Устройство для защиты человека при прикосновении к фазе сети с изолированной нейтралью

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматизации электрических сетей, и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, особенно для передвижных электроустановок. Цель изобретения - повышение селективности работы путем исключения ложных срабатываний при изменяющихся параметрах сети. При прикосновении человека к фазе сети сигнал с датчика напряжения нулевой последовательности поступает через заградительный фильтр в блок сравнения с цифровым вычислителем 6 номинальных параметров сети в виде ряда Фурье. На второй вход блока сравнения через последовательно соединенные измеритель параметров сети 7, преобразователь аналог-код 8 и второй блок 9 вычисления параметров сети в виде ряда Фурье поступает сигнал, учитывающий изменение параметров сети. В блоке сравнения производится анализ коммутационных процессов в сети и устанавливается численное соответствие между исследуемым сигналом и выбранным эталоном, записанным в блоке 11, и в случае заданной сходимости рядов Фурье на коммутирующий блок 5 поступает сигнал, указывающий на прикосновение человека к фазе. В этом случае происходит отключение сети. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК с

09) Of) (51) 02 Н 5/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П.(НТ СССР

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4447209/24-07 (22) 27.06.88 (46) 23,10.90. Бюл. № 39 (72) М.М.Савостьянов, Л.В.Кращевский и С,Н.Бакум (53) 62 1.3 16.925 (088.8) (56) Шипунов Н.В. Защитное отключение. — М.: Энергия, 1968, с, 48-65.

Авторское свидетельство СССР № 1169066, кл. Н 02 Н 5/12, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЧЕЛОВЕКА

ПРИ ПРИКОСНОВЕ .1ИИ К ФАЗЕ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЪЮ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматизации электрических сетей, и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, особенно для передвижных электроустановок. Цель изобретения — повыщение селективности работы путем исключения ложных срабатываний при изменяющихся параметрах сети. При прикосновении че2 ловека к фазе сети сигнал с датчика напряжения нулевой последовательности поступает через заградительный фильтр в блок сравнения с цифровым вычислителем 6 номинальных параметров сети в виде ряда Фурье. На второй вход блока сравнения через последовательно соединенные измеритель параметров сети 7, преобразователь аналог-код 8 и второй блок 9 вычис ления параметров сети в виде ряда

Фурье поступает сигнал, учитывающий изменение параметров сети. В блоке сравнения производится анализ коммутационных процессов в сети и устанавливается численное соответствие между исследуемым сигналом и выбранным эталоном, записанным в блоке 11, и в случае заданной сходимости рядов

Фурье на коммутирующий блок поступает сигнал, указывающий на прикосновение человека к фазе. В этом случае происходит отключение сети.

3 ил.

3 1601

Изобретение относится к электро технике, в частности к автоматиза: ции электрических сетей, и может быть использовано в любой отрасли Народного хозяйства, особенно для передвижных электроустановок.

Цель изобретения - повьппение селективности работы путем исключения ложных срабатываний при изменяющихся параметрах сети.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, на фиг. 2-! структурная схема блока сравнения с цифровым вычислителем, на фиг.3— структурная схема блока вычисления.

К питающей сети 1 (фиг.1) подключается устройство, которое содержит ! последовательно соединенные датчик

2 напряжения нулевой последовательности, заградительный фильтр 3, блок

4 сравнения с цифровым вычислителем, который вторым входом соединен с питающей сетью 1 и коммутирующим блоком 5.

Блок сравнения с цифровым вычислителем (фиг,2) содержит блок 6 вычисления номинальных параметров сети в виде ряда Фурье 6, блок 7 измерения параметров сети, блок 8 преобразования аналог-код, второй блбк 9 вычисления параметров сети в виде ряда

Фурье, блок iO сравнения, блок 11 задания эталонных значений номинальных параметров сети.

Второй блок вычисления параметров сети в виде ряда Фурье (фиг.3). содержит первый блок 12. умножения, первый сумматор 13, первый квадратор 14, интегратор 15, блок 16 вычисления

40 тангенса, блок 17 вычисления. арктангенса, третий сумматор 18, блок 19 вычисления квадратного корня, второй блок 20 умножения, второй сумматор 21, второй квадратор 22.

Работа устройства основана на ана45 лизе коммутационных процессов, протекающих в сети, и выделении переходного процесса, соответствующего прикосновению человека к фазе сети при изменении параметров сети в широких 5О пр еделах.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме при отсутствии коммутационных процессов в сети 55

1 и равенстве проводимостей фаз сети на выходе датчика 2 нулевой последовательности, сигнал отсутствует.

U = (е(п(!ее .+!.г+ !(!

П ИМ

О .(в . (л. — — ) - sin(+(1г- -) е )

2 2

У где П амплитудное значение фазного напряжения; угол смещения напряжения нейтрали, относительно фаэного напряжения; начальная фаза прикосновения человека к фазному проводу; сопротивление изоляции фаэ относительно земли, емкость фаэ относительно земли.

Разложение переходного процесса в виде ряда Фурье может быть записано в следующем виде:

S(t,p):= — +, о С„sin(n cD„+ а, +юг+ цг — "), 1 U(,tg P где à = — — (sin(u!: + !!! +

- -J1+tgV

При наличии переходного процесса сигнал с,датчика 2 поступает в заградительный фильтр 3, обеспечивающий требуемое затухание сигнала промышленной частоты. Далее поступает в блок 4 сравнения с цифровым вычислителем. В этом блоке производится анализ коммутационных процессов в трехфазной сети и устанавливается численное соответствие между исследуемым сигналом, поданным на первый вход и выбранным эталонным, записанным в блоке 11 задания этаф лонных значений номинальных параметров сети в том случае, если параметры сети (например, напряжения фаз, частота сети, проводимость фаэ и т. т.п.) соответствуют номинальным значениям. Алгоритм работы, посредством которого устанавливается численное соответствие между исследуемым сигналом и выбранным эталонным, основан на дискретном преобразовании Фурье.

При однофаэном прикосновении человека в сети с изолированной нейтралью выражение для напряжения нулевой последовательности, может быть представлено в следующем виде:

160168

5

+ p — -") - s in (g + lP — -) е ) ап 5

С = а2 Ьк, и п > ь.

an

Q = arctg—

Ьт, 2 а" т 2 U „(Qht)cos< и 63 t,10

К=1

Ъ „= — PU„(u„t) sin „п Я, t, и ш

n — номер рассматриваемой гармоники.

По приведенным зависимостям для номинальных параметров сети определяются эталонные значения амплитудно-частотной характеристики переходного процесса при прикосновении человека к фазному проводу, которые хранятся в блоке 11 задания эталонных значений номинальных параметров сети, При изменении значений параметров сети, которые измеряются блоком 7 (фиг.2) и преобразуются в дискретный вид блоком 8, они поступают на второй вход второго блока 9 вычисления параметров сети в виде ряда

Фурье ° В блоке 9 происходит пересчет 30 значений эталонного переходного процесса, хранящегося в блоке 11, в зависимости от значений параметров сети.

В соответствии с представленными 35 формулами на первый вход блока интегратора 15 (фиг.3) поступают значения параметров сети от преобразователя аналог-код, в то же время на . второй вход блока 15 поступают значе- 10 ния эталонной функции переходного процесса от блока 11 задания эталонных значений номинальных параметров сети. В блоке 15 вычисляются значения интеграла a /2, которые поступают Hà g5 третий сумматор 18. Одновременно значения параметров сети и значения эталонной функции поступают на две параллельные цепочки, состоящие из блоков 12 и 20 умножения, в которых 50 происходит умножение на соответствующие тригонометрические функции синуса или косинуса, для соответствующего значения фазы, меняющегося через

2Т/m градусов для рассматриваемой 55 гармоники. В блоках 13 и 21 суммиру- ются соответствующие m значений, полученных в блоках 12 и 20. В блоках

14 и 22 происходит возведение в квад6 б рат значений, полученных в блоках

13 и 21. В блоке 18 происходит суммирование значений, полученных в блоках 15, 14 и 22. В блоке 19 получаются пересчитанные значения С„ для и гармоник. В блоке 16 вычисляются значения тангенса по.выражению

tg ап/Ь, а в блоке 17 вычисляется

arctg a „/Ъп для каждой гармоники.

Все полученные значения в блоке 9 поступают на первый вход блока,10 сравнения. На второй вход последнего также поступают значения амплитудно-частотной характеристики переходного процесса, происходящего в сети в виде ряда Фурье. В блоке 10 происходит оценка сходимости двух амплитудночастотных .характеристик по средней квадратической погрешности. При получении заданной сходимости рядов Фурье на коммутирующий блок 5 поступает сигнал, указывающий па то, что в сети имеется переходный процесс, соответствующий прикосновению человека к фазе, и только в этом случае происходит быстродействующее отключение сети.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства для защиты человека при прикосновении к фазе сети с изолированной нейтралью по сравнению с известным заключается в том, что позволяет значительно увеличить селективность устройства, за счет исключения ложных срабатываний при различных коммутационных процессах, происходящих в сети, а также электробезопасность эа счет увеличения точности определения коммутационного процесса, соответствующего прикосновению человека к фаэному проводу.

Формула изобретения

Устройство для защиты человека при прикосновении к фазе сети с изолированной нейтралью, содержащее датчик напряжения нулевой последовательности, к выходу которого последовательно подключены заградительный фильтр, блок сравнения с цифровым вычислителем и коммутирующий блок, причем блок сравнения с цифровым вычислителем выполнен в виде блока задания эталонных значений номинальных параметров сети, блока вычисления номинальных параметров сети в виде ряда Фурье, который со1601 б86

Составитель О.Муратов

Техред М.Ходанич Корректор Т.Малец редактор М, Бланар

Заказ 3274 Тираж 471 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгорол, ул. Гагарина,101 держит первый и второй блоки умножения, первый, второй, третий, сумма.торы, первый и второй квадраторы, блоки вычисления тангенса, арктангенса и извлечения квадратичного корня, выход которого соединен с первым . входом блока сравнения, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения селективности работы путем исключения ложных срабатываний при изменяющихся параметрах сети, в блок сравнения с цифровым вычислителем дополнительно введены последовательно соединенные блок измерения пара.. метров сети, блок преобразования аналог-код и второй блок вычисления параметров сети в виде ряда Фурье, второй вход которого соединен с выходом блока задания эталонных значений номинальных параметров сети, выход второго блока вычисления соединен с вторым входом блока сравнения, 5 а вход блока измерения параметров сети соединен с вторым входом блока сравнения с цифровым вычислителем, причем во второй блок вычисления параметров сети в виде ряда Фурье дополнительно введен интегратор, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым входами первого и второго блоков умножения соответственно, второй вход интегратора подключен к второму входу второго блока вычисления параметров сети в виде ряда Фурье, а выход интегратора соединен с третьим входом третьего сумматора.