Устройство для защиты многофазнойэлектроустановки ot несимметричныхрежимов работы

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советск их

Социалистические

Республик (il>801173 (6l ) Дополнительное к авт. свкд-ву (22) Заявлено 19.04.79 (2(} 2755515/24-07 (5! )М. Кл. с присоединением заявки РЙ

Н 02 Н 7/08

9Ъаударстееннмй комитет

СССР (23) П риоритет по делам наобретеннй и открытий

Опубликовано 30.01.81. Бюллетень ¹ 4

Дата опубликования описания 30.01.81 (53) УДК621.316.

925(088 8) (7l ) Заявитель (54} УСТРОИСТВО ДЛЯ ЗАШИТЫ МНОГОФАЗНОИ

ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ОТ НЕСИММЕТРИЧНЫХ

РЕЖИМОВ РАБОТЫ

Изобретение относится к защитам мйогофазных потребителей электроэнергии от несимметричных режимов работы, вызванных как несимметрией питающей сети, так и нагрузкой.

Известны устройства для защиты трехфаэных потребителей, основанные на использовании импульсов одной полярности, получаемых при переходе через ноль тока каждой фазы. В устройстве защиты фиксируют моменты возникновения указанных импульсов и по их одновременному возникновению судят об обрыве фазы (lj и (2).

Недостатки устройства заключаются в том, что они реагируют только на один вид несимметричного режима (обрыв фазы).

Известно устройство защиты р кото рое имеет более расширенные функцииреагирует на Все виды несимметричных режимов: обрыв в цепи фазы, обрыв в цепи двигателя, соединенного в треугольник, несимметрию питающего напряжения, витковые и одно- и двухфазные ко2 роткие замыкания. Принцип действия era основан на измерении интервалов между импульсами, формируемыми в момент перехода токов через ноль. Длительность интервалов соответствует фазовым сдвигам между токами. В устройстве для осуществления этого способа измерительная часть состоит иэ трансформаторов тока с быстронасыщающимся магнитопроводом, включенных во все фазы и формирующих импульсы напряжения, и

I схему ИЛИ, осуществляющую логическое. суммирование этих импульсов. Логическая часть (времязадающий орган) устройства состоит из интегрирующей С-цепи, ключа разряда конденсатора этой цепи, нуль-индикатора, источника опорного напряжения и предварительного усилителя. Исполнительная часть устройства содержит схему задержки и выходной усилитель. Временные интервалы между импульсами с помощью интегрирующей .Б,С-цепи преобразуются в линейно нарастающее напряжение. При цостижении нап3 8011 ряжения величины О „происходит срабатывание нуль-индикатора (33.

Недостатком известного способа является то, что при преобразовании дискретного интервала в аналоговую величину с помощью интегрирующей ЯС-цепи с пороговым элементом не обеспечивается постоянство уставки срабатывания. Эта нестабильность обуславливается нелинейно стъю функции напряжения, которое на кон- 1О денсаторе при воздействии прямоугольного импульса изменяется по экспоненциальному закону.

Для повышения стабильности органа необходимо, чтобы- величина порога была меньше напряжения, соответствующего точке излома кривой напряжения на конденсаторе, Если это условие не выполняется, то даже незначительное изменение порога отпирания из-за малой крутизны напряжения на участке выше излома влияет на стабильность органа. Эти параметры в большей степени подвержены и влиянию внешних дестабилизирующих факторов: изменению температуры окружающей среды, колебаниям напряжения питания. Неизбежный разброс параметров элементов от номинальных значений требует perywpoaки уставки срабатывания.

11ель изобретения - повышение чувствительности и стабильности путем приме( нения дискретного метода измерения интервала времени.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для защиты многофазной

33 электроустановки от несимметричных режимов работы, содержащем трансформаторы тока, установленные в каждой фазе питающих проводов, вторичные обмотки которых включены на логический блок, 40 блок задержки, выходной усилитель и времязадающий орган, включенный между логическим блоком и блоком задержки, генератор с регулируемой частотой импульсов, на выходе которого включена

if кнопка с замыкающим и раэмыкающим контактом, времязадающий орган выполнен на осн ове миогоразрядн ого счетчика импульсов, вход которого подключен к обшей точке двухпозиционного переключателя (кнопке), замыкающий контакт кото$0 рого подключен к дополнительному, а размыкающий контакт - к основному выходам генератора, общая цепь управления разрядами счетчика соединена через формирователь-ограничитель с выходом логичес-««

Я кого блока, а выходы разрядов через задатчики уставок срабатывания подключены к блоку задержки через блок совпадения, 73 4 а вход формирователя-ограничители череЛ замыкающий контакт однопоэиционного переключателя соединен с шиной питания.

На фиг. 1 приведена блок =хема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его.работу.

Устройство содержит три насьпцающихся трансформатора тока (датчики тока) 1, логический блок 2, формирователь 3 импульсов, счетчики 4 импульсов, задатчики

5, блок 6 совпадения, блок 7 задержки, выходной усилитель 8, генератор 9 эталонных импульсов, двухпозиционяый переключатель 10, однопозиционный переключатель 11, блок 12 питания.

Устройство работает следующим о6разом.

При протекании тока по первичным обмоткам импульсных трансформаторов на выходе их вторичных обмоток образуются разнополярные импульсы в каждый момент времени прохождения тока через ноль. Логически просуммированные импульсы подаются на формирователь-ограничитель 3, где преобразовываются в импульсы одной амплитуды и длительности. Сформированные импульсы, следующие с интервалом времени, соответствующим фазовому сдвигу, поступают на вход цепи управления,разрядами многоразрядного счетчика 4, например, по цепи установки разрядов счетчика на нуль.

Стабильный генератор 9 с перестраиваемой частотой следования эталонных импульсов вырабатывает прямоугольные импульсы с частотой, кратной интервалу времени между импульсами датчиков тока, Так, например, интервалу импульсов, равному 6,6 мс, соответствует 66 импульсов, интервалу 8 мс - 80 импульсов генератора и т.д.

Импульсы с выхода генератора 9 подаются на вход многоразрядного счетчика, разряды которого в общем случае предcTsBKBlot из себя двоично-десятичные счетчики импульсов, работающие в коде

1,2,4,8 который при помощи дешифраторов преобразовывается в десятичный код

0,1,2, ...9. При этом количеству импульсов, поданных на вход счетчика, соответ- ствует определенное состояние одного из

10 выходов каждого разряда счетчика.

С приходом каждого импульса с датчиков разряды многоразрядного счетчика устанавливаются в нулевое состояние, а он отсчитывает количество импульсов генератора, строго пропорциональное временному интервалу, т.е. этот интервал как бы заполняется эталонными импульсами. Эти

8011

20 импупьсы с выходов разрядов (аешифраторов) многоразрядного счетчика подаются через эадатчик 5 на входы блока 6 совпадения. Задатчики, представпяюшие в общем случае переключатели на 1 0 положений, служат для выбора диапазона уставки устройства. Пусть, например, уставка равна числу 78, т.е. эадатчики подключены к выходам 7 и 8 соответственно второго и первого разрядов, что соответствует временному интервапу 7, 8 мс и 78 импульсам генератора.

Еспи токи во всех фазах симметричны, то импульсы с выхода логического блока следуют через одинаковые промежутки вре-1% мени приблизительно равные 6,6 мс. Так как время уставки больше (7,8 мс), то импупьсы присутствуют только на одном иэ входов блока совпадения, а на другом отсутствуют. Это не приводит к срабаты» ванию выходного усилителя (фиг. 2а).

В случае любого нарушения симметрии выходные импульсы трансформаторов тока распределяются во времени неравномерно.

Это приводит к появлению на выходе логического блока больших интервалов времени, например, 10 мс - при однофаэном режиме, 8 мс - при обрыве обмотки статора. При интервале, равном или большем уставки, импульсы появляются на обоих входах блока 6 совпадения и с приходом

78-го импульса на выходе схемы совпадения появляется импуньс, запускающий выходной усилитель, который отключает нагрузку от сети (фиг. 2б и 2в). Для проверки работоспособности устройства совместно с датчиками в генераторе предусмотрена перестройка частоты импульсов в сторону ее увеличения, что при,водит к переполнению импульсами много73 а ного вида информации в другой, исключает необходимость применения реактивных элементов (L С ) в логической части устройств защиты, полное отсутствие настройки на всех стадиях изготовления и экспауаталии; практически неограниченный диапазон регупировки простейшими перекпючениями как предваритепьной, так и основной уставок при первоначальной точности. Высокая точность измерения временного интервала с представлением его в дискретной форме обуславливает воэможность использования в них стабильных методов сравнения, обеспечивающих получение малых погрешностей.

Основной статистической погрешностью устройства такого типа является погрешность дискретности, .обусловленная квантованием интервала по времени и приводящая к округлению мгновенного значения измеряемого интервала. С увепичением частоты импульсов этапонного генератора погрешность дискретности уменьшается.

Динамическая погрешность дискретного цифрового способа практически отсутству-. ет, так как изменение интервала за время срабатывания сравнивающего устройства ничтожно мало.

Возможность реализации устройства на основе высокопороговых помехоэашищенных цифровых интегральных микросхем, например серии К511, а также оптронов, обпадаюш их большим коэффициентом усиления, например Т0-10-4, позволяет создавать малогабаритные бесконтактные, высокостабильные, быстродействующие устройства защиты от асимметричных режимов.

Формула изобретения разрядного счетчика, т.е. превышению уставки и срабатыванию выходного усилителя. для проверки устройства при отключенных датчиках ипи беэ них предусмотрен двухпозиционный переключатель 10„при замыкании которого на общую цепь управпения подается логический уровень,препятствующий установке счетчиков в нупе вое состояние. При этом происходит переполнение счетчика и при достижении уровня уставки — срабатывание устройства..

$0 ных сетей от несимметричных режимов по сравнению с известными имеет следующие преимущества: не требует преобра зования сигналов, представленных в дискретном виде в аналоговую форму, т.е. одИспользование предлагаемого устройства для зашиты электроустановок многофазУстройство для защиты многофазной электроустановки от несимметричных ре. жимов работы, содержащее трансформаторы тока, установленные в каждой фазе питающих проводов, вторичные обмотки которых включены на логический блок, блок задержки, выходной усилитель и speмяэадающий орган, вкнюченный между ло-гическим блоком и блоком задержки, генератор с регулируемой частотой импульсов, на выходе которого включена кнопка с замыкающим и размыкаюшим контактом о т н и ч а ю щ е е с я тем, что, Э с цепью повышения чувствительности и стабильности путем применения дискретного метода измерения интервала времени, времязадающий орган выполнен на основе многоразрядного счетчика импульсов, 7 80117 вход которого подключен к общей точке двухпозиционного переключателя (кнопке), замыкающий контакт которого подключен к дополнительному, а размыкающий контакт — к основному выходам генератора, общая цепь управления разрядами счетчика соединена через формирователь-ограничитель с выходом логического блока, а выходы разрядов через задатчики уставок срабатывания подключены к блоку эадерж- 10 ки через блок совпадения, а вход формирователя-ограничителя через замыкающий контакт однопозиционного переключателя соединен с шиной питания.

3 8

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

l4 488280, кл. Н 02 Н 7/08, 1973.

2. Хейфиц Т. Е., Лаговиер Б. А., Либеров А. В., Эпштейн A. l1., i., Телеуправление устройствами энергоснабжения на электрифицированных железных дорогах.

М., Транспорт, 1966, с. 25-29, с. 74-79.

3. Авторское свидетельство СССР

% 635554, кл. Н 02 Н 7/08э 1977 °

Фиг.!

801 173

Составитель В. Орлов

Редактор M. Ткач Техред М.Федорнак Корректор С. Шекмар

Заказ 10448/74 Тираж 686 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент » г. Ужгород, ул. Проектная, 4