Устройство для контроля исправности релейной защиты Советский патент 1991 года по МПК H01H69/01 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для контроля исправности узлов, блоков, модулей, плат и цепей релейной защиты, выполненных на активных полупроводниковых элементах, т е. с применением транзисторов, усилителей, логических схем в микросхемном исполнении и так далее, сигналы на контрольных точках которых в режиме дежурства исправной защиты представляют собой неизменные по величине напряжения постоянного тока

Целью изобретения является увеличение полноты проверки исправности путем отдельного сравнения с заданными значениями сумм сигналов различных полярностей и изменения состояния активных элементов защиты в процессе проверки исправности

На чертеже приведена структурно- принципиальная схема устройства для контроля исправности релейной защиты

Устройство для контроля исправности релейной защиты содержит входные сумматоры 1 и 2 по количеству контролируемых сменных модулей защиты Входы входных сумматоров 1 служат входами сигналов первой группы, входы входных сумматоров 2 служат входами сигналов второй группы. Входные сумматоры 1 и 2 предназначены

ON

Јь

ю ел

ND

для формирования входного сигнала, пропорционального сумме входных и компенсирующих сигналов с учетом присвоенных им весовых коэффициентов.

Выходы входных сумматоров 1 и 2 соединены с входами соответствующих мостов, количество которых также равно числу контролируемых сменных модулей защиты. Диодные мосты 3 предназначены для разделения поступающих «а них сигналов по знаку.

Выходы диодных мостов 3 соединены с входами соответствующих двухвходовых компараторов 4, количество которых также равно числу контролируемых сменных модулей защиты. Компараторы 4 предназначены для формирования выходного единичного сигнала при превышении хотя бы одним входным сигналом порогового значения.

Выходы компараторов 4 соединены с входами соответствующих элементов 5 индикации, предназначенных для индикации сработавшего состояния компараторов 4.

Выходы элементов 5 индикации связаны с входами элемента ИЛИ 6, предназначенного для выполнения соответствующей логической операции. Выход элемента ИЛИ 6 соединен с входом элемента 7 выдержки времени, предназначенного для задержки поступающего на него сигнала на время, равное, например, 10-15 с.

Выход элемента 7 выдержки времени служит выходом сигнала с неисправности защиты. Основные выходы блока 8 тестовых проверок служат выходами тестовых сигналов. Компенсирующие выходы блока 8 тестовых проверок соединены с соответствующими компенсирующими входами входных сумматоров 1 и 2. Блок 8 тестовых проверок предназначен для выработки тестовых и компенсирующих сигналов, необходимых для проведения тестовых проверок защиты. Выходы элемента 9 проверки соединены с дополнительными испытательными входами входных сумматоров 1 и 2. Элемент 9 проверки предназначен для проверки исправности самого устройства.

Входной сумматор 1 содержит усилитель 10 в микросхемном использовании, инвертирующий вход которого через резисторы 11 соединен с основными входами входного сумматора 1. Резистор 12 служит для отрицательной обратной связи, резисторы 13 и 14 - для настройки усилителя 10-на нуль в исходном режиме. Резистор 15, включенный между выходом усилителя 10 и выходом входного сумматора 1, является балластным. Делитель из резисторов 16 и 17, включенный между отрицательным зажимом источника питания и общим проводом, предназначен для грубой компенсации в исходном режиме сигналов, поступающих на основные входы входного сумматора 1.

Резисторы 18 и 19, включенные между входами усилителя 10 и соответствующими компенсирующими входами входного сумматора 1, являются балластными. Резистор 20, включенный между инвертирующим вхо0 дом усилителя 10 и испытательным входом входного сумматора 1, также балластный.

Входной сумматор 2 выполнен аналогично входному сумматору 1 и содержит усилитель 21 в микросхемном исполнении,

5 инвертирующий вход которого через резисторы 22 соединен с основными входами входного сумматора 2. Резистор 23 служит для отрицательной обратной связи, резисторы 24 и 25 -для настройки усилителя 21

0 на нуль в исходном режиме. Резистор 26, включенный между выходом усилителя 21 и выходом входного сумматора 2 является балластным. Делитель из резисторов 27 и 28, включенный между положительным за5 жимом источника питания и общим проводом, предназначен для грубой компенсации в исходном режиме сигналов, поступающих на основные входы входного сумматора 2. Резисторы 29 и 30, включенные между вхо0 дами усилителя 10 и соответствующими компенсирующими входами входного сумматора 2, являются балластными. Резистор 31, включенный между инвертирующим входом усилителя 21 и испытательным входом

5 входного сумматора 2, является балластным.

Диодный мост 3, выполнен по стандартной схеме из диодов 32-35.

Двухвходовый компаратор 4 выполнен

0 по стандартной схеме и содержит усилитель

36в микросхемном исполнении. Резисторы

37и 38 связывают входы усилителя 36 с входами компаратора 4 и являются балластными. Делители из резисторов 39, 40 и 41,

5 42 обеспечивают необходимый порог срабатывания компаратора Диод 43 предназначен для шунтирования цепи отрицательного выходного сигнала на выходе компаратора 4 при его несработавшем состоянии.

0Элемент 5 индикации содержит последовательно включенные балластный резистор 44 и светодиод 45, предназначенный для индикации сработавшего состояния компаратора 4.

5Элемент ИЛИ 6 выполнен по стандартной диодно-резисторной схеме и содержит диоды 46-48 и балластный резистор 49.

Элемент 7 выдержки времени выполнен по стандартной схеме, например, электромеханического или электронного реле времени с задержкой поступающего на вход сигнала, например, на время 10-15 с и мгновенным возвратом.

Блок 8 тестовых проверок содержит электрическую кнопку 50, один вывод которой соединен с положительным зажимом источника питания, а другой - через последовательно включенные балластные резисторы 51 и диоды 52 соединен с первой группой тестовых выходов блока 8. Потенциометры 53 и 54, включенные между вто- рым выводом электрической кнопки 50 и общим проводом, и переключатели 55 и 56, включенные между движками потенциометров 53 и 54 и компенсирующими выходами блока 8, предназначены для формирования компенсирующих сигналов в режиме тестовой проверки.

Блок 8 тестовых проверок содержит также электрическую кнопку 57, один вывод которой соединен с отрицательным зажимом источника питания, а другой - через последовательно включенные балластные резисторы 58 и диоды 59 с второй группой тестовых выходов блока 8. Потенциометры 60 и 61, включенные между вторым выводом электрической кнопки 57 и общим проводом, и переключатели 62 и 63, включенные между движками потенциометров 60 и 61 и компенсирующими входами блока 8, предназначены для формирования компенсирующих сигналов в режиме тестовой проверки.

Элемент 9 проверки содержит электрические кнопки 64 и 65, один вывод каждой из которых соединен с положительным зажимом источника питания, а другой - с соответствующим выходом элемента 9.

Устройство для контроля исправности релейной защиты работает следующим образом.

Вначале производится настройка устройства.

Для этого имитируется режим дежурства контролируемой защиты. Это может быть выполнено как на самой контролируемой защите (при этом необходимо разомкнуть ее выходные цепи, чтобы она не подействовала на отключение), либо на одном лишь контролируемом сменном модуле защиты, если это возможно

При этом на первую группу входов устройства (на входы входного сумматора 1) подаются лишь сигналы отрицательной полярности, неизменные в режиме дежурства исправной защиты, и сигналы нулевого потенциала. На вторую группу входов устройства (на входы входного сумматора 2} подаются лишь сигналы положительной полярности, неизменные в режиме дежурства

защиты. Сюда же можно подвести и сигналы нулевого потенциала. Величина сопротивлений резисторов 16 и 27 выбирается таким образом, чтобы приблизительноскомпенсировать поданные на устройство сигналы в режиме дежурства исправной защиты. Более точная настройка на нуль выходных напряжений с усилителей 10 и 21 осуществляется перемещением движков резисто0 ров 14 и 25 соответственно.

В результате описанной настройки сигналы на выходах входных сумматоров 1 и 2 становятся равными нулю, нет сигналов на входах i/j выходах диодного моста 3, ком5 паратор 4 находится в несработавшем состоянии Несработавшее состояние компаратора обеспечивается сигналами, поступающими на его входы через резисторы 39 и 41. За счет шунтирующего влияния

0 диода 43, включенного в цепь отрицательной обратной связи двухвходового компаратора, сигнал на его выходе при несработавшем состоянии компаратора 4 близок к нулю. Следовательно, не светится

5 светодиод 45 и нет сигналов на входах и выходах элемента ИЛИ 6 и элемента 7 выдержки времени.

Кнопки 50 и 57 не нажаты, их контакты разомкнуты, следовательно, отсутствуют

0 сигналы на выходах блока 8 тестовых проверок.

Первая группа тестовых выходов блока

8, сигналы на которую поступают при зажа1 тии кнопки 50, соединена с такими входами

5 контролируемого сменного модуля релейной защиты, при подаче на которые сигнала положительной полярности активные элементы (микросхемы, транзисторы, усилители в микросхемном исполнении и так далее)

0 изменяют свое состояние (сигналы на выходах логических схем изменяются с 1 на О или наоборот, транзисторы открываются или закрываются, усилители в микросхемном исполнении существенно изменяют

5 сигналы на своих выходах, реле срабатывают или возвращаются в исходное состояние и так далее).

Вторая группа тестовых выходов блока 8, сигналы на которую поступают при нажа0 тии кнопки 57, соединена с такими входами контролируемого сменного модуля релейной защиты, при подаче на которые сигналов отрицательной полярности активные элементы изменяют свое состояние.

5

Количество тестовых выходов блока 8 можно при необходимости увеличить или уменьшить (не использовать).

Дальнейшая настройка устройства выполняется следующим образом.

Нажимается кнопка 50, тестовые сигналы поступают на входы контролируемого сменного модуля защиты и изменяют состояние части (или всех) входящих в его состав активных элементов. При этом изменяются сигналы на контрольных точках защиты и на входах предлагаемого устройства. Входные сумматоры 1 и 2 разбалансируются, на их выходах появляются сигналы. В процессе настройки необходимо подобрать такие компенсирующие сигналы, которые обеспечили бы равенство нулю сигналов на выходах входных сумматоров 1 и 2 также и в режиме тестовых проверок (при нажатии одной из электрических кнопок 50 и 57). Для этого при нажатой кнопке 50, переключая переключатель 55, подбирают необходимую полярность компенсирующего сигнала на входах входного сумматора 1 (переключатель 55 позволяет выдавать компенсирующий сигнал либо на инвертирующий, либо на неинвертирующий вход усилителя 10, и таким образом, как бы меняет знак сигнала компенсации), а перемещая движок потенциометра 53, добиваются компенсации напряжения на выходе усилителя 10 на нуль в рассматриваемом режиме. Затем при нажатой кнопке 50, переключая переключатель 56 и перемещая движок потенциометра 54: обеспечивает компенсацию на нуль сигнала на выходе усилителя 21.

После этого нажимают кнопку 57 и аналогично описанному снова подбирают компенсирующие сигналы для нового режима тестовых проверок, когда на входы контролируемого сменного модуля защиты поступают тестовые сигналы отрицательной полярности. При этой настройке используют переключатели 62 и 63 и потенциометры 60 и 61.

Описанную настройку в режиме тестовых проверок желательно повторить два- три раза, так как, например, при настройке потенциометра 54 могут измениться компенсирующие сигналы, снимаемые с потенциометра 60 и наоборот. Аналогично связаны один с другим потенциометры 55 и 63.

После окончания настройки сигналы на выходах усилителей 10 и 21 должны оставаться равными примерно нулю как при отпущенных кнопках, так и при нажатии любой из кнопок 50 или 57.

После завершения настройки устройство может быть введено в работу вместе с контролируемой релейной защитой

Поскольку контрольные сигналы в режиме дежурства исправной защиты представляют собой неизменные по величине напряжения постоянного тока, то пока зги

щита исправна и пока продолжается режим дежурства, т. е. отсутствуют короткие замыкания и другие переходные режимы на защищаемом объекте и в окружающей части

энергетической системы, примерное равенство нулю сигналов на выходах входных сумматоров 1 и 2 сохраняется. Из-за изменения температуры, неопасной разрегулировки и старения элементов сигналы на

0 выходах входных сумматоров могут немного отклониться от нуля, но порог срабатывания двухвходового компаратора 4 отстроен от этого разбаланса.

При возникновении коротких замыка5 ний на защищаемом объекте или поблизости от него, а также при других переходных режимах (бросках тока намагничивания трансформаторов, несинхронных включениях и т. д.) сигналы на контрольных точках

0 контролируемой защиты могут измениться на время существования режима тревоги. От этого времени устройство отстроено за счет наличия в элементе 7 выдержки времени 10-15 с.

5При повреждении контролируемого

сменного модуля защиты, если напряжение хотя бы на одной контрольной точке существенно изменилось, разбалансируется входной сумматор, вход которого соединен с

0 этой контрольной точкой. На выходе входного сумматора 1 или 2 появляется сигнал, который через диодный мост 3 поступает на двухвходовый компаратор 4 и заставляет его сработать, если поступивший сигнал

5 превышает порог срабатывания компаратора. На выходе компаратора 4 появляется положительный сигнал, начинает светиться светодиод 45. Через элемент ИЛИ 6 сигнал поступает на элемент 7 выдержки времени.

0 Через 10-15 с появляется сигнал на выходе элемента 7 и на щит управления выдается сигнал НЕИСПРАВНОСТЬ ЦЕПЕЙ ЗАЩИТЫ, При необходимости контролируемая защита может этим же сигналом выводиться

5 из действия.

После того, как на щите управления появляется сигнал НЕИСПРАВНОСТЬ ЦЕПЕЙ ЗАЩИТЫ, бригада обслуживающего персонала по светящемуся светодиоду 45 выявля0 ет поврежденный сменный модуль защиты и заменяет его на исправный.

Некоторые повреждения, возникающие в контролируемом сменном модуле защиты, не приводят к изменению сигналов на конт5 рольных точках защиты и на входах устройства контроля или приводят к малому изменению сигналов, которые не выявляются устройством контроля из-за наличия порога срабатывания компаратора. Например, если в режиме дежурства защиты

на выходе исправной микросхемы напряжение отсутствовало (сигнал равнялся логическому нулю) и микросхема повредилась так, что сигнал на ее выходе по прежнему равен нулю и не может изменяться даже в режиме тревоги, то разбаланса сигналов на входных сумматорах 1 и 2 не возникнет и устройство, находясь в режиме контроля, этих неисправностей не почувствует.

Для того, чтобы увеличить полноту проверки исправности, следует вывести проверяемую защиту из работы и поочередно нажать кнопки 50 или 57 в блоке 8 тестовых проверок. При этом устройство переводится в режим тестовых проверок. Под воздействием тестовых сигналов активные элементы в контролируемом сменном модуле защиты изменяют свое состояние. Если защита исправна, сигналы на выходах входных сумматоров остаются равными нулю, если какой-то из активных элементов не смог из- за неисправности изменить своего состояния, как это необходимо, возникает разбаланс на выходе входного сумматора 1 или 2 и предлагаемое устройство, сработав, выдаст сигнал о неисправности контролируемой защиты. После окончания тестовых проверок защиту следует снова ввести в работу.

Для проверки исправности самого устройства контроля следует поочередно нажать кнопки 64 и 65 в элементе 9 проверки При этом разбалансируются соответственно входные сумматоры 1 и 2, срабатывает компаратор 4 и начинает светиться светоди- од 45. Если продолжать держать кнопку нажатой, то через 10-15 с на щите управления должен высветиться сигнал НЕИСПРАВНОСТЬ ЦЕПЕЙ ЗАЩИТЫ

В данном случае на одном входном сумматоре суммируются сигналы положительного знака и компенсируются сигналом от положительного зажима источника питания, на другом входном сумматоре сумма сигналов отрицательного знака компенсируется сигналом с отрицательного зажима источника питания. В результате погрешность контрольных входных сигналов практически полностью компенсируется такой же погрешностью компенсирующего сигнала и отстраивать порог срабатывания данного устройства от этих погрешностей не требуется.

Опыт показывает, что для предлагаемого устройства в рассматриваемом случае может быть принят порог срабатывания порядка 0,2 от напряжения питания, т. е. втрое ниже, чем,. у известного устройства, В результате предлагаемое устройство имеет чувствительность в 3 раза выше, чем известное выявляет больше неисправностей контролируемой защиты,

Кроме того, известное устройство не выявляет таких неисправностей защиты, при которых-сигналы на контрольных точках остаются неизменными. Для логических микросхем, имеющих два устройства состояния (нуль и единица), доля таких неисправностей составляет около 50%, для усилителей в микросхемном исполнении - около одной трети. Предлагаемое устройство выявляет такие неисправности в режиме тестовых проверок

В результате коэффициент полноты

проверки исправности предлагаемого устройства по сравнению с известным для многих сменных модулей защиты увеличивается в 2-3 раза. Полнота проверки значительно

возрастает.

Формула изобретения 1. Устройство для контроля исправности релейной защиты, содержащее входные

сумматоры и элементы индикации по числу контролируемых сменных модулей защиты, элемент ИЛИ, элемент выдержки времени и элемент проверки, причем основные входы входных сумматоров являются входами первой группы и предназначены для подключения к элементам защиты с отрицательными сигналами, выходы компараторов через элементы индикации соединены с входами элемента ИЛИ, выходы элемента проверки

связаны с дополнительными испытательными входами входных сумматоров, вход элемента выдержки времени соединен с выходом элемента ИЛИ. а выход элемента выдержки времени является выходом сигнализации о неисправности защиты, отличающееся тем, что, с целью увеличения полноты проверки исправности путем отдельного сравнения с заданными значениями сумм сигналов различных полярностей и

изменения состояния активных элементов защиты в процессе проверки исправности, в него дополнительно введены вторые входные сумматоры и диодные мосты по числу контролируемых сменных модулей защиты,

а также блок тестовых проверок, причем входные сумматоры выполнены с дополнительными компенсирующими входами, а компараторы двухвходовыми, основные входы введенных вторых входных сумматоров являются входами второй группы и предназначены для подключения к элементам защиты с положительными сигналами, выходы входных сумматоров через диодные мосты соединены с входами соответствую- щих компараторов, основные выходы блока

тестовых проверок являются выходами тестовых сигналов, а компенсирующие выходы блока тестовых проверок соединены с соответствующими компенсирующими входами входных сумматоров.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что блок тестовых проверок содержит первую электрическую кнопку, один вывод которой соединен с положительным зажимом источника питания, а другой - через последовательно включенные первые балластные резисторы и первые диоды соединен с первой группой тестовых выходов, первый и второй потенциометры,- один из

10

второго переключателей, неподвижные контакты которых подключены к соответствующим компенсирующим выходам блока тестовых проверок, вторую электрическую кнопку, один вывод которой соединен с отрицательным зажимом источника питания, а другой - через последовательно включенные вторые балластные резисторы и вторые диоды соединен с второй группой тестовых выходов, третий и четвертый потенциометры, один из крайних выводов каждого из которых соединен с вторым выводом второй электрической кнопки, а вторые выводы третьего и четвертого потенциометров - с

крайних выводов каждого из которых соеди- 15 общим проводом, движки третьего и четвернен с вторым выводом первой электрической кнопки, а вторые выводы первого и второго потенциометров связан с общим проводом, движки первого и второго потенциометров соединены соответственно с переключающими контактами первого и

. Пербая группа бходоЬ

20

того потенциометров соединены соответственно с переключающими контактами третьего и четвертого переключателей, неподвижные контакты которых подключены к соответствующим компенсирующим выходам блока тестовых проверок. Вторая группа Входоб

0

второго переключателей, неподвижные контакты которых подключены к соответствующим компенсирующим выходам блока тестовых проверок, вторую электрическую кнопку, один вывод которой соединен с отрицательным зажимом источника питания, а другой - через последовательно включенные вторые балластные резисторы и вторые диоды соединен с второй группой тестовых выходов, третий и четвертый потенциометры, один из крайних выводов каждого из которых соединен с вторым выводом второй электрической кнопки, а вторые выводы третьего и четвертого потенциометров - с

общим проводом, движки третьего и четвер

того потенциометров соединены соответственно с переключающими контактами третьего и четвертого переключателей, неподвижные контакты которых подключены к соответствующим компенсирующим выходам блока тестовых проверок. Вторая группа Входоб

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для контроля исправности узлов, блоков, плат и цепей релейной защиты. Целью изобретения является увеличение полноты проверки исправности путем отдельного сравнения с заданными значениями сумм сигналов различных полярностей и изменения состояния активных элементов защиты в процессе проверки исправности. Поставленная цель достигается тем, что независимое сравнение сумм контрольных сигналов одного знака с сигналами заданной величины того же знака позволяет скомпенсировать небаланс, связанный с нестабильностью напряжения питания, и повысить чувствительность устройства к изменению контрольных сигналов, возникшему в результате повреждений контролируемой защиты Введение блока тестовых проверок обеспечивает повышение чувствительности устройства к таким повреждениям контролируемой защиты, при которых сигналы на контрольных точках в режиме дежурства изменяются незначительно или совсем не изменяются В результате полнота проверки исправности существенно увеличивается 1 з п ф-лы 1 ил со с