Устройство для защиты потребителей от изменения напряжения питающей сети Советский патент 1991 года по МПК H02H3/24 H02H5/00 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в релейной защите потребителей электрической энергии от перегрузок, коротких замыканий и неисправностей источников питания. Цель изобретения - повышение быстродействия защиты. При аварийном нарастании напряжения в контролируемой сети на выходе порогового датчика 1 формируется сигнал, который через открытый ключевой элемент 5 проходит на вход исполнительного элемента 3, что приводит к срабатыванию защиты. При коротком замыкании в потребителе на выходе порогового датчика 2 формируется сигнал, который через открытый ключевой элемент 6 проходит на вход элемента 3, что также приводит к срабатыванию защиты. В нормальных режимах работы питающей сети прохождение сигналов с выходов пороговых датчиков 1 и 2 на вход исполнительного элемента 3 при допустимых кратковременных отклонениях напряжения блокируется ключевыми элементами 5 и 6, которые запираются при поступлении на их запрещающие входы сигналов с выходов 8 и 9 формирователя 7, подключенного к выходу дифференцирующей цепи 4, которая своим входом подключена к контролируемой сети. Исполнительный элемент 3 остается в исходном состоянии, сигнализирующем о нормальном режиме работы питающей сети. 2 ил.

т

Нагрузка

фиг.1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в релейной защите потребителей электрической энергии от перегрузок, коротких замы- канйй и неисправностей источников питания.

Цель изобретения - предотвращение ложных срабатываний при переходных процессах в системе электропитания.

На фиг, 1 показана блок-схема устройства; на фиг.2 - графики работы устройства в различных режимах.

Устройство для защиты потребителей от изменения напряжения питающей сети содержит первый 1 и второй 2 пороговые датчики напряжения с входными выводами для подключения к контролируемой питающей сети и отключающий исполнительный элемент 3, управляющим входом связанный с выходами пороговых датчиков 1 и 2. Первый пороговый датчик 1 выполнен с заданной уставкой переключения, равной верхнему допустимому уровню напряжения контролируемой сети, и с заданной временной задержкой переключения при повышении входного напряжения датчика. Второй пороговый датчик 2 выполнен с заданной уставкой переключения, равной нижнему допустимому уровню напряжения контролируемой сети, и с заданной временной задержкой переключения при снижении входного напряжения датчика. В устройстве имеются дифференцирующая цепь 4 с входными выводами для подключения к контролируемой питающей сети, размыкающие первый 5 и второй 6 ключевые элементы, каждыйс управляющим входом и ключевой исполнительной цепью, запирающейся при поступлении соответствующего запирающего сигнала на управляющий вход ключевого элемента, и формирователь 7 запирающих управляющих сигналов первого и второго ключевых элементов.

Формирователь 7 входом .подключен к выходу дифференцирующей цепи и выполнен в виде определителя знака входного напряжения с первым выходом 8, запирающий сигнал на котором формируется при отрицательном напряжении на входе формирователя, и вторым выходом 9, запирающий сигнал на котором формируется при положительном напряжении на входе формирователя. Первый выход 8 формирователя 7 соединен с управляющим входом первого ключевого элемента 5, второй выход 9 - с управляющим входом второго ключевого элемента 6. Выход первого порогового датчика 1 через ключевую исполнительную цепь первого ключевого элемента 5 и выход второго порогового датчика 2 через ключевую исполнительную цепь второго ключевого элемента 6 соединены с входом отключающего исполнительного элемента 3 по схеме ИЛИ. Первый пороговый датчик 1

выполнен с мгновенным переключением при снижении входного напряжения и с временной задержкой переключения при повышении входного напряжения, равной максимальной допустимой длительности

фронта нарастания напряжения контролируемой питающей сети. Второй пороговый датчик 2 выполнен с мгновенным переключением при повышении входного напряжения и с временной задержкой

переключения при снижении входного напряжения, равной максимальной допустимой длительности фронта спадания напряжения контролируемой сети при нормальных коммутациях токовой нагрузки потребителей.

Устройство работает следующим образом.

Контролируемое напряжение сети поступает на первый 1 и второй 2 пороговые

датчики напряжения, вырабатывающие дискретные выходные сигналы соответственно при превышении установленного уровня для первого порогового датчика и снижении напряжения сети ниже установленного

уровня для второго порогового датчика напряжения. Одновременно это же напряжение поступает на дифференцирующую цепь 4, вырабатывающую сигнал, пропорциональный крутизне фронта и амплитуде контролируемого напряжения.

Сигнал дифференцирующей цепи 4 поступает на формирователь 7 запирающих управляющих сигналов первого 5 и второго 6 ключевых элементов, выполненный в виде

определителя знака входного напряжения. Запирающий сигнал на первом выходе 8 формирователя 7 формируется при отрицательном напряжении на входе формирователя, а запирающий сигнал на втором

выходе 9 - при положительном напряжении на входе формирователя.

Сигнал на первый ключевой элемент 5 от первого порогового датчика 1 поступает при превышении напряжения сети верхнего

допустимого уровня с временной задержкой, равной максимальной допустимой длительности фронта нарастания напряжения контролируемой питающей сети.

Сигнал на второй ключевой элемент 6 от второго порогового датчика 2 поступает при снижении напряжения сети ниже допустимого уровня с временной задержкой, равной максимальной допустимой длительности фронта спадания напряжения контролируемой сети при нормальных коммутациях токовой нагрузки потребителей.

Прекращение поступления сигналов от первого 5 и второго 6 ключевых элементов происходит при возвращении уровня напряжения сети в пределы допуска, установленного соответственно верхним и нижним допустимыми уровнями.

Запирающие сигналы первого выхода 8 и второго выхода 9 формирователя поступают на первый 5 и второй 6 ключевые элементы во время срабатывания первого 1 и второго 2 пороговых датчиков напряжения соответственно только от задних фронтов переходных процессов.

При включении источника питания в сети происходит нарастание напряжения or нуля до номинального значения (фиг.2). При этом на начальном этапе датчик 2 подает сигнал на вход ключевого элемента 6, на формирователь 7 вырабатывает на выходе 9 запрещающий сигнал, поступающий на управляющий вход ключевого элемента 6, который запрещает прохождение сигнала датчика 2 на вход исполнительного элемента 3, последний остается в исходном состоянии и срабатывания защиты не происходит.

При подключении потребителей происходит провал напряжения сети ниже нижнего допустимого уровня, второй датчик 2 срабатывает и с задержкой, равной максимальной допустимой длительности фронта спадания напряжения контролируемой сети, выдает сигнал. При этом напряжение в сети начинает возвращаться к номинальному значению, дифференцирующая цепь А вырабатывает напряжение положительной полярности, формирователь 7 вырабатывает блокирующий сигнал на выходе 9, и второй ключ 6 не пропускает на исполнительный элемент 3 сигнал датчика 2.

Таким образом, за время прохождения переднего фронта провала напряжения срабатывание защиты не происходит благодаря задержке сигнала датчика 2, а за время прохождения заднего фронта - благодаря блокировке прохождения сигнала датчика 2 ключевым элементом 6.

Аналогично работает устройство при отключении потребителей, но при этом сигнал вырабатывает датчик 1, а формирователь 7 блокирует ключевой элемент 5 сигналом на выходе 8.

При аварийном нарастании напряжения в сети, вызванном, например, неисправностью источника питания, сигнал на выходе дифференцирующей цепи 4 положителен, запирающий сигнал на выходе 8 формирователем 7 не вырабатывается, длительность превышения верхнего допустимого уровня превосходит задержку датчика 1, его сигнал, пройдя ключевой элемент 5, вызывает срабатывание исполнительного

элемента 3. Защита срабатывает

При неисправности типа к.з в потребителе сигнал на выходе дифференцирующей цепи 4 отрицателен, сигнал на выходе 9 формирователем 7 не вырабатывается, длитель0 ность снижения напряжения сети ниже нижнего допустимого уровня превосходит задержку датчика 2, его сигнал пройдя ключевой элемент 6, вызывает срабатывание исполнительного элемента 3 Защита сраба5 тывает.

Предлагаемое устройство исключает ложные срабатывания защиты при переходных процессах, причем уровень верхнего и нижнего допустимых уровней может уста0 навливаться без учета влияния переходных процессов, при этом быстродействие защиты ограничивается лишь длительностью переднего фронта переходных процессов, обычно составляющих значительно менее

5 0,1 общей длительности переходных процессов.

Объектами защиты могут быть генераторы постоянного и переменного тока, выпрямительные устройства, гальванические

0 источники тока, статические преобразователи постоянного тока с падающей характе ристикой, а также электропотребители в системах с повышенными требованиями к качеству электропитания

5

Формула изобретения Устройство для защиты потребителей от изменения напряжения питающей сети, содержащее первый и второй пороговые дат0 чики напряжения с входными выводами для подключения к контролируемой сети и исполнительный элемент, причем первый пороговый датчик выполнен в виде порогового датчика верхнего уровня, а второй порого5 вый датчик выполнен в виде порогового датчика нижнего уровня напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия защиты, в устройство введены дифференцирующая цепь с входными

0 выводами для подключения к контролируемой сети, первый и второй ключевые элементы, каждый с управляющим входом и ключевой исполнительной цепью, и формирователь управляющих залипающих сигна5 лов первого и второго ключевых элементов, входом подключенный к выходу дифференцирующей цепи и выполненный в виде определителя знака напряжения, причем первый выход формирователя соединен с управляющим входом первого ключевого

элемента, второй выход - с управляющим входом второго ключевого элемента, выходы первого и второго пороговых датчиков напряжения соединены каждый с управляверхний допустимый уробею Mt/жнш дрлус/яимб/и уровень

1

l I

I i

1

1

I

.... L Г1 -.ц.,. I I гиц

вклюцешвклюуе- {Ошянмеuc/rrowv- wt/eff0fflpewt/eff0mpbt/csnoMtt- pyjw ко 6ителя fa/vejf -

A

0/n/fffj

f

Xff

j/

кз.наг

ющим входом исполнительного элемента через ключевую исполнительную цепь первого и второго ключевых элементов соответственно.

0/n/fffj

f

кз.наг-

t/cs -

Xff

j/