SU1101951A1 - Устройство дл направленной защиты от замыкани на землю в сети с изолированной нейтралью - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОЙ ЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее первый и второй фильтры низких частот, в.ходы которых подключены к датчикам напр жени  и тока нулевой последовательности соответствено, а выход первого фильтра через последовательно соединенные первый конденсатор, первый пороговый формирователь пр моугольных импульсов, первый формирователь стандартного логического уровн  и дифференцирующую цепочку подключен к первог му входу блока совпадени , при этом выход второго фильтра через последовательно соединенные второй конденсатор, второй пороговый формирователь пр моугольных импульсов и второй формирователь стапдартного логического уровн  подключен к второму входу блока совпадени , выход которого соединен с исполнительным органом, отличающеес  тем, что, с целью повьинепи  надежности срабатывани  устройства при изменении температуры окружающе среды, каждый из пороговых формирователей пр моугольных импульсов выполнен в виде резистивного делител , образоваиного нервым и вторым резисторами, третьего конденсатора , третьего резистора и транзистора, причем входом указанного формировател  служит точка соединени  эмиттерного входа транзистора средней точки резистивного делител  и первого вывода третьего конденсатора, второй вывод которого заземлен вместе с вторым выводом резистивиого делител , а базовый вывод указанного транзистора через третий резистор соединен с первым выводом резнстивного делител  и  вл етс  входом питани  по посто нному току, при этом ко,1,текторный вход транзистора  вл етс  выходом формировател .

Description

Изобретение ртноситс  к электротехнике , а именно к устройствам направленной (но МОН1.НОСТИ нулевой последовательности ) заниггы трехфазных сетей от замыканий фаз на зем.ио, и может использоватьс  в сет х с изолированной нейтралью. Известно устройство дл  направленной защиты от замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее фильтры в каналах напр жени  и тока нулевой последовательности, фазочувствительный орган, дифференцирующую цепь и исполнительный орган 1. Недостаток устройства - низка  надежность селективного срабатывани  при изменении температуры окружающей среды, вследствие независимых фазовых искажений сигналов в каналах напр жени  и тока нулевой последовательности. Указанный недостаток обусловлен следующими причинами . Фазочувствительна  схема выполнена на двух транзисторах различного типа проВОДИ1МОСТИ: п-р -п транзистор в канале тока нулевой последовательности  вл етс  коллекторной нагрузкой р-п-р транзистора в канале напр жени  нулевой последовательности . Эквивалентное сопротивление этой нагрузки зависит не только от мгновенного значени  сигнала в канале тока нуевой последовательности , но также и от температуры окружающей среды. Поэтому фаза сигнала в канале тока нулевой носледовательности , при которой обеспечиваетс  коэффициент усилени  дл  короткого (нродифференцированного ) импульса в канале напр жени  нулевой последовательности, измен етс  с изменением температуры. Несимметри  фазочувствительной схемы относительно фильтров в каналах напр жени  и тока нулевой последовательности приводит к различной нагрузке на фильтры в этих каналах и создает дополнитель1П )1е фазовь е искажени . к1звестно также устройство, содержаniee датчики тока и напр жени  нулевой последовательности , выходы которых соотвстствен1Ю подключены к носледовательно соединенным низкочастотному фильтру и усилите .чю-ограпичителю в канале тока и низкочастотному фильтру с усилителемч)-раничителем и дифференцирующей цепочкой fia выходе в канале напр жени , две пары встречно включенных диодов, входы которых подключены соответственно к выходу усилител -ограничител  в канале тока и к дифференцирующей цепочке в канале напр жени , причем их аноды подключены к инвертирующему входу сумматора, а катоды - к неинвертирующему входу, которой ; заземлен через резистор 2. Недостатком известного устройства  в.тетс  неидентичность формирователей пр моугольных импульсов (усилителей-ограничителей ) каналов напр жени  н тока ну1 ,j левой последовательности и вызванные этим искажени  разности фаз сравниваемых сигналов . Типичные уровни сигналов в каналах тока и НЕ пр жени  составл ют соответственно 0,05-3 В и 30-100 В, т.е. могут отличатьс  на 1-2 нор дка. Поскольку дл  надежной работы устройства на входах сумматора должны быть близкие но величине сигналы, то коэффициенты усилени  усилителей-ограничителей в каналах тока и нанр жени  будут существенно отличатьс . Это приведет к отличию и фазовых характеристик каналов , поскольку они относ тс  к устройствам минимальнофазового типа с жесткой зависимостью между амплитудой и фазовой характеристиками. Несимметри  усилительных цепей усугубл етс  несимметрией нагрузок каналов, носкольку капал напр жени  нагружаетс  на дифференцирующую цепь. Сигпалы в каналах напр жепи  и тока не могут быть пр моугольными, а имеют форму входного сигнала (т.е. синусоидальную ) на участке от пулевого уров1   до уровн  ограничени . Прот женность этого участка существенно зависит от уровн  входного сигнала, а изменение выходного сопротивлени  усилител -ограничител  при изменении температуры приводит к изменению нщрины и временного положени  продиф (})еренцированного имиульса, что эквивалентно .чонолнительпым фазовым искажен и   .м. Цель изобретени  - повышение надежности срабатывани  устройства при изменении е.мпературы окружающ,ей среды. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  нанравленной защиты от замыкани  па землю в сети с изолированной нейтра.лью, содержапд,ее первый и второй фильтры низких частот, входы которых подключены к датчикам нанр жени  и тока пулевой последовательности соответственно, а выход первого фильтра через носледоваTCjibHo соединенные первый конденсатор, первый 11О|)оговь Й формирователь пр моугольных импульсов, первый формирователь стандартного логического уровн , дифференцирующую цепочку подключен к нервому входу б.лока совпадени , нри этом выход второго фильтра через последовательно соединенные второй конденсатор, второй пороговый формирователь пр моуго.мьных импульсов , второй ({формирователь стандартного логического уровн  подключен к второму входу блока совпадени , выход которого соединен с иснолпительны.м органом, каждый из пороговых формирователей пр моугольных импульсов вынолнен в виде резисторного делител , образованно1о первым и вторым резисторами, третьего копденсатора третьего резистора, и трапзистора, причем входом указанного фор.мировател  служит точка соединени  эмиттерного входа

транзистора, средней точки резистивного делител  и первого вывода третьего конденсатора , второй вывод которого заземлен вместе с вторым выводом резистивного делител , а базовьЕЙ вывод указанного транзистора через третий резистор соединен с первым выводом резистивного делител  и  вл етс  входом питани  по посто нному току, при этом коллекторный вход транзистора  вл етс  выходом формировател .

На фиг. 1 показана функциональна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2- 6 - графики, по сн ющие его работу.

Устройство содержит первый и второй LC-фильтры 1 и 2 низких частот, разделительные первый и второй конденсаторы 3 и 4, первый и второй пороговые формирователи 5 и 6 пр моугольных импульсов, первый и второй формирователи 7 и 8 стандартного логического уровн , дифференцирующую цепочку 9, состо щую из конденсатора и резистора, блок 10 совпадени , исполнительный орган 11, состо щий из транзистора , тиристора, блок-контакта и катушки отключени  высоковольтного выключател , блок 12 питани , а каждый из пороговых формирователей 5 и 6 пр моугольных импульсов содержит резистивный делитель, образованный первым и вторым резисторами 13 и 14, третий конденсатор 15, третий резистор 16 и транзистор 17.

Статический режим формировател  задаетс  резистивным делителем и третьим резистором, а скорость переключени  определ етс  третьим конденсатором 15.

Устройство работает следующим образом

Сигналы напр жени  и тока нулевой последовательности поступают на фильтры I и 2, в которых подавл ютс  высокочастотные составл ющие напр жени . С выхода фильтров через разделительные конденсаторы 3 и 4 сигналы подаютс  на идентичные пороговые формирователи 5 и 6 пр моугольных импульсов, работу которых расс.мотРИМ на примере формировател  5.

Исходный статический режим формировател  5 задаетс  делителем на резисторах 13 и 14 и резистором 16 с таким расчетом, чтобы при отсутствии входного сигнала эмиттерный переход формировател  5 был снабжен в обратном направлении. При этом коллекторный переход смещен в пр .мо.м направлении (инверсный режим транзистора) и ток перехода проходит на вход формировател  7 стандартного логического уровн .

В момент tf перехода напр жени  в канале напр жени  нулевой последовательности через ноль (фиг. 2) эмиттерный переход формировател  5 смещаетс  в пр мом направлении , а коллекторный - в обратном. При этом имеет место следующий механиз.м формировани  пр моугольного импульса с крутым передним фронтом. При переключении эмпттерного перехода транзистора в режим пр мого смеще}1и  в базу поступают носители зар да - электроны. В результате заполнени  области пространственного зар да электронами область объемного зар да (неподвижные зар ды кристаллической решетки) сужаетс . Это приводит к резкому увеличению емкости эмиттериого переход . Последн   вместе с конденсатором 15 образует емкостной делитель. Бросок тока через него приводит к резкому отключению коллекторного перехода, что обеспечивает получение импульса с крутым фронтом .

Скачок тока на входе формировател  8 стандартно1Ч) ,ioiii4ecKoro уровн  приводит к по влению на сто выходе стандартизованного по амп.шгуле 1мпу, - сигнала логическо единицы (фи1. 3). После дифференцировани  цепью 9 и блоком 10 образуетс  короткий импульс, а.мплитуда которого по-прежнему соответствует уровню логической единицы (фиг. 6).

В канале тока нулевой последовательности на отрицательной полуволне сигнала пр моугольный импульс формируетс  аналогично (фиг. 4 и 5). Передний и задний фронты этого импульса получаютс  в моменты iz и t} перехода неременного напр жени  через нуль.

Из приведенных на фиг. 2 и 4 вре.менных диаграмм сигналов видно, что напр жение Llo в канале тока опережает нанр женпе UuoB канале напр жени  на угол V (аварийна  ситуаци ).

Короткий импульсидиф.(фнг. 6) оказываетс  внутри интервала (tj и tj), занимаемого широким импульсом Црз. В результате на выходе блока 10 совпадени  по витс  импульс, который отключает выключатель.

Предлагаемое устройство обеспечивает повьипение надежности селективного срабатывани  защиты при изменении питающей температуры. Благодар  идентичности пороговых формирователей 5 и 6 смещение их пороговых уровней под действием дестабилизирующих факторов происходит в одну сторону. В результате в одну сторону смещаютс  передние фронты нр моугольных импу.чьсов (пунктир на фиг. 3 и 5). Поскольку предлагаемое построение пороговых формирователей пр моугольных импульсов обеспечивает получение длительности фронтов на уровне долей микросекунды, разность фаз на входах схемы совпадени  остаетс  стабильной п равной разности фаз между сигналами напр жени  п тока нулевой последовательности на входе устройства. Идентичность пороговых формирователей пр моугольных импульсов обеспечиваетс  их интегральным исполнением в одной микросхеме , например К158ЛАЗ.

Фиг.. 6

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОЙ ЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее первый и второй фильтры низких частот, входы которых подключены к датчикам напряжения и тока нулевой последовательности соответствено, а выход первого фильтра через последовательно соединенные первый конденсатор, первый пороговый формирователь прямоугольных импульсов, первый формирователь стандартного логического уровня и дифференцирующую цепочку подключен к перво-

   Фиг.!

   му входу блока совпадения, при этом’ выход второго фильтра через последовательно соединенные второй конденсатор, второй пороговый формирователь прямоугольных импульсов и второй формирователь стандартного логического уровня подключен к второму входу блока совпадения, выход которого соединен с исполнительным органом, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности срабатывания устройства при изменении температуры окружающей среды, каждый из пороговых формирователей прямоугольных импульсов выполнен в виде резистивного делителя, образованного первым и вторым резисторами, третьего конденсатора, третьего резистора и транзистора, причем входом указанного формирователя служит точка соединения эмиттерного входа транзистора средней точки резистивного делителя и первого вывода третьего конденсатора, второй вывод которого заземлен вместе с вторым выводом резистивного делителя, а базовый вывод указанного транзистора через третий резистор соединен с первым выводом резистивного делителя и является входом питания по постоянному току, при этом коллекторный вход транзистора является выходом формирователя.