на выходе элеФ мента ИЛИ 16 появляется логический личины напряжения контролируемой сенапряжение I"0" и сигнал на вход электронного реле 17 времени не поступает. Реле отсутствует, поэтому на первом и вто- О ЗО 17 времени предназначено для автором выходах блока ограничения и рематического возврата ОФ1 и ОФН6 в исгулирования входного сигнала 23 находное состояние при их срабатываниях пряжение равно нулю. При этом на выс выдержкой времени 3-7 с. На выхоходах транзисторного ключа 24 и логического элемента НЕ 25 присутствуют де реле 17 времени потенциал равен логические О, тиристоры 27 и 28 !! I! 35 нулю. При возникновении повреждения закрыты и на первом и втором выходах одного из полюсов, например положиОФ1 потенциал соответствует логичес-!! !! тельного, происходит перезаряд электкому О", поскольку аноды тиристоров 27 28 рических конденсаторов 4 и одновре7 и 28 соединены с первым и вторым 40 менно на первом выходе ОФ1, входе выходами ОФ1 через инверторы 29. ДиОН2, а также на первых и вторых вхооды 31 предназначены для исключения дах ОФН6 появляются сигналы. Появложного срабатывания устройства при ление сигнала отрицательной полярнос— перезаряде конденсаторов 4. На вхоти на первом входе ОФ1 приводит к де ОН2 сигнал отсутствует, íà его 45 тому, что на выходе транзисторного первом и втором выходах сигналы со- ключа 24 появляется сигнал логичесответствую логическому "0". На перкой "1", а тиристор 27 открывается, вый и второй входы ОФН6 сигнал также и на его аноде появляется сигнал лоне подается, поэтому на первом и вто- гического "0", который через диод 31 ром выходах органа 18 направления им->О подается на управляющий электрод типульса мощности присутствует сигнал "1" О ристора 28, предотвращая его ложное логической 1 . Он подается на входы срабатывание. элементов 2 ИЛИ-НЕ 19 и 20, а с их вь»ходов сигнал логического "0" посту- Сигнал логического "О" с анода пает на S-входы RS-триггеров 21 и 22 у5 тиристора 27 подается на вход инверНа объединенные R†- входы RS-триггеров тора 29 и на первом выходе ОФ1 по1 21 и 22 подается сигнал логического является сигнал логической " 1", что "0" от реле 17 времени. Сигнал логи свидетельствует о замыкании положиI! !! ческого 0 с первого и второго вы- тельного полюса на землю. Одновремен5 13160 но с этим на первом входе ОФН6 поврежденной линии появляется сигнал положительной полярности. На первом выходе органа 18 направления импульса мощности появляется сигнал логичес5 кого "О". Он подается на вход элемента 2 ИЛИ-НЕ 20 — а с его выхода логическая " 1" поступает на S-вход RSтриггера 22, на его прямом выходе появляется логическая " 1", т.е. на пер- Ер вом выходе ОФН6 присутствует сигнал логической "1", свидетельствующий о повреждении линии. На втором выходе ОФН6 сигнал не появляется, так как с первого выхода ОФН6 подается бло- 15 кирующий сигнал на второй вход элемента 2 ИЛИ-НЕ 19. При этом может сработать ОФН6 и на неповрежденной линии, но сигнал появится на его втором выходе. Сигнал «а входе ОН2 на- 20 растает медленно, поэтому он срабатывает позже, чем ОФ1 и ОФН7. При повреждении положительного полюса на входе ОН2 появляется сигнал отрицательной полярности. Поэтому на пер- 25 вом вь»ходе ОН2 появляется сигнал логической "1". Таким образом, при замыкании положительного полюса сигнал логической "1" поступает на три входа положительного логического элемен- 30 та 10 поврежденной л»»»»»»»»,а положительного логического элемента 10 неповрежденной линии — лишь на первый и третий входы. На выходе. положительного логического элемента 10 поврежденной линии появляется логическая "1" и через диод 15 подается на первый вход ЗБ13. На первом выходе ЗБ 13 появляется логическая "1", которая поступает на первый вход бло- 40 ка 12 индикации, при этом индицируется номер поврежденной линии 7. Для автоматическогo возврата ОФ1 и ОФН6 в исходное состояние сигнал логической "1" с первого ОФ1, с перво- 45 го и второго выходов ОФН6 подается на входы элемента ИЛИ 17. С его выхода сигнал логического "0" поступает на вход реле 17 времени. На выходе реле 17 времени через несколько се- 50 кунд появляется сигнал логической "1", который поступает на второй вход ОФ! и третий вход ОФН6. На выходе элемента логики HF. 25 появляется логический "0", тиристоры 27 и 55 28 теряют питание. Одновременно с этим изменяется состояние RS-триг» еров 21 и 22. 65 6 Через 1 с схема реле 17 времени возвращается в исходное состояние и на выходе появляется логический "0" соответственно ОФ1, ОФН6 также возвращаются в исходное состояние. Схема устройства готова к повторному действию. Кнопка "Сброс" 14 предназначена для ручного сброса информации ЗБ 13 и прекращения индикации повреждения линий. При замыкании отрицательного полюса контролируемой сети схема работает аналогично. На втором выходе ОФ1 появляется сигнал логической "1",, аналогичные сигналы появляются на вторых выходах ОН2 и ОФН6 поврежденного фидера, которые подаются на три входа отрицательного логического элемента 11 поврежденной линии. С выхода отрицательного логического элемента 11 сигнал логической "1" через диод 15 подается на первый вход ЗБ 13. С первого вьгхода ЗБ 13 сигнал логической "1" подается на первый вход блока 12 индикации, который показывает номер поврежденной линии. Блок ОН2 в данном устройстве используется для исключения ложного срабатывания устройства при подключении, например, линии с незаряженными емкостями полюсов сети относительно земли. Поскольку незаряженная емкость при однополюсном подключении в первый момент ведет себя как место замыкания, то могут сработать ОФ1 и ОФН6, однако емкости подключаемой линии заряжаются значительно быстрее, чем нарастает напряжение на входе ОН2, поэтому напряжение сигнала на входе ОН2 не появляется, не появляется оно и на входах логических элементов 10 и 11, а с помощью элемента ИЛИ 16 и реле 17 времени остальная часть схемы возвращается в исходное положение. Применение данного устройства позволяет повысить чувствительность и избирательность устройства при замыкании через большие сопротивления, исключить ложные его срабатывания за счет использования переходного процесса перезаряда дополнительно введенных конденсаторов и сравнения полярности сигналов в цепи введенных конденсаторов и на отходящих линиях. Ф ор мула и з о бр е те н ия E. Устройство для сигнализации замыканий на землю в двухпроводных сеЯ оот»е (твенно к второму и и(р»ому 3b :(<,1»M органо» фиксации напра»пения гл ульса л1ощности всех отходящих ли(И, а вьгхоц элемента ИЛИ подключен а»хоц реле времени, выход которо— о и цключен на третий вход органа фик»ции поврежденного полюса, объедиешнге через диоды ньгходы положителього и отрицательного логических лементон ЗИ каждой л (нии подк тючены соответствующим входам запоминающеи блока, а первый и второй выходы аноминающего блока — к соответстующим входам блока индикации. э строистно по п. i о т л и ю щ е е с я тем, что орган иксации поврежденного полюса содер1т блок регулирования и ограничения х(;п.nro сигнала, вход которого подлючен между общей точкой электро тических конденсаторов и землей, анзисторньгй ключ, вход которого одключен к первому выходу блока реулирования и ограничения входного (гнала, логический элемент НЕ, вход оторого подключен к реле времени, полнительный орган, первый вход торого подключен к второму выходу ока регулирования и ограничения одного сигнала, второй вход — к выду транзисторного ключа, третий од — к выходу логического элемента а первый и второй вьгходы исполниельного органа являются выходами орна фиксации поврежденного полюса. 3. Устройство по п. 1, о т л и а ю щ е е с я тем, что орган фикции направления импульса мощности отходящих линиях соцержит орган правления импульса мощности, входы торого подключены к вьгхоцам датчитока, два элемента 2 ИЛИ-НЕ, пере входы которых подсоединены сооттстненно к первому и второму вьгхом органа направления импульса мощсти, два одинаковых RS-триггера, входы которых подсоединены соответвенно к первым выходам элементов 1ЛИ-НЕ, R-входы объединены н одну чку и подключены к выходу реле врени, прямой выход первого RS-тригра соединен с вторым входом второэлемента 2 ИЛИ-НЕ и служит вторым гходом органа фиксации направления пульса мощности, прямой выход втоо RS-триггера соединен с вторым од(-„ первого элемента 2 ИЛИ-HF. u жи; первым выходом органа фиксации направления импульса мощности. 7 1 i i ) i . 1 тях постоянного тока соцР11жащее ле ( литель напряжения, выполненный на E р е зис торах и подключаемый между полюсами сети, блок контроля»(симм T— рии напряжений, подключенный между общей то кой делителя напряжения и г землей, блок логических элементов И с на каждом присоединении, первые»ходы которьгх соединены с»ыхоцами бло- и ка контроля несимметрии напряжений, 10 э а вторые входы снязань с соответст— к нующими датчиками тока, устанонленг ными на отходяпгих линиях, блок инди- з кации, диоды, о т л и ч а ю щ е е в с я тем, что, с целью повышения чун-15 ствительности и избирательности цей- ч ствия при замыкании через большое пе- ф рехоцное сбпротинление, дополнитечь- жг но введены дна одинаковых электроли- в. тических конденсатора, орган фиксации20 к поврежденного полюса, органы фикса- л ции направления импульса мощности в т1 отходящих линиях, а также элемент п ИЛИ реле времени и запоминающий блок г с кнопкой "Сброс", причем вход орга- 25 с> на фиксации поврежденного полюса к включен между землей и общей точкой ис указанных электролитических конценсато рон, другие обкладки которых служат бл для подключения к контролируемой се- 30 вх ти, входы органон фиксации напранле- хо ния импульса мощности в отходящих вх линиях подсоединены к выходам соот- HF. ветствующих датчиков тока, а вторые т входы подключены на выход реле вре- 35 га мени, при этом блок логических элементов состоит из логических элемен- ч тов типа ЗИ по дна «а каждую отходя- са щую линию, nn,èí из которых — положи- на тельный логический элемент ЗИ, а дру-40 на гой — отрицательный логический эле- ко мент ЗИ, третьи входы положительных ка логических элементов ЗИ подключены к вы первому выходу орг ана фиксации пов- ве нежпенного полюса. второй вьгход ко- 45 да торого соединен с третьила входами отрицательных логических элементов SЗИ, вторые входы положительных логических элементов ЗИ подключены к 2 первому»ыходу органа фиксации направления импульса мощности соответ- ме ствующей линии, а вторые входы отри- ге цательньгх логических элементов ЗИ ro к нторому выходу органа фиксации им- вь пульca л ощности, первый и второй 55 им входы элемента ИЛИ подключены соот- ро ветстненно к первому и второму ныхо- вх ду органа фиксации поврежденного по- ел люса, а третий и все последующие 1316065 Составитель Л. Васькова Редактор Н.Лазаренко Техред А.Кравчук Корректор Л. Пилипенко Подписное ° Заказ 2370/55 Тираж 618 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
