Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью Советский патент 1988 года по МПК H02H3/16 

Oi

О5 00

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью.

Цель изобретения - повышение надежности работы защиты путем обеспечения помехоустойчивости при переходных режимах как в сети, так и в элементах устройства.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для защиты от замыкания на землю; на фиг. 2 - диаграммы сигналов, поясняющие работу устройства.

Устройство для защиты от замыкания на землю содержит установленный на защищаемом присоединении 1 датчик 2 тока нулевой последовательности (ДТНП), датчик 3 Р)апряжения нулевой последовательности (ДННП), преобразователи 4 и 5 соответственно тока (ПТ) и напряжения нулевой последовательности (ПН), входы которых подключены к выхода.м указанных датчиков, а выходы - к блоку 6 сравнения импульсов (БСИ), исполнительный орган (ИО) 7, подсоединенный к выходу элемента 8 совпадения, один вход которого подключен через сумматор 9 к выходу БСИ 6, а другой вход через последовательно соединенные сумматор 10 и дискриминатор 1 1 заданной длительности подключен к выходу Г1Н 5, элемент И-НЕ 12, подключенный своими входами к выходам ПТ 4 и ПН 5.

В качестве ДННИ 3 использована вторичная обмотка трансформатора напряжения нулевой последовательности, соединенная в разомкнутый треугольник.

Вторичные обмотки дунп 2 и ДННП 3 включены таким образом, что ток нулевой последовательности на поврежденном присоединении (сигнал на выходе ДТНП 2) опережает напряжение нулевой последовательности (сигнал на выходе ДННП 3), а на неповрежденном присоединении отстает. Уг ол сдвига между током и напряжением нулевой последовательности равняется приблизительно 90°.

Преобразователи 4 и 5 преобразуют изменяющиеся во времени выходные сигналы ДТНП 2 и ДННП 3 в прямоугольные импульсы юложительной полярности (длительность импульсов приблизительно равна половине периода) и состоят из согласующего трансформатора 13 (14) с ограничителями сигналов, активного фильтра 15 (16) основной частоты, порогового элемента 17 (18) с детектором на входе.

БСИ 6 представляет собой фазочувст- вительный орган, реагирующий на сдвиг фаз между сигналами тока и напряжения нулевой последовательности.

Блок 6 содержит селектор сигналов на двух элементах 19 и 20 совпадения И с двумя перекрестными связями с выхода одного элемента на вход другого

0

через элементы НЕ 21 и 22, собственно формирователь 23 выходных коротких импульсов, выполненный в виде дискриминатора заданной длительности, и элемент

24 совпадения выходного импульса н перекрестного сигнала. Селектор сигналов предназначен для выделения первоначального сигнала, поступающего от датчиков 2 и 3. Сумматоры 9 и 10 интегрируют входные импульсы, чем исключается возможность ложног о срабатывания устройства при появлении на его входе одного - двух случайных импульсов.

Дискриминаторы (селекторы) 11 и 23 длительности выполнены по схеме, особенность

5 работы которой состоит в том, что сигналы на их выходах формируются (появляются) в моменты исчезновения их входных сигналов, имеющих длительность в пределах заданной селекции, которая выбирается меньшей длительности полупериода ос0 новной частоты и большей длительности помехи. Таким образо.м, исключается воз- .можность ложного срабатывания устройства от сигналов, имеющих частоту, отличную от основной (помех, субгармонических ко5

лебаний и т. д.).

Элемент И-НЕ 12 исключает возможность ложного срабатывания устройства при одновременном первоначальном воздействии сигналов датчиков тока и напряжения.

Устройство работает следующим обра0 зом.

При возникновении на защищаемом присоединении 1 однофазного замыкания на землю сначала появляется сигнал на выходе ДТНП 2, затем, спустя приблизительно четверть периода - сигнал на выходе ДННП

5 3. Если уровень этих сигналов оказывается достаточны.м для срабапывания пороговых элементов 17 и 18, последние срабатывают и на их выходах поочередно появляются положительные импульсы Ui и L lH, следующие с частотой положительных полуволн тока и напряжения нулевой последовательности (фиг. 2).

При первоначальном появлении сигнала датчика 2 тока селектор сигналов блока 6 повторяет его и подает на вход собствен5 но формирователя 23 выходных импульсов. Последующее воздействие сигнала датчика 3 напряжения не изменяет состояние схемы до тех пор, пока не исчезнет сигнал датчика 2 тока. Сигнал и2.э на выходе формирователя 23 появляется в момент исчез0 иовения входного сигнала, имеющего заданную длительность.

Сигнал U24 на выходе блока 6 появляется только при совпадении во времени импульсов U23 формирователя 23 и импульсов UIH преобразователя 5 напряжения.

Следовательно, сигнал на выходе БСИ 6 появляется только в случае первоначального появ, 1ения и исчезновения сигнала датчика 2 тока и наличия общей временной зоны этого сигнала и сигнала датчика напряжения.

Сигнал на выходе элемента 8 совпадения появляется при условии срабатывания дискриминатора 11 и сумматоров 9 и 10. Последние срабатывают, если на вход сумматора 9 поступают два - три импульса, а на вход сумматора 10 - два импульса.

При срабатывании сумматоров 9 и 10 появляется сигнал Us на выходе схемы 8 совпадения и происходит срабатывание ИО 7.

При внешнем замыкании на землю устройство не работает, поскольку сигналы U24, Ug на выходах элемента 24 и сумматора 9 отсутствуют.

Заданный алгоритм работы устройства исключает выдачу ложных импульсов не только при переходных процессах в защищаемом объекте и при воздействии помех со стороны датчиков тока и напряжения, но и при переходных процессах, возникающих в самой схеме устрйства, например, в момент подачи напряжения на схему устройства, а также в первый момент возникновения замыкания на землю, когда сдвинутые по фазе сигналы датчиков тока и напряжения на неповрежденных линиях во времени могут перекрывать друг друга.

Помехоустойчивость и невосприимчивость к переходным процессам обеспечиваются за счет применения дискриминаторов заданной длительности, дополнительных сумматора, элемента совпадения и элемента И-НЕ, а также за счет активных фильтров.

Устройство может быть выполнено на базе интегральных микросхем (операционных усилителей, логических элементов И-НЕ, D-, RS-триггеров и др.).

Предлагаемое устройство существенно повыщает надежность функционирования защиты от однофазного замыкания на землю, уменьшает ущерб от простоев оборудования и способствует предупреждению электротравматизма при эксп, 1 ат;1 1и; -. ii k p.. тановок, прежде ьсегч) гсгчмымч i,

Формула изпйрстепчч

Устройство для защиты г.т -. iiioi i.i ного замыкания на зем. 1К) ь сч-ти г :.-.(- лированной нейтралью, содержащее датчики тока и напряжения нх .левой 11:)(.. 1едо вательности, к выходам которых 1К)дк. 1ючсны

O входы соответственно преобразователей :()к,; и напряжения нулевой последовательное ;; выходы которых соединены с входами блока сравнения импульсов, выполненного на последовательно включенных селекторе сигналов, формирователе коротких импульсов

5 и выходном элементе совпадения, второй вход которого соединен с выходом преобразователя напряжения нулевой пос- лeдoвaтev ьнocти, сумматор, своим входом подключенный к выходу выходного элемента

совпадения блока сравиения импульсов, а выходом функционально связан с входом исполнительного органа, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности работы защиты путем обеспечения помехоустойчивости при переходных режимах как в се5 ти, так и в элементах устройства, в него введены элемент И-НЕ, последовательно соединенные дискриминатор заданной длительности, дополнительный сумматор и элемент И, второй вход которого подключен к выходу указанного сумматора, а

выход элемента И соединен с входом исполнительного органа,причем вход дискриминатора заданной длительности и первый вход элемента И-НЕ подключены к выходу преобразователя напряжения нулевой последовательности, второй вход элемента И-НЕ

5 соединен с выходом преобразователя тока нулевой последовательности, а выход элемента И-НЕ подключен к третьему входу выходного элемента совпадения блока сравнения импульсов, при этом формирователь

0 коротких сигналов блока сравнения импульсов выполнен в виде дискриминатора заданной длительности.

fJfju эопыконии 6 зоне

При замыкании зоны

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для релейной защиты от замыкания на землю в разветвленной сети с изолированной нейтралью. Цель изобретения - повышение надежности работы защиты путем обеспечения помехоустойчивости при переходных процессах как в сети, так и в элементах устройства. На выходе блока сравнения импульсов 6 сигнал появляется в случае первоначального появления и исчезновения сигнала датчика тока 2 и наличия об- П1ей временной зоны этого сигнала и сигнала датчика 3 напряжения нулевой последовательности. При срабатывании дискриминатора 11 и сумматоров 9 и 10 появляется сигнал на выходе элемента И 8. Сумматор 9 срабатывает, если на его вход поступает два - три импульса, а сумматор 10 - если на его вход поступает два импульса. После срабатывания элеме} - та И 8 исполнительный орган отключает выключатель поврежденного присоединения. 2 ил. S (Л

Фиг. 2