Устройство для контроля исправности релейной защиты Советский патент 1987 года по МПК H02H3/28 G01R31/02 

ные точки посредством блоков разводки 49,50 заведены на входы соответствующей полярности сумматоров 44, 45,

1

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для контроля исправности узлов, блоков, модулей, кассет и цепей релейной защиты, выполненных на активных полупроводниковых элементах, усилителей, логических схем в микросхемном исполнении и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. № 1П32513.

Цель изобретения - повышение эф- фективности контроля путем выдачи сигнала на блокирование защиты тол)Ко при появлении в схеме контролируемой защиты повреждений, опасных с точки зрения излишних и ложных срабатыва-

НИИ .

На чертеже представлена стурктур- но принципиальная схема устройства для контроля исправности релейной защиты.

Устройство содержит входные сумматоры 1-3, число которых равно числу контролируемых кассет основного устройства защиты, предназначенные для суммирования входных сигналов устройства. Основные входы сумматоров 1-3 присоединены к контрольным точкам соответствующих контролируе 1ых кассет. Входные сумматоры выполнены так, что входы через балансные резисторы 4 присоединены к инвертирующему входу усилителя 5 в микросхемном исполнении выход которого является выходом входного сумматора 1. Резистор 6 обратной связи, включенный между выходом усилителя 5 и его инвертирующим входом, предназначен для ограничения коэффициента усиления усилителя 5, а резистор 7, включенный между неинвертирующим входом усилителя 5 и нулевым проводом, предназначен для компенсации дрейфа нуля усилителя 5. Резистор 8, включенный между зажимами и источника питания совместно с балансным резистором 9, включенным между движком резистора 8 и неинвертирующим

появятся только в том случае, если повреждение опасно с точки зрения излишних и ложных срабатываний. 1 ил.

д 5

0

5 о

5

0

входом усилителя 5, предназначен для балансировки усилителя 5 на нуль.

Входные сумматоры 2 и 3 выполнены аналогично входному сумматору 1. Выходы входных сумматоров 1-3 присоединены к входам блока 10 избирательной индикации, предназначенного для индикации поврежденной кассеты. Каждый из входов блока 10 избирательной индикации соединен с двухполярным стабилитроном 11 через кнопку 12, предназначенную для подключения соответствующего входа блока 10 к стабилитрону 11, который предназначен для запирания сигнала меньше его порогового значения стабилизации. Цепочки из последовательно соединенной кнопки и балансного резистора 13 и 14, включенные между зажимами источника питания и стабилитроном 11, предназначены для проверки исправности блока 10. Резистор 15, включенный меж- цу вторым выводом стабилитрона 11 и нулевым проводом, предназначен для вьщеления сигналов, превьш1ающих порог стабилизации стабилитрона 11.

Балансный резистор 16, присоединенный одним выводом к стабилитрону 11, предназначен совместно с конденсаторами 17 и 18 для сглаживания сигналов положительной и отрицательной полярности, разделяемых по знаку диодами 19 и 20, включенньми между вторым выводом резистора 16 и основными выводами конденсаторов 17 и 18 соответственно. Вторые выводы конденсаторов 17 и 18 соединены с нулевым проводом. К основным выводам конденсаторов 17 и 18 присоединены соответственно базы транзисторов 21 и 22, предназначенных для работы в ключевом режиме. Цепочки 23 и 24 из последовательно включенного светодио- да и балластного резистора, включенные между коллекторами транзисторов 21 и 22 и зажимами источника пиции срабатывания блока 10.

К выходам входных сумматоров подключены входы элементов ИЛИ 25 и 26, предназначенных для выделения больших из поступающих на их входы сигналов. Входы элемента 25 через диоды 27, предназначенные для разделения сигналов по знаку, присоединены к основному выводу резистора 28, второй вывод которого присоединен к нулевому проводу. Резистор 28 предназначен для выделения на нем большего из поступающих на входы элемента 25 сигналов отрицательной полярности, его основной вывод является выходом элемента ИЛИ 25.

Входы элемента 26 через диоды 29, предназначенные для разделения сиг- налов по знаку, присоединены к основному выводу резистора 30, второй вывод которого присоединен к нулевому проводу. Резистор 30 предназначен для выделения на нем большего из поступа- ющих на входы элемента 26 сигналов по положительной поляр}юсти, его основной вывод является выходом элемента ИЛИ 26.

Выходы элементов 25 и 26 присоеди- 30 Устройства.

иены к входам блока Выпрямитель-ком- Элемент 43 проверки, представляю- паратор 31, предназначенного для щий собой электрические кнопки, одвыпрямления поступающих на его входы сигналов и сравнения полученного сигнала с порогом срабатывания. Каждый из входов элемента 31 соединен с нулевым проводом через делители 32 и

33соответственно, состоящие из двух последовательно включенных резисторов и предназначенные для обеспечения нормального режима работы усилителя 34 (в микросхемном исполнении - компаратор). Средняя точка делителя

32 присоединена к инвертирующему, а средняя точка делителя 33 - к неинвертирующему входу усилителя 34. Между неинвертирующим входом усилителя

34и отрицательным зажимом источника питания включен резистор 35, предназначенный для создания порога срабатывания компаратора, в качестве которого используется усилитель 34. Выход последнего присоединен к нулевому проводу через цепочку из последовательно включенного балансного резистора 36 и диода 37, предназначенных для шунтирования отрицательного сигнала, снимаемого с выхода усилителя 34. Параллельно диоду 37 подключен конденсатор 38, который совместно с резистором 36 предназначен для сглаживания сигнала положительной полярности, снимаемого с диода 37. Общая точка резистора 36, диода 37, конденсатора 38 соединена с базой транзистора 39, предназначенного для работы в режиме эмиттерного повторителя. Между эмиттером транзистора 39 и нулевым проводом включена цепочка АО из последовательно включенных балластного резистора и свето- диода, предназначенная для сигнализации срабатывания элемента 31, Параллельно цепочке 40 включена оОмот- ка реле с герметизированными коитак- тами 41, предназначенного для электрического разделения цепей. Контакты 41 реле являются выходом блока 31.

Выход блока 31 соединен с входом элемента 42 выдержки времени, в качестве которого может быть применен любой стандартный элемент вьщержки времени, например любое из имеющихся реле времени порядка 12-15 с. Элемент 42 предназначен для создания выдержки времени в цепи выходного сигнала устройства, его выход является выходом

ни залсимы которых соединены с зажи- MaNfn источника питания, а другие являются выходами элемента 43, предназначенными для проверки исправности самого устройства для контроля исправности релейтюй защиты. Выходы элемента A3 проверки присоединены к входам сумматоров 1-3, 44 и 45, каж- дьш из которых через цепочки из последовательно включенных диодов и балансных резисторов 46 и 47, предназначенных для разделения сигналов, при присоединен к инвертирующим входам соответствующих силителей 48.

Входы блоков 49 и 50 разводки, предназначенных для коммутации в процессе монтажа устройства перемычек между соответствующими БxoдньL ц и выходными клеммами, соединенными с входами входного сумматора 1. Блоки 49 и 50 разводки могут быть выполнены либо в виде стандартных накладок, позволяющих соединить соответствующий вход с любым одним из двух выходов, либо в виде гнезд на печатной плате, между которыми в процессе монтажа напаиваются необходимые перемычки.

5

Входы сумматоров 44 и 45, предназначенных для суммирования с соответствующими знаками поступающих на них сигналов, соединены с соответствующими выходами блоков 49 и 50 разводки. Сумматор 44 выполнен по стандартной схеме йа базе усилителя 48 в микросхемном исп(лнении. Резисторы 51 соединяют неинвертирующий вход усилителя 48 с входами сумматора 44, а резисторы 52 соединяют инвертирующий вход усилителя 48 с соответствующими входами сумматора 44. В остальном сумматор 44 выполнен аналогично сумматору 1. Сумматор 45 также выполнен по аналогично схеме.

Входы диодно-резисторного элемен ИЛИ 53, предназначенного для выпол- нения логической операции, соединены с объединенными выходами сумматоров 44 и 45 и другими, аналогичными ,

Элемент ИЛИ 53 выполнен по стандартной схеме.

Вход блока 54 Выпрямитель-компаратор предназначенный для формирования сигнала на выходе в том случае, если входной сигнал превьшает порог срабатывания выпрямителя-компаратора, соединен с выходом элемента ИЛИ 53.

Блок Выпрямитель-компаратор 54 выполнен аналогично блоку Выпрямитель-компаратор 31, но в блоке 54 задействован только один вход, связанный с инвертирующим входом усилителя 55, работающего в режиме компаратора. Назначение элементов 56-61 соответствует назначению элементов 32, 33, 35, 38, 37 и 36 соответст- . венно. В состав блока 54 входит транзистор 62, работающий в режиме эмит- терного повторителя. В цепь 63 эмиттера транзистора 62 включены светоди- од, предназначенный для сигнализации сработавшего состояния компаратора

55, и соответствующее балластное соп- 50 защиты являются неизменными по величнротивление. В эту цепь включена обмотка малогабаритного реле 64, предназначенного для электрического разделения цепей и соединения выхода элемента 42 вьщержки времени с блоком блокирования защиты через контакты реле 64.

Устройство для контроля релейной защиты работает следующим образом.

не напряжениями постоянного тока. При настройке устройства они уравновешиваются сигналом с резистора 9 (и аналогичными резисторами в других уси- 55 лителях).

После этого устройство для контроля исправности релейной защиты готово к работе.

0

п

5

5

0

5

0

5

Перед включением устройства в работу проводится подробный анализ поведения контролируемого реле при изменениях сигналов на контрольных точках в ту и другую сторону от их установившегося значения в режиме дежурства. Если изменение сигнала в область более положительных значений опасно с точки зрения ложного или излишнего срабатьгоания защиты, то посредством накладки или перемычки в блоке 49 вход, соответствующий рассматриваемой контрольной точке, соединяют с выходом, связанным с одной из цепочек резисторов 52. Если же опасным с точки зрения излишних и ложных срабатываний защиты является только изменение сигнала в сторону более отрицательных значений, то соответствующий вход блока 49 соединяют накладкой или перемычкой с выходом, связанным с одной из цепочек резисторов 51 .

Если с точки зрения излишек и ложных срабатываний опасно любое изменение сигнала на контрольной точке, то одна накладка, как описано вьш1е, устанавливается в блоке 49, а другая, ансшогичная - в блоке 50, но только в блоке 50 вход соединяется с выходом противоположной полярности (например, в блоке 49 накладка установлена в направлении резисторов 52, тогда в блоке 50 аналогичная накладка устанавливается в направлении резисторов 51).

После этого можно провести настройку устройства для контроля исправности релейной защиты, для чего на защиту обычно достаточно подать напряжение от источника питания постоянного тока, в результате чего на выходах активных элементов (микросхем, транзисторов и т.д.) устанавливаются напряжения, характерные для режима дежурства защиты.

Сигналы на контрольных точках контролируемых кассет в режиме дежурства

не напряжениями постоянного тока. При настройке устройства они уравновешиваются сигналом с резистора 9 (и аналогичными резисторами в других уси- 55 лителях).

После этого устройство для контроля исправности релейной защиты готово к работе.

В режиме дежурства контролируемой защиты при исправных и правильно настроенных контролируемых кассетах напряжение на выходах всех сумматоров 1-3, 44 и 45 остаются близкими к нулю. Блок 10 отделен от остальной схемы кнопками и не действует, компараторы 34 и 55 находятся в несработавшем состоянии, транзисторы 39 и 62 в блоках 31 и 54 закрыты, реле 41 и 64 находятся в несработавшем состоянии. Нет сигналов на выходах элемента 42 и блока 54, Светодиоды цепей 40 и 63 в блоках 31 и 54 не светятся

За счет температурных и других допустимых изменений параметров элементов как контролируемой схемы, так и устройства контроля в режиме дежурства контролируемой защиты на вы- ходах сумматоров 1, 44 и 45 могут по- являtьcя небольшие по величине напряжения. Эти напряжения через элементы ИЛИ 25, 26 и 53 поступают на входы компараторов 34 и 55, но не приводят к их срабатыванию, так как порог срабатывания этих компараторов выбран с запасом больше таких напряжений разбаланса.

При повреждении контролируемой кассеты, при котором существенно изменяется напряжение на контролируемой точке или нескольких точках, разбалансируется входной сумматор 1 соответствующей кассеты и на его выходе появляется напряжение. Если это напряжение имеет положительную полярность, оно через элемент ИЛИ 26 поступает на неинвертирующий вход компаратора 34, входящего в состав блока 31 и стремится перевести компаратор 34 в сработавшее состояние, т,е, вызвать на его выходе сигнал положительной полярности. Если с вькод усилителя 5 снимается отрицательный сигнал, он через элемент ИЛИ 25 поступает на инвертирующий вход компаратора 34 и также стремится перевести компаратор 34 в сработавшее состояние. Если поступающий на компаратор 34 сигнал превьш1ает порог его срабатывания, то компаратор срабатывает и на его выходе появляется напряжение положительной полярности. Этот сигнал сглаживается цепочкой, состоящей из резистора 36 и конденсатора 38 и поступает на базу транзитора 39, который открывается, в результате чего срабатьшает контакт 4

0

5

5

0

реле и начинает светиться светодиод цепи 40. Контакты реле 41, замыкаясь запускают элемент 42 выдержки времени, который по прошествии 10-15 с выдает на щит управления сигнал Неисправность цепей защиты.

После того, как на щите управления появляется сигнал Неисправность цепей защиты, бригада обслуживающего персонала должна выявить поврежденную кассету и заменить ее на исправную. Для этого необходимо подойти к реле и убедиться в том, что светится светодиод 40, т.е. устройство контроля действительно подействовало на сигнал. После этого следует поочередно нажимать кнопки 12 в блоке 10 избирательной индикации, принадлежащие всем контролируемым кассетам. При нажатии кнопки, соответствующей поврежденной кассеты, начинают светиться один из светодиодов цепи 23 или 24. Выявленная таким образом неисправная кассета заменяется на исправную.

При повреждении контролируемой кассеты рассогласуется не только сумматор 1, но и сумматоры 44 и 45, если на них заведен сигнал с той контрольной точки или тех точек, на которых изменилось напряжение. Поскольку контрольные точки посредством блоков 49 и 50 разводки заведены на входы соответствующей полярности сумматоров 5 44 и 45, то сигналы на выходе этих усилителей появляются только в том случае, если происшедшее повреждение опасно с точки зрения излишних или ложных срабатываний. Если изменился в область более положительных значений сигнал на такой контрольной точке, на которой это изменение может привести к излишнему или ложному срабатыванию контролируемой защиты, тогда сигнал с такой контрольной точки посредством блока 49 подводится к одному из резисторов 52 сумматора 44,

При первоначальном значении сигна- 0 ла на рассматриваемой контролируемой точке усилитель 48 настраивается на нуль, т,е, напряжение на его выходе близко к нулю. Поскольку в рассматриваемом случае сигнал, снимаемый с 5 контрольной точки, изменяется в область более положительных значений, а подводится он к инвертирующему входу усилителя 48, на выходе этого усилителя появляется сигнал отрицатель0

5

ной полярности, который поступает да- лее на элемент ИЛИ 53,и на компаратор 55. Если сигнал превьшает порог срабатывания компаратора 55, то последний срабатьшает, открывается транзистор 62, срабатывает реле 64, замыкает свои контакты, и с выхода элемента 42 сигнал поступает на орган блокирования защиты. При этом начинает также светиться светодиод цепи 63, сигнализируя, что на защиту вьщан блокирующий сигнал. С какой из кассет выдан этот сигнал, мЪжно выяснить, нажимая поочередно кнопки 12, входя- щие в состав блока 10 избирательной индикации. Когда нажата кнопка, соответствующая поврежденной кассете, начинает светиться один из светодиодов цепи 23 или 24.

Если сигнал на рассматриваемой контрольной точке изменился в противоположную сторону, то есть стал более отрицательным и это изменение не опасно с точки зрения излишних или ложных срабатываний защиты, то блокировать защиту не требуется. Изменение сигнала в более отрицательную сторону приводит к появлению положительного сигнала на выходе усилителя 48 и этот положительный сигнал не проходит на выход сумматора 44, так как шунтирован соответствующим диодом. В результате блок 54 не срабатьшает и сигнал на блокирование защиты не выдается.

Аналогично ведет себя устройство контроля и при других повреждениях. В результате сигнал о неисправности защиты появляется при любом повреждении в схеме контролируемой защиты которое чувствует предлагаемое устройство контроля. Сигнал на блокирование защиты появляется только при таких повреждениях, которые представляют собой опасность с точки зрения излишних и ложных срабатываний защиты.

Для проверки исправности следует нажать поочередно кнопки, входящие в состав элемента 43 проверки. При нажатии левой кнопки должны засветиться светодиоды цепи 40 и 63 и через 10-15 с - табло Неисправность цепей защиты на щите управления. Нажимая одновременно кнопки 12, связанные с выходами усилителей 5 или 48, убеждаемся по свечению светодиодов цепи 24, что сигналы, необходимые для срабатывания компараторов 34 и 55, есть на вьсходах сумматоров 1 и 44 всех контролируемых кассет защиты. При нажатии правой кнопки элемента 43 должен засветиться только светодиод цепи 63. Не отпуская правую кнопку элемента 43 и нажимая кнопки 12, связанные с выходами сумматора 45, убеждаемся, что сигнал рассогласования, достаточный для срабатывания компаратора 55, имеется на выходах сумматора 45 всех контролируемых кассет защиты.

Таким образом, устройство для контроля релейной защиты позволяет своевременно выявить и устранить воз- никщие в контролируемых кассетах неисправности, в том числе недопустимо большие измен ения параметров элементов, которые приводят к существенному изменению напряжения на контролируемых точках.

В то же время в устройстве для контроля исправности релейной защиты выходные сигналы о неисправности цепей защиты и на блокирование защиты разделены. Благодаря этому блокирование защиты осуществляется только при таких повреждениях ее элементов, которые опасны с точки зрения излишних или ложных срабатываний. Это важно для случаев применения устройства,

например, совместно с защитами, установленными на подстанциях без постоянного обслуживания и в первую очередь на подстанциях без телемеханики. Поврежденная защита на таких подстанциях выявляется через довольно значительный промежуток времени - если подстанция снабжена устройствами телесигнализации, то действие устройства контроля на предупреждающее табло, установленное на подстанции, остается незамеченным персоналом, находящимся на диспетчерском пункте. В результате повреждения защиты долгое время не устраняются и могут привести к излишнему или ложному сраба- тьшанию и отключению защищаемого объекта .

Отмеченное преимущество может оказаться важным также и на объектах с постоянным обслуживанием, например, в грозовой период, когда повреждения в сети возникают чрезвычайно часто. В устройстве блокирование поврежденной защиты производится через 10

. 11

15 с после появления повреждения, т.е. излишнее срабатывание защиты при последующем внешнем замыкании исключается. То же относится и к ложным срабатываниям.Если, например, происходит обрыв плеча дифференциальной защиты трансформатора, имеющий ток сра- батьгоания ниже номинального, в период минимума нагрузки трансформатора, то сразу же ложного срабатьшания может и не произойти, так как ток в дифференциальной цепи может лказаться меньше тока срабатывания. Последующие же увеличения нагрузки вызывают ложное срабатывание защиты, если повреждение не устранено или защита не заблокирована. Быстрое блокирование зарчиты устройством для контроля исправности релейной защиты снижает вероятность ложного срабатывания.

133

Ф о

е т е н и я

рмула изобр

Устройство для контроля исправности релейной защиты по авт. св. Н 1032513, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности контроля путем вьщачи сигнала на блокирование защиты только при появлении в схеме контролируемой защиты повреждений, опасных с точки зрения излишних и ложных срабатьгоаний, в него введены по два блока разводки и по два сумматора на казкдую контролируемую кассету, элемент ИЛИ и блок ВыРедактор М. Бланар

Составитель Л. Куликова Техред М.Двдык

Кор Под

3843/51 Тираж 617

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

10

15

244212

прямитель-компаратор, причем инвертирующие входы одного из вновь введенных сумматоров посредством перемычек блока разводк и соединены с входами устройства, на которых сигналы имеют опасное изменение в положительную область по отношению к номинальным значениям, а неинвертирующие входы этого сумматора посредством перемычек блока разводки соединены с входами устройства, на которых сигналы имеют опасное изменение в отрицательную область по отношению к номинальным значениям, инвертирующие входы другого сумматора посредством перемычек блока разводок соединены с входами устройству, на которых сигналы имеют опасное изменение в отрицательную и в положительную область по отношению к номинальным значениям, при этом эти же входы устройства посредством перемычек блока разводки соединены с неинвертирующими входами первого сумматора, выходы введенных сумматоров объединены и соединены с входами блока избирательной индикации и введенного элемента ИЛИ, инвертирующий вход введенного блока Выпрямитель-компаратор соединен с выходом элемента ИЛИ, выход блока выдержки времени соединен с блоком блокирования защиты через контакты реле введенного блока Выпрямитель-компаратор. 35

20

25

30

Корректор С. Черни Подписное

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной за1ци- те электрооборудования. Цель изобретения - повьшение эффективности контроля путем Бьщачи сигнала на блокирование защиты только при появлении в схеме контролируемой защиты повреждений, опасных с точки зрения излишних и ложных срабатываний. При повреждении контролируемой кассеты рассогласуются сумш к контрольным тачкан мнтромруемых кассетК контрольным точкам овной контро/шруемоа кассеты На блокирование защиты -Ьг § (Л 1Ч