Устройство для защиты электрической сети переменного тока от короткого замыкания

 

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