Устройство для защиты электрической сети переменного тока от короткого замыкания

Устройство для защиты электрической сети переменного тока от короткого замыкания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ОТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ, . содержащее датчик тока; выход которого через последовательно соединенные. блок синхронизации, временной распределитель и блок управления временем пребывания одйовибратора в неустойчивом состоянии соединен с первым входом первого одновибратора , первый выход которого соединен с управляемым входом первого ключа, а второй выход через последовательно соединенные запоминающий блок, первый сравнивающий блок, второй ключ, первый пороговый элемент и третий ключ соединен с управляемым входом автомата отключения, одно.временно выход датчика тока через первый ключ соединен с первы.м входом переключателя, второй вход которого соединен с.выходом второго одновибратора, первый же. выход переключателя соединен со вторым входом запоминающего блока, а второй выход - со вторым входом первого сравнивающего блока, выход временного распределителя . соединен также со вторым входом первого одновибратора и входом второго одновибратора , выход которого соединен с управляемым входом второго ключа, управляемый же вход третьего ключа соединен с выходом задатчика команд на включение нагрузки, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия защиты путем выявления наличия апериодической составляющей в токе защищаемой сети при его переходах через нуль и в зоне нуля, в него дополнительно введены блок дифференцирования, второй сравнивающий блок, блок уставки, второй пороговый элемент, логический элемент И, логический элемент ИЛИ, третий § одновибратор и выключатель, причем вход блока дифференцирования подключен к (Л выходу датчика тока, а выход блока дифференцирования соединен с первым входом второго сравнивающего блока, второй вход которого соединен с выходом блока уставки, а выход через второй пороговый элемент - с первым входом логического, элемента И, второй вход которого соединен с выходом о логического элемента ИЛИ, первый вход О5 которого подсоединен к выходу блока синхронизации непосредственно, а второй - через последовательно соединенные выклюto чатель и третий одновибратор, выход логио ас ческого элемента И соединен с управляемым входом автомата отключения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН здр Н 02 Н 3/08 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

4 (-.ф!.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ " " Ыиiд ff! A (21) 3443289/24-07 (22) 24.05.82 (46) 15.12.83. Бюл. № 46 (72) Л. Н. Карпиловский, A. Г. Быховский, С. А. Мартынов и В.. 3. Васютин (53) 62!.3!6.925(088.8) (56) 1. Комплект быстродействующей защиты полупроводникового типа КБЗ-01 для выключателей АБЭ.ТУ 16.536.372-73.

2. Авторское свидетельство СССР № 736250, кл. Н 02 Н 3/08, 1977. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ОТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ, содержащее датчик тока; выход которого через последовательно соединенные. блок синхронизации, временной распределитель и блок управления временем пребывания одновибратора в неустойчивом состоянии соединен с первым входом первого одновиб- ратора, первый выход которого соединен с управляемым входом первого ключа, а второй выход через последовательно соединенные запоминающий блок, первый сравнивающий блок, второй ключ, первый пороговый элемент и третий ключ соединен с управляемым входом автомата отключения, одновременно выход датчика тока через первый ключ соединен с первым входом переключателя, второй вход которого соединен с.выходом второго одновибратора, первый же. выход переключателя соединен со вторым входом запоминающего блока, а второй выход—

„„SU„„1061208 А со вторым входом первого сравнивающего блока, выход временного распределителя . соединен также со вторым входом первого одновибратора и входом второго одновибра- . тора, выход которого соединен с управляемым входом второго ключа, управляемый же вход третьего ключа соединен с выходом задатчика команд на включение нагрузки, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия защиты путем выявления наличия апериодической составляющей в токе защищаемой сети при его переходах через нуль и в зоне нуля, в него дополнительно введены блок дифференцирования, второй сравнивающий блок, блок уставки, второй пороговый элемент, логический элемент И, логический элемент ИЛИ, третий одновибратор и выключатель, причем вход блока дифференцирования подключен к выходу датчика тока, а выход блока дифференцирования соединен с первым входом второго сравнивающего блока, второй вход которого соединен с выходом блока уставки, а выход через второй пороговый элемент— с первым входом логического элемента И, второй вход которого соединен с выходом логического элемейта ИЛИ, первый вход которого подсоединен к выходу блока синхронизации непосредственно, а второй через последовательно соединенные выключатель и третий одновибратор, выход логического элемента И соединен с управляемым входом автомата отключения.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к защите электрических сетей от тока короткого замыкания.

Известно устройство для защиты электрической сети от тока короткого замыкания, содержащее датчик тока, блок дифференцирования и уставку 11).

Недостатком устройства является наличие запаздывания в срабатывании защиты из-за возможного уменьшения крутизны кривой тока в сети, особенно в нуле (и районе нуля), обусловленное возникновением апериодической составляющей тока при начале короткого замыкания.

Наиболее близко по технической сущности к данному изобретению устройство для зашиты электрической сети переменного тока от короткого замыкания по известному способу, содержащее датчик тока, выход которого через последовательно соединенные блок синхронизации, временной распределитель и блок управлейия временем пребывания одновибратора в неустойчивом состоянии соединен с первым входом первого одновибратора, первый выход которого соединен с управляемым входом первого ключа, а второй выход первого одновибратора через последовательно соединенные запоминающий блок, сравнивающий блок, второй ключ, пороговый элемент и третий ключ соединен с управляемым входом автомата. Одновременно выход датчика тока через первый ключ соединен с первым входом переключателя, второй вход которого соединен с выходом второго одновибратора, первый же выход переключателя соединен со вторым входом запоминающего блока, а второй выход — со вторым входом сравнивающего блока. Выход временного распределителя соединен также со вторым входом первого одновибратора и входом второго одновибратора, выход которого соедийен с управляемым входом второго ключа, управляемый же вход третьего ключа соединен с выходом задатчика команд на включение нагрузки 12), Недостатком этого устройства является то, что в зоне перехода тока в сети через нуль появляющаяся при возникновении короткого замыкания апериодическая составляющая тока сети может уменывить крутизну нарастания этого тока и тем самым замедлить факт выявления наступления режима короткого замыкания, что понижает надежность зашиты.

Цель о изобретения является повышение быстродействия защиты путем выявления наличия апериодической составляющей в токе защищаемой сети при его переходах через нуль и в зоне нуля.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для защиты электрической сети переменного тока от короткого замыкания, содержащее датчик тока. выход которого через последовательно соединенные блок

1061208 синхронизации, временной распределитель и блок управления временем пребывания одновибратора в неустойчивом состоянии соединен с первым входом первого одновибратора, первый выход которого соединен с управляемым входом первого ключа, а второй выход через последовательно соединенные запоминающий блок, первый сравнивающий блок, второй ключ, первый пороговый элемент и третий ключ соединен с управляемым входом автомата отключения, 5 о

Датчик тока 1 соединен со входом блока синхронизации 2, выход которого через временной распределитель 3. 1, состоящий, например, из системы одновибраторов, соединен с блоком 4. 1 управления временем пребывания одновибратора 5 в неустойчивом состоянии, содержащий, например, п ключей, выход которого соединен со входом времязадающей цепочки одновибратора 5. Одновременно выход временного распределителя 3. 1 соединен со входом одновибратора 5 и с входом одновибратора 6. Выход датчика

55 одновременно выход датчика тока через первый ключ соединен с первым входом переключателя, второй вход которого соедийен с выходом второго одновибратора, первый же выход переключателя соединен

15 со вторым входом запоминающего блока, а второй выход — со вторым входом первого сравнивающего блока, выход временного распределителя соединен также со вторым входом первого одновибратора и входом о второго одновибратора, выход которого соединен с управляемым входом второго ключа, управляемый же вход третьего ключа соединен с выходом задатчика команд на включение нагрузки, дополнительно введены блок дифференцирования, второй сравниваю25 щий блок, блок уставки, второй пороговый элемент, логический элемент И, логический элемент ИЛИ, третий одновибратор и выключатель, причем вход блока дифференцирования подключен к выходу датчика тока, а выход блока дифференцирования соединен

ЗО с первым входом второго сравнивающего блока, второй вход которого соединен с выходом блока уставки, а выход через второй пороговый элемент — с первым входом логического элемента И, второй вход которого соединен с выходом логического элемейта

ИЛИ, первый вход которого подсоединен к выходу блока синхронизатора непосредственно, а второй — через последовательйо соединенные выключатель и третий одновибратор, выход логического элемента И соеди4О нен с управляемым входом автомата отключения.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2-примеры выполнения блока синхронизации временного распределителя, блока управ45 ления временем пребывания одновибратора в неустойчивом состоянии и одновибратора.! !з !1208 тока чер з ключ 7 и переключатель 8 соединен со входом запоминакнцего блока 9, выход которого соединен с одним из входов сравниваю!цего блока 10, второй вход которого соединен со вторым выходом переключателя 8. Выход сравнивающего блока

10 соединен со входом ключа 11. Выход ключа I I соединен со входом порогового элемента 12, выход которого через ключ 13 соединен с автоматом отключения (ключом)

14. Автомат 14 включен в электрическую сеть. Выход одновибратора 5 соединей управляющим входом ключа 7, а один из выходов одновибратора 5 соединен управляющим входом ключа 8, другой же его выход соединен с управляющим входом ключа 11.

Второй выход одновибратора 5 соединен со входом стирания запоминающего блока 9.

Ha . управляющий вход ключа 13 подается комайда о запрограммированном включении нагрузки (дополнительной). Выход датчика тока 1 соединен также со. входом блока дифференцирования 15, выход которого соединей с первым входом сравнивающего блока 16, второй вход которого соединен с выходом блока уставки !7. Выход сравнивающего блока 16 через последовательно соединенные пороговый элемент 18 и логический элемент И 19 соединен с входом автомата отключения 14. Второй вход логического элемента И 19 соединен с выходом логического элемента ИЛИ 20, первый вход которого соединен с выходом блока синхронизации 2 непосредственно, а второй вход — через последовательно соединенные выключатель 21 и одновибратор 22.

В состав блока 2 входят триггеры Шмитта 23 и 24 и логический элемент И 25.

Каждый из триггеров Шмитта срабатывает от сигнала определенной полярности — положительной (23) и отрицательной (24).

И только в зоне перехода тока в сети через нуль оба триггера остаются в исходном состоянии, на выходах их присутствуют высокие потенциальные уровни и на выходе логического .элемента И появляется сигнал, несущий информацию о переходе тока в сети через нуль.

В состав временного распределителя 3 входят одновибратор 26, логический элемент ИЛИ 27, два элемента задержки 28 и 29 и одновибраторы (3.2-3-п) и (3.2 -3-п ).

В состав блока 4.! управления временем пребывания одновибраторов в неустойчивом состоянии входят реле (4.2-4-n) и (4.2-4-n ), управляемые с помощыа соответствующего одновибратора временного распределителя, времязадающая цепочка, вводимая в работу по командам с одновибраторов блока 3.1, а также реле 30, управляемое одновибратором 26.

Для регулирования времени пребывания олновибратора 5 в неустойчивом состоянии можно изм! IIHTb илп BI личину конденсатора или величину резистора времязадающси цепочки.

Устройство работает слелующим образом.

С датчика тока.! на блок синхронизации

2 поступает информация о частоте сети переменного тока. Блок синхронизации 2 выдает на временной распределитель 3.1 сигналы с частотой, кратной частоте сети (например, удвоенной), фиксируя при этом моменты перехода тока в сети через нуль. Сигналы с временного распрелелителя 3.1 поступают

10 на блок 4.1 управления временем пребывания одновибратора 5 в неустойчивом состоя55

Введением ключа 1! преследуется цель опробирования собственно сравнения лвух величин, при этом дается разрешение Н» нии, который в зависимости от очередности поступления сигнала задает время пребывания одновибратора 5 в неустойчивом состоянии, который в зависимости от очередности поступления сигнала задает время пребывания одновибратора 5 в неустойчивом положении. Одновременно сигнал с временного распределителя 3.1 переводит одновибраторы 5 и 6 в неустойчивое состояние. Перевод одновибратора 5 в неустойчивое состояние вызывает замыкание ключа 7, а перевол в не стойчивое состояние одновибратора 6 вызывает переключение переключателя 8 и подключение входа запоминающего блока

25 9 к выходу ключа 7.

Таким образом, информация о величине тока в сети поступает с выхода датчика тока 1 на вход запоминающего блока 9 и фиксируется. Затем одновибратор 6 переходит в устойчивое состояние и переключаЗО тель 8 подключает к выходу ключа 7 уже второй вход сравнива!ощего блока 10.

Одновременно замыкается ключ I l no сигналу возвращения олновибратора 6 в устойчивое состояние. Таким образом, в начале интервала стробирования запоминается величина тока в сети, а затем текущая информация о величине тока в сети поступает в течение пребывания олновибратора 5 в неустойчивом состоянии на второй вхол сравнивающего блока 10.

4О Если абсолютная величина разности сравяиваемых величин превышает порог срабатывания порогового элемента 12, который определяет допустимое приращение тока в сети за переменные интервалы стробирования, определяемые временем пребыва45 ния одновибратора 5 в неустойчивом состоянии, сигнал с порогового элемента 12, пройдя через ключ 13, вызывает отключение автомата 14. Если на управляемый вход ключа 13 поступает команла о предстоящем включении дополнительной нагрузки, то ключ 13 на заданное время, определяемое длительностью переходного процесса, возникающего при включении этой нагрузки, разрывает цепь, отключив на это время защиту от сети.

Ь сяиятие информации о сравнении только в случае одновременного присутствия сигналов на обоих входах сравниваюгцего блока 10.

Одновременно с поступлением с выхода датчика тока E на вход блока синхронизации

2 сигнал поступает и на вход блока дифференцирования 15. Продифференцированный сигнал с выхода блока диффе ренцирования

15 поступает на первый вход сравнивающего блока 16, на второй вход которого поступает постоянно сигнал уставки с выхода блока уставки 17. Если в момент перехода тока в сети через нуль величина продифференцированного сигнала с выхода блока дифференцирования 15 меньше по величине (либо равна пулю), чем величина сигнала с выхода блока уставки 17, характеризующая максимально возможную крутизну нормально изменяющегося тока в сети, то сигнал с выхода сработавшего порогового элемента 18 через логический элемент И 19 (на второй вход которого поступил через логический элемснт ИЛИ 20 сигнал о. переходе тока в сети через нуль с выхода блока синхронизации 2) поступает на вход автомата отключения 14. Время сравнения величин сиг06! 208 налов в зоне перехода в сети через нуль может быть расширено с помошью введения через выключатель 21 одновибратора 22, на вход которого поступает сигнал с выхода блока синхронизации 2. Время пребывания одновибратора 22 в неустойчивом состоянии расширяет временную зону использования результатов сравнения сигналов с выходом блока дифференцирования 15 и блока уставки 17.

1о Сигнал с выхода логического элемента

И 19 на вход автомата отключения 14 может быть подан через диод, также как и сигнал с выхода ключа 13 (с целью улучшения . развязки цепей, подключенных ко входу автомата отключения 14).

Таким образом, предлагаемое устройство действиями, связанйыми с дифференцироьанием тока в.сети в точке (либо зоне) его перехода через нуль и сравнением продифференцированного сигнала .с заданной усгавкой, позволяет исключить запаздывание во времени момента определения наступления режима короткого замыкания, т. е. повысить быстродеиствие и надежность защиты при любой величине и форме апериодической составляюшей тока.

1061208

heal p

Составитель Л. Васькова .

Редактор С. Тимохина Тех ред И. Верес Корректор О. Ьилак

Заказ 10054/55 Тираж 617 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открнтий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП сПатентэ, г. Ужгород, ул. Проектная, 4