Устройство для определения режима электрической сети

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЖИМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ, содержащее подключаемые соответственно к датчикам напряжений фаз сети относительно земли и к датчику напряжения нейтрали сети четыре преобразователя переменного напряжения в логический сигнал с заданными уставками по напряжению, три логических элемента И, первые входы которых соединены с инверсными выходами преобразователей переменного напряжения в логйческий сигнал одноименных фаз, а вторые и третьи входы - с прямыми вь1ходами преобразователей переменного напряжения со ответственно опережающей и отстающей фаз, три ключа, основной вход каждого из которых подключен к датчику напряжения соответствующей фазы относительно земли, управляющий вход - к выходу логического элемента И одноименной фазы, а выходы всех ключей соединены с измерительным прибором , илогический элемент ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью расширения функ-, циональных возможностей путем выделения металлического однофазного замыкания на землю, неполнофазного режима и обрыва фазы, в него введены подключенные к прямому выходу логического элемента ИЛИ первый блок выдержки времени, выход которого соединен с четвертыми входами первых трех логических элементов И, последовательно соединенные подключенный к четвертому преобразователю переменногонапряжения в логический сигнал второй блок выдержки времени и логический элемент, реализующий функцию равнозначности, второй вход которого соединен с прямым выходом логического элемента ИЛИ, последовательно соединенные подключенный к выходам ключей фильтр основной частоты и пятый преобразователь переменного напряжения в логический сигнал с заданной уставкой по напряжению, а также щесть дополнительных логических элементов И и пять исполнительных элементов, причем три . входа логического элемента ИЛИ подсоединены соответственно к инверсным выходам, первых трех преобразователей переменного напряжения, первый вход четвертого логического элемента И соединен с прямым выходом логического элемента ИЛИ, второй (Л вход - с инверсным выходом пятого преобразователя переменного напряжения, а инверсный выход - с первым входом пятого логического элемента И, второй вхой которого соединен с прямым выходом логического элемента, реализующего функцию равнозначности , первый вход шестого логического элемента И подключен к выходу пятого логического элемента И, второй входк инверсному выходу пятого преобразователя 01 переменного напряжения, а выход - к перо о оо вому исполнительному элементу, второй исполнительный элемент подключен к прямому выходу пятого преобразователя переменного напряжения первый вход седьмого логического элемента И подключен к прямому выходу четвертого логического элемента И, второй вход - к выходу второго блока выдержки времени, а выход - к третьему исполнительному элементу, первый вход восьмого логического элемента И подключен к инверсному выходу логического элемента ИЛИ, второй вход - к выходу четвертого преобразователя переменного напряжения, а выход - к четвертому исполнительному элементу , первый вход девятого логического

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

>;

> «->

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .К АВТОРСКОМУ СВИДДТЕЛЬСТБУ

Ю

С

CO

CO

©Э (21) 3275380/24-07 (22) 10.04.81, (46) 23.10.83. Бюл. № 39 (72) А. М. Ершов и О. А. Петров (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 621.316.925 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 589659, кл. Н 02 Н 3/16, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР № 815833, кл. Н 02 Н 5/10, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР № 877685, кл. Н 02 Н 3/16, 1979. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЖИМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОИ СЕТИ, содержащее подключаемые соответственно к датчикам напряжений фаз сети относительно земли и к датчику напряжения нейтрали сети четыре преобразователя перемен- ного напряжения в логический сигнал с заданными уставками по напряжению, три логических элемента И, первые входы которых соединены с инверсными выходами преобразователей переменного напряжения в логический сигнал одноименных фаз, а вторые и третьи входы — с прямыми выходами преобразователей переменного напряжения со: ответственно опережающей и отстающей фаз, три ключа, основной вход каждого из которых подключен к датчику напряжения соответствующей фазы относительно земли„ управляющий вход — к выходу логического элемента И одноименной фазы, а выходй всех ключей соединены с измерительным при- ° бором, и. логический элемент ИЛИ, отличаю-: щееся тем, что, с целью расширения функ-, циональных возможностей путем выделения металлического однофазного замыкания на . землю, неполнофазного режима и обрыва фазы, в него введены подключенный к пря- мому выходу логического элемента ИЛИ первый блок выдержки времени, выход которого соединен с четвертыми входами первых трех логических элементов И, последо„„ЯЦ„„1050031 А

3(51) Н 02 Н 3/16; Н 02 Н 3/24; Н 02 Н 5/10 вательно соединенные подключенный к четвертому преобразователю переменного . напряжения в логический сигнал второй блок выдержки времени и логический элемент, реализующий функцию равнозначности, второй вход которого соединен с прямым выходом логического элемента ИЛ И, последовательно соединенные подключенный к выходам ключей фильтр основной частоты и пятый преобразователь переменного напряжения в логический сигнал с заданной уставкой по напряжению, а также шесть дополнительных логических элементов И и пять исполнительных элементов, причем три . входа логического элемента ИЛИ подсоединены соответственно к инверсным выходам первых трех преобразователей переменного напряжения, первый вход четвертого логического элемента И соединен с прямым выходом логического элемента ИЛИ, второй вход — с инверсным выходом пятого преобразователя переменного напряжения, а инверсный выход — с первым входом пятого логического элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом логического элемента, реализующего функцию равнозначности, первый вход шестого логического элемента И подключен к выходу пятого логического элемента И, второй вход — к инверсному выходу пятого преобразователя переменного напряжения, а выход — к первому исполнительному элементу, второй исполнительный элемент подключен к прямому выходу пятого преобразователя переменного напряжения первый вход седьмого логического элемента И подключен к прямому выходу четвертого логического элемента И, второй вход — к выходу второго блока выдержки времени, а выход — к третьему исполнительному элементу, первый вход восьмого логического элемента И подключен к инверсному выходу логического элемента ИЛИ, второй вход — к выходу четвертого преобразователя переменного напряжения, а выход — к четвертому исполнительному элементу, первый вход девятого логического

1050031

1О

45 элемента И подключен к прямому выходу логического элемента ИЛИ, второй вход— к инверсному выходу логического элемента, 1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области электрических сетей, и может быть использовано для индикации режимов электрической сети, а также в устройствах автоматической компенсации тока однофазного замыкания на землю, в устройствах автоматического шунтирования поврежденной фазы и в устройствах защиты электрических сетей.

Известно устройство для определения поврежденной фазы при однофазном замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее фильтр напряжения нулевой последовательности, органы максимального напряжения, логические элементы И (1) .

К недостаткам этого устройства относится то, что оно не различает и реагирует на режим металлического замыкания на землю и несимметричные режимы, возникающие в электрической сети, Известно устройство для защиты от несимметричного режима электрической сети с изолированной или компенсированной нейтралью, содержащее подключенные к каждой из фаз сети и нейтрали сети преобразователи переменного напряжения в логический сигнал, три логических элемента И, логический элемент ИЛИ и логический элемент, реализующий функцию равнозначности (2) ., Однако данное устройство также не выявляет режим металлического однофазного замыкания на землю и не выделяет начальный период однофазного замыкания на землю с целью отстройки от него и исключения ложной информации, которая может появляться в этот период.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для определения поврежденной фазы при однофазном замыкании на землю, содержащее подключенные соответственно на напряжение фаз сети по отношению к земле и напряжение нейтрали четыре блока измерения напряжения, три логических элемента И, входы каждого из них соединены соответственно с выходами всех четырех блоков измерения напряжения, три ключа, основной вход каждого из них подключен на напряжение относительно земли своей фазы, управляющий вход соединен с логическим элементом И реализующего функцию равнозначности, а выход — к пятому исполнительному элементу. той же фазы, а выход — со своим входом сумматора, а также логический элемент ИЛИ и исполнительный орган (3).

Недостаток известного устройства заключающийся в том, что оно не выявляет режим металлического однофазного замыкания на землю и несимметричные режимы.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем выделения металлического однофазного замыкания на землю, неполнофазного режима и обрыва фазы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения режима электрической сети, содержащее подключаемые соответственно к датчикам напряжений фаз сети относительно земли и к датчику напряжения нейтрали сети четыре преобразователя переменного напряжения в логический сигнал с заданными уставками по напряжению, три логических элемен.-а И, первые входы которых соединены с инверсными выходами преобразователей переменного напряжения в логический сигнал одноименных фаз, а вторые и третьи входы — с прямыми

?5 выходами преобразователей переменного напряжения соответственно опережающей и отстающей фаз, три ключа, основной вход каждого из которых подключен к датчику напряжения соответствующей фазы относительно земли, управляющий вход — к выходу логического элемента И одноименной фазы, а выходы всех ключей соединены с измерительным прибором, и логический элемент ИЛИ, введены подключенный к прямому выходу логического элемента ИЛИ первый блок выдержки времени, выход которого соединен с четвертыми входами первых трех логических элементов И, последовательно соединенные подключенный к четвертому

I преобразователю переменного напряжения в логический сигнал второй блок выдержки времени и логический элемент, реализующий функцию равнозначности, второй вход которого соединен с прямым выходом логического элемента ИЛИ, последовательно соединенные подключенный к выходам ключей фильтр основной частоты и пятый преобразователь переменного напряжения в логический сигнал с заданной уставкой по напряжению, а также шесть дополнительных логических элементов И и пять испол1050031

45

3 нительных элементов, причем три входа логического элемента ИЛИ подсоединены соответственно к инверсным выходам первых трех преобразователей переменного напряжения, первый вход четвертого логического элемента И соединен с прямым выходом логического элемента ИЛИ, второй вход — с инверсным выходом пятого преразователя переменного напряжения, а инверсный выход — с первым входом пятого логического элемента И, второй вход которого соединен 1О с прямым выходом логического элемента, реализующего функцию равнозначности, первый вход шестого логического элемента И подключен к выходу пятого логического элемента И, второй вход — к инверсному выходу пятого преобразователя переменного 15 напряжения, а выход — к первому исполнительному элементу, второй исполнительный элемент подключен к прямому выходу пятого преобразователя переменного напряжения, первый вход седьмого логического элемента

И подключен к прямому выходу четвертого логического элемента И, второй вход— к выходу второго блока выдержки времени, а выход — к третьему исполнительному элементу, первый вход восьмого логического элемента И подключен к инверсному выходу 25 логического элемента ИЛИ, второй вхдд— к выходу четвертого преобразователя переменного напряжения, а выход — к четвертому исполнительному элементу, первый вход девятого логического элемента И подключен к прямому выходу логического элемента ИЛИ, второй вход — к инверсному выходу логического элемента, реализующего функцию равнозначности, а выход — к пятому исполнительному элементу.

В практических схемах выходные сигналы ключей могут подаваться на сумматор с тремя входами, реализуемый, например, на суммирующем усилителе. В качестве исполнительных элементов могут быть приняты индикаторы реле.

На фиг. 1 приведена функциональная 40 схема устройства; на фиг..2 — стилизованная диаграмма напряжений.

Схема устройства включает преобразователи 1 — 3 переменного..напряжения в логический. сигнал с уставкой по напряжению, ключи 4 — 6 преобразователь 7 переменного напряжения в логический сигнал с уставкой по напряженно, логические элементы И 8 — 10 логический элемент ИЛИ 11, блок 12 выдержки времени, измерительный прибор 13, блок 14 выдержки времени, логический элемент 15: реализующий функцию равнозначности, фильтр 16 основной частоты, преобразователь 17 переменного напряжения в логический сигнал с уставкой по напряжению, логические элементы И 18 — 20, исполнительные элементы 21, 22, логический элемент

И 23, исполнительный элемент 24; логический элемент И 25, исполнительный элемен- 26, логический элемент g 27, исполните. ьный элемент "0.

11апряжения фаз сети относительно земли подаются на преобразователи 1 — 3 переменного напряжения в логический сигнал, на основные входы ключей 4 — 6, а напряжение. нейтрали подается «а преобразователь 7.

Преобразователи 1;3 имеют уставку по напряжению 0,05 — 0,2 Uy, а преобразователь 7 — уставку 0,3 U+ Если входные напряжения преобразователей меньше напряжения уставки, их выходные сигналы равны логическому нулю, при превышении уставки — логической единице. Выбранные уставки обеспечивают изменение выходного сигнала одного из преобразователей 1, 2 и 3 только при возникновешги в электрической сети однофазного замыкания на землю или исчезновения напряжения на одной из фаз, а на выходе преобразователя 7 — при любом соответствующем повышении напряжения на нейтрали.

Сигналы F с инверсных выходов преобразователей 1 — 3, подаются на входы логических элементов И одноименных фаз (соответственно 8 — 10) и на входы логического элемента ИЛИ 11, а сигналы F с прямых выходов — на логические элементы И отстающей и опережающей фаз. Такая схема соединений в нормальном режиме работы электрической сети обеспечивает запрет логических элементов И от преобразователей одноименных фаз, а при возникновении однофазного замыкания на землю или потере напряжения на фазе (обрыве фазы) — разрешение для логического элемента И поврежденной фазы и подтверждение запрета для логических элементов И здоровых фаз.

В нормальном режиме (HP) сигнал Z (фиг. 2) на выходе логического элемента

ИЛИ 11 равен логическому нулю, а при возникновении однофазного замыкания на землю (033) или обрыва фазы (ОФ), сразу становится равным логической единице: Для отстройки от апериодической составляющей тока замыкания на землю используется блок 12 выдержки времени, который обеспечивает задержку сигнала Z на время равное 0,2 — 0,5 с. Когда сигнал Zg становится равным логической единице, снимается запрет на четвертом входе логического элемента И поврежденной фазы и на его выходе появляется сигнал D, открывающий соответствующий ключ, благодаря чему на выходе этого ключа появляется напряжение поврежденной фазы Бз в аналоговой форме, которое фиксируется измерительным прибором 13.

Выходной сигнал N преобразователя 7 в нормальном режиме (HP) равен логическому нулю, а при однофазном замыкании на землю (033) или неполнофазных режимах электрической сети (НПФР) — логической

1050031

5 единице. Для отстройки от переходных процессов после ликвидации однофазного замыкания на землю введена выдержка време- п ни tz = 0,5 — lс, создаваемая блоком 14 вы- п держки времени, Сигналы Z u N подаются н на входЬ! логического элемента 15, реализу- л ющего функцию равнозначности, т.е. его выходной сигнал L равен логической едини- и це, когда оба его входных сигнала равнознач- в ны (оба равны логической единице или логическому нулю), и равен логическому нулю, 1О д когда один из сигналов равен логической в единице, а второй — логическому нулю. н

Таким образом, сигнал L равен логичес- п кому нулю сразу после ликвидации однофазного замыкания на землю в течение вре- ч мени t>, при неполнофазных режимах и об- 15 в рывах фазы. в

При возникновении металлического однофазного замыкания на землю (MO33) остаточное напряжение на поврежденной фазе

13з становится близким к нулю, что приводит к искажению информации об этом напряжении. Это может обусловить ложную работу автоматических устройств. Для выявления указанного режима напряжение Ug. поступает на фильтр 16 основной частоты, 5 который задерживает высшие гармоники и пропускает на вход преобразователя 17 переменного напряжения в логический сигнал с уставкой по напряжению только напряжение замыкания Ц основной гармоники.

Преобразователь 17 имеет уставку по на- 30 пряжению 0;1 — 0,5О/p U4. Выходной сигнал М преобразователя 17 равен логической единице только при однофазном замыкании на землю (033),через переходное сопротивление, когда Uy 0,1 — 0,5О/p U+> во всех остальных случаях — логическому нулю. Для выделения сигнала К при металлическом замыкании на землю и обрыве фазы используется логический элемент И 18, на первый вход которого подается сигнал Z, а на второй сигнал М с инверсного выхода преоб- 4О разователя 17.

Для получения сигнала Р, несущего информацию о появлении металлического замыкания на землю (MO33), ликвидации замывкания на землю, неполнофазных режимах (НПФР) и обрывах фазы (ОФ), исользуется логический элемент И 19, на ервый вход которого подается сигнал L, а а второй — сигнал К с инверсного выхода огического элемента И 18.

К инверсному выходу преобразователя 17 логическому элементу И 19 подключены ходы логического элемента И 20. На один

l ход пбследнего поступает сигнал М, а на ругой — сигнал P. На выходе элемента 20

ыявляется сигнал (логическая единица) о ормальном режиме сети и поступает на ервый исполнительный элемент 21. Сигал М об однофазном замыкании на землю ерез сопротивление появляется на прямом

ыходе преобразователя 17 и поступает на торой исполнительный элемент 22, К прямому выходу логического элемента И 18 и к выходу блока 14 выдержки времени подключены входы логического элемента И 23.

На один вход последнего поступает сигнал К, на другой — сигнал N, а на выходе выявляется сигнал о металлическом однофазном замыкании на землю, который подается на третий исполнительный элемент24.

К инверсному выходу логического элемента ИЛИ 11 и к выходу преобразователя 7 подключены входы логического элемента

И 25. На один вход его поступает сигнал Z, на второй — сигнал N, а на выходе выявляется сигнал о неполнофазном режиме, и подается на четвертый исполнительный элемент 26. К прямому выходу логического элемента ИЛИ 11 и к инверсному выходу логического элемента 15, реализующего функцию равнозначности, подключены входы логического элемента И 27. На один вход его поступает сигнал Z на другой — сигнал 1, а на выходе выявляется сигнал об обрыве фазы и подается на пятый исполнительный элемент 28.

Предложенное устройство позволит повысить достоверность информации о состоянии электрической сети, обусловит правильную работу систем автоматического регулирования, благодаря чему будет обеспечено улучшение переходных процессов в электрической сети и повышение ее надежности. .1050031

I фиг.!

1050031

H P 0 3 ИОЭ3 OH HP НПСР

Составитель Л. Васькова

Редактор А. Шандор Техред И. Верес Корректор О. Тнгор

Заказ 8445 52 Тираж 6! 7 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4