Устройство для контроля исправности релейной защиты Советский патент 1989 года по МПК G01R31/00 H01H69/00 

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля нескольких равных постоянных напряжений, например для контроля элементов релейной защиты, работающих под приблизительно равными постоянными напряжениями.

Цель изобретения - упрощение устройства за счет исключения техничес- их средств оценки состояния одной контролируемой точки релейной защиты, повышение достоверности контроля за счет настройки и самоконтроля устройства и расширение функциональных возможностей устройства за счет контроля нескольких номиналов напряжений.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит блок 1.1 входных резисторов, дополнительные блоки i.2-l,n входных резисторов, селекторы 2о 1-2.m минимального напряжения, селектор 3. максимального напряжения, дополнительные селекторы 3.2- З.п максимального напряжения, сумматор 4.1, дополнительные сумматоры 4.2-4.П, измерительный блок 5, первый элемент ИЛИ 6, второй элемент ИЛИ 7, второй детектор 8 уровня, первый детектор 9 уровня, блок 10 анализа и индикации, элемент 11 выдержки времени, блок 12 совпадения, задатчик 13 напряжения самопроверки.

Блох входных резисторов содержит первые 14.1-14.П и вторые 15. - 15.п резисторы.

0

5

0

5

Селектор 2.1 минимального напряжения содержит первые диоды 16.1-16.п, третий резистор 17.

Селектор 3.1 максимального напряжения содержит вторые диоды 18,1 - 18.п, четвертый резистор 19 . Сумматор 4.1 содержит усилитель 20, пятый 21 и шестой 22 резисторы, седьмой 23 к восьмой 24 резисторы, потенциометр 25, девятый 26, десятый 27 и одиннадцатый 28 резисторы.

Измерительный блок 5 содержит первые кнопки 29.1-29.т, измерительный прибор 30, вторую кнопку 31, двенадцатый резистор 32, электрический переключатель с первой 33 и второй 34 контактными группами.

Элемент ИЛИ 6 содержит третьи диоды 35.1-35.m и тринадцатый резистор 36.

Элемент ИЛИ 7 содержит четвертые диоды 37.1-37.m и четырнадцатый резистор 38.

Детектор 8 уровня содержит первый транзистор 39, пятнадцатый резистор 40, первое реле 41, пятый диод 42, первый конденсатор 43.

Детектор 9 уровня содержит второй транзистор 44, шестнадцатый резистор 45, второе реле 46, шестой диод 47, второй конденсатор 48.

Блок 10 анализа и индикации содержит элемент ИЛИ 49 на двух диодах, семнадцатый резистор 50, светодиод 51, переключатель 52 на перемычках.

Задатчик 1 j напряжений самопроверки содержит восемнадцатый 53 и девятнадцатый 54 резисторы, третью 55 и четвертую 56 кнопки

На чертеже покачаны также входы 57.1.1-57.1.п, дополнительные входы 57.2.1-57.т.п, второй 58 и первый 59 выходы устройства.

Блок 1.1 входных резисторов соеди- нен первыми входами с соответствующими входами 57.1.1-57.1.п устройства, первыми выходами - с соответствующими входами селектора 3.1 максимального напряжения. Блок 10 анализа и индика- ции соединен первым входом с выходом первого детектора 9 уровня, первым выходом через элемент 11 выдержки времени - с первым выходом 59 устройства и первым входом- блока 12 совпадения, соединенного вторым входом с вторым выходом блока 10 анализа и индикации, выходом - с вторым выходом 58 устройства. Первый вход каждого из сумматоров 4.1-4.П соединен с выходом соответствующего селектора 2.1 - 2.п минимального напряжения, соединенного входами с первыми выходами соответствующего блока 1.1-l.n входных резисторов. Второй вход каждого из сумматоров 4.1-4.П соединен с выходом соответствующего селектора 3.1- З.п максимального напряжения, входы дополнительных селекторов 3.2-З.п максимального напряжения соединены с соответствующими первыми выходами соответствующих блоков 1.2-l.n входных сопротивлений, входы которых соединены с соответствующими дополнительными входами 57.2.1-57.m.n устройства, третий вход каждого из сумматоров 4.1-4.П соединен с вторым выходом соответствующего блока 1.1- l.n входных резисторов.

Устройство работает следующим образом.

Перед включением устройства -в работу проводится его настройка. При этом входы 57.1.1-57.1.п устройства перемыкаются и соединяются с общим проводом. Нажимают кнопку 29.1, соответствующую настраиваемому сумматору 4.1, и, перемещая движок потенциометра 25, настраивают на нуль

выходное напряжение сумматора 4 по прибору 30. Если полярность сигнала на приборе 30 не соответствует полярности прибора, то переключают сдвоенный переключатель с контактами 33,

20

5

- tO и - 15 -- 4728494

34 в противоположное положение. Более точную подстройку производят при одновременном нажатии кнопок 29 и 31. Аналогично настраивают остальные сумматоры 4.2-4.т.

После этого объединенные перемычкой входы устройства отсоединяются от общего провода и на них от постороннего источника, например от источника питания устройства, выдается напряжение 10-12 В (т.е. примерно 70% от : максимального). Перемещая движок резистора 23, добиваются минимума небаланса на выходе сумматора 4.1 в этом режиме.

При такой настройке сигнал А, снимаемый с выхода блока 1.1 и подаваемый на инвертирующий вход усилителя 20

А K,(U, + Ua + U,),

уравновешивается сигналом В, являющимся суммой сигналов, поступающих с селектора 3 и селектора 2 на неинвертирующий вход усилителя 20

в Kz(uMakc+

ил

),

tO 15

5

и

макс

U

«МН

К,, К2 0

5

0

где U,, I.,, U3 - напряжения на входе предлагаемого устройства (далее считается, что п 3); максимальное и минимальное из напряжений U,, U2 , соответственно;коэффициенты пропорциональности, обеспечиваемые соотношением резисторов 21, 22, 15, 23 и 24.

При одинаковых сигналах на входе устройства U , U г U3 UMCDCC A К,- 3 U,, В К7-2 U4.

Поскольку в рассматриваемом режиме сигналы А и В уравновешивают друг дру- друга, т.е. А В, получаем необходимое условие

3 К, 2.К т.е. К, 4 К,

(О

Для обеспечения этого равенства величина сопротивления резисторов 15.1- 15,п выбирается примерно на одну треть больше, чем величина сопротивления резисторов 21, 22. Более точная регулировка К для обеспечения

кой резистора 23.

Необходимую чувствительность предлагаемого устройства к разбалансу входных сигналов обеспечивают регулировкой величины сопротивления резистора 28, обращая внимание на то, чтобы рапе 41, 45 надежно не срабатывали от разбаланса, имеющегося на выхо- ю подключается к контролируемому уст- де сумматоров 4 в нормальном режимеройству защиты и вместе с ним может

работы (режиме дежурства исправнойбыть введено в работу,

и правильно настроенной контролируе-Рекомендуется периодически провемой защиты). Аналогичным образом на-р ть исправность предлагаемого устстраивают сумматоры 4.2-4.п., соответ- 15 ройства. Для этого следует нажать

казанное- на чертеже пунктиром. При отрицательной полярности входных сигналов положение перемычки должно быть обратным.

После описанной настройки предлагаемого устройства перемычки с его входов 57.1.1-57.1.п снимаются, оно

подключается к контролируемому уст- ройству защиты и вместе с ним может

казанное- на чертеже пунктиром. При отрицательной полярности входных сигналов положение перемычки должно быть обратным.

После описанной настройки предлагаемого устройства перемычки с его входов 57.1.1-57.1.п снимаются, оно

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля нескольких равных постоянных напряжений, для контроля элементов релейной защиты. Цель изобретения - упрощение устройства - достигается в результате исключения технических средств оценки состояния одной контролируемой точки релейной защиты. Повышение достоверности контроля достигается путем настройки и самоконтроля устройства. Расширение функциональных возможностей устройства обеспечивается за счет контроля нескольких номиналов напряжений. Устройство содержит блок 1.1 входных резисторов, дополнительные блоки 1.2-1.N входных резисторов, селекторы 2.1-2.M минимального напряжения, селектор 3.1 максимального напряжения, дополнительные селекторы 3.2-3.N максимального напряжения, сумматор 4.1, дополнительные сумматоры 4.2-4.N, измерительный блок 5, элементы ИЛИ 6 и 7, детекторы 8 и 9 уровня, блок 10 анализа и индикации, элемент 11 выдержки времени, блок 12 совпадения, задатчик 13 напряжения самопроверки. Возможность настройки и самопроверки устройства с помощью блока 5 и задатчика 13 повышает достоверность контроля. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

ствутощие остальным, сменным модулям защиты. Причем каждый из га блоков 1Д вместе со своим сумматором 4.1 может быть настроен на свое входное напряжение.

При одинаковых сигналах на входах 57,1.1-57.1.п устройства существует равновесие сигналов А и Б:

кнопку 55 в задатчике 13, При этом баланс сигналов на входе усилителя 20 нарушится, на его выходе появится отрицательный сигнал, достаточный по

20 величине для срабатывания детектора 8 уровня. Срабатывает реле 41, через его контакты выдаете, сигнал на соответствующий вход блока 10 анализа и индикации, в результате чего качина25 ет светиться светодиод 51. С выдержкой 10-15 с на выходе элемента 1 выдержки времени появится сигнал Неисправность цепей защиты,,

Опустив кнопку 55, следует нажать

При этом сигнал на выходе каждого 30 кнопку 56. При этом аналогично описанному срабатывает реле 46 в детекторе 9 уровня. Светится светодиод 51, а с выдержкой 10-15 с на выходы 59, 58 устройства выдаются сигналы НейсА т Ka(U, + U2

В - K2(UMolkc+ UM(1H

+ и,)

).

(2)

сумматора 4„г близок к нулю, малы сигналы на входах элементов ИЛИ 6 и 7 и на их выходах. Практически нет сигналов на входах детекторов 8 и 9

уровня. Реле 41 и 46 находятся в не- 35 правность цепей защиты и Зашита

сработавшем состоянии, что приводит к отсутствию сигналов на выходах детекторов 8 и 9 уровня. Нет сигналов на входах и выходах блока 10 анализа

заблокирована.

Если перемычка в переключателе 52 находится в положении, показанном пунктиром, сигнал Защита заблокиро- и индикации, на входах и выходах эле- 40 вана выдается не при нажатии кнопки мента 11 выдержки времени и блока 12 56, а при нажатии кнопки 55. - совпадения. Нет сигналов на выходах ЕСЛИ при проверке устройство конт- ° 59 устройства.роля ведет себя описанным образом,

Предварительный анализ поведения то оно считается исправным и может контролируемой защиты позволяет выяс- 45 быть использовано для контроля исправлять, какое именно изменение входного ности релейной защиты. сигнала устройства происходит при по- Сигналы на однотипных контрольных вреждении защиты, опасном с точки точках контролируемой защиты, принад- зрения ее излишних и ложных срабаты- лежащих разным фазным устройствам за- ваний. Если опасным с этой точки эре- 50 щиты, в режиме дежурства являются

приблизительно равными постоянными напряжениями. Напряжения изменяются по величине в процессе эксплуатации, могут даже изменять знак, но остаются 55 примерно равными одно другому.

кия является увеличение сигнала и сигналы на входах 57,1,1-57.т.п,устройства имеют положительную полярность, то перемычка в переключателе /2 устанавливается в положение по -ертежу. Если опасно с точки зрения чэлишн: и ложных срабатываний уменьшение контролируемых сигналов (входных сигналов устройства), то перемыч-

Диоды 16.J-16.n совместно с резистором 17 работают в режиме выделения минимального (наименее положительного или наиболее отрицательного) знаДиоды 16.J-16.n совместно с резистором 17 работают в режиме выделения минимального (наименее положительного или наиболее отрицательного) значения из вхадных сигналов. Падением напряжения на резисторах 14.1-14.п можно пренебречь, так как сопротивление составляет лишь несколько процентов от сопротивления резистора 17.

Напряжение и на выходе селектора 2.1 с учетом сказанного равно

U,

UWMH + U,

где-11М(,н - минимальное из входных напряжений устройства (наименее положительное или наиболее отрицательное);

U

- падение напряжения на диоде 16.1.

Если напряжение на входе 57.1.1 U2 им„н, т.е. меньше, чем остальные входные напряжения устройства, то диод 16.1 открыт, а другие диодь; закрыты, так как сигнал на них имеет знак, обратный направлению их проводимости.

Аналогично работает селектор 3.

Напряжение и на его выходе равно

U

iWc- Ц,

Поскольку величины сопротивления резисторов 21 и 22 одинаковы, то суммарный сигнал на неинвертирующем входе сумматора 20 будет равен (в предположении, что падение напряжения на

диодах и„ имеет одинаковые значения); з

В К„( U + UA

+ ty к„(и

l ffanc /мин

т.е. именно такой, какой требуется для нормальной работы устройства.

В режиме дежурства исправной и правильно настроенной защиты на выходе сумматора 4.1 имеется лишь незна- чительный небаланс, от которого порог срабатывания детекторов 8 и 9 уровня отстроен. В случае необходимости эту отстройку можно обеспечить перемещением движка резистора 28. В режиме дежурства исправной и правильно настроенной защиты сигналы на выходах предлагаемого устройства отсутствуют.

При появлении неисправности в схеме контролируемой защиты, если эта неисправность сопровождается достаточным по величине изменегшем сигнала на одной из контрольных точек, баланс сигналов на входах сумматора 4.1 на

рушается и на выходе усилителя 20 появляется разбаланс соответствукщей величины и знака.

Появление сразу двух неисправностей на разных фазах защиты чрезвычайно маловероятно, поэтому с высокой степенью достоверности можно считать, что появление на время не менее 10 15с разбаланса на выходе сумматора 4.1 свидетельствует о возникновении в схеме контролируемой защиты одной неисправности.

Знак разбаланса на выходе сумматора 4.1 связан с характером повреждения контролируемой защиты. Сигнал U20 на выходе усилителя 20 пропорционален разности входных сигналов В и А:

20

В - А K,(UMrt + IW,) - (U, + Ua + U,),

(3)

Обозначения в выражении (3) такие же, что и в выражении (2) и раньше. Счи-- тая, что сигнал на контрольной точке, например, фазы А защиты изменился, т.е. U, Кэ U, где коэффициент К может быть как меньше, так и больше единицы, а остальные сигналы на входе предлагаемого устройства остались прежними: U2 U U, преобразуем выражение (3):

U20 К (К U + U) - 4 К2(К U + 2 U). (4)

Поскольку важен только знак величины U2Q, то правую часть уравнения (4) можно поделить на Ни К2 и исследовать полученную величину с точки зре - ния ее знака, т.е.

С (К, + 1).- (К;

. ч - з

3

+ 2) К, -1

(5)

или 3 С К, - 1 .

Из выражения (5) видно, что знак разности В-А (а значит, и знак сигнала на выходе сумматора 4.4 положителен при К 1, т.е. при увеличении сигнала на одной из контрольных точек по сравнению с другими. Знак сигнал . на выходе сумматора 4. будет отрицательным при К «с 1 , т.е. при уменьшении сигнала на одной из контрольных точек по сравнению с другими.

Срабатывание детектора 9 уровня и замыкание контактов его реле 46 показывает, что сигнал на одной из контрольных точек защиты увеличился на недопустимую большую величину по сравнению с сигналами на остальных контрольных точках. Срабатывание детектора 8 уровня показывает, что сигнал на одной из контрольных точек защиты уменьшился на недопустимо большую величину по сравнению с сигналами на других контрольных точках. Под увеличением сигнала понимается его изменение в сторону более положительных значений, а под уменьшением - изменение в сторону более отрицательных значений (для сигналов положительной полярности).

Если входные сигналы устройства имеют отрицательную полярность, то увеличению абсолютного значения одного из сигналов соответствует срабатывание детектора 8 уровня, а уменьшению абсолютного значения сигнала на одной из контрольных точек (тсе. его переход в более положительную область) - срабатывание детектора 9 уровня.

Через 10-15 с после срабатывания детекторов 8 или 9 уровня на выходе элемента 11 выдержки времени появляется сигнал Неисправность цепей защиты. Если возникшая неисправность опасна с точки зрения излишних и ложных срабатываний контролируемой защиты, то с выхода блока 12 совпадения выдается сигнал на блокирование защиты.

При возникновении режима тревоги, например при несимметричных коротких замыканиях на защищаемом объекте или поблизости от него, напряжения на контрольных точках контролируемой защиты на короткое время могут существенно отличаться одно от другого, но сигнал на выходе предлагаемого устройства не появится, так как имеется задержка в срабатывании порядка 10-15 с за счет элемента 11 выдержки времени.

Сумматор 4.1 содержит усилитель 20 в микросхемном исполнении. Резисторы 21 и 22 обеспечивают суммирование сигналов селекторов 2.1 и 3.1. Резистор 23, включенный между неинвертирующим входом усилителя 20 и общим проводом, служит для настройки устройства на минимум небаланса в

0

0

5

0

5

0

5

0

5

режиме дежурства защиты. Резистор 24, включенный между инвертирующим входом усилителя 20 и общим проводом, предназначен для обеспечения симметрии входных цепей усилителя 20. Потенциометр 25 служит для регулировки ну нуль выходного сигнала сумматора 4.1 при отсутствии сигналов на его входах. Резистор 27 подает на инвертирующий вход усилителя 20 сигнал с задатчика 13. Резистор 28 предназначен для обеспечения отрицательной обратной связи сумматора 4.

Измерительный блок 5 содержит кнопки 29.1-29.т, которые служат для поочередного подключения измерительного прибора 30 к выходам соответствующих сумматоров 4.1. Резистор 32 предназначен для ограничения тока, протекающего по измерительному прибору 30, а кнопка 31 - для изменения диапазона чувствительности прибора 30. Сдвоенный переключатель с контактами 33, 34 служит для изменения полярности напряжения, подводимого к измерительному прибору 30,. например, вольтметру. Детектор 8 уровня содержит каскад на транзисторе 39, работающий в режиме эмкттерного повторителя. Диод 42 служит для защиты транзистора 39 от пробоя при возникновении перенапряжений на обмотке реле 41. Реле 41 предназначено для формирования единичного выходного сигнала при превышении входным сигналом де тектора 8 уровня порогового значения. Один вывод контактов реле 41 соединен с положительными зажимами источника питания, а другой служит выходом детектора 8 уровня. Конденсаггор 43, включенный между базой транзистора 39 и общим проводом, служит для сглаживания входного сигнала детектора 8 уровня.

Детектор 9 уровня содержит каскад на транзисторе 44, работающий в режиме эмиттерного повторителя. Диод 47 служит для защиты транзистора 44 от пробоя при возникновении перенапряжений на обмотке реле 46. Реле 46 предназначено для формирования единичного выходного сигнала при превышении входным сигналом детектора 9 уровня порогового значения. Конденсатор 48, включенный между базой транзистора 44 и общим проводом, -служит для сглаживания пульсаций входного сигнала детектора 9 уровня.

Блок 10 анализа и индикации содержит элемент ИЛИ 49 на двух диодах, аноды которых соединены с входами блока 10, а объединенные катоды - со- единены с выходом блока 10. Светодиод 51 предназначен для индикации неисправности защиты. Переключатель 52 предназначен для коммутации на выход блока 10 только сигнала о поврежде- нии защиты, опасном с точки зрения излишних или ложных ее срабатываний.

Элемент 11 выдержки времени выполнен по стандартной схеме реле времени с выдержкой порядка 10-15 с.

Блок 12 совпадения вьгполнен, например, на базе малогабаритного реле 53, обмотка которого включена между вторым входом блока 12 и общим проводом, а контакты - между первым входом блока 12 и его выходом. Блок 12 совпадения реализует логическую функцию И по наличию сигнала с элемента 11 и с блока 10.

В предлагаемом устройстве для кон- троля N m x n точек релейной зашиты необходимо иметь m сумматоров 4.1 - 4.т (в каждом элементе 20-28, т.е. 8 элементов), в то время, как количество аналогичных преобразовательных блоков в прототипе составляет m x n (в каждом 9 элементов).

Экономия элементов в устройстве относительно прототипа составляет 3 mxnx9-mx8 m(9n-8), что обеспечивает упрощение устройства.

Кроме того, в устройстве обеспечивается возможность контроля m групп из n контрольных точек и каждая груп- па может иметь свое значение контролируемого напряжения, что расширяет функциональные возможности.

Возможность настройки и самопроверки устройства с помощью блока 5 и задатчика 13 повышает достоверность контроля.

Формула изобретения

1, Устройство для контроля исправности релейной защиты, содержащее сумматор, блок входных резисторов, соединенный первыми входами с соответствующими входами устройства, пер- выми выходами - с соответствующими входами селектора максимального напряжения, блок анялича и индикации, соединенный первым входом с выходом

с

5

0

5 0

5

о

5

0

первого детектора уровня, первым выходом через элемент выдержки времени - с первым выходом устройства и с первым входом блока совпадения, соединенного вторым входом с вторым выходом блока анализа и индикации, выходом - с вторым выходом устройства, о т л и ч а ю-щ е е ся тем, что, с целью упрощения устройства за счет исключения технических средств оценки состояния одной контролируемой точки релейной защиты, повышения достоверности контроля за счет настройки и самоконтроля устройства и расширения функциональных возможностей за счет контроля нескольких номиналов напряжения, в него введены селекторы минимального напряжения, дополнительные блоки входных резисторов, дополнительные селекторы максимального напряжения, дополнительные сумматоры измерительный блок, задатчик напряжения самопроверки, два элемента ИЛИ5 причем первые входы всех сумматоров соединены с выходами соответствующих селекторов минимального напряжения, соединенных входами с первыми выходами соответствующих блоков входных резисторов, вторые входы ех сумматоров соединены с выходами соответствующих селекторов максимального напряжения, входы дополнительных селекторов максимального напряжения соединены с соответствующими первыми выходами соответствующих блоков входных резисторов, входы которых соединены с соответствующими дополнительными входами устройства, третьи входы всех сумматоров соединены с вторыми выходами соответствующих блоков входных резисторов, а выходы - с соответствующими входами измерительного блока, а также с соответствующими входами первого и соответствующими входами второго элементов ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен через второй детектор уровня с вторым входом блока анализа и индикации, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом первого детектора уровня, четвертые входы всех сумматоров соединены с выходом задатчика напряжения самопроверки.

131472849

рыми выводами - непосредственно с первыми выходами блока, а через соответствующие вторые резисторы - с вторым выходом блока.

9

14

5. Устройство по п. 1, отличающее ся тем, что сумматор содержит пятый резистор, соединенный первым выводом с первым входом сумматора, вторым выводом через шестой резистор - с вторым входом сумматора, через седьмой резистор .- с общей шиной устройства, непосредственно - с неинвертирующим входом усилителя, соединенного выходом с выходом сумматора, а инвертирующим входом через восьмой резистор - с общей шиной устройства, через девятый резистор - с первым выводом потенцшметра, соединенного вторым и третьим выводами со ответственно с минусовой и плюсовой шинами питания устройства, инвертирующий вход усилителя соединен непосредственно с третьим входом сумматора, через десятый резистор - с четвертым входом сумматора, а через одиннадцатый резистор - с выходом усилителя