Устройство для определения поврежденной фазы в сети с изолированной нейтралью Советский патент 1986 года по МПК G01R31/08 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения поврежденной фазы при разрыве фазы и замыка НИИ на землю в сети с изолированной нейтралью.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем выделения поврежденной фазы при однофазном повреждении вида разрыв в фазе или замыкание на землю.

На чертеже изображена схема предложенного устройства.

Устройство содержит первый 1, второй 2, третий 3 преобразователи переменного тока в постоянный, три канала, которые состоят из дпухвходовых логических элементов И-НЕ 4-6 соответственно в каждом канале, первых 7 - 9, вторых 10 - 12 и третьих 13 - 15 логических элементов НЕ (инверторов) соответственно, логических блоков 2И-21ШИ-НЕ 16 - 18 соответственно, вторых 19 - 21, двухвходовых логических элементов И-НЕ соответственно, блоков 22, 23 и 24 индикации соответственно. Кроме того, устройство содержит два дополнительных 25 и 26 трехвходовых, два дополнительных 27 и 28 двухвходовых логических элемента И-НЕ, блок 29.выдержки времени, дополнительный логический элемент НЕ 30, первый 31 и второй 32 блоки индикации, сигнализирующие о разрыве в фазе (РФ) и замыкании на землю (ЗНЗ).

Входы преобразователей 1 - 3 переменного напряжения в постоянное соединены с соответствующими клеммами для подключения к контролируемым фазам (А,В,С) сети, а выходы - с входами соответствующих логических элементов НЕ 7 - 9 каждого из трех каналов, выходы которых соединены с соответствующими входами дополнительного трех- входового логического элемента И- НЕ 25, выход которого через блок 29 выдержки времени соединен с первым входом дополнительного двухвходового логического элемента И-НЕ 28, выход которого соединен с входом первого 3 блока индикации, выход первого 1 преобразователя переменного напряжения в постоянное соединен с первым входом логического блока 2И-2ИЛИ-НЕ 16 первого канала, с первым входом логического элемента И-НЕ 5 второго канала и первым входом двухвходового логи57583

ческого элемента И-НЕ 6 третьего канала, выход второго 2 преобразователя переменного напряжения в постоянное соединен с первым входом двухвхо5 дового логического элемента И-ИЕ 4 первого канала, с вторым входом двухвходового логического элемента И-НЕ 6 третьего канала и первым входом логического блока 2И-2ИЛИ-НЕ 17 второго

10 канала, выход третьего 3 преобразователя переменного напряжения в постоянное соединен с первым входом логического блока 2И-2ИЛИ-НЕ 18 третьего канала, с вторым входом двухвходового

15 логического элемента И-НЕ 5 второго канала и вторым входом двухвходового логического элемента И-НЕ 4 первого канала, выходы первых двухвходовых лог ических элементов И-НЕ 4, 5, 6

20 каждого из трех каналов соединены с соответствующими входами дополнительного трехвходового элемента И- НЕ 26 и через соответствующие элементы НЕ 10 - 12 - с вторыми входами

25 каждого из трех логических блоков 2И- 2ИЛИ-НЕ 16 - 18, выход трехвходового дополнительного элемента И-НЕ 26 соединен с первым входом двухвходового дополнительного элемента НЕ 11,

30 с третьими входами логических блоков 2И-2ИЛИ-НЕ 16 - 18 и через дополнительный логический элемент НЕ 30 соединен с вторым входом дополнительного двухвходового логического элеJJ мента И-НЕ 28 и четвертыми входами трех логических блоков 2И-2ИЛИ-НЕ 16 - 18, выходы каждого из которых соединены через соответствующие логические элементы НЕ 13-15 с первыми вхо40 дами двухвходовых логических элементов И-НЕ 19 - 21, выходы которых соединены с входами соответствующих блоков 22, 23 и 24 индикации (сигнализирующих о повреждении одной из фаз),

45 вторые входы каждого из двухвходовых логических элементов И-НЕ 19 - 21 каждого из трех каналов соединены с первым входом первого 28 и вторым входом второго 27 дополнительных двутсвходовых логических элемен50

55

тов И-НЕ.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы сети .устройство не срабатывает. Напряжения фаз сети симметричны и не превышают , выходные сигналы с преобразователей 1 - 3 переменного напряжения

31

в постоянное равны нулю и следова-- тельнод на входы логических элементов И-НЕ 4-6 поступают уровни логического О , на выходах логических элементов И-НЕ 4 - 6 - логические 1 Сигналы с выходов преобразователей 1 3 напряжения поступают на входы инверторов 7-95 с выходов которых логические 1 подаются на входь трех- входового логического элемента И- НЕ 25J на выходе которого сигнал равен логическому С выходов логических элементов 4-6 логические 1 поступают на входы трехвхо- дового логического элемента И-НЕ 26 и на входы инверторов JO--125 на выходах которых устанавливаются логические О, с выхода логического элемента И-НЕ 25 сигнал нулевого -уровня поступает на злемент НЕ 30 выходные сигналы (логические О) инверто:- ров 10-12 поступают на вторые входы вторых элементов И в логических бло ,ках 2И--2ИЛИ НЕ 16-18, С выходов преобразователей 1 - 3 напряжения сйгна™ лы нулевого логического уровня подаются на первые входы первых логических элементов И в логических 6ло ках 2И-2ИЛ1ЬНЕ 16 - 18, на вторые входы которых поступают сигналы с выхода трехвлодового логического элемента И-НЕ 26. На выходах логических блоков 2И 2ШЩ-НЕ 16 - 18 отрабачъ - ваются сигиалы логической которые инвертируются инверторами 13-15 и поступают на первые вкоды логических элементов И-НЕ i9--2 на вторые входы которых поступают сигналы логического О с выхода трахвходового логического элемента И-НЕ 25 (с за- держкой по времени в блоке 29 выдержки времени на время, равное Oj2 Ор5 с 5 необходимое для прекращения переходных процессов) ., На вызгодах логических элементов И-КЕ {9-21 при-

сутствукт логические 1, На первый , логических элементов И-НЕ 27 и 28 с выхода логического элемента ИНЕ 25 поступают логические О С выхода логического элемента И-НЕ 26 ка первый вход логического элемента И-НЕ 27 подается логический О и на выходе последнего отрабатывается логическая 1, С выхода элемента НЕ 30 сигнал логической 1 поступает на второй вход логического элемента Й-НЕ 28о Таким обраэом, ка выходах логических элементов 19 5834

2, 27, 28 Б нормальном делмме при- сз тствуют логические 1. Блоки 22- 24 и 31, 32 индикации, светодиоды которых загораются от зфовня логического О, не срабатывают.

В воздушных электрических сетях (ВЛ) с изолированной нейтралью при oдIioфaэнoм замыкании на землю напряжение поврежденной фазы относительно земли уменьшается (в пределе до ну- ля)5 а два других увеличиваются (в пределе до vUm) .

При разрыве в фазе например при обрыве одного из проводов ВЛ, фазные напряжения относительно земли изменяются так г напряжение на фазе, емкость которой уменьшилась в результате отключения, увеличивается и может достигнуть 1,5 LU , а напряжения двух других фаз уменьшаются одинаково (до минимального значения, равного 0,G7U).

При за№ кании на землю- (ЗНЗ) , на- пример 5 фазы А выходной сигнал преобразователя 1 напряжения фазы Aj равный нулю (напряжение .поврежденной фазы А относктельно земли уменьшается и меньше 1), подается на входы . логических элементов И-НЦ 5,6 .(опережающей и отстающей фаз В и С), на первый вход первого логического эле- мента И в логическом блоке 2И-2ИЛИ- НЕ 16 и на вход инвертора 7, с выхода которого логическая .1 поступает на первый вход трехвходового логического элемента И-НЕ 25, С выхо- дов преобразователей 2 и 3 напряжения фаз В и С через инверторы 8 и 9 на второй и третий входы логического элемента Й-НЕ 25 поступают Логические О (напряжения фаз В и С относитель- ко земли увеличиваются и больше Um). Таким образом, на входах трехвходо- -Еого логического элемента И-НЕ 25 присутствуют сигналы: 1,0, О - и на его выходе отрабатывается логическая С выходов преобразователей 2 и 3 напряжения фаз В и С логические 1 поступают на первый и второй входи логического элемента И-НЕ А, на первые входы первых логических элементов И в логических блоках 2И-2ИЛИ- НЕ 17 и t8 к ка вторые входы логических элементов И-НЕ 5 6. Так как на обоих входах лбгического элемента И- КЕ 4 присутств тот логические 1, то ка его выходе - логический О. На входах логических элементов И-НЕ 5

,S1237583®

и 6 присутствуют по одной логической на выходе логический О 1 и по одному логическому 0 % поэтому на выходах логическ1«с элементов 5, 6 - логические 1, По- .ступающие на входы логических злемен- коку

тов НЕ 10-12 сигналы инвертирзтотся и подаются на вторые входа логических блоков 2И 2ИЛИ-НЕ 16 - 13„

Поскольку на входах трехвходоэого логиче.ского элемента И-НЕ 26 присутствуют сигналы; О, 1, 1 на выходе этого логического элемента отрабатывается логическая которая лода- ется на третьи входы логических бловает блок 32 индикадаи а си щкй о наличии замыкания на

ВыходноГ- сигнал, равный

подается с выход кого элемен.та НЕ 15 ка вто логического элемента И-НЕ вом входе которого присутс ческая М и на выходе ло элемента И-НЕ 28 отрабатыв ческая а это значит5, индикациИр сигнализирующий в фазе не срабатывает.

Таким образом устройст

КОБ 2И-2ИЛИ-НЕ 16 - 18. и на вход эле- 55 информацию; поврей дена фаза А . (заго- мента НЕ 30, Инвертированный сигнал релся светодйод блока 22),, вид одао- (логический О) поступает на четвер- фазного позреждекия - ЗНЗ (сработал

светодиод блока 32) г,

Аналогично срабатывает устройство

Tbie входм логических блоков 2И-2ИЛИ- НЕ 16 - 18. Такиь образом, на входах

первого логического элемента И логн 20 РИ замыкакик на землю фазы В или С веского блока 2И-2ИЛИ-НЕ 16 присутстПри разрыве в фазе линии, напри- f-sep в фазе А, вьо;одной сигнал преоб разователя t напряжения, равный единице (напряжение поврежденной фазы А относительно земли увеличивается и больше и, подается на входы логичес ккх элементов И-йЕ 5 и 6 опережакщей н отстающей фаз на первый вход пер- вок о логического элемента И в логи- ческо г блоке 2И-2ИЛИ-НЕ 16 к на вход инвертора 7, с вьжода которого логический О поет пает на першзй акод трехйходового логического элемента to С выходов преобразователей 2j 3 напряжения фаз В и С.посту- паюг логические 1 (напряжения фаз В и С относительно земли уменьшаются и меньше Uj) через инверторы 8 и 9 ка второй и третий входь логического элемента И-НБ 25. Таким образом, ка входах треквходоБого логического зле манта 25 присутствуют сигналы t ,0,. 1s 1 и. на его выходе отрабатыва ется логическая 1. С выходов пре- образователей 2, 3 напряжения фаз В к С логические О поступают ка первый д второй входы лагического элемента Й-НЕ 4, на первые входы первых .лсгичсскизс элементов И з логических блоках 2И 2ИЛ1-НЕ 17 к 18 и на вто- эые входы ло1 з«ч:еских элементов И-НЕ 5 и бе Так как на обоих входах логичес кого элемента 4 присутствуют ло Гические О

,. а на входах этоЧ -iH

35

эуют логические О

рого элемента И - логические 1, Так как в логическом блоке отработанные в первом и втором логических элемен- 3S так И сигналы (О и 1) являются входными сигналами элемента 1ШИ на выходе логического йлока 2И-2ИЛИ--НЕ 16 отрабатывается логический О, Поскольку йа вкодЁХ всек остапьньк по- jo гическия элементов и логические, блоков 2И 2ИЖ-НЕ 1-7, 18 гфисутствуют по одной логической 1 и пс одному логическому О, то входными сигналами соответствующих логическЕЖ элементов ИЛИ, входящих в логические блоки 17 и 18 являются, логические О , а иа выходаг логических блоков 17 н 18 появятся логические 1

Так как с выхода инвертора 13 на второй вход логического элемента И- , НЕ 19 поступает логическая 1 % т„е„ на входах последнего присутствуют две логические 1, то на выходе логический О, Следовательно, срабатывает . блок 22 индикации, сигнализирующий об однофазном повреясденнм в фазе А (загорается светоднод) ,

Поступающие с выходов инверторов 1А и 15 на первые входы логкчес- . ких элементов И-НЕ 20 и 21 сигналы равны логическому О, на в горьт входах логических элементов 20 и 21 - логические l поэтому аыход-- ные сигналы равны логической 1 и

При разрыве в фаз f-sep в фазе А, вьо;одн разователя t напряже нице (напряжение пов относительно земли у больше и, подается ккх элементов И-йЕ 5 н отстающей фаз на вок о логического эле ческо г блоке 2И-2ИЛИ инвертора 7, с вьжод ческий О поет пает трехйходового логиче та to С выходо лей 2j 3 напряжения паюг логические 1 В и С относительно з и меньше Uj) через и ка второй и третий в элемента И-НБ 25. Та входах треквходоБого манта 25 присут ,0,. 1s 1 и. на его в ется логическая 1. образователей 2, 3 н к С логические О п вый д второй входы л мента Й-НЕ 4, на пер .лсгичсскизс элементов блоках 2И 2ИЛ1-НЕ 17 эые входы ло1 з«ч:еских и бе Так как на обои кого элемента 4 ло Гические О

.блоки 23 и 24 индикации не срабаты- 55 вают.

На входах .логического элемента И- ; одной логической 1 НЕ 27 присутствуют лот яческие 1 %

5 то н логическаа t, На в лементов И-НЕ 5 и б

ическому поэто

на выходе логический О коку

Срабать;

вает блок 32 индикадаи а сигнапизирую- щкй о наличии замыкания на зег-шю,

ВыходноГ- сигнал, равный логичес 0 р подается с выхода логического элемен.та НЕ 15 ка второй вход логического элемента И-НЕ 28, не первом входе которого присутствует логическая М и на выходе логического элемента И-НЕ 28 отрабатывается логическая а это значит5, 1то блок 31 индикациИр сигнализирующий о разрыве в фазе не срабатывает.

Таким образом устройстве вьщаат.

РИ замыкакик на землю фазы В или С

При разрыве в фазе линии, напри- f-sep в фазе А, вьо;одной сигнал преоб разователя t напряжения, равный единице (напряжение поврежденной фазы А относительно земли увеличивается и больше и, подается на входы логичес ккх элементов И-йЕ 5 и 6 опережакщей н отстающей фаз на первый вход пер- вок о логического элемента И в логи- ческо г блоке 2И-2ИЛИ-НЕ 16 к на вход инвертора 7, с вьжода которого логический О поет пает на першзй акод трехйходового логического элемента to С выходов преобразователей 2j 3 напряжения фаз В и С.посту- паюг логические 1 (напряжения фаз В и С относительно земли уменьшаются и меньше Uj) через инверторы 8 и 9 ка второй и третий входь логического элемента И-НБ 25. Таким образом, ка входах треквходоБого логического зле™ манта 25 присутствуют сигналы t ,0,. 1s 1 и. на его выходе отрабатыва.. ется логическая 1. С выходов пре- образователей 2, 3 напряжения фаз В к С логические О поступают ка первый д второй входы лагического элемента Й-НЕ 4, на первые входы первых .лсгичсскизс элементов И з логических блоках 2И 2ИЛ1-НЕ 17 к 18 и на вто- эые входы ло1 з«ч:еских элементов И-НЕ 5 и бе Так как на обоих входах логического элемента 4 присутствуют ло Гические О

одной логической 1

5 то на его выходе - логическаа t, На входах логических лементов И-НЕ 5 и б присутствует по

к по одному ло- ическому поэтону на виходак

71

логических элементов И-НЕ 5, 6 - логические 1. Поступающие на входы логических элементов НЕ 10-12 сигналы инвертиругатся и подаются ид вторые входы логических блоков 2И-2ИЛИ- НЕ 16 - 18.

Поскольку на входах трехвходового логического элемента 26 присутствуют сигналы: 1, 1, 1 - на выходе этого логического элемента отрабатывается логический О, который подается на третьи входы логических блоков 2И-2ИЛИ-НЕ 16 - 18 и на вход элемента И-НЕ 30. Инвертирующий сигнал (логическая 1) поступает на четвертые входы логических блоков 2И- 2ИЛИ-НЕ 16 - 18. На выходе логического блока 2И-2ИЛИ-НЕ 16 отрабатывается логический О, а на выходах логических блоков 2И-2ИЛИ-НЕ 17, 18 появляются логические 1. С выхода логического элемента И-НЕ 25 с задержкой по времени (в блоке 29 выдержки времени) на первый вход логического элемента И-НЕ 28 и на второй вход логического элемента И-НЕ 27 подается логическая 1.

Так как.с выхода инвертора 13 на второй вход логического элемента И-НЕ 19 поступает логическая 1, т.е. на входах последнего присутствуют две логические I, то на выходе - логический О. Следовательно, срабатывает первый блок 22 индикации, сигнализирующий об однофазном повреждении в фазе А (загорается светодиод).

Поступающие с выходов инверторов 1А и 15 на первые входы логических элементов И-НЕ 20-21 сигналы равны логическому О, на вторых входах логических элементов И-НЕ 20-21 - логические 1, поэтому выходные сигналы равны логической 1 и блоки 23 - 24 индикации не срабатывают.

На входах логического элемента И- НЕ 27 присутствуют логические 1 и О, на выходе - логическая 1. Блок 32 индикации, сигнализирующий о наличии замыкания на землю, не срабатывает. 1

Выходной сигнал, равный логической 1, подается с выхода логического элемента НЕ 30 на второй вход логического элемента И-НЕ 28, на первом входе которого присутствует логическая 1, а на выходе логического элемента И-НЕ 28 отрабатывается логический О, а это значит, что

575838

блок 31 индикации срабатывает - световой индикатор загорается,,сигнализируя о разрыве в фазе. Таким образом, устройство выдает информацию: повреждена фаза А (загорелся светодиод блока 22 индикации), вид однофазного повреждения - РФ (сработал блок 31 индикации).

Аналогично срабатывает устройство

10 при разрыве в фазе В или С.

Предложенное устройство позволяет определить вид однофазного повреждения В1ада разрыв в фазе или замыкание на землю и выделить поврежденную фазу, что сокращает время поиска места повреждения.

15

20

0

.Формула изобретения

Устройство для определения поврежденной фазы в сети с изолированной нейтралью, содержащее первый и второй блоки индикации, блок выдержки времени, первый, второй и третий преобразователи переменного напряжения в постоянное, входы которых соединены с соответствующими клеммами для подключения к контролируемым фазам электросети, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены три канала, каждый из которых содержит три логических элемента НЕ, два двухвходовых логических элемента И-НЕ, логический блок 2И-2ИЛИ-НЕ,

5 блок индикации, дополнительный логический эл.емент НЕ, первый, второй трехвходовые дополнительные логические элементы И-НЕ, первый, второй двухвходовые дополнительные логические элементы И-НЕ, причем выходы каждого из преобразователей переменного напряжения в постоянное соединены с входами соответствующих первых логических элементов НЕ каждого из трех каналов, выходы которых соединены с соответствующими входами первого дополнительного трехвходового логического элемента И-НЕ, выход которого через блок выдержки времени соединен с первым входом первого дополнительного двухвходового элемента И-НЕ, выход которого соединен с входом первого блока индикации, вьгкод первого преобразователя перемен- 5 ного напряжения в постоянное соединен с первым входом первого логического блока 2И-2ИЛИ-НЕ первого канала, с первым входом первого двухвходового

0

5

0

логического элемента И-НР;; второго канала и первым входом первого двух- входового логического элемента И-НЕ третьего канала, выход второго преобразователя переменного напряжения в постоянное соединен с первым входом первого логического элемента И- НЕ первого канала, с вторым входом первого двухвходового логического эл емен.та И-НЕ третьего канала и первым входом логического блока 2И-2ИЛИ- НЕ второго канала, выход третьего преобразователя переменного напряжения в постоянное соединен с первым входом логического блока 2Й-2ИЛИ--НЕ третьего канала, с вторым иходом пер вого двухвходового логического эле- ента И-НЕ второго канала и вторым входом первого двухвходового логического элемента И-НЕ первого канала, выходы двухвходовых логических элементов И-НЕ каждого из трех каналов соединены с соответствующими входами второго дополнительного трех- входового элемента И-НЕ и через соответствующие вторые элементы НЕ с вторыми входами каждого из трех лоРедактор М.Келемеш Заказ 4915/45

Составитель Е.Кущ

Техред А.Кравчук Корректор В.Синицкая

Тираж 728 Подписное ВНИИПИ Государственного ком игета СССР

гю, делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35,,. Раушская наб.,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, уЛоПроектная 4

гических блоков 2Н-2ИЛИ-НЕ, выход второго трехвходового дополнительно- гв элемента И-НЕ соединен с первым входом второго двухвходового дополни- тельного элемента И-НЕ, с третьими входами трех логических блоков 2И- 2ИЛИ-НЕ и через дополнительный логический элемент НЕ - с вторым входом первого дополнительного двухвходового логического элемента И-НЕ и четвертыми входами трех логических блоков 2И-2ИЛИ-НЕ, выходы каждого из трех логических блоков 2И-2ИЛИ-НЕ каждого иэ трех каналов через соответствующие третьи логические элементы НЕ Соединены с первыми входами вторых двухвходовыос логических элементов И-НЕ„ выкодь которых соединены с входами соответствующих блоков гшдикации каждого канала, вторые входы каждого из вторых двухвходовьгх логических элементов И-НЕ каждого из трех каналов соединены с первым входом первого и вторьм входом

второго дополнительньгх двухвхо- довых логических элементов И-НЕ.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения поврежденной фазы при разрыве фазы и замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем выделения поврежденной фазы при однофазном повреждении вида разрыв в фазе или замыкание на землю..Для достижения поставленной цели в устройство, содержащее первый 31 и второй 32 блоки индикации, блок 29 выдержки времени, преобразователи 1 - 3 переменного тока в постоянный, введены трк канала, каждый из которых содержит по три логических злемента 7,10,13; 8,11,l4j 9,12,15 НЕ соответственно, по два двухаходовых элемента И-НЕ 4,19; 5,20; 6,21 соответственно, по одному логическому элементу 2И-2Ш1К-НЕ 6,17, 18 и по одному блоку индикации 22, 23, 24 соответственно. Кроме того, в устройство введены дополнительный логический элемент НЕ 30, два дополнительных 25, 26 трехвходовых, два дополнительных 27, 28 двухвходовых логических элемента И-НЕ. Устройство позволяет определить вид однофазного повреждения: разрыв в фазе или замы- кание на землю, и выделить поврежденную фазу, что сократит время поиска места повреждения . 1 ил. (О ю ел ч| СП эо DO