Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью Советский патент 1985 года по МПК H02H3/16 

йзобр.етение относится к электротехнике, в частности к устройствам для защиты от однофазного зайыкания на землю с изолированной нейтралью. Известны устройства для защиты от однйфазйого замыкания на землю в сетАх с изолированной нейтралью lj Недостатком таких устройств является возможность неселективного или излишнего срабатывания под действием помех, а также из-за угловых погрешностей трансформаторов тока и напряжения. Наиболее близким по технической сути к предлагаемому является устройство, содержащее интегрирующий усилитель, подсоединенный к датчику (трансформатору) тока нулевой последовательности, формирователь коротких импульсов, подключенный к дат г1ику (трансформатору) напряжения нулевой последовательности, ограничители тока и напряженная нулевой после довательности, сумматор, расширитель импульсов и исполнительный орган 2. Принцип-работы устройства основан на совпадении прямоугольных импульсов длительностью, равной половине периода промышленной частоты, и прямоугольных импульсов малой длительности , Известное устройство может неселективно срабатывать от воздействия кратковременных помех и сигналов небаланса датчиков тока и напряжения нулевой последовательности. Кроме того, недостатком известного устрЬйства является сложность настройки и наладки. Цель изобретения - повьппение функциональной надежности защиты путем отстройки от помех, Поставленная цель достигается тем, что устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее преобразователь тока, вход которого подключен к датчику тока ну левой последовательности, а выходы к первым входм основных элементов И соответствующих блоков сравнения импульсов положительной и отрицатель Ной полярностей, вторые входы которы связаны с выходами преобразователя напряжения нулевой последовательности, формирователь коротких импульсов, интегратор, выход которо.го соединен с входом исполнительного органа, снабжено элементом ИЛИ, а в состав каждого из упомянутых блоков сравнения импульсов введены два дополнительных элемента И, два элемента НЕ и упомянутый формирователь коротких импульсов, при этом второй вход основного элемента И каждого из блоков сравнения импульсов соединен через первый элемент НЕ с выходом первого дополнительногоэлемента И, первый вход которого через второй элемент НЕ подсоединен к выходу основного элемента И, который подключен также через формирователь коротких импульсов к первому входу второго дополнительного элемента И, второй вход которого соединен с выходом преобразователя напряжения нулевой последовательности, который подключен к второму входу первого дополнительного элемента И, причем выход второго дополнительного элемента И каждого из блоков сравнения импульсов через введенный элемент ИЖ соединен с входом интегратора, I . На фиг, 1 приведена функциональная схема устройства для защиты от замыкания на землю; на фиг, 2 - диаграммы входных и выходных сигналов устройства, поясняющие его работу, обозначены: диаграммах п и, - выходные, сигналы преобразователя тока, соответствующие положительной и отрицательной полуволнам тока нулевой последовательности;и„, и - то же, преобразователя напряжения нулевой последовательности;и. УЗ выходные сигналы формиро вателей выходных коротких импульсов; и. . и. выходные сигналы блоков сравнения 1в пульсов положительной и отрицательной полярности; выходной сигнал элемента Ш1И; выходной сигнал интегратора. Устройство для защиты от замыкания на землю содержит установленньй на защищаемом присоединении 1 датчик 2 тока нулевой последовательности (ДТНП), датчик 3 напряжения нуле3

вой последовательности (ДТНП), преобразователи 4 и 5 соответственно тока и напряжения нулевой последовательности, входы которых подключены к выходам указанных датчиков, а выходы - к блокам сравнения импульсов положительной 6 и отрицательной 7 полярности (селектор), исполнительный орган (Ир) 8, вход которого через последовательно включенные интегратор 9 и элемент ИЛИ 10 подсоединен к выходам блоков 6 и 7.

В качестве ДННП 3 использована вторичная обмотка трансформатора напряжения нулевой последовательности, соединенная в разомкнутый треугольник ,

Вторичные ойротки ДТНП 2 и ДННП 3 включены таким образом, что ток нулевой последовательности на поврежденном присоединении (сигнал на выходе ДТНП 2) опережает напряжение нулевой последовательности (сигнал на выходе ДННП 3), а на неповрежденном присоединении отстает. Угол сдвига между током и напряжением нулевой последовательности равняется приблизительно 90°,

Преобразователи 4 и 5 преобразуют изменяющиеся во времени выходные ;сигналы ДТНП 2 и ДННП 3 в прямоугольные импульсы положительной по|Лярности (длительность импульсов I приблизительно равна половине периода) и состоят из согласующего трансгформатора 11 (12), активного фильтра ,13 (14), основной частоты, порогового элемента с детектором на входе 115 (16).

I Блоки сравнения имплуьсов положительной 6 и отрицательной 7 поляр;нос;ти выполнены одинаковыми и представляют собой фазочувствительный ;орган, реагирующий на сдвиг фаз между сигналами тока и напряжения нулевой последовательности (преобразованными положительньми и инвертируемыми отрицательными полуволнами тока и напряжения).

Блоки 6 и 7 содержат селектор сигналов на двух элементах совпадения ;И 17 и 18 с перекрестными связями с выхода одного элемента на вход другого через элементы НЕ 19 и 20, собственно формирователь 21 выходных коротких импульсов и элемент 22 совпадения выходного импульса и перекрестного сигнала. Селектор

362434 ,

сигналов предназначен для вьщеления первоначального сигнала, поступающего от датчиков 2 и 3.

Интергратор 9 интегрирует входные 5 импульсы, чем исключается возможность ложного срабатывания устройства при появлении на его входе одного - двух случайных импульсов.

Собственно формирователь 21 импульсов представляет собой логический элемент, например потенциальноимпульсную ячейку по схеме однократного заряда - разряда емкости, который формирует выходной сигнал в моf5 мент исчезновения его входного сигнала.

Устройство работает следующим образом.

При появлении на защищаемом присоединении 1 однофазного замыкания на землю сначала появляется сигнал на выходе ДТНП 2, затем, спустя приблизительно четверть периода, сигнал на выходе ДННП 3. Если величина этих сигналов оказывается достаточной для срабатывания пороговых элементов 15 и 16, последние срабаты вают и на каждом их выходе поочередно появляются положительные импульсы, следующие с частотой положительных и отрицательныхполуволн тока и

напряжения нулевой последовательности.

При первоначальном появлении сигнала датчика 2 тока (Uj или U в заг висимости от полярности) селектор 6(7) сигналов формирователя повторяет его и подает на вход собственно формирователя выходных коротких им-

0 пульсов. Последующее воздействие

сигнала датчика 3 напряжения „ (Uj) не изменяет состояние схемы до тех пор, пока не исчезает сигнал U,(U). Сигнал на выходе собственно формирователя выходных импульсов появляется в момент исчезновения входного сигнала. Сигнал u (U ) на выходе блоков 6 (7) появляется только при совпадении во времени импульсов

0 Ui(Uj) собственно формирователя импульсов и перекрестного сипала преобразователя 4 (датчика 3 напряжения).

Таким образом, сигнал на выходе устройства появляется только в случае

5 первоначального появления и исчезновения сигнала датчика 2 тока и наличия общей временной зоны этого сиг- . нала и сигнала датчика напряжения. S1 При всех, других состояних входов вьщача выходного (ложного) импульса исключена. Жестко заданный алгоритм работы устройства исключает выдачу ложных импульсов при перекрытии (совпадений) во времени одним сигналом датчика одного или нескольких сигналов другого датчика, например, при неисправности датчика напряжения, при переходных процессах, при действии помех и т.д. Благдаря такому алгоритму повьшается точность работы и помехоустойчивость устройства. Помехоустойчивость и невосприимчивость к переходным процессам обеспечиваются также за счет применения 3 активных фильтров основной частоты, собственно формирователей импульсов и сумматора.(интегратора) выходных импульсов. Устройство может быть выполнено на основе интегральных микросхем (операционньпс усилителей, логических элементов и др.), оно технологично в изготовлении и просто в эксплуатации. Его применение позволит существенно повысить надежность функционирования защиты от зам1лкания на землю, уменьшить ущерб от простоев оборудования и будет способствовать предупреждению йлектротравма изма при эксплуатации электроустановок.

/|« Uu

г/

ГЩ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗА№1КАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛШ ОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее преобразователь тока, вход которого подключен к датчику тока нулевой последовательности, а выходы к первым входам основные элементов И соответствукяццх блоков сравнения импульсов положительной и отрицательной полярностей, вторые входы которых связатд с выходами преобразователя напряжения нулевой последова тельности, формирователь коротких импульсов, интегратор, выход которого соединен с входом исполнительного органа, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежности функционирования путем отстройки от помех, оно снабжено элементом ИЛИ, а в состав каждого из упомянутых блоков сравнения импульсов введены два дополнительных элемента И, два элемента НЕ и упомянутый формирователь коротких импульсов, при этом вход основного элемента И каждого из блоков сравнения импульсов соединен через первый элемент НЕ с выходом первого дополнительно -о элемента И, первый вход которого через второйэлемент НЕ подсоединён к выходу основного элемента И, который подключен также через формирователь коротких импульсов к первому входу второго дoпoлнитehьнoгo элемента И, второй вход которого соединен с выходом преобразователя напряжения нулевой последовательности, который подключен также к вторЬму входу первого дополнительного элемента И, причем выход второго Дополнительного элемента И каждого из блоков сравнения импульсов через введенный элемент ИЛИ соединен с входом инСО тегратора. 0) о :о