Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в электрической сети переменного тока с изолированной или компенсированной нейтралью Советский патент 1987 года по МПК H02H3/16 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к защите электрических сетей, и предназначено для работы в электрических сетях с изо. иров;1иной и компенсированной нейтралью.

Цель изобретсимч повышение надежности и селективное и действия путем введения непрерывного контроля исправности.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства защиты; на фиг. 2-5 - функциональные схемы соответственно первого и второго блоков выдержки времени, формирователей (первого и второго) коротких импульсов и блока контроля исправности: на фиг. 6 - диаграмма напряжений устройства.

На диаграмме представлены сигналы (напряжения на выхсю блоков устройства защиты) для двух ре;;м1л,ов сети: нормального и одноф ;.ного за.мыкания на землю.

К трансформатору 1 напряжения нулевой последовательности сети подключены последовательно соединенные первый ключ 2, фазосдвигаюпи1Й блок 3, первый формирователь 4 прямоугольных импульсов, первый формирователь 5 коротки х имцульсов, первый логический элемент И 6, интегрирующий усилитель 7, релейный усилитель 8, второй логический элемент И 9 и исполнительный орган 10. К трансформатору II тока нулевой последовательности защищаемого при- соед,инения подключены последовательно соединенные второй ключ 12, фильтр 13 основной частоты, вторые формирователь 14 прямоугольных импульсов и формирователь 15 коротких импульсов, выход которого подключен к второму входу первого логического элемента И 6. К выходу фильтра 13 основной частоты подключены последовательно соединенные выпрямитель 16, первый пороговый элемент 17 и преобразователь 18 импульсов в напряжение постоянного уровня (логический сигнал), выход которого подключен к третьему входу первого логического элемента И 6. К, трансформатору 1 напряжения подключены носледовательно соединенные второй пороговый элемент 19, второй 20 и первый 21 блоки выдержки времени и блок 22 контроля исправности. Первый выход второго блока 20 выдержки времени через третий формирователь 23 коротких импульсов соединен с установочным входом (сброса информации - выходного сигнала), интегрируюнгего усилителя 7. К выходу релейного усилителя 8 подключен индикатор 24 и другой вход блока 22 контроля ис- нравности. Генератор 25 сигналов своими выходами подключен к входам фазосдвигаю- щего блока 3 и фильтра 13 основной частоты соответственно через третий 26 и четвертый 27 ключи. Выход первого блока 21 выдержки времени соединен со вторым входом второго логического элемента И 9 и с управляющими входами первого 2 и второго 12

5

ключей. Второй выход второго блока 20 выдержки вре.мени соединен с управляющи.ми входами третьего 26, четвертого 27 ключей и управляющим входом генератора 25 сиг- на.оп.

(.:Г| блок 21 выдержки времени (фиг. ) содержит генератор 28 импульсов, логический элемент И 29 и счетчик 30 импульсов.

Вторлй б/юк 20 выдержки времени

(фиг. 3) содержит последовательно соединенные пми рагор 31 импульсов, логический элемент И 32, счетчик 33 импульсов, первый выход которого подключен к второ.му входу логического элемента И 32 и первому выхоJ ду блока. Между входом блока и установочным входом счетчика 33 импульсов включен элемент НЕ 34.

Формирователь (5 или 15) коротких импульсов (фиг. 4) содержит включенные между входом и выходом блока последователь0 Ни г.о диненные генератор 35 импульсов, счег ;ик 36 импульсов и дещифратор 37.

L-. I .iK 22 контроля исправности (фиг. 5) содержит включенные между первы.м входом и В1)1ходом блока последовательно соединенные логические элементы НЕ 38, И-HF-, 39, И 40 и эле.мент 41 выдержки времени. 5ыход элемента НЕ 38 подключен к второму входу логического элемента И 40. Второй вход блока соединен со вторым входом логического элемента И-НЕ 39.

0 Третий формирователь 23 коротких ir-- пульсов предназначен для сброса хранимой информации (выходного сигнала) интегрирующего усилителя к выполняет эту функцию при появлении однофазного замыкания на землю в сети и отключении за.мыкания.

5 Он представляет собой формирователь, реагирующий на передний и задг. ий фронты пря.моугольного импульса.

В нормальном режи.ме с; ти выходные сигналы элементов и блоков 19-21 и 9 равны нулю, ключи 2 и 12 разомкнуты. На втором выходе блока 20 выдержки времени сигнал равен логической единице, поэтому ключи 26 и 27 замкнуты. От генератора 25 на входы фа:к)сдвигающего блока 3 и фильтра 13 основной частоты соответственно че5 рез третий 26 и четвертый 27 ключи поступают импульсы (или синусоидальные сигналы). На первый и второй входы первого логического элемента И 6 поступают совпадающие во времени импульсы (фиг. 6), а на третий его ьход - логическая единица.

0 На выходе этого элемента появляются короткие прямоугольные импульсы длительностью ft, которые интегрируются усилителем 7, при этом на выходе релейного усилителя 8 появляется наг1ряжсние; индикатор 24

c сигнализирует об исправности устройства защиты. Сигналы на отключение выключателя защищаемого присоединения и на выходе блока 22 контроля исправности отсут0

ствуют. При каком-либо нарушении в схеме сигнал на выходе релейного усилителя 8 исчезает, а на выходе блока 22 появляется сигнал о неисправности. Таким образом, в нормальном режиме сети осуществляется контроль исправности устройств а защиты, что повышает надежность его работы.

При однофазном за.мыкании на землю на защищаемом присоединении на выходах трансформаторов напряжения 1 и тока 11 появляются сигналы. На выходе второго порогового элемента 19 появятся импульсы, а на первом выходе второго блока 20 выдержка времени - логическая единица. Первый блок 21 выдержки времени начинает отсчитывать выдержки времени ul,, on- ределяемую частотой генератора 28 импульсов и обеспечивающую отстройку от переходных процессов в электрической сети. Затем на выходе блока 21 появляется логическая единица, разрещая работу логического элемента И 9.

Так как замыкание на зе.млю происходит на защищаемом присоединении, то исполнительный орган 10 срабатывает и выключатель отключает защищаемое присоединение. При однофазном замыкании на землю на другой линии (вне зоны защиты) импульсы на выходе первого логического элемента И 6 отсутствуют и исполнительный орган 10 не срабатывает. При замыкании на землю и исправном устройстве защиты сигнал о неисправности на выходе блока 22 отсут- ствует.

При отключении однофазного замыкания на землю и уменьщении иипряжения нейтрали (на выходе трансформатора 1 напряжения) импульсы на выходе второго порогового элемента 19 исчезают и на первом вы- ходе второго блока 20 выдержки времени с .малой выдержкой времени ut, определяемой частотой генератора 31 импульсов, появляется логический нуль. На выходе блока 21 сигнал становится равным нулю и за- прещает прохождение единичного логического сигнала через элемент И 9, т. е. запрещают работу устройства защиты.

При подаче нулевого сигнала на вход первого блока 2 выдержки времени, на его выходе сигнал будет нулевым, а при подаче на вход блока 21 единичного сигнала счетчик 30 считает импульсы и через время All сигнал на выходе блока равен логической единице. Второй блок 20 выдержки времени построен аналогично первому. При подаче на его вход логической единицы на первом выходе будет единичный сигнал, а при подаче нуля - с выдержкой времени At на первом выходе появляется сигнал логического нуля, а на втором - сигнал логической едршицы. При малом напряже- НИИ и о на трансформаторе 1 на выходе второго порогового элемента 19 будет нулевой сигнал, а при превыщении напряже

нием Ue напряжения уставки 1 уст.г порогового элемента 19 на выходе последнего появляются импульсы, которые сбрасывают счетчик 33 блока 20 выдержки времени и на первом выходе его устанавлиЕзается единичный сигнал.

Формирователь (блоки 5 и 15) коротких импульсов при подаче на его в.ход п певого сигнала на выходе имеет также нулевой сигнал (генератор 35 блокируется и счетчик 36 импульсов сбрасывается). При подаче на нход формирователя сигнала логической единицы генератор 35 начинает работать, счетчик 36 считает импульсы, а дешифратор 37 выдает импульс длительностью Т, или Tj (соответственно для блоков 5 и 15)

Блок 22 контроля неисправности работает в соответствии со следующей логикой:

Вход 1Вход 2Выход

0ОI

1ОО

01О

111

Таким образом, применение ипед.чагае- мого устройства защиты попытает надежность работы сети и селективность действия заи1иты.

о

5

5 j

0

Формула изобретения

1. Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в электрической сети переменного тока с изолированной или компенсированной нейтралью, содержащее последовательно соединенные фазосдвигаю- щий блок, первые формирователи соответ- етвеиио прямоугольных и коротких импульсов, первый элемент И, интегрирующий и релейньн уеилители, последовательно сое- дппе1П1ые фильтр основной частоты, вторые формирователи соответственно прямоугольных и коротких импульсов, выход последнего подключен к второму входу первого элемента И, поеледовательно соединенные выпрямитель, подключенньп к выходу фильтра основной частоты, первый пороговый элемент и преобразователь импульсов в напряжение постоянного уровня, выход которого подключен к третьему входу первого элемента И, а также второй пороговый элемент, подключенный к трансформатору напряжения нулевой поеледовательности сети, первый блок выдержки времени и исполнительный орган, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности и селективности действия путем ведения непрерывного контроля исправности, в него введены генератор сигналов, четыре ключа, второй блок выдержки времени, третий формирователь коротких импульсов, второй элемент И, блок контроля исправности и индикатор, приче.м первый ключ включен между транс

форматором напряжения нулевой последовательности сети и фазосдвигающим блоком, второй ключ - между трансформатором тока нулевой последовательности защищаемого присоединения и фильтром основной частоты, первый выход генератора сигналов через третий ключ соединен с входом фазосдвигающего блока,-второй его выход через четвертый ключ соединен с входом фильтра основной частоты, второй блок выдержки времени включен между выходом второго порогового элемента и входом первого блока выдержки времени, выход релейного усилителя соединен непосредственно с индикатором и первым входом блока контроля исправности и через второй элемент И - с входом исполнительного органа, выход первого блока выдержки времени соединен с вторыми входами второго элемента И, блока контроля исправности и управляющими входами первого и второго ключей, первый выход второго блока выдержки вре- мени через третий формирователь коротких импульсов соединен с установочным входом интегрирующего усилителя, а второй его выход - с управляющими входами третьего, четвертого ключей и генератора сигна- лов.

0

5

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что второй блок выдержки времени содержит последовательно соединенные генератор импульсов, элемент И и счетчик импульсов, а также элемент НЕ, включенный между входом второго блока выдержки времени и установочным входом счетчика импульсов, инверсный выход которого соединен с вторым входом элемента И и первым выходом второго блока выдержки времени, а прямой выход - с вторым выходом второго блока выдержки времени.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок контроля исправности содержит включенные между его входом и выходом последовательно соединенные элементы НЕ, И-НЕ И и выдержки времени, причем второй вход элемента И-НЕ соединен с вторым входом блока, а выход элемента НЕ - с вторым входом элемента И.

4.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый и второй формирователь коротких импульсов каждый содержит включенные между его входом и выходом последовательно соединенные генератор импульсов, счетчик импульсов и дешифратор, причем установочный вход счетчика импульсов соединен с входом своего формирователя.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты от замыкания на землю в сети переменного тока. Целью изобретения является повышение надежности и селективности действия путем введения непрерывного контроля исправности. При однофазном замыкании на землю на поврежденном присоединении на выходах трансформаторов напряжения 1 и тоI Ну ст. 2 ка 11 появляются сигналы. На выходе второго порогового элемента 19 возникают импульсы, а на первом выходе второго блока 20 выдержки времени - логическая единица. После выдержки времени, обеспечивающей отстройку от переходных процессов в электрической сети, на выходе первого блока 21 выдержки времени появляется логическая единица, разрешая работу логическому элементу И 9. Это в свою очередь вызывает срабатывание исполнительного органа 10. В нормальном режиме работы сети выходные сигналы элементов 19 и 9 и блоков 20 и 21 равны нулю, ключи 26 и 27 замкнуты. От генератора 25 на каналы тока и напряжения поступают проверочные сигналы. Вследствие этого срабатывает логический элемент И 6, выходные импульсы которого интегрируются усилителем 7, на выходе релейного усилителя 8 появляется напряжение. Индикатор 24 сигнализирует об исправности устройства защиты. При каком-либо нарушении в схеме сигнал на выходе релейного усилителя 8 исчезает, а на выходе блока 22 контроля исправности появляется сигнал о неисправности. 3 з. п. ф-лы, 6 ил. i (Л со о со ел Ю Сигна,} а Heucnflai - насти устрой

VU2.1

9иг.

(Риг.З

Раг.З

фиъ. ff