Устройство для контроля чередования и обрыва фаз трехфазной сети Советский патент 1988 года по МПК H02H3/24 

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике, в частности ;к устройствам контроля и защиты электроустановок, и может быть исполь зовано в электроустановках, питающихся от источников трехфазных напряжений.

: Цель изобретения - расширение функциональных возможностей .за счет работы с входными сигналами различного взаимного временного соотношения и вьивления характера неисправности.

На фиг.1 приведена функциональная (схема устройства; на фиг.2-4 - вре- |менные диаграммы сигналов на выходах пороговых элементов при правильной работе источника трехфазного тока Ка,б,в) и временная диаграмма, поясняющая работу устройства.

Устройство содержит пороговые элементы 1-3 по числу фаз с входными клеммами, соединенными с фазами А,В и С контролируемой сети, дешифратор 4, входы первого, второго и третьего разрядов которого соединены соответственно с выходами пороговых элементов 1-3 первый, второй и четвертый выходные разряды дешифратора соединены соответственно с входами одновибраторов 5-7; элемент ИЛИ 8, соединенный своими входами с выходами одновибраторов, регистр 9, С-входом соединенный с выходом элемента ИЛИ 8, счетчик 10, R-входом соединенный с выходом эле- мента ИЛИ 8, выход второго разряда счетчика соединен с R-входом регистра 9, шифратор 11, при этом выходы с первого по шестой разрядов регистра 9 соединены соответственно с первого по шестой входами шифратора 11 и с четвертого по девятый входами разрядов регистра 9, выходы которого с седьмого по девятый соединены с седьмого по девятый входами шифратора, каждый из шести выходов шифратора 11 соединен с входом соответствующего элемента 12 исполнительного блока, при этом на вход R счетчика 10 поступают тактовые импульсы.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение трех фаз трехфазного источника переменного тока поступает на входы пороговых элементов 1-3, на выходе которых формируются положительные прямоугольные импульсы (фиг.2-4,а,б,S). При отсутствии какой-либо из фаз на выходе соответ

г Q j Q

5

ствующего порогового элемента устанавливается уровень логического О. Комбинация логических сигналов с выходов пороговых элементов 1-3 формирует на выходах дешифратора 4 импульсные сигналы, которые являются управляющими для одновибраторов 5-7.Каждый одновибратор, срабатывая по переднему фронту входного положительного импульса, вырабатывает короткий положительный импульс, длительность которого должна быть больше времени срабатывания регистра 9 по С-входу и счетчика 10 по R-входу и меньше интервала времени изменения сигнала с выхода дешифратора 4 на время, достаточное для осуществления надежной записи информации в регистр 9 (вид этих сигналов на выходе элемента ИЛИ 8 приведен на диаграмме, фиг.4). Эти импульсы своим срезом осуществляют запись входной информации и первый, второй и третий разряды регистра 9 и сдвиг предшествующей информации из первых трех разрядов в четвертый, пятый и шестой разряды, а из четвертого, пятого и шестого разрядов - в седьмой, восьмой и девятьй разряды регистра 9. Это происходит из-за того, что импульсы с элемента ИЛИ 8 своим срезом переписывают информацию с выходов с четвертого по шестой разрядов регистра 9 в рязряды с седьмого по девятый этого регистра, а из первых трех разрядов - в разряды с четвертого по шестой регистра 9, и в разряды с первого по третий регистра записывается информация с пороговых элементов 1-3. Такой режим работы регистра 9 дЬстигается за счет наличия связей выходов с первого по третий и с четвертого по шестой разрядов регистра 9 соответственно с входами 4-6 и 7-9 этого же регистра. Таким образом, на вьпсоде регистра 9 постоянно (кроме первых двух тактов после включения устройства, когда информация не достоверна) присутствует 9-разрядный код,н Ъсущий информацию о состоянии выходов пороговых элементов в трех последних тактах,где в разрядах с первого по третий запоминается информация о текущем (первом) такте, с четвертого по шестой - о предшествующем (втором) и с седьмого по девятый - о третьем тактах.Под тактом понимают период времени, в течение которого код на выходе поро314

говых элементов 1-3 не меняется, причем за счет того, что у дешифратора 4 не задействованы выходы нулевой и третий, а также его старшие выходы - пятый, шестой (не показаны), смена кодов на выходах пороговых элементов 1-3, соответствуклцих кодам 0,3,5,6, не воспринимается как начало нового такта. Таким образом, под тактом следует понимать период времени, в течение которого код на выходах пороговых элементов 1-3 принимает одно из значений, кроме значе- НИИ, соответствующих кодам 0,3,5,6. Совокупность этих кодов на выходах регистра 9 несет информацию о порядке смены кодов с выходов пороговых элементов 1-3, а следовательно, о порядке чередования фаз. Указанный 9-разрядный код с выхода регистра 9 не повторяется для исправного и всех случаев неисправности источника трехфазного напряжения. Это различие учитывает шифратор 11, который все воз- ножные сочетания 9-разрядного кода преобразует (шифрует) в сигналы для соответствующих исполнительных эле- ментов 12, Причем коды, соответствующие исправному состоянию источника шифруются в единичньй логический сигнал на выход В1 и в нулевой логичес- .кий сигнал на все остальные выходы шифратора 11, а коды, соответствующие различным неисправностям источника, - сигнал логической единицы на выход В2 и один или несколько выходов ВЗ - Б6 и нулевой логический сигнал на выход В1.

Входные коды (в восьмеричном виде) для шифратора 11 соответствующие им сигналы с вь1хода шифратора 11 приведены в таблице.

Режим исправного источника.

Коды с пороговых элементов 1-3 за- писываются в первые три разряда регистра 9, где циклически повторяется последовательность кодов 1-2-А (диаграммы а,б,в, фиг.2-4). Пусть после включения питания устройства рервым поступает код 1. На выходе регистра 9 код НН1 (первый такт), после поступления с выходов пороговых элементов кода 2 (второй такт) - Н12, в третьем такте - 124 (Н - знак неопределенного.кода). Запись ведется в восьмеричном коде с младшей триадой справа, например, код 124 соответствует состоянию выходов регистра 9.

Q s 0 5 о

5

о

5 Q

5

11

9р(В9) ... 1р(В1)

|I

001 010 100

в каждой триаде крайний правый разряд - младший. В четвертом такте - 241, в пятом - 412, в шестом - 124, и т.д. После этого на выходе регистра 9 циклически повторяются коды 241 - 412 - 124. Таким образом, на каждый из этих кодов шифратор 11 выдает сигнал с выхода В1 об исправности источника (фиг.4, заштрихована область Н-сигналов).

Режим неисправного источника.

Для примера рассмотрим обрыв фазы А. Постоянно присутствует логический О на выходе порогового элемента 1 (на диаграмме а, фиг.2-4,постоянный нулевой уровень). Отсутствует первый (по порядку изображенный на фиг.4) импульс с выхода элемента ИЛИ 8 на диаграмме д (фиг.4, первый такт). Импульс записи в регистр 9 с выхода элемента ИЖ 8 появляется только при кодах 2 и 4 на входах с первого по третий разрядов регистра 9. Таким образом, на выходах регистра 9 циклически повторяются коды. 242-424, которые шифратором 11 преобразуются в сигнал на выходы В2 и ВЗ.

Работа устройства при неисправностях источника типа обрьта в иных фазах аналогична. Коды на выходах регистра 9 для этих случаев приведены в таблице.

При обрыве всех трех фаз на выхо- е элемента ИЛИ 8 отсутствуют импульсы, обнулящие счетчик 10, которьй в этом случае осуществляет счет импульсов, поступакщих на тактовый вход 13 устройства. При этом на выходе второго разряда счетчика 10 периодически появляется сигнал, обнуляющий регистр 9, на выходе которого присутствует нулевая кодовая комбинация.

Частота сигналов на тактовом вхо- -де 13 устройства не должна быть больше частоты источника переменного тока. В этом случае при наличии сигналов хотя бы в одной фазе источника на выходе второго разряда счетчика 10 не появляется сигнал, осуществляющий обнуление регистра 9.

При изменении чередования фаз коды с пороговых элементов 1-3 поступают в последовательности, отличной от приведенной на фнг.2-4. Нарушение последовательности кодов на входах

L

с первого по третий разрядов регистра 9 формирует в нем 9-разрядные коды, отличные от приведенных на фиг.4, которые шифратор 11 преобразует в сигнал с выходов В2 и ВЗ.

Сигнал логической 1 с каждого выхода шифратора 11 осуществляет управление срабатыванием соответствующего исполнительного элемента 12. При этом наличие сигнала логической 1 на первом выходе шифратора 11 соответствует исправному источнику, на втором выходе - неисправному, на третьем выходе - отсутствию фазы А, на четвертом выходе - отсутствию фазы В, на пятом выходе - отсутствию фазы С, на шестом выходе - неправильному чередованию фаз.

При реализации устройства шифра- тор 11 может быть вьтолнен на элементах малой степени интеграции типа И, ИЛИ или элементах на их основе (И-НЕ, И-ИЛИ и т.д.), связи между этими элементами могут быть реализованы по из- вестным правилам синтеза комбинационных схем при известности входных и выходных сигналов, однако наиболее удобно реализовать шифратор 11 на основе схемы ПЗУ с записанной в него про- в соответствии с таблицей (фиг.5). Пороговые элементы могут быть выполнены на основе триггеров Шмитта, исполнительные элементы - на основе ламп или светодиодов.

Использование изобретения позволит применять устройство для полного контроля различных типов источников трехфазной сети. Кроме того, отпадает необходимость в дополнительном обо- рудовании, которое требовалось для известных устройств для уточнения вида неисправности (конкретизации отсутствующей фазы или фаз или неправильности их чередования), так как чсю полноту информации о работе ис

5 о

0 g

5

точника можно получить , применяя предлагаемое устройство.

Формула изобретения

Устройство для контроля чередования и обрыва фаз трехфазной сети, содержащее три пороговых элемента с входными клеммами для соединения с фазными проводами сети и исполнительный блок, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет работы с входными сигналами различного взаимного временного соотношения и выявления характера неисправности, оно дополнительно снабжено, дешифратором, тремя одновибраторами, элементом ИЛИ, регистром, счетчиком, шифратором, а исполнительный блок выполнен в виде шести исполнительных элементов, при ,этом выходы пороговых элементов сое- динены с входами первого, второго и третьего разрядов дешифратора и регистра, первый, второй и четвертый выходные разряды дешифратора соеди- нены соответственно с входами одно- вибраторов, выходы Которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с С-входом регистра и R-входом счетчика, счетный вход которого соединен с тактовым входом устройства, выход второго разряда счетчика соединен с R-входом регистра, выходы с первого по шестой разрядов регистра соединены соответственно с первого по шестой входами шифратора и с четвертого по девятый входами разрядов регистра, выходы которого с седьмого по девятый разрядов соединены с седьмого по девятый входами шифратора, каждый из шести выходов шифратора соединены с входом соответствующего элемента исполнительного блока.

-I

Г

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике, в частности к yctpoйcтвaм контроля и защиты электроустановок. Цель изобретения - расширение функхдиональных возможностей устройства путем выявления характера неисправности. Устройство содержит пороговые элементы 1,2,3, дешифратор 4, одновибраторы 5,6,7, элемент ИЛИ 8, регистр 9, счетчик 10, шифратор 11, исполнительные элементы 12, тактовый вход 13. При изменении чередования фаз, коды с пороговых элементов 1-3 поступают в последовательности, отличной от требуемой. Нарушение последовательности рядов на входах 1-3 разрядов регистра 9 формирует в нем 9-разрядные коды, которые шифратор 11 преобразует в сигналы с выхо- , дов В и В 3 , поступающие в соответствующий исполнительный орган 12. 4 ил., 1 табл. /)