Устройство для контроля ресурса коммутационных аппаратов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 07 С 3/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ОО (fl

СР

ОО

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4911770/24 (22) 15.02.91 (46) 30.12,92. Бюл. М 48 (71) Винницкий политехнический институт (72) Б, И. Мокин, В. 8. Грабко и H. А. ГоловаТЮК (56) Авторское свидетельство СССР

l4 881797, кл. G 07 С 3/10, 1979.

Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1446637, кл. 6 07 С 3/10, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РЕСУРСА КОММУТАЦИОНН ЫХ АППАРАТОВ .(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для измерения отключающего ресурса высоковольтных, выключателей. Целью изобретения являет„, Ы,, 1785018 А1 ся повышение точности устройства, Устройство содержит датчик 1 тока, преобразователь 2 тока в напряжение, компарвторы 3, 4, 5 и 25, элементы НЕ 6, 11 и 19, триггер 7, генераторы 8 и 22 импульсов, одновибратор

9, элементы И 10, 14, 19, 23, элементы ИЛИ

12 и 20, счетчики 13, 21 и 24, регистр 15, блок

26 установки нуля, дифференцирую1ций элемент 18, элемент 28 задержки и формирователь 29 импульсов. В данном устройстве производится пересчет величины отключаемого тока на отключение номинального рабочего тока выключателя, вследствие чего по выходному счетчику отсчитывается не просто число срабатываний выключателя, а его израсходованный ресурс. 2 ил.

1785018 в качестве датчика тока, не позволяет с тре- . буемой точностью измерить значение отключаемого аварийного тока иэ-за насыщения магнитопровода ТТ при больших значениях тока, вследствие чего форма вторичного тока соответствует форме первичного тока лишь на начальных участках синусоиды, т.е. до значения, соизмеримого с номинальным рабочим током ТТ. При этом в определение отключающего ресурса вносится погрешность.

Третьим недостатком данного устройства является то, что при отключении выключателем аварийного тока, содержащего в. себе апериодическую быстрозатухающую составляющую, что имеет место в реальных электрических сетях, а АЦП устройства фиксируется суммарное значение периодической и апериодической составляющих отключаемого тока, хотя до момента отключения апериодическая составляющая уже отсутствует. Это вносит погрешность в определение отключающего ресурса выключателя.

Четвертым недостатком устройства является то, что оно не защищено от кратковременных толчков тока, протекающих через выключатель, которые соизмеримы по уровню с токами короткого замыкания и мо-гут возникать в электрических сетях при двойных замыканиях, селективной работе релейных защит и др.

Целью изобретения является повышение точности работы устройства.

Устройство поясняется чертежами, причем на фиг. 1 изображена структурная схема устройства, а на фиг. 2 приведены диаграммы, поясняющие работу устройства при преобразовании аналогового сигнала в цифровой.

Устройство содержит датчик 1 тока, преобразователь 2 тока в напряжение, первый,. второй и третий компараторы 3, 4 и 5, первый элемент HE 6, триггер 7, первый гене5 ратор 8 импульсов, одновибратор 9, первый элемент И 10, второй элемент НЕ 11, первый элемент ИЛИ 12, первый счетчик 13 импульсов, второй элемент И 14, регистр 15, датчик

16 коммутаций, третий элемент НЕ 17, дифференцирующий элемент 18, третий элемент И 19, второй элемент ИЛИ 20, второй счетчик 21 импульсов, второй генератор 22 импульсов, четвертый элемент И 23, третий счетчик 24 импульсов, четвертый компаратор 25, блок 26 установки нуля, третий элемент ИЛИ 27, элемент 28 задержки, формирователь 29 сигнала.

10 которого соединен с вторым входом перво- 15 го счетчика импульсов, выход которого подго датчика соединен с управляющим входом аналого-частотного преобразователя, с пер- 20 вым входом второго счетчика импульсов и через генератор импульсов — с вторым входом второго счетчика импульсов, выход которого подключен к вторым входам блока передачи и элемента сравнения, выход ко- 25

35

50 компараторов и триггеров. Схема шифратора при этом тоже усложняется, Это приводит к возрастанию аппаратурных затрат и 55

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для измерения отключающего ресурса высоковольтных выключателей.

Известно устройство для контроля ресурсов коммутационных аппаратов; содержащее первый датчик, выход которого через аналого-частотный преобразователь соединен с первым входом первого счетчика импульсов, генератор импульсов, второй счетчик импульсов, триггер управления, элемент сравнения, блок передачи, второй и третий датчики, выходы которых подключены к входам триггера управления, выход ключен к первым входам элемента сравнения и блока передачи, выход третьеторого соединен с управляющим входом блока передачи.

Недостатком данного устройства является его затруднительное использование в высоковольтных электрических сетях, поскол ьку датчик напряжения дуги технически нереализуемый для данного класса напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для контроля ресурса коммутационных аппаратов, содержащее датчик коммутаций, первый счетчик импульсов, датчик тока, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), содержащий три компаратора, три триггера и шифратор, дифференцирующий элемент, четыре логических элемента НЕ, три.логических элемента ИЛИ, шесть логических элементов И, генератор импульсов, второй счетчик импульсов, блок установки нуля и формирователь сигнала.

Данное устройство имеет следующие недостатки, При необходимости определять отключающий ресурс выключателя в широком диапазоне коммутируемых токов для точного определения ресурса нужно использовать АЦП с большим количеством снижению надежности функционирования устройства.

Вторым недостатком данного устройства является его низкая точность за счет того, что трансформатор тока (ТТ), используемый

Устройство работает следующим образом, 1785018 сигнал единицы с инверсного выхода триггера 7; С выхода элемента И 19 короткий импульс через элемент ИЛИ 20 поступает в 15 счетчик 13, увеличивая показания последнего на единицу счета и, тем самым, фиксируя срабатывание выключателя при отключении тока, не превышающего номинальный рабо20

35

50

При подаче питающего напряжения на схему блок 26 коротким импульсом через элемент ИЛИ 27 устанавливает в нулевое положение триггер 7, счетчики 21 и 24 и регистр 15.

Если-диагностируемый выключатель отключает цепь с током, значение которого меньше порога срабатывания компаратора

5, то при этом срабатывает датчик 16, сигнал единицы через дифференцирующий элемент 18 подается на один вход элемента И

l9, на втором входе которого присутствует чий ток выключателя.

Если же диагностируемый выключатель отключает ток, значение ко-,срого превышает номинальный рабочий ток выключателя, то в этом случае с выхода преобразователя

2 выпрямленное напряжение, соответствующее протекающему через выключатель току, поступает на входы компараторов 3, 4 и 5. При этом компаратор 5 срабатывает и на прямом выходе триггера 7 устанавливается сигнал единицы. Пороги срабатывания компараторов 3 и 4 выбраны таким образом, что компаратор 3 срабатывает при положительном близком к нулю, сигнале на восходящей линии полусинусоиды, подаваемой с выхода преобразователя 2, а компаратор 4 срабатывает на линейной восходящей линии полусинусоиды, спустя несколько миллисекунд после срабатывания компаратора

3. Одновременно со срабатыванием компаратора 3 запускается одновибратор 9, который разблокирует работу счетчика 24, На

его вычитающий вход начинают поступать импульсы от генератора 22 до тех пор, пока не сработает компаратор 4 и снимет разрешение с одного иэ входов элемента И 10 путем подачи нуля с выхода элемента НЕ 6, При этом по переднему фронту сигнала с выхода компаратора 4 информация со счетчика 24 перезаписывается в регистр 15, поскольку на его прямой динамический вход (тактовый} подается сигнал логической единицы с выхода элемента И 14. Очевидно, что чем больше ток, протекаемый через датчйк

1, тем меньше импульсов поступит в счетчик

24.

С момента возникновения аварийного тока до его отключения обычно проходит несколько десятков, а иногда и сотен миллисекунд. Поэтому за это время через датчик

1 преходит несколько периодов аварийного

10 тока, который в виде двухполупериолного выпрямленного напряжения подается с выхода преобразователя 2 на компараторы 3, 4, 5. При этом цифровой код, соответствующий каждой полуволне напряжения, последовательно записывается в счетчик 24 и переносится в регистр 15. Поскольку в качестве счетчика 24 выбран вычитающий счетчик, то очевидно; что чем больше амплитуда полуволны подаваемого на компараторы напряжения, тем большее число записывается в нем. Записываемый в регистр 15 цифровой код с выхода подается на А-вход компаpampa 25, и поскольку на В-вход подается нулевой код с выхода счетчика 21, то в компараторе 25 выполняется условие сравнения кодов и на выходе "A>B" появляется сигнал логической единицы.

В момент отключения выключателя в регистре 15 хранится информация о последней полуволне тока, протекающего через выключатель и при срабатывании датчика

16 вход записи в регистр 15 блокируется.

° Одновременно подается сигнал единицы на один из входов элемента И 23. При этом с выхода генератора 8 через элемент И 23 импульсы поступают в счетчик 21, а также через элемент ИЛИ 20 — в счетчик 13. Когда количество поступающих импульсов достигает такого значения, что коды на выходе регистра 15 и на выходе счетчика 21 сравниваются, на выходе компаратора 25 появляется сигнал нуля, блокирующий элемент И

23, вследствие чего подача импульсов от генератора 8 прекращается. Одновременно на выходе формирователя сигнала 29 появляется импульс, который через элемент

ИЛИ 27 обнуляет триггер 7, регистр 15 и счетчики 24, 21. Цикл работы устройства на этом заканчивается, Количество импульсов, занесенных в счетчик 13 зависит от значения отключаемого тока и показывает, как израсходуется отключающий ресурс выключателя при различных значениях отключаемого тока в пересчете на отключение номинального рабочего тока выключателя.

Для защиты от кратковременных толчков тока, которые могут протекать через выключатель, например, при двойных замыканиях, селективной работе релейных защит, в устройстве предусмотрен элемент

28. Работа его объясняется следующим образом. Когда через датчик тока 1 протекает ток, приводящий к срабатыванию компаратора 5, то в регистр 15 записывается цифровой код, соответствующий протекаемому току, но поскольку выключатель не отключается и датчик 16 не срабатывает, то устройство "зависает" и для того, чтобы вернуть его в исходное положение, через некоторое

1785018 время с выхода элемента задержки 28 подается сигнал, обнуляющий триггер 7, регистр

15 и счетчики 24 и 21. Время задержки сигнала в элементе 28 выбирается в зависимости от внешних условий, времени действия релейных защит, но не меньше наибольшего цикла работй устройства, когда в регистр

15 записывается наибольшее число с выхода счетчика 24.

Для правильной работы устройства постоянную времени дифференцирующего элемента 18 необходимо выбирать меньше периода следования импульсов генератора

8.

Тактовая частота генератора импульсов

22 зависит от числа разрядов счетчика 24 и от порогов срабатывания компараторов 3 и ,4.

Длительность работы одновибратора 9 выбирается несколько больше времени, необходимого для прохождения наибольшего количества импульсов от генератора 22 в счетчик 24.

Формула изобретения .

Устройство для контроля ресурса коммутационных аппаратов, содержащее датчик тока, первый, второй и третий компараторы, выход последнего иэ которых подключен к первому входу триггера, пер. вый, второй и третий элементы НЕ, датчик . коммутации, выход которого соединен с входом дифференцирующего элемента, первый, второй, третий и четвертый элементы И, первый, второй и третий элементы

ИЛИ, выход первого генератора импульсов подключен к первому входу четвертого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу .nepaoro счетчика импульсов, и со счетным входом второго счетчика импульсов, выход блока установки нуля соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу формирователя сигнала, выход третьего элемента ИЛИ соединен с входом сброса второго счетчика импульсов и вторым входом триггера, входы первого, второго и третьего компараторов объединены, выход дифференцирующего элемента подключен к первому. входу третьего элемента И, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности работы устройства, в него введены преобразователь тока в напряжение, второй генератор импульсов, одновибратор, третий счетчик импульсов, регистр, элемент

10 задержки и четвертый компаратор, выход датчика тока подключен к входу преобразователя тока в напряжение, выход которого соединен с входом первого компаратора, выход которого подключен к входу одновибратора и к первому входу первого элемента

И, второй вход которого соединен с выходом второго генератора импульсов, третий вход первого элемента И подключен к выходу первого элемента НЕ, вход которого и

20 первый вход второго элемента И объединены и соединены с выходом второго компаратора, инверсный выход триггера подключен к второму входу третьего элемента И, прямой выход триггера соединен с третьего счетчика, выходы которого подключены к первым входам регистра, выходы которого соединены с первыми входами

30 четвертого компаратора, выход которого подключен к второму входу четвертого элемента И, входу формирователя сигнала и через элемент задержки к третьему. входу третьего элемента ИЛИ, выход которого со35 единен с первым входом первого элемента

ИЛИ и входом сброса регистра выходы второго счетчика импульсов, подключены к вторым входам четвертого компаратора, выход одновибратора соединен с входом второго

40 элемента НЕ, выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом сброса третьего счетчика, выход датчика коммутации подключен к третьему входу четвертого элемента И и входу третьего элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И., выход которого соеди- нен с вторым входом регистра.

25 четвертым входом первого элемента И, выход которого подключен к счетному входу

1785018

Составитель Н.Баганова

Техред М.Моргентал Корректор Н.Буллок

Редактор Н.Коляда

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

Заказ 4367 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при:ГКНТ СССР

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