Устройство для защитного отключения в сети с изолированной нейтралью Советский патент 1990 года по МПК H02H3/17 H02H5/12 

1

(21)4114087/24-07

(22)08о07„86

(46) 07.01.90. Бкш. № 1

(71)Институт горного дела им. А.А, Скочинского .

(72)ВоАо Коровкин и Е.М. Киампо

(53)621.316,925(088.8)

(56)Колосюк В.П. Защитное отключение рудничных электроустановок. - М.: Недра, 1980, с. 148-149, 177-178.

Авторское свидетельство СССР 1198635, кл„ Н 02 Н 3/17, 5/12, 1984.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

(57)Изобретение относится к электро- .технике и предназначено для защиты

сетей с регулируемым электроприводом постоянного и переменного тока. Цель изобретения - повышение функциональной надежности, достоверности и улучшения эксплуатационных характеристик устройства. Коммутатором выходные цепи каналов защит контролируемых сетей подключаются к входам перемножителя и вычислительной частью производится вычисление активной составляющей тока утечки и сопротивление изоляции контролируемых сетей„ На блок индикации поступает информация о величине сопротивления изоляции RMj« В аварийном режиме одной из контролируемых сетей срабатывает пороговый блок, и формируется сигнал на включение блока отключения и индикацию аварийного участка сети. 2 ил.

г

(Л

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты сетей с регулируемым электроприводом постоянного и переменного тока. Цель изобретения - повышение функциональной надежности, достоверности и улучшения эксплуатациооных характеристик устройства. Коммутатором выходные цепи каналов защит контролируемых сетей подключаются к входам перемножителя, и вычислительной частью производится вычисление активной составляющей тока утечки и сопротивление изоляции контролируемых сетей. На блок индикации поступает информация о величине сопротивления изоляции R_из. В аварийном режиме одной из контролируемых сетей срабатывает пороговый блок, и формируется сигнал на включение блока отключения и индикацию аварийного участка сети. 2 ил.

Изобретение относится к средствам защиты от токов утечек электрических сетей с изолированной нейтралью горнорудных машин, в том числе и с регулируемым электроприводом постоянного и переменного тока.

Цель изобретения - повышение функциональной надежности, достоверности и улучшения эксплуатационных характеристик устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства защиты; на фиг 2 - диаграммы напряжений, поясняющие его работу.

Устройство содержит канальные блоки защиты по числу контролируемых присоединений и общий вычислительно-коммутационный блок. Канальный блок защиты содержит генератор 1 непромышленной частоты с разделительным трансформатором, фильтр 2 присоединения, резистор 3 нагрузки, конденсатор 4 нагрузки, полосовые фильтры 5 и 6, усилитель 7, первый 8 и второй 9 усилители-ограничители, первый 10 и второй 11 формирователи импульсов, выпрямитель 12, интегратор 13, первый 14 и второй 15 триггеры, первый 16 и второй 17 логические элементы И 2, делитель 18 импульсов и счетчик 19 импульсов.

Вычислительно-коммутационный блок включает в себя генератор 20 высокой частоты, коммутатор 21, первый 22 и

СП

со

35

второй 23 перемножители, первый 24 и второй 25 пороговые блоки, блок 26 уставок, блок 27 индикации, блок 28 отключения, задатчик 29 временных - интервалов и селектор 30„

В каждом канальном блоке защиты резистор 3 нагрузки, полосовой фильтр 6, усилитель 7, выпрямитель 12 и интегратор 13 образуют канал измерения М.ОДУЛЯ тока утечки. Выпрямитель 12 лужит для выпрямления выходного сигнала усилителя 7„ С помощью интегратора 13 сигнал с выхода выпрямителя 12 суммируется за определенный промежуток временно Конденсатор 4 нагрузки, полосовой фильтр 5, усилители- ограничители 8 и 9, формирователи 10 и 11, триггеры 14 и 15, элементы И 2 (16 и 17), делитель 18 импульсов и счетчик 19 образуют канал опорного сигнала„ Полосовые фильтры 5 и 6 обеспечивают разделение сетевого и оперативного напряжений. Усилители-ограничители 8 и 9 из входного синусои- дальнего напряжения формируют импульсы прямоугольной формы, из которых формирователями 10 и 11 формируются импульсы, соответствующие нулевым уровням напряжения опорного и измери- тельного каналов,, Эти сигналы показаны на фиг. 2о

Триггеры 14 и 15, логические схемы 16 и 17, делитель 18 и счетчик 19 с генератором 20 высокой частоты об- разуют функциональный преобразователь , cosif (1), на выходе которого форми- руется число в двоичном (или двоично- десятичном) коде, величина которого А4 пропорциональна косинусу угла сдви га- между напряжением и током оперативного генератора

Сигнал с выхода генератора 20 высокой частоты подается на канальные блоки защиты через вход Сигнал выс.о- кой частоты (вх. СВЧ).

Сигнал на выходе интегратора В., пропорционален модулю тока утечки. Его содержание, также как и счетчика 18, периодически очищается сиг- налами эадатчика 29 временных интервалов . Эти сигналы подаются на вход Сброс: (вх. Сб.).

Коммутатор 21 вычислительно-коммутационного блока служит для последо- вательного подключения входов первого перемножителя 22 к выходным цепям А и В; канальных блоков защиты. Управление коммутатором производится сигналами с управляющих выходов эадатчика 29 временных интервалов. Первый перемножитель 22 служит для вычисления активной составляющей тока утечки. Первый и второй пороговые блоки устанавливают пороги срабатывания для активной составляющей и полного тока утечки.

Блок 28 отключения предназначен для формирования команд отключения, которые через селектор 30 поступают на коммутационный аппарат поврежденного присоединения. Блок 27 индикации служит для индикаций величины сопротивления изоляции контролируемой сети и номера аварийного участка, В блок 26 уставок заносится информация о величинах постоянных коэффициентов о

Устройство защиты от токов утечки работает следующим образом,

В каждом канальном блоке защиты генератор 1 формирует опорное напряжение , которое накладывается на контролируемую сеть. В результате через сопротивление изоляции и емкость сети создается цепь для измерения тока утечки. Напряжение на резисторе 3 нагрузки, пропорциональное модулю тока утечки, подается через полосовой фильтр 6 на усилитель 7 и с его выхода на выпрямитель 12. Выпрямленно напряжение, пропорциональное модулю тока утечки, подается на вход интегратора 13, где это напряжение суммируется за время t, задаваемое задат- чиком 29 временных интервалов. Этот временной интервал определяется из условия

с, сср

(2)

где tcp - заданное время срабатывания защиты.

Величина напряжения В,, на выходе интегратора 13 за время измерения составит

В

v т -Јi Кг1Э2 /

(3)

где In - полный ток утечки;

f - частота генератора оперативного напряжения;

Кг - коэффициент пропорциональности.

Напряжение на конденсаторе 4 нагрузки пр. фазе соответствует напряжению на емкости сети. Это напряжение через полосовой фильтр 5 подается на усилитель-ограничитель 8, на выходе которого сигнал имеет прямоугольную форму. В формирователе 10 импульсов из входных прямоугольных импульсов формируются остроконечные импульсы, по времени совпадающие с моментами перехода черех ноль входного напряжения. Эти импульсы подаются на вход первого триггера 14 и включают его„ В результате на первом входе первого элемента 16 формируются логическая единица и сигналы генератора 20 высокой частоты, подаваемые на второй вход элемента 16, проходят на вход делителя 18 импульсов. На выходе делителя 18 импульсов сигнал появляется с задержкой tz, определяемой коэффициентом деления N делителя 18 импульсов.

N

t2f7,

где f2 - рабочая частота ГВЧ (20). Коэффициент деления делителя 17 импульсов принимается из условия 1

- 47,(5)

При выполнении условий (3) и (4) на выходе делителя 18 импульсов формируется импульс, по времени соответствующий фазе If /ii /2 опорного сигнала. Этот сигнал используется для вычисления косинуса угла (I

пороговым блоком формируе на включение блока 28 отк индикацию аварийного учас 25 С выхода первого перем сигнал подается также и н вход второго перемножител тором вычисляется величин ления изоляции жил кабеля шению к земле в соответст

30

формулой

1

-1

ССр

где R

35

,, Uen,

где иоп - вектор оперативного напряжения,, Это обеспечивается следующим. Со второго выхода усилителя 7 сигнал подается на второй усилитель-ограничитель 9, на выходе которого также формируются импульсы прямоугольной формы. Эти импульсы во втором формиро-до второго перемножителя 23.

DUrvrtrr а гтат-t аъл

вателе 11 преобразуются в остроконечк- - величина критич противления изо ответствующая п батывания защит Значения В с. и R«p зано 26 уставок и подаются на

С выхода второго перем сигнал подается на блок и fм и составляет 1-0,5 Гц чения возможности его вос служивающим персоналом.

ные, по времени совпадающие с моментами перехода через ноль напряжения измерительного канала (кривые U и ФИг, фиг. 2). Эти импульсы подаются на первый вход второго триггера 15 и включают его. В результате на первом входе второго элемента И 2 (17) формируется логическая единица и сигналы генератора 20 высокой частоты, подаваемые на второй вход второго элемента И 2 (17), проходят на вход счетчика 19 импульсов. Выключение первого 14 и второго 15 триггеров производится выходными сигналами делителя 18 импульсов. Этим же сигналом прекращается подача сигналов высокой частоты на вход счетчика 19. В результате на выходе счетчика 19 импульсов

5346006

кажду половину периода опорного напряжения формируется число А4, равное

А, Ktcos(lu, Uon) K costf, (6)

где 1ц, Uon - соответственно сигналы опорного и измерительного каналов, соответствующих модулю тока Юутечки и напряжению на

емкости сети;

Кд - коэффициент пропорциональности

Сигнал с выхода первого перемно- 15 жителя 22 (С,) сравнивается с порогом срабатывания (С), величина которого устанавливается в первом пороговом блоке 24. При возникновении условия

20С , Сср (7)

пороговым блоком формируется сигнал на включение блока 28 отключения и индикацию аварийного участка. 25 С выхода первого перемножителя 22 сигнал подается также и на первый вход второго перемножителя 23, в котором вычисляется величина сопротивления изоляции жил кабеля по отношению к земле в соответствии с

30

формулой

1

-1

ССр

(8)

где R

второго перемножителя 23.

к- - величина критического сопротивления изоляции, соответствующая порогу срабатывания защиты (Сс«) . Значения В с. и R«p заносятся в блок 26 уставок и подаются на второй вход

второго перемножителя 23.

I DUrvrtrr а гтат-t аъл

С выхода второго перемножителя 23 сигнал подается на блок индикации fм и составляет 1-0,5 Гц для обеспечения возможности его восприятия обслуживающим персоналом.

Выходы последующих канальных блоков защиты А и BJ подключаются коммутатором 21 по сигналам управления, формируемым задатчиком 29 временных интервалов, к входам вычислительно- коммутационного блока. Затем выполняются операции, аналогичные операциям с выходными сигналами первого канального блока защиты.

После передачи информации А; и В с выходов канальных блоков защиты в перемножитель 22 сигналами с первых выходов задатчика 29 временных интервалов сбрасываются на ноль зна

чения выходных сигналов интеграторов 13 и счетчиков 19 канальных блоков защиты (вх. Сб.).

Коммутатором 21 выходные цепи ка- нальных блоков защиты А; и В; подключаются поочередно к входам перемножителя 22 и вычислительной частью производится вычисление активной составляющей тока утечки с сопротивления изоляции контролируемых сетей. На блок индикации выдается информация о величине сопротивления изоляции RIU.В аварийном режиме работы одной из контролируемых сетей возникает условие (7) и блоком 28 аварийного отключения формируется команда на отключение аварийного участка сети.

Таким образом, устройство для защитного отключения в сети с изолированной нейтралью осуществляет контроль за работой группы электрических машин и аппаратов.

Формула изобретения

Устройство для защитного отключения в сети с изолированной нейтралью, содержащее по числу присоединений по- следовательно соединенные фильтр присоединения с клеммами для подключения к фазным проводам защищаемой линии, генератор непромышленной частоты и резистор нагрузки с клеммой для присоединения к заземлению, к общей точке фильтра присоединения и генератора непромышленной частоты подключены конденсатор нагрузки с клеммой для присоединения к заземлению и по- следовательно соединенные первый полосовой фильтр, первый усилитель-ограничитель и первый формирователь импульсов, выход которого соединен с первым входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом первого элемента И 2, объединенные второй вход первого триггера и первый вход второго триггера подключены к выходу делителя импульсов, к общей точке генератора непромышленной частоты и резистора нагрузки подключены последовательно соединенные второй полосовой фильтр и усилитель, общие для всех присоединений первый пере- множитель, генератор высокой частоты, блок индикации и последовательно соединенные первый пороговый блок и блок отключения, причем выход генератора высокой частоты подключен к второму входу первого элемента И 2, отличающееся тем, что, с целью повышения функциональной надежности, достоверности и улучшения эксплуатационных характеристик, в него дополнительно введены общие для всех присоединений второй перемножитель, блок уставок, коммутатор, задатчик временных интервалов, селектор, второй пороговый блок и по чи- .слу присоединений - второй усилитель-ограничитель, второй формирователь импульсов, выпрямитель-интегратор и второй элемент И 2, причем первый вход второго элемента И 2 подключен к выходу генератора высокой частоты, выход первого элемента И 2 подключен к входу делителя импульсов первый выход усилителя подключен к последовательно соединенным второму усилителю-ограничителю и второму формирователю импульсов, выход которого подключен к второму входу второго триггера, выход которого подключен к второму входу второго элемента И 2 выход которого подключен к счетному входу счетчика импульсов, сбрасывающий вход которого соединен со сбрасывающим входом интегратора и с соответствующим выходом сброса задатчика временных интервалов, выход счетчика импульсов подключен к первому информационному входу соответствующего присоединения коммутатора, второй выход усилителя подключен к последовательно соединенным выпрямителю и интегратору, выход которого подключен к второму информационному входу соответствующего присоединения коммутатора, входы управления которого соединены с управляющими выходами задатчика временных интервалов, информационные выходы коммутатора подключены к входам первого перемножителя, выход которого подключен к входу первого порогового блока и первому входу второго перемножителя, к второму вх,оду которого подключен выход блока уставок, к второму входу первого перемножителя подключен вхрд второго порогового блока, выход которого соединен с выходом первого порогового блока и входом блока отключения, информационный выход которого подключен к первому входу блока индикации, к второму входу блока индикации подключен выход второго

перемножителя, к третьему входу блока индикации, соединенному с ляющим входом селектора, подключен информационно-управляющий выход заный выход блока отключения под к сигнальному входу селектора, ды которого подключены к входам ключения коммутационных аппарат

датчика временных интервалов, сигналь- соответствующих присоединений.

Ионшлнуд 8тк(1)

4

ный выход блока отключения подключен к сигнальному входу селектора, выходы которого подключены к входам отключения коммутационных аппаратов

соответствующих присоединений.

вычислительно-,. нутациомн 1а

Qbti.t