Устройство для селективной защиты от однофазных замыканий на землю в электрических сетях с изолированной и компенсированной нейтралью Советский патент 1988 года по МПК H02H3/16 

Изобретение относится к электротехнике, более конкретно к устройствам релейной защиты, и предназначено для селективной защиты от однофазных замыканий на землю в электрических сетях с изолированной и компенсированной нейтралью.

Цель изобретения - повышение чувствительности и помехозащищенности : устройства.

i На фиг. представлена схема уст- I ройства; на фиг.2 - схема органа 6ло I кировки срабатывания устройства. I Устройство содержит измерительные I преобразователи 1 фазных токов, к вы I ходам которых подключены фильтры 2 с : подавлением основной частоты, выходы I которых подключены к первым входам ; 3 умножителей, выходы которых через : усилители 4 сигналов фаз выпрямите- : -ли 5 и сглаживакщие элементы 6 подключены к трем входам селектора 7 максимального сигнала, выход которо- го подключен к первому входу усилите ля- нтегратора 8, к второму входу I которого подключен выход элемента 9 I опорного напряжения. В цепь отрица- I тельной обратной связи усилителя-ик- : тегратора 8 включен аналоговый ключ 10, управляющий вход которого соединен с выходом пуского органа И, а выход усилителя-интегратора 8 подключен к вторым входам умножителей 3.

К выходам сглаживагацих элементов 6

подключены соединенные в звезду три нагрузочных элемента с элементами определения знака падения напряжения относительно общей точки 125, к выходам которых подключены первый, вто- рой и третий элементы И-НЕ 3, 11ри этом к каждому выходу подключены первый вход одного элемента И-НЕ и второй вход другого элемента И-НЕ, к третьим входам которых подключен вы- ход органа блокировки срабатывания устройства 14, выходы элементов И-НЕ 13 подключены к входам первого элемента И 15, выход которого подключен к входу исполнительного органа 16 и к первому входу органа 14 блокировки, второй вход которого подключен к выходу пускового органа 11..

Орган 14 блокировки срабатывания, устройства содержит четвертый эле- мент И-НЕ 17, выход которого через цепь 18, состоящую из последовательно включенных диода и первого резистора и подключенных параллельно кон

5 0 5 о

5

0 5 л

денсатора и второго резистора, подключен к первому входу второго элемента И 19, второй вход которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ динен с вторым входом элемента И-НЕ 17.

Устройство работает следующим образом.

При возникновении в сети однофазного замыкания срабатывает пусковой орган 11. Сигнал логической единицы с его выхода поступает на второй вход органа 14 блокировки и управляющий вход аналогового кпюча 10 блока 8. Усилитель 8 переводится в режим интегратора. На выходе элемента И-НЕ 17 блока 14 сигнал становится равным О, так как устройство в нёсработан- ном состоянии и. сигнал с выхода элемента 15 равен 1. Однако на конденсаторе, а следовательно, на входе элемента И 19 остается сигнал логической 1 в течение времени, определяемого временем разряда конденсатора через резистор от значения, соответствующего 1, до значения, соответствующего сигналу О. На выходе элемента И 19 сигнал становится равным 1 (сигнал пускового органа 1).Б течение времени разряда конденсатора. Указанное время и есть заданное время, достаточное для срабатывания устройства.

При однофазном зa a Iкaнии на защищаемом присоединении уровень состав- лякяцих непромьшшенной частоты одной из фаз превышает примерно равные уровни двух других фаз. В этом слуг чае одно из постоянных Напряжений на выходе сглаживающих элементов 6 превышает два других напряжения, вследствие чего на одном резисторе блока 12 имеет место положительное (относительно их общей точки) падение напряжения, а на двух других - отрицательное. На выходах инвертирующих усилителей в этом случае будут два из трех положительных напряжений, вследствие чего один из логических элементов И-НЕ 13 срабатывает, что приводит к срабатыванию элемента И 15 и исполнительного органа 16. Срабатывание элемента 15 снимает в дальнейшем запрет на срабатывание блока 14. Возврат в исходное состояние блока 14 осуществляется либо при возврате пускового органа 11, либо при возврате элемента И 15.

31

В случае, если максимальное выходное напряжение одного из элементов 6 ниже заданного блоком 9 значения (недостаточная чувствительность), на вы- ходе усилителя-интегратора 8 в режим интегратора формируется нарастающее во времени.напряжение, определяемое разностью указанных напряжений. Нарастающее напряжение, подаваемое одновременно на умножители трех фаз, приводит к пропорциональному увеличению выходных напряжений блоков 6 до значений, при которых максимальное напряжение одного из блоков 6 достиг- нет значения, заданного блоком 9. Как только это произойдет, напряжение, воздействующее на интегратор 8, становится равным нулю, и выходное напряжение интегратора 8 остается неизменным на достигнутом уровне. Устройство работает при заданных значениях напряжений сравниваемых вели- .чин блоков 6.

Если же максимальное выходное нап- ряжение одного из элементов б выше заданного блоком 9 значения (излиш- няя чувствительность), то подаваемое на вход интегратора разностное напряжение имеет обратную полярность, что вызывает нарастающее напряжение на выходе интегратора обратной полярности. Это приводит к пропорциональному уменьшению вькодных напряжений умножителей и соответственно выходных напряжений блоков 6 до значений, когда разностное напряжение станет равным нулю, т.е. до заданного блоком 9 максимального значения напряжений блоков 6.

Благодаря автоматической регулировке на заданную чувствительность в процессе замыкания обеспечивается надежная работа устройства в широком диапазоне входных сигналов, требуемая чувствительность, в том числе и предельно высокая, при этом сравнение напряжений блоков 6 происходит при заданных значениях, чем обеспечивается высокая четкость и надежность селективного определения повреждения

В зависимости от того, уровень какой фазы превышает уровни составляющих непромышленной частоты двух других фаз, срабатывает тот или иной логический элемент И-НЕ 13. Вследствие этого при подключений к выходам блоков 13 блока сигнализации последний запоминает и выдает информацию о том.

0

5 0

5

73/

какая фаза защищаемого присоединения повреждена. Знание поврежденной фазы позволяет сократить время на отыскание места повреждения в защищаемом объекте.

При однофазном замыкании вне защищаемого присоединения уровень состав- лякщих непромьшшенной частоты одной из фаз ниже примерно равных уровней двух других фаз. В этом случае на одном из резисторов блока 12 падение напряжения о.трицательное, на двух других - положительное. На выходе инвертирующих усилителей блока 12 лишь .одно из трех положительных напряжений , вследствие чего элементы И-НЕ 13 и сооответственно элемент И 15 и исполнительный орган 16 остается в исходном режиме. Устройство не срабатывает, при этом по истечении заданного времени орган 14 блокировки блокирует устройство, и его срабьг- тывание в течение данного замьжания невозможно.

В этом случае также, как и при замыкании на защищаемом присоедине нии, происходит автоматическое регулирование на заданную величину максимальных напряжений блоков 6.

При отсутствии замыкания на землю пусковой орган 11 находится в несработанном состоянии, вследствие чего срабатывание устройства блокируется органом 14, усилитель-интегратор 8 работает в режиме масштабного усиления, его выходное напряжение близко к нулю, вследствие чего выходные напряжения блоков 6, независимо от входных сигналов (определяемых, например, токами небаланса), близки к нуiлю (чувствительность устройства по токовым входам близка к минимальной).

0

5

0

45 Фор мул а изобретения

1. Устройство для селективной за- щиты от однофазнь1х замыканий на землю в электрических сетях с изолированной и компенсированной нейтралью, содержащее измерительные преобразователи фазных токов, выходы которых подключены к входам фильтров с подавлением основной частоты, последовательно соединенные усилители сигналов фаз, выпряьштели и сглаживающие элементы, к выходам которых подключе50

55

ны соответствукацие нагрузочные эле- . менты, соединенные в звезду к каждомузвезды

из ti

51436173

которых и к общей точке подключены входы элементов определения знака падения напряжения, к выходам которых подключены первый, второй и третий логические элементы И-НЕ, при этом к каждому выходу указанных элементов определения знака подключены первый вход одного элемен-интегратора подключен к вторым входам умножителей, первые входы которых подключень к выходам упомянутых фильтров, а выходы умножителей подключены к входам усилителей сигнало фаз, выход органа блокировки подклю чен к дополнительным входам упомяну тых элементов И-НЕ, к первому входу

та И-НЕ и второй вход другого элемен- ш органа блокировки подключен выход та И-НЕ, выходы элементов И-НЕ через упомянутого логического элемента И, Логический элемент И подключены к ис- 1ол ни тельному органу, о т л и Ч;а ювторой вход органа блокировки и управляющий вход аналогового ключа по ключены к выходу пускового органа п

щ е е с я тем, что, с целью повышевторой вход органа блокировки и управляющий вход аналогового ключа подключены к выходу пускового органа по

шя чувствительности и помехозаищщен- 15 напряжению нулевой последовательное

интегратора подключен к вторым входам умножителей, первые входы которых подключень к выходам упомянутых фильтров, а выходы умножителей подключены к входам усилителей сигналов фаз, выход органа блокировки подключен к дополнительным входам упомянутых элементов И-НЕ, к первому входу

органа блокировки подключен выход упомянутого логического элемента И,

второй вход органа блокировки и управляющий вход аналогового ключа подключены к выходу пускового органа по

Изобретение относится к устройствам релейной защиты линий и других присоединений от замыканий на землю в электрических сетях с изолированной и компенсированной нейтралью. Цель изобретения - повышение чувствительности и помехозащищенности устФиг.1 ройства. Вновь введенные умножители 3 обеспечивают одновременное изменение сигналов трех фаз, усилитель-интегратор 8 предназначен для формирования общего напряжения, подаваемого на умножитель 3 и определяемого интегралом разности опорного напряжения и максимального напряжения одной из фаз, вьщеляемого селектором 7 симапьного сигнала. Пусковой орган 11 по напряжению нулевой последовательности обеспечивает перевод усилителя-интегратора 8 в режим интегрирования путем воздействия на управляющий вход аналогового ключа 10 и одновременно снимает блокировку срабатывания устройства путем воздействия на соответствующий орган 14 блокировки, который запрещает срабатывание устройства при отсутствии однофазных замыканий на землю в сети. Запрет снимается на заданное время при срабатывании пускового органа и полностью при срабатывании устройства. 2 ил. ш (Л С 4; САд О5 VI 00

ности устройства, S него дополнительно введены селектор максимально- о сигнала, усилитель-интеграт ор с |аналоговым .ключом в цепи отрицатель- рой обратной связи, элемент опорного 20 Напряжения, три умножителя, пусковой орган по напряжению нулевой последо- ;вательности, орган блокировки срабатывания, а первый, второй и третий

ти.

1JD1D anrin f а fyoir у 4- .л, - f ,. ,.

логические элементы И-НЕ снабжены до-. 5 входом логического элемента И и с паполнительными входами, при этом вхо-раллельно включенными конденсатором

ды введенного селектора подключеныи вторым резистором, второй вход вто:к выходам сглаживающих элементов, арого элемента И подключен к второму

I его выход соединен с ; первым входомвходу элемента И-НЕ, подключенному к

{усилителя-интегратора, к второму вхо-30 второй входной клемме органа блоки|ду которого подключен выход элементаровки, к выходной клемме которого

опорного напряжения, выход усилителя-подключен выход элемента И.

ти.

л, - f ,. ,.

KS/r. 13