RU2265941C1 - Protection device for low-voltage automatic switch - Google Patents
Protection device for low-voltage automatic switch Download PDFInfo
- Publication number
- RU2265941C1 RU2265941C1 RU2004123047/09A RU2004123047A RU2265941C1 RU 2265941 C1 RU2265941 C1 RU 2265941C1 RU 2004123047/09 A RU2004123047/09 A RU 2004123047/09A RU 2004123047 A RU2004123047 A RU 2004123047A RU 2265941 C1 RU2265941 C1 RU 2265941C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- current
- inputs
- comparator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к устройствам релейной защиты.The invention relates to the electric power industry, in particular to relay protection devices.
Известны устройства защиты, осуществляющие защиту с повышенной чувствительностью к токам однофазных замыканий на землю, содержащие трансформаторы тока во всех фазах и в нейтрали (или на заземляющем проводнике источника питания), полупроводниковый блок управления и электромагнит отключения [1, 2, 3].Known protection devices that provide protection with increased sensitivity to currents of single-phase earth faults, containing current transformers in all phases and in the neutral (or on the ground conductor of the power source), a semiconductor control unit and a shutdown electromagnet [1, 2, 3].
Их недостаток - необходимость в специальном трансформаторе токов нулевой последовательности, что не всегда приемлемо в условиях ограниченных габаритов выключателей и электроустановок. Their disadvantage is the need for a special zero-sequence current transformer, which is not always acceptable in conditions of limited dimensions of circuit breakers and electrical installations.
Известно устройство [4], свободное от этого недостатка. Оно содержит три трансформатора тока, включенные в каждую фазу защищаемой сети, три измерительных резистора, подключенные "звездой" с нулевым выводом ко вторичным обмоткам трансформаторов тока, исполнительный орган, резистивный фильтр токов нулевой последовательности, времязадающую RC-цепочку, два операционных усилителя и источник питания, вход фильтра токов нулевой последовательности подключен ко вторичным обмоткам трансформаторов тока, нулевая точка фильтра токов нулевой последовательности подключена к нулевому выводу трансформаторов тока через два встречно направленных диода, а также ко входу первого операционного усилителя, этот же вход первого операционного усилителя подключен к источнику питания, являющемуся также источником опорного тока смещения, к выходу первого операционного усилителя подключен резистор RC-цепочки, конденсатор которой подключен ко входу второго операционного усилителя, включенного своим выходом на исполнительный орган.A device is known [4], free from this drawback. It contains three current transformers included in each phase of the protected network, three measuring resistors connected by a star with a zero output to the secondary windings of current transformers, an actuator, a zero sequence current filter, an RC circuit, two operational amplifiers, and a power source , the input of the zero sequence current filter is connected to the secondary windings of the current transformers, the zero point of the zero sequence current filter is connected to the zero terminal of the transformer current through two opposite directional diodes, as well as to the input of the first operational amplifier, the same input of the first operational amplifier is connected to a power source, which is also a reference bias current source, an RC circuit resistor is connected to the output of the first operational amplifier, the capacitor of which is connected to the input the second operational amplifier, included with its output to the executive body.
К недостаткам этого устройства следует отнести:The disadvantages of this device include:
- нестабильность тока срабатывания, связанна с температурными изменениями параметров RC-цепи, которая может достигать 30% от номинального значения уставки;- instability of the response current associated with temperature changes in the parameters of the RC circuit, which can reach 30% of the nominal value of the setpoint;
- необходимость предварительного заряда конденсатора RC-цепочки до возникновения тока однофазного замыкания.- the need to pre-charge the capacitor of the RC circuit before the occurrence of a single-phase circuit current.
Эти недостатки устранены в устройстве [5], которое содержит трансформаторы тока, фильтр токов нулевой последовательности, источник тока смещения, являющийся одновременно источником питание, два операционных усилителя, времязадающую RC-цепочку, исполнительный орган, амплитудный детектор, компаратор и разделительный диод, выход трансформаторов тока соединен со входом фильтра токов нулевой последовательности, выход фильтра - со входом первого операционного усилителя, выход которого подключен к резистору RC-цепочки, общая точка резистора и конденсатора подключена ко входу второго операционного усилителя, его выход - ко входу исполнительного органа, вход амплитудного детектора подключен к выходу фильтра, выход амплитудного детектора - к одному входу компаратора, второй вход которого подключен к источнику тока смещения, выход компаратора - к одному из выводов разделительного диода, второй вывод которого подключен к общей точке резистора и конденсатора RC-цепочки.These disadvantages are eliminated in the device [5], which contains current transformers, a zero-sequence current filter, a bias current source, which is both a power source, two operational amplifiers, an RC timing circuit, an actuator, an amplitude detector, a comparator and a diode, and a transformer output current is connected to the input of the filter of currents of zero sequence, the output of the filter is to the input of the first operational amplifier, the output of which is connected to the resistor of the RC chain, the common point of the resistor and the capacitor is connected to the input of the second operational amplifier, its output is connected to the input of the executive body, the input of the amplitude detector is connected to the output of the filter, the output of the amplitude detector is connected to one input of the comparator, the second input of which is connected to the bias current source, the output of the comparator to one of the isolation outputs diode, the second output of which is connected to the common point of the resistor and capacitor of the RC circuit.
К общим недостаткам устройств [4, 5] можно отнести:Common disadvantages of devices [4, 5] include:
- необходимость обязательного соблюдения определенной фазировки трансформаторов тока, что создает неудобства при производстве и эксплуатации;- the need to comply with a certain phasing of current transformers, which creates inconvenience in production and operation;
- зависимость тока срабатывания от частоты питающей сети, связанная с тем, что уставка тока срабатывания определяется временем, в течение которого ток превышает уставку и в течение которого происходит заряд конденсатора RC-цепи;- dependence of the tripping current on the frequency of the supply network, due to the fact that the setting of the tripping current is determined by the time during which the current exceeds the setting and during which the capacitor of the RC circuit is charged;
- недостаточное быстродействие, связанное с тем, что устройство реагирует только на одну из полуволн тока в защищаемой сети;- insufficient performance due to the fact that the device responds to only one of the half-waves of current in the protected network;
- отсутствие контроля напряжения на выходе источника питания и его достаточности для срабатывания исполнительного органа;- lack of voltage control at the output of the power source and its sufficiency for the actuator to operate;
- срабатывают не только при однофазных замыканиях, но и при перекосе фаз, что не всегда приемлемо.- they work not only with single-phase faults, but also with phase imbalance, which is not always acceptable.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство [4].Closest to the proposed device is [4].
Задача предлагаемого устройства - исключить отмеченные выше недостатки устройства [4].The objective of the proposed device is to eliminate the above-mentioned disadvantages of the device [4].
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в устройстве, содержащем три трансформатора тока, включенные в каждую фазу защищаемой сети, три измерительных резистра, включенные "звездой", источник питания, являющийся также источником опорного тока смещения, и исполнительный орган, вторичные обмотки трансформаторов тока подключены к диагоналям переменного тока трех двухполупериодных мостовых выпрямителей, вторые выводы измерительных резисторов подключены соответственно к одному из узлов диагоналей постоянного тока мостовых выпрямителей, вторые узлы диагоналей постоянного тока мостовых выпрямителей объединены, общие точки измерительных резисторов и выпрямителей подключены соответственно к трем входам трехвходового элемента ИЛИ и к первым входам трех двухвходовых элементов И-НЕ, первый вход первого элемента И-НЕ подключен ко второму входу второго элемента И-НЕ, первый вход второго элемента И-НЕ подключен ко второму входу третьего элемента И-НЕ, первый вход третьего элемента И-НЕ подключен ко второму входу первого элемента И-НЕ, выходы трех элементов И-НЕ подключены ко входам первого трехвходового элемента И, выход элемента ИЛИ подключен к первому входу компаратора, второй вход которого связан с источником питания, выход первого трехвходопого элемента И и выход компаратора подключены соответственно к первому и второму входам второго трехвходового элемента И, третий вход второго трехвходового И и исполнительный орган связаны с источником питания, а выход второго трехвходового элемента И подключен к исполнительному органу.The solution to this problem is ensured by the fact that in a device containing three current transformers included in each phase of the protected network, three measuring resistors included by a "star", a power source, which is also a source of the reference bias current, and an actuator, secondary windings of current transformers are connected to the diagonals of the alternating current of three half-wave bridge rectifiers, the second terminals of the measuring resistors are connected respectively to one of the nodes of the diagonals of the direct current of the bridge frames, the second nodes of the DC diagonals of bridge rectifiers are combined, the common points of the measuring resistors and rectifiers are connected respectively to the three inputs of the three-input OR element and to the first inputs of the three two-input AND elements, the first input of the first AND element is NOT connected to the second input of the second AND element -NOT, the first input of the second AND-NOT connected to the second input of the third AND-NOT element, the first input of the third AND-NOT connected to the second input of the first AND-NOT, the outputs of the three AND-NOT connected are connected to the inputs of the first three-input element And, the output of the OR element is connected to the first input of the comparator, the second input of which is connected to a power source, the output of the first three-input element And and the output of the comparator are connected respectively to the first and second inputs of the second three-input element And, the third input of the second three-input And and the actuator is connected to the power source, and the output of the second three-input element And is connected to the actuator.
Структурная схема предлагаемого устройства приведена на чертеже. Оно содержит трансформаторы тока 1, включенные в каждую фазу защищаемой сети, три измерительных резистора 2, включенные "звездой", источник питания 3, являющийся также источником опорного тока смещения, и исполнительный орган 4. Вторичные обмотки трансформаторов тока 1 подключены к диагоналям переменного тока трех двухполупериодных мостовых выпрямителей 5. Вторые выводы измерительных резисторов 2 подключены соответственно к одному из узлов диагоналей постоянного тока мостовых выпрямителей 5. Вторые узлы диагоналей постоянного тока мостовых выпрямителей 5 объединены. Общие точки измерительных резисторов 2 и выпрямителей 5 подключены соответственно к трем входам элемента ИЛИ 6 и к первым входам трех элементов И-НЕ 7. Первый вход первого элемента 7.1 подключен ко второму входу второго элемента 7.2, первый вход второго элемента 7.2 подключен ко второму входу третьего элемента 7.3, первым вход третьего элемента 7.3 подключен ко второму входу первого элемента 7.1. Выходы элементов 7.1, 7.2, 7.3 подключены ко входам первого 8 трехвходового элемента И. Выход трехвходового элемента ИЛИ 6 подключен к первому входу компаратора 9, второй вход которого связан с источником питания 3. Выход первого 8 трехвходового элемента И и выход компаратора 9 подключены соответственно к первому и второму входам второго трехвходового элемента И. Третий вход второго 10 элемента И и исполнительный орган 4 связаны с источником питания 3. Выход второго 10 элемента И подключен к исполнительному органу 4.The structural diagram of the proposed device is shown in the drawing. It contains current transformers 1 included in each phase of the protected network, three measuring resistors 2 connected by a star, a power supply 3, which is also a source of the reference bias current, and an actuator 4. The secondary windings of current transformers 1 are connected to three diagonals of alternating current half-wave bridge rectifiers 5. The second terminals of the measuring resistors 2 are connected respectively to one of the nodes of the DC diagonals of the bridge rectifiers 5. The second nodes of the DC diagonals of the bridges 5 rectifiers combined. The common points of the measuring resistors 2 and rectifiers 5 are connected respectively to the three inputs of the OR element 6 and to the first inputs of the three AND-NOT elements 7. The first input of the first element 7.1 is connected to the second input of the second element 7.2, the first input of the second element 7.2 is connected to the second input of the third element 7.3, the first input of the third element 7.3 is connected to the second input of the first element 7.1. The outputs of elements 7.1, 7.2, 7.3 are connected to the inputs of the first 8 three-input element I. The output of the three-input element OR 6 is connected to the first input of the comparator 9, the second input of which is connected to the power source 3. The output of the first 8 three-input element And and the output of the comparator 9 are connected respectively to the first and second inputs of the second three-input element I. The third input of the second 10 element And and the actuator 4 are connected to the power source 3. The output of the second 10 element And is connected to the actuator 4.
При нормальном режиме защищаемой сети, когда ток протекает во всех трех или в любых двух фазах, на соответствующих резисторах 2.1, 2.2, 2.3 - пропорциональное току напряжение. Наибольшее из этих напряжений выбирается элементом ИЛИ 6, поступает на вход компаратора 9 и сравнивается с напряжением, поступающим на второй - инвертирующий вход компаратора 9 от источника питания 3. Если ток в сети ниже тока уставки срабатывания защиты от однофазных замыканий, наибольшее из напряжений на резисторах 2, выбранное элементом 6 ИЛИ и поступившее на вход компаратора 9, ниже напряжения на инверсном входе компаратора 9, а на выходе компаратора 9 - напряжение низкого уровня, которое поступает на один из входов трехвходового элемента И 10.In the normal mode of the protected network, when the current flows in all three or in any two phases, the corresponding resistors 2.1, 2.2, 2.3 - voltage proportional to the current. The largest of these voltages is selected by the OR element 6, supplied to the input of the comparator 9 and compared with the voltage supplied to the second - inverting input of the comparator 9 from the power source 3. If the current in the network is lower than the current setting of the protection against single-phase circuits, the largest of the voltages across the resistors 2, selected by the OR element 6 and received at the input of the comparator 9, is lower than the voltage at the inverse input of the comparator 9, and at the output of the comparator 9 is a low level voltage that is supplied to one of the inputs of the three-input element And 10.
Если напряжение на выходе источника питания 3 достаточно для срабатывания исполнительного органа 4, на втором входе элемента И 10 - напряжение высокого уровня; если выходное напряжение источника 3 недостаточно для срабатывания исполнительного органа 4 - на входе элемента 10 - низкий уровень. В условиях, когда хотя бы на одном из входов элемента 10 - напряжение низкого уровня, на его выходе также напряжение низкого уровня, и исполнительный орган не срабатывает.If the voltage at the output of the power source 3 is sufficient for the actuator 4 to operate, at the second input of the element And 10 is a high level voltage; if the output voltage of the source 3 is not enough for the actuator 4 to operate, there is a low level at the input of element 10. In conditions when at least one of the inputs of element 10 is a low level voltage, its output also has a low level voltage, and the actuator does not work.
Состояния входов и выходов элементов 7 и 8 в зависимости от режима защищаемой сети приведены в таблице, из которой видно, что напряжение высокого уровня на выходе элемента 8 и связанном с ним входе элемента 10 может быть только при однофазном режиме и при отсутствии тока во всех фазах. Но при отсутствии тока во всех фазах на входе элемента 10, связанном с выходом компаратора 9, напряжение низкого уровня, поэтому срабатывания исполнительного органа 4 не произойдет.The states of the inputs and outputs of elements 7 and 8, depending on the mode of the protected network, are shown in the table, which shows that a high level voltage at the output of element 8 and the connected input of element 10 can only be in single-phase mode and in the absence of current in all phases . But in the absence of current in all phases at the input of element 10 associated with the output of comparator 9, the voltage is low, so the actuator 4 will not operate.
Таким образом, срабатывание исполнительного органа 4 возможно только тогда, когда выполняются три условия:Thus, the actuation of the executive body 4 is possible only when three conditions are satisfied:
- напряжение питания достаточно для срабатывания исполнительного органа 4;- the supply voltage is sufficient to actuate the executive body 4;
- ток протекает только в одной из фаз защищаемой сети;- current flows only in one of the phases of the protected network;
- величина этого тока превышает уставку срабатывания зашиты от однофазных замыканий.- the magnitude of this current exceeds the setpoint for the operation of protection against single-phase short circuits.
Предлагаемое устройство исключает нестабильность тока срабатывания, связанную с температурными изменениями параметров времязадащей RC-цепи, т.к. она в нем отсутствует.The proposed device eliminates the instability of the operating current associated with temperature changes in the parameters of the timing RC circuit, because she is absent from him.
По этой же причине исключена необходимость предварительного заряда конденсатора RC-цепи и зависимость тока срабатывания от частоты.For the same reason, the need for pre-charging the capacitor of the RC circuit and the dependence of the tripping current on the frequency are excluded.
Полярность напряжения на измерительных резисторах не связана с фазировкой трансформаторов тока, т.к. она одинакова при любом подключении начал и концов их обмоток и не зависит от направления токов в фазах защищаемой сети.The voltage polarity across the measuring resistors is not related to the phasing of current transformers, as it is the same for any connection of the beginnings and ends of their windings and does not depend on the direction of currents in the phases of the protected network.
Устройство реагирует на обе полуволны тока в защищаемой сети, что повышает быстродействие.The device responds to both half-waves of current in the protected network, which improves performance.
Устройство обеспечивает контроль величины напряжения на выходе источника питания и его достаточность для срабатывания исполнительного органа, что повышает надежность работы.The device provides control of the magnitude of the voltage at the output of the power source and its sufficiency for actuator actuation, which increases the reliability of the work.
Устройство не срабатывает при перекосе фаз, а только при однофазном режиме.The device does not work during phase imbalance, but only in single-phase mode.
Таким образом, предложенное устройство исключает все отмеченные недостатки устройств [4, 5], т.е. решает поставленную задачу.Thus, the proposed device eliminates all the noted disadvantages of the devices [4, 5], i.e. solves the problem.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИSOURCES OF INFORMATION
1. Низковольтные автоматические выключатели серии Sace Emax. Технический каталог 604019/011 фирмы ABB, Март 2002 г., стр.18, 29, 82, 114.1. Low-voltage circuit breakers of the Sace Emax series. ABB Technical Catalog 604019/011, March 2002, p. 18, 29, 82, 114.
2. Автоматические выключатели - разъединители низкого напряжения на токи от 800 до 6300 A Masterpact Merlin Gerin. Каталог Graupe Schneider, 1997 г., стр.23, 76.2. Circuit breakers - low voltage disconnectors for currents from 800 to 6300 A Masterpact Merlin Gerin. Graupe Schneider Catalog, 1997, p. 23, 76.
3. А.С. СССР №519807, Н 02 Н 3/08, 1976 г.3. A.S. USSR No. 519807, H 02 H 3/08, 1976
4. А.С. СССР №807425, Н 02 Н 3/08, 1981 г.4. A.S. USSR No. 807425, H 02 H 3/08, 1981
5. Патент №2091948, Н 02 Н 3/08, 1997 г.5. Patent No. 2091948, H 02 H 3/08, 1997.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004123047/09A RU2265941C1 (en) | 2004-07-27 | 2004-07-27 | Protection device for low-voltage automatic switch |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004123047/09A RU2265941C1 (en) | 2004-07-27 | 2004-07-27 | Protection device for low-voltage automatic switch |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2265941C1 true RU2265941C1 (en) | 2005-12-10 |
Family
ID=35868768
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004123047/09A RU2265941C1 (en) | 2004-07-27 | 2004-07-27 | Protection device for low-voltage automatic switch |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2265941C1 (en) |
-
2004
- 2004-07-27 RU RU2004123047/09A patent/RU2265941C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2118980B1 (en) | Bipolar dc to ac power converter with dc ground fault interrupt | |
US4034269A (en) | Protective relay circuits | |
GB2269064A (en) | Ground fault circuit interrupter. | |
JP7273813B2 (en) | A circuit arrangement to protect the load from both temporary and transient overvoltages | |
US6178077B1 (en) | Electronic branch switching device | |
EP0154450A1 (en) | Earth leakage protective circuit | |
AU754350B2 (en) | Circuit breaker | |
US8427092B2 (en) | High voltage DC electric power generating system with permanent magnet generator protection | |
RU2001123682A (en) | SWITCH | |
RU2265941C1 (en) | Protection device for low-voltage automatic switch | |
AU2018288619B2 (en) | Solid state regulator and circuit breaker for high-power DC bus distributions | |
CN100470984C (en) | Residual current circuit breaker | |
RU2294586C1 (en) | Device for protection of electric motor from non full phase modes and overload | |
KR20200136250A (en) | Power conversion apparatus cutting off overvoltage supplied from external power source | |
RU2137277C1 (en) | Device for differential reverse-sequence current filter of three-phase power installation | |
CA3198348C (en) | Multiphase ground fault circuit interrupter | |
RU2317623C1 (en) | Device for selective protection from one-phased and multi-phased ground short circuits of electric cable network with isolated neutral | |
RU2159490C1 (en) | Method and device for directional differential protection of two parallel three-phase lines | |
RU2134475C1 (en) | Reverse-sequence current filter device for three- phase electrical installation | |
EP2595310A1 (en) | High voltage DC electric power generating system with permanent magnet generator protection | |
RU2400004C1 (en) | Device for protection of three-phase electric motor against open-phase mode | |
SU1660094A1 (en) | Device for protection of three-phase electric plant against unbalanced condition | |
RU2151458C1 (en) | Device for protecting three-phase motor against abnormal conditions | |
GB2515912A (en) | Switching power transformers | |
RU2179358C1 (en) | Method and device for remote phase-failure protection of three-phase electrical installation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060728 |