Устройство для контроля исправности релейной защиты Советский патент 1983 года по МПК G01R31/02 H02H3/28 

00

to

ел Изобретение относ ггся к эпектротекнике и прецнааначено для контроля исправности узлов, блоков моцулей, кассет и цепей репейной защиты, вЫпопненных на активных попупровоцниковых элементах, т.е. с применением транзисторов, усипитепей, логических схем в микроскемном исполнении и т. ц. Известно устройство цпя контроля исправности блока релейной защиты, содержащее блок управпения, включенный на вхоце блока релейной защиты, выхощюй блок И, блок памяти и блок Н причем блок памяти и блок НЕ чены параллельно межцу контролируем мым блоком релейной защиты и выкоп; шлм блоком И, а цополнительный вьг: КОД поцсоецинен к блоку управления: Недостатком известного устройства для контроля является то, что при его применении увеличивается Ьремя действия заишты, что весьма нежелательно в дифференциальных и дифференциальнофазных зашитак таких ответственных элементов энергетической системы, как трансформаторы, генераторы, блоки генератор-трансформатор и т.д. Известно также устройство для тестовой проверки релейной токовой заг11шты содержйщее двустабильный триггерный эпеемент. его релеповторитель, блок фор мировагтая тестовых сигналов, блок регистрации с сгналов, блок сравнения сигналов к блок задернжи,- Блок формирования тестовых сигналов питается переменным током, и воздействует на блок проверяемой защиты. При запуске устройства пусковой триггерньтй элемен и его повторитель запускают блок формирования тестовых сигналов, воздействуют на изменение тopмotзнoй характеристики блока защиты, блокируют его выходные органы и запускают блок зацержки, который воздействует на первы Ехоа блока сравнения сигналов. На второй вкод этого блока поступает от проверяемого блока защиты сигнал через регистрации сигналов. В случае несовпа цекия сигналов от блока задержки и от канала контроля проверяемой защиты или от канала отключения ее {неисправность блока защиты) на выходе блока сравнения сш-налов с выдержкой времени срабатывает двустабильный триггерный элемент, который возвращает njrcковой элемент и блокирует проверяемую защиту. В cnjiiae исправности проверяе мого блока осуществляется только возв пускового элемента 2j . 132 К недостаткам этого устройства можно отнести, во-первых, то, что контроль исправности защиты с его помощью осуществляется периодически (обычно считается, что периодичность такого контроля равна разу в одну - две нецеяи), а не постоянно, и, во-вторых, то, что при таком контроле выявляются только те отказы элементов, которые приводят и; отказу контролируемого блока в целом. Периодический контроль исправности релейной защиты, осуществляемый данным устройством, не исключает возможности достаточно длительного в пределах одной - двух недель наличия неиспраьности в цепях реле. Если в течение этого времени произойдет внешнее или , внутреннее короткое замыкание, та защита может отказать в функционировании. Кроме того, как указывалось выше, устройство фиксирует отказы блоков в цепом, а не уход параметров элементов, вкодяидак в ик состав. Таким образом, при постепенном ухудшении параметров элементов, что относительно часто случается у современных полупроводниковых компонентов, этот факт будет зафиксирован только тогда, когда это ухудшение параметров достигнет уже таких опасных значений, что откажет блок в цепом. Описанные невестатки снижают э4 фективность контроля исправности зашиты посредством описанного выше устройства для тестовой проверки и тре6yTOt дополнительных мер, повышающих эту эс})фективность. Известен также индикатор отказов репейной защиты, содержащей элементы НЕ, входы которых служат входами инйикатора отказов и соединены с KOHI рольшзгми точками контролируемого устройстзза защиты, элементы И, входы которых, соединены с соответствуюихими выходами элементов НЕ и с соответствующими входами индикатора отказов, а также элемент задержки, вход которого соецинен с соответствующим входом индикатора отказов, а выход с входами соответствующих элементов И, причем выходы элементов И явлгяются выходами индикатора отказов sj . Недостатком этого индикатора отказов является то, что он фиксирует только отказы входящих в логическую часть защиты блоков, а не уход параметров элементов, входящик в состав блоков, и, спедовательно, во-первых, не npinroцен для контроля исправности измерительной части (которая в современных полупровоцниковых комплектах зашиты составляет весьма существенную часть) И, к тому же, не контролирует постепен кого ухоца параметров элементов , если этот ухоц еше не привел к отказу блока. Известен также узел контроля испра ности съемных кассет зашиты, прецнаэначенный для контроля исщ ввности таких кассет зашиты, сигналы на контрол ных точках которых являются в режиме дежурства защиты неизменными по величине напряжениями постоянного токй, входы которого присоединены к конт ропьным точкам защиты, содержащий элемент выдержки времени, выход которого служит выходом узла контроля, входные, сумматоры, выпрямители, компараторы, элементы индикации и элеме ты настройки по числу контролируемых кассет, а также элемент ИЛИ и эпе- мент проверки, причем основные вхоцй входных сумматоров служат входами узла контроля, к дополнительным входа входных сумматоров присоединены выходы соответствующих элементов настр ки и элемента проверки, выходы вхоцных сумматоров через последовательно включенные выпр$шители, компараторы и элементы индикации присоеш1нены к входам элемента ИЛИ, к выходу которого присоединен вход элемента выцержки времени, причем входные сумма торы и соответствующие им элементы настройки расположены Hia контактируемых кассетах 43Недостатками является довольно ЫзГсокая сложность, которая приводит к высокой стоимости, относительно бол шие габариты и сравнительно частая повреждаемость самого узла контроля исправности. Сложность этого узла контроля сужает область его применения устройство невыгодно использовать для контроля исправности достаточно простых кассет, так как его частые по отнош& юоо к контролируемой кассете повреж цения будут снижать эффективность контроля и потребуют довольно частого вмещательства обслуживающего персонала для восстановления исправности. Расширить область примененияэтог устройства (сделать выгодным его применение не только для контроля исправности сложных кассет, но, также и для более простых), повысить его надежность, снизить стоимость и габариты можно путем упрощения его конструкции при сохранении основных рабочих функций. Цель изобретения - упрощение конст рукшш путем фиксации отклонения сигнала рассогласования входных сумматоров от нуля за прецепь установленного значения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля исправности релейной защиты содержащее входные сук1маторы, входы которых служат входами устройства, элемент проверки, элемент ИЛИ и элемент выдерн ки времени, выход которого служит выхоцом устройства, введены блок избирательной иноикации, элемент ИЛИ и эпемент ВЫПРЯЛШТЕЛЬ-КОМПАРАТОР, причем вхоцы блока избирательной индикации и обоих элементов ИЛИ присое динены -к выходам входных сумматоров, к выходам элементов ИЛИ присоединены вхоцы элемента ВЫПРЯМИТЕЛЫ КОМПАРАТОР, к выходу которого присоецинен вход элемента выдержки времени. На чертеже изображена структурнопринципиальная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит входные сумматоры 1-3, 4iicno которых равно чиспу контролируемых кассет основного уст ройства защиты, предназначенные для суммирования входных сигналов устройства. Основные вхоцы сумматоров 1-3 присоещ нены к контрольным точкам соответствующих контролируемых кассет. Входные сумматоры выпопнены так, что их входы через балластные резисторы 4 присоецинены к инвертирующему входу усигштепя 5 в микросхемном исполнении у выход которого является выходом входного сук-гматора 1. Резистор 6 обратной связи, включенный между выходом уси- питепя 5 и его инвертирующим входом, предназначен для ограничения коэффициси та усиления усилитепя 5, а резистор 7, включенный межцу неинвертирующим входом усилителя 5 и нулевым прово- дом, предназначен дпя компенсации дрейфа нуля уситетепя 5. Резистор 8, включенный межцу зажимами источника питания совместно с баппастным резистором 9, вкшоченным межцу цвижком р©-зистора 8 и неинвертируюил1м входом усит1тепя 5, предназначены цпя балансировки усилитепя 5 на нупь. Вхоцные сумматоры 2 и 3 вьтопн&ны аналогично входному сумматору 1. Выхоцы вхоцных сумматоров 1-3 присоецинены к входам блока Ю избирательной инаикашш, предназначенного цля инаикации поврежденной кассеты. Каждый из входов блока 10 избирательной индикации соединен с двухлопяр ным стабилитроном 11 через кнопку 12 предназначенную для подключения соот ветствующего вхоца блока 10 к стаб№питрону 11, который предназначен для запирания сигнала меньше его порогового значения стабипизашш. Цепочки из послецоватепьно соеоиненной кнопки и балластного резистора 13 и 14, включенные между зажимами источника гоггания и стабилитроном 11, предназна чены цля проверки исправности блока 1О Резистор 15, включенный между вторым выводом стабилитрона 11 и нулевым проводом предназначен для выделения сигналов, превышающих порог стабйлИзашш стабилитрона 11. Балластный pe3HCTqp 16, присоединенный однш выводом к стабилитрону 11, предназначен совместно с емкостями 17 и 18 для сглаживания сигналов положительной и отрицательной полярности, разделя&мых по знаку диодами 19 и 2О, включенными между вторым выводом резисто ра 16 и основными выводами емкостей и 18 соответственно. Вторые выводы емкостей 17 к 18 соединены с нулевым проводом. К основным выводам емкостей 17 и 18 присоединены соответстве но базы транзисторов 21 и 22, npeib назначешгых для работы в ключевом ре жиме. Цепочки из последовательно вкпк ченного светодиода и балластного резистора 23 и 24, включенные между коллекторами транзисторов 21 и 22 и зажимами источника питания, предназна чень для сигнализации срабатывания блока 10. К выходам входных сумматоров попк чены входы элементов ИЛИ 25 и 26, предназначенных для выделения боггьших из поступающих на их входы сигналов. Входы элемента 25 диоды 27, предназначенные для разделения сигна«. лов по знаку, присоединены к основному выводу резистора 28, второй вывод которого присоединен к нулевому проводу. Резистор 28 предназначен для выделения на нем большего из поступающих на входы элемента 25 сигналов отрицательной полярности, его основной ВЫВОД является выходом элемента ИЛИ 2 Вхоцы элемента 26 через, диоцы 5В, прецназначенные для разцеления сигналов по знаку, присоединены -к основному выводу резис1ора 30, второй вывод которого присоединен к нулевому проводу. Резистор 30 предназначен для выдеиения на нем большего из поступающих на вкоаь элемента 26 сигналов положительной полярности, его основной вывоц явпяется выхоцом элемента ИЛИ 26 Выходы элементов 25 и 26 присоеЕщнены ко входам элемента 31 ВЫПРЯМИТЕЛЬ-КОМПАРАТОР, предназначенного цля выпрямпекия. поступаюишх на его входы сигналов и сравнении полученного сигнала с порогом срабатывания. Каждый Из входов элемента 31 соединен с нулевым проЬоцом через целит пн 32 и 33 соответственно, состоящие из двух последовательно включенных резисторов и працназначенные для обеспечения нормального режима работы усилителя 34 (в микросхемном исполнении). Средняя точка целителя 32 присоединена к инвертирующему, а средняя точка делителя 33 - к некнвертирующему входу усилителя 34. Между неинвфгируюгдим вхоцом 7/силитепя 34 и отрицательным зажимом источника питания включен резистор 35, npetb назначенный для создания порога срабатывания компаратора, в качестве которого используется усилитель 3 4. Выход усилителя 34 присоединен к нуле« вому проводу через цепочку из последовательно включеннето балластного резиоTqpa 36 и диода 37, предназначенных дпя шуйтирования отрицательного сигнем ла, снимаемого с выхода усилителя 34. Параллельно диоду 37 подключена емксажь 38, которая совместно с резисто ром 36 предназначена для сглаживания сигнала положительной полярности, снима&лаго с анода 37. Общая точка резистора 36, Емода 37 и емкости 38 соединена с базой TpaHSHCTqpa 39, предназначенного дпя работы в режиме эмйттернсчго повторителя. Между ssviHTTepoM транэдстора 39 и нулевым проводом включена цепочка 40 из послецоватеньно включенных балластного резистора и светодиода, предназначенная для сз гнализашш срабатывания элемента 31. Параллельно цепочке 40 включена обмотка реле с герметизированными контактами 41, предназначенного для электрического разцепения цепей. Контакты реле 41 являются выходом элемента Q1. 71 Выход элемента 31 соецинен с вкоцом элемента 42 выдержки времени, в качестве которого может быть применен любой станцартный элемент выдержки времени, например любое из имеюидахся реле времени поряцка 1215 с. Элемент 42 предназначен для создания выдержки времени в цепи выходаого сигнала устройства, его выкод является выходом устройства. Элемент 43 проверки прецставляющи собой электрическую кнопку, один зажим которой соединен с зажимом источника питания, а второй является выходом блока 43, предназначен дяя проверки иоправности самого устройства для конт роля исправности релейной защиты. Выход элемента 43 проверки присо&динен к вспомогательным входам элеме тов 1-3, каждый из которык через ц&почки из последовательно включенных дирдов и балластных резисторов 44, предназначенных для разделения сигналов, присоединен к инвертирующим входам соответствующих усилителей 5. Устройство работает следующим образом. Сигналы на контрольных точках контролируемых кассет в режиме д&журства зашиты являются неизменными по величине, постоянными напряжениями При настройке устройства они уравновещиваются сигналом, снимаемым с резистора 8, таким образом, что напря жения на выходах усилителей 5 станоновятся равными нулю. После этого устройство для контроля исправности релей ной зашиты готово к работе. В режиме работы контролируемой заояиты при исправных и правильно наст роенных контролируемых кассетах нап ряже«ие на выходах всех сумматоров 1 3 остаются бтшзкими к нулю. Блок 10 отаепен от остальной схемы кнопками И не действует, транзисторы 21 и 22 зак/рилпл светодиоды 23 и 24 не светятся. I Поскопьку отсутствует напряжение на выходах входных сумматоров 1-3, не яоступает сигнал и на входы эл&мента 31 ВЫПРЯМИТЕЛЬ-КОМПАРАТ Рабочая точка усилителя 34 при этом смешена током, протекающим через реаистор 35 таким образом, что на выходе усипителя 34 имеется отрица|Твщ ное напряжение, которое шунтирует :ся цепочкой из резисторов 36 и циог да 37 и дальше не поступает. Транзио тор 39 закрыт, реле 41 находится в несработавшем состоянии, светодиоц 40 не светится. Поскольку це сработало реле 41, не запускается элемент 42 выдержки времени и нет сигнала на его выходе. За счет температурных и других допустимых изменений параметров элементов, как контролируемой схемы, так я устройства контроля в режиме дежурств ва контролируемой зашиты на выходах входных сумматоров могут появляться небольшие по величине напряжения. Эти напряжения через элементы ИЛИ 25 и 26 поступают на входы элемента 31 ВЫПРЯМИТЕЛЬ-КОМПАРАТОР, но не приводят к его срабатыванию, так как порог срабатывания этого элемента выбран с запасом больше таких напряжений разбаланса. Пр1 поврежцекки контролируемой кассеты, при котором существенно изменяется напряжение на контролируемой точке или нескотпзких точках, раэбалаис1фуется усилитель 5 входного сумматора, поврежденной кассеты и на его выходе появляется напряжение. Если это напряжение имеет попожитепьную поп5фность, оно через блок 26 поступает на правый вход блока 31 и стремится перевести усилитель 34 в сработавшее состояние, т.е. вызвать на его выходе положительный сигнал. Сигнал, поступающий на неинвертирующий вход усилителя 34 через резистор 35 препятствует переходу усилителя 34 в сработавшее cocTOHmie. Если поступивший на вход блока 31 сигнал рассогласования входного сумматора 1,2 или 3 превышает по величине порог срабатывания кокшаратора 34, то компаратор срабатывает и на выходе усилителя 34 появляется сигнал положительной полярности. Этот сигнал сглаживается цепочкой, состоящей из резистора 36 и ем кости 38 и поступает нп базу транзистора 39, который открывается, в результате чего срабатывает репе 41 и начинает светиться светодиоц 40. Контакты реле 41, замыкаясь, запускают элемент 42 времени, который по проиошествии 12-15 с выдает на щит управления сигнал Неисправность цепей зашиты. При необходимости контролируемая aauatTa может этим же сигналом выводиться из действия. Есгш напряжение разбаланса на выходе усилителя 5 икеот отрицатепыгую

полярность, оно поступает на левый вхоц элемента 31 через элемент 25, При этом поступившее нй инвертирующий вхоц усилителя 34 напряжение отрицательной полярности стремится перевеоти усигаггепь 34 в сработавшее состояние, т. е. вызвать на его выходе напряжение положительной полярности. В результате устройство действует так, как было описано выше.

После того как на щите управления появляется сигнал Неисправность ц&пей зашиты, бригада обслуживающего персонала,- должна выявить поврежцетную кассету и заменить ее на исправную. Для этого необтеоцимо подойти не реле и убедиться в том, что светится св&тодиоц 4О, т.е. устройство контроля цействителъно сработало. После этого спевдет поочередно нажимать кнопки 12 в блоке 10 избирательной индикации, принадлежащие всем кс«тролируемым кассетам. При нажатии кнопки, соответствующей повредившейся кассете, начи-нает светиться один из светодиодов 23и 24. При таких повреждениях контролируемой кассеты, когда разбаланс на выходе усилителя 5 представляет собой напряжение переменного тока, светиться будут оба свето диод а 23 и 24.

Выявленная таким образом неисправная кассета заменяется на исправную. . Предлагаемое устройство для контроля релейной защиты ие предназначено для локализации неисправности внутри сменной кассеты, .но некоторую информаШ1Ю, KOTqpaa может быть в дальнейшем использована для выявления конкрео ного поврежденного элемента, оно дает. Есгш, нштример, светится светодиод 23, то либо прс«аошло опасное уменьшение отрицательного потенциала на одной из нескольких контрольных точках контролируемой кассеты, либо опасно увеггИчился положительный потенциал. Если, напри мер, в кассете имеется три контролиру&мые точки с потенциалом 15 В (пр&дельное напряжение источника питания) и одна тс«ка с потенциалом О В, то ясно, что увеличился потенциал точки, напряжение на которой нормально равнялось нулю.

Аналогичную информацию можно получить при загорании светодиода 24.

Если светятся оба светодиода, то . это озна:чает, что имеется разбаланс в виде переменного напряжения,. К такому разбалансу может, например, в

некоторых случаях привести нарушение цепей частотной коррекции усилителей в ми1фосхемном исполнении контролируе мого устройства защиты, в результате чего усилители начинают самовозбуждат ся.

Для проверки исправности предлагавмого устройства для контроля релейной защиты следует нажать кнопку 43, в результате чего должен загореться св&тодиод 4О.

После этого, не отпуская кнопки 43 следует поочередно нажать кнопки 12 всех контролируемых кассет. При нажатии каждой кнопки 12 должен загораться светодиод 23.

Для проверки исправности светодиодов 23 и 24 и связанных с цими цепей используются кнопки 13 и 14. При нажатии кнопки 13Цолжен загореться светодиоц 23, при нажатии кнопки 14 светодиод 24.

Таким образом, предлагаемое уст. ройство для контроля релейной защиты позволяет своевременно выявлять и устранять возникшие в контролируемых кассетах неисэтравности, в том числе недопустимо большие изменения параметров элга ентов, которые приводят fK существенному изменению напряжений на контактируемых точках, т.е. вьто№няет те же функшш, что и известное.

В то же время по сравнению с иэ« вестным прещшгаемое устройство для кгаятропя релейной защиты является более простым дешевым, имеет меньши габариты и более высокую надежность. Все эти преимущества получены эа счет упрощения конструкции устройства контроля. По этой же причине предлагаемое устройство может иметь бопее широкую по сравнению с базовым устройстве область применения.

В известном устройстве для контроля исправности пяти кассет зашиты вв&дено 28 дополнительных блоков, то для контроля тех же кассет при помощи предлагаемого устройства контроля потребуется всегоИ блоков (пять входных сумматоров, один блок избирательной индикации, два элемента ИЛИ элемент ВЫПРЯМИТЕЛЬ-КОМПАРАТОР, элемент выдержки времени и элемент проверки). При этом примерно в два раза уменьшится стоимость и габариты. Повысится и надежность, так как примерно в два раза реже будет выходить

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРО ЛЯ ИСПРАВНОСТИ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ, сопержащее входные сумматоры, вхоцы которых служат входами устройства, элемент проверки, элемент ИЛИ и элемент выдержки времени, выход которого служит выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции путем фиксации отклонения сигнала рассогласования входных сумматоров от нуля за пределы установленного значения, в него введены блок избирательной индикации, элемент ИЛИ и элемент ВЫПРЯМИТЕЛЬ-КОМПАРАТОР приi чем входы блока избирательной индикации и обоих элементов ИЛИ присоэ(Л динены к выходам входных сумматоров, к выходам элементов ИЛИ присоединены входы элемента ВЫПРЯМИТЕЛЬКОМПАРАТОР, к выходу которого присоединен вход элемента выдержки времени.