Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в электрической сети переменного тока Советский патент 1983 года по МПК H02H3/16 

установочный вход счётчика импульсой подк;1ючеи к входу блока, а выход его соединен с первым выходом блока и с вторым

входом логического элемента И, выход генератора импульсов подключен к второму 1выходу блока.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ РТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее последовательно соединенные преобразователь сигналов, подключенный к транс(|)орматору йапряжения нулевой последовательности, и первый ограничитель сигналов, выход которого соединен с первыми входами первого и второго пороговых органов, подключенный к трансформатору тока второй ограничитель сигналов, выход которого соединен с пер: выми входами третьего и четвертого пороговых органов, два логических элемента И, I Каждый с двумя входами, выходы которых подключены к соответствующим входам логического элемента ИЛИ, соединенного через релейный усилитель с исполнительным органом, пятый пороговый орган, подключенный к выходу первого ограничителя сигналов, и первый блок времени, выход которого соединен с вторыми входами первых четырех пороговых органов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в рабо;те и помехоустойчивости, в него введены блок формирования короткого импульса, вторрй блок Времени, четыре К5-триггерй и четыре логических элемента .И-НЕ, причем выходы первого и второго пороговых : органов соединены соответственно с первы ми входами первого и второго логических элементов И-НЕ, а выходы третьего и четвертого пороговых органов - соответственно с первыми входами третьего и четвертого логических элементов И-ЙЕ, выходы логических элементов И-НЕ соединены с S-входами соответствующих RS-триггеров, инверсные выходы первого и второго RS-триггеррв соединены соответственно с первыми входами первого и второго логических элементов И, а инверсные выходы третьего и четвертого RS-триггеров - соответственно с вторыми входами первого и второго логи-: ;ческих элементов И, прямые выходы первого и второго Н5-триггеррв соединены соответ- i ственно с вторыми входами второго и первого логических элементов И-НЕ, а прямые выходы третьего и четвертого RS-тригге- , ;ров - с вторыми входами четвертого и| третьего логических элементов И-НЕ, выход I пятого порогового органа через блок формиррвания коррткого импульса подключен к первым входам первого и второго блоков, времени, первый выход второго блока вре-; мени подключен к R-входам RS-триггеров,; а вторрй 1выход - к второму входу первого блока времени.. 2. Устррйство по п. I, отличающееся теы, что первый блок времени содержит после- довательно соединенные логический элемент И и счетчик импульсов, установочный вход счетчика импульсов подключен к первому входу блока, а выход - к выходу блока и к вторрму. входу логического элемента И, первый вход которрго подключен к вторрму входу блока. 3. Устррйство по п. I, отличающееся тем, что второй блок времени содержит последовательно соединенные генератор импульсов, логический элемент И и счетчик имггу.гьсов.

Изобретение относится к электротёхни ke, в частности к области защиты электри Ческих сетей, и предназначено для работы в электрических сетях с изолированной и компенсированной нейтралью.

Известно устройство напра вленной импульсной защиты от замыканий М землю, содержащее реле Направления мощности Включающее фильтры канала тока и напря жеНия, элемент контроля знака мощности я. дновибраторь, а также триггеры, элемент И, реле бремейи и выходное (1.

Известно также устройство для Hanpapленной защиты от однофазного замЫкайия На землю в сети с изолированной или коМ пенсиррванной нейтралью, содержащее импульсный орган направления мощности Нуевой последовательности с самоудержанием по напряжению и автоматическим возвратом, i одному из выходов которого подключейы последовательно соединенные измёрительный орган, перемежающегося дугового замыкания, логический элемент И И;, лок отключения- сети, к второму выходу подключены второй входлогического элемента И, а также последовательно соединенные орган фиксации установившегося; металлического замыкания и элементсигиализации, к третьему выходу подключей, счетчик числа единичных пробоев (2..

Недостаток известных устройств заклю-чается в том, что фильтры приводят к раз4 личной задержке высокочастотных , лов, поступающих на элемент контроля; Мощности, и в результате - к ухудшению селективности де.йствия защиты.

Известно, также устройство дли защити, сети переменного тока от замыкания па зем лю, содержащее основные и дополйит 1ьные пороговые элементы тока и вапряженяя, первые входы которых подключены к дат-у чикам тока и напряжения соответственно,) первые выходы через. основной и дополнительный элементы И соответственно подключены к исполнительному органу, вторые выходы основных и дополнительных пороговых Элементов тока и напряжения подключены к блокирующим входам дополнительных и осйовных пороговых элемейтов тока и яапряжейия соответственно, вход блока возврати подключен к датчику напряжения,, а выхоaw - к дополнительным входам всех порогов ы х эЛеме йтйв L3 J.

Недостатком известного устройства является пониженное быстродействие, обусловленное снятием питания с его оперативных цепей.

Наиболее близким к изобретению являет-: ся устройство комплексной защиты от замыканий на землю, содержащее датчики и напряжения нулевой последовательности, измерительный орган защиты, выполнейпый в виде четырех пороговых устройств с

jiaMHTbTo, два логических элемента И, логивеский элементИЛИ, блок задержки, счетчик пробоев, устройство возврата с блоки/ровкой по Напряжению нулевой последова тельности, измерительный орган дуговы;

замыканий, два реле и логический элемент И 41.

I Недостаток известного устройства за ;Ключается в пониженном быстродействий 1из-за задержек сигналов, несущих инфор мацию об однофазном замыкании на землю,

:а также за счет снятия питания с оператив;йых цепей защи.ы при возврате схемы в исходное состояние.

Г Цель изобретения - повыщение надежности работы и помехоустойчивости.

. Поставленная цель достигается тем, что. в устройство для Защиты от однофазног з замыкания На землю в электрической сети переменного тока, содержащее последова тельйо соедийейные преобразователь сигна лов, подключенный к трансформатору на.

пряжения йулевой последовательности, ц

первый ограничитель сигналов, выход которого соединен с первыми входами первого и второго пороговых органов, подключенный к трансформатору тока второй ограничитель сигйалов, выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого пороговых оргайов, два логических элемента И, каждый с двумя входами, выходы которых под |кпючейы и соответствующим входам логи ческого элемента №ЛИ, соединенного через релейный усилитель с исполнительным орг айом, пятый пороговый орган, подключейный к выходу первого ограничителя сигналов, и первый блок времени, выход которого соединен с втсфыми входами первых четырех пороговых оргайов, введены блок формирова1ЙИЯ короткого. импульса, второй блок вреМени, четыре RS-триггера и четыре логических элемента И-НЕ, причем выходы первого и второго пороговых оргайов соединены соответственно с пеовыми входами первого и вторсэго логичесюгх элемейтов И-НЕ, а выходы, третьего и четвертого пороговых органов - соответствеййо с первыми входами третьего и четвертого логических элементов И-НЕ, выходы логических элемейтов И-НЕ соедийейы с Звходами соответствующих RS-TpHprepoB, ийверсные выходы первого и второго RS-триггеррв соедияейы соответствеййо с первыми входами первого и второго логических элемейтов И, а ийверсйые выходы третьего и четвертого RS-триггеров - соответствеййо с вторыми входами первого и второго логических элемейтов И, прямые выходы первого и второго RS-триггеров соедийейы соответствеййо с вторыми входами второго и первого логических элемейтов И-НЕ, а прямые выходы третьего и четвертого RS-TpHTrepoB - с вторьши входами четвертого и третьего логических элемейтов И-НЁ, выход пятого порогового оргайа через блок формиррвайия короткого импульса подключей к первым входам первого и второго блоков времейи, первый выход второго блока времейи подключей и R-входам RS-триггеррв, а второй выход - к вторрму входу первого блока времейи. При этим первый блок в.ремейи содержит последовательйо соедийеййые логический элемейтИ и-счетчик импульсов, устайовочйый вход счетчика импульсов йодключей к первому входу блока, а выход - к выходу блока и к вторрМу входу логического элемейта И, первый вход которого подключе к вторрму входу блока... Вторрй блок времейи содержит Боследовательйо соедийеййые гейератор импульсов логический элемейт И и счетчик импульсов, устайовочйый вход счетчика импульсов под ключей к входу блока, а выход его соедийей I с первым выходом блока и с вторым входом I логического элемейта И, выход гойератора I импульсов подключей к вторрму выходу : блока.. Блок формиррвайия коррткого импульсаi предйазйачей для. формиррвайия коррткогО импульса для сбррса счетчиков, содержащиХ ся в- первом и вторрм блоках времейи, в мо-; мейт - одйофазйого замыкайия йа землю с. целью разрешейия работы последних. -Ffeprj вый и вторрй блоки времейи формируют прямоугольные импульсы длительйостью Ati и Atj соответствеййо. Прямоугольйый импульс At{ разрешает работу первых четырех поррговых органов йа время пррхождейия первой полуволны высокочастотных сигналов тока и напряжения нулевой последовательйости. Это необходимо с целью повышения быстррдействия устррйства защиты. Прямоугольйый импульс At г поступает на R-входы RS-триггеррв, разрешая работу посЛедйих на время, достаточное для срабатывания исполйительйого оргайа. При ликвидации одйофазйого замыкайия на землю как только Напряжение Uo станет мейьше величины, соответствующей уставке пятого порогового оргайа, выходйой сигнал последнего становится равным нулю, устройство пйовь будет готово к работе. Таким образом. достигнуто повышение быстродействия устройства для защиты от одйофазйых замыканий на землю. На фиг. I представлена схема устррйства защиты; на фиг. 2 - пример выполнения первого блока времейи; йа фиг. 3 - пример выполйейия второго блока времейи. К трайсформатору 1 напряжения йуле:вой последовательйости (фиг. 1) подключе;йы последовательйо соединенные преобразователь 2 сигналов и огр1аничитель 3 сигналов. Выход последнего соединен с первыми входами первого 4 й вторрго 5 noppro-i вых органов, выходы которых подключены со;-, ответственно .к первым входам первого 6 и вторрго 7 логических элемейтов И-НЕ, выходы их соедийейы с S-входамн соответствеййо первого 8 и второго 9 RS-триггеррв. Неийверсные выходы первого и вторрго RS-триггеррв соедийейы соответствеййо с вторьши входами вторрго 7 и первого 6 логических элемейтов И-НЕ. К трайсформатору 10 тока нулевой последовательйости подключей ограничитель 11 сигналов, выход которрго соединен с первыми входами третьего 12 и четвертого 13 .поррговых органов, выходы последних под-i включены соответственно .к первым входам третьего 14 и четвертого 15 логических элементов И-НЕ, выходы которых соединены с S-входами соответственно третьего 16 и четвертого 17 RS-триггеррв.. Неинверсные выходы третьего и четвертого RS-триггеррв соединены соответственно с вторыми входами четвертого 15 и третьего 14 логических элемейтов И-НЕ. Инверсйые выходы первого 8 и вторрго 9 RS-триггеррв подкч1ючены к первым входам соответствеййого первого 18 и вторрго 19 логического элементов И, а инверсйые выходы третьего 16 и четвертого 17 RS-триггеров подключены к вторым входам соответственно первого 18 и второго 19 логических элементов И. Выходы этиХ; элемейтов соединены с соответствующими; входами логического элемейта ИЛИ 20, вы-1 ход которрго через релейный усилитель 21| соединен с исполнительным органом 22. .К; выходу ограйичителя сигналов 3 подключе-; йы прсчедовательно соединенные пятый 23 поррговый орган и блок 24 формиррвания короткого импульса, выход последнего сое- динен со входами первого 25 и второго 26 блрков времени. Выход первогр блока 25 врё мени подключей к вторым входам первых четырех поррговых элементов. Первый выход второго блока 26 времени подключен к вторрму входу первого блока 25 времейи, а второй - к R входам RS-триггеров 8, 9, 16, 17. Первый блок 25 времени (фиг. 2) содержит последовательно соединенные счетчик 27 импульсов и логический элемейт И 28. Установочный вход счетчика импульсов подк.,1ючей к первому входу блока, а выход -. к выходу блока. Второй вход логического

элемента И 28 подключен к второму входу блока, а выход - к счетному входу счетчика 27 импульсов. Второй блок 26 времеяи (фиг. 3) содержит последовательно соединенные генератор 29 импульсов, логический элемент И 30 и счетчик 31 импульсов, npffчем устайовочный вход счетчика импульсов подключен к входу блока, выход счетчика импульсов - к первому выходу блока и к второму входу логического элемента И 30, выход генератора 29 импульсов подключен к второму выходу блока.

В нормальном режиме работы сети напряжение нулевой последовательности Uoi 1и ток нулевой последовательности to близки к нулю. На выходе пороговых органов 4, 5, 12, 13 и 23, На инверсных выходах RSтриггеров 8, 9, 16 и 17 и выходе логйчес кого элемента ИЛИ 20 будут нулевые сигналы. Исполнительный орган 22 будет ff&-; ходмться в исходном состоянии. ,

При однофазном замыкайии На зёмЛн ; Е месте замыкания протекает ток переходного процесса, KoTopbiH содержит высокочас готную составляющую, а в напряжении нейт рали появляется высокочастотная составляющая напряжения. Первая составляющая трансформируется через трансформатор тока 10 нулевой последовательности и посту пает на вход ограничителя II сигналов ъ, далее па первые входы порр/овых органов 12 и 13. Высокочастотная составляющая наггряжения нейтрали через трансформатор I Напряжения нулевой последовательйости поступает на вход преобразователя 2, которь1й изменяет фйзу этой Составляющей. С выхода преобразователя 2 через.ограничитель 3 сигналов сигнал поступает на первые входы первого 4, второго 5 и пятого 23 пороговых органов. ,

При этом срабатывает пятый 23 пороговый орган, реагирующий на первый поЛупб: риод (положительный или отрицательнцй) входного высокочастотного сигнала, а также срабатывают первый 25 и второй 26 блоки времени. На выходе первого блока 25 времени появляется прямоугольный импульс длительностью Atji, а на выходе второго блока времени 26 прямоугольный импульс длительностью At причем uti Ataj Это необходимо Для того, чтобы. увеличить быстродействие /и надежность, устройства. Эти времени разрешают раб6ту соответственно Пороговых оргайов 4, 5, 12, 13 и RS-TpnrrepoB 8, 9, 16. 17.

1Тусть эамьгкание яа аёМлй произошли :вйе зойы защиты, тогда высокочастотные ;сигйалы, поступающие на входы ограничителей сигналов 3, 11 и далее, будут находиться в прртивофазе. Если первый полупериод высокочастотного сигнала на первых входах блоков 4 и 5 положителен (отрица телей ), то соответствующий сигнЛл на nept вых входах блоков 12, 13 - отрицателен (положителен). Пороговые, органы 4 и 12

реагируют на положительную половину, а 5 и 13 - на отрицательную. На инверсных выходах первого 8 (второго 9) и четвертого 17 (третьего 16) RS-триггеров сигналы изменяются с логических нулей на логические единицы, а на выходе логических элементов И 18, 19 сигналы не меняются и остаются равными логическим нулям. Исполйительный орган 22 в данйом случае работать не будет. ,

„. .-л.

При замыкании йа землю в зоне защитыг высокочастотная составляющая токи трансформатора 10 тока совпадает по фазе с вы-

сокочастотйым сигналом, появляющимся н выходе преобразователя 2. В результате HaJ

инвёрснь1х выходах первого 8. (второго 9) и третьего 16 (четвертого 17) RS-триггеров сигйалы стануГ равными логической едийи| це и через логические элементы И 18 (19), ИЛИ 20, релейный усилитель 21 сигнал поступает на исполнительный оргаИ 22, кото

рь1Й сработает.

В нормальном режиме работы сети вЫ ходйые сигйалы логических элементов И-НЕ 6, 7 (14, 15 ) и сигналы на Неинверсйых выходах RS-триггеррв 8, 9 (26, 17) равйы логической единице, а йа инверсных выходах-логическому йулю. При одйофазйом замыкании на землю на R входы RS-триггеров приходит разрешающий прямоугольный импульс длительностью Atg, достаточный

для срабатывания исполнительного органа 22. Если первый полупериод высокочас-, тотных составляющих положите.лен (отрица-1 телен), то изменяется выходной сигнал nep-j вого 6 (второго 7) и третьего 14 (четвертого 15) логических элементов И-НЕ и состояние соответствующих триггеров изменяется йа прртивопрложное. На йеинверсных вы Ходах первого 8 (вторрго 9) и третьего 16 j (четвертого 17) RS-триггеррв появляются сигналы, равные логическому нулю, которые блокируют пррхождейие второго полу:Лерирда высокочастотного сигнала на второй 9 и четЕ1ертый 17 (пераый 8 и третий 16) RS-TpHrrepbi благодаря запрету вторрго 7 и четвертого 15 (первого 6 и TiieTbero J4) логических элемейтов.

-..

В нормальном режиме работы сети гейег ;ратор 29 вырабатывает импульсы прямо угольной формы, которые поступают на

первые входы логических элементов И 28. 30. Остальные входные и выходные сигналы

;первого 25 и второго 26 блоков времени {равны нулю. При однофазном замыкании Ма землю блок 24 формирования короткого импульса реагирует йа серию входных им.-пульсов и на первый бросок формирует коррТКИЙ импульс прямоугольной формы, КОТО

рый сбрасывает счетчики 27 и 31, изменяя их выходные сигналы с логического нуля йа логическую единицу. Эти сигналы разрешают прохождение счетных импульсов

на Счетные входы счетчиков 27 и 31 через Ьоответствующие логические элементы И 28 и 30.

Через время At, на выходе счетчика 27 и через время д1 на выходе счетчика 31

Г

ts

Фиг2

сигналы станут равными логическим нулям. Применение данного устройства увеличит надежность работы защиты-повысит помехоустойчивость и сократит простой оборудования.

.

-№

Г

L I

.З