Устройство для максимальной токовой защиты трехфазных конденсаторных батарей Советский патент 1990 года по МПК H02H7/16 H02H3/08 

Изобретение относится г электротехнике, а именно к техник релейной защиты, и может быть использовано для защиты трехфазных конденсаторных батарей шунтовых (КБШ) и фильтровых (КБФ).

Цель изобретения - повышение надежности функционирования устройства для максимальной токовой защиты трехфазных конденсаторных батарей пу-

тем непрерывного контроля за выходными сигналами первых двух общих выходов логического блока.

На чертеже приведена структурная схема устройства..

Устройство для максимальной токовой защиты трехфазных конденсаторных батарей содержит блок датчиков 1, фазные реагирующие органы (РО) 2-4, первой ступени - РОд, Р00, РОС, фаз315

ные РО 5-7 второй ступени - РО, РОВ, РОС, логический блок 8, первый 9 и второй 10 органы -задержки появления сигнала (органы ), схему ИЛИ 11, отдельные входы блока 8, общие первый 18 и второй 19 входы блока 8, первый 20 и второй 2 1 общие выходы блока 8, сигнальные выходы 22-24 защиты, выходы 25-27 отключения защиты, логические элементы ИЛИ 28-32, логические элементы И 33-38, логические элементы И 39 и 40, блок 41 функционального контроля, D-триггер 42, ключевые элементы 43-45, первый-восьмой входы 46-53 блока 41, дополнительный (сигнальный) выход 54 устройства (сигнальный выход блока 41), первый-шестой выходы 55-60 блока 41, первый 61 и второй 62 логические элементы И блока 41 , первый 63 и второй 64 логические элементы НЕ блока 41, логический элемент ИЛИ 65 блока 41, третий-шес- той 66-69 логические элементы И блока 41, первую интегрирующую КС-цепь 70 блока 41 и вторую интегрирующую КС-цепь71 блока 41 (с разными постоянными заряда и разряда),

При этом каждый отдельный вход 12- 17 блока 8 соединен с выходом соответствующих ступеней каждого РО, вход органа D, 9 соединен с выходом 20 блока 8, а выходы обоих органов D 9 и D 10 объединены схемой ИЛИ 11, первый вход элемента И 39 соединен с выходом, второй вход - с входом органа D 10, выход - с входом 19 блока 8, первый вход элемента И 40 - с выходом схемы ИЛИ 11, его выход - с входом 18 блока 8. Вход 46 блока 11 соединен с выходом 20 блока 8, вход 47 - с выходом 21 блока 8, вход 48 - с первым входом элемента И 40, второй вход которого соединен с входом 52 блока 41, выход 55 которого соединен с вторым входом элемента И 39, входы 49-51 соединены соответственно с выходами вторых ступеней РО; D-триггер 42, D-вход которого соединен с выходом 56 блока 41, С-вход - с выходом 20 блока 8, R-вход - с выходом 57, Q-выход - с входом 52 блока 41, Q-выход - с входом 53 блока 41 и расширительным входом органа D 10; входы ключевых элементов 43-45 соединены соответственно с выходами

7064

58-60 блока 41, выходы - с кон -роль- ными входами первых ступеней РО.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы КБФ и КБШ, когда перегрузки «типичных конденсаторов (ЕК) током первой гармоники нет и все элементы устройства ис

0

правны, на выходе органов 2-7 (на

входах 12-17 блока 8 - входы элементов ИЛИ 28 и 29, на выходах 49-51 блока 41 - входы элементов И 67-69) логические сигналы х | Хп 0 (j a,

Ь,с - указатель фазы); на выходах элементов И 67-69 - выходы 58-60 блока 41, входы ключевых элементов 43-45 - сигналы Z KJ 0 (команд на проверку органов 2-4 нет); на выходах 20 и 21 блока 8 - выходы элементов ИЛИ 28 и 29 (входы 46 и 47 блока 41 - входы элементов И 61 и 62р НЕ 64 и RC-цепи 70) - сигналы X1-- Х 0; на выходе органа , на

5 входе схемы ИЛИ 11 - сигнал tf: О

(выдержка времени t не набрана); на выходах элементов И 61 (вход элемента ИЛИ 65) и 62 (второй вход элемента ИЛИ 65, вход RC- цепи 71) - сигналы

Q Ґ., Y 0; на выходе RC-цепи 70 - выход 56 блока М, D-вход триггера 42 - сигнал Х 0; на выходе элемента НЕ 64 - выход 57 блока 41, R-вход триггера 42 - сигнал X - 1; на выходе элемента ИЛИ 65 - выход 55 блока 41, входы органа D 10 и элемента И 39 - сигнал Y3 0; на выходе органа Dг 10, втором входе элемента И 39 и схемы ИЛИ 11 - сигнал 12 О Q (выдержка времени tг не выбрана);на выходе схемы ИЛИ 11, входе элемента И 40 и входе 48 блока 41 - вход элемента И 66 - сигнал Ґ.(. 0; на выходах элементов И 39 и 40 (входы 19 и 18

5 блока 8 - входы элементов И 36-38, 33-35) - сигналы Y0 Yc 0; на выходах элементов И 33-35, 36-38 - выходы 22-24, 25-27 блока 8 - сигналы Ас В с С(- Ао В0 С0 0; на Q-выходе триггера 42, расширительном входе (вход N) блока D, входе 53 блока 41 - второй вход элемента И 66 - сигнал XQ 0 (); на выходе элемента И 66 - выход 54 блока 41 - сигнап Zм 0 (неисправности нет).

В случае незначительной перегрузки током первой гармоники, когда срабатывает какой-либо РО первой гтупени, например орган 2 (РОд), на его выходе

5

появляется сигнал Х I , который вызывает появление на выходе 20 блока 8 сигнала Х„ 1, поступающего на С-вход триггера 42, на вход 46 блока 41 и на вход органа D 9. Поскольку на R-входе триггера 42 удерживается сигнал X 1, то триггер не изменяет своего состояния (Хд 0). Орган D 9 Начинает отсчет выдержки времени (считаем, что длительность существования сигнала X i превышает уставку по выдержке времени органа например, в известном уст

ройстве уставка органа D регулирует- ся в диапазоне от 20 до 650 с). Элемент НЕ 63 блока 41 изменяет свое состояние:на его выходе появляется сигнал X 0, Как только орган Dt 9

закончит отсчет выдержки времени, на его выходе появляется сигнал tt 1, на выходе схемы ИЛИ 11 - сигнал Y|. 1 , на выходе 54. блока 41 - сигнал Zc 1, на выходе элемента И 40 - сигнал Yc , на выходе 22 блока 8 - сигнал АС 1 (перегрузка током первой гармоники в фазе А).

В случае перегрузки током первой гармоники, когда срабатывают РО первой и второй ступеней, например органы 2 и 5 (РОд и РОд ), на их выходах появляются сигналы Х Х„ 1, которые вызывают появление сигналов X1 X 1 на выходах 20 и 21 блока 8: сигнал X - 1 поступает на С-вход триггера 42, на вход 46 блока 41 и вход органа D, сигнал Х 1 - на вход 47 блока 41. Элемент НЕ 64 блока 41 изменяет свое состояние: на его выходе (выход 57 блока 41) появляется сигнал х 0 и поступает на R-вход триггера 42 (дается разреение на изменение состояния триггера) . Но на выходе 56 блока 41 (выход КС-цепи 70) сигнал 1 появляется позже, чем сигнал на С-вхо- де триггера, поэтому триггер своего состояния не изменяет (Х„ 0). На выходе элемента И 61 по соответствию игналов Х Х 1 и на выходе элеента ИЛИ 65 появляются соответственно сигналы Y УЗ 1. Сигнал УЗ 1 запускает орган D 10 и подготавливает элемент И 39 к изменению состояния так же, как сигнал Xg 1 элемент 40в Как только орган 10 закончит отсчет выдержки времени, на его выходе появляется сигнал t 1; на выходах схемы ИЛИ 11, элементов

0

5

0

5

И 39 и 40 - сигналы Y Yp Yc 1 5 на выходах 22 и 25 блока 8 - сигналы Ас 1 (перегрузка током первой гармоники) и А0 1 (отключить защищаемое присоединение).

Таким образом работает устройство- когда все элементы исправны,

В случае, если в устройстве возникает неисправность 0 1; например ложно срабатывает орган 5 (РО),то на его выходе появляется сигнал Х« 1 , КОТОРЫЙ вызывает появление сигнала Х 1 на выходе 21 блока 8; сигнал х 1 поступает на вход 47 блока 41 Отметим,что на выходе 20 блока 8 удер- .живается сигнал X 0 На R-входе триггера 4Z появляется сигнал X О (дается разрешение на изменение состояния триггера) и с некоторой задержкой (несколько миллисекунд) на D-входе - сигнал Х 1 Поскольку на входах элемента И 62 блока 41 формируется соответствие сигналов X1 -- Х Xg 1, то на его выходе появляется сигнал Y -2 1. Этот сигнал вызывает . появление сигнала Уэ 1 на выходе элемента ИЛИ 65, поэтому орган D 0 начинает отсчет выдержки времени t г, Сигнал Y-2 1 также вызывает с несколько большей задержкой, чем упомянутая выше, появление на выкоде RC-цепи 71 сигнала Y{ 1. Так как на входе 49 блока 41 удерживается сигнал X 1, то на выходе 58 блока 41 появляется сигнал 1 , который {. разрешает элементу 43 выполнять тестовую проверку РО первой ступени

СРО; ).

Если орган 2 исправлен, то под действием тестового сигнала, подаваемого на контрольный вход РО, на его выходе формируется сигнал X 1. Тогда на выходе 20 блока 4 появляется сигнал X 1 , поступающей на вход 46 блока 41, на вход органа D 9 (орган начинает отсчет выдержки времени t,,) и на С-вход триггера 42, Так как на Q R-входе триггера сигнал X .0, на D-входе триггера - сигнал х I,то триггер изменяет свое состояние: Х„ 1, Х- 0. Сигнал XQ 1 поступает на расширительный вход N органа (орган продолжает отсчет выдержки времени t) и на вход 53 блока 41(Подготавливая изменение состояния элемента И 66. Сигнал Xg 0 изменяет состояние элемента И ,62: на его выходе

5

0

5

5

появляется сигнал Y О но на выходе RC-цспн 71 сигнал У изменится лишь t спустя некоторое время (задержка из-1 менепия сигнала Y (. 1 на Y 0 несколько больше, чем в противном случае из -ч а разных постоянных заряда и разряда RC-цеп -О ; г«е„ через это 3рсмя сигнал Y 0, поступающий на входа элементов И 67-69, снимает сигнал Z, 1 с входа элемента 43 (вход-

КС1-7 П

иои сигнал изменяется на / U) : тестовый сигнал с контрольного входа органа 2 снимается и РО возвращается;, На выходе органа 2 вновь устанавлива- етсл сигнал Хй 0 (описанное изменение сигнала X соответствует исправному состоянию РО). Этот-сигнал прекращает отсчет выдержки времени t, и Вызывает появление сигнала Yt 0 на Г ыходз элемента И 61 , Y3 0 - на пы коде элемента ИЛИ 65 блока 41.

Сигнал УЭ-- 0 должен был бы прекратить отсчет выдержки времени t. но

поскольку на расширительном входе ор-

, t

Гана D7 удерживается сигнал X

то

сигнал D,j продолжает отсчет выдержки времени,, Сигналы , Х- О предотвращают формирование сигналов Y0

эа выдеожки врс 10,

Y.c 1 после набора выдеожки времени

t2 органом Df

D;

Как только орган закончит набор выдержки времени, на его выходе появляется сигнап t на выходе элемента ШШ 1 1 - сигнал Yt i, на вы:,оде 54 блока 41 ™ сигнал ZH 1 (неисправность - ложное срабатывание второй ступени).

В случае, если в устройстве возникает неисправность 1 - 0; например,

отказывает в срабатывании орган 2 (РО д )9 но из-за значительной г ере током

Л грузки

тывает

первой гармоники сраба- РО второй ступени (РО.) - орган 5, то на его выходе появляется

ТТ К I

сигнал ли 1, который, вызывает появление сигнала 1 на выходе Г блока 80 Этот сигнал поступает на вход47 блока 41 о На R-входе-триггера 42 появляется сигнал КГ| 0 (дается разрешение на изменение состояния триггера) и с некоторой задержкой на D-зхс- де - сигнал х ), При этом, как и в предыдущем случае, на входах элемента И 62 Зпока 41 формируются сигналы Х X Х-- ; поэтому на его выходи появляется сигнал Y 1, который вызывает пояснение сигнала YJ- 1 на выходе S3 бг.окя 41 s Орггн 1) 7

ОТЈ

В л,иг1;ккс I oeneHVi t

н.з чина- Си г

j 0

Y

нал большей

Я 11ЛСНИЯ

также рызываеч с несколько задержкой, чем задержка нона D-входе на выходе1 , Так как

сигнала

на

х;

триггера 42, появление КС-цепи 71 сигнала Y входе 49 блока 41 удерживается сигнал х 1, то на выходе 58 блока 41 появляется сигнал Z, 1, который разрешает элементу 43 выполнять тестовую проверку соответствующего РО (орган 2). Поскольку в органе 2 имеется неисправность 1 - 0, то под воздействием тестового сигнала, подаваемого на контрольный вход РО, на его выходе сигнал не изменяется: Ха О (РО не сработал). Следовательно,, после подачи тестового контрольного сигнала состояние элементов схемы устройства не изменяется и под воздействием сигнала Y3 , удерживающегося

j

5

0

5

0

0

5

D;

10 и

D j продолжает

длительно па входах органа элемента И 39, орган отсчет выдержки времени t2. Как только необходимая выдержка времени наберется ; на выходах элемента И 39, схемы ИЛИ I1 и элемента И 40 появляются сигналы Y5 Yt Yc 1, что обеспечивает формирование на входах 22 и 27 блока 8 сигналов Аг 1 (перегрузка током первой гармоники J и Л0 1 (отключить защищаемое присое- ди н е ни е ) .

Таким образом, в данном случае формирование сигналов Лс А 1 осуществляется только по сигьалу срабатывания РО второй ступени.

Сущность предложения заключаемся в использовании несоответствия состояния реагирующих органов первой и второй ступеней в интервале отсчета выдержки времени второй ступени для выявления типа возникшей неисправности и формирования сигнала отключения защищаемой батареи (защищаемого присоединения) по сигналу срабатывания реагирующего органа второй ступени в случае, когда неисправность возникла в элементах, относящихся к первой ступени; или формирования сигнала Неисправность и запрета формирования сигнала отключения в случае, огда неисправность О I возникла э элементах, относящихся к второй ступени, причем для формирования сигнала Неисправность используется орган задержки появления сигнала второй ступени, отсчет выдержки воемени которым начинается

сразу же после возникновения несоответствия состояния упомянутых реагирующих органов и осуществляется непрерывно.

Повышение надежности функционирования защиты от перегрузки за счет исключения ложных отключений при возникновении неисправностей позволяет снизить ущерб у потребителя от недоот пуска электроэнергии и уменьшить психологические нагрузки на обслуживающий персонал, поскольку требование на срабатывание защиты возникает, как показывает опыт эксплуатации мощ- ных КБШ и КБФ, в тяжелых аварийных ситуациях.

Формула изобретения

Устройство для максимальной токовой защиты трехфазных конденсаторных батарей, содержащее двухступенчатые фазные релейные измерительные органы, логический блок, каждый отдель- ный вход которого соединен с выходом соответствующих ступеней каждого релейного измерительного органа,два органа задержки появления сигнала, вход первого из которых соединен с первым общим выходом логического блока, а выходы обоих соединены по схеме ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности функционирования путем непрерывно- го контроля за выходными сигналами первых двух общих выходов логического блока, дополнительно введены два логических элемента И, первый вход

Q 5

0

5 0 5

первого из которых соединен с выходом, второй вход - с входом второго органа задержки появления сигнала, выход - с вторым общим входом логического блока, первый вход второго ия них - с выходом схемы ИЛИ, его выход - с первым общим входом логического блока, блок функционального контроля, первый вход которого соединен с первым общим выходом, второй вход - с вторым общим выходом логического блока, третий вход - с первым входом второго логического элемента И, второй вхсд которого соединен с четвертым входом блока функционального контроля, первый выход которого соединен с вторым входом первого логического элемента И, пятый, шестой и седьмой входы соединены соответственно с выходами вторых ступеней релейных измерительных органов, D-триг- гер, D-вход которого соединен с вторым выходом блока функционального контроля, С-вход - с первым общим выходом логического блока, R-вход - с третьим выходом блока функционального контроля, Q-выход - с четвертым входом блока функционального контроля, Q-ВЫУОД с восьмым входом блока функционального контроля и расширительным входом второго органа задержки появления сигнала, три ключевых элемента, входы которых соединены со- ответственно с четвертым, пятым н шестым выходами блока функционального контроля, выходы - с дополнительными входами первых ступеней релейных измерительных органов.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано для защиты трехфазных конденсаторных батарей шунтовых и фильтровых. Цель изобретения - повышение надежности функционирования устройства для максимальной токовой защиты трехфазных конденсаторных батарей путем непрерывного контроля за выходными сигналами первых двух общих выходов логического блока. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для максимальной токовой защиты трехфазных конденсаторных батарей, дополнительно введены логические элементы И, блок функционального контроля , D-триггер, ключевые элементы. Когда в устройстве срабатывает вторая (более грубая) ступень, то блок функционального контроля дает команду одному из ключевых элементов на тестовую проверку первой ступени. Если при этом первая ступень исправна, то триггер переключается, предотвращая формирование сигнала отключения, но обеспечивая формирование сигнала "Неисправность" с определенной выдержкой времени. В противном случае триггер не переключается, обеспечивая формирование требуемого сигнала отключения с той же выдержкой времени, но по сигналу срабатывания только второй ступени. 1 ил.