Способ распознавания поврежденной фазы в сети с изолированной нейтралью или с компенсацией токов однофазных замыканий на землю

 

Использование: в электроэнергетике, конкретно в релейной защите и автоматике в трехфазных распределительных сетях, и для построения блоков распознавания поврежденной фазы во всережимных устройствах автокомпенсации токов однофазных замыканий на землю, в устройствах автоматического заземления поврежденной фазы или в трансформаторных устройствах компенсации ЭДС поврежденной фазы. Оно предназначено для функционирования преимущественно в режиме перемежающегося дугового однофазного замыкания и может работать также при металлических однофазных замыканиях. Сущность изобретения способ включает в себя определение мгновенных значений фазных ЭДС источника питания сети и измерение мгновенных значений напряжения смещений нейтрали, выявление режима однофазного замыкания на землю, подготовку к выдаче и выдачу информации о поврежденной фазе, начиная с момента выявления режима однофазного замыкания на землю ведут фиксацию числа распознаваний каждой из трех фаз в качестве поврежденной, производят подготовку к выдаче информации о повреждении той фазы , по которой зафиксировано максимальное число распознаваний ее повреждений, и выдают информацию о поврежденной фазе в том случае, если в сети ЭДС источника питания имеет минимальное (среди трех фаз) мгновенное значение; если же удвоенное инверсное мгновенное значение напряжения смещения нейтрали находится в промежутке между минимальным и максимальным (среди трех фаз) мгновенными значениями фазных ЭДС источника питания сети, то распознают повреждение той фазы сети, мгновенное значение ЭДС источника питания которой не является ни максимальным , ни минимальным (среди трех фаз сети). 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ы (21) 4827331/21 (22) 21.05.90 (46) 23.11.92. Бюл. N. 43 (71) Институт прикладной математики и механики AH УССР и Донецкий политехнический институт (72) В.К.Обабков и Ю,Н.Целуевский (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 881155882288, кл. Н 02 Н 3/16, 1975, Авторское свидетельство СССР

N 943959, кл. Н 03 H 3/16, G 01 R 31/02, 1976, (54) СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ПОВРЕЖДЕННОЙ ФАЗЫ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛ ЬЮ ИЛИ С

КОМПЕНСАЦИЕЙ ТОКОВ ОДНОФАЗНЫХ

ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ (57) Использование: в электроэнергетике, конкретно в релейной защите и автоматике в трехфазных распределительных сетях, и для построения блоков распознавания поврежденной фазы во всережимных устройствах автокомпенсации токов однофазных замыканий на землю, в устройствах автоматического заземления поврежденной фазы или в трансформаторных устройствах компенсации ЭДС поврежденной фазы, Оно предназначено для функционирования преимущественно в режиме перемежающегося дугового однофазного замыкания и может

Изобретение относится к электроэнергетике, конкретно — к релейной защите и автоматике в трехфазных распределительных сетях и может использоваться для построения блоков распознавания поврежденной фазы во всережимных устройствах автокомпенсации токов однофазных замыканий на землю (ОЗНЗ), в

„„. Ж „„1777102 А1 (я)э 6 01 R 31/ЯО,=Н 02 Н 9/08 (работать также при металлических однофазных замыканиях. Сущность изобретения: способ включает в себя определение мгновенных значений фазных ЭДС источника питания сети и измерение мгновенных значений напряжения смещений нейтрали, выявление режима однофазного замыкания на землю, подготовку к выдаче и выдачу информации о поврежденной фазе, начиная с момента выявления режима однофазного замыкания на землю ведут фиксацию числа распознаваний каждой из трех фаэ в качестве поврежденной, производят подготовку к выдаче информации о повреждении той фазы, по которой зафиксировано максимальное число распознаваний ее повреждений, и выдают информацию о поврежденной фазе в том случае, если в сети ЭДС источника питания имеет минимальное (среди трех фаз) мгновенное значение; если же удвоенное инверсное мгновенное значение напряжения смещения нейтрали находится в промежутке между минимальным и максимальным (среди трех фаз) мгновенными значениями фаэных ЭДС источника питания сети, то распознают повреждение той фазы сети, мгновенное значение ЭДС источника питания которой не является ни максимальным, ни минимальным (среди трех фаз сети).

1 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл.. устройствах автоматического заземления поврежденной фазы или в трансформаторных устройствах компенсации ЭДС поврежденной фазы. Оно предназначено для функционирования, преимущественно, в режиме перемежающегося дугового 03Н3 и может работать также при металлических

ОЗ НЗ. 1777102

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ распознавания поврежденной фазы в сети с компенсацией емкостных токов (а.с.

СССР ¹ 943959, кл, Н 02 Н 3/16, G 01 R

31/02), состоящий в распознавании режима однофазного замыкания о сети, непрерывном определении мгновенных значений фаэных ЭДС и измерении мгновенного значения напряжения смещения нейтрали, выявлении моментов изменения знака напряжения смещения нейтрали и определении той фазы, фазная ЭДС которой, будучи сдвинута на 45 в сети с изолированной нейтралью ипи на 90 в сети с компенсацией емкостных токов, превышает о указанные моменты (изменения знака напряжения смещения нейтрали) некоторый заданный уровень. Информация о повреждении этой фазы подготавливается к выдаче и выдается в том случае, если в сети распознан режим

ОЗНЗ.

Недостатками данного устройства является возможность неправильного распознавания поврежденной фазы в режиме перемежающегося дугового 03Н3, в котором напряжение смещения не является гармоническим, а при некоторых режимах горения дуги оно не является также и периодическим. Возможно неправильное распознавание поврежденной фазы и в условиях компенсации, помимо емкостной, также и активной составляющей тока 03Н3, так как фаза напряжения смещения нейтрали при этом определяется не только поврежденной ° фазой, но и свойствами компенсатора активной составляющей.

Целью изобретения является повышение достоверности распознавания поврежденной фазы, С указанной целью в способе, включающем в себя определение мгновенных значений фазных ЭДС источника питания сети и измерение мгновенных значений напряжения смещения нейтрали, выявление режима однофазного замыкания на землю, подготовку к выдаче и выдачу информации о поврежденной фазе, начиная с момента

- выявления режима однофазного замыкания на землю, ведут фиксацию числа распознаваний каждой из трех фаз в качестве поврежденной, производят подготовку к выдаче информации о повре>кдении той фазы, по которой зафиксировано максимальное число распознаваний ее повреждений, и оыдают информацию о поврежденной 4 азе в том случае, если в сети имеет место режим однофазного замыкания и при этом максимальHîå чиcR0 распознаваний повреждений заф. ксирооано только по одной

20 мгновенного значения фазной ЭДС источ25

5

40 из фаз, причем дпя выполнения каждого распознавания поврежденной фазы оыявляют моменты скачкообразного изменения напряжения смещения нейтрали и далее для этих моментов времени производят следующие действия: удваивают и инвертируют измеренное мгновенное значение напряжения смещения нейтрали, выявляют те фазы источника питания сети, которые имеют минимальное и максимальное мгновенные значения фазных ЭДС, сравнивают упомянутые минимальное и максимальное (среди трех фаз) мгновенные значения фазных ЭДС с также упомянутым удвоенным инверсным мгновенным значением напряжения смещения нейтрапи, и, если удвоенное инверсное мгновенное значение напряжения смещения нейтрали оказалось меньше минимального (среди трех фаз) ника питания сети, то распознают повреждение той фазы сети, ЭДС источника питания которой имеет максимальное (среди трех фаз) мгновенное значение; если удвоенное инверсное мгновенное значение напряжения смещения нейтрали оказалось больше максимального (среди трех фаз) мгновенного значения фазной ЭДС источника питания сети, то распознают повреждение той фазы сети, мгновенное значение

ЭДС источника питания которой имеет минимальное (среди трех фаз) мгновенное значение; если же удвоенное инверсное мгновенное значение напряжения смещения нейтрали находится в промежутке между минимальным и максимальным (среди трех фаз) мгновенными значениями фазных

ЭДС источника питания сети, то распознают повреждение той фазы сети, мгновенное значение ЭДС источника питания которой не является ни максимальным, ни минимальным (среди трех фаз). Кроме того, фиксацию числа распознаваний каждой из трех фаз в качестве поврежденной ведут следующим образом: в момент распознавания возникновения в сети режима однофазного замыкания на землю фиксируют некоторое начальное, одинаковое для всех трех фаз число распознаваний их в качестве поврежденных, лежащее в интервале между нулевым и заранее назначенным максимальным числом распознаваний, а далее после каждого (очередного) распознавания какой-либо фазы о качестве поврежденной число распознаваний повреждения данной фазы увеличивают на две единицы, а число распознавания повреждений каждой иэ двух других фаэ уменьшают на одну единицу, причем по достижении числом распознаваний повре>кдения любой иэ фаз упомянуто1777102 го заранее назначенного максимального значения или же нулевого значения прекращают дальнейшее соответственно увеличение или уменьшение числа распознаваний этой фазы в качестве повре>кденной.

На фиг, 1 показаны временныедиаграммы, иллюстрирующие предлагаемый способ; на фиг. 2 — пример функционально-принципиальной схемы конкретного выполнения устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 3 — упрощенная укрупненная блок-схема алгоритма, реализуемого устройством, показанным на фиг. 2; на фиг. 4 — упрощенная блок-схема алгоритма распознавания поврежденной фазы по информации, полученной в результате скачкообразного изменения напряжения нейтрали, на фиг, 5— упрощенная блок-схема алгоритма фиксации числа распознаваний каждой из трех фаз А, В и С в качестве ловрежденной; на фиг. 6 — упрощенная блок-схема алгоритма подготовки и выдачи информации о поврежденной фазе.

На фиг. 1 обозначено: 1, 2 и 3 — фазные

ЭДС ЕА(т), Ев(1) и Ec(t) фаз А, В и С сети;

4 — напряжение e(t) смещения нейтрали в режиме перемещающегося дугового ОЗНЗ (с пробоем в момент to); 5...10 — точки равенства фаэных ЭДС источников, соответственно,фазАи С, В и С,Аи В,Аи С, В и С,Аи

В; 11...16 — границы по времени to {или по мгновенной фазе а> to) момента скачкообразного изменения напря>кения e(t) смещения нейтрали между различными зонами для распознавания поврежденных фаэ;

17...30 — отрезки границ по мгновенному значению напряжения е() смещения нейтрали сразу >ке после момента его скачкообразного изменения, разделяющие участки, которые соответствуют повреждению различных фаэ сети.

На фиг. 2 обозначены: управляющая микроЭВМ 31, состоящая иэ процессора 32 с постоянным и оперативным запоминающими устройствами (ПРЗУ), генератора ЗЗ тактовых импульсов, программируемого таймера 34, контроллера 35 прерываний с входами Ir 1, 1г 2 и Ir3, выходного порта 36 и шины 37 данных, адресов и управления.

Кроме того, на фиг. 4 показаны: 38 — нулькомпаратор, на вход которого подан сигнал, пропорциональный фазной ЭДС ЕА(1) фазы

А, 39 — смещенный (на величину порядка

15 от амплитуды Em фазной ЭДС сети) компаратор, 40 — датчик скачкообразных изменений (ДСИ) напряжения e(t) смещения нейтрали; 41 — схема измерения мгновенноr0 значения e(to+ д) напряжения смещения

55 нейтрали в момент времени to + д, где д— мала величина (т.е. сразу же после возникновения скачкообразного изменения напряжения e(t) смещения нейтрали), состоящая из резисторов 42...47, переключающего аналогового коммутационного элемента 48 с управлением от логического сигнала z, интегратора, выполненного на операционном усилителе 4" и конденсаторе

50, и релейного звена с небольшим (порядка

10...30 мВ) гистереэисом, выполненного на операционном усилителе 51 и стабилитронах 52 и 53; 54 — логический элемент "НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ". Стабилитрон 53 выполняет также функции формирователя логического сигнала h.

На фиг, 3 обозначены: 55...62 — блоки упрощенного укрупненного алгоритма работы устройства, изображенного на фиг. 2.

На фиг. 4 обозначены: 63...73 — блоки упрощенного алгоритма распознавания поврежденной фазы по информации, полученной в результате очередного скачкообразного изменения напряжения смещения нейтрали. соответствующего блоку 60 на фиг. 3, На фиг. 5 обозначены 74...93 — блоки упрощенного алгоритма фиксации числа распознаваний каждой из трех фаз (А, В и С) сети в качестве поврежденной, соответствующего блоку 61 на фиг, 3.

На фиг. 6 обозначены: 94...102 — блоки упрощенного алгоритма подготовки и выдачи информации о поврежденной фазе в порт

36 (фиг. 2). соответствующего блоку 62 на фиг. 3.

Для пояснения реализации способа устройством, изображенными на фиг. 2, рассмотрим сначала временные диаграммы, показанные на фиг. 1. В момент то очередного дугового пробоя в режиме перемещающегося дугового замыкания на землю (03H3), так же как и в момент возникновения металлического 03Н3, имеет место скачкообразное изменение напряжения e(t) смещения нейтрали(кривая 4 на фиг. 1-для случая перемежающегося дугового 03H3).

В результате s момент to + д (д — некоторая малая величина), т.е. сразу после скачкообразного изменения, мгновенное значение е(то+д) напряжения e(t) смещения нейтрали становится равным мгновенному значению

EA(to) (в момент пРобоЯ) фазной ЭДС EA(t) повре>кденной фазы (в данной примере— фазы А). Причем равенство e(to+ д) = EA(to+

+д) EA(to) возникает независимо от нали-. чия или отсутствия в сети компенсации емкостной и (или) активной составляющей токов 03Н3, и независимо от степени их

1777102 расстройки. Поскольку фазные ЭДС EA(t), Et}(t) и Ec(t) как функции времени заранее известны и не зависят ни от режима работы сети, ни от поврежденной фазы, то для каждого момента времени t можно указать их мгновенные значения. Поэтому, зная момент времени to или >ке мгновенную фазу ил, и измерив мгновенное значение е(1+ д) напряжения e(t) смещения нейтрали сразу же после скачка, можно указать ту фазную

ЭДС EA(t), Ев(1) или Ec(t), которая в момент

t< скачка имела мгновенное значение E (t<), Ев(со) или Ec(to), наиболее близкое к измеренному значению e(to + д) напряжения смещения нейтрали, и считать поврежден- 15 ной ту фазу А, В или С сети, к которой относилась укаэанная фазная ЭДС. Так как в процессе измерения величины е(10+ д) (сразу после скачка) возможны погрешности, то целесообразно заранее для каждого эна «е- 20 ния t указать те интервалы мгновенных значений напряжения e(t) смещения нейтрали, попадания в которые величины е(1>+ д)(сразу после скачка) свидетельствует об ОЗНЗ в фазах А, В или С сети. Иными словами, пред- 25 лагается разбить плоскость (е, ил) на зоны, относимые к повреждению фаз А, В или С сети. Если полагать, что фаэные ЭДС описываются следующими соотношениями:

Ед(1) = Em slA и} t, (1) 30

ЕВ(1) = Em sin (иЛ + — л), 2

3 (2)

Ec(t) = Еп«sin (ил+ 1 — л).

3 (3) где on — мгновенная фаза, то, как следует из 35 фиг, 1, разбиение плоскости (е, ил) на зоны по оси ил следует производить через точки (5...1 0 на фиг. 1) равенства двух или трех фазных ЭДС, т.е. через те точки. в которых

z л 5 1 40

ddt = 6,Nt =,и}1= я, и}1 =1 к, o} t=

1 5

= 1 — m, и} t = 1 — л . Указанные границы со2 6 ответствуют позициям 11...16 на фиг. 1. Границы по величине е(10+ д) различны для 45 каждого иэ интервалов между указаными точками, однако их также можно указать, исходя из фиг, 1, Так, для интервала по и} t (О, и (1 — 6 л, 2 л) границей между зонами

5 фаз А и С является функция, представляющая собой среднее арифметическое между

ЭДС EA(t) и Ec(t) источников этих фаз: ед (1} + ес Щ Ев « } ББ

2 2 а границей между зонами фаз А и В в том же интервале по и} t — функция, представля«ощая собой среднее арифметическое между

ЭДС EA(t) и Ee(t) источников фаз А и B: ед «t } ев «т} ес «r}

2 2

Таким образом, для «>t 6 (О, о) ии>16

Л

6(1 — 6к, 2 K), повреждение фазы А должны

5 распознаваться в случае, если е(1, + д)6 — 2, — ?, т.е, если -2е(1,+д )6

Ec t Et}(t }

6(Ев(10), Ec(t )); повреждение фазы В должно распоэнаваться в случае, если е(1 + д) <

< —, т,е; если -2e(to+ д) > Ec(t );

Ес повреждение фазы С должно распознаватьЕв ся в случае, если е(го + д) >, т,е. если -2e(to+ д) < Ев(10). Действуя по аналогии, можно указать границы (по величине е(0+ д) для всех остальных интервалов по величине ил, Полученные в результате интервалы сведены в таблицу 1.

Отрезки синусоид. ограничивающих на плоскости (е, ил), согласно табл. 1, зоны различных фаз по координате е, обозначены на фиг. 1 позициями 17...30 (толстые линии), Разбиение плоскости (е, ил) по координате ил на зоны, соответствующие повреждению различных фаэ сети, произведено на фиг, 1 толстыми линиями (позиции 11...30). Там же указаны поврежденные фазы сети, соответствующие всем зонам, на которые разбита плоскость (е, ил).

Из табл. 2. где указаны фазные ЭДС, имеющие минимальное и максимальное (среди всех трех фаз) мгновенные значения

EA(t), Ев(1), Ec(t) в различных интервалах по мгновенной фазе а t видно. что сочетания трех фаз А, В и С сети, мгновенные значения

ЕА(1), Ei}(t), Ec(t) фазных ЭДС которых имеют максимальное и минимальное среди трех фаз значения (для любого значения (для любого значения мгновенной фазы и>16(0,2 л )) однозначно определяют интервалы, на которые разбита ось и> t на фиг, 1 (и в табл. 1).

Сопоставив табл. 1 с табл. 2, несложно заметить, что в тех случаях, когда удвоенное инверсное мгновенное значение — 2е(10+ .д) напряжения e(t) смещения нейтрали сразу после момента to его скачкообразного изменения оказывается меньше минимального (среди трех фаз А, В и С сети) мгновенного значения Ep(t««). Ев(1«>) или Ec(tp) фаэной

ЭДС, то повреждена та фаза сети, ЭДС источника которой имеет в этот момент (to) максимальное (среди трех фаз А, В и С сети) мгновенное значение. Если же удвоенное инверсное мгновенное значение -2e(to+ д) 1777 102

10 напряжения смещения нейтрали сразу после момента to его скачкообразного изменения оказалось больше максимального (среди трех фаз А, В и С сети) мгновенного

ЗНаЧЕНИЯ EA(to), Ee(to) ИЛИ EC(to) фаЗНОй

ЭДС, то повреждена та фаза сети, ЭДС которой в этот момент to имеет минимальное (среди трех фаз А, В и С сети) мгновенное значение. Если же удвоенное инверсное мгновенное значение -2е(1О + д) напряжения e(t) смещения нейтрали сразу после момента to его скачкообразного изменения оказалось в промежутке между минимальным и максимальным (среди трех фаз А. В и

С сети) мгновенными значениЯми EA(to), Eg(to) или Ес(то) фазных ЭДС, то повреждена та фаза сети, ЭДС источника которой в этот момент (to) не является ни минимальной, ни максимальной (среди трех фаз А, В и С сети).

В устройстве, изображенном на фиг. 2, в моменты прохо>кдения фазной ЭДС EA(t) через ноль, формируются передние фронты сигнала Зе на выходе нуль-компаратора 38, которые. воздействуя на управляющий вход

Е программируемого таймера 34, перезапускают его, в результате чего таймер 34 начинает счет тактовых импульсов, поступающих на его счетный вход С с выхода генератора 33 тактовых импульсов ГТИ (c частотой на 3-4 порядка выше частоты сети). При этом счет начинается с некоторого начального кода, заранее записанного в таймер 34 процессором 32 с постоянным и оперативным запоминающими устройствами, и ведется в сторону уменьшения этого кода. В результате код, считанный в любой момент времени из таймера 34, оказывается пропорциональным мгновенной фазе ол момента t считывания. Таким образом осуществляется общая синхронизация устройства частотной сети.

При возникновении 03Н3 амплитуда

em напряжения е(т) смещения нейтрали выходит за пределы нечувствительности смещенного компаратора 39 (порядка 15 / от амплитуды Em фазной ЭДС), При этом возникновение импульсов, поступающих на вход tr 1 контроллера прерываний 35, который инициирует выполнение (процессором

32 с запоминающими. устройствами) соответствующей подпрограммы обработки прерываний по этому входу, является признаком для перевода устройства в режим

03Н3. В этом режиме на выходе z порта 36 устанавливается сначала сигнал логической единицы. Аналоговый коммутационный элемент 48 подключает суммирующую точку интегратора, выполненного на операционном усилителе 49 и конденсаторе 50, к точке

55 соединения резисторов 42 и 43. что превращает указанный интегратор в инерционное звено с малой (по сравнению с периодом частоты сети) постоянной времени. В результате сигнал e*(t) на выходе операционного усилителя 49 отслеживает (с соответствующим коэффициентом передачи и с противоположным знаком) напряжение е(с) смещения нейтрали. Знак сигнала

e(t) определяет знак напряжения на выходе операционного усилитея 150, а следовательно и логическое значение сигнала h на выходе логического элемента 54 "HEPABHO3HAЧНОСТЬ", B случае несовпадения его с логическим значением сигнала g на выходе порта 36 с выхода элемента 54 на вход Ir 3 контроллера 35 прерываний поступает сигнал, инициирующий вызов упомянутым контроллером 35 соответствующей подпрограммы, которая, в частности, устанавливает равенство логических сигналов:

g ..= =h. Подобный механизм позволяет микроЭВМ 31 фиксировать знак (и моменты его изменения) сигнала е*(т) на выходе операционного усилителя 49.

В случае возникновения скачкообразного изменения (в момент времени to).напря>кения е(1) смещения нейтрали, инерционное звено с малой постоянной времени на элементах 42, 43, 48...50 отслеживает его изменение, в результате чего на выходе операционного усилителя 49 устанавливается напряжение е (t). пропорциональное новому значению е(to + Д) напряжения e(t) смещения нейтрали. Кроме того, в этот же момент to датчик 40 формирует на выходе кратковременный нулевой логический сигнал, поступающий на вход Ir

2 контроллера 35 прерываний, задний фронт которого инициирует подпрограмму обработки прерываний по входу !г2. В процессе выполнения этой подпрограммы процессор 32 с запоминающими устройствами маскирует вход lr 2 контроллера 35 прерываний, считывает и запоминает содержимое таймера 34, т.е. фиксирует мгновенную фазу

to момента скачкообразного изменения напряжения e(t) смещения нзйтрали. Помимо этого, в процессе выполнения данной подпрограммы логическое значение сигнала z на выходе порта 36 устанавливается равным нулю. В результате суммирующая точка интегратора на элементах 49, 50 отключается от точки соединения резисторов 42, 43 и . подключается к резистору 44. Вследствие этого на вход интегратора, образованногб теперь элементами 44, 48...50, поступает напряжениее со стабилитронов 52, 53, абсол ютная величина которого определяется указанным стабилитронами и является не1777102

35

55 изменной, а знак совпадает со знаком сигнала е (t) на выходе операционного усилителя 49. Поэтому выходное напряжение e*(l) рассматриваемого интегратора начинает уменьшаться по абсолютной величине с постоянной скоростью, определяемой элементами 52, 53, 44. 50. По истечении некоторого отрезка времени Л t (пропорционального напряжению на выходе интегратора в момент to + д переключения суммирующей точки, т.е. пропорционального мгновенному значению e(to +- д) напряжения e(t) смещения нейтрали сразу после его скачкообразного изменения) сигнал e*(t) достигнет нуля, а затем сменит знак. Смена знака происходит благодаря гистерезису релейного звена на элементах 45„,47, 51...53, В момент смены знака напряжением на выходе операционного усилителя 51 логические сигналы h u ,g становятся неравными, в результате чего на выходе логического элемента 54 появляется логическая единица и контроллер 32 прерываний инициирует вызов подпрограммы обработки прерывания по входу ir 3.

Указанная подпрограмма снова считывает и запоминает содержимое таймера 34, т.е. по сути дела, мгновенную фазу в(со+ Лс) момента to+ Лt смены знака сигнала на выходе операционного усилителя 51, устанавливает "единичное" значение сигнала г на выходе порта 36, т.е. возвращает интегратор на элементах 49, 50 в режим слежения за напряжением e(t) смещения нейтрали устанавливает логический сигнал

g.íà выходе порта 36 равным сигналу h u. наконец,-размаскирует вход Ir 2 контроллера прерываний. В результате в оперативном запоминающем устройстве блока 32 оказываются данные, несущие информацию о мгновенной фазе в tp момента lp скачкообразного изменения напряжения e(t) смещения нейтрали и о мгновенном значении

e(tp+ д) этого напряжения сразу после скачкообразного изменения, которое пропорционально величине Ь t. Устройство оказывается подготовленным. к получению аналогичной информации о следующем скачкообразном изменении напряжения e(t)

- смещения нейтрэли (если оно произойдет), Далее процессор 32 с запоминающими устройствами. обрабатывает полученную информацию в соответствии с алгоритмом, упрощенная блок-схема которого показана на фиг. 3, реализуя таким образом действия предлагаемого способа. При этом для счетчиков распознаваний фаз в качестве поврежденных выделяются 3 ячейки оперативного запоминающего устройства блока 32 (фиг. 2). а в качестве начальных значений (блок 58 алгоритма на фиг. 3) зано сятся числа, равные половине максимального числа Nmax, которое может быть записано в каждую из упомянутых ячеек. Для распознавания поврежденной фазы по результатам, занесенным в оперативное запоминающее устройство блока 32 (фиг. 2) подпрограммы обработки прерываний по входам Ir 2 и Ir 3 контроллера 35 прерываний (фиг, 2), выполняются действия. соответствующие блоку 60 алгоритма на фиг. 3, который раскрыт на фиг. 4. Для вычисления абсолютной величины мгновенного значения e(tp+ д) напряжения е(с) смещения нейтрали сразу после его скачкообразного изменения (в момент to), вычисляется время

Ьс между моментами переключения схемы, состоящей из элементов 42...44, 48...50 из режима слежения в режим интегрирования и обратно. Знак его устанавливается по значению логической переменной д (на выходе порта 36. фиг. 4) во время интегрирования (т.е. на отрезке времени to < t < to+ Й).

Таким образом выполняется блок 64 алгоритма, изображенного на фиг. 4. Затем производится удвоение и инвертирование полученной величины e(to+ Л t) (блок 65 на фиг. 4). Вычисление мгновенных значений

EA(tp), Ев(со) и Ec(to) фазных ЭДС EA(t), Ев(с) и Ec(t) в момент tp скачкообразного изменения напряжения -e(t) смещения нейтрали (блок 66 на фиг. 4), производится согласовано выражениям (1) — (3), причем, мгновенная фаза в tp момента со скачкообразного изменения e(t) определяется по содержимому таймера 34, занесенному в оперативное запоминающее устройство блока 32 (фиг. 2) во время выполнения подпрограммы обработки прерывания Ir 2 контроллера 35 прерываний. Далее, в процессе выполнения блока 67 (фиг. 4) определяются величины

Emax = max (EA(tp), ES(to), EC(to)) и Emln = mIfl (EA(tp), Ea(tp), EC(to)2, а таКжЕ ЭаПОМИНаЮтСЯ те фазы (А, В и С) сети, для которых величины Ел(со), Ец(с,) и Ec(lo) пРинЯли максимальное, минимальное и промежуточное (не максимальное и не минимальное) значения.

По результатам сравнения величины -2е(со+

+д) с величинами Emax u Emin (блоки 68 и 69 алгоритма на фиг. 4), согласно данному способу к поврежденной относится одна иэ трех фаз(А, В или С), которая и запоминается блоком 32 (фиг. 2) в качестве промежуточного результата, Далее выполняется фиксация числа распознаваний каждой иэ трех фаз сети (А. В и

С) в качестве поврежденной (блок 61 апгоритма на фиг. 3). Алгоритм выполнения этой операции показан на фиг. 5. В результате

его выполнения увеличивается разница

1777102

30

40

55 между числом, занесенным в счетчик фазы сети, распознанной как поврежденная, и числами,.занесенными в счетчики двух других фаз сети (если содержимое этих счетчиков не достигло верхней или нижней, нулевой границ). Подобный подход, означающий по сути дела накопление информации о поврежденной фазе сети (главным образом, в режиме перемежающегося дугового

03Н3. при каждом новом дуговом пробое в месте замыкания), позволяет. Ilo ходу накопления информации, исправить случайно возникшую ошибку при распознавании поврежденной фазы и не исключает возможности перевыбора поврежденной фазы при переходе 03Н3 с одной фазы на другую (например, в случае такой последовательности событий: 03Н3 в одной фазе — двухфазное замыкание на землю — отключение максимально-токовой защитой присоединения, в котором 03Н3 возникло первым). При этом в значительной мере преодолевается известное противоречие между быстродействием и достоверностью распознавания поврежденной фазы. На завершающем зтапе обработки информации, полученной при очередном скачкообразном изменении напряжения e(t) смещения нейтрали, производится подготовка к выдаче и выдача информации о поврежденной фазе (в виде логической единицы на соответствующем разряде порта 36, см. фиг. 2). Данная операция соответствует блоку 62 на фиг. 3, который раскрыт подробнее на фиг. 6. В результате попарного сравнения (блоками алгоритма на фиг. 6) содержимого счетчиков распознаваний фаз А, В и С в качестве поврежденных, выдается информация о повреждении той фазы, содержимое счетчика которой имеет наибольшее значение; В случае, если содержимое двух счетчиков одинаково, а содержимое третьего счетчика меньше содержимого двух ранее упомянутых счетчиков,.однозначного вывода о поврежденной фазе сделать нельзя и, согласно рассматриваемому способу, выдачу информации о поврежденной фазе в этом случае прекращают. Для этого в процессе выполнения алгоритма, приведенного на фиг. 6, формируются ".нулевые" сигналы на выходах порта 36 (фиг. 2), соответствующих всем трем фазам.

При использовании данного способа информация о поврежденной фазе получается практически сразу же в момент первого дугового пробоя (при перемежающемся дуговом 03H3) или же в момент возникновения металлического Р3Н3. Это означает, что устройства, реализующие данный способ; обладают предельно высоким быстродействием, что особенно ценно в системах автокомпенсации полного тока РЗНЗ. а также в системах автоматического заземления поврежденной фазы или компенсации ЗДС поврежденной фазы при помощи трансформатора в нейтрали сети. Так как информация поступает в устройства, реализующие рассматриваемый способ, именно в моменты дуговых пробоев, то данное обстоятельство позволяет говорить о существенном повышении достоверности распознавания поврежденной фазы в режиме перемежающегося дугового 03Н3, как при отсутствии, так и при наличии в сети компенсации активной составляющей, в котором способ-прототип практически неработоспособен.

Существенному повышению достоверности распознавания способствует, кроме того, накопление информации о поврежденной фазе при каждом дуговом пробое, что позволяет исправить случайную ошибку при распознавании поврежденной фазы или же перевыбрать фазу при переходе 03Н3 с одной фазы на другую.

Предложенный способ целесообразно комбинировать с известными способами распознавания поврежденной фазы в режимах бездуговых ОЗНЗ для обеспечения работоспособности в тех случаях, когда замыкание не сопровождается скачкообразными изменениями напряжения смещения нейтрали.

В целом же использование рассмотренного способа приводит к повышению надежности и безопасности элект.роснабжения.

Формула изобретения

1. Способ распознавания поврежденной фазы в сети с изолированной нейтралью или с компенсацией токов однофазных замыканий на землю, включающий в себя оп- ределение мгновенных значений фазных

ЭДС источника питания сети и измерение мгновенных значений напряжения смещения нейтрали, выявление режима однофазного замыкания на землю, подготовку к выдаче и выдачу информации о поврежденной фазе, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности распознавания поврежденной фазы, начиная с момента выявления режима однофаэного замыкания на землю, ведут фиксацию числа распознаваний каждой иэ трех фаз в качестве поврежденой, производят подготовку к . выдаче информации о повреждении той фазы, по которой зафиксировано максимальное число распознаваний ее повреждений, и выдают информацию о поврежденной фазе в том случае, если в сети имеет место режим однофазного замыкания и при этом

1777102

16 максимальное число распознаваний повреждений зафиксировано только по одной из фаз. причем для выполнения каждого распознавания поврежденной фазы выявляют моменты скачкообразного изменения 5 напряжения смещения нейтрали и для этих моментов времени удваивают и инвертируют измеренное мгновенное значение напряжения смещения нейтрали, выявляют те фазы источника питания сети, которые име- 10 ют минимальное и максимальное мгновенные значения .фазных ЭДС, сравнивают упомянутые минимальное и максимальное (среди трех фаз) мгновенные значения фазных ЭДС с упомянутым удвоенным инверс- 15 ным мгновенным значением напряжения смещения нейтрали и, если удвоенное инверсное мгновенное значение напряжения смещения нейтрали оказалось меньше минимального (среди трех фаэ) мгновенного 20 значения фазной ЭДС источника питания сети, то распознают повреждение тай фазы сети, ЭДС источника питания которой имеет максимальное (среди трех фаз) мгновенное значение; если удвоенное инверсное мгно- 25 венное значение напряжения смещения. нейтрали оказалось больше максимального (среди трех фаз) мгновенного значения фазной ЭДС источника питания сети, то распознают повреждение той фазы сети, 30 мгновенное значение ЭДС источника питания которой имеет минимальное (среди трех фаз) мгновенное значение; если же удвоенное инверсное мгновенное значение напря-.

Таблии а 1

Повреящiтереал no Q с(радиан)

Т Г денная фаза (° ) (. 2) а.Ф ) р б 2 2 б,1,ь (,1л,1 3) (,1 р 1 ф) (l+ Ä 27) е(е,+3) <

В+(а) e(t o3)< к (ер) кр(ер) — у — < к е(.р) <

Ey(to)

Eo(to) — — <

<-2e(t <3 )<

<- — — или или

-2ейр 31 тк,(е,)

P Eo(t,) или

ES(to)< с-ге(й у8)<

<-к,(е,) кр(р)<

-2е (t i3}<

cEe(to) -2e(t т3))

)Вь(ер)

) кз(ер) -2е(е +

4)

>E,(to) -2е(е +

+81<

<ке(е) e(too3)< (р8»

e(t w3)>

Eo(to) <

ce(t +3)< е (+8 )4 к (.р) > с(Я >е(<р.3) Eo(to) <

E (to) к <,,) 2 кр(р) г к (е) или с-2e(to+8)<

cE,(t„) с Ez(tр) o Ee(to) р(р или или или

-2e(too8 )з -2e(t +8)) C-2e(to+8)<

>К,(с,) pE„(t ) (E„(t ) жения смещения нейтрали находится в промежутке между минимальным и максимальным (среди трех фаэ) мгновенными значениями фазных ЭДС источника питания сети, то распознают повреждение той фазы сети, мгновенное значение ЭДС источника питания которой не является ни максимальным ни минимальным (среди трех фаэ) сети.

2. Способ по и. 1, о тл и ч а ю щи и с я тем, что фиксацию числа распознаваний каждой из трех фаз в качестве поврежденной ведут следующим образом: в момент распознавания возникновения в сети режима однофазного замыкания на землю фиксируют начальное, одинаковое для всех трех фаз число распознаваний их в качестве поврежденных, лежащие в интервале между нулевым и заранее назначенным максимальным числом распознаваний, после каждого (очередного) распознавания какой-либо фазы в качестве поврежденной, число распознаваний повреждения данной фазы увеличивают на две единицы, а число распознаваний повреждений каждой иэ двух других фаз уменьшают на единицу, причем по достижении числом распознаваний повреждения любой из фаз вышеупомянутого, заранее назначенного, максимального значения или же нулевого значения прекращают дальнейшее соответственно увеличение или уменьшение числа распознаваний этой фазы в качестве поврежденнойой.

1777102

19

Продолжение табл.1

Поврежденная

Nrepean по (д t (радиан) (- ° — ) (1 .н, 12 4) (12ю. 1- ю )

1 я 2 ° ) (— - )

6 2 ю (О, -)

Фаза (+», 1 а)

6 е(Са4)р

e(tost)) e(c,i8>(«(tð+3 )(Es(co)

Е (о) р" Eo(to)

Ee(to) (-—

Eo(t ) с

Eg (to k

C.-2e(to4 ) Таблица 2

e(t i6>> Eo(to>

2 (или или

-2 (,лk Ea(t.) с-2е(е 4К

CEа(е) (E„(co>

Eg(to) 2 2(t. 3) или

-2e(t at)) Ee(o)

E(t) Ee(to) .) C (e(toi3)c

Ee(to)<

С -2e(to+3)C

C Ee(-o) -2e(to+3 )а (Ei(to) -2e(t «3)с

Ь(еа) 1777102

i777102

1777102

1777102 а Юо Клока 6 .У ссо.ржиног сытчпка g!o ыВ ра8иО,М лr.рМ5

И ерник? уБ- оЧи . ь каиюос cCrr mvu г-а q-арЫЯИаd еРиюи pit

85 (ссД. ф Гсср(и снюуикл 3"

l)-Î?

y rn

86 нСт унесть Vi ur4 oc"хеиисе vr C и а а ары А м 1едма

c cod uruio

Csee мил а,Ра1, Д

o6tÞ иаке. 1наОг.+rrrc нсвт yg цКяц шоу рд;,ф. аыиФдс еvdrnrrrih а а:а и4 но2"

Есиии Cg bi е ю; ncgpiис дама: гВ- -..-. par о

1777102

Составитель Ю. Целуевский

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л. Лукач Редактор О. Стенина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4121 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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