Устройство для защиты электрических сетей от токов короткого замыкания

Устройство для защиты электрических сетей от токов короткого замыкания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (iii723714

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.03.77 (21) 2460429/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл .

Н 02 Н 3/08

Гееу1@рстеенный немнтет

СССР (53) УДК 621.3! 6..925 (088.8) Опубликовано 25.03.80. Бюллетень № 11

Дата опубликования описания 05.04.80 ае аенал нзебретеннй н еткрытнй

Л. Н. Карпиловский и С. И. Раскин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

ОТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Изобретение касается защиты электрических сетей от токов короткого замыкания.

Известно устройство, реализующее способ защиты источников постоянного тока от коротких замыканий и перегрузок, содержащее источник питания переменного напряжения, шунт, два преобразователя постоянного напряжения в импульсное определенной скважности, импульсную схему сравнения, выходной орган и связи между ними f1).

Недостатком этого устройства является довольно сложная в реализации схема, содержащая большое количество наматывающих изделий.

Кроме того, использование устройства только для защиты сетей постоянного тока, а также отсутствие использования информации о скорости измерения величины контролируемого сигнала, т. е. о величине производной тока по времени, не позволяет максимально повысить быстродействие и надежность работы системы.

Известно также устройство, наиболее близкое к описываемому по технической сущности, реализующее способ для защиты сетей постоянного тока от коротких замыканий, содержащее датчики тока и напряжения, блок сравнения, состоящее из двух дифференцирующих устройств, схемы вычитания и связи между ними, усилитель и пороговый элемент (2).

Недостатком этого устройства является использование для нахождения производной дифференцирующих устройств, обладающих крайне низкой помехоустойчивостью и большим разбросом параметров, что делает точность сравнения продифференцированных величин проблематичной.

Кроме того, при наличии достаточно мощного источника энергии при увеличении тока в сети уменьшения напряжения в защищаемой сети может не произойти совсем; либо оно будет настолько незначительно, что практически фиксация его будет проходить с очень низкой точностью. Это может привести к низкой надежности работы системы защиты (в результате низкой точности измерения) или к нарушению этой защиты вообще.

Указанное устройство также предназначено для зашиты сетей постоянного тока.

723714

Целью изобретения является повышение надежности, точности и быстродействия работы устройства, а также расширение функциональных возможностей путем использования его для защиты сетей как переменного, так и постоянного тока.

Это достигается тем, что устройство для защиты электрических сетей от токов короткого замыкания, содержащее датчик тока, включенный в защищаемую сеть, блок сравнения, пороговый элемент, усилитель и блок отключения, снабжено блоком временной задержки, время задержки которого кратно периоду частоты изменения тока в сети, при этом вход блока задержки подключен к выходу датчика тока, а выход блока задержки — к одному из входов сравнения, другой вход которого соединен с выходом датчика тока, выход же блока сравнения соединен через пороговый элемент со входом блока отключения. Кроме того, с целью повышения временной разрешающей способности устройства, что позволяет сблизить сравниваемые величины на временной оси и облегчить тем самым реализацию устройства задержки, в устройство последовательно с блоком задержки введен инвертор полярности.

Введение инвертора полярности дает возможность сравнивать информацию о величине тока в сети в текущий момент времени с величиной тока в сети уже в предшествующий полупериод и служит дальнейшему повышению надежности работы устройства.

В устройство введены также второй пороговый элемент и логический элемент И, что повышает помехоустойчивость.

При необходимости в устройство может быть последовательно с датчиком тока введен усилитель, что повышает чувствительность работы и в конечном счете общую надеж ность.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство для защиты от токов короткого замыкания содержит датчик 1 тока, включаемый в защищаемую сеть, выход которого через усилитель 2 (при необходимости) соединен с одним из входов блока 3 сравнения и через инвертор 4 и блок 5 задержки — с другим входом блока 3, выход которого соединен со входом порогового элемента 6. Одновременно выход усилителя 2 соединен с входом другого порогового элемента 7. Выходы пороговых элементов 6 и 7 через элемент И 8 соединены с входом блока

9 отключения.

Достижение поставленной цели основывается на том, что определение изменения тока в сети в каждый момент времени осуществляют сравнением текущей величины тока в сети в данный период с текущей величиной тока в сети в предшествующий период. Для этого перед сравнением задерживают информацию о величине тока в каждый предшествующий период на время, рав$

$0

1$

20 и

Эе

3$

4$

S0

$$ ное периоду частоты тока в сети переменного тока (в случае сравнения текущей информации с информацией, существовавшей в предшествующий полупериод), инвертируют сигнал, несущий информацию о величине тока в сети, и задерживают его уже только на время, равное полупериоду частоты изменения тока в сети, информацию же, пропорциональную величине тока в сети в текущий период (полупериод), подают на сравнение непосредственно, а результат сравнения используют в качестве информации о величине производной тока в сети по времени.

Таким образом получают информацию об изменении величины тока в сети в каждый данный промежуток времени и сравнивают ее с уставкой. Одновременно определяется величина тока в защищаемой сети, которая сравнивается с допустимой. В случае одновременного превышения обеими определяемыми величинами (тока и производной тока) заданных значений отключают сеть.

В случае защиты сети постоянного тока инвентирование полярности сигнала перед сравнением не производят, а величина времени задержки может быть любой.

Устройство защиты от токов короткого замыкания работает следующим образом.

При протекании тока через защищаемую сеть сигнал с датчика 1 тока через усилитель 2 подается на вход блока 3 сравнения.

Одновременно выходной сигнал с усилителя

2 через инвертор 4 подается на вход. блока

5 задержки, задерживающий входной сигнал на один полупериод, Сигнал с выхода блока 5 задержки поступает иа другой вход блока 3 сравнения. Таким образом, при защите сетей переменного тока на вход блока

3 сравнения приходят сигналы, несущие информацию о величине тока текущего полупериода и информацию о величине тока предыдущего полупериода обратной полярности, которые в каждый момент времени равны между собой.

Если в защищаемой сети возникает режим короткого замыкания, то сигнал с дат-! чика тока 1, поступающий на вход блока сравнения 3 непосредственно (или через усилитель 2) и пропорциональный току в сети, становится больше величины сигнала, поступающего на второй вход блока сравнения 3 (через инвертор 4 и блок 5 задержки) и пропорциональный току в сети в предшествующий полупериод, в течение которого еще отсутствовал режим короткого замыкания. При этом на выходе блока 3 сравнения появляется сигнал, пропорциональный величине производной, и в случае превышения заданной величины вызывает срабатывание порогового элемента 6, сигнал с выхода которого поступает на вход элемента И8.

Сигнал, пропорциональный току в сети, с усилителя 2 поступает также на пороговый элемент 7. В случае превышения тока в се723714 ти выше заданного порога на выходе порогового элемента 7 появляется выходной сигнал, который также поступает на второй вход элемента И 8.

Таким образом, при коротком замыкании в сети на входы элемента И 8 поступают два сигнала: превышения тока выше допустимого и производной тока, превышающий заданное допустимое значение. При этом выходной сигнал элемента И 8 поступает на вход блока отключения 9, который и отключает защищаемую сеть.

В случае защиты электрических сетей постоянного тока от режима короткого замыкания и в случае задержки сигнала на время, равное периоду частоты изменения тока в сети, инвертор исключается. Работа устройства в этом случае аналогична описанной выше, только при защите сетей постоянного тока должен быть взят усилитель постоянного тока. При этом на выходе блока 3 сравнения также появляется сигнал в начале режима короткого замыкания.

Достигаемый научно-технический эффект от изобретения обусловлен следующим. Использование усилителя и сравнивающего устройства повышает чувствительность и точность сравнения, а получение и сравнение информации в любой момент, в том числе и в начале каждого полупериода повышает быстродействие.

Использование только одного датчика тока (и усилителя в случае необходимости) для получения информации о величинах тока в сети и его производной по времени повышает экономичность и надежность устройства.

Универсальность устройства заключается в возможности его использования для защиты сетей как переменного, так и постоянного тока. При этом обеспечивается и экономический эффект, связанный с выпуском однотипной продукции, имеющей минимальное количество натоточных изделий.

Кроме того, возрастает степень защиты, повышается пожаро- и электробезопасность.

Формула изобретения

1. Устройство для защиты электрических сетей от токов короткого замыкания, содержащее датчик тока, включенный в защищаемую сеть, блок сравнения, пороговый элемент, усилитель и блок отключения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, точности и быстродействия работы устройства, а также расширения функциональных возможностей путем использова ния его для защиты сетей как переменного, так и постоянного тока, оно снабжено блоком временной задержки, время задержки которого кратно периоду частоты изменения тока сети, при этом вход блока задержки подключен к выходу датчика тока, выход — к одному из входов блока сравнения, другой вход которого соединен с выходом датчика тока, а выход блока сравнения соединен через пороговый элемент со входом блока отключения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с.целью повышения временной разрешающей способности устройства, последовательно с блоком задержки введен инвертор полярности сигнала.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, оно снабжено элементом И и вторым пороговым блоком, при этом один вход элемента И подключен к выходу первого порогового блока, другой его вход через втоЗО рой пороговый блок подключен к датчику тока, а выход элемента И подключен ко входу блока отключения.

4. Устройство по пп. 1, 2, 3, отличающееся тем, что, с целью повышения чувстЗЯ вительности, последовательно с датчиком тока включен усилитель.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 353307, кл. Н 02 3/08, 15.04.70

4ф 2. Авторское свидетельство СССР № 384171, кл. Н 02 3/08, Н 02 Н 7/26, 04. 03. 76.

723714

Составитель Т. Щеголькова

Редактор В. Фельдман Техред К. Шуфрнч Корректор Н. Стен

Заказ 748/49 Тираж 783 Поднис нос

ЦН И И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытиЯ

113036, Москва, Ж вЂ” 36, Рауаская ыаб., д. 4/6

Филиал ППП «Патента, г. Ужгород, ул. Проектная, 4