Устройство для контроля чередования фаз трехфазной сети

 

Использование: для защиты электроустановок от изменения чередования и обрыва фаз. Сущность изобретения: устройство содержит входные выводы 1, 2, 3, входные преобразователи 4, 5, 6, D-триггеры 7, 8, элементы И 9, блок 10 выдержки времени со статическим первым входом 11 включения отработки заданной временной задержки, исполнительный блок 12 со статическим разрешающим первым входом 13 установки в состояние сигнализации Исправность . Вход D-триггера 7 снабжен выводом для подключения к шине 14 потенциала лог.1. Блок 10 выдержки времени имеет втоСП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) 0 О (я) Н 02 H 3/24, 7/09

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4785611/07 (22) 25,01.90 (46) 15.05.92. Бюл. № 18 (71) Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро реле и автоматики (72) А.М.Федун и А.Г.Харченко (53) 621.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 642817, кл, Н 02 Н 3/34, G 01 и 29/18, 1979.

Авторское свидетельство СССР

¹ 885511228877, кл. G 01 R29/18,,Н 02 Н 3/24, 7/09, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N-936166, кл. Н 02 Н 3/34, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ 3EPEДОВАНИЯ ФАЗ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ (57) Использование: для защиты электроустановок от изменения чередования и обрыва фаз, Сущность изобретения, устройство содержит входные выводы 1, 2, 3, входные преобразователи 4, 5, 6, 0-триггеры 7, 8, элементы И 9, блок 10 выдержки времени со статическим первым входом 11 включения отработки заданной временной задержки, исполнительный блок 12 со статическим разрешающим первым входом 13 установки в состояние сигнализации "Исправность". Вход 0 — триггера 7 снабжен выводом для подключения к шине 14 потенциала лог.1. Блок 10 выдержки времени имеет втоC

1734161

15

30

35 рой вход 15 для оперативного сброса наработанного текущего значения выдержки времени в ее исходное нулевое значение, исполнительный блок 12 имеет статический запрещающий второй вход 16 установки в состояние сигнализации "Неисправность", взаимодействующий с первым входом 13 по схеме ЗАПРЕТ. Имеется также выпрямительный блок 17, формирующий на своих выходных выводах 18, 19 постоянное напряжение для питания элементов устройства при наличии на его входных выводах 1, 2, 3 по меньшей мере двух из трех синусоидальИзобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах релейной защиты и электроавтоматики электродвигателей и электроустановок.

Известно устройство для контроля чередования фаз трехфазной сети, содержащее пороговый блок, состоящий из подключенных к каждой фазе пороговых элементов, логический блок, включающий в себя два триггера с разделенными входами и элемент И, выходной усилитель и исполнительный орган, Однако известное устройство не характеризуется достаточной функциональной надежностью, так как возможны его ложные срабатывания при изменении формы напряжения в одной или двух фазах вследствие наличия зависимости ширины формируемых пороговым блоком импульсов отамплитуды и формы контролируемых напряжений. Кроме того, формируемая в номинальном режиме сети последовательность импульсов на выходе логического блока при возникновении аварийной ситуа ции превращается в постоянный сигнал, уровень которого не однозначен (логиче- ский "0" или логическая "1"), так как зависит от момента возникновения аварии, Известно также устройство для контроля чередования фаз трехфазной сети.

Основными недостатками устройства являются та же неоднозначность сигнала на входе исполнительного устройства и недостаточная помехоустойчивость.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля чередования фаз трехфазной сети, содержащее подключенные к фазам формирователи импульсов, одновибратор, синхронные D-тригных напряжений контролируемой сети. В нормальном режиме работы сети исполнительный блок 12 находится в состоянии сигнализации "Исправность", при этом блок 10 выдержки времени периодически сбрасывается в исходное нулевое состояние сигналом с выхода элемента И 9. B нормальном режиме работы сети исполнительный блок

12 сигналом, поступающим на вход 16 с блока 10 после отработки этим блоком заданной выдержки времени, переводится в состояние сигнализации "Неисправность", 1 з,п. ф-лы, 1 ил, геры, логический элемент И и исполнительный элемент.

Недостатком данного устройства является та же неоднозначность сигнала на выходе элемента И при нарушении режима сети, т.е. номинальная последовательность импульсов превращается в постоянный сигнал, уровень которого случаен и определяется состоянием D-триггеров в момент аварии сети, Кроме того, недостатком устройства является срабатывание его npu кратковременных снижениях напряжения в сети, вызванных, например, пуском рядом расположенного двигателя, захлестыванием проводов воздушной линии и т.п.

Таким образом, известное устройство имеет низкую функциональную надежность, Цель изобретения — повышение надежности и расширение функциональных возможностей путем обеспечения защиты от обрыва фазы контролируемой сети.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контроля чередования фаз трехфазной сети, содержащем три входных вывода для подключения к фазам контролируемой сети, три входных преобразователя однополярных полуволн трех синусоидальных напряжений контролируемой трехфазной сети, сдвинутых одно относительно другого не менее чем на 120 эл. градусов, в три последовательности прямоугольных импульсов, каждая из которых формируется на выходе соответствующего преобразователя, два О-триггера, элемент И и исполнительный блок, причем D-вход первого триггера снабжен выводом для подключения к шине потенциала "Логическая единица", а выход второго D-триггера подключен

40 к первому входу элемента И, выход первого преобразователя подключен к С-входу пер1734161

15 ства.

30

50 вого и R-входу второго 0-триггеров, вход второго преобразователя подключен к Свходу второго D-триггера, D-вход которого подключен к прямому выходу первого Dтриггера, выход третьего преобразователя подключен к R-входу первого D-триггера и к второму входу элемента И, причем входные преобразователи выполнены так, что выходные импульсы каждого из них отделены временными интервалами от импульсов любого другого преобразователя, исполнительный блок выполнен с статическим разрешающим первым входом установки в состояние сигнализации "Исправность" и статическим запрещающим вторь;м входом установки в состояние сигнализации "Неисправность", взаимодействующим с первым входом по логической схеме ЗАПРЕТ, и в устройство введены блок выдержки времени, выполненный со статическим первым входом включения отработки заданной временной задержки и вторым входом оперативного сброса наработанного текущего значения выдержки времени в исходное нулевое значение, и выпрямительный блок, входы которого подключены к входным выводам устройства для подключения к фазам контролируемой сети, формирующий на своих выходных выводах постоянное напряжение при наличии на входных выводах устройства по меньшей мере двух из трех синусоидальных напряжений контролируемой трехфазной сети, при этом выход элемента

И подключен к второму входу блока выдержки времени, первый вход которого подключен к соответствующему выходному выводу выпрямительного блока и к первому входу исполнительного блока, второй вход которого подключен к выходу блока выдержки времени, при этом выводы питания элементов устройства подключены к соответствующим вы водам вы и рямительного блока.

В качестве первого входа блока выдержки времени и первого входа исполнительного блока могут служить выводы питания этих блоков.

Предлагаемая организация связей между элементами устройства обеспечивает появление однозначного сигнала на выходе элемента И при любом нарушении режима сети независимо от момента и места (какойлибо из фаз) его возникновения, что приводит к срабатыванию исполнительного блока и чем обеспечивается сигнализация отсутствия симметричного трехфазного напряжения с заданным порядком чередования фаз.

Таким образом, предлагаемое решение позволяет повысить надежность устройства для контроля чередования фаз трехфазной сети и расширить его функциональные возможности в результате фиксации и исчезновения напряжения в любой из фаз, вызванного обрывом одного из линейных проводов или его коротким замыканием.

Кроме того, предлагаемое устройство характеризуется малым энергопотреблением, что позволяет его питание, включая исполнительный блок, осуществлять от измерительных цепей и тем самым исключить необходимость цепи оперативного тока.

На чертеже и редставлена схема устройУстройство для контроля чередования фаз трехфазной сети содержит три входных вывода 1-3 для подключения к фазам контролируемой сети, три входных преобразователя 4-6 однополярных полуволн трех синусоидальных напряжений контролируемой трехфазной сети, сдвинутых одно относительно другого на 120 эл. град., в три посл едовател ьн ости и рямоу гольных импульсов, каждая из которых формируется на выходе соответствующего преобразователя, два D-триггера 7 и 8, элемент 9 И, исполнительный блок 12. D-вход первого триггера

7 снабжен выводом для подключения к шине 14 потенциала "Логическая единица", а выход второго D-триггера 8 подключен к первому входу элемента 9 И. Выход первого преобразователя 4 подключен к С-входу первого 7 и R-входу второго 8 D-триггеров.

Выход второго преобразователя 5 подключен к С-входу второго D-триггера 8, D-вход которого подключен к прямому выходу первого D-триггера 7, выход третьего преобразователя 6 подключен к R-входу первого

D-триггера 7 и к второму входу элемента 9

И. Входные преобразователи 4 — 6 выполнены так, что выходные импульсы каждого из них отделены временными интервалами от импульсов любого другого преобразователя. Исполнительный блок 12 выполнен со статическим разрешающим первым входом

13 установки в состояние сигнализации "Исправность" и статическим запрещающим вторым входом 16 установки в состояние сигнализации "Неисправность", взаимодействующим с первым входом по логической схеме ЗАП Р ЕТ.

Блок 10 выдержки времени выполнен со статическим первым входом 11 включения отработки заданной выдержки времени и вторым входом 15 оперативного сброса наработанного текущего значения выдержки времени в исходное нулевое значение. Устройство содержит выпрямительный блок 17, входы которого подключены к входным вы1734161

45

55 ни на срабатывание водам 1 — 3 устройства для подключения к фазам контролируемой сети, формирующий на своих выходных выводах 18 и 19 постоянное напряжение при наличии на входных вы водах устройства по мен ь шей мере двух из трех синусоидальных напряжений контролируемой трехфазной сети. Выход элемента 9 И подключен к второму входу 15 блока 10 выдержки времени, первый вход 11 которого йодключен к соответствующему выходному выводу 18 выпрямительного блока 17 и к первому входу 13 исполнительного блока 12, второй вход 16 которого подключен к выходу блока 10 выдержки времени, при этом выводы питания элементов устройства подключены к соответствующим выходным выводам 18 и 19 выпрямительного блока.

Устройство работает следующим образом.

При подаче трехфазного напряжения на вход устройства контроля чередования фаз срабатывает исполнительный блок 12 и переходит в дежурный режим (состояние сигнализации "Исправность" ). Одновременно напряжение питания поступает на остальные элементы схемы, вступает в работу блок

10 выдержки времени и начинается отсчет выдержки времени.

При номинальном напряжении и прямом порядке чередования фаз импульсы на выходах преобразователей 4 — 6 составляют последовательность (очередность) "4 — 5 — 6—

4 — 5„,", вызывая поочередное переключение

D-триггеров 7 и 8, в результате чего на выходе элемента И 9 присутствует последовательность 10010010... Каждый импульс высокого уровня (лог.1), поступая на вход 15 блока 10 выдержки времени, сбрасывает в нуль наработанное текущее значение выдержки времени, и на вход 16 исполнительного блока 12 сигнала на срабатывание не поступает, что соответствует нормальному режиму контролируемой трехфазной сети.

Если порядок чередования фаз нарушается (например, нарушился порядок фаз В и

C) или напряжение в любой из фаз понижается ниже установленного (допустимого) значения, то изменяется последовательность сигналов на выходах элементов 7 и 8, а на выходе элемента 9 вместо последовательности импульсов 10010... устанавливается сигнал низкого уровня, что разрешает счет, т.е. отсчет заданной выдержки времеПрименение в блоке 10 счетчика с переменным коэффициентом деления или генератора с регулируемой частотой позволяет изменять задержку срабатывания и тем самым обеспечить селективность защиты.

В случае кратковременного нарушения режима сети, когда в течение заданного промежутка времени напряжение фаз восстанавливается, первый же импульс высокого уровня с выхода элемента 9 производит сброс счетчика узла 10 в нулевое состояние, что предотвращает ложное срабатывание исполнительного блока 12.

Кроме того, предлагаемое построение схемы повышает ее помехоустойчивость, так как в случае возникновения в сети значительного импульсного перенапряжения и

его проникновения по паразитным емкостям и сопротивлениям утечки вдоль схемы, импульс помехи, достигнув счетчика, сбрасывает его в нуль, но не сможет воздействовать на исполнительный блок 12. Потому схема работоспособна не только при синусоидальных напряжениях, но и в условиях значительных (до 40,) нелинейных искажений, вызываемых, например, работой тиристорных преобразователей или сварочного оборудования.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля чередования фаз трехфазной сети, содержащее три входных вывода для подключения к фазам контролируемой сети, три входных преобразователя однополярных полуволн трех синусоидальных напряжений контролируемой трехфазной сети, сдвинутых одно относительно другого не менее чем на 120 эл. град, в три последовательности прямоугольных импульсов, каждая из которых формируется на выходе соответствующего преобразователя, два D-триггера, элемент И и исполнительный блок, причем D-вход первого триггера снабжен выводом для подключения к шине потенциала "Логическая единица", а выход второго D-триггера подключен к первому входу элемента И, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей путем обеспечения защиты от обрыва фазы контролируемой сети, выход первого преобразователя подключен к

С-входу первого и R-входу второго D-триггеров, выход второго преобразователя подключен к С-входу второго D-триггера, D-вход которого подключен к прямому выходу первого D-триггера, выход третьего преобразователя подключен к R-входу первого

D-триггера и к второму входу элемента И, причем входные преобразователи выполнены так, что выходные импульсы каждого из них отделены временными интервалами от импульсов любого другого преобразователя, исполнительный блок выполнен со статическим разрешающим первым входом установки в состояние сигнализации "Исп10

1734161

25

35

50

Составитель А,Федун

Редактор С.Лисина Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Заказ 1674 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 равность" и статическим запрещающим вторым входом установки в состояние сигнализации "Неисправность", взаимодействующим с первым входом по логической схеме ЗАПРЕТ, и в устройство введены блок выдержки времени, выполненный с статическим первым входом включения отработки заданной временной задержки и вторым входом оперативного сброса наработанного текущего значения выдержки времени в ее исходное нулевое значение, и выпрямительный блок, входы которого подключены к входным выводам устройства для подключения к фазам контролируемой сети, формирующий на своих выходных выводах постоянное напряжение при наличии на входных выводах устройства по меньшей мере двух из трех синусоидальных напряжений контролируемой трехфазной сети, при этом выход элемента И подключен к второму входу блока выдержки

5 времени, первый вход которого подключен к соответствующему выходному выводу выпрямительного блока и к первому входу исполнительного блока, второй вход которого подключен к выходу блока выдержки време-.

10 ни, при этом выводы питания элементов устройства подключены к соответствующим выходным выводам выпрямительного блока.

2, Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е е15 с я тем, что первым входом блока выдержки времени и первым входом исполнительного блока служат выводы питания этих блоков.