RU1774425C

RU1774425C - Устройство дл защиты от однофазного замыкани на землю в электрической сети переменного тока

Info

Publication number: RU1774425C
Application number: SU904876917A
Authority: RU
Inventors: Олег Александрович Петров; Александр Иванович Сидоров; Юрий Вениаминович Ситчихин
Original assignee: Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола
Priority date: 1990-10-23
Filing date: 1990-10-23
Publication date: 1992-11-07

Abstract

Использование: электрические сети переменного тока с изолированной и компен- смрованной нейтрал ми, а также с нейтралью, заземленной через высокоом- ный резистор. Сущность изобретени : повышение селективности защиты достигаетс благодар возможности различить величину фазовых сдвигов между высокочастотными бросками напр жени и тока нулевой последовательности при однофазном замыкании на землю, что осуществл етс с помощью цифрового компаратора. Введение генератора пр моугольных импульсов повысило помехоустойчивость устройства защиты благодар тому, что оно не реагирует на помехи в электрической сети, частота которых близка или выше частоты импульсов генератора. 3 ил.

Description

Изобретение относитс к области электротехники , в частности, к защите электрических сетей, и предназначено дл работы в сет х с изолированной, компенсированной нейтрал ми и нейтралью, заземленной через высокоомный резистор в переходном режиме замыкани на землю.

Цель изобретени - повышение селективности и помехоустойчивости устройства.

Существенные отличи изобретени за- ключаютс во введении в схему устройства защиты генератора пр моугольных импульсов , счетчика импульсов, цифрового компаратора и блока пам ти, причем выход генератора соединен со входами двух логических элементов И, счетчик импульсов через цифровой компаратор соединен с блоком пам ти, установочный вход счетчика

импульсов подключен к выходу логического элемента ИЛИ-НЕ, а вход записи блока пам ти соединен с выходом формировател импульсов записи. Это позволило преобразовать броски напр жени и тока нулевой последовательности (НП), возникающие в переходном процессе при однофазном замыкании на землю (033), в серию пр моугольных импульсов, модулированных бросками этих величин, сосчитать эти импульсы , сравнить полученное число с уставкой и запомнить результат сравнени (нулевое либо единичное напр жение). Применение быстродействующего преобразовател переменного напр жени в посто нное также позвол ет обеспечить высокое быстродействие устройства защиты при наличии блокировки по напр жению

рсл

НП, что в результате повысило помехоустойчивость устройства защиты.

Блок выделени высокочастотного сигнала предназначен дл выделени из напр жени НП сети высокочастотной составл ющей переходного процесса, возникающей при ОЗЗ, и подавлени составл ющей этого процесса основной частоты. Он может быть выполнен, например, на CR-це- почке.

Усилитель-ограничитель усиливает входной сигнал и ограничивает выходной сигнал напр жением Uorp. определ емым напр жением источника питани усилител . В результате импульсы усиленного сигнала выше напр жени Uorp срезаютс . Блоки выдержки времени при поступлении на их вход единичного импульса напр жени выдают на своем выходе единичное на- пр жение через соответствующую выдержку времени. При уменьшении до нул входного сигнала они сразу уменьшают до нул свой выходной сигнал.

Цифровой компаратор выдает на своем выходе нулевой сигнал, если входной цифровой сигнал меньше уставки ХуСт и выдает единичный сигнал, если входной сигнал больше уставки ХуСт.

Блок пам ти следит за входной величиной автоматически при подаче на вход запи- си единичного сигнала и запоминает входную величину, если на вход записи поступает нулевой сигнал. Преобразователь переменного напр жени в напр жение посто нного тока за счет создани двухфазного напр жени на своем выходе имеет большой уровень посто нной составл ющей при малом уровне пульсаций, т.е. фактически осуществл ет быстрое преобразование однофазного напр жени переменного тока в напр жение посто нного тока.

Формирователь импульса записи при нулевом входном сигнале на выходе имеет единичный сигнал, а при подаче на его вход единичного сигнала выдает на выходе через врем Д t23 нулевой сигнал длительностью A tsan Генератор пр моугольных импульсов вырабатывает положительные пр моугольные импульсы с частотой единицы или дес тки кГц. Эта частота должна быть выше частоты высокочастотных импульсов переходного процесса при 033, котора находилс в диапазоне 300-3000 Гц.

Изобретение по сн етс фиг.1-3.

На фиг.1 приведена функциональна схема предлагаемого устройства. К электрической сети (на схеме не показана) подключен трансформатор 1 напр жени

нулевой последовательности сети. К нему подключены последовательно соединенные блок 2 выделени высокочастотного сигнала , первые усилитель-ограничитель 3, пороговый элемент 4, логические элементы И 5 и ИЛИ 6, счетчик 7 импульсов, цифровой компаратор 8, блок 9 пам ти, блок 10 выдержки времени и исполнительный орган 11.

Ко вторичной обмотке трансформатора

0 12 тока нулевой последовательности защищаемого присоединени подключены последовательно соединенные второй усилитель-ограничитель 13, второй пороговый орган 14, выход которого подключен ко

5 второму входу первого логического элемента И 5, выход второго логического элемента И 15 подключен ко второму входу логического элемента ИЛИ 6. Между входом первого порогового органа 4 и первым входом вто0 рого логического элемента И 15 включен третий пороговый орган 16. Между входом второго порогового органа 14 и вторым входом второго логического элемента И 15 включен четвертый пороговый орган 17. К

5 выходу первого усилител -ограничител 3 подключены последовательно соединенные п тый пороговый орган 18, второй блок 19 выдержки времени и логический элемент 1ЛЛИ-НЕ 20, выход которого соединен со

0 вторым (установочным) R-входом счетчика 7 импульсов.

Ко вторичной обмотке трансформатора 12 тока нулевой последовательности также подключен резистор R, имеющий сопротив5 ление небольшой величины. К трансформатору 1 напр жени нулевой последовательности сети подключены последовательно соединенные преобразователь 21 переменного напр жени в

0 посто нное и шестой пороговый орган 22, выход которого соединен со вторым входом логического элемента ИЛИ-НЕ 20. Выход п того порогового органа через формирователь 23 импульса записи соединен со вто5 рым входом (входом записи) блока 9 пам ти, выход второго блока 19 выдержки времени соединен с третьими входами первого 5 и второго 15 логических элементов И. В схеме имеетс генератор 24 пр моугольных им0 пульсов, выход которого соединен с четвертыми входами первого 5 и второго 15 логических элементов.

На фиг.2 представлена схема преобразовател .

5 Преобразователь 21 переменного напр жени в посто нное содержит включенные между его входом и выходом последовательно соединенные первый выпр митель 25 и суммирующий усилитель 26, . Между входом первого выпр мител 25 и

вторым входом суммирующего усили7ел 26 включены последовательно соединенные фазосдвигающий блок 27 и второй выпр митель 28.

Устройство защиты реагирует на пере- ходные процессы, протекающие в электрической сети при 033, т.е. реагирует на высокочастотные броски, возникающие в первый полупериод основной частоты процесса при 033 напр жени нулевой после- довательности сети и тока 033.

На фиг.З приведены стилизованные осциллограммы напр жений, возникающих на выходах блоков и элементов функциональной схемы. При этом величины на фиг.З обозначены латинскими буквами, а блоки, на выходах которых эти величины имеютс , указаны индексами при этих буквах.

Здесь также обозначено: A tig-выдержка времени блока 19; A t23 - выдержка времени блока 23; A t3an - врем , нэ которое запоминает входную величину блок 9.

Как известно, при 033 высокочастотные броски тока НП различаютс на 180 эл. градусов на поврежденном и неповрежден- ном присоединени х, т.е. при 033 в зоне и вне зоны действи защиты.

Поскольку в данном устройстве защиты производитс усилие и ограничение входных сигналов по напр жению и току НП, то это вместо полусинусоид позвол ет формировать почти пр моугольные импульсы и обусловливает увеличение ширины сравниваемых сигналов. Кроме того, указанные почти пр моугольные импульсы заполн ют- с также пр моугольными импульсами более высокой частоты, создаваемыми генератором 24, которые считаютс счетчиком 7 импульсов.

Пусть 033 произошло в зоне действи защиты. Тогда высокочастотные импульсы, по вл ющиес соответственно на выходах блока 2 выделени высокочастотного сигнала и на вторичной обмотке трансформатора 12 тока НП, совпадают по фазе. На выходах логических элементов I/I 5 и 15 эти совпадающие по времени импульсы заполн ютс высокочастотными импульсами, причем на входе и на выходе логического элемента И 5 импульсы положительные, а логический элемент I/I 15 имеет преобразователь уровн и преобразует отрицательные входные сигналы в положительные. Далее все высокочастотные импульсы, поступающие с выходов элементов 5 и 15, логически суммируютс логическим элементом ИЛИ 6 и считаютс счетчиком 7 импульсов в течение времени Afjo, При этом цифровой сигнал счетчика 7 превысит уставку ХуСт

цифрового компаратора и на выходе последнего возникает единичный сигнал. В момент времени t2 формирователь 23 выдает импульс на запоминание блоку 9 пам ти на врем , достаточное дл срабатывани блока 10 выдержки времени и исполнительного органа 11. Т.к. в данном случае блок 9 пам ти запомнит единицу (сигнал большого уровн , то исполнительный орган 11 сработает и отключит поврежденное присоединение .

Если 033 произошло вне зоны действи защиты, то высокочастотные сигналы на выходах блока 2 и трансформатора 12 тока будут находитьс в противофазе. За счет некоторой погрешности элементов схемы или неточности настройки блоков сдвиг по фазе между указанными сигналами может отличатьс от 180 эл. градусов В результате счетчик 7 импульсов насчитает некоторое небольшое число, меньшее уставки Xyct цифрового компаратора. На выходе последнего будет нулевой сигнал и в итоге исполнительный орган 11 не срабатывает.

Достоинства предложенного устройства заключаютс , во-первых, в повышении селективности его действи благодар возможности различать величину фазовых сдвигов между высокочастотными бросками напр жени и тока НП при 033. Это осуществл етс с помощью цифрового компаратора 8, имеющего порог чувствительности с уставкой Хуст.

Во-вторых, достигнуто повышение помехоустойчивости устройства защиты благодар тому, что оно не реагирует на помехи, возникающие в эл. сети, частота которых близка или выше частоты импуль- сов генератора 24 пр моугольных импульсов .

Применение предлагаемого технического решени позволит существенно повысить селективность и помехоустойчивость работы устройства защиты и надежность их функционировани .

Claims

Формула изобретени

Устройство дл защиты от однофазного замыкани на землю в электрической сети переменного тока, содержащее последовательно соединенные подключенный к трансформатору напр жени нулевой последовательности сети блок выделени высокочастотных сигналов, первые усилитель-ограничитель и пороговый орган, последовательно соединенные подключенные к вторичной обмотке трансформатора тока нулевой последовательности защищаемого присоединени вторые усилитель-ограничитель и пороговый орган, последовательно соединенные первые логические элементы И и ИЛИ. второй логический элемент И, выход которого соединен с вторым входом первого логического элемента ИЛИ, третий пороговый орган, подключенный к входу первого порогового органа, четвертый пороговый орган, подключенный к входу второго порогового органа , п тый пороговый орган, подключенный к выходу первого усилител - ограничител , последовательно соединенные и подключенные к трансформатору напр жени нулевой последовательности преобразователь переменного напр жени в посто нное и шестой пороговый орган, два блока выдержки времени и исполнительный орган, отличающеес тем, что, с целью повышени селективности и помехоустойчивости , в него введены последовательно соединенные счетчик импульсов, цифровой компаратор и блок пам ти, выход которого через первый блок выдержки времени соединен с исполнительным органом, подключенный к выходу шестого порогового органа логический элемент ИЛИ-НЕ, генератор пр моугольных импульсов, выход

которого соединен с четвертыми входами первого и второго логических элементов И, причем выходы первого и второго пороговых органов соединены соответственно с

первым и вторым входами первого логического элемента И, выход третьего порогового органа подключен к первому входу второго логического элемента И, выход четвертого порогового органа соединен с вторым входом второго логического элемента И, выход п того порогового органа через второй блок выдержки времени подключен к второму входу логического элемента ИЛИ- НЕ, выход которого соединен с установочным R-входом счетчика импульсов, выход первого логического элемента ИЛ И соединен со счетным входом счетчика импульсов, выход п того порогового органа через формирователь

импульсов записи соединен с входом записи блока пам ти, выход второго блока выдержки времени соединен с третьими входами первого и второго логических элементов И.

Pu&f

К

Ц,

Ч

ъ

.З