Устройство для централизованной защиты от замыканий на землю в сети с изолированной или компенсированной нейтралью

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для централизованной зшциты от замыканий на землю в сети с изолированной или компенсированной нейтралыЬ Цель изобретения - повышен1{е чувствительности и селективности защиты, В момент появления замыкания, например на первом присоединении, первая по- /Г (Л С га 00

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д) 4 H 02 H 3/16, 3/ 6

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

СО

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3780547/24-07 (22) 14.08.84 (46) 15.12.86. Бюл. 11» 46 .(71) Ивановский ордена "Знак Почета". энергетический институт им. В.И. Ле- нина (72) О. В. Лебедев, А. М. Чухин и В. А. Иуин (53) 621.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 758353, кл» Н 02 Н 3/16) 1978, Авторское свидетельство СССР

11» 904066-, кл. Н 02 Н 3/16, 1980, 1

„„SU„„1277283 A 1 (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ

ЗАЩИТЫ ОТ ЗАЖ!КАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ

С ИЗОЛИРОВАННОЙ Km КОМПЕНСИРОВАННОЙ

НЕЙТРАЛЬЮ (57) Изобретение относится к области электротехники, в частности к устрой-, ствам для централизованной защиты от замыканий на землю в сети с изолированной или компенсированной иейтралью

Цель изобретения — повыпение чувстви-. тельности и селективности защиты, В момент появления замыкания, например на первом присоединении, первая по-..

1277283 луволна переходного тока имеет положительную полярность, Тогда на первом присоединении сигнал появится на выходе датчика положительного знака

2, на всех остальных присоединениях сигналы появятся на выходах датчиков отрицательного знака. В этом случае на выходе сумматора )7 сигнал будет равен нулю, поскольку опорное постоянное напряжение отрицательно, а на выходе сумматора 18 сигнал не будет равен нулю, так как сумма его входных напряжений больше опорного напряжения. На выходе компаратора напряжения 22 появится сигнал, который подается на входы всех элементов И 5, подключенных к датчикам положительно". го знака 2. На выходе элемента И 5 поврежденного присоединения появится сигнал, что обусловит появление сигнала на выходе соответствующего элемента ИЛИ 9, и запись информации в соответствующий запоминающий элемент

10. Через элемент ИЛИ 12 блокируется запись информации во все запоминающие элементы 10, благодаря чему исключается возможность записи ложной информации в последующие моменты времени, когда при развитии переходного процесса начальные соотношения зна1

Изобретение относится к электротехнике и энергетике и может быть использовано для определения поврежденного присоединения при замыканиях на землю в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью и основано на сравнении начальных знаков (знаков первых полуволн) переходных токов нулевой последовательности х в п-присоединениях, подключенных к шинам защищаемого объекта. Действие подобнйх устройств защиты основано на том, что начальный знак переходного тока нулевой последовательности в поврежденном .присоединении всегда противоположен начальным знакам переходных токов нулевой последовательности в неповрежденных присоединениях.

Целью изобретения является повышение чувствительности и селективности з ащи TbI ков переходных токов могут изменяться. При неодновременности переключения элемента ИЛИ-HE 7 и элементов

И 5 и 6 есть возможность кратковременного появления сигнала на выходе элемента ИЛИгНЕ 23. Для исключения записи ложной информации. в элемент

10, фиксирующий замыкание на шинах, выход элемента ИЛИ-НЕ 23 подключен к элементу 10 через элемент задержки

24. При срабатывании пускового органа 14 по напряжению нулевой последовательности подаются сигналы на управляющие входы элементов запрета 11.

На выходе элемента запрета 11 поврежденного присоединения появляется сигнал, обуславливающий срабатывание соответствующего исполнительного эле— мента 16. При замыкании на шинах, так как на всех входах элемента ИЛИ-НЕ 23 сигналов нет, появляется сигнал на его выходе, который через элемент временной задержки 24 обеспечит запись информации в запоминающий элемент 10, фиксирующий замыкание на шинах, что после срабатывания пускового органа 14 обуславливает срабатывание исполнительного элемента

"Замыкание на шинах". 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Схема содержит фильтр 1 тока нулевой последовательности, к которым . подключены датчики 2 положительной начальной полуволны тока нулевой последовательности и датчики 3 отрицательного знака. Выходы датчиков 2 соединены с входами 1-п блока 4 мажори-!

О рования и одним входом элементов И 5, К вторым входам элементов И 5 подключен второй выход блока 4 мажорирования. Выходы датчиков 3 отрицательног o знака соединены с входами п4-1

2 и блока 4 мажорирования и одним входом элементов И 6. К вторым входам элементов И 6 подключен первый выход блока 4 мажорирования. Выходы

20 блока 4 мажорирования подключены также к входам общего элемента ИЛИ-НЕ 7, выход которого подключен к одному из

1277283 4

2 n + l входов блока определения замыканий на шинах 8, Выходы элементов

И 5 и 6 соединены остальными 2 и входами блока определения замыканий на шинах 8 и с одним из входов элементов ИЛИ 9 соответствующих присоединений. Выходы элементов ИЛИ 9 подключены к записывающим входам первых и запоминающих элементов 10. Выходы всех n+I запоминающих элементов 10 подключены к одному из входов элементов запрета 11 и к " (и+1) входам элемента ИЛИ 12, выход которого подключен непосредственно к блокирующим входам и через элемент временной задержки 13 — к стирающим входам всех запоминающих элементов 10. К вторым входам элементов запрета 11 и к (п+2)-му входу элемента ИЛИ 12 присоединен выход пускового органа

14, подключенного к фильтру 15 напряжения нулевой последовательности, Выходы первых и элементов запрета ll подключены к исполнительным элементам 1р, срабатывающим при замыканиях на соответствующих присоединениях.

Блок 4 мажорирования состоит из двух (и+1) входовых сумматоров 17 и

18, подключенных входами к датчикам положительного и отрицательного знака соответственно и к источнику опорного напряжения 11 . Выходы сумматоров 17, 18 через диоды 19 и 20 подключены соответственно к неинвертирующему входу компаратора 21 и инвертирующему входу компаратора напряжения 22 и к неинвертирующему входу компаратора напряжения 22 и инвертирующему входу компаратора напряжения 21. Выходы компараторов напряжения 21 и 22, образующие естественно первый и второй выходы блока мажорирования, подключены к входам логической схемы ИЛИ-НЕ 7, Блок определения замыкания на шинах 8 включает элемент ИЛИ-НЕ 23 на

2 и+1 входа и элемент задержки 24, Входы элемента ИЛИ-НЕ 23 соединены с выходами элементов И.5 и 6 и выходом элемента ИЛИ-НЕ 7, выход подключен через элемент задержки 24 к записывающему входу введенного (и+1)-ro запоминающего элемента 10, фиксирующего замыкания на шинах. К блокирующему входу указанного запоминающего элемента 10 подключен выход элемента ИЛИ 12, к "стирающему" входу — выход элемента временной за40

SS и 22 нет,и, следовательно, нет сигналов на выходах элементов И 5 и 6, выходах элементов ИЛИ 9 и записывающих входах запоминающих элементов 10.

При этом все запоминающие элементы

I0 находятся в исходном состоянии, при котором сигналы на их выходах от- . сутствуют. Если случайно в один (или несколько) элемент 10 "записана"информация от помехи (например, при коммутационных переключениях в сети и т.п.), то спустя заданное время она "стирается" сигналом на выходе элемента задержки 13. При отсутствии. сигналов на выходах компараторов напряжения 21 и 22 на выходе элемента

ИЛИ-НЕ 7 появляется сигнал, обуславливающий в свою очередь отсутствие сигнала на выходах элемента ИЛИ-НЕ 23 держки !3. Выход (и+1)-ro элемента запретя ll подключен к (п+1)-му исполнительному элементу 16, срабатывающему при возникновении замыкания на шинах защищаемого объекта.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме (до возникновения замыкания) токи i+ в присо-!

О единениях и сигналы на выходах датчиков знаков 2 и 3 отсутствуют. На входы сумматоров 17 и !8 мажорирования 4 подается только постоянное отрицательное опорное напряжение U

15 ип равное по величине, но противоположное по знаку нормированному положительному сигналу логической "!" на выходах датчиков знака. Диоды 19 и

20 обеспечивают подачу на входы ком20 параторов напряжения 21 и 22 только положительного напряжения, которое на выходах сумматоров появляется только тогда, когда сумма напряжений, подаваемых от датчиков знака, больше U,,т.е. при наличии на о входах l-n не менее двух сигналов.

В нормальном режиме sa счет напряжения !! (0 сигналы на выходах сумма30 торов 17 и 18 отрицательны, а на входах компараторов напряжения 21 и

22 сигналов нет. Сигналы логической

"1" на выходах компараторов напряжения 21 и 22 появляются, если напряжение на неинвертирующем входе больme чем напряжение на инвертирующем входе (т.е, когда разность входных напряжений положительна). При равенстве входных напряжений сигналов-на выходах компараторов напряжения 21

1277283

55

Одновременно сигнал с выхода пускового органа 14 подается на один из входов элемента ИЛИ 12, обеспечивая блокировку записи информации в запоминающие элементы 10 на все время существования напряжения 3 U„ в сети (т.е. на все время существования замыкания); Затем исключается возможность ложных срабатываний исполнительных элементов от помех по цепям тока в условиях устойчивого замыкания или в условиях перемежающегося замыкания, Элемент временной задержки 13 через время, достаточное для срабатывания пускового органа. 14 и срабатываtt ния исполнительных элементов, стирает" .информацию со всех запоминающих элементов, возвращая их в исходное состояние.

Аналогичным образом устройство действует и в том случае, когда полярность первой полуволны переходного тока отрицательная. Разница только в том, что в этом случае сигнал появляется не на выходах компаратора напряжения 22 и элементов И 5, а на выходах компаратора напряжения

21 и элементов И 6 поврежценного присоединения.

Для срабатывания устройства достаточно появление сигналов на выходах датчиков знака трех присоединений — поврежденного и двух неповрежденных с наибольшими бросками переходных токов i,. Устройство обеспечивает определение поврежденного ! присоединения и при срабатывании только одного датчика знака — на поврежденном присоединении.

При замыканиях на шинах первые полуволны переходных токов во всех присоединениях имеют одинаковую полярность. Пусть, например, все ,полуволны имеют положительную полярность. В этом случае в момент возникновения замыкания на землю сигналы появляются только на выходах датчиков 2 положительного знака, на выходах датчиков 3 отрицательного знака сигналов нет. Поскольку при этом сигнал появляется только на выходе компаратора напряжения 21, то на . входах всех элементов И 5 и 6 присутствует только по одному сигналу, поэтому на их выходах и соответственно входах 2-(2 и+1) элемента ИЛИНЕ 23 сигналов в начальный момент

1О

30 возникновения замыкания нет. Появление сигнала на выходе компаратора напряжения 2! приводит к исчезновению сигнала на выходе элемента ИЛИ—

НЕ 7 и соответственно на первом входе элемента ИЛИ-НЕ 23. Так как на всех входах элемента ИЛИ-НЕ 23 сигналов нет, появляется сигнал на его выходе, который через элемент временной задержки 24 обеспечивает запись информации в (n+I)-й запоминающий элемент 10, фиксирующий замыкания на шинах, и блокировку первых

1-и запоминающих элементов 10, подключенных к присоединениям защийаемого объекта. После срабатывания пускового органа на выходе элементов запрета ll появляется сигнал, обуславливающий срабатывание исполнительного элемента "Замыкание на шинах".

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить чувствительность и селективность и за счет этого расширить область применения централизованной защиты от замыканий на землю, основанной на сравнении начальных знаков переходных то- . ков нулевой последовательности в присоединениях.

Формула изобретения

Устройство для централизованной защиты от замыканий на землю в сети с изолированной или компенсированной нейтралью, содержащее на каждом из и присоединений фильтр тока нулевой последовательности, к выходу которого подключены датчики положительного и отрицательного знаков начальной полуволны переходного тока нулевой последовательности, а также на каждом из и присоединений. элемент запрета, запоминающий и исполнительный элементы, общий для п присоедине- . ний фильтр напряжения нулевой последовательности, к выходу которого подключен пусковой орган, выход которого соединен с управляющими входами упомянутых элементов запрета, об» щий для и присоединений блок мажорирования для сравнения числа начальных положительной и отрицательной полярностей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувстви-. тельности и селективности, в него введены для каждого присоединения

Составитель Л. Васькова .Редактор Н. Швыдкая Техред Л.Олейник Корректор С. Шекмар

Заказ 6753/51

Тираж 612 .Подписное

ВНИИПИ ГосудаРственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г; Ужгород, ул. Проектная, 4

127 два элемента И на два входа и элемент ИЛИ на два входа и общий для всех и присоединений логический блок определения замыканий на шинах с (2 и + 1) входами, (и+1)-й элемент запрета, (п+1)-й запоминающий и (n+1)-й исполнительный элементы, общие элемент ИЛИ-НЕ на два входа, элемент ИЛИ на (n+2) входа и элемент временной задержки, а блок мажорирования выполнен с 2 п входами и двумя выходами, при этом первые и входов блока мажорирования подключены к выходам упомянутых датчиков положительного знака, вторые и входов — к выходам упомянутых датчиков отрицательного знака, первый выход блока мажорирования подключен к первому входу элемента ИЛИ-НЕ и к первым входам элементов И, вторые входы которых подключены к выходам датчиков отрицательного знака, второй выход блока мажорирования подключен к второму входу упомянутого элемента ИЛИ-НЕ и к первым входам элементов И, вторые входы которых подключены к выходам датчИков положительного знака, выход элемента ИЛИ-НЕ подключен к одному из (2 n + 1) входов логического блока определения замыканий на шинах, остальные 2 п входов которого подключены к выходам всех элементов И, а выход — к записывающему входу (и+1)ro запоминающего элемента, причем выходы обоих элементов И каждого из и присоединений подключены также через соответствующие элементы ИЛИ к записывающим входам соответствующих запоминающих элементов, выходы всех (n+1) запоминающих элементов подключены к входам соответствующих элементов запрета и к (н+1) входам элемента ИЛИ на (и+2) входа, выход которого присоединен к блокирующим входам запоминающих элементов и через эле- . мент временной задержки — к стирающим входам всех (n+1) запоминающих

7283 элементов, а выход пускового органа подключен к (и+2)-у входу упомянутого элемента ИЛИ íà (n+2) входа и к управляющему входу всех (n+I) эле5 ментов запрета, каждый из которых подключен своим выходом к входу соответствующего исполнительного элемента.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок мажорирования содержит два сумматора, каждый на (и+1) вход, два диода и два компаратора напряжения, выходы которых образуют выходы блока мажорирования, причем и входов первого сумматора подключены к выходам датчиков положительного знака, и входов второго сумматора — к выходам датчиI ков отрицательного знака, (n+1)-е

20 входы обоих сумматоров — к источнику отрицательного опорного напряжения (равного по величине положительному нормированному напряжению на выходах датчиков знака), выход первого сумматора через диод подключен к неинвертирующему входу первого компаратора напряжения и инвертирующему входу второго компаратора напряжения, выход второго сумматора подключен к

30 неинвертирующему входу второго компаратора напряжения и инвертирующему входу первого компаратора напряжения.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о тЗ5 л и ч а ю щ е е с я тем, что блок определения замыканий на шинах содержит элемент ИЛИ-НЕ на.(2n + 1) входа и элемент задержки, при этом один вход элемента ИЛИ-НЕ подключен к выходу общего элемента ИЛИ-НЕ на два входа; остальные 2 п входов присоединены к выходам элементов И всех присоединений, а выход элемента ИЛИ-НЕ подключен ко входу элемента задержки, выход которого соединен с записывающим входом (и+1) запоминающего эле мента.