Система автоматического поиска поврежденного присоединения при замыкании на землю Советский патент 1987 года по МПК E21F17/06 

ти. Система контролирует шахтную распределительную сеть, состоящую из последовательно соединенных ввода 15 и распределительных подземных подстанций 16 и 17. Каждая из них содержит вводные 18 и фидерные 19 РУ. Каждое РУ снабжено узлом отключения

20и узлом включения 22 и датчиками

21состояния (включено-выключено). Количество модулей 9 совпадает с числом контролируемых РУ 18 и 19. Поиск поврежденного присоединения произво дится последовательным отключением

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к автоматизации распределительных сетей, в ко- гторьк отсутствует селективная защита и где необходим оперативный дистан- цирнный контроль поврежденного присоединения при замыкании на землю.

Целью изобретения является повышение надежности и безопасности элекроснабжения шахтных механизмов.

I

На чертеже изображена функциональная схема системы автоматического поиска поврежденного присоединения при замыкании на землю.

Система содержит устройство t направленной защиты от замыкания на землю, элемент 2 памяти, генератор 3 импульсов, элементы И 4 и 5, элемент ИЛИ 6, распределители 7 и 8, модули 9 включения распределительных устройств, средства 10 связи, первую шину 11 сброса, причем каждый модуль 9 включения расперделительных устройств содержит два элемента И 12 и 13 и элемент 1А памяти.

Система контролирует шахтную распределительную сеть, состоящую из последовательно соединеных ввода 15, распределительных подземных подстан- ций 16 (ЦПП) и 17 (РПП). Каждая подстанция содержит вводные 18 и фидерные 19 распределительные устройства (РУ). Каждое РУ снабжено узлом 20 отключения, датчиками 21 состояния (включено-выключено) и узлом 22 включения. Кроме того, система содержит вторую шину 23 сброса.

РУ, начиная с РУ 19 подстанции 17 нижнего уровня и кончая РУ 18 подстанции 16 верхнего уровня. На каждой подстанции сначала отключаются РУ 19, а затем РУ 18. Если при отключении очередного РУ на выходе УНЗ 1 исчезает сигнал Логическая 1, то найдено поврежденное присоединение. Если на выходе УНЗ 1 сигнал Логическая 1 не исчезает и после отключения РУ 18 подстанции 16, то поврежден ввод 15. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Разрядность распределителей 7 и 8 импульсов одинакова, причем число разрядов в каждом из распределителей 7 и 8 импульсов на один больше числа контролируемых РУ 18 и 19.

Количество модулей 9 совпадает с числом контролируемых РУ 18 и 19. Приведенная распределительная подстанция состоит из шести РУ. Поэтому распределители 7 и 8 импульсов имеют по семь разрядов 7 . 1,. . . ,7 .7 и 8.1,... 8.7, устройство содержит шесть модулей 9. 1,. . . 9.6.

Выход устройства 1 направленной защиты от замыкания на землю соединен с информационным входом элемента 2 памяти, с первым входом первого элемента И 4 и первым инверсным входом второго элемента И 5, выход элемента 2 памяти соединен с запускающим входом генератора 3 импульсов, выход которого соединен с вторыми входами элементов И 4 и 5, выход первого элемента И 4 соединен с управляющим входом первого распределителя 7 импульсов, а выход второго элемента И 5 соединен с управляющим входом второго распределителя 8 импульсов, выход старшего разряда 7.7 первого распределителя 7 импульсов соединен с первым входом элемента ИЛИ 6, второй вход которого соединен с выходом старшего разряда 8.7 второго распределителя 8 импульсов и с первыми входами установки в О распределителей 7 и 8 импульсов и с шиной 23, выход эле мента ИЛИ 6 соединен с первым входом установки в О элемента 2 памяти.

Вторые входы установки в О

элемента 2 памяти и распределителей 7 и 8 импульсов соединены с шиной 11 сброса.

В каждом модуле 9.первый вход первого элемента И 12 соединен с первым инверсным входом второго элемента И 13, с выходом соответствующего -разряда 7.17.6 первого

распределителя 7 импульсов и через средства 10 связи с узлом 20 отключения соответствующего РУ 19 или 18 подстанции 17 или 16. Датчик 21 состояния и узел 22 включения того же РУ соединены через средства 10 связи соответственно с вторым входом первого элемента И 12 и с выходом второго элемента И 13 модуля 9.

При снижении сопротивления изоля- ции относительно земли в каком-либо г из отходящих присоединений РУ 18 и 19 подстанций 16 и 17 или в вводе 15 ср абатывает устройство 1 направленной защиты от замыкания на землю и на его выходе возникает сигнал Логичес- 10 кая 1. Этот сигнал поступает на прямой вход элемента И 4 и на инверсный вход элемента И 5, а также на информационный вход элемента 2 памяти, в который записывается по перепаду от 15 Логический О к Логическая 1. Сигнал Логическая 1 с выхода элемента 2 памяти запускает генератор 3 импульсов. Последовательность импульсов с выхода генератора 3 поступает на вто-

Второй вход второго элемента И 13 модуля 9 соединен с выходом соответст О рые входы элементов И 4 и 5. вующего разряда 8.6,...,8.1 второго распределителя 8 импульсов. Первый и второй входы установки в .О элементов 14 памяти модулей 9.1,...,9.6 соединены соответственно с первым входом установки в О шины 23, распределителя 7 импульсов и с шиной

11сброса. Выход первого элемента И

12каждого модули 9 соединен с информационным входом элемента 14 памяти модуля 9 с третьим входом второго элемента И 13 этого же модуля 9

30

35

Последовательность импульсов проходит только через элемент И 4 на управляющий вход распределителя 7 им- 25 пульсов. При поступлении первого импульса на выходе первого разряда 7.1 формируется сигнал Логическая 1, который поступает на первый вход элемента И 12 модуля 9.1 и через средства 10 связи в узел 20 отключения первого фидерного РУ 19 РПП 17. В результате соответствующее РУ отключится, если оно было включено. Устройство работает следующим образом.

При включении, питания импульсом при помощи RC-цепи (не показана) по шине 11 сброса устанавливаются в исходное нулевое состояние распределители 7 и 8 импульсов, элемент 2 памяти и элемент 14 памяти модулей 9.

На выходе всех разрядов 7.1,..., 7.7, 8.1,...,8,7 распределителей 7 и 8 импульсов, выходах элементов 2 .и 14 памяти, выходах элементов И 4 и 5, элементов И 12 и 13, элемента ИЛИ 6, выходе генератора 3 импульсов, а также на выходе устройст ва 1 защиты от замыкания на землю и шине 11 сброса устанавливаются сиг-5о втором входе И 12 сигнал Логи- налы Логический О.ческий О, а это означает, что соот40

Если к моменту поступления сигнала Логическая 1 с выхода 7.1 на первый вход элемента И 12 модуля 9.1 на втором входе элемента И 12 имеется также сигнал Логическая 1 (это означает, что РУ было включено), то происходит запись Логическая 1 в элемент 14 памяти и сигнал Логическая 1, поступающий с выхода элемента 14 памяти на третий вход эле., мента И 13, подготавливает цепь для .

включения соответствующего фидерного

РУ19 подстанции РПП 1 7, Кроме того, этот сигнал поступает на соответствующий элемент индикации (не показан). Если

На вторые входы элементов И 12 модулей 9 с датчиков 21 состояния соответствующих РУ 18 и 19 поступает через средства 10 связи информация о состоянии РУ.

Если РУ включено, на второй вход элемента И 12 соответствующего модуля 9 поступает сигнал Логическая

5403 1

Если РУ отключено - сигнал Ло- гический О.

При снижении сопротивления изоля- ции относительно земли в каком-либо г из отходящих присоединений РУ 18 и 19 подстанций 16 и 17 или в вводе 15 ср абатывает устройство 1 направленной защиты от замыкания на землю и на его выходе возникает сигнал Логичес- 10 кая 1. Этот сигнал поступает на прямой вход элемента И 4 и на инверсный вход элемента И 5, а также на информационный вход элемента 2 памяти, в который записывается по перепаду от 15 Логический О к Логическая 1. Сигнал Логическая 1 с выхода элемента 2 памяти запускает генератор 3 импульсов. Последовательность импульсов с выхода генератора 3 поступает на вто- .

О рые входы элементов И 4 и 5.

30

25

Последовательность импульсов проходит только через элемент И 4 на управляющий вход распределителя 7 им- пульсов. При поступлении первого импульса на выходе первого разряда 7.1 формируется сигнал Логическая 1, который поступает на первый вход элемента И 12 модуля 9.1 и через средства 10 связи в узел 20 отключения первого фидерного РУ 19 РПП 17. В результате соответствующее РУ отключится, если оно было включено.

втором входе И 12 сигнал Логи- ческий О, а это означает, что соот

Если к моменту поступления сигнала Логическая 1 с выхода 7.1 на первый вход элемента И 12 модуля 9.1 на втором входе элемента И 12 имеется также сигнал Логическая 1 (это означает, что РУ было включено), то происходит запись Логическая 1 в элемент 14 памяти и сигнал Логическая 1, поступающий с выхода элемента 14 памяти на третий вход элемента И 13, подготавливает цепь для .

включения соответствующего фидерного

РУ19 подстанции РПП 1 7, Кроме того, этот сигнал поступает на соответствующий элемент индикации (не показан). Если

ветствующее РУ отключено до начала поиска, то запись Логическая 1 в элемент 14 памяти не происходит, и на третьем входе элемента И 13 имеется сигнал Логический О, препятствующий включению РУ при последующем восстановлении сети после окончания поиска.

5

Если после отключения первого фидерного РУ 19 подстанции 17 сигнал Логическая 1 на выходе устройства 1 направленной защиты от замыкания на землю не исчезает, то на управля ющий вход распределителя 7 импульсо через элемент И А поступает второй импульс с выхода генератора 3. При этом сигнал Логическая 1 сформируся на выходе разряда 7.2, на выход остальных разрядов распределителя 7 импульсов есть сигналы Логический О.

Сигнал Логическая 1, поступив через средства 10 связи в узел 20 отключения второго фидерного РУ 19 подстанции 17, выключает это РУ, если оно включено. Одновременно подготавливается включение этого РУ в модуле 9.2. Если сигнал Логическая 1 на выходе устройства наравленной защиты от замыкания на землю не исчез,то аналогичным образом производится отключения последующих РУ: вводного РУ 18 РГШ 17, первого и второго фидерных РУ 19 ЦПП 16 и вводного РУ 18 1ЩП 16. И одновременно аналогичным образом подготавливают цепи для последующего включения РУ, отключенных в ходе поиска в соответствующих модулях 9.3,...,9.6.

Таким образом, поиск поврежденного присоединения производится последовательным отключением РУ, начиная с фидерных РУ подстанции нижнего уровня (РУ 19, РПП 17), и кончая вводным РУ подстанции вернего уровня (РУ 18, ПП11 16). Приче на каждой подстанции сначала отключаются фидерные РУ, а затем вводны

Поиск может иметь два исхода: при отключении очередного РУ исчезет сигнал Логическая 1 на выходе

устройства 1, это означает, что поврежденное.присоединение найдено, и сигнал Логическая 1 на выходе устройства 1 не исчезает и после отключения вводного РУ подстанции верхнего уровня (РУ 18, ЦПП 16), это означает, что поврежден ввод 15.

Рассмотрим работу устройства в обоих случаях.

Предположим, сигнал Логическая 1 на выходе устройства 1 сменяется сигналом Логический О в момент отключения второго РУ 19 подстанции 16. Это отключение произведено сигна5

5 0

0

5

лом Логическая 1 с выхода разряда 7.5 распределителя импульсов. Сигнал Логический О с выхода устройства 1 поступает на прямой вход элемента И 4 и инверсный вход элемента И 5. При этом запрещается прохождение импульсов с выхода генератора 3 через элемент И 4 на управляющий вход распределителя 7 импульсов и разрешается прохождение импульсов с выхода генератора 3 через элемент И 5 на управляющий вход распределителя 8 импульсов. Распределитель 7 останавливается и на выходе его разряда 7.5 остается сигнал Логическая 1. Этот сигнал остается на первом инверсном входе элемента И 13 модуля

9.5,что обуславливает сигнал Логический О на выходе этого элемента и запрещает формирование команды на включение второго фидерного РУ 19 подстанции 16, у которого повреждено отходящее присоединение. Одновременно сигнал с выхода разряда 7.5 распределителя 7 поступает на соответствующий индикационный элемент диспетчерского мнемощита (не показан). Этим-определяется какое именно присоединение повреждено. Первьй импульс, поступающий на управляющий вход распределителя 8 импульсов, вызывает формирование сигнала Логическая 1 на выходе разряда 8,1. Этот сигнал поступает на второй вход элемента И 13 модуля 9,6, однако, так как вводное РУ 18 подстанции 16 не отключается во время поиска поврежденного присоединения, то на выходе элемента 14 памяти, соединенного с третьим входом элемента И 13 модуля 9.6 сигнал Логический О, что обуславливает сигнал Логический О на выходе элемента И 13 модуля

9.6,т.е. команда на выключение ввод- 45 ного РУ 18 подстанции 16 не будет

подана, и это РУ сохранит прежнее состояние, С приходом второго импульса на управляющий вход распределителя 8 сигнал Логическая 1 сформи50 руется на выходе разряда 8.2 и поступит на второй вход элемента И 13 модуля 9,5, но так как на инверсном входе этого элемента запрещающий сигнал Логическая 1 с выхода разряда

55 7.5 распределителя 7, то на выходе элемента И 13 модуля 9.5 сигнал Логический О, т.е. сигнал на включение второго фидерного РУ 19 подстан0

35

40

ции 16, у которого повреждено отходящее присоединение, не формируется. Третий импульс, поступающий на управляющий вход распределителя 8 импульсов вызывает появление сигнала Логическая 1 на выходе разряда 8.3. Этот сигнал поступает на второй вход элемента И 13 модуля 9.4. Если соответствующее этому модулю первое фидерное РУ 19 подстанции 16 нахо- дится во включенном состоянии до начала поиска, то на третьем входе элемен та И 13 модуля 9.4 будет сигнал Логическая 1, поступающий с выхода элемента 14 памяти этого модуля. Так как на инверсном входе элемента И 13 модуля 9.5 сигнал Логический О, поступающий с выхода разряда 7.4 распределителя 7, то на выходе элемента И 13 модуля 9.4 формируется сигнал Логическая 1, который через средства 10 связи поступает в узел 22 включения первого фидерного РУ 19 подстанции 16 и происходит включение этого РУ

Если до начала поиска первое фидер ное РУ 19 подстанции 16 отключено, то на вход элемента И 13 модуля 9.4 с выхода элемента 14 памяти этого модуля поступает сигнал Логический О, который запрещает формирование сигнала Логическая 1 на выходе элемента И 13. Поэтому контролируемое модулем 9.4 РУ не включается,т.е. сохранят то состояние, в котором оно было до начала поиска. С поступлением после- дующих импульсов на управляющий вход распределителя 8 аналогичным образом производится включение всех РУ, которые находятся во включенном состоянии до начала поиска. РУ, которые были отключены диспетчером еще до начала поиска поврежденного присоединения, остаются в отключенном состоянии.

С поступлением седьмого импульса на управляющий вход распределителя 8 импульсов сигнал Логическая 1 формируется на выходе рахряда 8.7. Этот сигнал поступает на первые вхо- ды установки в О распределителей 7 и 8 импульсов и элементов 14 памяти модулей 9.1,...,9.6 и через элемент ИЛИ 6 на первый вход установки в О элемента 2 памяти. В результа- те все элементы памяти и распределители импульсов устанавливаются в исходное нулевое состояние. Так как на выходе элемента 2 памяти сигнал

с O 5 0

5 О« 0

5 д

Логической О, то генератор 3 импульсов отключается. На этом процесс поиска поврежденного присоединения и восстановления испаяных участков распределительной сети заканчивается.

Если и после отключения вводного РУ 18 подстанции 16 верхнего уровня на выходе устройства 1 направленной защиты от замыкания на землю остается сигнал Логическая 1, то на управляющий вход распределителя 7 импульсов поступает следующий, седьмой импульс. На выходе разряда 7.7 распределителя 7 импульсов формируется си1- нал Логическая 1, который через элемент ИЛИ 6 поступает на первый вход установки в О элемента 2 памяти и на выходе его устанавливается Логический О. При этом отключается генератор 3 импульсов. Но не устанавливаются в О распределитель 7 импульсов и элементы 14 памяти модулей 9.1...9.6. Сигнал Логическая 1 с выхода разряда 7.7 поступает на соответствующий индикационный элемент диспетчерского мнемощита (не показан), указывая на то, что поврежден ввод 15. Выходы элементов 14 памяти модулей 9.1,...,9.6 подключены к соответствующим индикационным элементам мнемощита, на которорых в этом случае отображена информация о состоянии сети к моменту повреждения ввода 15, т.е. отображено, какие РУ включены, а какие выключены до начала поиска.

Для наглядности рассматривается поиск неисправного приспособления в распределительной сети, имеющей один ввод 15, состоящей из двух подстанций ЩШ 16 И РПП 17 и содержащей 6 распределительных устройств.

Однако предлагаемое устройство способно вести поиск неисправного присоединения с последующим восстановлением исправного участка сети с произвольным числом N РУ, расположенных на последовательно соединенных подстанциях. В этом случае каждый первый и второй распределители содержат по N+1 разрядов, а количество логических модулей равно N.

Независимо от числа контролируемых РУ строго осуществляется следующий принцип поиска: вначале первый распределитель импульсов через средства связи отключает фидерные РУ подетанции нижнего уровня с запоминанием в логических модулях их предшествующе- .го состояния, затем производится вы- ключение вводного РУ этой подстанции. Далее аналогичным образом производится отключение фидерных и вводных РУ подстанций следующих уровней.Эти отключения производятся до замены сигнала Логическая 1 на выходе устройства 1 направленной защиты от замыкания на земле на сигнал Логический О. Вторым распределителем с помощью логических модулей и средств связипроизводится в обратном порядке включение РУ с исправными отходящими присоединениями. Причем включаются только те РУ; которые были включены до начала поиска. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает определение любого отходящего или вводного присоединения с недопустимо низким уровнем сопротивления изоляции относительно земли. Формула изобретения

30

35

1. Система автоматического поиска поврежденного присоединения при замыкании на землю, содержащая вводные и фидерные распределительные устройства распределительных подстанций, устройства направленной защиты от замыкания на землю, средства связи, узлы отключения, включения и датчики состояния распределительного устройства, отличающаяся тем,что,с целью повьшения надежности и безопасности электроснабжения шахтных механизмов j она снабжена элементом памяти,генератором импульсов, двумя элементами И, .,, элементом ИЛИ, двумя распределителями импульсов, модулями включения распределительных устройств, количест- .во которых N совпадает с количеством распределительных устройств, двумя шинами сброса, причем устройство направленной защиты подключено к информационному входу элемента памяти, первому входу первого элемента . И и инверсному входу второго элемента И, выход элемента памяти соединен с входом генератора импульсов, выход которого соединен с прямым входом второго -элемента И и вторым входом первого элемента И, выходы элементов И подключены соответственно к управляющим входам распределителей импульсов, выходы с первого по N первого распределителя импульсов соединены

1305403 10

соответственно с первыми ,и вторыми входами модулей включения распределительных устройств и через средства связи с узлами отключения распредели5 тельных устройств, выходы с первого по N второго распределителя импульсов соединены соответственно с третьими входами модулей включения распределительных устройств, выходы последних

to подключены к узлам включения распределительных устройств, четвертые входы модулей включения распределительных устройств соединены через средства связи с выходами датчиков состоя15 ния распределительных устройств,

первая шина сброса подключена к одному из обнуляющих входов элемента памяти, первому обнуляющему входу распределителей импульсов и пятому входу

20 модулей включения распределительных устройств (М+1)-й выход первого распределителя импульсов подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с другим обнуляющим дом элемента памяти, (Н+1)-й выход второго распределителя импульсов подключен к второму входу элемента ИЛИ, второму обнуляющему входу первого распределителя импульсов и второй шине сброса, которая соединена с вторым обнуляющим входом второго распределителя импульсов и шестым входом модулей включения распределительных устройств.

45

50

55

2, Система по п.1, о т,л и ч а ю- ш а я с я тем, что модуль включения распределительных устройств содержит два элемента И и элемент памяти, причем первый и второй входы первого элемента И являются соответственно первым и четвертым входами модуля включения распределительных устройств, выход первого элемента И соединен с информационным входом элемента памяти, первый и второй входы установки в О которого является соответственно пятым и шестым входами модуля включения распределительных устро йств, выход элемента памяти соединен с первым прямым входом второго элемента И, второй прямой вход которого является третьим входом модуля включения распределительных устройств, инверсный вход второго элемента И является вторым входом МОДУЛЯ включения распределительных устройств,авьге:од второго элементам является выходом модуля включения распределительных устройств. .

2, Система по п.1, о т,л и ч а ю- ш а я с я тем, что модуль включения распределительных устройств содержит два элемента И и элемент памяти, причем первый и второй входы первого элемента И являются соответственно первым и четвертым входами модуля включения распределительных устройств, выход первого элемента И соединен с информационным входом элемента памяти, первый и второй входы установки в О которого является соответственно пятым и шестым входами модуля включения распределительных устро йств, выход элемента памяти соединен с первым прямым входом второго элемента И, второй прямой вход которого является третьим входом модуля включения распределительных устройств, инверсный вход второго элемента И является вторым входом МОДУЛЯ включения распределительных устройств,авьге:од второго элементам является выходом модуля включения распределительных устройств. .

Изобретение относится к горной пром-ти и позволяет повысить надежность и безопасность электроснабжения шахтных механизмов. Для этого система содержит устр-во 1 направленной защиты (УНЗ) от замыкания на землю, элемент 2 памяти, генератор 3 импульсов, элементы 4 и 5 И, элемент 6 ИЛИ, распределители 7 и 8, модули 9 включения распределительных устр-в (РУ), средства 10 связи, шины сброса 11 и 23. Каждый модуль 9 содержит два элемента 12 и 13 И и элемент 14 памяС Я (Л : о ел 4 я 13