Устройство для направленной защиты от однофазного замыкания на землю сетей с изолированной нейтралью

Патент 907662

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Союз Советскик

Социалистическин

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ «9О7662 (6l ) Дополнительное к ввт. свнд-вувЂ” (5!)М. Кл.

Н 02 Н 3/16

Н 02 Н 3/38 (22) Заявлено 18. 06. 80 (21) 2942442/24-07 с присоединением заявки №вЂ”

Ркударстаанный комитет

СССР (23) ПриоритетвЂ” во делан нзабретеннй н открытий

Опубликовано 23. 02. 82. бюллетень № 7 (53) УДК 62 > . 316..925(088.8) Дата опубликования описания 25. 02.82 (72) Авторы изобретения

В. А. Ступицкий и A Д. Шаин

;т(т-, 1.1

ii . .

Производственное обьединение "Союзхим рЬмэнерго" (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВO ДЛЯ НАПРАВЛЕННОЙ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНОГО

ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕНЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ

НЕЙТРАЛЬЮ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам защиты от замыканий на землю.

Известно устройство для направленной защиты линий от однофазных замыканий на землю, основанное на прин5 ципе сравнения фаз тока и напряжения нулевой последовательности, фазочувст вительный орган которого содержит два последовательно соединенных межто ду собой и с катушкой выходного реле экранированные замыкающие герконы, а их управляющие катушки включены на выходы блоков измерения тока и напряжения нулевой последователь15 ности j l 1.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, основанное на импульсном методе сравнения фаэ тока и напряжения нулевой последовательности, содержащее фильтры тока и напряжения нулевой последовательности, каналы преобразования тока и напряжения нулевой последовательности, фазосравнивающую логическую схему, исполнительное реле.

Устройство производит преобразование синусоидального тока о и напряжения Vo нулевой последовательности, выделяемые соответствующими фильтрами, в прямоу-ольные импульсы и сравнение их по фазе в фазосравнивающей логической схеме (2 j.

Недостатком предлагаемого устройства является зависимость работы устройства от амплитуды входного сигнала по каналу тока нулевой последовательности.

Известно, что амплитуда входного сигнала определяется величиной тока однофазного замыкания на землю, который для различных участков сети неодинаков и может изменяться в процессе эксплуатации сети.

Это приводит к несрабатываниям устройства на поврежденных присоединениях. Кроме того, в момент одно9076б2 фазного .замыкания на землю в сети и отключения устройством защиты поврежденного присоединения в результате переходных процессов в сети, может происходить ложное срабатывание устройства на неповрежденных присоединениях.

Появление напряжения Ч на выходе обмотки, соединенной в разомкнутый треугольник, трансформатора типа

НТМИ не всегда обусловлено наличием однофазного замыкания на землю в сети. В этом случае любая помеха по каналу преобразования тока нулевой последовательности может привести к ложному срабатыванию устройства.

Цель изобретения - повышение изб",рательности и надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для направленной защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащем канал преобразования тока нулевой последовательности, состоящий из последовательно соединенных датчика тока Нулевой последовательности и формирователя прямоугольных импульсов, и канал преобразования напряжения нулевой последовательности, состоящий из последовательно соединенных датчика напряжения нулевой последовательности, согласующего трансформатора, фазоповоротного узла и формирователя, прямоугольных импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента И, выход элемента И соединен с входом исполнительного органа, вновь введены узел положительной обратной связи,. источник питания, делитель напряжения, блок задержки, блок формирования интервала времени, причем делитель напряжения включен между плюсом источника питания и входом формирователя прямоугольных импульсов, к средней точке указанного делителя подключен выход узла положительной обратной связи, вход которого соединен с выходом формирователя прямоугольных импульсов и с входом элемента задержки, выход элемента задержки соединен с вторым входом элемента И, вход блока формирования интервала времени соединен с выходом согласующего трансформатора, а выход - с третьим входом элемента И, при этом бпок формирования интервала времени срабатывания исполнительного органа выполнен в виде последовательно соединенных выпрямителя, триггер Имидта, времен-,. ного узла,инвертора,органа задержки, а узел положительной ббратной связи выполнен в виде резистора и транзистора, коллектор которого подключен к средней точке делителя напряжения, база через упомянутый резисто к выходу формирователя прямоугольных импульсов, а эмиттер - к точке с нулевым потенциалом.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 вЂ” временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.

Устройство содержит резистор 1 смещения, делитель напряжения, состоящий из резисторов 2 и 3, узел положительной обратной связи, состоящий из резистора 4 и транзистора

5„ формирователь 6 прямоугольных импульсов, блок / задержки, канал преобразования напряжения нулевой последовательности, состоящий из согласующего трансформатора 8, фазоповоротного узла 9, формирователя !0 прямоугольных импульсов, блока 11 формирования интервала времени срабатывания устройства, состоящего из выпрямителя 12, триггера 13 Шмитта, временного узла 14, инвертора 1, органа 16 задержки, логический элемент И 1, исполнительный орган 18.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии однофазного замыкания на землю на вход формирователя

6 прямоугольных импульсов подается отрицательное смещение при помощи резистора 1, На выходе формирователя

6 присутствует положительный потенцил относительно корпуса, Транзистор

5 открыт по цепи: выход формирователя б прямоугольных импульсов, базаэмиттер транзистора 5, корпус. На коллекторе транзистора 5 присутствует нулевой потенциал, поэтому положительный потенциал от источника питания через резисторы 2 и 3 на вход формирователя 6 прямоугольных импульсов, не поступает. При однофазном замыкании н-. зенпю в сети на вход устройств= с ри ", тра тока нулевой последовательности поступает синусои дальный сигнал, пропорциональный 3I>.

Пунктирной ли; ией показаны изменения амплитуды входного сигнала (фиг.2), На положительной полуволне сигнала

9076 при превышении его амплитуды напряжения смещения происходит опрокидывание формирователя 6 прямоугольных импульсов, На выходе его появляется отрицательный потенциал относительно 5 корпуса. Транзистор 5 запирается. На вход формирователя 6 прямоугольных импульсов начинает поступать положительный потенциал от источника питания по цепи: "+" источника, резис- 10 тор 2, резистор

Происходит компенсация отрицательного смещения положительным потенциалом, и потенциал входа по постоянному току становится близким к нулю, Таким образом, положительная полуволна синусоиды преобразуется в прямоугольный импульс напряжения отрицательной полярности, передний фронт которого определяется моментом 20 превышения амплитуды входного сигнала напряжения смещения, а задний фронт 7 совпадает с моментом перехода синусоиды через нуль к отрицательному значению. 25

Как видно из временной диаграммы, местоположение переднего фронта импульса зависит от амплитуды входного сигнала, а местоположение заднего фронта не зависит от амплитуды вход- 30 ного сигнала.

Импульс с выхода формирователя 6 прямоугольных импульсов поступает на вход блока 7 задержки, которая формирует узкий отключающий импульс

35 по заднему фронту прямоугольного импульса, поступающего с формирователя прямоугольных импульсов. Его длительность и фаза не зависят от амплитуды входного сигнала Х . Крат ковременный импульс с выхода блока

7 задержки поступает на вход логического элемента И 17.

Выходной синусоидальный сигнал преобразуется в прямоугольный опорный импульс напряжения отрицательной полярности по цепи: согласующий трансформатор 8, фазоповоротный узел 9, формирователь 10 прямоугольных импульсов, который также поступает на вход логическогб элемента И 17.

Канал преобразования напряжения нулевой последовательности позволяет преобразовать положительную полуволну синусоиды в прямоугольный опорный импульс, передний фронт котороI o совпадает с моментом перехода синусоиды через нуль к положитель62 б ному значению, а задний - с моментом герехода синусоиды через нуль к отрицательному значению. При работе устройства на поврежденном присоединении сети импульсы напряжения отрицательной полярности, поступающие в элемент И 17 с выхода блока

7 задержки и формирователя 10 прямоугольный импульсов совпадают.

Ток нулевой последовательности неповрежденного присоединения находится в противофазе с током нулевой последовательности поврежденного присоединения, поэтому на неповрежденном присоединении совпадение указанных имупльсов в элементе

И 17 не происходит.

При помощи фазоповоротного узла

9 возможна установка узкого импульса относительно опорного в любом положении в пределах от 0 до 180 ., что позволяет гарантировать срабатывание устройства в широких пределах изменения фазы входного сигнала 3 J относительно фазы 3 V . На третий вход логического элемента И 17 поступает сигнал с выхода блока 11 формирования интервала времени срабатывания устройства.

Блок 11 формирования интервала времени срабатывания устройства работает следующим образом.

Сигнал Ч с второго выхода согласующего трансформатора 8 выпрямляется при помощи двухполупериодного выпрямителя 12 и поступает на вход триггера 13 шмидта. Бсли уровень сигнала превышает заранее заданную уставку срабатывания, триггер 13 срабатывает, на его выходе появляется импульс отрицательной полярности.

С выдержкой времени (до 10 мс 1 импульс отрицательной полярности появляется на выходе схемы временного узла 14, При помощи схемы инвертора

15 сигнал инвертируется и поступает на вход органа 16 задержки. Орган

16 задержки формирует импульс напряжения отрицательной полярности длительностью 20 мс (интервал времени срабатывания устройства).

В течение длительности следования этого импульса разрешается работа элемента И 17 и при совпадении фаз следования импульсов напряжения, поступающих с блока 7 задержки и формирователя 10 прямоугольн.,tx импульсов на выходе элемента И 17 появляется короткий управляющий сигнал, кото907662 рый воздействует на исполнительный орган 18, и он срабатывает.

Разрешение срабатывания происходит с выдержкой времени после момента возникновения однофазного замыкания S на землю в сети и ограничено временем действия органа 16 задержки.

Поэтому переходные процессы в сети на работу устройства влияния не оказывают. 1Q

Блок формирования интервала времечи срабатывания устройства работает однократно при поступлении на вход устройства сигнала 1 . Поэтому при наличии сигнала 3Чо на входе устройства, не обусловленного однофазным замыканием на землю в сети, ложное срабатывание устройства от помехи по каналу преобразования тока нулевой последовательности 1 может проис- 20 о ходить только в течение ограниченного времени, а не в течение време" ни следования сигнала 3 Vo, что повышает надежность устройства, По истечении этого времени элемент И 17 2S заблокирован, исполнительный орган

18 сработать не может.

Таким образом, включение в схему устройства узла положительной обратной связи в формирователе прямоуголь"ЗО ных импульсов в канале преобразования тока нулевой последовательности позволяет исключить влияние амплитуды входного сигнала le на длительность

1,фазу) сигнала, поступающую в фазосравнивающую логическую схему совпадения И, а включение в схему устройства блока формирования интервала времени срабатывания устройст ва в канале преобразования напряжения нулевой последовательности позволяет исключить ложные срабатывания устройства на неповрежденных присоединениях при переходных процессах в сети и при наличии входного сигнала

1<, не связанного с однофазным замыканием на землю, что позволяет повысить избирательность и надежность работы устройства.

Формула изобретения

1, Устройство для направленной защиты от однофазного замыкания

55 на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее канал преобразования тока нулевой последователь" ности, состоящий из последовательно соединенных датчика тока нулевой riocледовательности и формирователя прямоугольных импульсов, и канал преобразования напряжения нулевой последовательности, состоящий из последовательно соединенных датчика напряжения нулевой последовательности, согласующего трансформатора, фазоповоротного узла и формирователя прямоугольных импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента И, выход элемента И соединен с входом дополнительного органа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения избирательности и надежности работы устройства, в него вновь введены узел положительной обратной связи, источник питания, делитель напряжения, блок задержки, блок формирования интервала времени, причем делитель напряжения включен между плюсом источника питания и входом формирователя прямоугольных импульсов, к средней точке указанного делителя подключен выход узла положительной обратной связи, вход которого соединен с выходом формирователя прямоугольных импульсов и с входом элемента задержки, выход элемента задержки соединен с вторым входом элемента И, вход блока формирования интервала времени соединен с выходом согласующего трансформатора, а выход - с третьеим входом элемента И.

2. Устройство по и.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок формирования интервала времени срабатывания исполнительного органа выполнен в виде последовательно соединенных выпрямителя, триггера Имидта, временного узла, инвертора и органа задержки.

3, Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что узел положительной обратной связи выполнен в виде резистора и транзистора, коллектор которого подключен к средней точке делителя напряжения, база через упомянутый резистор - к выходу формирователя прямоугольных импульсон, а ;эмиттер - к точке с нулевым потенц--;лом. йсточники информации, принятые во =нимание при экспертизе

1. Авторе .ое свидетельство CCCP

М 425259, кл. H 02 H 3/16, 1974.

2. Авторское свидетельство CCCP

N 541232, кл. H 02 Н 3/16, 1977.

907662

5 (Hphb Qpnr8 J

7 (3988pNRr)

f0 (дусь ормн) ц (7, Эиюуь р)

1Ф (фаей.ЯЯЩ)

Ю (Индергпар)

Составитель Л. Васькова

Редактор Л. Гратилло Техред М. Тепер Корректор С. Цомак

Заказ 607/63 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,-Москва, И-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4