Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для релейной защиты от замыкания на землю в разветвленной сети с изолированной нейтралью. Цель изобретения - повышение надежности работы защиты путем обеспечения помехоустойчивости при переходных процессах как в сети, так и в элементах устройства. На выходе блока сравнения импульсов 6 сигнал появляется в случае первоначального появления и исчезновения сигнала датчика тока 2 и наличия об- П1ей временной зоны этого сигнала и сигнала датчика 3 напряжения нулевой последовательности . При срабатывании дискриминатора 11 и сумматоров 9 и 10 появляется сигнал на выходе элемента И 8. Сумматор 9 срабатывает, если на его вход поступает два - три импульса, а сумматор 10 - если на его вход поступает два импульса. После срабатывания элеме} - та И 8 исполнительный орган отключает выключатель поврежденного присоединения. 2 ил. S (Л

СО)ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 02 Н 3 16

ЩЯ "f)ЖЪ qЯ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЬН1ЛЛО ГЕЫ ;

4-

) (,)0

С) Фиг 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4175426/24-07 (22) 06.01.87 (46) 30.06.88. Бюл. № 24 (7l ) Научно-исследовательский и проектноконструкторский институт по добыче полезных ископаемых открытым способом (72) В. Ф. Бухтояров (53) 62! .316.925 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 754547, кл. Н 02 Н 3/16, 1976.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1136243, кл. Н 02 Н 3/16, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ

ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗГМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ

НЕЙТРАЛЬЮ (57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для релейной защиты от замыкания на землю в разветвленной сети с изолированной нейтралью.

„„SU„,, 1406680 А1

Цель изобретения — повышение надежности работы защиты путем обеспечения помехоустойчивости при переходных процессах как в сети, так и в элементах устройства. На выходе блока сравнения импульсов 6 сигнал появляется в случае первоначального появления и исчезновения сигнала датчика тока 2 и наличия общей временной зоны этого сигнала и сигнала датчика 3 напряжения нулевой последовательности. При срабатывании дискриминатора 11 и сумматоров 9 и 1О появляется сигнал на выходе элемента И 8.

Сумматор 9 срабатывает, если на его вход поступает два — три импульса, а сумматор 10 — если на его вход поступает два импульса. После срабатывания элемента И 8 исполнительный орган отключает выключатель поврежденного присоединения.

2 ил.

1406680

30

40

50

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью.

Цель изобретения повышение надежности работы защиты путем обеспечения помехоустойчивости при переходных режимах как в сети, так и в элементах устройства.

На фиг. приведена функциональная схема устройства для защиты от замыкания на землю; на фиг. 2 — диаграммы сигналов, поясняющие работу устройства.

Устройство для защиты от замыкания на землю содержит установленный на защищаемом присоединении 1 датчик 2 тока нулевой последовательности (ДТНП), датчик 3 напряжения нулевой последонательности (ДННП), преобразователи 4 и 5 соответственно тока (ПТ) и напряжения нулевой последовательности (ПН), входы которых подключены к выходам указанных датчиков, а выходы — к блоку 6 сравнения импульсов (БСИ), исполнительный орган (ИО) 7, подсоединенный к выходу элемента 8 совпадения, один вход которого подключен через сумматор 9 к выходу БСИ 6, а другой вход через последовательно соединенные сумматор 10 и дискриминатор 11 заданной длительности подключен к выход IIH 5, элемент И-HF

12, подключенный своими входами к выходам ПТ 4 и ГIН 5.

В качестве ДННП 3 использована вторичная обмотка трансформатора напряжения нулевой последовательности, соединенная в разомкнутый треугольник.

Вторичные обмотки ДТНП 2 и ДННП 3 включены таким образом, что ток нулевой последовательности на поврежденном присоединении (сигнал на выходе ДТНП 2) опережает напряжение нулевой последовательности (сигнал на выходе ДННП 3), а на неповрежденном присоединении отстает. Угол сднш а между током и напряжением нулевой последовательности равняется приблизительно 90 .

ГIреобразователи 4 и 5 преобразуют изменяющиеся но времени выходные сигHBJlbl

ДТНП 2 и ДННП 3 в прямоугольные импульсы положительной полярности (длительность импульсов приблизительно равна половине периода) и состоят из согласующего трансформатора !3 (14) с ограничителями сигналов, активного фильтра 15 (16) основной частоты, порогового элемента 17 (18) с детектором на входе.

БСИ 6 представляет собой фазочувстнительный орган. реагирующий на сдвиг фаз между сигналами тока и напряжения нулевой последонател ьности.

Блок 6 содержит селектор сигналов на двух элемента !9 и 20 совпадения

И с двумя перекрестными связями с выхода одного элемента на влод другого через элементы НЕ 21 и 22, собственно формирователь 23 выходных коротких импульсов, выполненный в виде дискриминатора заданной длительности, и элемент

24 совпадения выходного импульса и перекрестного сигнала. Селектор сигналов предназначен для выделения первоначального сигнала, поступающего от датчиков 2 и 3.

Сумматоры 9 и 10 интегрируют входные импульсы, чем исключается возможность ложного срабатывания устройства при появлении на его нходе одного — двух случайных импульсов.

Дискриминаторы (селекторы) 11 и 23длительности выполнены по схеме, особенность работы которой состоит в том, что сигналы на их выходах формируются (появляются) в моменты исчезновения их входных сигналов, имеющих длительность в пределах заданной селекции, которая выбирается меньшей длительности полупериода основной частоты и большей длительности помехи. Таким образом, исключается возможность ложного срабатывания устройства от сигналов, имеющих частоту, отличную от основной (помех, субгармонических колебаний и т. д.).

Элемент И-НЕ 12 исключает возможность ложного срабатывания устройства при одновременном первоначальном воздействии сигналов датчиков тока и напряжения.

Устройство работает следующим образом.

При возникновении на защищаемом присоединении 1 однофазного замыкания на землю сначала появляется сигнал на выходе

ДТНП 2, затем, спустя приблизительно четверть периода — сигнал на выходе ДННП

3. Если уровень этих сигналов оказывается достаточным для срабаз ывания пороговых элементов 17 и 18, последние срабатывают и на их выходах поочередно появляются положительные импульсы LJi7 и Ui>, следующие с частотой положительных полуволн тока и напряжения нулевой последовательности (фиг. 2).

При первоначальном появлении сигнала датчика 2 тока селектор сигналов блока 6 повторяет его и подает на вход собственно формирователя 23 выходных импульсов.

Последующее воздействие сигнала датчика 3 напряжения не изменяет состояние схемы до тех пор, пока не исчезнет сигнал датчика 2 тока. Сигнал (!)q на выходе формирователя 23 появляется в момент исчезновения входного сигнала, имеющего заданную длительность.

Сигнал Г < на выходе блока 6 появляется только при совпадении во времени импульсов 93 формирователя 23 и импуlbов IJi> преобразователя 5 напряжения.

Следовательно, сигнал на выходе БСИ 6 появляется только в случае первоначального появления и исчезновения сигнала датшка 2 тока и наличия общей времен1406680 ной зоны этого сигнала и сигнала датчика напряжения.

Сигнал на выходе элемента 8 совпадения появляется при условии срабатывания дискриминатора 11 и сумматоров 9 и 10.

Последние срабатывают, если на вход сумматора 9 поступают два — три импульса, а на вход сумматора 10 — два импульса.

При срабатывании сумматоров 9 и 10 появляется сигнал U8 на выходе схемы 8 совпадения и происходит срабатывание ИО 7.

При внешнем замыкании на землю устройство не работает, поскольку сигналы

1124, 119 на выходах элемента 24 и сумматора 9 отсутствуют.

Заданный алгоритм работы устройства исключает выдачу ложных импульсов -не только при переходных процессах в защищаемом объекте и при воздействии помех со стороны датчиков тока и напряжения, но и при переходных процессах, возникающих в самой схеме устрйства, например, в момент подачи напряжения на схему устройства, а также в первый момент возникновения замыкания на землю, когда сдвинутые по фазе сигналы датчиков тока и напряжения на неповрежденных линиях во времени могут перекрывать друг друга.

Помехоустойчивость и невосприимчивость к переходным процессам обеспечиваются за счет применения дискриминаторов заданной длительности, дополнительных сумматора, элемента совпадения и элемента И-НЕ, а также за счет активных фильтров.

Устройство может быть выполнено на базе интегральных микросхем (операционных усилителей, логических элементов И-НЕ, D-, RS-триггеров и др.).

Предлагаемое устройство существенно повышает надежность функционирования защиты от однофаз)4ого замыкания на землю, уменьшает ущерб от простоев оборудования и способствует предупреждению электро5

10 !

40 травматизма при эксплуат;«.)и ; ) ° р. тановок, прежде вс«го и«, «з,и,4, ь °

Формула изо) )) теи)i

Устройство для 33IIII!ты от; и) 1ь)ного замыкания на зем I!4) ь ).«тн, I, < лированной нейтрал ью, сод«рж а гц««) ат ) яки тока и напряжения нул«вой I,:>«л«),овательности, к выходам которых поди Ilo I«III I входы соответственно преобразовател«й, ок,. и напряжения нулевой последовательно«п, выходы которых соединены с входами блока сравнения импульсов, выполненного на последовательно включенных селекторе сигналов, формирователе коротких импульсов и выходном элементе совпадения, второй вход которого соединен с выходом преобразователя напряжения нулевой последовательности, сумматор, своим входом подключенный к выходу выходного элемента совпадения блока сравнения импульсов, а выходом функционапьно связан с входом исполнительного органа, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы защиты путем обеспечения помехоустойчивости при переходных режимах как в сети, так и в элементах устройства, в него введены элемент И-НЕ, последовательно соединенные дискриминатор заданной длительности, дополнительный сум м атор и элемент И, второй вход которого подключен к выходу указанного сумматора, а выход элемента И соединен с входом исполнительного органа, причем вход дискриминатора заданной длительности и первый вход элемента И-НЕ подключены к выходу преобразователя напряжения нулевой последовательности, второй вход элемента И-НЕ соединен с выходом преобразователя тока нулевой последовательности, а выход элемента И-НЕ подключен к третьему входу выходного элемента совпадения блока сравнения импульсов, при этом формирователь коротких сигналов блока сравнения импульсов выполнен в виде дискри )инатора заданной длительности.

140668(J

017

Прц атканиц

РЮ 20ew

Пди зп ыконцц

30НР

Фиг. 2 (и тавит«дь,1 Васькова

Реда к I (l f) Ч 11е грива Текред И. Верги Корр KTllp О. Кравцова

Вака з Л20о 4гй Тира и 650 11одиисное

BfI f1fIf1ff Гогударствениого лил и ета (Х<:1 - »о дедам иаобретеиий и открытий

1 f30:I5. Москва, Ж 35. 1 ат инская наб., д 4, 5

11роиан«. отвеяно-иолиграфи (ееког ир -ди1,t: ï и г Уокгород, хд, !1роелтная, 4