Устройство для защиты от замыкания фазы на землю в сети переменного тока

 

О Л И С А Н И Е 957ззб

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

СОциапиетнчесинм республик (6() Дополнительное к ант. сннд-ну (22) Заявлено 14.01.81 (21) 3 -234487/24-07 (51)М. Кл .

Н 02 }f 3/16 с присоединением заявкн РЙ (23} Прнорнтет йо далам ыэебратеккй и открытий

Опубликовано 07.0 1.82. Бюллетень № 33

Дата oII$6AHKoBRHHH oIIHcBHHQ 0g 0с} 82 (53) УДК 621.316. .925 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Г. Шуляк, А. И. Галк

Новочеркасский ордена Трудо институт пм. литехнический (7 () За и внтел ь. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАШИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЯ ФАЗЫ

НА ЗЕМЛЮ B СЕ1 И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА пряжения (lj °

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к релейной защите энергетических объектов, и может использоватьсй в качестве устройства для селективной сигнализации о замыканиях на

5 з млю в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью, а также и для отключения поврежденного элемента.

Известно устроиство, содержащее частотные фильтры в цепях тока и напря-1О жения нулевой последовательности, элементы запоминания соотношения знаков первых бросков мощности нулевой госледовательности, определяеыой по переходным составляющим тока и напряжения нулевой последовательности, и орган наНаиболее близким к предлагаемому является устройство для зашиты от за- 20 мыкания на землю р сетях с малым То ком замыкания, содержащее формирователи импульсов в и пи тока и напряжения нулевой пос2п повлтельности, орган напряжения, элементы памяти, элементы задержки и выходной орган (2 .

Недостатком указанных устройств является невозмсжность одновременного .обеспечения правильной работы при замыканиях на землю в следующих режимах.

11еГ2вый режим характеризуется наличием до повре2.специя некоторой несимметрии в сецк из-за различных величин различных

e MKocTE- и или активных п х >водимостей фаз нп землю, приводящей к появлению налряжения нулевой последовательности до за мыкапия. После замыкания в первый момент времени происходит переход от напряжения нулевой последовательносты предшествующего режима к напряжению пулевой последовательности пск:ле повреждения. Так KBK этот переход нв может пронзойты мгновенно, то устройство сигнализации, реагирующее на величину папряжения, может пры высокой чувствительности элементов канала напряжения (и 1сокая чувствительность требуется для об< сцечеиия правильной работы и режимах

957336 с углами замыкания, близкими к 0 или

180 ) привести к неправильной фиксации знака напряжения (зафиксировать знак напряжения предшествующего режима).

Этот недостаток не устраняется, даже 5 если используются элементы в цепи напряжения, работающие с повышением чувствительности при срабатывании элементов в цепи тока. Устранения укаэанного недостатка можно добиться, если подавать на вход элементов в цепи напряжения вместо напряжения нулевой последователь ности его первую производную. Однако в этом случае устройство не обеспечит селективной работы (будет отказывать) в другом режиме: при замыканиях на землю при углах замыкания, близких к 0 или

180, когда величины первых бросков о напряжения нулевой последовательности и тем более его производная незначитель- о ны.

Цель изобретения — повышение селектив кости.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты от замыкания фазы йа землю в сети переменного тока, содержащее последовательно включенные промежуточный трансформатор тока нулевой последовательности, формирователь прямоугольных импульс®в по току с двумя выходами, подключенными соответственно к третьему и первому входам блока запоминания совпадения знаков первых полуволн така и напряже ния, а также к первому и третьему вхо35 дам блока запоминания несовпадения первых полуволн тока и напряжения, к выходу которого подключен исполнительный орган, выходы упомянутых блоков

40 запоминания несовпадения и совпадения первых палуволн тока и напряжения подключены к шестым входам друг друга и соответственно к первому и второму входам элемента сброса памяти, выход ко45 торого подключен к пятым входам укаэанных блоков запоминания несовпадения и совпадения, а третий вход элемента сброса памяти подключен к выходу порогового элемента, вход которого подключен к выходу промежуточного трансфор50 матора напряжения нулевой последовательности и ко входу формирователя прямоугольщ-,lx импульсов Ilo напряжению, имеющего два выхода, введены четыре логических элемента И-НЬ и формирова55

ГЖ1Ь ПРЯ МОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ ПО IIPOHB зодной напряжения с двумя инверсными и. ходами, причем вход формирователя прямоугольных импульсов по производной напряжения подключен к выходу промежуточного трансформатора напряжения нулевой пооледовательности, его два инверсных выхода подключены к первому и второму входам первого и второго логических элементов И-НЕ, третьи входы которых подключены соответственно к первому и второму входам формирователя прямоугольных импульсов по напряжению, а выходы подключены к первым входам третьего и четвертого логических элементов И-НЕ, вторые

Входы которых подключены соответственно к первому и второму входам формирователя прямоугольных импульсов по производной напряжения, а выходы подключены соответственно ко вторым и чет— вертым входам упомянутых блоков запс»минания несовпадения и совпаденйя.

На фиг. 1 изображена функциональная схема .предлагаемого устройства; на фиг, 2 и 3 — диаграммы его работы.

Устройство содержит промежуточные трансформаторы 1 и 2 тока и напряжения нулевой последовательности, формирователь 3 прямоугольных импульсов по току нулевой последовательности с двумя выходами, на одном из которых возникают импульсы, соответствующие положитель-ным полуволиам тока, на другом — отрицательным, формирователь 4 прямоугольных импульсов по напряжению нулевой, последовательности, формирователь 5 прямоугольных импульсов по производной напряжения нулевой последовательности, логические элементы И-НЕ 6 — 9, блок

10 запоминания несовпадения знаков первых полуволн тока и напряжения, блок

11 запоминания совпадения знаков первых полуволн тока и напряжения, элемент 12 сброса памяти, подключенный одним иэ входов к пороговому элементу 13, и исполнительный орган 14.

На выходе формирователя.3 прямоуголь ных импульсов по току (фиг. 2 и 3) формируются прямоугольные импульсы

+ и, соответствующие положительным или отрицательным полуволнам тока нулевой последовательности, подаваемые на входы блоков 10 и 11 запоминания совпадения или несовпадения. На выходе формирователя 4 прямоугольных импульсов, по напряжению образуются прямоугольные импульсы 0 и 0, соответствующие . положительной или отрицательной полувол. не напряжения нулевой последовательности. На выходе формирователя 5 прямоугольных импульсов формируются инверс95733о ные сигналы 0+ и tJ„, соответствую1цие знаку первой производной напряжения нулевой последовательности. После прохождения сигналов и, 0о

1 1 и U 0 через два логических элемен-5 та И-HE (для каждого канала) получим на выходе логического элемента И-НЕ 8 сигнал

u =u, u; u „ u=„= u u, Г.ц; а на выходе логического элемента И-НЕ

9 сигнал, равный

1О

<=U„„u„u„„u=, =а,+u-..u„u=„, J

Такой способ формирования сигналов позволяет отдать приоритет в формировании сигналов LI u U импульсам по производной напряжения, что всегда в случае наличия этих элементов позволяет пра- 2О вильно оценить знак первой полуволны напряжения нулевой последовательности после режима IIQBpexcIIeHHII (фиг. 2) ° В тех же случаях, когда величина производноЦ напряжения очень мала, что соответствует режиму замыкания через переходные сопротивления и вблизи нуля напряжения поврежденной фазы (фиг. 3), формирователь 5 импульсов по производной не работает, но при этом срабаты- >О вает правильно чувствительный формирователь 4 импульсов по знаку напряжения нулевой последовательности.

Сигналы с выходов логических элементов И-НЕ 8 и 9 подаются на выходы

35 блоков 10 и 11. Срабатывание блоков 10 и 11 определяется фактом совпадения или несовпадения знаков первых полуволн тока и, напряжения. При замыкании на землю в сети с изолированной кли компенскрованной нейтралью в первый момент времени после повреждения на неповрежденном присоединении знаки пер» вых бросков тока и напряжения нулевой последовательности одинаковы. В связи

45 с этим вначале срабатывает блок 11 запоминания совпадения знаков тока и напряжения, представляющий, например, схему на основе логических элементов

И, ИЛИ и RQ-триггеров, который блокирует в последующие моменты времени возможное срабатывание блока 10 запоминания несовпадения знаков тока и напряжения. На поврежденном присоединении в первый момент времени после эамыка55 ния знаки тока и напряжения не совпадают, поэтому первым срабатывает блок

10 запоминания несовпадения, который блокирует возможное срабатывание блока 11 запоминания совпадения. После срабатывания одного иэ блоков запоми.нания совпадения клк несовпадения элемент 12 сброса памяти формирует сиг нал сброса, появляющийся на выходе эл мента с некоторой задержкой. Однако если к моменту появления сигнала сброса сработает пороговый элемент 13, что говорит о возникновении замыкания на землю, то элемент 12 сброса будет заI блокирован и соответствующий блок аппоминания останется в сработанном состоянии на все время, пока пороговый элемент 13 будет также находиться в срабо анном состоянии, При этом на выходе исполнительного органа 14 на цоврежденном присоединении появится сигнал.

После отключения повреждения напряжение нулевой последовательности пропадает, пороговый элемент 13 возвращается в исходное состояние и снимает запрет на появление сбросового сигнала. После появления сигнала на выходе элемента 12 сброса блок запоминания возвратится в исходное состояние.

Если замыкания не произошло, но одна яз схем запоминания сработала (например, при коммутациях в сети или под воздействием помех), то пороговый элемент

13 не даст сигнала запрета элементу 12 сброса памяти, так как имеет определенный уровень срабатывания, и сработавший элемент памяти вернется в исходное состояние. При этом исполнительный орган 14 не срабатывает, так как у него предусматривается выдержка времени больше задержки в элементе сброса.

Таким образом; устройство обеспечивает правильное срабатывание независимо от предшествуюшего замыканию режи.ма и момента замыкания.

Формула изобретвния

Устройство для защиты от замыкания фазы на землю в сети переменного тока, содержащее последовательно включенныв промежуточный трансформатор тока нулевой последовательности, фор мкрователь прямоугольных импульсов по току с двумя выходами, подключенными соответственно к третьему и первому входам блока запоминания совпадения знаков первых полуволн тока к напряжения, а также к первому и третьему входам блока запоминания несовпадения первых полуволн тока к напряженкя, к выходу. которого подключен исполнительный орган, выходы упомянуI

957ЗЗ6

TBJ блоков заееоминаееия и совпадееееея IIBp вых полуволее тока и напряжения под=. ключены к шестым входам друг друга и соответственно к первому и второму ахо-дам элемента сброса памяти, выход кото. рого подклеочеее к пятым вхОдяM указанных блоков запоминания несовпадения и совпадения, а третий вход элемента сброса памяти подключен к выходу порогового элемента, вход которого подключен к. вы- Ео ходу промежуточного трансформатора напряжения нулевой .последовательности и к входу формирователя прямоугольных имПУЛЬСОВ ПО НЯПРЯжЕНИЮ, ИМЕЕОЩЕГО ДВЯ выхода о т л и ч я ю tlt е е с я т-ем, что, с целью повышения селективности, Q НЕЕ ЕО ВВЕДЕНЬЕ ЕЕТЬЕРЕ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕ fv" OII

ra И HE и. формирователь. прямоугольных импульсов по производной напряжения с двумя инверсными выходами, еъичем вход 20 формирователя прямоугольных импульсов

Ho HpoHBBoJJHoN напряжения подключен K выхОду прОмежуточного трансформатора напряжения нулевой последовательности, егО два инверсньг: выхода подключены к первому и второму входам первого и второго логических элементов И-НЕ, третьи входы которых подключены соответственно к первому и второму входам формирователя прямоугольных импульсов пп напряжению, а выходы подключены к первым входам третьего и четвертого логических элементов И-НЕ, вторые входы которых подключены соответствеепео к первому и второму входам формирователя пря мОугОльных импульсОв пО HpoHG водной напряжения, а выходы подключены соответственно ко вторым и четвертым входам упомянутых блоков запоминания несовпадения и совпадения.

Источники информации, принятые во внимание

1. Лвторское свидетельство СССР

Мо 2; Ç150, кл. Н 02 Н а/16, 03. 09. 65.

2. Щуееяк В.Г., Иванов Г. E. Устройство сигнализаеееи о замыканиях на земJitO В СЕТЯХ С МЯЛЫМ TOKOM ЗЯМЫКЯНИЯ.

Известия ВУЗов. Зееектромеханкка", 1980, N.2,,с. 202-2ОЗ.

BHHHI1È Заказ 661 6/44 Тираж 669 Подписное

Филиал ППП "Патент, г, Ужгород. уи. Проектная, 4

Жг/

957336

Жгл3