Устройство для токовой защиты трехфазной сети с зависимой выдержкой времени Советский патент 1980 года по МПК H02H3/08 

1

Изобретение относится к области 1автоматики, в частности к релейной защите, и может быть использовано для защиты трехфазных электродвигателей от перегрузок и короткого замы- 5 кания.

Известны устройства токовой защиты с многоступенчатой характеристикой выдержки времени. Работа устройства основана на преобразовании вход- О ного аналогового сигнала в дискретные импульсы. Оно содержит аналоговые датчики контролируемого параметра, несколько пусковых органов с релейными выходами, настроенными на разный 15 порог срабатывания, реагирующих на мгновенные значения входного сигнала и срабатывающих с его частотой, а также реле счета импульсов, элемент сигнализации и исполнительный орган. 20 С целью повышения точности и надежности устройство снабжено дифференциальными элементами, подключенными между пусковыми органс1ми и реле счёта импульсов. Выдержка времени об- 25 ратно пропорциональна количеству сработавших пусковых органов tl .

недостатком известного устройства является то, что для реализации квадратичной зависимости времени срабаты- 30

вания защиты от величины первичного тока необходимо большое количество дополнительных пусковых органов, что приводит К усложнению устройства.

Устройство.токовой защиты с зависимой вьщержкой. времени содержит датчики тока,источники стабильного напряжения, интегрирующий конденсатор с транзисторами в цепях заряда и разряда, пороговый элемент и выходной орган 2.

Недостатками такого устройства являются невысокая точность срабатывания и нестабильность временной характеристики в зависимости от климатических условий.

Из, известных аналогов наибо.пее близким по технической сущности являатся устройство токовой защиты с зависимой выдержкой времени. Принцип работы основан на преобразовании входного аналогового сигнала в дискретные импульсы, длительность которых пропорциональна величине тока В первичной цепи. Устройство снабжено двумя пороговыми элементами, подключенными через блоки задержки на возврат и логические ячейки ИЛИ - к блокам пуска и возврата. При перегрузке времени срабатывания определяется временем заряда конденсатора до ня срабатывания реагирующего органа и обратно пропорционально величине первичного тока З. Недостатками известного устройст ва является невысокая точность срабатывания из-за наличия RC-времязадающей цепи, невозможность реализаци квадратичной зависимости времени сра батывания Исполнительного органа от величины тока в первичной цепи. Целью изобретения является повышение надежности функционирования и увеличение точности срабатывания уст ройства. Поставленная цель достигается тем что предлагаемое устройство, содержа щее датчики тока, последовательно соединенные с пороговыми формировате лями импульсов, элемент ЛЛИ, элемент выдержки времени, исполнительный орган, дополнительно содержит две груп пы элементов И - четыре элемента И в первой группе и два элемента И во второй группе, два триггера, три счетчика, два генератора эталонной частоты, блокирующий элемент и распределитель импульсов, входы которого соединены с выходами указанных по роговых формирователей импульсов, а выходы распределителя импульсов через первый элемент ИЛИ подключены к установочному входу первого счетчи ка, счетный вход которого подсоединен к первому генератору эталонной частоты, выходы первого счетчика под ключены к входам элементов И первой группы, причем выходы первых двух элементов И указанной группы присоединены к входам первого триггера, выход которого подключен через первый вход второго элемента ИЛИ к исполнительному органу, а к двум другим входам второго элемента ИЛИ подключены выходы второй группы элементов И, входы которых подсоединены к выходам второго счетчика, а один из входов первого элемента И указанной группы подключен к выходу второго триггера, счетный вход указанного счетчика подключен ко второму генератору эталонной частоты а установочный вход указанногосчетчика подсоединен к одному из входов первого и второго триггеров и к выходу элемента временной памяти, на входы которого подключены выходы первого и четвертого элементов И первой группы а выход третьего элемента И указанной группы подключен ко второму вход второгб триггера, счетный вход треть его счетчика подсоединен ко второму генератору эталонной частоты, а уста новочный вход упомянутого счетчика подключен к ксйимутирукнцему элементу и к одному из входов распределителя ,импульсов, а выход указанного счет чика через .блокирующий элемент подсоединен к одному из входов четвертого элемента И первой группы. На чертеже представлена блок-схема данного устройства. Устройство состоит из датчиков 1, 2, 3, пороговых формирователей импульсов 4, 5, 6. Выходы пороговых формирователей 4, 5, б соединены с распределителем 7, который совместно с элементом ИЛИ 8 производит разнесение импульсов во времени. Двоичный счетчик 9 служит для измерения длительности импульсов г на установочный вход которого поступают импульсы с выхода элемента ИЛИ 8, а на счетный вход - импульсы от генератора эталонной частоты 10. К выходу первого счетчика 9 присоединены элементы И 11, 12, 13, 14 для разных пороговых уровней. Выходы элементов И 11, 14 соединяются с временной памятью 15. Выходы элементов И 11, 12 подсоединены к триггеру 16, а выход элементов И 13 - к триггеру 17.На входы триггеров 16, 17 поступают также сигналы с выхода временной памяти 15. Выход временной памяти 15 также соединен с установочным входом второго счетчика 18, на счетный вход которого поступают импульсы от генератора 19. Входы элементов И 20, 21 соединяются с выходами второго счетчика 18 и определяют тип временной характеристики, а выходы - с элементом ИЛИ 22, исполнительным органом 23. На вход третьего счетчика 24 поступают импульсы от второго генератора 19, а блокирующий элемент 25 на время пуска блокирует элемент И 14. Устройство работает следукядим образом. Коммутирующие элементы 26 включаются при поступлении команды Пуск с управляющего элемента 27. При этом от датчиков тока 1, 2, 3 на входа пороговых формирователей импульсов 4, 5, 6 поступают сигналы синусоидальной формы, прямо пропорционсшьные по амплитуде, величине тока в защищаемой цепи. При увеличении амплитуды контролируемого тока сформулированные иютульсы могут перекрываться по времени. Для исключения перекрытия и разнесения во времени импульсов пороговых формирователей 4, 5, 6 применяется распределитель 7. Распределитель 7 при перекрытии, импульсов пороговых формирователей 4, 5, б во времени осуществляет через период вычитание импульсов пороговых формирователей 4, 5, 6, тем самым исключая возможность их совпадения во времени. На входы элемента ИЛИ В от распределителя импульсов 7 импульсы пороговых формирователей 4, 5, 6 поступают в следующей последовательности: импульс порогового формирователя 4 -

импульс порогового формирователя импульс порогового формирователя 5 импульс порогового формирователя 4 ;И т.д.

С выхода элемента ИЛИ 8 импульсы пороговых формирователей 4, 5, б подаются на установочный вход первого счетчика 9, на счетный вход которого подаются импульсы от генератора эталонной частоты 10, работающего непрерывно. Время счета импульсов генератора эталонной частоты 10 счетчиком 9 определяется длительностью импульсов пороговых формирователей 4, 5, б, подаваемых на установочный вход счетчика 9. В промежутке между импульсами пороговых формирователей 4, 5, б счетчик устанавливается в нулевое состояние. Таким образом количество импульсов, записанных в первый счетчик 9 от генератора эталонной частоты 10, пропорционально величине тока в защищаемой цепи. Выходы счетчика 9, соответствующие значениям

N

аэ

норм

1 j

b3

N « норм

са

Nj -нормнорм

d:

N - количество импульсов

где генератора эталонной частоты 10, записанных в счетчик 9; коэффициенты перегруa,b,c,d зок,

соединены с входами (а Ь с d) элементов И 14, 13, 12, 11.

Если за время действия импульсов пороговых формирователей 4, 5, 6 на установочном входе счетчик 9 состояние входов счетчика будет соответствовать N, т.е. в защищаемой цепи ток превысил первый пороговый уровень, то на выходе элемента И 14 формируется импульс, который поступает на один из входов временной памяти 15. Вьадержка временной памяти 15 равна двум периодам частоты измеряемого тока. Если за это время на вход временной памяти 15 не поступит повторный импульс с элемента. И 14 (произошел сбой или кратковременный перегруз), то на выходе временной памяти 15 сигнал не появится. При длительной перегрузке на выходе временной пгиляти 15 формируется сигнал, который поступает на триггеры 16, 17 и на установочный вход второго счетчика 18, на счетный вход которого подаются импульсы от второго генератора 19, если за время временной выдержки, определяемой совпадением на входах элемента И 21 импульсов с выходов второго счетчика 18, сигнал на выходе временной памяти 15 не исчезнет, то на выходе элемента И 21 формируется импульс, который через элемент ИЛИ 22 подается на исполнительный орган 23. Исполнительный орган 2

срабатывает и через управляющий элемент 27 отключает коммутирующие элементы 26.

Если состояние вькодов счетчика 9 будет соответствовать N/., т.е. в задищаемой цепи ток превысил второй пороговый уровень, то на выходе элемента И 13 формируется импульс, который подается на триггер 17. При появлении сигнала с выхода временной памяти 15 на втором входе триггера 17

0 (т.е. М-з N) он срабатывает и с его выхода сигнал подается на элемент И 20. Если за время временной выдержки, определяемой совпадением на входах И 20 импульсов с выходов второго

s счетчика 18, сигнал на выходевременной памяти не исчезнет, то на выходе элемента И 20 формируется импульс,. который через элемент ИЛИ 22 подается на исполнительный орган 23. Испол0нительный орган 23 срабатывает и через управляющий элемент 27 отключает коммутирующие элементы 26.

Если состояние выходов счетчиков 9 будет соответствовать N, т.е. в защищаемой цепи ток превысил третий

5 пороговый уровень, то на выходе элемента И 12 формируется импульс, который подается на триггер 16. При появлении сигнала с выхода временной памяти 15 на втором входе триг0гера 16 (т.е. ) он срабатывает и с его выхода сигнал подается через элемент ИЛИ 22 на исполнительный орган 23. Исполнительный орган срабатывает и через элемент 27 отключает

5 коммутирующие элементы 26.

В момент пуска от коммутирующих элементов 26 подается команда на распределитель 7 и установочный вход третьего счетчика 24, на счетный вход

0 которого подаются импульсы от второго генератора 19, работающего непрерывно. При этом исполнительный орган 25 на время пуска, определяемого подачей сигнал с выхода третьего счетчика на вход блокирующего элемента

5 ;25, блокирует элемент И 14. : Если состояние выходов счетчика 9 будет соответствовать N, т.е. в защищаемой цепи ток превысил величину пускового тока, то на выходе элемен0та И 11 появится импульс, который подается на второй вход временной памяти 15 и на вход триггерного -устройства16. При появлении сигнала на выходе временной памяти 15 и его сов5падении с импульсом на выходе элемента И 11 на входе триггера 16 на вы- ходе последнего появится сигнал, который через элемент ИЛИ 22 подается на исполнительный орган 23. Исполнительный орган срабатывает и через

0 управляющий элемент 27 отключает коммутирующие элементы 16.

Положительный эффект устройства заключается в увеличении точности срабатывания, расширении селективных

5