Устройство для защитного отключения в сети переменного тока Советский патент 1984 года по МПК H02H3/16 H02H3/00 

сигнализации формирующего блока подключены к второму, третьему и четвер тому входам второго элемента И, к первому входу которого подключен выход моностабильного элемента, а к выходу-первый вход третьего элемента ИЛИ, к второму входу которого подключен выход исполнительного органа, к третьему входу - выход первого элемента задержки, а к четвертому входучерез третий элемент задержки - выход второго элемента задержки и второй

67

вход второго элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к точке соединения выхода первого элемента И и первого входа четвертого элемента. ИЛИ, выход которого подсоединен к органу сигнализации о неисправностях в формирующем блоке, а выход второго элемента ИЛИ подключен к первому входу исполнительного органа, причем второй вход четвертого элемента ИЛИ подключен к выходу третьего элемента задержки.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАВДТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ В СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее измерительный блок, сострящий из пусковых токовых органов по числу ступеней защиты, органа направления мощности, первый вход которого соединен с входами пусковьк токовых органов и является перлзым входом измерительного блока, подключенного к датчику тока а второй вход органа направления мощности является вторым входом измерительного блока, подключенным к датчику напряжения, при этом выходы пусковых токовых органов и органа направления мощности являются выходами измерительного блока, подключенными к входам формирующего блока, состоящего по числу ступеней защиты из последе- . вательно соединенных элементов И, органов временных задержек и органов сигнализации, причем выходы пусковых токовых органов измерительного блока подключены к первым входам соответствующих элементов И формирующего блока. вторые входы которых объединены и подключены к выходу органа направления мощности измерительного блока, а выходы органов .сигнализации формирующего блока через первый элемент Ш1И и моностабильный элемент подключены к второму входу исполнительного органа, выполненного на элементе ЗАПРЕТ, выход которого подключен к выключателю и органу сигнализации о срабатывании защиты, элемент НЕ, вход которого подключен через первый элемент задержки к органу сигнализации о неисправности в измерительном блоке, а выход - к первому входу первого элемента И, второй вход которого подключен к точке сое(Л динения первого элемента ИЛИ и моностабильного элемента, орган сигС нализации о неисправностях в формирующем блоке, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства в работе и удобства в эксплуатации, в него введены RSтриггер, второй, третий, четвертый и пятый элементы ИЛИ, второй элемент ю И со счетчиком регистрации числа 4 самопроверок защиты на выходе, втоО) рой и третий элементы задержки,раздеvl лительные диоды, при этом выход последнего пускового токового органа измерительного блока соединен с S-входом RS-триггера, R-вход которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, а выход RS-триггера подсоединен через второй элемент задержки и согласно включенные разделительные диоды к выходам измерительного блока и входам пятого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу элемента НЕ, причем выходы органов

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к релейной защите электрических систем.

Известны устройства для защитног отключения в сети переменного тока 1.

Наиболее близким по технической сути к изобретению является устройсво для защитного отключения сети переменного тока, содержащее измерительный блок, включающий токовые пусковые органы по числу ступАей защиты и орган направления MoriHocти, формирующий блок, содержащий в каждой ступени последовательно соединенные между собой элементы И, органы временных задержек и органы сигнализации о работе соответствующей ступени, а также общий для всех ступеней элемент ИЛИ, исполнительный орган, вьтолненный на элементе ЗАПРЕТ, орган сигнализации о срабатывании защиты, логический элемент И, логический элемент НЕ, орган сигнализации о неисправностях в формирующем блоке, вызывающих появление сигнала на его выходе, моностабильньм элемент, элемент задержки, орган сигнализации о неисправностях в измерительном блоке, вызывающих его длительное срабатывание. Известное устройство не допускает ложного срабатывания защиты при неисправностях в формирующем блоке, вызывающих появ ление сигналов на его выходе, при совпадении указанного режима с внешними короткими замыканиями, при которых срабатывают реле измерительног

блока, при длительном появлении сигналов на выходе измерительного блока, вызванных неисправностями в его схеме или невозвратом в исходное состояние пусковых реле после отключения выключателя на защищаемом объекте, и повторном включении выключателя 2

Однако известное устройство не выявляет неисправностей в формирующем блоке защиты, приводящих к отказу в ее срабатывании при замыканиях в защищаемой зоне. В результате этого, при появлении указанных неисправностей, происходит отказ в функционировании защиты, что особенно опасно при отсутствии на защищаемом объекте резервных защит, так как ликвидация повреждения в данном случае будет производиться защитами смежных элементов, вызывая отключение большого количества неповрежденного оборудования. Кроме того, отключение смежных элементов резервными защитами проис- ходит со значительными вьщержками времени, что вызывает длительное воздействие на оборудование электрической системы токов короткого замыкания и может привести к нарушению устойчивости ее работы.

Цель изобретения - повышение надежности работы и удобства эксплуатации защиты.

Поставленная-цель достигается тем, что в устройство для защитного отключения в сети переменного тока содержащее измерительный блок, состоящий из пусковых токовых органов по числу ступеней защиты, органа . направления мощности, первый вход

которого соединен с входами пусковых токовых органов и является первым входом измерительного блока, подключенного к датчику TOKaj а второй вход органа направления мощноети является зторым входом измерительного блока, подключенным к датчику напряжения, при этом выходы пусковых токовых органов и органа направления мощности являются выходами йзмерительного блока, подключенными к входам формирующего блока, состоящего по числу ступеней защиты из последовательно соединенных элементов И, органов временных задержек и органов сигнализации, причем выходы пусковых токовых органов измерительного блока подключены к первым входам соответствующих элементов И формирующего блока, вторые входы которых объединены и подключены к выходу органа направления мощности измерительного блока, а выходы органов сигнализации формирующего блока через первый элемент ИЛИ и моностабильньм элемент подключены к второму входу исполнительного органа, выполненного на элементе ЗАПРЕТ, выход которого подсоединен к выключателю и органу сигнализации о срабатывании защиты, элемент НЕ, вход которого подключен через первый элемент задержки к органу сигнализации о неисправности в измерительном блоке, а выход - к первому входу первого элемента И, второй вход которого подключен к точке соединения первого элемента И и. моностабильного элемента, орган сигнализации о неисправностях в формирующем блоке, введены RS-триггер, второй, третий

четвертый и пятьп элементы ИЛИ, второй элемент И со счетчиком регистрации числа самопроверок защиты на выходе, второй и третий элементы задержки, разделительные диоды, при этом выход последнего пускового токового органа измерительного блока соединен с S-входом RS-триггера, R-вход которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, а выход RS-триггера подсоединен через второй элемент задержки и согласно включенные разделительные диоды к выходам измерительного -блока и входам пятого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу элемента НЕ, выходы органов сигнализации

формирукяцего блока подключены к второму, третьему и четвертому входам второго элемента И, к первому входу которого подключен выход моностабильноро элемента, а к выходу - первый вход третьего элемента ИЛИ, к второму входу которого подключен выход исполнительного органа, к третьему входу - выход первого элемента задержки, а к четвертому входу через третий элемент задержки - выход второго элемента задержки и второй вход второго элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к точке сое-, динения выхода первого элемента И и первого входа четвертого элемента ИЛИ, выход которого подсоединен к органу сигнализации о неисправностях в формирующем блоке, а выход второго элемента ИЛИ подключен к первому входу исполнительного органа, причем второй вход четвертого элемента ИЛИ подключен к выходу третьего элемента задержки.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Устройство для защитного отключения в сети переменного тока содержит измерительный блок 1, включающий пусковые токовые органы 2, количество которых равно числу ступеней устройства, и орган 3 направления мощности, формирующий блок 4, содержащий в каждой из ступеней элементы И 5, органы 6 временных задержек, органы 7 сигнализации о работе соответствующей ступени, а также первый элемент ИЛИ 8,исполнительный . орган 9, выполненный на элементе ЗАПРЕТ, первый и второй элементы И 10 и 11, элемент НЕ 12, орган 13 сигнализации о срабатывании защиты, орган 14 сигнализации о Неисправностях в формирующем блоке, моностабильный элемент 15, первый, второй и третий элементы задержки 16-18, RS-триггер 19, элементы ИЛИ 20-23, разделительные диоды 2А, второй, третий, четвертый и пятый счетчик 25 регистрации числа самопроверок защиты, орган 26 сигнализации о неисправностях в измери.тельном блоке.

Устройство работает следующим образом.

При включенном состоянии выключателя защищаемого объекта, отсутствии на нем аварийной ситуации и исправно состоянии измерительного блсжа 1 сигналы на выходах последнего отсутствуют (исключение составляет вы ход органа 3 направления мощности, реагирующего на полную мощность, так как в нормальном режиме этот эл мент .может находиться в сработанном состоянии). Нет сигнала на S-входе и прямом выходе триггера 19, на вхо де и выходе второго элемента 17 задержки, на входах и выходах всех разделительных диодов 24, на входах (исключение могут представлять вход формирующеТо блока, связанные с выходом органа направления мощности) и вьЕходе формирующего блока, на вхо и выходе моностабильного элемента 15, на прямом входе исполнительного органа 9, нет сигналов на всех вход второго элемента И 11 и на его выхо на входе и выходе элемента 18 задержки, на всех входах третьего элемента ИЛИ 21 и его выходе, связанном с R-входом триггера 19. Отсутствуют сигналы на всех входах пятого элемента ИЛИ 23, на его выходе и входах первого элемента 16 задержки и элемента НЕ 12. На выходе первого элемента 16 задержки сигнала нет, а на выходе элемента НЕ 12 и первом входе первого элемента И 10 сигналы есть, но на втором Входе и выходе первого.элемента И 10 сигналы отсутствуют, нет сигналов на обоих входах и выходе четвертого элемента ИЛИ 22, на обеих входах и выходе элемента второго ИЛИ 20 и инверсном входе исполнительного органа 9. Не работают орган 13 сигнализации о срабатывании защиты, орган 14 сигнализации о неисправностях в формирующем блоке, орган 26 сигнализации о неисправностях в измерительном блоке и счетчик 25 регистрации, числа самопроверок защиты, , I Если в этом режиме в схеме форми рующего блока 4 возникнет неисправность, вызывающая появление сигнала на его выходе, то появляется сигнал на втором входе и выходе первого элемента И 10, на входе и выходе второго элемента ИЛИ 20 и связанном с ним инверсном входе исполнительно го органа 9, на входе и выходе четвертого элемента ИЛИ 22 и связанном .с ним органе 14 сигнализации о неисправностях в формирующем блоке, н входе и выходе моностабильного элемента 15 и связанном с ним прямом входе исполнительного органа 9. Защита не работает на отключение, а подается сигнал о неисправности в формирукицем блоке. Второй элемент И 11 в этом режиме не работает, так как сигналы поступают только на два его входа, связанные с выходом моностабильного элемента 15 и с выходом органа сигнализации неисправной ступени формирующего блока 4. При возникновении в этом случае внешнего короткого замыкания, вызывающего срабатывание некоторых токовых пусковых органов измерительного блока 1, сигнал с инверсного входа исполнительного органа 9 снимется, так как появятся сигналы на входах пятого элемента ИЛИ 23, связанных с выходами сработавших пусковых органов, на его выходе и входе элемента НЕ 12, исчезнет сигнал на выходе последнего и связанном с ним входе первого элемента И 10, на выходе этого элемента, на входе и выходе второго элемента РШИ 20. Но защита не подействует на отключение выключателя, т.е. не будет сигнала и на прямом входе исполнительного органа 9, который исчезает с выхода моностабильного элемента 15 через время, достаточное для действия защиты на отключение, после подачи его на вход этого элемента. Первый элемент 16 задержки не успевает сработать, и сигнал о неисправности в измерительном блоке не появится, так как время задержки на нем больше времени действия защит на отключение своими резервными ступенями. При внешнем коротком замыкании, когда ликвидация повреждения происходит защитами поврежденного элемента, кратковременно срабатывают пусковые токовые реле измерительного блока 1, реагирующие на внешние замыкания. Сигнал с выхода наиболее чувствительного пускового реле 2 последней ступени защиты подается на S-вход триггера 19, а с его прямого выхода - на вход второго элемента 17 задержки. После отключения внешнего короткого замыканияс S-входа триггера 19 сигнал снимается, но на его прямом выходе он запоминается до момента поступления сигнала на R-вход. Через время, большее времени надежного отклю7111чения устойчивого внешнего короткого замыкания резервными защитами при неуспешном АПВ, появляется сигнал на выходе второго элемента 17 задержки и подается на вход третьего элемента 18 задержки,, через второй элемент ИЛИ 20 на инверсный вход исполнительного органа 9 и через разделительные диоды 24 на все входы формирующего блока 4 и пятый элемент ИЛИ 23. При исправном состоянии формирующе го блока 4 сигналы появляются на выходах органов 7 сигнализации о срабатывании первой, затем второй и так далее последней ступени, поступают на входы первого элемента ИЛИ 8 формирующего блока и с его выхода чере моностабильный элемент 15 приходят на прямой вход исполнительного органа 9. Но исполнительный орган не работает, так как имеется сигнал и на его инверсном входе. С выхода моностабил ного элемента 15 и с выходов органов 7 сигнализации о срабатывании отдель ных ступеней формирующего блока. 4 си .налы.поступают на все входы второго элемента И 11, с выхода которого подается сигнал на вход счетчика 25, регистрирующего число самопроверок защиты, и через третий элемент ИЛИ 2 на R-вход триггера 19. Срабатывает счетчик, исчезает сигнал на выходе триггера 19, на входе и выходе второ го элемента 17 задержки,на всех входах формирующего блока 4 и его выходе, на входе и выходе моностабильног элемента 15, на входе третьего элемента 18 задержки,на входе и выходе второго элемента ИЛИ 20, на прямом и инверсном вЬсодах исполнительного органа 9, на входах и выходе второго элемента И 11, на входе и выходе тре тьего элемента ИЛИ 21, на входе счет чика 25 и R-входе триггера 19. Защит возвращается в исходное состояние и вводится в работу. Первый 16 и третий 18 элементы задержки в этом случае не работают, так как время их действия больше времени работы последней ступени защиты. ЕсЛи в указанном режиме в схеме формирующего блока 4 имеются неиспра ности, приводящие к отказу в работе какой-либо одной или нескольких ступеней защиты сразу, то сигнал на выходах органов сигнализации о их срабатывании не появится, следовательно.

подается на прямой вход исполнительного органа 9, на инверсном входе которого сигнал в данном случае отне будет сигналов на связанных с ними входах второго элемента И И и на его , выходе. По истечении времени, большего в| емени работы последней -ступенп защиты, сигнал появится на выходе третьего элемента 18 задержки и через четвертый элемент ИЛИ 22 поступит на вход органа 14 сигнализации о неисправностях в формирующем блоке, а через третий элемент ИЛИ 21 - на R-вход триггера 19. Срабатьшает орган 14 сигнализации о неисправностях в формирукяцем блоке, а защита возвращается в исходное состояние и вводится в работу своими исправными ступенями. Первый элемент 16 задержки в этом режиме не работает, так как время его действия больше, чем у третьего элемента 18 задержки. Если в нормальном режиме работы защищаемого объекта появится неисправность в измерительном блоке 1, вызывающая появление сигнала на выходе одного из токовых пусковых органов. то сигнал через пятьй элемент ИЛИ 2S поступит на вход первого элемента 16 задержки, а с его выхода после истечения времени, большего времени действия последней ступени защиты, на вход органа 26 сигнапизации о неисправностях в измерительном блоке и через третий элемент ИЛИ 21 на R-вход триггера 19. Срабатывает орган 2 сигнализации о неисправностях в измерительном блоке, а режимы самопроверки защиты запрещаются. Поэтому в случае возникновения указанной неисправности в наиболее чувствительном токовом пусковом органе последней ступени защиты, самопроверки ее производится не будут. Аналогично действует устройство при невозврате токовых пусковых органов в исходное состояние после действин защиты на отключение, При внутренних коротких замыканиях наиболее чувствительный токовьм пусковой орган 2 последней ступени защиты также срабатывает, и сигнал с его выхода подается на S-вход триггера 19, запоминаясь на его выходе. Однако при действии защиты на отключение по цепи любой из ступеней появляется сигнал на выходе формирующего блока 4 и через моностабильный элемент 15 9111 сутствует, так как в результате срабатывания токовых пусковых органов измерительного блока 1 сигналы с их выходов через пятый элемент ИЛИ 23 подаются на вход элемента НЕ 12, на выходе которого и связанном с ним входе первого элемента И 10 сигнал исчезнет, исчезнет сигнал на выходе первого элемента И 10 и связанном с ним через второй элемент ИЛИ 20 инверсном входе исполнительного элемента 9. Сигнал с выхода исполнительного элемента 9 подается на вход выключателя, вход органа сигнализации о срабатывании защиты и через третий элемент ИЛИ 21 на R-вход триггера 19. Происходит отключение выключателя, по 1вляется сигнал о срабатывании защиты, и исчезает сигнал с выхода RSтриггера 19. Второй элемент 17 задержки в этом случае не успевает сработать. Так как отключение короткого замыкания происходит по цепи одной из ступеней защиты, сработавшей первой, то элемент И 11 и счетчик25 не работают. Также работает устройство и при внешних коротких замыканиях, когда защиты поврежденного элемента отказывают в действии и ликвидация повреждения происходит резервными ступенями данной ступени. g Таким образом, при замыкании на защищаемом элементе, а также при внешних коротких замыканиях, сопрово дающихся отказом в действии защит поврежденного элемента, устройство действует на отключение выключателя и на сигнал. Применение предлагаемого устройст позволит повысить надежность работы релейных защит благодаря своевремен ному обнаружению неисправностей в и . схемах за счет самопроверок защит при внешних коротких замыканиях,количест во которых значительно превышает чи ло внутренних повреждений. Защита .будет самопроверяться в промежуток времени между двумя плановыми экспл тационными проверками .Повышается так удобство эксплуатации такой защиты, так как при возникновении неисправности в ее схеме, приводящей к отка зу в действии, и внешнем коротком замыкании в зоне ее работы подается сигнал, а при отсутствии неисправностей в указанном режиме срабатывания защиты - регистрируется специальным счетчиком, что позволяет эксплуатационному персоналу знать количество самопроверок защиты в npdмежуток времени между двумя плановыми проверками. Схема и описание предлагаемого устройства для защиты отключения в сети переменного тока приведены для многоступенчатой токовой направленной защиты, содержащей в общем случае ц ступеней и действующей при всех видах коротких замыканий. В случае использования предлагаемого устройства для многоетупенчатой токовой направленной защиты нулевой последовательности появляется возможность контролировать исправное состояние органа 3 направления мощности нулевой последовательности измерительного блока 1, для чего выход его должен быть подключен к дополнительному входу пятого элемента ИЛИ 23. При этом будет появляться сигнал о неисправности в данном органе, вызывающей его срабатывание в нормальном эксплуатационном режиме или невозврат в исходное состояние после действия защиты на отключение. Предлагаемое устройство может быть использовано для многоступенчатых дистанционных защит. В этом случае измерительный блок 1 будет включать дистанционные пусковые органы 2, количество которых равно числу ступеней заащты, и орган 3 блокирования защиты при качаниях, подключенные входами к выходам измерительных трансформаторов тока и напряжения, а вькодами связанные со входами формирующего блока 4, причем первые входы каждого из элементов И формирующего блока соединены с выходами дистанционных пусковых органов соответствующей ступени защиты а вторые их входы связаны с выходом органа 3 блокирования защиты при качаниях,, который также связан с S-входом триггера 19 (вместо связи с токовым органом 2) И дополнительным входом пятого элемента ИЛИ 23. В остальном схема устройства и его работа не изменяются. Если дистанционные пусковые органы защиты выполнены ненаправленными, то измерительный блок ее будет содержать орган направления мощности, вход которого подключен к выходам измерительных трансформаторов тока и няпряжения, a выход соединен с третьими входами всех элементов И формирующего блока 4. При этом число разделительных диодов увеличится на один, через который выход второго элемента 17 задержки будет связан с выходом органа направления мощности измерительного блока 1.

Предлагаемое устройство может быть использовано и для ступенчатой токовой направленной или дистанционной защиты. При этом измерительный блок 1 будет содержать два органа (токовый пус;ковой орган и орган направления мощности - для токовых направленных защит, дистанционный пусковой орган и орган блокирования защиты при качаниях - для дистанционной защиты, имеющей направленный дистанционный орган (или три органа), дистанционный пусковой орган, орган блокирования защиты при качаниях и орган направления мощности - для дистанционных защит с ненаправленным дистанционным органом), S-вход триггера 19 будет подключаться к выходу токового пускового органа - для токовой направленной защиты, к выходу органа блокирования защиты при качаниях - для

дистанционной защиты, пятый элемент ИЛИ 23 будет отсутствовать для токовой направленной запщты, так как выход токового пускового Органа оудет соеди-нен с входами элемента НЕ 12 и первого элемента 16 задержки а для дистанционной защиты он будет содержать два входа, первый из которых связан с выходом дистанционного пусквого органа, а второй - соединен с выходом органа блокирования защиты при качаниях. Число разделительных диодов будет равно двум - для токово направленной защиты и дистанционной защиты с направленными дистанционными органами и трем - для дистанционной защиты с ненаправленными пусковыми органами, а первый элемент И 10 будет содержать два входа, первый из которых соединяется с выходом моностабильного элемента 15, а второй подключается к выходу второго элемента 17 задержки. Формирующий блок в этом случае будет содержать один элементИ с двумя для токовой направленной и дистанционной с направленным дистанционным органом защит, или с тремя входами - для дистанционной защиты с ненаправленным дистанционным органом.