Устройство для контроля исправности токовых цепей защиты Советский патент 1990 года по МПК H01H69/01 

Фиг. 1

ИЛИ-НЕ 8,7, первый 10, второй 13, третий 16 и четвертый 9 элементы И, первый 17 и второй 18 элементы ИЛИ, первый 21 и второй 22 элементы ЗАДЕРЖКА , выявляют обрывы и фазах токовых цепей. Четвертый 9, пятый 1, шестой

15, седьмой 11 элементы И, третий 19 и четвертый 20 элементы ИЛИ, третий 23 и четвертый 2k элементы ЗАДЕРЖКА выявляют короткие замыкания вторичных обмоток трансформаторов тока. k ил.

Изобретение относится к электротехнике и позволяет автоматически выявлять обрывы вторичных токовых цепей и короткие замыкания вторичных обмоток трансформаторов тока с указанием поврежденной фазы при соединении токовых цепей по схеме неполная звезда с нулевым проводом. Целью изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей. Формирователи 4-6 прямоугольных сигналов представляют в дискретной форме информацию о распределении токов во вторичных цепях. Элементы ИЛИ-НЕ 8, 7, первый 10, второй 13, третий 16 и четвертый 9 элементы И, первый 17 и второй 18 элементы ИЛИ, первый 21 и второй 22 элементы ЗАДЕРЖКА выявляют обрывы и фазах токовых цепей. Четвертый 9, пятый 14, шестой 15, седьмой 11 элементы И, третий 19 и четвертый 20 элементы ИЛИ, третий 23 и четвертый 24 элементы ЗАДЕРЖКА выявляют короткие замыкания вторичных обмоток трансформаторов тока. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам, контролирующим исправность токовых цепей релейной защиты.t15

Целью изобретения является повышение надежности защиты и расширение ункциональных возможностей.

На фиг. 1 приведена блок-схема уст-20 ройства: на фиг. 2 - временные диаг- раммы его работы при обрыве токовой цепи одной из фаз; на фиг. 3 то же, при коротком замыкании вторичной обмотки трансформатора тока фазы; на 25 иг. k - то же, при отсутствии повреждений .

Устройство содержит включенные в азы линии 1 электропередачи, трансформаторы 2 тока, вторичные цепи ко- JQ торых соединены по схеме неполная звезда с нулевым проводом. В фазы и нейтраль токовых цепей включены измерительные реле 3 релейной защиты. Последовательно с измерительными реле 3 защиты включены,первый формирователь k прямоугольных сигналов - в одну фазу, второй формирователь 5 прямоугольных сигналов - в другую фазу, третий формирователь 6 прямоугольных Q сигналов - в нейтраль токовых цепей. Устройство содержит также элементы ИЛИ-НЕ 7, 8, И 9 - 16, элементы ИЛИ 17 - 20, элементы 21 - 2k задержки.

На фиг. 2 представлены временные диаграммы, поясняющие работу устройства при обрыве токовой цепи в той фазе, где установлен второй формирователь 5 прямоугольных сигналов.

На диаграмме 25 (фиг. 2) показан график изменения тока в той фазе, где установлен первый формирователь k прямоугольных сигналов. На диаграмме 26 показан график изменения тока в поврежденной фазе (ток отсутствует).

На диаграмме 27 показан график из- менения тока в нулевом проводе. Токи на диаграммах 25 и 27 находятся в противофазе.

50

5

0 5

Q Q

0

На диаграмме 28 показаны сигналы, существующие на первом выходе первого формирователя k прямоугольных сигналов.

На диаграмме 29 показаны сигналы, существующие на втором выходе первого формирователя k прямоугольных сигналов.

На диаграмме 30 показаны сигналы, существующие на первом выходе третьего формирователя 6 прямоугольных сигналов.

На диаграмме 31 показаны сигналы, существующие на втором выходе третьего формирователя 6 прямоугольных сигналов.

На диаграмме 31 показаны сигналы, существующих на втором выходе третьего формирователя 6 прямоугольных сигналов .

На диаграмме 32 показан единичный сигнал, существующий на выходе второ- го элемента ИЛИ-НЕ 8. Единичный сигнал существует на выходе этого элемента потому, что ни на одном из выходов второго формирователя 5 прямоугольных сигналов единичный сигнал не возникает.

На диаграмме 33 показаны сигналы ,. на выходе четвертого элемента И 9.

На диаграмме 3 показаны сигналы, существующие на выходе первого элемента И 10.

На диаграмме 35 показаны сигналы, существующие на выходе первого элемента ИЛИ 17.

На диаграмме 36 показан сигнал, существующий на выходе первого элемента ЗАДЕРЖКА 21.

На фиг. 3 представлены временные диаграммы, поясняющие работу устройства при коротком замыкании вторичной обмотки трансформатора тока в той фазе, где установлен агорой формирователь 5 прямоугольных сигналов.

На диаграммах 37 - 39 показаны токи соответственно н фазе, где установлен первый формирователь k, второй

515

формирователь 5 и в нулевом проводе, где установлен третий формирователь 6 прямоугольных сигналов. Токи на диаграммах 38, 39 совпадают по фазе и противоположны по фазе с током на диаграмме 37.

На диаграмме 40 показаны сигналы, существующие на первом выходе первого формирователя 4 прямоугольных сиг- налов.

На диаграмме 41 показаны сигналы, существующие на втором выходе первого формирователя 4 прямоугольных сигналов.

На диаграммах 42 и 43 показаны сигналы, существующие соответственно на первом и втором выходах второго формирователя 5 прямоугольных сигналов.

На диаграммах 44 и 45 показаны сиг налы, существующие соответственно на первом и втором выходах третьего формирователя 6 прямоугольных сигналов.

На диаграмме 46 показаны сигналы, существующие на выходе второго элемента И 13.

На диаграмме 47 показаны сигналы, существующие на выходе пятого элемента И 14.

На диаграмме 48 показаны сигналы, существующие на выходе третьего элемента ИЛИ 19.

На диаграмме 49 показан единичный сигнал, возникающий на выходе третьего элемента ЗАДЕРЖКА 23.

Временные диаграммы при отсутствии повреждений приведены на фиг. 4.

На диаграмме 50 показан график изменения тока в той фазе, где установ- лен первый формирователь 4 прямоугольных сигналов (фазе А).

На диаграмме 51 показан график изменения тока в этой фазе, где установлен второй формирователь 5 прямо- угольных сигналов (фазе С).

На диаграмме 52 показан график изменения тока в нейтральном проводе. В нормальном режиме ток в нейтральном проводе отсутствует.

На диаграммах 53 и 54 показаны сиг налы, существующие соответственно на .первом и втором выходах первого формирователя 4 прямоугольных сигналов.

На диаграммах 55 и 56 показаны сигналы, существующие соответственно на первом и втором выходах второго формирователя прямоугольных сигналов.

5

86

(j

0

5

0

«

5

0

5

5

16

Устройство работает следующим обра зом.

При возникновении обрыва токовой цепи, например в фазе А, на обоих выходах первого формирователя 4 прямоугольных сигналов осуществуют нулевые сигналы, а на выходе первого элемента ИЛИ-НЕ 7, и, следовательно, не первых входах седьмого элемента И 11 и восьмого элемента И 12 существует единичный сигнал. При обрыве токовой цепи фазы А токи в токовой цепи фазы Сив нейтральном проводе будут находиться в противофазе. Поэтому при существовании единичного сигнала на первом выходе третьего формирователя 6 прямоугольных сигналов единичный сигнал будет существовать .на втором выходе третьего формирователя 6 прямоугольных сигналов и, наоборот, в течение 10 мс (180 эл.град.). Следовательно, одновременно на втором и третьем входах седьмого элемента И 11 или одновременно на втором и третьем входах восьмого элемента И 12 будут существовать единичные сигналы в течение указанного времени. При этом на выходах седьмого элемента И 11 и восьмого элемента И 12 поочередно будут существовать единичные сигналы. На выходе второго элемента ИЛИ 18 единичный сигнал будет существовать с интервалом, соответствующим нескольким электрическим градусам, определяемым моментом перехода тока через нулевое значение и уровнем формирования формирователей 5, 6.

Все элементы ЗАДЕРЖКА 21 - 24 настроены таким образом, что задержка на появление единичного сигнала на выходе после его появления на входе составляет 9 мс, а задержка на исчезновение единичного сигнала на выходе после его исчезновения на входе Юме. Поэтому при обрыве токовой цепи фазы А на выходе второго элемента ЗАДЕРЖКА 22 появляется единичный сигнал, который будет существовать непрерывно при наличии указанного повреждения.

Аналогично работают второй элемент ИЛИ-НЕ 8, четвертый элемент И 9, первый элемент И 10, первый элемент ИЛИ 17, первый элемент ЗАДЕРЖКА 21 при обрыве токовой цепи & фазе С.

При коротком замыкании вторичной обмотки трансформатора тока в фазе А. токовая цепь с закороченным трансформатором тока и нейтральный провод оказываются запараллельными. Поскольку нагрузка в этих цепях одинакова, то ггоки в этих цепях будут совпадать по фазе и находиться в противофазе с током неповрежденного трансформатора тока. Поэтому, при коротком замыкании трансформатора тока фазы А единичные сигналы поочередно существуют одновременно на первом выходе второго формирователя Б прямоугольных сигналов, на втором выходе первого формирователя Ц прямоугольных сигналов, на втором выходе третьего формирователя

ментов И У - 12 будут появляться кратковременно (импульсно) и сигналы на выходах первого 21 и второго 22 элементов ЗАДЕРЖКА появляться не будут. Поскольку в нормальном режиме ток в нулевом проводе отсутствует и соответственно на обоих выходах трет-ье- го формирователя 6 единичные сигналы не возникают, то на выходах второго 13, пятого 1, шестого 1Ь, и третьего 16 элементов И единичные сигналы появляться не будут. Поэтому на выходах третьего 23 и четвертого 2Ц эле6f-4 4 f ILSV ILSV l S -.Jrl-I ILJV-J- 1- I t C H прямоугольных сигналов или одновре- ментов ЗЛДЕРЖКА единичнь|е сигналы возменно на втором выходе второго формирователя 5 прямоугольных сигналов, на первом выходе первого формирователя k прямоугольных сигналов в течение времени, близкого к 10 мс. Соответственно едини-чные сигналы будут поочередно существовать одновременно на трех входах шестого элемента И 15 или одновременно на трех входах третьего элемента И 16 в течение указанного времени. При этом на выходах указанных элементов возникают единичные сигналы, которые поступают на соответствующие входы четвертого элемента ИЛИ 20. На выходе четвертого элемента ИЛИ 20 единичный сигнал будет существовать с интервалом, обусловленным расхождением токов по фазе из-за несимметрии токовых цепей и уровнями формирования формирователей Ц - 6. Поскольку уровни формирования формирователей близки к нулевому значению, несимметрия невелика, то указанный интервал составляет менее ,1 мс. Поэтому на выходе четвертого - элемента ЗАДЕРЖКА 2k появляется единичный сигнал, свидетельствующий о наличии короткого замыкания вторичной обмотки трансформатора тока в фазе А.

Аналогично работают второй элемент И 13, пятый элемент И Ik, третий элемент ИЛИ 13, третий элемент ЗАДЕРЖКА 23 при возникновении короткого замыкания вторичной обмотки трансформатора тока в фазе С.

Заметим, что при отсутствии повреждений в токовых цепях токи существуют в обоих фазных проводах и отсутствуют в нулевом проводе. Поскольку при этом на выходах обоих элементов И ИЛИ-НЕ 7, 8 существуют преимущественно нулевые сигналы, то единичные сигналы на выходах первых четырех эле20

25

30

35

40

45

50

55

никать не будут.

Поскольку на выходах первого и второго элементов ИЛИ-НЕ 7.8 будут существовать нулевые сигналы, то на выходах четвертого 9, первого 10, седьмого 1 1 , восьмого 12 элементов И будут также существовать нулевые сигналы. Соответственно на выходах первого 1 и второго 18 элементов ИЛИ и на выходах первого 21 и второго 22 элементов ЗАДЕРЖКА будут существовать нулевые сигналы.

Поскольку ток в нейтральном проводе отсутствует, то на первом и втором выходах третьего формирователя 6 прямоугольных сигналов существуют нулевые сигналы. Соответственно нулевые сигналы существуют и на выходах второго 12, пятого 14, шестого 15, третьего 16 элементов И. Поэтому нулевые сигналы существуют и на выходах третьего 19, четвертого 20 элементов ИЛИ и на выходах третьего 23 и четвертого 2k элементов ЗАДЕРЖКА, т.е. устройство находится в исходном состоянии.

Таким образом, устройство позволяет выявить обрыв токовой цепи одной из фаз и короткое замыкание вторичной обмотки трансформатора тока в одной из фаз с указанием вида повреждения и поврежденной фазы. Устройство не работает ложно при обрывах фаз и при коротких замыканиях в первичной цепи, поскольку в этих режимах распределение токов в токовых цепях отлично от распределения токов при повреждениях в токовых цепях.

Применение данного устройства обеспечивает следующие преимущества: возможность автоматического выявления повреждений токовых цепей и экономию за счет исключения ручных замеров циркуляции токов, производимых сейчас высококвалифицированным релейным персо

ментов И У - 12 будут появляться кратковременно (импульсно) и сигналы на выходах первого 21 и второго 22 элементов ЗАДЕРЖКА появляться не будут. Поскольку в нормальном режиме ток в нулевом проводе отсутствует и соответственно на обоих выходах трет-ье- го формирователя 6 единичные сигналы не возникают, то на выходах второго 13, пятого 1, шестого 1Ь, и третьего 16 элементов И единичные сигналы появляться не будут. Поэтому на выходах третьего 23 и четвертого 2Ц элеf-4 4 f ILSV ILSV l S -.Jrl-I ILJV-J- 1- I t C H ментов ЗЛДЕРЖКА единичнь|е сигналы воз0

5

0

5

0

5

0

5

никать не будут.

Поскольку на выходах первого и второго элементов ИЛИ-НЕ 7.8 будут существовать нулевые сигналы, то на выходах четвертого 9, первого 10, седьмого 1 1 , восьмого 12 элементов И будут также существовать нулевые сигналы. Соответственно на выходах первого 1 и второго 18 элементов ИЛИ и на выходах первого 21 и второго 22 элементов ЗАДЕРЖКА будут существовать нулевые сигналы.

Поскольку ток в нейтральном проводе отсутствует, то на первом и втором выходах третьего формирователя 6 прямоугольных сигналов существуют нулевые сигналы. Соответственно нулевые сигналы существуют и на выходах второго 12, пятого 14, шестого 15, третьего 16 элементов И. Поэтому нулевые сигналы существуют и на выходах третьего 19, четвертого 20 элементов ИЛИ и на выходах третьего 23 и четвертого 2k элементов ЗАДЕРЖКА, т.е. устройство находится в исходном состоянии.

Таким образом, устройство позволяет выявить обрыв токовой цепи одной из фаз и короткое замыкание вторичной обмотки трансформатора тока в одной из фаз с указанием вида повреждения и поврежденной фазы. Устройство не работает ложно при обрывах фаз и при коротких замыканиях в первичной цепи, поскольку в этих режимах распределение токов в токовых цепях отлично от распределения токов при повреждениях в токовых цепях.

Применение данного устройства обеспечивает следующие преимущества: возможность автоматического выявления повреждений токовых цепей и экономию за счет исключения ручных замеров циркуляции токов, производимых сейчас высококвалифицированным релейным персо91539861

налом; экономию врейени релейного персонала за счет быстрого выявления места повреждения благодаря индикации вида повреждения и поврежденной фазы; повышение надежности электроснабжения за счет уменьшения времени работы линии с неисправными токовыми цепями.

Формула изобретения

Устройство для контроля исправности токовых цепей защиты, состоящей из двух трансформаторов тока, вторичные ;обмотки которых соединены по схеме не(полная звезда с нулевым проводом, со- шержащее измерительные датчики тока, соединенные с формирователями прямоугольных сигналов, элементы И, ИЛИ, ИЛИ-НЕ, элементы задержки, о т л и- чающееся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей, первый и второй формирователи прямоуголь ных сигналов подключены к измеритель- ным датчикам тока, предназначенным для включения в разные фазы токовых цепей, а третий формирователь прямоугольных сигналов подключен к измерительному датчику тока, предназна- ценному для включения в нулевой провод токовых цепей, прямой выход первого формирователя прямоугольных сигналов соединен с первым входом первого элемента ИЛИ-НЕ, с вторыми входами первого, второго и третьего элементов И, инверсный выход первого формирователя прямоугольных сигналов соединен с вторыми входами первого элемента ИЛИ-НЕ и четвертого элемента И, с первым входом пятого элемента И, с вторым входом шестого элемента И, прямой выход второго формирователя прямоугольных сигналов соединен с первым входом второго элемента ИЛИ-НЕ, с вто рыми входами седьмого и пятого элемен .тов И, с первым входом шестого элемента И, инверсный выход второго формирователя прямоугольных сигналов соединен с вторыми входами второго эле-

5 0 5 0 ,, 0

5

10

мента ИЛИ-НЕ, со вторым входом восьмого элемента И, с третьим входом второго элемента И, с первым входом третьего элемента И, прямой выход третьего формирователя прямоугольных сигналов соединен с третьими входами четвертого, восьмого, третьего и пятого элементов И, инверсный выход третьего формирователя прямоугольных сигналов соединен с третьими входами первого и седьмого элементов И, с первым входом второго элемента И, с третьим входом шестого элемента И, выход первого элемента ИЛИ-НЕ соединен с первыми входами седьмого и восьмого элементов И, выход второго элемента ИЛИ- НЕ - с первыми, входами первого и четвертого элементов И, выход четвертого элемента И - с первым входом первого элемента ИЛИ, выход первого элемента И - с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход седьмого элемента И- с первым входом второго элемента ИЛИ, выход восьмого элемента И соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход второго элемента И с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход пятого элемента И - с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход шестого элемента И с первым входом четвертого элемента ИЛИ, выход третьего элемента И с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выходы первого - четвертого элементов ИЛИ соединены с входами первого - четвертого элементов задержки, выход-первого элемента задержки является выходом сигнализации обрыва токовой цепи второй фазы, выход второго элемента задержки является выходом сигнализации обрыва токовой цепи первой фазы, выход третьего элемента задержки является выходом сигнализации наличия короткого замыкания вторичной обмотки трансформатора тока второй фазы, выход четвертого элемента задержки является выходом сигнализации о наличии короткого замыкания вторичной обмотки трансформатора тока первой фазы.

ИППППППППШШПШНИПф

иго тппштптгтпшф

шшшпншмпшмишшшшншшшшш мин шмшинпншшшп ниши IIIIIIIIIIIIMI

33

ЭД |11111Ц11111Н1111111ЦИ11|1П1111111

3$

дшпишштшшппипппд

IIIIIIUIIIIIIIIIIIIIIllllllllllllllllllilllllllllHIIIIIMIHItllUIUIIIIIIIilinillUlllnilllllUIIIIIIIIHIIII

Ж

IlllllllllllllllllllllllllllllllllllHlllllllllllllllllllllllllllllllllllilllllll

Т Ш11111.11И111|111И1ЩЦ11111Щ.

1Ш1111И111111111111Ш1 111111Ш1

(liiiniimiiniiiiiiup iiiiiiiin

тнииппинптшчнинишншпяиишипишпннпипшниншшпшиишмиц

iiminiiiiiiiiuuDiiutHiiiHiiiiiiuiiimiuiinintiiiiiinioniiiiiH

50 5/

5/

-W

I 5V

5S S6

Фиг Ч

Составитель В. Зимаков Редактор 0. Спесивых Техред А.Кравчук Корректор С. Шекмар

Заказ 22k

Тираж 455

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва,Ж-35, Раушская наб., д. Ц/5

1111Ш11Ч11.11П1 ШШ11П1ИЩ

ж

пищит

дшпишштшшппипппд

1Ш1111И111111111111Ш1 111111Ш1Д

(liiiniimiiniiiiiiup iiiiiiiing

Подписное