Устройство для дифференциально-фазной защиты Советский патент 1984 года по МПК H02H3/28 

соединен к выходу элемента сеавнения, четвертый контактный вход - к дополнительному выходу блока датчиков тока, а пятый - блокировочный к отрицательному зажиму источника питания, основной вход элемента формирования выходного сигнала присоединен к выходу элемента И, его дополнительный вход присоединен к выходу узла проверки исправности, выход элемента формирования выходного сигнала служит выходом отключающего сигнала устройства защиты, основной вход элемента ЗАПРЕТ присоединен через компаратор к дополнительному выходу формирователя входного логического сигнала, запрещающий вход элемента ЗАПРЕТ объединен с первым входом элемента контроля бестоковой паузы, вход элемента выдержки времени присоединен к входу элемент ЗАПРЕТ, а его выход служит выходом сигнала о неисправности цепей напряжения, к выходу элемента ВЫПРЯМИТЕЛЬ-КОМПАРАТОР присоединен вход элемента контроля длительности входного сигнала и второй вход элемента контроля длительности паузы, входы элемента торможения, пускового органа, порогового элемента, второй вхо сумматора, третий вход первого элемента И-НЕ присоединены к дополнительному выходу блока датчиков тока узел проверки исправности содержит четыре резистора,три группы реле, /две кнопки с замыкающими контактами и два диода, при этом одни крайние выводы цепочек иэ последовательно включенных резистора и размыкающего контакта реле первой группы служат первым и вторым входами узла проверки исправности, другие крайние в воды этих цепочек объединены и служат третьим входом узла проверки исправности, к второму входу узла проверки исправности присоединен один рывод замыкающих контактов реле группы, второй вывод которых служит четвертым входом узла провер исправности, между третьим входом и нулевым проводом, а также четвертым входом и нулевым проводом включены цепочки из последовательно включенных резистора и размыкающего контакта реле второй группы, один вывод цепочки иэ последовательно включенных размыкающих контактов реле первой и третьей групп служит пятым входом, а второй - выходом узла проверки исправности, один вывЬд обеих кнопок

соединен с положительным зажимом источника питания, между вторыми выводами, которые служат дополнительными входами узла проверки исправности, и нулевым проводом включены соответственно обмотки реле первой и третьей групп, обмотки реле второй группы с одной стороны присоединены к нулевому проводу, а с другой через диоды присоединены к дополнительным входам узла проверки исправности.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения периодических проверок исправности защиты на подстанциях без постоянного обслуживающего персонала, в него введены таймер, два двустабильных триггерных элемента, два элемента временной задержки, второй элемент И, элемент управления, второй элемент сравнения,элемент возврата и элемент задержки сигнгша, при чем выход таймера соединен с основным входом первого двустабильного триггерного элемента, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с основным входом элемента управления, дополнительный вход которого объединен с первым входом второго элемента сравнения, выход второго элемента сравнения соединен через первый введенный элемент временной задержки с основным входом второго двустабильного триггерного элемента, к выходу которого присоединен вход элемента задержки сигнала, выход ко- . торого служит выходом сигнала о неисправности цепей защиты, вход элемента возврата соединен с выходом элемента формирования выходного сигнала, а выход - с входом возврата второго-. двустабильного триггерного элемента, дополнительный выход элемента задержки сигнала соединен с вторым входом второго элемента сравнения, первым выходом элемента управления и первым ополнительным входом уэла проверки исправности, второй дополнительный вход которого соединен с вторым выхоом элемента управления, вход второго введенного элемента временной заержки соединен с вторым выходом элеента управления, а выход - с входом возврата первого двустабильного тригерного элемента, второй вход второго лемента И соединен с выходом компаатора, а дополнительный вход элемена управления соединен с выходом перого элемента И. Изобретение относится к релейной защите электроустановок и может быть использовано при защите силовых тран форматоров, автотрансформаторов, генераторов, синхронных компенсаторов шин и ошиновок, реакторов и крупных электродвигателей на электростанциях и подстанциях. I Известно устройство защиты, содер жащее блок датчиков тока, выходы которого присоединены к многоплечему диодному полумосту, катоды и аноды которого объединены и являются его. выходом, присоединенный к нему двуплечий элемент сравнения, состоящий из последовательно соединенных подключенных к выходу многоплечего диод ного полумоста двух резисторов и последовательно соединенных двух стабилитронов, фазный орган, вход которого соединен с выходом выпрямительного моста, пусковой орган, элемент И, два входа которого соединены с пусковым и фазным органами, а выход с выходным органом, формирователь входного логического -сигнала, подключенный к многоплечему диодному по лумосту, выход которого подключен к элементу временной задержки и к одному из входов первого элемента И-НЕ второй элемент И-НЕ, входы которого соединены с выходом первого элемента И-НЕ и с выходом элемента временной задержки, а выход связан с элементом запрещения срабатывания, элемент раз .решения срабатывания, вход которого соединен с выходом первого элемента И-НЕ, а выход объединен с выходом элемента запрещения срабатывания и соединен с третьим входом элемента И, регулировочные резисторы, подключенные параллельно третьим обмоткам датчиков тока, преобразователь дифференциального тока, включенный между обшей точкой вторых обмоток датчиков и средней точкой элемента срав нения, его линейный выход соединен с входами пускового органа, порогового элемента, элемента торможения, первым входом сумматора и вторым входом, перво го элемента И-НЕ, третий вход которого подключен к выходу элемента запрещения срабатывания, второй -вход сумматора соединен с выходом элемента торможения, выход же сумматора подключен к основному входу элемента дозирования, первый уп-равляющий вход которого соединен с выходом порогового элемента, а второй - с выходом элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов контроля длительности входного сигнала и бестоковой паузы соответственно, причем вход элемента контроля длительности входного сигна ла и первый вход элемента контроля бестоковой паузы объединены и соедииены с выходом дифферекцирования npe-j образователя дафференциалбного тока,, второй вход элемента контроля бестоковой паузы является входом напряжения, выход элемента дозирования подключен к первому управляющему вход} фазного органа, второй вход которого подключен к выходу формирователя входного логического сигнала, при этом катод первого стабилитрона элемента сравнения подключен к катодам, а анод второго стабилитрона элемента сравнения - к анодам многоплечего диодного полумоста,параллельно KEWCдому стабилитрону элемента сравнения одноименными концами подключена последовательная цепь, состоящая из стабилитрона и резистора, а выход элемента сравнения через разделительный трансформатор подключен к входу выпрямительного моста С11. Однако в связи с наличием сравнительно большого количества полупроводниковых элементов в схеме устройства существенно повышается вероятность отказов защиты в функционировании из-за повреждений элементов устройства. Излишние и ложные срабатывания защиты, а также отказы в срабатывании при повреждении защищаемого, объекта могут привести к большому экономическому ущербу. Наиболее близким к предлагаемому является устройство дпя дифференциальной защиты, содержащее в каждой фазе блок датчиков тока, выходы которого присоединены к многоплечему диодному полумосту, присоединенный к нему двуплечий элемент сравнения, фазный орган, вход которюго соединен с выходом выпрямительного моста, пусковой орган, элемент И, два входа которого соединены с пусковым и фазным органами, формирователь входного логического сигнала, подключенный к многоплечему диодному полумосту, выход которого подключен к элементу временной задержки и к одному из входов первого элемента И-НЕ, второй элемент И-НЕ., входы которого соединены с выходом первого элемента И-НЕ и с выходом элемента временной задержки, а выход связан с элементом запрещения срабатывания, элемент разрешения срабатывания, вход которого соединен с выходом первого элемента И-НЕ, а выход объединен с выходом элемента запрещения срабатывания и соединен с третьим входом элемента И, преобразователь дифференциального тока, подключенный к выходамэлемента сравнения и блока датчиков тока, его линейный выход соединен с входами пускового органа, порогового элемента, .элемента торможения, первым входом сумматора и вторым входом первого элемента И-ПЕ, третий вход которого подключен к выходу элемента запрещения срабатывания, второй вход сумматора соединен с выходом элемента торможения, выход сумм тора подключен к основному входу эл мента дозирования, первый управляющий вход которого соединен с выходо порогового элемента, а второй - с (выходом элемента ИЛИ, входы которог соединены с выходами элементов конт роля длительности входного сигнала и бестоковой паузы соответственно, вход элемента контроля длительности входного сигнала и первый вход элемента контроля бестоковой паузы объединены и соединены с выходом дифференцирования преобразователя дифференциального тока, второй вход элемента контроля бестоковой паузы является входом напряжения, выход элемента дозировани подключен к первому управляющему входу фазного органа, второй вход которого подключен к выходу формиро вателя входного логического сигнала выход элемента сравнения через разделительный трансформатор подключен к входу выпрямительного моста, устройство защиты выполнено на п съемных кассетах, фазные органы, преобразователи дифференциального тока, пусковые органы, элементы разрешения срабатывания, элементы запрещения срабатывания, элементы временной задержки, элементы торможения, элементы контроля длительности вход ного сигнала, контроля длительности бестоковой паузы и преобразователи дифференциального тока всех трех фа выполнены с контрольными выходами, формирователь входного логического сигнала одной фазы защиты выполнен дополнительным выходом, причем вход п-й группы входов узла контроля ислравности съемных кассет соединены с контрольными выходами тех элементов, которые размещены на п-й кассете, выходы элементов И всех трех фаз соединены с входами элемента ИЛ выход которого соединен с входом вы ходного органа, узел контроля цепей напряжения включает входной суммато основные входы которого подключены к выходам блока датчиков напряжения входной преобразователь сигнала, вх ды которого подключены к дополнител ному выходу формирователя входного логического сигнала и выходу узла контроля исправности съемных кассет выход входного преобразователя сигнала подключен к дополнительному вх ду входного сумматора, вспомогатель ные входы которого присоединены к элементам настройки и проверки, а выход входного сумматора через компаратор и элемент индикации присоед нен к входу элемента выдержки време ни L21. Недостатком устройства является сложность. Кроме того, имеющийся в его составе узел контроля исправности съемных кассет защиты не фиксирует таких повреждений в схеме, которые не приводят к изменению сигналов на контрольных точках в режиме дежурства защиты, например, повреждений элементов, которые в режиме дежурства защиты обесточены. При появлении внешнего или внутреннего повреждения, т.е. в режиме тревоги, эти невыявленные повреждения могут привести к отказу контролируемой защиты в функционировании. Все это не позволяет обеспе--чить высокую надежность защиты. Цель изобретения - повышение надежности функционирования защиты. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для дифференциальнофазной защиты, содержащее блок датчиков тока, входы которого присоединены к трансформаторам тока плеч защиты, а к выходам присоединен многоплечевой диодный полумост, двуплечий элемент сравнения, присоединенный к его выходу выпрямитель, фазный орган, вход которого соединен с выходом выпрямителя, пусковой орган, элемент И, два входа которого соединены с пусковым и фазным органами, .формирователь входного логического сигнала, подключенный к многоплечему диодному полумосту, основной выход которого подключен к элементу временной задержки и к первому входу первого элемента И-НЕ, второй элемент И-НЕ, входы которого соединены с выходами первого элемента И-НЕ и с выходом элемента временной задержки, а выход соединен с элементом запрещения срабатывания, элемент разрешения срабатывания, вход которого соединен с выходом первого элемента И-НЕ, а выход объединен с выходом элемента запрещения срабатывания и соединен с третьим входом элемента И, второй вход первого элемента И-НЕ присоединен к выходу элемента запрещения срабатывания, сумматор, первый вход которого соединен с выходом элемента торможения, выход сумматора присоединен к основному входу элемента дозирования, первый управляющий вход которого соединен с выходом порогового элемента, а второй с выходом элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов контроля длительности входного сигнала и бестоковой паузы соответственно, первый вход элемента контроля бёстоковой паузы служит входом напряжения,, выход элемента дозирования присоединен к первому управляющему входу фазного органа, второй вход которого присоединен к основному выходу формирователя входного логического сигнала, компаратор, элемент выдержки врем-эни, выход которого служит выходом сигнала о неисправнос ти цепей напряжения, и узел проверки исправности защиты, основной вход которого присоединен к дополнительно му выходу элемента И, введены дифференциатор, элемент ВЫПРЯМИТЕЛЬКОМПАРАТОР, элемент формирования выходного сигнала и элемент ЗАПРЕТ, при этом вход дифференциатора присое динен к дополнительному выходу блока датчиков тока, а к его выходу присое динен вход элемента ВЫПРЯМИТЕЛЬ-КОМПАРАТОР, первые два резистивных входа узла проверки исправности присоединены к выходам многоплечего диодного полумоста, третий контактный вход пр 1соединен к выходу элемента сравнения, четвертый контактный вход к дополнительному выходу блока дат- чиков тока, а пятый - блокировочный к отрицательному зажиму источника питания, основной вход элемента фор мирования выходного сигнала присоединен к выходу элемента И, его дополнительный вход присоединен к выходу узла проверки исправности, выход элемента формирования выходного сигнала, служит выходом отключающего сигнала устройства защиты, основной вход элемента ЗАПРЕТ присоединен через компаратор к дополнител ному выходу формирователя входного логического сигнала, запрещающий вход элемента ЗАПРЕТ объединен с пе вым входом элемента контроля бестоковой паузы, вход элемента выдержки времени присоединен к входу элемент ЗАПРЕТ, а его выход служит выходом сигнала о неисправности цепей напряжения, к выходу элемента ВЫПРЯМИ ТЕЛЬ-КОМПАРАТОР присоединен вход элемента контроля длительности вход ного сигнала и второй вход элемента контроля длительности паузы, входы элемента торможения, пускового орга на, порогового элемента, второй вхо сумматора, третий вход первого элемента И-НЕ присоединены к дополнительному выходу блока датчиков тока узел проверки исправности содержит четыре резистора, три группы реле, две кнопки с замыкающими контактами и два диода, при этом одни крайние выводы цепочек из последовательно включенных резистора и размыкающего контакта реле первой группы служат Лервым и вторым входами узла провер ки исправности, другие крайние выводы этих цепочек объединены и служат третьим входом уэла проверки ис правности, к второму входу уэла про верки исправности присоединен один вывод замыкающих контактов реле тре тьей группы, второй вывод которых служит четвертым входом узла провер ки исправности,между третьим входом и и нулевым проводом, а также четвертым входом и нулевым проводом включены цепочки из последовательно включенных резистора и размыкающего контакта реле второй группы, один вывод цепочки из последовательно включенных размыкающих контактов реле первой И третьей групп служит пятым входом, а второй - выходом узла проверки исправности, один вывод обеих кнопок соединен с положительным эажимом источника питания, между вторыми выводами, которые служат дополнительными входами узла проверки исправности, и нулевым проводом включены соответственно обмотки реле первой и третьей групп, обмотки реле второй группы с одной стороны присоединены к нулевому проводу, а с другой череэ диоды присоединены к дополнительным входам узла проверки исправности. С целью обеспечения периодических проверок исправности защиты на подстанциях без постоянного обслуживающего персонала в устройство введены таймер, два двустабильных триггерных элемента, два элемента временной ьадержки, Ьторой элемент И, элемент управления, второй элемент сравнения, элемент возврата и элемент задержки сигнала, причем выход таймера соединен с основным входом первого двустабильного триггерного элемента, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с основным входом элемента .управления, дополнительный вход которого объединен с первым входом второго элемента сравнения, выход второго элемента сравнения соединен через первый введенный элемент временной задержки с основным входом второго двустабильчого триггерного элемента, к ныходу которого присоединен вход-элементазадержки сигнала, выход которого служит выходом сигнала о неисправности цепей защиты, вход элемента возврата соединен с выходом элемента формирования выходного сигнала, а выход - с входом возврата второго двустабильного триггерного элемента, дополнительный выход элемента задержки сигнала соединен с вторым входом второго элемента сравнения, первым выходом элемента управления и первым дополнительным входом узла проверки исправности, второй дополнительный вход которого соединен с вторым выходом элемента управления, вход второго введенного элемента временной задержки соединен с вторым выходом элемента управления, а выход - с входом возврата первого двустабильного триггерного элемента, второй вход второго элемента

И соединен с выходом компаратора, а дополнительный вход элемента управления соединен с выходом первого элемента И.

На фиг. 1 и 2 приведены схемы предла гаемого устройства для дифферейцйально-фазной защиты

Устройство для дифференциальнофазной защиты (фиг. it содержит бло 1 датчиков тока, предназначенный дл преобразования токов плеч защиты в сигналы, удобные для работы устройства. Входы блока 1 соединены с трасформаторами тока плеч защиты, а ос новные выходы подключены к диодному многоплечему полумосту 2, предназначенному для разделения поступающих сигналов по знаку. К выходам полумоста 2 подключены входы формирователя 3 входного логического сигнала 3, предназначенного для формирования логического сигнала, зависящего от токораспределения в плечах защиты, а также входы элемента 4 сравнения, предназначенного для сравнейия ограниченных по максимальному значению сигналов, пропорциональных суммам одноименных п.олуволн токов плеч защиты. Выход элемента 4 сравнения через выпрямитель 5, предназначенный для выпрямления поступающего на него сигнала, присоединен к основному входу фазного органа 6, который предназначен для оценки фаз и величин поступающих на него сигналов. Основной выход фазного органа б подключен к входу элемента И 7, предназначенного для выполнения соответствующей логической операции. К дополнительному выходу блока 1 датчиков тока присоединен дифференциатор 8, предназначенный для формирования выходного сигнала, пропорционального производной входного сигнала по времени. К выходу дифференциатора 8 присоединен элемент ВЫПРЯМИТЕЛЬ-КОМПАРАТОР 9, предназначенный для выпрямления входног сигнала и формирования равного единице выходного сигнала, если входной сигнал по абсолютной величине превосходит порог срабатывания компаратора.

К дополнительному выходу блока 1 подключен вход пускового органа 10 защиты, предназначенного для запуск защиты в режиме тревоги, и вход первого элемента И-НЕ 11, предназначенного для выполнения соответствующей логической операции. К выходу пускового органа 10 присоединен второй вход элемента И 7. К выходу первого элемента Й-НЕ 11 присоединены входы второго элемента И-НЕ 12, предназначенного для выполнения соответствующей логической операции, и элемента 13 разрешения срабатывания.

предназначенного для запоминания поступающего на его вход сигнала на время, достаточное для похождения импульса на отключение выключателя. К выходу второго элемента И-НЕ 12 присоединен вход элемента 14 запрещения срабатывания, предназначенного для запоминания паузы в сигнале, поступающем на его вход, на время, большее времени максимальной продолжительности пауз во вторичном токе при его срыве. Выходы элементов 13

и 14 объединены и присоединены к третьему входу элемента И 7. Выход формирователя 3 входного логического сигнала подключен к второму входу фазного органа 6, к одному из входов первого элемента И-НЕ 11 и к входу элемента 15 временной згщержки, предназначенного для задержки сигнала, поступающего на его вход, на время,равное 1,5-2 мс. Выход элемента 15 соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ 12. К дополнительному выходу блока 1 подключены входы порогового элемента 16, предназначенного для формирования выходного сигнала в Ьлучае превышения входным сигналом порогового значения, и элемента 17 торможения, предназначенного для формирования сигнала, тормозящего защиту в переходных режимах внешних коротких замыканий, при бросках тока намагничивания и т.д. К дополнительному выходу блока

подключен также вход сумматора 18, предназначенного для суммирования поступающих на его входы сигналов. Второй вход сумматора 18 подключен К выходу элемента 17 торможения. К , ыходам порогового элемента 16 и сумматора 18 присоединены входы элемента 19 дозирования, предназначенного для дозирования тормозного сигнала, выдаваемого на фазный орган 6.

Выход элемента 19 соединен с первым управляющим.входом фазного органа 6. К выходу преобразователя 9 присоединены входы элемента 20 контроля длительности входного сигнала и элемента 21 контроля длительности паузы, к основным выходам которых присоединены входы элемента ИЛИ 22, выход которого соединен с третьим входом элемента 19 дозирования. К входам и выходу элемента 4 сравнения присоединены основные входы узла 23 проверки исправности, предназначенного для имитации режимов внешнего и внутреннего короткого замыкания. Первый дополнительный вход узла 23 присоединен к дополнительному входу блока 1 датчиков тока, второй - к отрицательному зажиму источника питания, выход узла 23 присое динен к дополнительному входу элемента 24 формирования выходного сигнала, предназначенного для формирования выходного отключающего сигнала защиты. Основной вход элемента 24 присоединен к выходу элемента И 7, а его выход является выходом устройства защиты.

К дополнительному выходу формирователя 3 входного логического сигнала присоединен вход компаратора . 25, выход которого соединен с основным входом элемента ЗАПРЕТ 26, запрещающий вход которого соединен с входом на1пряжения устройства защиты Выход элемента ЗАПРЕТ 26 соединен с входом элемента 27 выдержки времени, предназначенн1 1 для задержки поступающего на него сигнала на время, равное, например, 10-15 с.

Блок 1 датчиков тока содержит датчики 28 тока плеч защиты, выполненные в виде промежуточных трансформаторов тока с тремя обмотками каждый. Обмотки 29 являются первичными обмотками и предназначены для подключения к измерительным трансформаторам тока плеч защиты. Они имеют отпайки, их число витков, обтекаемое током, можно ступенчато изменять при необходимости согласовать намагничивающие силы от токов плеч защиты. Обмотки 30 с подключенными к ним переменными резисторами предназначены для плавной регулировки намагничивающей силы плеч. Обмотки

31являются вторичными и предназначены для подключения к многоплечему диодному полумосту 2. Цепочка

32из резистора, шунтированного симметричным стабилитроном, включенная между обшей точкой обмоток 31 плеч защиты и нулевым проводом,служит для преобразования сигнала, пропорционального дифференциальному току защиты, в соответствующее напряжение. Основные выводы обмоток 31 являются основными выходами блока 1 общая точка обмоток 31 и цепочки 32 служит дополнительным выводом блока

Многоплечий диодный полумост 2 выполнен по типовой схеме с двумя диодами в цепи каждого плеча защиты.

Формирователь 3 входного логического сигнала выполнен по типовой схеме. На входе этого формирователя установлена микросхема, суммирующая сигналы, снимаемые с выходов полумоста 2, причем сигнал положительной полярности суммируется со своим знаком, а сигнал отрицательной полярности поступает, на инвертирующий вход микросхемы и суммируется с обратным знаком, т.е. сигнал на выходе этой микросхеки пропорционален сумме модулей токов всех плеч защиты. Выход этой микросхемы служит дополнительным выходом 33 формирователя 3.

Двуплечий элемент 4 сравнения состоит из резисторов 34 плеч сравнения

защиты, включенных между соответствующими входами и выходом элемента 4 сравнения, шунтирующих стабилитронов 35, включенных параллельно резисторам 34 и предназначенных дня ограничения по величине суммарных сигналов плеч элемента 4 сравнения, и нагрузочного резистора 36, включенного между выходом элемента сравнения и нулевым проводом. Нагрузочный

0 резистор 36 предназначен дпя выделения на нем выходного сигнала элемента 4 .

Выпрямитель 5, фазный орган 6, элемент И 7 выполнены по стандарт.ным схемам.

5

Дифференциатор 8 выполнен по типовой схеме и предназначен для формирования выходного сигнала, пропорционального производной входного сигнала.

0

Элемент ВЫПРЯМИТЕЛЬ-КОМПАРАТОР 9 содержит цепочки из последовательно включенных резисторов и диодов 37, 38 и 39, 40, включенные между входом элемента 9 с одной стороны и

5 неинвертирующим и инвертирующим входами усилителя 41 в микросхемном исполнении с другой. Резисторы 42 и 43, включенные между соответствующими входами усилителя 41 и нулевым про0водом, предназначены для обеспечения нормального обеспечения работы усилителя 41, а резистор 44, включенный между положительным зажимом источника питания и. инвертирующим

5 входом, предназначен для первоначального смещения рабочей точки усилителя 41 и обеспечения необходимого порога срабатывания. Цепочкаиз последовательно включенных резистора 45 и диода 46, присоединенная од0ним выводом к выходу усилителя 41, а вторым - к нулевому проводу, предназначена длу шунтирования цепи отрицательного сигнала с выхода усилителя 41 и пропуска на выход элемента 9

5 .только положительного сигнала. Общая точка резистора 45 и диода 46 служит выходом, элемента 9. Элементы 10-16 без изменения взяты из прототипа и выполнены по стан0дартным схемам.

Элемент 17 торможения может быть, например, выполнен в виде активного RC-фильтра с использованием операционного усилителя К553УД1А, фильтр за5пирает первую, а также третью и высшие гармоники дифференциального тока и может быть выполнен по любой.из известных стандартных схем.

Сумматор 18 также выполнен по стан0дартной схеме.

Элемент 19 дозирования содержит два транзистора 47, 48 и четур-г резистора 49-52. Он выполнен по схеме транзисторных ключей, базы которых

5 соединены с управляющими входами.

коллекторы - с выходом. При этом резисторы 50, 52 (фиг. 1) соединяют управляющие входы элемента 19 с базами транзисторов 47 и 48 соответственио, резистор 49 соедиияет осиовной вход элемеита 19 с его выходом, а резистор 51 - коллектор траизистора 48 с выходом элемента 19, коллектор транзистора 47 соединен с выходом элемента 19. Эмиттеры транзисторов 47, 48 соединены с нулевым проводом.

Элемент 20 контроля длительности входного сигнала содержит ждущий мультивибратор 53 и элемент И 54, выход которого служит выходом элемента 20. Входы ждущего мультивибратора, выполненного по стандартной схеме, и элемента И 54 объединены и служат входом элемента 20.

Элемент 21 контроля длительности паузы содержит ждущий мультивибратор 55, выполненный по стандартной схеме, и элемент И 56. Вход ждущего мультивибратора 55 служит входом напряжения элемента 21, к выходу мультивибратора 55 присоединен один вход элемента И 56,выход которого служит выходом элемента 21. Второй вход эле мента И 56 служит вторым входом элемента 21.

Элемент ИЛИ 22 выполнен по стандартной схеме.

Узел 23 проверки исИравности содержит резисторы 57, 58, 59, 60 и реле 61, 62, 63 (или группы реле с параллельно включенными обмотками, если не хватает контактов одного реле , предназнач енные для изменения сопротивления между входами узла 23, а также между входами и нулевым проводом. При этом цепочка из последовательно включенных резисторов 57 и раз «1ыкающего контакта реле 61 включена между первым и третьим основными входами уЭла проверки исправности, аналогичная цепочка из резисторов 58 и контактов реле 61 выполнена между вторым и третьим основными входами, между вторым и четвертым основными входами узла 23 включен замыкающий контакт реле 62. Между третьим основным входом и нулевым проводом включена цепочка из последовательно соединенных резистора 58 и размыкающих контактов реле 63. Аналогичная цепочка 60, 63 включена между четвертым основным входом узла 23 и нулевым проводом. Между пятым основным входом узла 23 и его выходом включена цепочка из последовательно соединенных размыкающих контактов реле 61 и 62.

Кнопка 64, входящая в состав узл 23, служит вместе с реле 61 и 63 для имитации внешнего короткого замыкания, кнопка 65 совместно с реле 62 и

63 - для имитации режима внутреннего короткого замыкания. Один вывод обеих кнопок соединен с положительным зажимом источника питания, второй вывод кнопки 64 служит первым вспомогатель ным входом 66 узла 23. Второй вывод кнопки 65 служит вторым вспомогательным входом 67 узла 23. Между вторым выводом .кнопки 64 и нулевым проводом включена обмотка реле 61. Между

0 вторым выводом кнопки 65 и нулевым проводом включена обмотка реле 62. К BTophiM выводам кнопок подключены аноды диодов 68 и 69 соответственно. Катоды этих диодов объединены и сое5 динены с первым выводом обмотки реле 63, второй вывод которой соединен с нулевым проводом.

Элемент 24 формирования выходного сигнала содержит транзистор 70,

0 предназначенный для работы в режиме ключа, база которого через резистор 71 присоединена к основному входу элемента 24, цепочку из последовательно включенного балластного ре5 зистора и светодиода 72, включенную между основным входом элемента 24 и нулевым проводом и предназначенную для индикации поступления сигнала на основной вход элемента 24, и реле

j« 73, обмотка которого, щунтированная диодом 74, включена между коллектором транзистора 70 и дополнительным входом элемента 24. Один вывод замы кающего контакта реле 73 соединен с положительным зажимом источника пи5 тания, другой служит выходом элемента 24,

Элемент 25 представляет собой компаратор , выполненный по стандартной схеме, например, на базе усилителя

0 в интегральном исполнении.

Элемент ЗАПРЕТ 26 выполнен по стандарной схеме.

Элемент 27 выдержки времени представляет собой стандартный элемент,

5 обеспечивающий задержку поступающего на него сигнсша на время, равное 10-15 с, и может быть выполнен, например, в виде стандартного полупроводникового реле времени. Вход

П элемента 27 служит выходом сигнала о неисправности цепей напряжения.

Кроме того, устройство может содержать тай(1ер 75, предназначенный для выдачи на его выход один раз в ,

1-2 недели кратков ременного импульсного сигнала. К выходу таймера 75 присоединен основной вход двустабильного триггерного элемента 76, предназначенного для фиксации факта по0 явления сигнала на его основном входе, выход элемента 76 соединен с од«им входом элемента И 77, второй вход которого присоединен к выходу компаратора 25, а выход - к основному

5 входу элемента 78 управления, предназначенного для обеспечения управления npouefcoM автоматической проверки исправности защиты. Дополнительный вход элемента 78 управлен присоединен к выходу элемента И7, первый выход присоединен к входу 67 элемента 23, второй - к входу 66 того же элемента. Мелщу вторым выходом элемента 78 и входом возврата двустабилького триггерного элемента 76 включен элемент 79 временной задержки, предназначенный для задержки поступающего на его вход сигнала на время,равное, например 1 с. Второй элемент 80 сравнения имеет два входа, один из которых присоеди нен к выходу элемента И 7, а второй к первому выходу элемента 78 управления i Элемент 80 предназначен для формирования выходного сигнала, пропорционального разности входных сигналов. К выходу элемента 80 срав нения через второй элемент 81 временной задержки, предназначенный дл задержки поступающего на него сигна ла на время,равное, например 0,1 с, присоединен основной вход второго двустабильного триггерного элемента 82, предназначенного для запоминания факта появления сигнала на его входе. К входу возврата двустабильного триггерного элемента 82 присоединен выход элемента 83 возврата, предназ наченного для возврата двустабильного триггерного элемента 82 в исходное состояние. Вход элемента 83 присоединен к выходу элемента 24 формирования выходного сигнала. К выходу двустабильного триггерного элемента 82 присоединен вход элемента 84 задержки сигнала, предназначенного для создания временной за держки поступающего на него сигнала на время, равное, например, 10-15 с индикации поступающего на вход сигнала, а также выдачи блокирующего сигнала. Основной выход элемента 84 служит выходом сигнала о неисправности цепей защиты. Дополнительный выход элемента 84 соединен с первым выходом элемента 78 управления. Таймер 75 выполнен в виде электр ных часов по стандартной схеме, обеспечивающей выдачу кратковременн го импульсного сигнсша с периодичностью один раз в одну-две недели. Элемент 76 выполнен по стандартной схеме с основным и возвращакяцим входами, например, в микросхемном исполнении. Элемент И 77 выполнен по стандартной схеме., Элемент 78 может быть выполнен, например, следующим образом. Он содержит подключенные к его основному Bxoixy диод 85 и емкость 86, включенную между диодом 85 и булевым проводом, предназначенные для сглаживания поступающего на вход Ьлемента 75 сигнала. Общая точкп диода 85 и емкости 86 через балластный резистор 87 соединена с базой транзистора 88, предназначенного для работы в режиме ключа. Между отрицательным зажимом источника питания и коллектором транзистора 83 включена обмотка малогабаритного реле 89, шунтированная диодом 90,предназначенным для защиты транзистора 88 от перенапряжения в процессе его закрывания. Цепочка из двух последовательно включенных диодов 91 соединяет дополнительный вход элемента 78 с одним выводом обмотки реле 92, второй вывод которой через замыкающие контакты реле 89 соединен с нулевым проводом. Один вывод размыкающих контактов реле 92 соединен с положительным зажимом источника питания, второй через замыкающий контакт реле 89 - с первым выходом элемента 78 управления. Один вывод замыкающих контактов малогабаритного реле 92 соединен с положительным зажимом источника питания, а второй - с анодами диодов 93 и 94. Катод диода 93 соединен с общей точкой диодов 91 и реле 92, а катод диода 94 служит вторым выходом элемента 78 управления, Элемент 83 возврата содержит малогабаритное реле 95, обмотка которого включена между входом элемента 83 и нулевым проводом, а замыкающие контакты включены между положительным зажимом источника питания и выходом элемента 83. Кнопка 96, входящая в состав элемента 83, шунтирует контакты реле 95. Элемент 84 задержки сигнала содержит цепочку 97 из последовательно включенных балластного резистора и светодиода, включенную между входом элемента 84 и нулевым проводом. Элемент 98 выдержки времени, входящий в состав элемента 84, выполнен по стандартной схеме, например, в виде полупроводникового реле времени с выдержкой времени 1-2 с. Элемент 98 включен между входом элемента 84 и его основным выходом. Между основным и дополнительным выходами элемента 84 включен диод 99, предназначенный для предотвращения обратного проникновения сигнала на выход элемента 84. Предлагаемое устройство для дифференциально-фазной защиты (иг. 1) работает следующим образом. Токи от трансформаторов тока плеч защиты поступают на входы блока 1 датчиков тока, где осуществляется их согласование посредством соответствующего выбора числа витков первичных обмоток 29 датчиков 28 тока с помощью регулировочных резисторов подключенных параллельно регулировочным обмоткам 30 датчиков тока. Сигналы от датчиков тока разделяются по знаку полупериода с помощью многоплечевого диодного полумоста 2 и поступают на вход элемента 4 сравнения, выполненного на резисторах 34, 36 и стабилитронах 35. L Параллельно резисторам 34 плеч схемы сравнения подключены резистор 57 и 58 узла 23 проверки исправност защиты, которые имеют величину примерно на порядок меньшую по сравнению с резисторами 34. Параллельно р зистору 36 элемента 4 сравнения под ключен резистор 59, который имеет также на порядок меньшее сопротивле ние, чем резистор 36. Резистор 60 подключен параллельно цепочке 32, принадлежащей блоку датчиков тока, и имеет величину примерно на порядо два меньшую, чем цепочка 32. Токи плеч защиты не доводятся резисторам 30 до полного баланса, небольшой то небаланса, не оказывающий существен ного влияния на поведение реле, про текает нормально по цепочке 32, шун тированной резистором 60. Реле 61, 62 и 63 обесточены и их контакты на ходятся в положении, указанном на фиг. 1. В нормальном режиме работы защищаемого объекта напряжения на резис торах 32, 34, 36 незначительны, и защита не срабатывает - онанаходит ся в режиме дежурства. При внутреннем коротком замыкани и совпадающих по фазе токах плечи элементов 34 и 35 попеременно обтекаются токами положительной и отринательной полярности. Это приводит к появлению на резисторе 36 перемен ного напряжения. При малых токах внутреннего повреждения стабилитроны 35 заперты, и напряжение на рези торе 36 имеет синусоидальный характер, в результате чего имеет место дифференциальный режим работы, когда ток срабатывания не зависит от величины сквозного тока. При преВ Л11ении сквозным током граничной ве личины открываются стабилитроны 35 плеч элемента 4 сравнения, и защита переходит в фазный режим работы. Поэтому предлагаемое устройство защиты работает как дифференциальное в области малых токов и как дифференциально-фазное в области больших токов повреждения. При переходе с дифференциальной на дифференциально-фазную характеристику устройство реализует дифференциальную защиту с торможением. Это позволяет получить достаточную чувствительность к внутренним коротким замыканиям, сопровождающимся вытекающими токами на грузки при сехранении достаточной степени отстроенности защиты от токов небаланса, вызванных токами, при которых защита еще не переходит в фазный режим работы. Если при внутренних повреждениях, когда током обтекаются оба плеча элемента 4 сравнения попеременно,/напряжение на входе этого элемента не превышает напряжения стабилизации стабилитронов, входящих в состав плеч схемы сравнения, то при внешнем коротком замыкании, когда током обтекаются оба плеча элемента 4 сравнения одновременно, это напряжение достигает удвоенной величины напряжения стабилизации стабилитронов 35, если токи.1 плеч защиты имеют достаточно большую величину. Это обстоятельство используется в защите в качестве дополнительного признака внешнего короткого замыкания. Элемент 3 фиксирует напряжение на входе элемента 4, пропорциональное сумме модулей токов присоединений на уровне 1,7-1,8 напряжения стабилизации стабилитрона, и формирует прямоугольный сигнал, который подается на вход логического устройства (элементы 11 и 151 и на управляющий вход фазного органа 6, увеличивая его угрл блокировки. Следовательно, при внутренних повреждениях угол блокировки меньше, чем при внешних. Для правильной работы устройства в условиях предельно искаженной информации от трансформаторов тока (например, защита шин1|, когда фазовая погрешность может превысить 150, предусматривается дополнительно логическая часть. В основу ее принципа действия положено следующее свойство переходного процесса в трансформаторах тока при преимущественно активной нагрузке. При возникновении короткого замыкания трансформаторы тока входят в насыщение не сразу, а спустя некоторое время, определяемое характером переходного процесса, параметрами трансформатора тока, нагрузки и предшествующим состоянием трансформатора тока. В течение этого времени (.в тяжелом переходном процессе менее 5 мс1 первичный ток трансформируется во вторичную цепь практически полностью, и ток намагничивания близок к нулю. -Если индукция достигает величины, превышающей индукцию насыщения, происходит срыв вторичного тока, когда последний принимает практически нулевую величину, а мгновенное значение тока намагничивания - величину приведенного первичного тока. Таким образом, перед- НИИ фронт тока намагничивания всегда отстает от переднего фронта вторичного тока. Известно, что дифференциальный ток состоит из алгебраической суммы мгновенных значений вторичных токов, но при внешних коротких замыканиях с тяжелыми переход ными процессами дифференциальный ток становится равным току намагничиваНИН одного из насытившихся траисформаторов тока. При внутренних коротких замыканиях, если первичные токи присоединений близки по фазе друг к другу, дифференциальный ток практически равен арифметической сумме мгновенных значений вторичных токов. Следовательно, при внутренних коротких замыканиях передние фронты выпрямленного дифференциального и суммы входных токов совпадают, а при внешних второй отстает от первого на время, не менее 1,5-2 мс, т.е. в дифференциальном токе появляются паузы. По факту такого отставания можно давать запрет на срабатывание устройства. В качестве сигнала, фиксирующего передний фронт вторичного тока, ис.пользуется напряжение, снимаемое с элемента 4 сравнения с помощью формирователя 3, сформированные импульсы подаются на вход элемента 15 временной задержки, задерживающего сигнал на 1,5-2 мс, и на один из входов первого элемента И-НЕ 11, осуществляющего логическую операцию И-Н Поскольку в течение указанного времени трансформаторы тока работают практически без погрешности, на втором входе элемента 11 сигнал, снимае мый с линейного выхода преобразователя 9 дифференциального тока, равен нулю, а на выходе - единице. При сов падении логических единиц на входах второго элемента И-НЕ 12 по истечеНИИ 1,5-2 мс на его выходе, хотя бы кратковременно, появляется логически ноль, который элементом 14 запрещения срабатывания запоминается на вре мя, большее времени максимальной продолжительности пауз во вторичном токе при его срыве, когда отсутствует удвоение напряжения на входе схемы сравнения, а значит и сигнал с выхода элемента 3. Логический ноль с выхода элемента 14, объединенного по схеме ИЛИ с выходом элемента 13, на котором в этом режиме также логический ноль, подается на один из входов элемента 7 и на третий вход элемента 11, предупреждая совпадение единиц на трех его входах при срывах вторичного тока одного из трансформаторов в последующих периодах переходного процесса и выдаче в этом случае едийицы с дополнительного выхода элемента 1, напряжение на котором равно ограниченному по величине сигналу, пропорциональному дифференциальному току. Этот сигнал выделяется на элементе 32 вследствие протекания по нему тока, пропорционального дифференцисшьному. Процесс повторяется в каждом периоде при наличии апериодической составляющей или полупериоде при ее отсутствии. Таким образом, в течение всего переходного процесса на одном из входов элемента 7, осуществляющего операцию И, присутствует логический ноль и срабатывание пускового органа 10 и фазного органа 6 из-за значительных погрешностей трансформаторов тока не вызывает появления сигнала на выходе элемента 7, т.е. не приводит к излишнему, срабатыванию элемента 24 и выдаче сигнала на отключение защищаемого объекта. При внутренних коротких замыканиях, когда токи, посылаемые источниками питания, совпадают по фазе, напряжение на входе элемента 4 не превышает напряжения стабилизации стабилитрона 35, и фор.мирователь 3 не выдает запускающие импульсы на логическую часть схемы, состояние которой не изменяется в течение всего процесса. На выходе элемента 14 присутствует единица и при совпадении сигнгшов от элементов 10 и 6 защита срабатывает. Наличие логического устройства (. а также управление углом блокировки позволяет уменьшить угол блокировки фазного органа при сохранении высокой отстроенности от внешних коротких замыканий. Это связано с необходимостью обеспечения работы защиты в течение первого периода при максимально возможном искажении сигнала, так как во втором периоде (возможно и в нескольких последующих vискажение сигнала настолько велико, что элементы 6 и 10 могут не сработать, т.е. защита будет иметь задержку в срабатывании на значительное время, определяемое постоянной времени апериодической слагающей тока короткого замыкания. Таким образом, уменьшение угла блокировки приводит к повышению устойчивости быстроты срабатывания защиты в рассматриваемом режиме. При внутренних коротких замыканиях со сдвигом по фазе токов, посылаемых источниками питания, существует интервал времени, когда током обтекаются оба плеча схемы сравнения, т.е. напряжение на схеме сравнения возрастает до удвоенного напряжения стабилизации стабилитрона 35, и логическое устройство запускаетс1я. Однако в отличие от внешнего короткого замыкания одновременно с вторичным появляется дифференциальный ток, поэтому .после появления сигнала на выходе элемента 3 на второй вход 11 подается сигнал с дополнительного выхода элемента 1, и на выходе 11, хотя бы кратковременно, появляется ноль, который запоминает ся элементом 13 разрешения срабатывания на время, достаточное для про хрждения импульса на отключение выключателя. Возможный сигнгш запрета в этом режиме от элемента 14 снимается, и при срабатывании фазного 6 и пускового 10 органов элемент 7 выдает сигнал на элемент 24 формирования выходного сигнала. Сигнал, поступивший .На вход элемента 24, приводит к открыванию транзистора 70,работающего в режиме ключа. При этом замыкается цепь питания обмотки реле 73 от минуса источника питания через размыкающие контакты реле 61 и 62 в узлр 23 проверки исправности защиты 1 на обмотку реле 73, далее через транзистор 70 - на нулевой провод. Реле 73 срабатывани выдает своими контактами сигнал на отключение защищаемого объекта. При использовании предлагаемого устройства для защиты силовых транс форматоров (автотрансформаторов) не ос5ходимо отстроиться от броска тока намагничивания при включении защищаемого трансформатора на холос той ход. Предлагаемое устройство защиты работает при броске тока намагничивания следующим образом. С дополнительного выхода блока 1 датчиков тока сигнал поступает на входы порогового элемента 16 и элеме та 17 торможения. При работе защищае мого трансформатора в переходном ре жиме элемент 17 торможения вырабаты вает тормозной сигнал, запирая первую гармонику дифференциального ток При этом в режиме апериодического броска тока намагничивания в выходном сигнале элемента 17 торможения присутствует апериодическая слагающая и высшие гармоники, а в режиме периодического - высшие гармоники. В связи с тем, что элемент 17 тормо жения является широкополосным фильт ром, время запаздывания выходного сигнала значительно меньше времени, соответствующего углу блокировки за ты, что позволяет ввести частичную компенсацию ложного выходного сигна ла фильтра входным. Это релизуется введением сумматора 18, на один вхо которого поступает напряжение с выхода элемента 17 торможения, а на другой - с его входа, причем сигнал поступают с разными знаками. Степен компенсации то)мозного сигнала опре деляется из условия селективной раб ты защиты при бросках тока намагничивания, сумматор содержит ограничи тель напряжения, ограничивгиощий тор мозной сигнал на уровне, соответствующем, напряжению стабилизации стабилитронов схемы сравнения. При внутренних коротких замыканиях применение компенсации и ограничения интенсивности выходного сигнала позволяет значительно уменьшить тормозной сигнал, что приводит к повышению быстродействия защиты. Однако при больших кратностях токов внутренних коротких замыканий, при наличии в них максимальных апериодических составляющих с максимальными постоянными времени возможно глубокое насыщение трансформаторов тока. Последние могут генерировать высшие гармоники и, несмотря на компенсацию, выходной сигнал сумматора 18 может иметь значительную величину, что мсжет привести к существенным задержкам в срабатывании защиты. Для повьш1ения быстродействия защиты в этом режиме используется еще один отличительный признак короткого замыкания от броска тока намагничивания. Поскольку насыщение сердечника, вызвано изменением магнитного потока оно не може.т происходить мгновенно. Поэтому устойчивым признаком броска тока намагничивания является наличие бестоковых пауз в производной броска тока намагничивания как после подачи напряжения, так и на протяжении всего процесса включения. Сигнал с выхода элемента 9 поступает на вход элемента 20 контроля длительности входного сигнала и на токовый вход элемента. 21 контроля паузы, на вход напряжения которого поступает сигнал с датчиков напряжения, сзязанньис с трансформаторами напряжения, установленными на выводах защищаемого объекта. Элемент 21 контроля паузы контролирует длительность бестоковой паузы от момента выдачи напряжения на защищаемый объект до появления производной дифференциального тока. Если длительность этой паузы более 3 мс ( режим броска тока намагничивания S, элемент 21 контроля паузы не выдает сигнал управления через элемент ИЛИ 22 и элемент 19 дозирования пропускает весь тормозной сигнал с выхода сумматора 18 на фазный орган 6, который загрубляется и не выдает сигнал на элемент И 7. Если длительность бестоковой паузы от момента выдачи напряжения до появления производной дифференциального тоКа менее 3 мс, что соответствует внутреннему короткому замыканию, элемент 21 контроля паузы вырабатывает сигнал управления. Последний через элемент ИЛИ 22 поступает на второй управляющий вход элемента 19 дозирования, который ограничивает величину тормозного сигнала до уровня, достаточного для отстройки от переходных токов небаланса внешних коротких замыканий. Этот тормозной сигнал весьма мал, так как фазный орган 6 в значительной ме ре отстроен от внешних коротких замыканий . Для обеспечения быстродействия устройства после выдачи напряжения используется элемент 20 контроля длительности входного сигнала. Этот элемент запускается сигналом с выхода элемента 9 и блокируется на 14 мс. Благодаря этому, в режиме апериодического броска тока .намагничивания на выходе элемента 20 контро ля длительности входного сигнала напряжение постоянно равно нолю. Это объясняется тем, что форма апериодического броска тока намагничивания представляет собой последовательност пикообразных импульсов,максимсшьная длительность которых не превьииает 13,5 мс, а между импульсами следуют бестоковые паузы. Однако, вследствие большой постоянной времени апериодического броска тока намагничивания, последняя плохо трансформируется трансформаторами тока плеч защиты и датчиками тока устройства защиты, при этом в кривой броска тока намагничивания вместо пауз появляются отрицательные полуволны малой крутизны. Для восстановления бестоковых пауз дифференциатор 8 дифференцирует входной сигнал. При внутренних коротких замыканиях в производной тока короткого замыкания через 14 мс нет бестоковых пауз, и элемент 20 . контроля длительности входного сигна ла выдает управляющий сигнал через элемент ИЛИ 22 на второй управляющий вход элемента 19 дозирования. Послед НИИ ограничивает величину тормозного сигнала до уровня, достаточного для отстройки от переходных токов небаланса внешних коротких замыканий. Для отстройки от периодических бросков тока намагничивания порог срабатывания элемента 20 контроля длитель ности входного сигнала и элемента 21 контроля длительности бестоковой пау зы устанавливается на уровне 1,6 номинального тока. При очень больших токах внутренних коротких замыканий превьшающих максимальное значение броска тока намагничивания и тока небаланса, представляющих значитель ную Опасность, для устойчивой работы системы, срабатывает пороговый элемент 16 и выдает сигнал на первый управляющий вход элемента 19 до зиройания. Последйий полностью снимает тормозной сигнал с второго управляющего входа фазного органа 6, чем обеспечивается наиболее высокое быстродействие защиты. Для проверки исправности защиты следует поочередно нажать кнопки 64 и 65 в узле 23 проверки исправности При нажатии одной из этих кнопок срабатывает соответствующее из реле 61 и 62 и раэкыкает свои размыкающие контакты, включенные между пятым входом элемента 23 который соедине с отрицательным зажимом источника питания и его основным выходом. При этом снимается минус с вывода обмотки реле 73, входящего в состав элемента 24. Теперь вне зависимости от поведения защиты сигнал на отключение зЕвдищаемого объекта не может быть выдан. Таким образом осуществляется блокировка защиты от неправильных действий в процессе проверки ее исправности. При нажатии кнопки 64 срабатывают реле 61 и 63 (срабатыванию реле 62 препятствует диод 69. При этом кроме блокировки защиты размыкающие контакты реле 61 и 63 разрывают цепи резисторов 57, 58, 59 и 60. В результате, токами плеч защиты и током небаланса обтекаются только резисторы 34, 36 и 32, которые теперь не шунтируются резисторами 57, 58, 59 и 60. Их величина на один-два порядка выше, чем суммарное значение соот ветствуюЩих сопротивлений до размыкания контактов реле 61 и 63. Поскольку ток, снимаемый с датчиков тока, при этом практически не изменяется, резко возрастают напряжения на плечах элементов 34 и 35 схемы сравнения и на цепи 32 дифференциального тока. В результате, имитируется режим внешнего короткого замыкания. Защита при этом действует также, как ив режиме внешнего короткого замыкания, и не срабатывает, т.е. с выхода элемента И 7 на вход элемента 24 сигнал не выдается. Отсутствие сигнала на выходе элемента 7 проявляется в том, что не светится светодиод 72 в элементе 24. Нажав кнопку 64 и убедившись, что светодиод 72 не светится, можно перейти к имитации внутреннего короткого замыкания. Для этого отпускают кнопку 64 и нажимают кнопку 65. При нажатии кнопки 65 срабатывают реле 62 и 63 ( срабатыванию реле 61 препятствует диод 68). При этом, как в предыдущем случае, защита блокируется и отключающий сигнал не проходит на выход элемента 24. Размыкающие контакты реле 63 разрывают цепи резисторов 59 и 60 в элементе 23, а замыкающий контакт реле 62 шунтирует цепь сигнала положительной полярности, унимаемого с многоплечего диодного полумоста 2. При этом токи отрицательной полярности с вторичных обмоток 31 датчиков 28 тока протекают через цепочку 32 на нулевой провод, с.нулевого провода через резистор 36, затем резистор 34 через соответствующий диод полумоста 2 возвращаются на обмотки 31 датчиков 28. Токи положительной полярности протекают через диоды полумоста 2, далее через контакты реле 62 возвращаются непрсред ственно на обмотки 31 датчиков 28 тока, минуя плечи элемента 4 оравнения и цепочку 32. В связи с этим возникают достаточно большие напряж ;ния на одном плече элемента 4 сравнения, на его выходе и на цепочке 3 т.е. на дополнительном выходе блок Появление этих напряжений имитирует возникновение режима внутренне го короткого замыкания, и защита должна сработать, в результате чего на выходе элемента 7 должен появить сигнал, который поступает на вход элемента 24 и заставляет светиться диод 72. Об исправности защиты судят по т му, что при нажатии кнопки 64 она не срабатывает, а при нажатии кнопк 65 срабатывает в противном случае защита считается неисправной и выюдится в ремонт. Описанная проверка исправности защиты производится посредством сиг налов, снимаемых с ее трансформаторов тока, т.е. не может проводиться в режиме холостого хода. Поэтому пе ред проверкой исправности следует убедиться в том, что защищаемый объект обтекается током. При этом н требуется, чтобы нагрузка, приближалась к номинальной. Соответствующим подбором величин резисторов 32, 34, 36,57,58,59 и 60, а также настройкой датчиков посредством резисторов 30 удается добиться полноценной про верки даже при протекании по защищае мому объекту токов на уровне 10-20% номинального. Для улучшения отстройки от переходных процессов в защите используется информация о напряжении. Сигнал, пропорциональный напряжению на защищаемом объекте, поступает на вход элемента 21. Известно, что цепи измерительных трансформаторов напряжения имеют довольно низкую надежность и относительно часто выходят из строя. При этом отстройка защиты от переходных процессов ухудшается, и она может излишне сработать в режиме тревоги. Для своевременного устранения неисправности в предлагае мом устройстве защиты имеются элементы 25, 26 и 27. Если объект обтекается током нагрузки, превышающим 10-20% номинального, срабатывает ком паратор 25, подключенный к дополниЭ;ельному выходу элемента 3. С выхода компаратора 25 сигнал-выдается на основной вход элемента ЗАПРЕТ 26. На запрещающий вход элемента ЗАПРЕТ выдается сигнал о напряжении на защищаемом объекте. Если сигнал о напряжении на защиту выдан, то элемент ЗАПРЕТ не пропускает дальше сигнал с компаратора 25. Еслц же защищаемый объект обтекается током нагрузки, т.е. включен для нормальной работы, а сигнал о напряжении исчез (повреждены цепи трансформаторов напряжения или отключен автоматический выключатель в этой цепи1, то на выходе элемента ЗАПРЕТ 26 появляется СИГНЕШ, который спустя 1015 с поступает на выход элемента 27, а оттуда - на щит управления, где высвечивает табло Неисправность цепей напряжения, после чего обслуживающий персонал устраняет поверждение в этих цепях. Предлагаемое устройство для дифференциально-фазной защиты (фиг. 2) работает аналогичным образом. Отличие заключается в том, что в устройстве согласно фиг. 2 процесс проверки исправности полностью автоматизирован, участие обслуживающего персонала в проверке не требуется. Это устройство может быть рекомендовано для применения, например, на подстанциях и других объектах безпостоянного обслуживания. Произвести проверку исправности защиты можно вручную точно так же, как это было описано, используя кнопки 64 и 65 в узле 23 проверки исправности . Периодичность автоматической проверки определяется таймером 75, который выдает короткий импульсный сигнал, например, один раз в однудве недели. Этот сигнал переводит . двустабильный триггерный элемент 76 в сработавшее состояние, в котором тот и остается до окончания проверки. Сигнал с выхода элемента 76 поступает на один вход элемента И 77. На второй вход элемента И 77, если защищаемый объект обтекается током нагрузки, поступает сигнал с компаратора 25. При наличии сигналов на обоих входах элемента 77 на его выходе появляется сигнал, который поступает на основной вход элемента 78 управления. Через диод 85 этот сигнал поступает на емкость 86, которая сглаживает поступающий сигнал. и далее через резистор 87 на базу транзистора 88. Транзистор 88, работающий в режиме клича, открывается и запитывает малогабаритное реле 89. Контакты реле 89, замыкаясь, выдают плюс на первый выход элемента 78 управления. Отсюда сигнал поступает на вход 67 узла 23, имитируя, внутреннее короткое замыкание. Одновременно сигнал поступает на второй вход элемента 80 сравнения. Если защита исправна и срабатывает при имитации внутреннего короткого замыкания, то на выходе элемента И 7

пэявляется сигнал, который поступа- ет на первый вход элемента ВО сравнения. Поскольку защита срабатывает не мгновенно, то и сигналы на входы элемента 80 сравнения поступают не совсем в одно и то же время. Кратковременное появление сигнала на элемента 80 сравнения не приводит к появлению сигнала на выходе элемента 81 временной задержки, так как время задержки элемента81 отстроено от этой величины.

Сигнал с выхода элемента И. 7 пос- ле срабатывания защиты в процессе проверки поступает на дополнительный вход элемента управления и через цепочку из последовательно включенных диодов 91 - на один вывод обмотки малогабаритного реле 92, второй вывод которой через за.мыкающие конт.а ты реле 89 присоединен к нулевому проводу. Реле 92 срабатывает и становится на самоподпитку через свой замыкающий контакт и диод 93. Одновременно с этим плюс выдается на второй выход элемента 78 управления через диод 94, ас первого выхода снимается, так как разкыкаются раз1лыкаквдие контакты реле 92, включенные в цепь выдачи сигнала на первый выход. При появлении сигнгша на втором выходе элемента 78 этот сигнал поступает на вход 66 у5ла 23 и имитирует режим внешнего короткого замыкания. Исправная защита при этом не работает. Одновременно с поступлением сигнала на вход 66 узла 23 он поступает также на вход элемента 79 и спустя примерно 1 с на выходе этого элемента появляется сигнал, который возвращает двустабильный триггерный элемент 76 в исходное состояние до следующей проверки.

При возврате 76 в исходное состояние исчезает сигнал на его выходе, а значит и на входе элемента И 77. Снимается сигнал с выхода элемента 77, т.е. с основного входа элемента 78. В результате реле 89 и 92 возвращаются в исходное состояние, возвращаются в исходное состояние реле 61, 2 и 63, входящие в состав узла 23, снимается блокировка с элемента 24 и защита продолжает нормально работать дальше. Весь процесс проверки исправности длится около 1,5с.

Если в процессе проверки выявлена неисправность, т..е. защита не сработала в режиме имитации внутреннего короткого замыкания или сработала при имитации внешнего короткого замыкания, то на входы элемента 80 сравнения поступают разные сигналы, на его выходе появляется сигнал, который через элемент 81 временной задержки поступает на основной вход двустабильного триггерного элемента 82, который, срабать1зая, фиксирует факт неисправности защиты. Если неисправность защиты выявлена при имитации внутреннего короткого замыкания, то, вследствие того, что на выходе элемента И 7 в этом режиме не появляется сигнал, не срабатывает реле 92 в элементе 78 управления и элемент 78 не переходит к имитации следующего режима. Срабатыва0ние двустабильного триггерного элемента 82 приводит к появлению сигнала на его выходе. Этот сигнал поступает на вход элемента 84 аадержки сигнала и приводит к свечению светодиода в цепочке 97. Спустя 1-2 с пос5ле появления сигнала на входе элемента 98, на его выходе появляется сигнал, который поступает на щит управления и высвечивает табло Неисправность цепей защиты.Одновремен0но этот сигнал поступает на вход 67 узла 23, приводит к срабатыванию реле 62 и блокировке защиты. Таким образом, неисправная защита блокируется до тех пор, пока неисправность

5 не будет устранена. Аналогичные процессы происходят и при излишнем рабатывании защиты в случае имитации внешнего короткого замыкания. Если энергетическая установка, на кото0рой используется предлагаемое устройство защиты, не имеет постоянного обслуживающего персонала, то целесообразно передавать сигналы о неисправности защиты по каналам уст5ройств телемеханики на диспетчерский пункт с тем, чтобы была выслана бригада для устранения возникшей неисправности в защите.

0

Двустабильный триггерный элемент

82в случае необходимости возвращается в исходное состояние нажатием кнопки 96, входящей в состав элемента 83. Если при возникновении короткого замыкания на защищаемом объек5те предлага;емое устройство защиты сработало нормально, но отключения объекта не произошло из-за неисправности, например, цепей питания соленоида отключения или привода выклю0чения, то вследствие наличия в этом режиме сигнала только на одном входе элемента 80 сравнения, последний может сработать и ложно зафиксировать неисправность защиты. Чтобы это5го не произошло, сигнал с выхода элемента 24 поступает на вз{од элемента

83возврата и приводит к срабатыванию реле 95 на все время существования сигнала на выходеэлемента 24.

0 Реле 95, замыкая свои контакты, возвращает двустабильный триггерный элемент 82 в исходное состояние и не дает ему сработать в течение всего времени, пока имеется сигнал на выходе элемента 24.

5

В качестве базового объекта для предлагаемых вариантов устройство для дифференциально-фазной защиты принято устройство дЛя дифференциальнофазной запшты, снабженное узлом конт ля исправности съемных кайсет защи ты, использованное в комплектах за(цита, установленных в Сахалинской энергосистеме.

Предлагаемое устройство защиты является более простым - в его составе (в расчете на одну фазу) примерно на пять элементов меньше, т.е. количество входящих в его состав деталей меньше примерно на 20% чем у базового объекта. Кроме того, более высока глубина контроля так как в предлагаемом устройстве запшты контролируются также неисправности и таких элементов, которые в нормальном режиме работы защищаемого объекта обесточены или не имеют сигналов на входах и выходах, а также такие повреждения элементов, которые в режиме дежурства защиты не изменяют режима работы схемы, например, обрыв стабилитронов элемента 4 сравнения, обрыв в элементе И 7, обрыв элементов 5, 6, 10 и так далее.

Кроме того, в предлагаемом устройстве защиты имеется возможность контроля правильности сборки токовых цепей защиты даже при токах нагрузки порядка 10-20% номинального, так как в процессе проверки все используемые сигналы автоматически увеличиваются на порядок и выше. Это может быть чрезвычайно полезным, например, при введении в работу защиты трансформаторов или сборных шин на подстанциях, когда нагрузка подстанции еще очень мала и чрезвычайно трудно существующими методами убедиться в правильности сборки токовых цепей. В предлагаемом устройстве простым нажатием кнопки имитируется режим внешнего короткого замыкания, при этом используются сигналы, снимаемые с реальных трансформаторов тока.При неправильной сборке цепей или повреждениях в токовых цепях это сразу же выявляется при проверке.

Все отмеченное позволяет существенно повысить надежность предлагаемой защиты, уменьшить количество ее отказов в функционировании примерно на 20% по отношению к базовому объету.

Это, в свою очередь, приведет к повышению надежности работы защищаемого энергетического объекта и всей системы в целом.

От mpaffC Ofl aftv3flff6 moiea jffu4t//7r /