Устройство для защиты от замыкания фазы на землю в сети переменного тока Советский патент 1982 года по МПК H02H3/16 

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к релейной защите энер гетических объектов, и может использо- ватьс в качестве устройства для се.пективной сигнализации о замыканиях на зомлю в сетях с изо ированной шш компенсированной нейтралью, а также н для отключения поврежденного элемента. Известно устройство, содержащее частотные фильтры в цепях тока и напряженин нулевой последовательности, элементы запоминания соотношения знаков первых бросков мощности нулевой последовательности, определяемой по переходным составляющим тока и напряжения нулевой последовательности, и орган напряжения ll . Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защиты от замыкания на землю в с:етях с малым током замыкания, содержащее формирователи импульсов в аогш -гока н напря- . жени-Я нулевой послолопптельности, орган напряжения, элементы памяти, элементы задержки и выходной орган 2j. Недостатком указанных устройств является невозможность одновременного гобеспечения правильной работы при замыканиях на .землю в следующих режимах. Первый режим характеризуется наличием до поврс ходения некоторой несимметрии в сети из-за различных величин различных емкостей или активных пр - водимостей фаз Ш1 землю, приводящей к появлению напряжения нулевой последовательности до , мыкания. После замыкания в первый момент времени происходит переход от напряжения нулевой последовательнсюти ирсэдществующего режима к напряжению нулевой последовательности после полреждения. Так как этот переход не может произойти мгновенно, то устройство снпшлизации, реагирующее на величину напряжения, может при высокой чувствительности элементов канала напряженая (в1,1сокая чувствительность требуется для оОсспечсЛня правильной работы в режимах 3.9 с углами замыкания, близкими к О или 180 ) 1фивести к неправильной фиксации знака напряжения (зафиксировать знак напряжения предшествующего режима). Этот недостаток не устраняется, даже если используются элементы в цепи напр жения, работающие с повышением чувстви тельности при срабатывании элементов в цепи тока. Устранения указанного недостатка можно добиться, если подавать На вход элементов в цепи напряжения вместо напряжения нулевой последовател ности его первую производную. Однако в этом случае устройство не обеспечит се лективной работы (будет отказывать) в другом режиме: при замьдканиях на земл 1ФИ углах замыкания, близких к О или 18О, когда величины первых бросков напряжения нулевой последовательности и тем более его производная незначител Цель изобретения - повьпление селективности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты от аамьисанля фазы на землю в сети переменного тока, содержащее последовательно включенные промежуточный трансформатор тока нулевой последовательности, формирователь прямоугольных импульсвьё по току с двумя вьЬсодами, подключенными соответственно к третьему и первому Входам блока запомина1шя совпадения знаков первых полуволн тока и. напряже- шея, а также к первому и третьему входам блока запоминания несовпадения первых полуволн тока и напряжения, к вькоду которого подключен исполнительный орган. Выходы упомянутых блоков запоминания несовпадения и совпадения Первых полуволн тока и напряжения подключены к шестым входам друг друга и соответственно к первому и второму вхо дам элемента сброса памяти, выход ко- тсрого подключен к пятым входам указанных блоков запоминания несовпадения и совпадения, а третий вход элемента сброса памяти подключен к выходу порогового элемента, вход которого подключен к выходу промежуточного трансформатора напряжения нулевой последовательности и ко входу формирователя пря моуголыцлх импульсов по напряжению, имеющего два выхода, введены четыре погических элемента И-НЕ и формировагель прямоугольных импульсов по произ одгюй напряжения с двумя инверсными M.JXOfinMH, 1фичем вход формирователя 6 прямоугольных импульсов по производной напряжения подключен к выходу промежуточного трансформатора напряжения нулевой пооледовательности, его два инверсных выхода подключены к первому и второму входам первого и второго логических элементов И-НЕ, третьи входы которых подключены соответственно к первому и Второму входам формирователя прямоугольных импульсов по напряжению, а вь1ходы подключены к первым Входам третьего и четвертого логических элементов И-НЕ, вторые Входы которых подключены соответственно к первому и второму входам формирователя прямоугольных импульсов по производной напряжения, а выходы подключены соответственно ко вторым и четвертым Входам упомянутых блоков запоминания несовпадения и совпадения. На фиг. 1 изобршкена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 и 3 - диаграммы его работы. Устройство содержит промежуточные трансформаторы 1 и 2 тока и нап:ряжения нулевой последовательности, формирователь 3 прямоугольных импульсов по току нулевой последовательности с двумя выходами, на одном из которых возникают импульсы, соответствующие положитель- ным полуволнам тока, на другом - отрицательным, формирователь 4 прямоугольных импульсов по напряжению нулевой последовательности, формирователь 5 прямоугольных импульсор по производной напряжения нулевой последовательности, логические элементы И-НЕ 6 - 9, блок 10запоминания несовпадения знаков первых полуволн тока и напряжения, блок 11запоминания совпадения знаков перВых полуволн тока и напряжения, элемент 12 сброса памяти, подключенный одним из входов к пороговому элементу 13, и исполнительный орган 14. На выходе формирователя .3 прямоуголь ных импульсов по току (фиг. 2 и З) формируются прямоугольные импульсы 1 Hi , соответствующие положительным или отрицательным полуволнам тока нулевой последовательности, подаваемые на Входы блоков 10 и 11 запоминания совпадения или несовпадение. На выходе формирователя 4 прямоугольных импульсов по напряжению образуются прямоугольные импульсы и и UQ , соответствующие . положительной или отрицательной полувол не напряжения нулевой последовательности. На выходе форм ирователя 5 прямоугольных импульсов формируются ,е сигналы Ц и Uij , соответствую щие знаку первой производной напряжен нулевой последовательности. осле 11рохождения сигналов UQ , U и Ul , U через два логических элем та И-НЕ (для каждого канала) получим выходе логического элемента И-НЕ 8 сигнал u -utuvu u; .u;, а на выходе логического элемента И-НЕ 9 сигнал, равный u-u;-Uo-ut-u; u;4u;-uVu-, Такой способ формирования сигналов позволяет отдать приоритет в формирова1ши сигналов U и U импульсам по про изводной напряжения, что всегда в случа наличия этих элементов позволяет правильно оценить знак первой полуволны напряжения нулевой последовательности после режима поврехадения (фиг. 2). В тех же случаях, когда величина производно напряжения очень мала, что со- ответствует режиму замыкания через переходные сопротивления и вблизи Нуля напряжения повреясдешюй фазы (фиг. З), формирователь 5 импульсов по производной не работает, но при этом срабаты вает правильно чувствительный формиров тель 4 импульсов по знаку напряжения Нулевой последовательности. Сигналы с выходов логических элементов И-НЕ 8 и 9 подаются на выходы блоков 10 и 11. Срабатывание блоков 1 и 11 определяется фактом совпадения юги несовпадения знаков первых полуволн тока % напряжения. При замыкании на землю в сети с изолированной или компенс1фованной нейтралью в первый момент времени после повреждения на неповрежденном присоединении знаки первых бросков тока и напряжения нулевой последовательности одинаковы. В связи с этим вначале срабатывает блок 11 запоминания совпадения знаков тока и нагфяжения, представляющий, например, схему на основе логических элементов И, ИЛИ и R 5-триггеров, который блокирует в последующие моменты времени возможное срабатывание блока 10 запо минания несовпадения знаков тока и напряжения. На поврежденном присоединени в первый момент времени после замьисания знаки тока и напряжения не совпадают, поэтому первым срабатывает блок 1О запоминания несовпадения, блокирует возможное срабатывание блока 11 запоминания совпадения. После срабатывания одного кз блоков злпоми.нания совпадения или несовпадения элемент 12 сброса памяти формирует СИ1 нал сброса, появляющийся на выходе элемента с некоторой задержкой. Однако если к моменту появлени,я сигнала сброса сработает пороговый элемент 13, что говорит о возникновении замыкания на землю, то элемент 12 сброса будет заблокирован и соответствующий блок запоминания останется в сработанном состоянии на все время, пока пороговый элемент 13 будет также находиться в срабоханном состоянии. При этом на выходе исполнительного органа 14 на иоврежденном )иcoeдинeнии появится сигнал. После отключения повреждения напряжение нулевой последовательности пропадает, пороговый элемент 13 возвращается в исходное состояние и снимает запрет на появление сбросового сигнала. После появле1шя сигнала на выходе элемента 12 сброса блок запоминания возвратится в исходное состояние. - Если замыкания не произошло, но одна из схем запоминания сработала (например, при коммутациях в сети или под воздействием Помех), то пороговый элемент, 13 не даст сигнала запрета элементу 12 сброса памяти, так как имеет определенный уровень срабатывания, и сработаащий элемент памяти вернется в исходное состояние. При этом исполнительный орган 14 не срабатывает, так как у него предуематривается вьщержка времени больше задержки в элементе сброса. Таким образом, устройство обеспечивает правильное срабатывание независимо от првдшествующ.его замыканию режима и момента замыкания. Формула изобретения Устройство для задаиты от замыкашш азы на землю в сети переменно,го тока, одержащее последоватетшно включенные ромежуточный трансформатор тока нулеой последовательности, формирователь рямоугольных импульсов по току с двумя ыходами, подключенными соответственно третьему и первому входам блока заоминания совпадения знаков первых поуволн тока и напряжения, а также к перому и третьему входам блока запоминаия несовпадения первых полуволн тсжа и ащ)яжения,к выходу прцключен сполнительный орган, вькоды упомяну7,6 тых блоков золоминання к совпадения пер вых полуволд тока н напряжеш я подключены к шестым входам друг н соответственно к первому и второму вхо-дам элемента-сброса памяти, выход котороге подключен к пятым входам указанных блоков запоминания несовдадення и совпадения, а третий вход элемента сброса памяти подключен к выходу порогового элемента, вход которого подключен к выхойу промежуточного трансформатора напряжешш 1{улевой .последовательности н к входу формирователя прямоугольньк им-пульсов по напряже1гию, нмеюшего два выхода, о т л и ч а о ш е е с я теМр чго, с целью повьЕшен.ия селективности, а него введешз четыре логических элемен та И-НЁ и. форМ1фователь.прямоугольных импульсов по производной напряжения с двумя инверсными вькодамн, rspir-iaM вход фс МЕрователя прямо тольных импульсов по производной напряйсения подключен, к выходу промежуточного трансформатора направления нулевой последовательности его два инверсных выхода подключены к 568 первому и второму входам первохо и второго логических элементов -И-НЕ третья входы которых. п(вдкл|6чены соответственно к первому н второму входам фсрмирователя прямоугольных ймпульсов по напряжению, а вькоды подключены к первьш Входам третьего н четвертого логических элементов И-HEs вторые входы которых подключены соответствезшо к первому и второму входам фсрмирователя гфямоугольных импульсов по производной напряжения, а выходы подключены соответственно ко вторым и четвертым входам упомянутых блоков запоминания несовпадения н совпадения. Источники шв|)Ор:мацин5 приняты® во внимание гцрн экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 21315О, кл. Н О2 Н 3/16, ОЗ.О9.65. 2.Шуляк В. r.s Иванов Г. Е. Устройство сигнализаш о замыканиях на землю в сетях с малым током аамьжан я Известия ВУЗов. ЭлектромеханЕка, 198О, N52, с, 202-2Q3.