Устройство для обнаружения поврежденной фазы при утечке тока на землю в трехфазной сети переменного тока

Устройство для обнаружения поврежденной фазы при утечке тока на землю в трехфазной сети переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

И306РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ

Союз Советсиин

Социалистические

Республик

< 943959 (6 I ) Дояолни тельное к а вт. с вид-ву (22)Заявлено 05.12.80 (21) 3212387/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15. 07. 82 ° бюллетень № 26

Дата опубликования опнсвння 15.07. 82 (51) М. Кл.

Н 02 H 3/16

G 01 R 31/02

@аударстеенныВ квмнтет

CCCP не делам нзебретеннб н втнрытнй (53) УД К 621 ° 316. .925 (088. 8) (72 ) Авторы изобретения

В.К.Обабков, Е.B,Ñåðãèí и Д.В.Ме (7!) Заявитель

Донецкий ордена Трудового Красног политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНИРУНЕНИЯ ПОВРЕЖДЕННОЙ

ФАЗЫ ПРИ УТЕЧКЕ ТОКА HA ЗЕМЛЮ В ТРЕХФАЗНОЙ

СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для распознавания повреждений.

Известно устройство для опреде" ления поврежденной фазы при однофазных замыканиях на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее органы максимального напряжения фаз сети относительно земли, выходы которых .соединены с первыми входами элементов И отстающей фазы и со вторыми входами элементов И одноименной фазы через элементы НЕ, а также фильтр напряжения нулевой последовательности, выход которого подключен к третьим входам элементов И Е11.

Однако в данном устройстве чувствительность к малым токам утечки ограничивается разрешающей способностью органов максимального напряжения. Особенно это сказывается при работе устройства в сетях, нейтраль которых заземлена через активное сопротивление.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения поврежденной фазы при замыкании

5 на землю в трехфазных сетях с изолированной нейтралью, содержащее элементы формирования опорных фазных напряжений, один вывод каждого из которых соединен с соответствующей фазой контролируемой сети, другие выводы которых соединены с входом блока измерения напряжения нулевой последовательности, блок фазочувствительных элементов, выходы которого соединены с фазами сети, формирователи (информационных) импульсов, входы каждого из которых подключены параллельно соответствующим выводам щ элементов формирования опорных фазных напряжений, а выводы — к соответствующим входам исполнительных органов (содержащих в себе последовательное соединение логического эле943959

1о

20 мента И и релейного усилителя), выходы которых механически связаны с входами фазочувствительных элементов, причем другие входы исполнительных органов (элементов И1 соединены с выходом блока измерения напряжения нулевой последовательности через четвертый формирователь тактовых импульсов и элемент задержки 5 23.

Однако повышенная чувствительность устройства к напряжению нуле-. вой последовательности и отсутствие возможности установления порога срабатывания может явиться причиной ложного выбора поврежденной фазы, возникающего под воздействием естественной несимметрии сети, играющей роль помехи. Кроме того, при определении поврежденной фазы могут возникать дополнительные запаздывания, соизмеримые с выдержкой времени, специально организованной на элементе задержки.. Запаздывания носят нерегулярный характер и обусловлены временем отставания переднего фронта тактового импульса от переднего фронта импульса на выходе элемента задержки. В предельном случае они достигают длительностей, равных паузе между тактирующими импульсами.

Наличие же механических связей в блоке фазочувствительных элементов, а также подключение входов формирователей информационных импульсов непосредственно к фазам сети, предьявляют высокие требования к их технической реализации и снижают надежность устройства в целом.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности. указанная цель достигается тем, что в устройство для обнаружения поврежденной фазы при утечке тока на землю в трехфазной сети переменного тока, содержащее входной трехфазный трансформатор напряжения, первичные обмотки которого соединены в звезду и подключены к блоку измерения напряжения нулевой последовательности, а вторичные - к блокам формирования информационных импульсов, чйсло которых соответствует числу фаз сети, формирователь тактовых импульсов, подключенный входом к выходу блока измерения напряжения нулевой последовательности, логические элементы И по числу фаз сети, первые входы которых объединены

25 зо

55 и подключены к выходу элемента задержки, а выходы - к исполнительно" му органу, введены амплитудный селектор и для каждой фазы сети D-триггер, причем амплитудный селектор включен между выходом блока-измерения напряжения нулевой последовательности и входом элемента задержки, тактовые входы D-триггеров подключены к выходу формирователя тактовых импульсов, информационный вход каждого D-триггера подключен к выходу соответствующего блока формирования информационных импульсов, а выходко второму входу соответствующего логического элемента И.

При этом блок формирования информационных импульсов выполнен в виде последовательно соединенных фазовращателя и амплитудного компаратора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для обнаружения поврежденной фазы, на фиг,2— временные диаграммы, поясняющие работу устройства для случая утечки в фазе А сети с изолированной нейтралью.

Схема устройства для обнаружения поврежденной фазы содержит входной трехфазный трансформатор напряжения 1, блок измерения напряжения нулевой последовательности 2, амплитудный селектор 3, элемент задержки 4, формирователь тактовых импульсов 5, блоки .формирования информационных импульсов 6, состоящие из фаэовращателя 7 и амплитудного ком" паратора 8, D-триггеры 9 и логические элементы И 10 Первичные обмотки трансформатора 1 подключены к фазам сети и соединены по схеме "звезда".

Вход блока 2 подключен между нейтральной точкой первичных обмоток трансформатора и землей, а выход через последовательно соединенные амплитудный селектор 3 и элемент задержки 4 к первым входам логических элементов И 10 и через формирователь к тактовым входам D-триггеров 9. Каждая вторичная обмотка трансформатора 1 подключена к входу последовательно соединенных фазовращателя 7, компаратора 8, D-триггера

9 и логического элемента И 10, причем выходы компараторов 8 подключены к информационным входам D-триггеров 9, выходы которых соединены со вторыми входами элементов 10, 943959

На следую

И, я

UA.„Ц, Б г„асUî

Т временных диаграммах отражены щие величины. напряжения на вторичных обмотках трансформатора 1, напряжение на выходах фазовращателей 7; угол сдвига, вносимый фазовращателями 7; порог срабатывания компараторов 8; — информационные импульсы на выходах блока формирования б (компараторов 8); длительность импуль,coB Zg q ЕВq гс3 длительность пауз между импульсами

ZA> ZQ> Z(> — напряжение нулевой последовательности, — тактовые импульсы на выходе формирователя 5;

- длительность импульсов 2 — период сети„

Работа устройства заключается в следующем.

Фазовращатели 7 осуществляют сдвиг напряжений U, U, U (nponop" циональных фазным напряженйям источника питания сети) на заданный угол

Ч, равный примерно 45 в сетях с изолированной нейтралью и 90 в сетях с компенсацией. Амплитудные ком" параторы 8 вырабатывают информационные импульсы ZA, ЕВ, Z в моменты времени, когда полученные с выходов фазовращателей 7 напряжения UA 1311, %

U достигают порога срабатывания (фиг.2) . Причем величиной порога устанавливается необходимая длительность Г, информационных импульсов.

Из напряжения U нулевой последовательности, представленного для случая возникновения утечки s фазе А, формирователь 5 вырабатывает кратковременные импульсы Zo, поступающие на тактовые (синхронизирующие) входы D-триггеров 9. При этом последние приходят в состояние, соответствующее значениям входных импульсов, ZA, 7.у, Ес на информационных входах.

Так, D-триггер с выходным импульсом

Zp переходит в длительное устойчивое

5 о

2S зо

35 ю

i5

55 единичное состояние, т.е. на его выходе g>A устанавливается потенциал, соответствующий логической "1". Состояние же двух оставшихся D-триггеров нулевое, так как Я = Q = О.

В промежутках между тактовыми импульсами записанная информация сохраня" ется. Таким образом единичное состояние одного из D-триггеров указывает на соответствующую поврежденную фазу," для достижения высокой надежности устройства необходимо, чтобы он оставался работоспособным при наибольших изменениях текущей фазы напряжения И,(на фиг.2 показано пунктиром).

В этой связи следует стремиться, с одной стороны, к возможно большей длительности Си информационных импульсов ZA, и Z,с другой стороны, необходимо следить за выполнением условия Ь|11,о исключающего неоднозначность выбора поврежденной фазы, которая, в свою очередь, связана с одновременным переходом в единичное состояние .двух D-триггеров.

Одновременно с выбором поврежденной фазы селектор 3 регистрирует превышение амплитуды напряжения Ио над заданной величиной (уставкой) и производят "запуск" элемента задержки 4. Через выдержку времени, необходимую для отстройки от ложных срабатываний в переходных режимах сети, на выходе элемента 4 появляется сигнал, разрешающий прохождение подготовленного единичного потенциала на выход соответствующего логического элемента 10. На остальных же элементах 10 выходные потенциалы нулевые.

Введение заданного порога срабатывания в амплитудном селекторе 3 позволяет отстраиваться от помех, обусловленных естественной несимметрией и переходными процессами в сети и в то же время позволяет сохранить достаточную чувствительность к токам утечки. В результате того, что выбор поврежденной фазы происходит независимо от выдержки времени элемента 4, устраняется разновидность задержек в выдаче результата, характерная для известного устройства, и повышается таким образом общее быстродействие устройства. Все цепи устройства (кроме первичных обмоток трансформатора 1 и входа блока измерения напряжения

943959 нулевой последовательности 2) являются слаботочными (т.е. потенциальными) и низковольтными и могут быть полностью реализованы на бес" контактных элементах, отличающихся, как известно, высокой надежностью функционирования. Наличие фазовращателей позволяет легко приспосабливать устройство для работы в сетях с различными режимами нейтрали.

Формула изобретения

1. Устройство для обнаружения поврежденной фазы при утечке тока на эемпю в трехфааной сети переменного тока, содержащее входной трехфазный трансформатор напряжения, первичные обмотки которого соединены

s звезду и подключены к блоку измерения напряжения нулевой последовательности, а вторичные - к блокам формирования информационных импульсов, число которых соответствует мслу фаз сети, формирователь тактовых импульсов, подключенный входом к выходу блока измерения напряжения нулевой последовательности, логические элементы И по числу фаз . зв сети, первые входы которых объедине4

Ф

С ны и подключены к выходу элемента задержки, а выходы - к исполнительному органу, отличающеес я тем, что, с целью повышения помехоэащищенности, в него введены амплитудный селектор и для каждой фазы сети D-триггер, причем амплитудный селектор включен между выхо дом блока измерения напряжения нулевой последовательности и входом элемента задержки, тактовые входы

D-триггеров подключены к выходу формирователя тактовых импульсов, информационный вход каждого D-триггера подключен к выходу соответствующего блока формирования информационных импульсов, а выход - к второму входу соответствующего логического элемента И.

2. Устройство по и. 1, о т л и " ч а ю щ е е .с я тем, что блок формирования информационных импульсов выполнен в виде последовательно соединенных фазовращателя и амплитудного компаратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 589659, кл. H 02 H 3/16, 1979.

2, Авторское свидетельство СССР

У734572, кл. С 01 и 31/02, 1980.

943959

Фиг.2 "

Составитель Ю.Барабанов

Редактор С.Тимохина Техред К. Иыцьо Корректор И.Коста

Заказ 5141/68 Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР гю делам изобретений и открытий

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

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