Устройство для сигнализации замыканий на землю в двухпроводных сетях постоянного тока Советский патент 1987 года по МПК H02H3/16 

ИзоОретснне отши-цтся к релейной защите и может быть исппльновано лля защиты от : амыканий на :1емлю в оперативных цепях постоянного тока на промьпиленных преднриятих, электрнчес них станциях и подстанциях.

Целью изоГфетения является повмтпе мне чувствительности и избирательности действия при замыкании через б(1лыиое переходное сопротивление.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства селективной сигнализации замыканий на землю в двухпроводных етях постоянного тока;

на фиг.

принципиальная схема органа фиксации повреждешюго полюса.

Пусковая часть структурной схемы устройства состоит из органа 1 фиксации поврежденного полюса (ОФ1) и органа 2 контроля несимметрии напряжений (ОН2), первый вход ОФ1 одним из полюсов подключен к контролируемой сети 3 через два одинаковых электролитических конденсатора 4, а другим к земле, ОН2 - к общей точке резис- торног(5 делителя 5 и к земле.

Избирательная часть структурной схемы состоит из органов 6 фиксации направления импульсной мощности (ОФН6) в отходящих линиях 7, входы которых подключены к выходам датчиков 8 тока.

Логическая часть схемы состоит из блока 9 логических элементов (БЛЭ9) типа ЗН по два на каждую отходяпо ю линию, первые из которых положительные логические элементы 10 - вырабатывают управляюш,ее воздействие при замыкании положительного полюса линии, а вторые - отрицательные логические элементы 11 - при замыкании отрицательного полюса, причем объединенные в один узел первые входы положительных логических элементов 10 подключены па первый выход ОН2, а отрицательных логических элементов 11 - на второй вход ОН2, вторые входы положительных логических элементов 10 подключены к первым выходам ОФН6 соответствуюш х линий, третьи входы положительных логических элементов 9 об1 единены в один узе.л и подключены к первому выходу ОФ1 .

Регистрирун)шая часть схемы состоит из блока 12 индикации (БН12) и зацомиилюшего блока 13 (ЗБ13) с кнопкой ( бр(г- 1А, входы которого под- coejunicHv, соответствер)но через диоды

160652

1З к выходам положительных логических элементов 10 и отрицательных логических элементов 11 линии, а входы блока 12 индикации включены на со- г ответствующие выходы ЗБ13.

блокирующая часть структурной схемы содержит орган возврата схемы, состоящий из элемента ИЛИ 16 и реле времеш 17, первый и второй входы 10 элемента ИЛИ 16 подключены соответ-. ственно к первому и второму выходу органа фиксации поврежденного полюса (1Ф1, а третий и все последующие соответственно к первому и второму- 15 выходу органов 6 фиксации направления импульсной мощности на отходящих линиях, а выход элемента ИЛИ 16 подключен на вход электронного реле

17времени, выход которого подключен 20 на третьи входы органов 6 фиксации

1аправ.ления импульсной мощности и второй вход ОФ1.

Орган 6 фиксации направления импульса мощности на отходяш их линиях

содержит орган 18 направления импульса мощности, первый и второй входы которого подключены к соответствуюп1им выходам датчика тока, два элемента логики 2ИЛИ-НЕ 19 и 20, первые входы

30 которых подсоединены соответственно к первому и второму выходам органа

18направления импульса мощности, два одинаковых RS-триггера 21 и 22. S-входы которых подключены соответст3.5 венно к выходам элементов логики 2 ИЛИ-НЕ 19 и 20, R-входы объединены в одну точку и подключены к выходу электронного реле :7 времени. Прямой выход RS-триггера 21 соединен с

40 вторым входом элемента логики 2 ИЛИ- НЕ 20 и является вторым выходом органа 6 фиксации направления импульса мощности, прямой выход RS-триггера 22 с.оединен с вторым входом элемента

45 логики 2 ИЛИ-НЕ 19 и является первым входом органа 6 фиксации направления импульса мощности.

Орган 1 фиксации поврежденного 50 полюса содержит блок 23 регулирова-- ния и ограниче1Ц1Я входного сигнала, вход которого подключен одним из полюсов к общей точке электролитических конденсаторов А, а другим - к земле, транзисторный ключ 24, вход которого подключен к первому выходу блока 23 регулирования и ограничения входного сигнала, логический элемент НЕ 25, вход которого подключен к ре31316065

17 времени, исполнительный орган , первый вход которого подключен торому выходу блока 23 регулироия и ограничения входного сигнах

д в вс ки вх то О ИШ си пе С вт ко ро эт не

ла, второй вход - к выходу транзисторного ключа 24, третий вход - к выходу логического элемента НЕ, а первый и второй выходы исполнительного органа 26 являются выходами органа 1 фиксации поврежденного полюса

Исполнительньш орган 26 состоит из двух тиристоров 27 и 28, аноды которых через инверторы 29 соединены с первым и вторым выходами органа 1 фиксации направления импульса, а через резисторы 30 - с выходом логического элемента НЕ 25, причем анод тиристора 27 через диод 31 соединен с управляющим электродом тиристора 28, анод которого соединен с управляющим электродом тиристора 27 через /тиод 31,

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии повреждения конденсаторы 4 заряжены до половины величины напряжения контролируемой сети. На первом входе ОФ1 напряжение отсутствует, поэтому на первом и втором выходах блока ограничения и регулирования входного сигнала 23 напряжение равно нулю. При этом на выходах транзисторного ключа 24 и логического элемента НЕ 25 присутствуют логические О, тиристоры 27 и 28 закрыты и на первом и втором выходах ОФ1 потенциал соответствует логическому О, поскольку аноды тиристоров 27 и 28 соединены с первым и вторым выходами ОФ1 через инверторы 29. Диоды 31 предназначены для исключения ложного срабатьгоания устройства при перезаряде конденсаторов 4. На входе ОН2 сигнал отсутствует, на его . первом и втором выходах сигналы соответствуют логическому О. На первый и второй входы ОФН6 сигнал также не подается, поэтому на первом и втором выходах органа 18 направления ИМ пульса мощности присутствует сигнал логической 1. Он подается на входы элементов 2 ИПИ-НЕ 19 и 20, а с их выходов сигнал логического О поступает на S-входы RS-триггеров 21 и 22 На объединенные К-входы RS-триггеров 21 и 22 подается сигнал логического О от реле 17 времени. Сигнал логического О с первого и второго вы

W

15

0

5

0

5

0

5

ходоп ОФН6 подается на вторые входы ГхПЭ9 типа ЗИ и на входы элемента НИН 16.

Сигналы с первого и второго выходов ОФ1, ОН2, ОФН6 поступают на соот- ветствую1цие входы БЛЭ9.Так как на всех выходах ОФ1, ОН2, С)ФН6 логический О, то и на всех информационных входах и выходах логических элементов 10 и 11 также будет логический О. Он передается на выходы ЕЛЭ9. Диоды 15 выполняют функцию элемента ИШ1. С выходов БЛЭ9 через диоды 15 сигнал логического О подается на первый и второй входы ЗБ13. Кнопка Сброс 14 разомкнута. С первого и- второго выходов ЗБ13 сигнал логического О передается на первый и второй входы блока 12 индикации, при этом индикация поврежденного фидера не производится.

Элемент ИЛИ 16 предназначен для запуска реле 17 времени. Поскольку при отсутствии повреждения в контролируемой сети на его п входов поступают логические О, на выходе элемента ИЛИ 16 появляется логический и сигнал на вход электронного реле 17 времени не поступает. Реле 17 времени предназначено для автоматического возврата ОФ1 и ОФН6 в исходное состояние при их срабатываниях с вьщержкой времени 3-7 с. На выходе реле 17 времени потенциал равен нулю.

При возникновении повреждения одного из полюсов, например положительного, происходит перезаряд электрических конденсаторов 4 и одновременно на первом выходе ОФ1, входе ОН2, а также на первых и вторых входах ОФНб появляются сигналы. Появление сигнала отрицательной полярности на первом входе ОФ1 приводит к тому, что на выходе транзисторного ключа 24 появляется сигнал логической 1, а тиристор 27 открывается, и на его аноде появляется сигнал логического О, которьп через диод 31 подается на управляющий электрод тиристора 28, предотвращая его ложное срабатывание.

Сигнал логического О с анода тиристора 27 подается на вход инвертора 29, и на первом выходе ОФ1 появляется сигнал логической 1, что свидетельствует о замыкании положительного полюса на землю. Одновремен513

но с этим на первом входе ОФН6 пов- реждетгной линии появляется сигнал положительной полярности. На первом выходе органа 18 направления импульса мощности появляется сигнал логического О. Он подается на вход элемента 2 ИЛИ-НЕ 20 - а с его выхода логическая 1 поступает на S-вход RS- триггера 22, на его прямом выходе появляется логическая 1, т.е. на первом выходе ОФН6 присутствует сигнал логической 1, свидетельствующий о повреждении линии. На втором выходе ОФНб сигнал не появляется, так как с первого выхода ОФН6 подается блокирующий сигнал на второй вход элемента 2 1-1ПИ-НЕ 19. При этом может сработат ь ОФН6 и на неповрежденной линии, но сигнал появится на его втором выходе. Сигнал на входе ОН2 нарастает медленно, поэтому он срабатывает позже, чем ОФ1 и ОФН7. При повреждении положительного полюса на входе ОН2 появляется сигнал отрицательной полярности. Поэтому на первом выходе ОН2 появляется сигнал логической 1. Таким образом, при замыкании положительного полюса сигнал логической 1 поступает на три входа положительного логического элемента 10 поврежденной линии,а положительного логического элемента 10 не- поврежде)1ной линии - лишь на первый и третий входы. На выходе- положительного логического элемента 10 поврежденной линии появляется логическая 1 и через диод 15 подается на перньл вход ЗБ13. На первом выходе ЗБ 13 появляется логическая 1, которая поступает на первьй вход блока 12 индикации, при этом индицируется номер поврежденной линии 7. Для автоматического возврата ОФ1 и ОФН6 в исходное состояние сигнал логической 1 с первого ОФ1, с первого и второго выходов ОФН6 подается на входы элемента ИЛИ 17. С его выхода сигнал логического О поступает на вход реле 17 времени. На выходе реле 17 времени через несколько секунд появляется сигнал логической 1, который поступает на второй вход ОФ1 и третий вход ОФНб. На выходе элемента логики НЕ 25 появляется логический О, тиристоры 27 и 28 теряют питание. Одновременно с этим изменяется состояние КЗ-трип к- ров 21 и 22.

56

Через 1 с схема реле 17 времени возвращается в исходное состояние и на выходе появляется логический О соответственно ОФ1, ОФНб также возвращаются в исходное состояние.

Схема устройства готова к повторному действию.

Кнопка Сброс 14 предназначена для ручного сброса информации ЗБ 13

н прекращения индикации повреждения линий.

При замыкании отрицательного полюса контролируемой сети схема работает аналогично. На втором выходе ОФ1

появляется сигнал логической 1,- аналогичные сигналы появляются на вторых выходах ОН2 и ОФНб поврежден- ного фидера, которые подаются на три входа отрицательного логического элемента 11 поврежденной линии. С выхода отрицательного логического элемента 11 сигнал логической 1 через диод 15 подается на первый вход ЗБ 13. С первого выхода ЗБ 13 сигнал логической 1 подается на первый вход блока 12 индикации, который noKasl i- вает номер поврежденной линии. Блок ОН2 в данном устройстве используется для исключения ложного срабатывания

устройства при подключении, например, линии с незаряженными емкостями полюсов сети относительно земли. Поскольку незаряженная емкость при однополюсном подключении в первый момент

ведет себя как место замыкания, то могут сработать ОФ1 и ОФНб, однако емкости подключаемой линии заряжаются значительно быстрее, чем нарастает напряжение на входе ОН2, поэтому напряжение сигнала на входе ОН2 не появляется, не появляется оно и на входах логических элементов 10 и 11, а с помощью элемента ИЛИ 16 и реле 17 времени остальная часть схемы

возвращается в исходное положение.

Применение данного устройства позволяет повысить чувствительность и избирательность устройства при замыкании через большие сопротивления,

исключить ложные его срабатывания за счет использования переходного процесса перезаряда дойолнительно введенных конденсаторов и сравнения полярности сигналов в цепи введенных

конденсаторов и на отходящих линиях.

Формула изобретения

1. Устройство для сигнализации замыканий на землю в двухпроводных се7:

тях nocTfifiFiHoro тока, содрржащое ле- литель напряжения, вьтолнениьп ий резисторах и подключаемы между ил.ию сами сети, CJSIOK контроля несиммот- рии напряжений, подключенный между общей тонкой делителя напряжения и землей, блок логических эдемер1тов И на каждом присоединении, тзервые входы которых соединены с выходами блока контроля несимметрии напряжений, а вторые входы связань с соотвотст- вую1цими дaтчикa ш тока, установленными на отходяасих линиях, блок индикации, диоды, отличающее- с я тем, что, с целью повышения чув ствительности и избирательности действия при замыкании через большое переходное сопротивление, дополнительно введены два одинаковых электролитических конденсатора, орган фиксаци поврежденного полюса, органы фиксации направления импульса мощности в отходящих линиях, а также элемент ИЛИ реле времени и запоминаюгдий блок с кнопкой Сброс, причем вход орга- на фиксации поврежденного полюса включен между землей и общей точкой указанных электролитических конденса ров, другие обкладки которых служат для подключения .к контролируемой се- ти, входы органов фиксации направления импульса мощности в отходящих линиях подсоединены к выходам соот- ветств тощих датчиков тока, а вторые входы подключены на выход реле вре- мени, при этом блок логических элементов состоит из логических элементов типа ЗИ по два на каждую отходящую линию, один из которых - попожи- тельньй логический элемент ЗИ, а дру гой - отрицательный логический элемент ЗИ, третьи входы положительных логических элементов ЗИ подключены к nepBONry выходу органа фиксации пов- режленного полюса, второй выход ко- торого соединен с третьиьш входами отрицательных логических элементов ЗИ, вторые входы положительных логических элементов ЗИ подключены к первому выходу органа фиксации на- правления импульса мощности соответствующей линии, а вторые входы отрицательных логических элементов ЗИ к второму выходу органа фиксации импульса мощности, первый и второй входы элемента ИЛИ подключены соответственно к первому и второму выходу органа фиксации поврежденного полюса, а третий и все последующие г.;8

fotvrHP r cTnetrHo к второму и перпому Hi.iXiM.iM органов фиксации напраплерш импульса мощности всех отходящих линий, а выход элемента ИЛИ подключен на яход реле времени, выход которо- Г(т по;1ключен на третий вход органа фик слцииповрежденного полюса, объединенные через диоды выходы положителного и отрицательного логических элементов ЗИ каждой л.тии подключены к соответствующим входам запоминающего блока, а первьш и второй выходы запоминающего блока - к соответствующим входам блока индикации.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что орган фиксации поврежденного полюса содержит блок регулирования и ограничения ВХС1ЛНОГО сигнала, вход которого подключен между общей точкой электролитических конденсаторов и землей, транзисторньи ключ, вход которого подключен к первому выходу блока регулирования и ограничения входного сигнала, логический элемент ЕЕ, вход которого подключен к реле времени, исполнительный орган, первьш вход которого подключен к второму выходу блока регулирования и ограничения входного сигнала, второй вход - к выходу транзисторного ключа, третий вход - к выходу логического элемента НЕ, а первый и второй выходы исполнительного органа являются выходами органа фиксации поврежденного полюса. 3. Устройство по п. 1, о т л и - чающееся тем, что орган фиксации направления импульса мощности на отходяш 1Х линиях содержит орган направления импульса мощности, входы которого подключены к выходам датчика тока, два элемента 2 ИЛИ-НЕ, первые входы которых подсоединены соответственно к первому и второму выходам органа направления импульса мощности, два одинаковых RS-триггера, S-входы которых подсоединены соответственно к первым выходам элементов 2 limi-HE, R-входы объединены в одну точку и подключены к выходу реле времени, прямой выход первого RS-триггера соединен с вторым входом второго элемента 2 ИЛИ-НЕ и служит вторым выходом органа фиксации направления импульса мощности, прямой выход второго RS-триггера соединен с вторым входом первого элемента 2 ИЛИ-НЕ и сл жи-; первым выходом органа фиксации направления импульса мощности.

Составитель Л.Васькова Редактор Н.Лазаренко Техред А.Кравчук Корректор Л. Пилипенко

Заказ 2370/55 Тираж 618Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Произбодственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к области электротехники, в частности к защите от замыканий на землю в оперативных цепях постоянного тока. Цель изобретения - повышение чувствительности и избирательности действия устройства при замыкании через большое переходное сопротивление. При повреждении одного из полюсов конденсаторы 4 перезаряжаются. Сигналы логической 1 появляются на соответствующих выходах органа 1 фиксации поврежденного полюса, органа 2 контроля несимметрии напряжений и органа 6 фиксации направления импульсной мощности поврежденной линии. Эти сигналы поступают на входы соответствующего логического элемента 10 или 11 поврежденной линии в зависимости от полярности поврежденного полюса. Затем через запоминающий блок 13 сигнал поступает на вход блока 12 индикации, который показывает номер поврежденной линии. Данное устройство обладает повышенными чувствительностью и избирательностью при замыкании через большие сопротивления, исключает ложную работу за счет использования переходного процесса перезаряда введенных конденсаторов и сравнения полярности сигналов в цепи конденсаторов и на отходящих линиях. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. с (Л оо О) о а ел fZ «ur