Устройство для защитного отключения в сети переменного тока Советский патент 1985 года по МПК H02H3/16 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите электрических схем, и является усовершенствованием устройства по основному авт. св. № 1112467.

Цель изобретения - повышение надежности работы путем обеспечения действия заш.иты на отключение при совпадении короткого замыкания с режимом самопроверки защиты.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Устройство для зашитного отключения в сети переменного тока содержит измерительный блок 1, включающий пусковые токовые органы 2, количество которых равно числу ступеней защиты и орган 3 направления мощности, формирующий блок 4, содержащий в каждой из ступеней элементы И 5, органы 6 феменных задержек, органы 7 сигнализации о работе соответствующей ступени, а также первый элемент ИЛИ 8, исполнительный орган 9, выполненный на элементе ЗАПРЕТ, первый, второй и третий элементы И 10, 11 и 12, элемент НЕ 13, орган 14 сигнализации о срабатывании защиты, органы сигнализации о неисправностях в формирующем блоке 15, моностабильный элемент 16, первый, второй и третий элементы 17, 18 и 19 задержки, RS-триггер 20, второй, третий, четвертый и пятый элементы ИЛИ 21, 22, 23 и 24, счетчик 25 регистрации числа самопроверок зашиты, орган сигнализации о неисправностях в измерительном блоке 26 и разделительные элементы ИЛИ 27, количество которых равно числу органов измерительго блока.

Устройство работает следуюшим образом.

При включенном состоянии выключателя защищаемого объекта, отсутствии на нем аварийной ситуации и исправном состоянии измерительного блока 1, сигналы на выходах последнего отсутствуют (исключение составляет выход органа 3 направления мощности, реагирующего на полную мощность, так как в нормальном режиме этот элемент может находиться в сработанном состоянии). Нет сигналов на S-входе и выходе триггера 20, на входе и выходе второго элемента 18 задержки, на входах и выходах всех разделительных элементов ИЛИ 27 (исключение может представлять первый вход последнего разделительного элемента ИЛИ, связанный с выходом органа 3 направления мощности, а также выход названного элемента ИЛИ), на входах (исключение могут представлять вторые входы элементов И 5 формирующего блока, подключенные к выходу последнего разделительного элемента ИЛИ 27) и выходе формирующего блока 4, на входе и выходе моностабильного элемента 16, на прямом входе исполнительного органа 9, нет сигналов на всех входах второго элемента И 11 и

на его выходе, на всех входах второго элемента ИЛИ 21 и его выходе, на входах первого элемента 17 задержки и элемента НЕ 13. На выходе первого элемента 17 задержки сигнала нет, а на выходе элемента НЕ 13 и на первом входе первого элемента И 10 сигналы есть, но на втором входе и выходе первого элемента И 10 сигналы отсутствуют, нет сигналов на входе и выходе третьего элемента 19 задержки, на обоих входах и

выходе третьего элемента ИЛИ 22, на обоих входах и выходе четвертого элемента ИЛИ 23, на инверсном входе и выходе исполнительного органа 9, на обоих входах и выходе третьего элемента И 12, на всех входах и выходе третьего элемента И 12, на всех входах и выходе пятого элемента ИЛИ 24, на R-входе триггера 20. Не работают орган 14 сигнализации о срабатывании защиты, орган сигнализации о неисправностях в формирующем блоке 15, орган сигнализации о неисправностях в измерительном блоке 26 и счетчик 25 регистрации числа самопроверок защиты.

Если в этом режиме в схеме формирующего блока 4 возникает неисправность, вы, зывающая появление сигнала на его выходе, то появляется сигнал на втором входе и выходе первого элемента И 10, на первом входе и выходе четвертого элемента ИЛИ 23 и связанном с ним инверсном входе исполнительного органа 9, на первом входе и выходе элемента ИЛИ 22 и связанным с ним органе сигнализации о неисправностях в формирующем блоке 15,на входе и выходе моностабильного элемента 16 и связанном с ним прямом входе исполнительного органа 9. Защита не работает на отключение, так как

5 сигнал на выходе исполнительного органа 9 отсутствует, но подаётся сигнал о неисправности в формирующем блоке. Второй элемент И 11 в этом режиме не работает, так как сигналы поступают только на

Q два его входа, связанные с выходом моностабильного элемента 16 и с выходом органа сигнализации неисправной ступени формирующего блока 4.

При возникновении в этом случае внешнего короткого замыкания, вызывающего

5 срабатывание некоторых пусковых токовых органов измерительного блока 1, сигнал с инверсного входа исполнительного органа 9 снимается, так как появляются сигналы на входах второго элемента ИЛИ 21, связанных с выходами сработавщих пусковых органов, на его выходе и входе элемента НЕ 13, исчезает сигнал на выходе последнего и связанном с ним входе первого элемента И 10, на выходе этого элемента, на первом входе и выходе четвертого элемента ИЛИ 23. Но

5 зашита не подействуетна отключение выключателя, так как не будет сигнала и на прямом входе исполнительного органа 9, который исчезает с выхода моностабильного элемента 16 через время, достаточное для действия защиты на отключение, после подачи его на вход этого элемента. Первый элемент 17 задержки не успевает сработать, и сигнал о неисправности в измерительном блоке не появляется, так как время задержки на нем больше времени действия резервных защит смежных элементов.

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 токового органа 2 последней ступени защиты подается на S-вход триггера 20, а с его выхода на вход второго элемента 18 задержки. После отключения внешнего короткого замыкания сигнал с S-входа триггера 20 снимается, но на его выходе он запоминается до момента поступления сигнала на R-вход. Через время, большее времени надежного отключения устойчивого внешнего короткого замыкания резервными защитами при неуспешном АПВ, появляется сигнал на выходе второго элемента 18 задержки и подается на вход третьего элемента 19 задержки, через второй вход четвертого элемента ИЛИ 23 - на инверсный вход исполнительного органа 9 и через вторые входы разделительных элементов ИЛИ 27 - на все входы элементов И 5 формирующего блока 4.

При исправном состоянии формирующего 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 через моностабильный элемент 16 проходят на прямой вход исполнительного органа 9. Но исполнительный орган не работает, так как имеется сигнал и на его инверсном входе. С выхода моностабильного элемента 16 и с выходов органов 7 сигнализации о срабатывании отдельных ступеней формирующего блока 4 сигналы поступают на все входы второго элемента И 11, с выхода которого подается сигнал на вход счетчика 25, регистрирующего число самопроверок защиты, и через пятый элемент ИЛИ 24 - на R-вход триггера 20. Срабатывает счетчик, исчезает сигнал на выходе RS-триггера 20, на входе и выходе второго элемента 18 задержки, на входах и выходах разделительных элементов ИЛИ 27, на всех входах элементов И 5 формирующего блока 4 и на его выходе, на входе и выходе моностабильного элемента 16, на прямом входе исполнительного органа 9, на входе второго элемента 18 задержки, на выходе и в-ходе четвертого элемента ИЛИ 23, на инверсном входе исполнительного органа 9, на входах и выходе второго э.помента И 1 1, на входе и выходе пятого элемента ИЛИ 24, на R-входе триггера 20. Защита возвращается в исходное состояние и вводится в работу. Третий элемент 19 задержки в этом случае не работает, так как время его действия больще времени работы последней ступени защиты.

Если в указанном режиме в схеме формирующего блока 4 имеются неисправности, приводящие к отказу в работе какой-либо одной или нескольких ступеней защиты сразу, то сигнал на выходе органов 7 сигнализации о их срабатывании не появится, следовательно, не будет сигналов на связанных с ними входах второго элемента И 11 и на его выходе. По истечении времени, большего времени работы последней ступени защиты, сигнал появится на выходе третьего элемента 19 задержки и через третий элемент ИЛИ 22 поступит на вход органа сигнализации о неисправностях в формирующем блоке 15, а через пятый элемент ИЛИ 24 - на R-вход триггера 20. Срабатывает орган сигнализации о неисправностях в формирующем блоке 15, а защита возвращается в исходное состояние и вводится в работу своими исправными ступенями.

Если во время описанного режима самопроверки защиты произойдет внутреиюе замыкание в зоне действия ее первой пх пени, то отработают пусковые токовые opi::ны 2 и орган 3 направления мощности измерительного блока 1. С выхода пускового токового органа 2 первой ступени сигнал по ступает на первый вход третьего элемента И 12, а с выхода органа 3 направления мощности - на его второй вход. С выхода третьего элемента И 12 через пятый элемент ИЛИ 24 сигнал поступит на R-вход триггера 20. В результате этого исчезнут сигналы на входе и выходе второго элемента 18 задержки, на входе и выходе третьего элемента 19 задержки, на входе и выходе четвертого элемента ИЛИ 23, на инверсном входе исполнительного органа 9, на вторых входах разделительных элементов ИЛИ 27. Однако зашита не вернется в исходное состояние, так как в результате срабатывания пусковых токовых органов 2 и органа 3 направления мощности сигналы с выходов измерительного блока 1 поступят на первые входы всех разделительных элементов ИЛИ 27, а с их выходов - на все входы элементов И 5 формирующего блока 4. Так как исчезает сигнал на инверсном входе исполнительного органа 9, то защита мгновенно вводится в работу. Появляется сигнал на выходе ucno.iнительного органа 9, действует орган 14 сигнализации о срабатывании защиты и происходит отключение выключателя. Таким образом, при совпадении внутреннего короткого замыкания в зоне действия первой ступени защиты с режимом самопроверки, она мгновенно вводится в работу по факту срабатывания пускового токового органа 2

первой ступени и органа 3 направления мощности измерительного блока 1 и действует на отключение выключателя.

Если в нормальном режиме работы защищаемого объекта появится неисправность в измерительном блоке 1, вызывающая появление сигнала на выходе одного из токовых пусковых органов 2, то сигнал через второй элемент ИЛИ 21 поступит на вход первого элемента 17 задержки, а с его выхода, после истечения времени, больщего времени действия последней ступени защиты, на вход органа сигнализации о неисправностях в измерительном блоке 26 и через пятый элемент ИЛИ 24 на R-вход триггера 20. Срабатывает орган сигнализации о неисправностях в измерительном блоке 26, а режимы самопроверки защиты запрещаются. Поэтому, в случае возникновения указанной неисправности в пусковом токовом органе 2 последней ступени защиты, самопроверка ее производиться не будет.

Ааналогично действует устройство при невозврате пусковых токовых органов в исходное состояние после действия защиты на отключение.

При коротких замыканиях в зоне работы защиты и действии ее на отключение в качестве основной или резервной, наиболее чувствительной, пусковой токовый орган 2 последней ступени также срабатывает и сигнал с его выхода подается на S-вход триггера 20, кратковременно появляясь на его выходе. При действии защиты на отключение по цепи любой из ступеней появляются сигналы на первых входах соответствующих разделительных элементов ИЛИ 27 и их выходах, на обоих входах соответствующих элементов И 5 и на выходе формирующего блока 4, и через моностабильный элемент 16 сигнал подается на прямой вход исполнительного органа 9, на инверсном входе которого сигнал в данном случае отсутствует, так как в результате срабатывания пусковых токовых органов измерительного блока 1 сигналы с их выходов через второй элемент ИЛИ 21 подаются на вход элементов НЕ 13, на выходе которого и связанном с ним входе первого элемента И 10 сигнал исчезает.

На втором входе первого элемента И 10, связанном с выходом моностабильного элемента 16, сигнал появится, но на выходе первого элемента И 10, на входах и выходе четвертого элемента ИЛИ 23 и инверсном входе исполнительного органа 9 сигналов не будет. Сигнал с выхода исполнительного органа 9 подается на вход выключателя, вход органа 14 сигнализации о срабатывании защиты и через пятый элемент ИЛИ 24 на R-вход триггера 20. Происходит отключение выключателя, подается сигнал о срабатывании защиты и исчезает сигнал с выхода R-триггера 20. Второй элемент 18 задержки в этом

случае не успевает сработать. Так как отключение короткого замыкания происходит по цепи одной из ступеней, сработавщей первой, то второй элемент И 11 и счетчик 25 не

работают. При коротком замыкании в зоне действия первой ступени защиты сигнал на выходе RS-триггера 20 исчезает раньще, чем защита подействует на отключение, так как появляются сигналы на обоих входах третьего элемента И 12, с выхода которого через

пятый элемент ИЛИ 24 сигнал подается на R-вход триггера 20.

Применение предлагаемого устройства позволит повысить надежность функционирования релейных защит за счет мгновенного ввода их в работу при совпадении внутреннего короткого замыкания в зоне действия первой ступени защиты с режимом ее самопроверки, когда защита оказывается в выведенном состоянии. При этом отключение будет производиться защитой поврежденного

0 элемента с наименьщей выдержкой времени, а не резервными защитами смежных элементов, что предотвратит отключение больщого количества неповрежденного оборудования, уменьшит время воздействия на оборудование электрической системы токов короткого замыкания и не приведет к нарушению устойчивости ее работы.

Схема и описание заявляемого устройства для защитного отключения в сети переменного тока приведены для многоступенчатой токовой направленной защиты, содержащей в общем случае п ступеней и действующей при всех видах коротких замыканий. В случае использования данного устройства для многоступенчатой 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 вхо0 ДУ второго элемента ИЛИ 21. 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 равQ но числу ступеней защиты, и орган 3 блокирования защиты при качаниях, подключенные входами к выходам измерительных трансформаторов тока и напряжения, а входами, связанные с первыми входами разделительных элементов ИЛИ 27, причем первый

5 вход последнего разделительного элемента ИЛИ 27 связан с выходом органа 3 блокирования защиты при качаниях, S-входом триггера 20, дополнительным входом второго

элемента ИЛИ 21 и вторым входом третьего элемента И 12, первый вход которого подключен к выходу дистанционного пускового органа первой ступени, а первый вход каждого из предыдущих разделительных элементов ИЛИ 27 соединен с выходом дистанционного пускового органа 2 соответствующей ступени. 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 напряжения, а выход соединен с первым входом дополнительного разделительного элемента ИЛИ 27, второй вход которого объединен с вторыми входами предыдущих разделительных элементов-ИЛИ, а выход связан с объединенными между собой третьими входами элементов И 5 формирующего блока 4.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ В СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА по авт. св. № 1112467. отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы путем обеспечения действия защиты на отключение при совпадении короткого замыкания с режимом самопроверки защиты, в него введен третий элемент И, а число входов пятого элемента ИЛИ увеличено на один, причем первый вход третьего вновь введенного элемента И соединен с выхОдом пускового токового органа первой ступени, второй вход элемента И подключен к органу нанравления мощности измерительного блока, а выход подсоединен к вновь введенному входу пятого элемента ИЛИ. (Л с оо 00 СХ) ю оо