Устройство для определения поврежденной фазы в трехфазной сети с изолированной нейтралью

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕННОЙ ФАЗЫ В ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ С ИЗОЛИЮВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее датчик напряжения нулевой последовательности , а также датчики линейных напряжений, отличающееся тем, что, сцелдо повьппения точности при наличии большого переходного сопротивления в точке замыкания фазы на землю, в него введены блок формирования двухлолярных прямоуголып.1х импульсов, блок формирования трех пар двухполярных опорных импульсов при нулевом значении сигнала,, блок контроля совпадения импульсов и дешифратор , причем блок формирования двухполярных прямоугольных импульсов подключен входом к выходу датчика напряжения нулевой последовательности, а двумя разнополярными выходами - к первой паре входов блока контроля совпадения импульсов , блок формирования трех пар явухполярных опорных импульсов при нулевом значении сигнала подключен тремя входами к выходам датчиков линейных напряжений, (Л а выходами соответственно к второй, третьей и четвертой паре входов блока контроля совпадения импульсов, выходы которого Подклюяень к входам дешифратора. S е

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ1109843

3Ш Н 02 Н 3/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3566106/24-07 (22) 24.03.83 (46) 23.08.84. Бюл. Р 31 (72) В. П. Ганский и В. В. Павлов (71) Ленинградский ордена Ленина, ордена

Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени горный институт им. Г. В. Плеханова (53) 621 .316.925 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

tP 779922444477, кл. Н 02 Н 3/16, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР Р 600647, кл. Н 02 Н 3/16, 1977. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПОВРЕЖДЕННОЙ ФАЗЫ В ТРЕХФАЗНОЙ

СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЫО, содержащее датчик напряжения нулевой последовательности, а также датчики линейных напряжений, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с- целью повышения точности при наличии большого переходного сопротивления в точке замыкания фазы на землю, в него введены блок формирования двухнолярных прямоугольных импульсов, блок формирования трех пар двухполярных опорных импульсов прн нулевом значении сигнала,. блок контроля совпадения импульсов и дешифратор, причем блок формирования двухполярных прямоу ольных импульсов подключен входом к выходу датчика напряжения нулевой последовательности, а двумя разнополярными выходами — к первой паре входов блока контроля совпадения импульсов, блок формирования трех пар двухполярных опорных импульсов при нулевом значении сигнала подключен тремя входами к выходам датчиков линейных напряжений, а выходами соответственно.к второй третьей и четвертой паре вхот,ов блока контроля совпадения импульсов, выходы которого подключены к входам дешифратора.

1109843

Изобретение относится к электронике, в часпшсти к схемам защиты электрических линий и может быть использовано в быстродействующей аппаратуре зашнты от поражения электрическим током при случайном прикосновении человека к любой из фаз сети.

Известно устройство для определения поврежденной фазы содержащее датчики напряжения фаза — земля и фаза — нейтраль, логические элементы И, НЕ, исполнительный орган (1).

Однако при больших переходных сопротив- ления в точ<е однофазного замыкания точность выделения поврежценной фазы недопустимо снижается.

Известно устройство для определения поврежден.ой фазы, содержащее датщки напряжения нулевой последовательности и напряжения фаза — земля, пороговые элемен. ты (2j.

Устройство также подвержено влиянию переходного сопротивления в точке повреждения, в связи с чем имеет невысокую точность.

Цель изобретения — повышение точности при наличии большого переходного сопротивления в точке замыкания фазы на землю.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения поврежденной фазы в трехфазной сети с изолированной нейтралью, содержащее датчик напряжения нулевой последовательности, а также датчики линейных напряжений, введены блок формирования двухполярных прямоугольных импульсов, блок формирования трех пар двухполярных опорных импульсов при нулевом значении сигнала, блок контроля совпадения импульсов и дешифратор, причем блок формирования двухполярных прямоугольных импульсов подключен входом к выходу датчика напряжения нулевой последовательности, а двумя разнололярными выходами — к первой паре входов блока контроля совпадения импульсов, блок формирования трех пар двухполярных опорных импульсов при нулевом значении сигнала подключен тремя входами к выходам датчио кол линейных напряжений, а выходами соответственна к второй, третьей и четвертой паре входов блока контроля совпадения импульсов, выходы которого подключены к входам дсшифратора.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 — векторная диаграмма напряжения трехфазной сети с изолированной нейтралью для случая замыкания на землю фазы А, показаны области, в которых будет нахо5

S0

55 циться вектоп напряжения нулевой последовательности Up при замыкании фаз А, В или С; на фиг, 3 — таблица знаков мгновенных значений линейных напряжений в момент Ф., когда одно из линейных напряжений равно нулю.

Устройство содержит блок 1 формирования двухполярных прямоугольных импульсов, подключенный к выходу датчика напряжения нулевой последовательности Up, блок 2 формирования трех пар двухполярных опорных импульсов при нулевом значении сигнала, подключенный к датчикам линейных напряжений ОА, U O, (1 ; блок 3 контроля совпадения импульсов и дешифратор 4.

Блок 1 формирования содержит; разделительный трансформатор 5-, диодный разделитель 6 сигналов, нороговьш элемент 7, триггеры Шмитта 8 и 9, логические элементы

И 10 и 11, формирователи 12 и 13 импульса по заднему фронту сигнала, элементы ИЛИ 14 и 15.

Блок 2 формирования опорных импульсов содержит разделительные трансформаторы 16 — 18, диодные разделители 19 — 21 сигналов, триггеры Шмитта 22 — 27, логические элементы ИЛИ вЂ” HE 28 — 30, логические элементы И 31 — 36.

Блок 3 контроля содержит 0-триггеры

37 — 48, логические элементы ИЛИ 49 — 54.

Лешифратор 4 содержит логические элементы И 55-60, логические элементы ИЛИ

61-63.

Известно, что при замыкании на землю од. ной из фаз, например фазы А, вектор напряжения нулевой последовательности будет опережать вектор напряжения этой фазы БА да повреждения на угол от 90 до 180 эл. град. (фиг. 2). Велигина угла опережения зависит от переходного сопротивления г месте замыкания и параметров сети.

При этом, области (на фиг. 2 заштрихованы) в которых будет находиться вектор UO, при замыкании фазы А, В или С не перекрываются. Это позволяет определять замкнувшуюся фазу ла области, в которой находится вектор /о

Для любого вектора область, где он находится, можно определить 110 знакам его проекции на одну из осей координат в изв естные ма менты времени. Э ти моменты могут быть задашл при помощи векторов, положснис которых известно и не меняется.

Область, гдс находится вектор Up можно определить ло знакам напряжения нулевой последовательности в моменты времени, заданные при помощи линейных напряжений, так как в трсхфазной сети с изолированной нейтралыо линейные напряжения при

1п9843

5Î

55 однофазных замыканиях на землю своей начальной фазы не изменяются, Моменты времени могут быть заданы по величине и/или знакам мгновенных значения линейных напряжений. Например, моменты, когда мгновенные значения линейных напряжений принимают значения одно максимально, а два других по 05 U ., или моменты, когда одно из линейных напряжений равно нулю, а два других имеют противоположные знаки, а также любые другие сочетания величин и знаков, достаточно просто определяемь1е. Количество моментов, в которые определяется знак 1с, должно быть не менее шести за период промышленной частоты.

В приведенном варианте устройства для определения знака напряжения нулевой по- . следовательности принято шесть моментов времени т, в течении периода промышленной частоты, задаваемых моментами перехода линейных напряжений через нуль. В таблице (фиг. 3) представлены сочетания знаков линейных напряжений для каждого момента с . Из векторной диаграммы на фиг. 2 определены все возможные области, в которых может появиться вектор напряжения нулевой последовательности 0с в зависимости от замкнувшейся фазы и значения угла опережения определяемого величиной переходного сопротивления в месте замыкания. Когда замыкание происходит через большое переходное сопротивление, это будут области, ограниченные углами

330-30 ; 90-150 ; 210-270, когда через малое, то углами 30 — 60 ; 150 †1 ;

270 — 300 . Определены также возможные зна ки напряжения нулевой последовательности в моменты ь, в зависимости от того, в какой области находится вектор Ус

Устройство работает следующим образом.

Линейные напряжения U 1k, Вв и U через разделительные трансформаторы 16 — 18 (фнг. 1) поступают на диодные разделители сигналов 19 — 21, где разделяются на положительную и отрицательную полуволну и подаются на триггеры Шмитта 22 — 27, в которых преобразуются в прямоугольную фор- . му, на элементах 28 — 30, реализующих функцию ИЛИ вЂ” НЕ, выделяются импульсы в моменты перехода линейных напряжений через нуль, Далее сигналы поступают в распределитель импульсов, собранный из элементов

И 31 — 36. Каждый элемент И реализует строки таблицы (фиг. 3). На выходе блока 2 формирования опорных импульсов появл яются опорные импульсы ь д в моменты перехода через нуль линеиных напряжений.

Опорные импульсы ь подаются в блок 3 на Р и С входы триггеров, Если замыЖа5

45 ния на землю пет, напряжение нулевой последовательности на вход блока 1 не подается и сигналь 0с и U из блока 1 в блок 3 на 0-входы триггеров не поступают.

Переключения триггеров не происходит и на выходе блока 3 сигналов нет. В момент замыкания на землю с выхода датчика напряжения нулевой последовательности через разделительный трансформатор 5 напряжение нулевой последовательности поступает в блок

1, в диодном разделителе сигналов 6,1азделяется на положительную и отрицательную полуволну и в элементах 8 и 9 преобразуется в прямоугольную форму, Пороговый элемент 7, введенный для отстройки от напряжения небаланса, через элемент И 10 и

13 разрен ает дальнейшее прохождение сигнала при превышении уставки его срабатывания. Затем в элсментах 12 и 13, формирователях импульса по . заднему фронту сигнала, и элементах ИЛИ 14 и 15 положительные kk отрицательные полуволны (1, восстанавливаются до 1/2 периода.

С выхода блока 1 сигналы (U „— поло+ жительпая полуволца Оо и U — отрицательная полуволна Up ) подаются в блок

3 совпадения О+ на D-входы триггера 37— о

42, а О„на . D-входы триггеро в 43 — 48.

Триггеры переключаются только в случае одновременного появления на D-входе полуволны U, и опорного импульса ь д па С-входе в моменты т, „, Следовательно, триггеры

37 — 42 срабатывают, если нак 0о в момент положителен, а триггеры 43-48 если знак U â момент t „отрицателен.

Тем самым. каждая пара триггеров определяет знак U â момент д . Переключившись в момент t>, триггер остаетс 1, в этом cocTokkkIHkk до прихода сбрасывающего импульса на R — вход в момент 1 „,+, т.е. запоминает знак U в момент tð на время прохо>кденил следующих трех импульсов. С выхода триггеров информация о зцаке 0с в моменты „через элементы ИЛИ 49 — 54 подается в дешифратор 4. Через элементы ИЛИ

61 — 63 сигнал о замкнувшейся фазе поступает на выход устройства и далее в аппарат защиты.

Устройство позволяет определять поврежденную фазу независимо от момента. замыкания.

При необходимости на выходе устройства устанавливается взанмоблокировка от неоднозначного указания поврежденной фазы при сложных видах повреждениях электрической сети.

Быстродействие устройства определения поврежденной фазы повышается при увеличении количества задаваемых моментов вре5 мени за период промышленной частоты, в которые определяется знак напряжения нулевой последовательности. . Использование предлагаемого устройства позволяет расширить диапазоны защитных

1109843 свойств, что в свою очередь позволяет получить положительный эффект †.повысиЬ уровень электробезопасности при эксплуатапии электрических сетей с изолированной нейт5 ралью.

1109843!

109843 з

270 . ф 4

НППШП Заки 6096/39 Тираж 6!4 Подижсвои

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