Устройство для контроля исправности токовых цепей защиты
Изобретение относится к электротехнике и позволяет автоматически выявлять обрывы вторичных токовых цепей и короткие замыкания вторичных обмоток трансформаторов тока с указанием поврежденной фазы при соединении токовых цепей по схеме неполная звезда с нулевым проводом. Целью изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей. Формирователи 4-6 прямоугольных сигналов представляют в дискретной форме информацию о распределении токов во вторичных цепях. Элементы ИЛИ-НЕ 8, 7, первый 10, второй 13, третий 16 и четвертый 9 элементы И, первый 17 и второй 18 элементы ИЛИ, первый 21 и второй 22 элементы ЗАДЕРЖКА выявляют обрывы и фазах токовых цепей. Четвертый 9, пятый 14, шестой 15, седьмой 11 элементы И, третий 19 и четвертый 20 элементы ИЛИ, третий 23 и четвертый 24 элементы ЗАДЕРЖКА выявляют короткие замыкания вторичных обмоток трансформаторов тока. 4 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
09) (И) Ai (51) 5 Н 01 Н 69/01
ОПИСАНИЕ NSQEPETE Фиг. 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ fl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ! (21) 4353003/24-07 (22) 04.12.87 (46) 30.01.90. Бюл. Y 4 (71) Кустанайский сельскохозяйственный институт (72) П.A. Синютин и В.Ф. Горских (3) 621.316.925(088.8) (56) Казанский В.Е, Релейная защита. И-Л.: Госэнергоиздат,1960, с. 465, рис ° 97. Авторское свидетельство СССР ))" 796975, кл. H 02 Н 3/04, Н 01 Н 69/01, 1979. Авторское свидетельство CCCP М 1288809, кл. Н 02 Н 3/24, Н 02 Н 7/08, 1984. 2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИСПРАВНОСТИ ТОКОВЫХ ЦЕПЕЙ ЗАЦИТЫ (57) Изобретение относится к электротехнике и позволяет автоматически выявлять обрывы вторичных токовых це" пей и короткие замыкания вторичных обмоток трансформаторов тока с указанием поврежденной фазы при соединении токовых цепей по схеме неполная звезда с нулевым проводом. Целью изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей. Формирователи 4 - 6 прямоугольных сигналов представляют в дискрет" ной форме информацию о распределении токов во вторичных цепях. Элементы 1539861 ИЛИ-НЕ 8,7, первый 10, второй 13, третий 16 и четвертый 9 элементы И, первый 17 и второй 18 элементы ИЛИ, первый 21 и второй 22 элементы ЗАДЕРЖКА выявляют обрывы и фазах токовых цепей. Четвертый 9, пятый 14, шестой 15, седьмой 11 элементы И, третий 19 и четвертый 20 элементы ИЛИ, третий 23 и четвертый 24 элементы ЗАДЕРЖКА выявляют короткие замыкания вторич" ных обмоток трансформаторов тока. 4 ил. Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам, контролирующим исправность токовых цепей ,релейной защиты. i)5 Целью изобретения является повы,шение надежности защиты и расширение функциональных воэможностей. На фиг. 1 приведена блок-схема уст-20 ройства на Фиг. 2 - временные диаг) ,,раммы его работы при обрыве токовои цепи одной из Фаз; на фиг. 3 - то же, при коротком замыкании вторичной обмотки трансформатора тока Фазы; на 25 фиг. 4 - то же, при отсутствии повреждений. Устройство содержит включенные в фазы линии 1 электропередачи, трансформаторы 2 тока, вторичные цепи которых соединены по схеме неполная звезда с нулевым проводом. В фазы и нейтраль токовых цепей включены измерительные реле 3 релейной защиты. Последовательно с измерительными реле 3 защиты включены, первый формирователь 4 прямоугольных сигналов - в одну фазу, второй формирователь прямоугольных сигналов - в другую фазу, третий формирователь 6 прямоугольных сигналов - B нейтраль токовых цепеи ° Устройство содержит также элементы ИЛИ-НЕ 7, 8, И 9 - 16, элементы ИЛИ 17 - 20, элементы 21 - 24 задержки, На Фиг. 2 представлены временные 45 диаграммы, поясняющие работу устроиства при обрыве токовой цепи в той фазе, где установлен второй формирователь ) прямоугольных сигналов. На диаграмме 25 (фиг. 2) показан график изменения тока в той фазе, где установлен первый формирователь 4 пря. моугольных сигналов. На диаграмме 26 показан график изменения тока в поврежденной фазе (ток отсутствует). На диаграмме 27 показан график изменения тока в нулевом проводе. Токи на диаграммах 25 и 27 находятся в противофазе. На диаграмме 28 показаны сигналы, суцествующие на первом выходе первого формирователя 4 прямоугольных сигналов. lla диаграмме 29 показаны сигналы, существующие на втором выходе первого формирователя 4 прямоугольных сигна..лов . На диаграмме 30 показаны сигналы, существующие на первом выходе третьего формирователя 6 прямоугольных сигналов. На диаграмме 31 показаны сигналы, существующие на втором выходе третьего формирователя 6 прямоугольных сигналов. На диаграмме 31 показаны сигналы, суцествующих на втором выходе третьего формирователя 6 прямоугольных сигналов. На диаграмме 3? показан единичный сигнал, существующий на выходе второго элемента ИЛИ-НЕ 8. Единичный сигнал существует на выходе этого элемента потому, что ни на одном из выходов второго формирователя 5 прямоугольных сигналов единичный сигнал не возникает. На диаграмме 33 показаны сигналы на выходе четвертого элемента И 9. На диаграмме 34 показаны сигналы, существующие на выходе первого элемента И 10 ° На диаграмме 3) показаны сигналы, существующие на выходе первого элемента ИЛИ 17. На диаграмме 36 показан сигнал, суцествующий на выходе первого элемента ЗАДЕРЖКА 21. На фиг. 3 представлены временные диаграммы, поясняющие работу устройства при коротком замыкании вторичной обмотки трансформатора тока в той фазе, где установлен второй формирователь 5 прямоугольных сигналов. На диаграммах 37 - 39 показаны токи соответственно в фазе, где установлен первый Формирователь 4, второй 153986 формирователь и в нулевом проводе, где установлен третий формирователь 6 прямоугольных сигналов. Токи на диаграммах 38, 39 совпадают по фазе и противоположны по фазе с током на диаг5 рамме 37. На диаграмме 40 показаны сигналы, существующие на первом выходе первого формирователя 4 прямоугольных сиг1 налов. На диаграмме 41 показаны сигналы, суцествующие на втором выходе первого формирователя 4 прямоугольных сигналов. На диаграммах 42 и 43 показаны сигналы, существующие соответственно на первом и втором выходах второго Формирователя 5 прямоугольных сигналов. На диаграммах 44 и 4 показаны сиг- 20 налы, существующие соответственно на первом и втором выходах третьего формирователя 6 прямоугольных сигна. лов ° На диаграмме 46 показаны сигналы, 25 существующие на выходе второго элемента И 13. На диаграмме 47 показаны сигналы, суцествующие на выходе пятого элемента И 14. На диаграмме 48 показаны сигналы, суцествующие на выходе третьего элемента ИЛИ 19. На диаграмме 49 показан единичный сигнал, возникающий на выходе третьего элемента ЗАДЕРЖКА 23. Временные диаграммы при отсутствии повреждений приведены на фиг. 4. На диаграмме 50 показан график изменения тока в той фазе, где установ- 40 лен первый Формирователь 4 прямоугольных сигналов (Фазе А). На диаграмме 1 показан график изменения тока в этой Фазе, где установлен второй формирователь 5 прямо- 45 угольных сигналов (Фазе С). На диаграмме 52 показан график изменения тока в нейтральном проводе. В нормальном режиме ток в нейтральном проводе отсутствует. 50 На диаграммах Я и 54 показаны сиг;налы, существующие соответственно на ,первом и втором выходах первого фор мирователя 4 прямоугольных сигналов. На диаграммах Я и 56 показаны 55 сигналы, существующие соответствен. но на первом и втором выходах второго Формирователя прямоугольных сигналов. 1 б Устройство работает следующим образом. При возникновении обрыва токовой цепи, например в фазе А, на обоих выходах первого формирователя 4 прямоугольных сигналов осуществуют нулевые сигналы, а на выходе первого элемента ИЛИ-НЕ 7, и, следовательно, не первых входах седьмого элемента И 11 и восьмого элемента И 12 существует единичный сигнал. При обрыве токовой цепи фазы А токи в токовой цепи фазы С и в нейтральном проводе будут находиться в противофазе. Поэтому при существовании единичного сигнала на первом выходе третьего формирователя 6 прямоугольных сигналов единичный сигнал будет существовать на втором выходе третьего формирователя 6 прямоугольных сигналов и, наоборот, в течение 10 мс (180 эл.град.) . Следовательно, одновременно на втором и третьем входах седьмого элемента И 11 или одновременно на втором и третьем входах восьмого элемента И 12 будут существовать единичные сигналы в течение указанного времени. При этом на выходах седьмого элемента И 11 и восьмого элемента И 12 поочередно будут суцествовать единичные сигналы, На выходе второго элемента ИЛИ 18 единичный сигнал будет существовать с интер" валом, соответствующим нескольким электрическим градусам, определяемым моментом перехода тока через нулевое значение и уровнем формирования формирователей, 6. Все элементы ЗАДЕРЖКА 21 — 24 настроены таким образом, что задержка на появление единичного сигнала на выходе после его появления на входе составляет 9 мс, а задержка на исчезновение единичного сигнала на выходе после его исчезновения на входе 10 мс. Поэтому при обрыве токовой цепи фазы А на выходе второго элемента ЗАДЕРЖКА 22 появляется единичный сигнал, который будет существовать непрерывно при наличии указанного повреждения, Аналогично работают второй элемент ИЛИ-HE 8, четвертый элемент И 9, первый элемент И 10, первый элемент ИЛИ 17, первый элемент ЗАДЕРЖКА 21 при обрыве токовой цепи в фазе С. При коротком замыкании вторичной обмотки трансформатора тока в фазе А. токовая цепь с закороченным трансформатором тока и нейтральный провод ока1539861 50 зываются запараллельными. Поскольку нагрузка в этих цепях одинакова, то оки в этих цепях будут совпадать по азе и находиться в противофазе с током неповрежденного трансформатора тока. Поэтому, при коротком замыкании трансформатора тока Фазы А единичные сигналы поочередно существуют одновременно на первом выходе второго фор, мирователя 5 прямоугольных сигналов, 10 ! . на втором выходе первого формирова теля 4 прямоугольных сигналов, на, втором выходе третьего формирователя i 6 прямоугольных сигналов или одновре- 1 менно на. втором выходе второго формирователя 9 прямоугольных сигналов, на первом выходе первого Формирователя 4 прямоугольных сигналов в тече ние времени, Ьлизкого к 10 мс. Соответственно едйййчные сигналы будут по, очередно существовать одновременно , на трех входах шестого элемента И 15 или одновременно на трех входах третьего элемента И 16 в течение указан- 25 ного времени. При этом на выходах указанных элементов возникают единичные сигналы, которые поступают на соответствующие входы четвертого:элемента ИЛИ 20. На выходе четвертого элемента ИЛИ 20 единичный сигнал Ьудет существовать с интервалом, обусловленным расхождением токов по Фазе из-за несимметрии токовых цепей и уровнями формирования формирователей 4 — 6. Поскольку уровни формирования формирователей близки к нулевому значению, несимметрия невелика, то указанный интервал составляет менее, 1 мс. Поэтому на выходе четвертого - элемента ЗАДЕРЖКА 24 появляется единичный сигнал, свидетельствующий о наличии короткого замыкания вторичной обмотки трансформатора тока в фазе А. Аналогично работают второй элемент И 13, пятый элемент И 14, третий элемент ИЛИ 19, третий элемент ЗАДЕРЖКА 23 при возникновении короткого замыкания вторичной обмотки трансформатора тока в фазе С. Заметим, что при отсутствии повреж- дений в токовых цепях токи существуют в обоих Фазных проводах и отсутствуют в нулевом проводе. Поскольку при этом на выходах обоих элементов И ИЛИ-НЕ 7, 8 существуют преимущественно нулевые сигналы, то единичные сигналы на выходах первых четырех элементов И 9 - 12 будут появляться кратковременно (импульсно) и сигналы на выходах первого 21 и второго 22 элементов ЗАДЕРЖКА появляться не будут. Поскольку в нормальном режиме ток в нулевом проводе отсутствует и соответственно на обоих выходах третьего формирователя 6 единичные сигналы не возникают, то на выходах второго 13, пятого 14, шестого 19, и третьего 16 элементов И единичные сигналы появляться не будут. Поэтому на выходах третьего 23 и четвертого 24 элементов ЗАДЕРЖКА единичные сигналы возникать не будут. Поскольку на выходах первого и второго элементов ИЛИ-НЕ 7,8 будут существовать нулевые сигналы, то на выходах четвертого 9, первого 10, седьмого 11, восьмого 12 элементов И будут также существовать нулевые сигналы. Соответственно на выходах первого 17 и второго 18 элементов ИЛИ и на выходах первого 21 и второго 22 элементов ЗАДЕРЖКА будут существовать нулевые сигналы. Поскольку ток в нейтральном проводе отсутствует, то на первом и втором выходах третьего формирователя 6 прямоугольных сигналов существуют нулевые сигналы. Соответственно нулевые сигналы существуют и на выходах второго 12, пятого 14, шестого 15, третьего 16 элементов И. Поэтому нулевые сигналы существуют и на выходах третьего 19, четвертого 20 элементов ИЛИ и на выходах третьего 23 и четвертого 24 элементов ЗАДЕРЖКА, т.е. устройство находится в исходном состоянии. Таким образом, устройство позволяет выявить обрыв токовой цепи одной из Фаз и короткое замыкание вторичной обмотки трансформатора тока в одной из фаз с указанием вида повреждения и поврежденной фазы. Устройство не работает ложно при обрывах фаз и при коротких замыканиях в первичной цепи, поскольку в этих режимах распределение токов в токовых цепях отлично от распределения токов при повреждениях в токовых цепях. Применение данного устройства обеспечивает следующие преимущества: возможность автоматического выявления повреждеНий токовых цепей и экономию за счет исключения ручных замеров циркуляции токов, производимых сейчас высококвалифицированным релейным персо9 .539861 налом; экономию времени релейного персонала за счет быстрого выявления места повреждения благодаря индикации вида повреждения и поврежденной фазы; повышение надежности электроснабжения за счет уменьшения времени работы линии с неисправными токовыми цепями. формула изобретения устройство для контроля исправности токовых цепей защиты, состоящей из двух трансформаторов тока, вторичные обмотки которых соединены по схеме не-1 полная звезда с нулевым проводом, соержащее измерительные датчики тока, соединенные с формирователями прямоугольных сигналов, элементы И, ИЛИ, ИЛИ-НЕ, элементы задержки, о т л и- 20 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей, первый и второй формирователи прямоугольных сигналов подключены к измеритель- 25 ным датчикам тока, предназначенным для включения в разные фазы токовых цепей, а третий формирователь прямоугольных сигналов подключен к измерительному датчику тока, предназначенному для включения в нулевой провод токовых цепей, прямой выход первого формирователя прямоугольных сигналов соединен с первым входом первого элемента ИЛИ-НЕ, с вторыми входами первого, второго и третьего эле35 ментов И, инверсный выход первого формирователя прямоугольных сигналов соединен с вторыми входами первого элемента ИЛИ-HF. и четвертого элемента И, 4О с первым входом пятого элемента И, с вторым входом шестого элемента И, прямой выход второго формирователя прямоугольных сигналов соединен с первым входом второго элемента ИЛИ-НЕ, с вто- 45 рыми входами седьмого и пятого элемен. тов И, с первым входом шестого элемента И, инверсный выход второго формирователя прямоугольных сигналов соединен с вторыми входами второго эле" )О мента ИЛИ-НЕ, со вторым входом восьмого элемента И, с третьим входом второго элемента И, с первым входом третьего элемента И, прямой выход тоетьего формирователя прямоугольных сигналов соединен с третьими входами четвертого, восьмого, третьего и пятого элементов И, инверсный выход третьего формирователя прямоугольных сигналов соединен с третьими входами первого и седьмого элементов И, с первым входом второго элемента И, с третьим входом шестого элемента И, выход первого элемента ИЛИ-НЕ соединен с первыми входами седьмого и восьмого элементов И, выход второго элемента ИЛИНЕ - с первыми входами первого и четвертого элементов И, выход четвертого элемента И вЂ” с первым входом первого элемента ИЛИ, выход первого элемента И вЂ” с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход седьмого элемента Ис первым входом второго элемента ИЛИ, выход восьмого элемента И соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход второго элемента И с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход пятого элемента И вЂ” с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход шестого элемента И с первым входом четвертого элемента ИЛИ, выход третьего элемента И с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выходы первого — четвертого элементов ИЛИ соединены с входами первого — четвертого элементов Задержки, выход-первого элемента задержки является выходом сигнализации обрыва токовой цепи второй фазы, выход второго элемента задержки является выходом сигнализации обрыва токовой цепи первой фазы, выход третьего элемента задержки является выходом сигнализации наличия короткого замыкания вторичной обмотки трансформатора тока второй фазы, выход четвертого элемента задержки является выходом сигнализации о наличии короткого замыкания вторичной обмотки трансформатора тока первой фазы. 1539861 228 29 Л И 33 Я 41 «3 «3 «« «5 «6 «7 «8 «9 I 5Ч Я иг. Ч Составитель В. Зимаков Редактор О. Спесивых Техред А.Кравчук Корректор С. Йекмар Тираж 455 Заказ 224 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д ° 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент", г.Ужгород, ул.Гагарина, 101
