Способ защиты электрической сети переменного тока от тока короткого замыкания

 

Союз Советских

Социалистически*

Республик

О П И С А Н И Е,73625О

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 04.05.77 (21) 2482420/24-0 i (5 I ) М. Кл.

Н 02 Н 3/16 с присоединением заявки,%

1осударстеенный комитет (23)Приоритет по делам изобретений и открытий

Опубликовано 25.05.80. ьктллетень .р 1 9

Дата опубликования описания 28.05.80 (53) УДК 621,316, . 925 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Л. Н. Карпиловский и С. И. Раскин (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЗАШИТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ОТ ТОКА КОРОТКОГО

ЗАМЫ КА НИ Я

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к способам зашиты электрических сетей от токов короткого замыкания.

Известен способ защиты, основанный на фиксации превышения допустимого пре5 дела тока в сети и отключении этой сети от источника электроэнергии 11).

Этот способ используется в автоматических воздушных выключателях .

1О

Недостатком этого способа зашиты яляется низкое быстродействие, вызванное значительной длительностью временного интервала от момента фиксации превышения тока до момента отключения се

15 ти, причем в течение этого времени величина тока в сети продолжает нарастать, Известен также способ защиты, основанный на определении приращения тока в сети за временные интервалы и отклю чения сети при превышении любым прира» шением наперед заданного допустимогг значения, используемый в комплекте зашиты для выключателей АБЭ (Д, Недостатком такого способа является нарастание за равные промежутки времени тока в сети, в зависимости от режима короткого замыкания, до различных величин, которые могут превышать допус тимые значения. Отключение же осуществляют, ориентируясь на превышение максимального значения производной тока по времени.

Пель изобретения - повышение быстродействия и надежности защиты.

Поставленная цель достигается тем, что в способе защиты электрической сети переменного тока от тока короткого замыкания, основанном на нахождении приращения тока за временные интервалы, "равнения указанных приращений с эталонной величиной с последуюшим отключением сети в случае превышении каким либо из прирашений эталонной величины, дополнительно определяют момент перехода ïmà в сети через нуль и с этого момента начинают формировать временные интервалы. длительность которых поддерживают

6250 ф тока (dt I d i ) . Зтим самым проводится как бы дифференцирование времени по току, т. е. операция, обратная широко известной операции дифференцирования, когда при физической реализации этого

5 математического понятия осуществляют измерение рвзличнык приращений тока зв одинаковые промежутки времени в пределе, сводяшиеся к измерению текушего в каждый данный момент изменения тока к изменению времени (d i /СН) .

Учитывая, что в период включения асинхронных дигателей или другой нагрузки в сети происходят переходные процессы, в системе предусмотрена блокировка от ложных отключений защиты во время включения нагрузки.

Функциональная схема одной из возможных реализаций предлагаемого способа приведена на фиг. 2.

3 73 соответствующей равным приращениям нормально изменяющегося тока в сети.

Способ заключается в следуюшегл.

Определяют каждый момент перехода тока и защищаемой сети через нуль; выделяют неравные временные интервалы

М1Ф 6 1 ф /1г. 4-5. 4t, соответствуют шие предполагаемым одинаковым приращением этого тока b I i = л 1г = b I = ".=- h I исходя из теоретической формы кривой синусоидального тока, запоминают, например, ток в момент начала каждого интервала. Например, для первого интервала й1 bi„=Q . (см. фиг. 1). Накодят

Н в течение этого интервала разность межP ду текушим током (от 1 О до I. =1 ) и зафиксированным значением тока h%<

Затем в начале следующего интервала за поминают новое знвчен ие т ок а

2. и в течение всего изменения

Ня 4 тока на временном интервале h т находят разность между текущим током и зафиксированным током . АнвлоН гичные действия производят на каждом из упомянутых интервалов.

При превышении разницы между текущим током в сети и зафиксированным значением тока в начале соответствующего интервала наперед заданного допустимого значения производят отключение сети.

Таким образом, выбрав определенное значение тока, которое не должно превышать разность между текущим током в любом интервале и зафиксированным значением тока в начале этого же интервв ла, обеспечивают защиту сети от короткого замыкания y"iwå в начальный момент нарастания тока, не дожидаясь окончания данного временного интервала Ьг,, в отличие от прототипа, где при проведении дифференцирования тока по времени ((3t /СЬ) при практической реализации этой операции дi/dt = b

Таким образом, в отличие от прототипа происходит квантование тока в каждый стробируемый момент времени и вследст вие этого принципиальная невозможность превышения им заданной величины в текущее время, т. е. измеряют различные по длительности отрезки времени, соответствующие og инаковым прира щен и ям

Датчик тока 1 соединен со входом блока синхронизации 2, выход которого через временной распределитель 3 соединен с блоком 4 управления временем пребывания одновибратора 5 в неустойчивом состоянии, выход которого соединен со входом времязадаюшей цепочки одновибратора 5, Одновременно выход временного распределения 3 соединен со вкодом одновибратора 5 и с входом одновибрвтора 6. Выход датчика тока 1 через ключ

7 ч переключатель 8 соединен со входом запоминающего устройства 9, выход которого соединен с одним иэ входов сравниваюшего устройства 10, второй вход когорого соединен со вторым выходом переключателя 8. Выход сравнивающего устройства 1 0 соединен со входом ключа 11, Выкод ключа 11 соединен со входом порогового устройства 12, выход которого через ключ 13 соединен с автоматом отключения (ключом) 14. Автомат

14 включен в электрическую сеть. Выход одновибратора 5 соединен с управляющим входом ключа 7, а один из выходов одновибрвторв 6 соединен с управляющим входом ключа 8, другой же его выход соединен с управляющим входом ключа 11.

Второй выход одновибратора 3 соединен со входом стирания звпоминвюшего устройства 9. На управляемый вход ключа

13 подается команда о запрограммированном включении нагрузки (дополнительной).

Работа происходит следуюшим образом„С датчика тока 1 на блок синхронизации 2 поступает информация о частоте сети переменного тока. Блок син5 73 хронизадии 2 выдает на временной распределитель 3 сигнала с частотой, кратной частоте сети (например, удвоенной), фиксируя при этом моменты перехода тока в сети через нуль. Сигналы с временного распределителя 3 поступают на блок 4 управления временем пребывания одновибратора 5 в неустойчивом состоянии, который. в зависимости от очеред» ности поступления сигнала задает время пребывания одновибратора 5 в неустойчивом положении. Одновременно сигнал с временного распределителя 3 переводит одновибраторы 5 и 6 в неустойчивое состояние. Перевод одновибратора 5 в неустойчивое состояние вызывает замыкание ключа 7, а перевод в неустойчивое состояние одновибратора 6 вызывает переключение переключателя 8 и подключение входа запоминающего устройства 9 к выходу ключа 7, Таким образом, информация о величине тока в сети поступает с выхода датчика тока 1 на вход запоминающего устройства 9 и фиксируется.

:Затем одновибратор 6 переходит в ус» тойчивое состояние и переключатель 8 подключает к выходу ключа 7 уже второй вход сравнивающего устройства 10.

Одновременно замыкается ключ 11 по сигналу возвращения одновибратора 6 в устойчивое положение.

Таким образом, в начале интервала стробирования запоминается величина тока в сети, а затем текущая информация о величине тока в сети поступает в течение пребывания одновибратора 5 в неустойчивом состоянии на второй вход сравнивающего устройства 10.

Если абсолютная величина разности сравниваемых величин превысит порог срабатывания порогового устройства 12, который определяет допустимое приращение тока в сети за переменные интервалы стробирования, определяемые временем пребывания одновибратора 5 в неустойчивом состоянии, сигнал с порогового устройства 12, пройдя через ключ 13, вызовет отключение автомата

14. Если на управляемый вход ключа 13 поступит команда о предстоящем включе

6250

Формула изобретения

Способ защиты электрической сети переменного тока от тока короткого за мыкания, основанный на нахождении при ращения тока за временные интервалы, сравнения указанных приращений с эта

ЗО лонной величиной с последующим отклю чением сети в случае превышения какимлибо из приращений эталонной величины, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и на

35 дежности защиты, дополнительно определяют момент перехода тока в сети через нуль и с этого момента начинают формировать временные интервалы, длительность которых поддерживают соответствующей равным приращениям нормально изменяющегося тока в сети.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кузнецов P. С. Аппараты распре4> делительных устройств низкого напряжения. N. Ë., Госэнергоиздат, 1962, с. 138-145.

2. Комплект быстродействующей защиты полупроводникового типа

К63-01 для выключателей АБЭ.TU

1 6. 536. 37 2-7 3.

6 нии дополнительной нагрузки, ro ключ

13 на заданное время, определяемое длительностью переходного процесса, возникающего при включении этой нагрузки, разорвет цепь, отключив на это время защиту ат сети.

Введение ключа 11 преследует цепь опробирования собственно сравнения двух . величин, давая разрешение на снятие ин»

10 формации о сравнении только в случае одновременного присутствия сигналов на обоих входах сравнивающего устройств 1 О, Предлагаемый способ позволяет повысить быстродействие системы защиты и повысить надежность вследствие

1 ограничения токов короткого замыкания в определенных границах. Кроме . того, предлагаемый способ позволяет в принципе прогнозировать режим корот20 кого замыкания или будущее превышение токами в цепи некоторого заданного уровня.