SU1396192A2 - Устройство дл токовой направленной ступенчатой защиты в сети переменного тока - Google Patents

Description

(61) 1365217

(21)А079982/2А-07

(22)26.06.86

(46) 15.05.88. Бюл. № 18

(71)Уральский политехнический институт им. С.М.Кирова

(72)Л.А.Лысцова, В.Е.Пол ков и .Федотов

(53) 621.316.925 (088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР

№ 1365217, кл. Н 02 Н 3/08, 1984.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКОВОЙ НАПРАВЛЕННОЙ СТУПЕНЧАТОЙ ЗАЩИТЫ В СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

(57) Кзобретение относитс  к электротехнике , в частности к релейной защите . Цель изобретени  - повышение удобства эксплуатации. Данное устройство обеспечивает блокирование работы зап(иты при наличии сигнала на выходе в результате невозврата в исходное состо ние после очередной самопроверки. 1 ил.

СО QD

(Х INO

Ю

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к устройствам релейной защиты электрических систем, выполненным на основе статических реле, и  вл етс  дополнительным к изобретению по авт.св„ № 1365217,

Цель изобретени  - повышение удобства эксплуатации.

На чертеже показана функциональ- на  схема устройства, : Устройство дл  токовой направлен- иости ступенчатой защиты в сети переменного тока содержит измерительный :блок 1, включающий пусковые органы 2, количество которых равно числу ступе- :ней защиты. Каждый пусковой орган 2 состоит из согласующего элемента 3, последовательно соединенного через элемент преобразовани  4 с первым :Входом элемента 5 сравнени , к второ- |му входу которого подключен формиро- |Ватель 6 опорной величины, орган 7 Направлени  мощности., состо щий из согласующего элемента 8 сложени , выход которого подк почен к элементу 9 преобразовани  суммы,, из согласующего элемента 10 вычитани , выход которого подключен к элементу 11 преобразовани  разности, выход которого, как и элемента 9, подключен к блоку 12 сравнени , формирлтощйй блок 13, содержащий в каждой из ступеней элементы И 14, органы 15 временных; за- держек, органы 16 сиз-нализации о ра- боте соответствующей ступени, а также первый элемент ИЛИ 17, исполнительный орган 18, выполненный на элементе ЗАПРЕТ, первый элемент НЕ 19,, первый - четвертый элементы И- 20-23, орган 24 сигнализации о срабатывании защиты, моностабильньй элемент 25, первый - третий элементы 26-28 задержки , первый и второй RS-триггеры 29 и 30, второй - седьмой элементы ИЛИ 31-36, орган 37 сигнализации о неисправност х в защите, счетчик 38 регистрации числа самопроверок защиты и разделительные диоды 39, второй элемент НЕ ДО, п тый элемент И 41 и восьмой элемент ШШ 42,

Устройство работает следующим образом .

При внешнем коротком замыкании, когда ликвидаци  повреждени  происходит защитами повре оденного элемента , кратковременно срабатывают пусковые органы измерительного блока 1, реагирующие на внешние замыкани . Сиг

«

0

5

нал с выхода наиболее чувствительного пускового органа 2 последней ступени защиты подаетс  на S-вход первого триггера 29, ас его выхода - на вход второго элемента 27 задержки. После отключени  внещнего короткого замыкани  сигнал с S-входа первого триггера 29 снимаетс , но на его выходе он запоминаетс  до момента поступлени  сигнала на R-вход, Через врем , большее времени надежного отключени  устойчивого внешнего короткого замыкани  резервными защитами при неуспешном АПВ, по вл етс  сигнал на вы- .ходе второго элемента 27 задержки и - поступает на второй вход третьего элемента И 22, на второй вход третьего элемента ИЛИ 32, ас выхода последнего - на инверсный вход исполнительного органа 18 и через четвертый элемент ИЛИ 33 на вход первого элемента 26 задержки. С выхода второго элемента 27 задержки сигнал через первый разделительный диод 39 подаетс  на второй вход элемента 5 сравнени  пускового органа 2 первой ступени защиты, а через седьмой элемент ИЛИ 36 - на первый вход блока 12 сравнени  органа 7 направлени  мощности, В результате увеличени  сигнала на втором входе элемента 5 сравнени  пускового органа 2 первой ступени защиты по сравнению с сигналом на ее первом входе, подаваемым от формировател  опорной величины 6, происходит срабатывание элемента сравнени  и сигнал по вл етс  на его выходе,  вл ющемс  выходом первого пускового органа 2 измерительного блока 1, Так как на первом входе блока 12 сравнени  органа 7 направлени  мощности произощло увеличение сигнала rfo сравнению с вторым входом, происходит его срабатывание и сигнал по вл етс  на выходе органа 7 направлени  мощности измерительного блока 1, С выхода пускового органа 2 сигнал поступает :на первый вход элемента И 14 первой ступени формирующего блока 13, на второй вход четвертого элемента И 23, а через второй 31 и четвертый 33 элементы ИЛИ - на вход первого элемента 26 задержки, С выхода органа 7 направлени  мощности измерительного блока 1 сигналы подаютс  на вторые входы элементов И 14 всех ступеней формирующего блока 13. Так как сигналы имеютс  на обоих входах элемента И 14

только первой ступени формирутощего блока 13, то вначале осуществл етс  проверка работоспособности только первой ступени защиты. При исправном состо нии элемента И 14, органа 15 временной задержки и органа 16 сигнализации о срабатывании первой ступени формирук дего блока 13 сигнал до вл етс  на выходе последнего и через |Q на выходах всех остальных пусковых

первый элемент ИЛИ 17, через моностабильный элемент 25 подаетс  на пр мой вход исполнительного органа 18 и на первый.вход п того элемента

органов 2 измерительного блока, с в ходов которых они поступают на соот ветствующие входы второго элемента ИЛИ 31 и первые входы элементов И

И 41. На инверсном входе исполнитель- 5 соответствующих ступеней формирующего но органа 18 сигнал также имеетс , поэтому он не работает. На втором входе п того элемента И 41 сигнал отсутствует , поэтому он отсутствует и

блока 13. Перва  ступень защиты возвращаетс  в исходное состо ние, так

как исчезают сигналы на выходе элг.- мента И 14, входах и выходах органа

на выходе данного элемента, а на тре-20 15 временной задержки, органа 15 скгнализации о срабатывании первой ступени , первого органа элемента ЮТИ 17, моностабильного элемента 25, на пр мом входе исполнительного органа 18 и на первом входе п того элемента И 41. Остальные ступени формирующего блока 13 начинают провер тьс .

тьем входе его, св занном с выходом второго элемента НЕ 40, сигнал имеетс , С выхода моностабильного элемента 25 сигнал поступает на первый вход третьего элемента И 22, на второй вход которого сигнал пришел с выхода второго элемента 27 задержки Работает третий элемент И 22, и с его выхода сигнал подаетс  на S-вход второ го триггера 30j по вл  сь на его вы- ходе. С выхода второго RS-триггера 30 сигнал поступает на вход третьего элемента 28 задержки, через третий элемент ИЛИ 32 - на инверсный вход исполнительного органа 18 и через четвертый элемент ИЛИ 33 - на вход первого элемента 26 задержки, на второй вход седьмого элемента ИЛИ 30 и на входы всех разделительных диодов 39, кроме первого, а через п тый элемент ИЛИ 34 сигнал подаетс  на R-вход первого триггера 27, исчеза  на выходе последнего, на входе и выходе второго элемента 27 задержки, на втором входе третьего элемента ,ШШ 32, на втором входе третьего элемента И 22, на первом входе седьмого элемента ИЛИ 36 и на входе первого разделительного диода 39. В результате исчезновени  сигнала на входе первого разделительного диода 39 исчезает сигнал на его выходе и пусковой орган 2 первой ступени возвращаетс  в исходное состо ние, но срабатьтают пусковые органы 2 всех остальных ступеней защиты, так как через соответствующие разделительные диоды 39 сигналы поступают на вторые входы их сравнивающих частей, а орган 7 нап

равлени  мощности остаетс  в сработанном состо нии. Исчезает сигнал на выходе первого пускового органа 2 и св занных с ним первом входе второго элемента ИЛИ 31, первом входе элемента И 14 первой ступени формирующего блока 13 и на втором входе четвертого элемента И 23. По вл ютс  сигналы

на выходах всех остальных пусковых

органов 2 измерительного блока, с выходов которых они поступают на соответствующие входы второго элемента ИЛИ 31 и первые входы элементов И 14

соответствующих ступеней формирующего

блока 13. Перва  ступень защиты возвращаетс  в исходное состо ние, так

как исчезают сигналы на выходе элг.- мента И 14, входах и выходах органа

35

5 jg .г

40

50

5

нализации о срабатывании первой ступени , первого органа элемента ЮТИ 17, моностабильного элемента 25, на пр мом входе исполнительного органа 18 и на первом входе п того элемента И 41. Остальные ступени формирующего блока 13 начинают провер тьс .

Врем  действи  третьего элемента 28 задержки должно быть больще времени возврата в исходное состо ние защиты , сработавшей по цепи первой ступени в результате ее самопроверки, дл  того чтобы исключить совпадение сигналов на обоих входах четвертого элемента И 23 в процессе проверки остальных ступеней, когда на него не накладываетс  внутреннее короткое замыкание . После окончани  проверки первой ступени и возврата ее в исходное состо ние сигнал по вл етс  на выходе третьего элемента 28 задержки и поступает на первый вход четвертого элемента И 23, на втором . входе которого сигнал к этому времени исчезает, а через первый вход восьмого элемента ИЛИ 42 - на второй вход п того элемента И 41. На первом входе последнего сигнал-а в это врем  нет. В результате срабатывани  второй , затем третьей и так далее до последней ступени формирующего блока 13 сигналы поступают на второй, третий и так далее входы первого элемента ИЛИ 17 и с его выхода через моностабильный элемент 25 приход т на пр мой вход исполнительного органа 18 н первый вход п того элемента И 41, Но исполнительный орган 18 не работает , так как имеетс  сигнал и на

его инверсном входе, поданный через третий вход элемента ИЛИ 32 с выхода второго КЗ-триггера 30 после его срабатывани . На выходе п того элемента И 41 по вл етс  сигнал, который поступает на второй вход восьмого элемента ИЛИ 42, обеспечива  заполнение сигнала на его выходе, и на вход третьего элемента ИЛИ 32, благодар  чему защита остаетс  в выведенном состо нии до момента исчезновени  сигнала на выходе моностабильного элемента 25 или срабатывани  пускового органа 2 первой ступени в результате корот кого замыкани  в зоне действи . С выхода моностабильного элемента 25 и с выходов органов 16 сигнализации о срабатывании второй,, третьей и так далее ступени формирующего блока 13 сигналы поступают на все входы элемента И 21, с выхода которого подаетс  сигнал на вход счетчика 38, реги- етрирующего число самопроверок защиты , через шестой элемент ИЛИ 35 - на 11-вход второго триггера 30, а через п тый элемент ШШ 34 - на R-вход первого триггера 29, Работает счетчик 38, исчезает сигнал на выходе второго КЗ-триггера 30 на св занных с ним входах разделительных диодов 39, втором входе и выходе седьмого элемента ИЛИ 36, на третьем входе и выходе п того элемента ИЛИ 34, на входе и выходе третьего элемента 28 задержки, на первом входе восьмого элемента ИЛИ 42. Однако на выходе последнего сигнал остггетс  за счет подачи его на второй вход с выхода. п того элемента И 41„- Пусковые органы 2 второй, третьей и так далее ступени защиты, а также орган 7 направлени  мощности измерительного блока 1 возвращаютс  в исходное состо ние, в результате чего исчезают сигналы на входах элементов И 14 формируюш;е- го блока 13 и на его выходе, на вход и выходе моностабильного элемента 25 на первом входе п того элемента И 41 на пр мом входе исполнительного органа 18, на всех входах и выходе второго элемента И 21, В результате сн ти  сигнала с первого входа п того элемента И 41 исчезает сигнал на его выходе, на втором входе и выходе восмого элемента-ИЛИ 42 и на св занном с ним втором входе п того элемента И 41, на дополнительном входе третьего элемента ИЛИ 32. Исчезают сигналы

0

5

5

0

5

0

5

на входах и выходе второго элемента ИЛИ 31., на входах и выходе четвертого. элемента ИЛИ 33, на входе первого элемента 26 задержки, на втором вхо- де и выходе шестого элемента ИЛИ 35, на первом входе и выходе п того эле- мента ИЛИ 34, на R-входах первого 29 и второго 30 триггеров. Устройство возвращаетс  в исходное состо ние. Первьй элемент 26 задержки в этом ре-, жиме не успевает сработать, так как врем  его действи  больше суммарного времени работы первой и последней ступеней защиты. Таким образом осуществл етс  самопроверка вначале первой , а затем всех остальных ступеней исправной защиты. Факт успешной самопроверки регистрируетс  счетчи-. ком 38.

Если в процессе самопроверки первой ступени защиты откажут в резуль- тате их неисправного состо ни  пусковой орган 2 измерительного блока 1 или элементы 14-16 формирующего блока 13 или общие дл  всех ступеней защиты орган направлени  мощности 7, или первый элемент ИЛИ 17, или моностабильный элемент 25, то сигнал на выходе последнего не по вл етс . Не работает третий элемент И 22, св зан- -:ый выходом с входом второго триггера 30, так как на его первом входе сигнал отсутствует. По истечении времени , установленного на первом элементе 26 задержки, сигнал по вл етс  на его выходе и поступает на вход органа 37 сигнализации о неисправност х в защите, а через п тый элемент ИЛИ 34 - на R-вход первого триггера 29, Срабатывает орган сигнализации о неисправност х в защите 37, а защита возвращаетс  в исходное состо ние, так как исчезает сигнап на вьгходе первого КЗ-триггера 29, на входе и выходе второго элемента 27 задержки, а также на всех св занных с ним элементах . Таким образом вы вл ютс  неисправности в первой ступени защиты при ее самопроверках.

Если на режим самопроверки первой ступени защиты наложитс  короткое замыкание в зоне действи  ее второй ступени, то срабатывает пусковой орган 2 второй ступени, с выхода которого через п тый вход п того элемента ИЛИ 34 сигнал поступает на R-вход первого триггера 29. В результате исчезновени  сигнала на выходе первого

RS-триггера 29, на входе и выходе второго элемента 27 задержки и св занных с ним элементах режим самопроверки прекращаетс  и защита мгновен- но вводитс  в работу. Веро тность возникновени  указанного режима значительно вьше при неисправном сос то нии элементов первой ступени защиты , когда она оказьгеаетс  выведен- ной из действи  в течение длительног времени, так как врем  самопроверки первой, наиболее быстродействующей ступени защиты при ее исправном состо нии весьма мало. Таким образом предотвращаетс  отказ в работе защиты при совпадении режима короткого замыкани  в зоне действи  ее второй ступени с самопроверкой первой ступени , так как даже при неисправном сое то нии первой ступени защита вводитс  в работу и действует на отключение своими исправными ступен ми.

Если в процессе самопроверки защиты ее перва  ступень, а также общи дл  всех ступеней первый элемент ИЛИ 17 и моностабильный элемент окажутс  в исправном состо нии, но откажут в действии пусковые органы 2, либо элементы 14-16 формирующего бло ка 13 какой-либо из оставшихс  ступеней в результате возникщей в. них неисправности, то сигнал на выходе органу 16 сигнализации отказавшей ступени не по вл етс , отсутствует сигнал на одном из входов второго элемента И 21 и на его выходе, св занном через щестой элемент ИЛИ 35 с R-входом второго триггера 30. По истечении времени, установленного на первом элементе 26 задержки, сигнал по вл етс  на его выходе и поступает на вход органа 37 сигнализации о неисправност х в защите, через п тый элемент ИЛИ 34 - на R-вход первого триггера 29, а через шестой элемент ИЛИ 35 - на R-вход второго триггера 29. Срабатьюает орган 37 сигнализации о неисправност х в защите, а защита возвращаетс  в исходное сос

то ние, так как исчезает сигнал на- выходе второго RS-триггера 30, а также на всех св занных с ним элементах . Таким образом вы вл ютс  неисправности во всех, кроме первой, ступен х защиты при их самопроверке.

Если на режим самопроверки указанных ступеней защиты наложитс  короткое замыкание в зоне действи  ее

о 0

5 о Q с

5

0

5

первой ступени, то срабатывает пусковой орган 2 первой ступени, которьй после успешной самопроверки вернулс  в исходное состо ние. С вьтхода этого элемента сигнал поступает на второй вход четвертого элемента И 23. На первый вход четвертого элемента И 23} св занный с выходом третьего элемента 28 задержки, поступает через врем , достаточное дл  возврата в исходное состо ние первой ступени защиты после прекращени  режргма ее самопроверки и начала самопроверки всех остальных ступеней, так как с выхода второго RS-триггера 30 сигнал одновременно подаетс  на вход третьего элемента 28 задержки и через п тый злемент ИЛИ 34 на R-вход первою триггера 29, исчезает на выходе последнего , на входе и выходе второго элемента , задержки 27, на входе и выходе первого разделительного диода 39, на втором входе сравнивающей части 5 первого пускового токового органа 2 измерительного блока 1, на выходе первой ступени и на выходе моностабильного элемента 25 С выхода четвертого элемента И 23 сигнал поступает на вход второго элемента НЕ 40, через шестой элемент ИЛИ 35 - на R-вход второго триггера ЗО, исчезает на его выходе и всех св занных с ним эламе - тах. Сигналы исчезают также на вьоссде второго элемента НЕ 40 и на св занном с ним третьем входе п того элемента И 41, на выходе последнего, на втором йходе и выходе восьмого элемента ИЛИ 42 5 а также на дополнительном входе третьего элемента ЮШ 32. В результате отсутстви  сигналов на всех входах третьего элемента ИЛИ 32 исчезает сигнал на.его выходе, а также на св занном с ним инверсном входе ис-- полнительного органа 18. Режим самопроверки прекращаетс , защита мгновенно вводитс  в работу и действует на отключение выключател . Таким образом предотвращаетс  отказ в работе защиты при совпадении короткого замыкани  в зоне действи  ее первой ступени с режимом самопроверки остальных ступеней, при котором .защита находитс  в выведенном состо нии.

Если в результате неисправностей, возникших в защите, не произойдет возврат ее в исходное состо ние после окончани  режима самопроверки и сигнал останетс  на выходе моностаг

(ильного элемента 25, св занном с Пр мым входом исполнительного органа 18, то ввод защиты в работу не производитс  и по вл етс  сигнал о неисправности в ее схеме. В случае успешного действи  всех ступеней защиты при ее самопроверке сигнал по вл етс  на выходе второго элемента И 21 и через шестой элемент ИЛИ 35 ijtocTynaeT на R-вход второго триггера 30, исчезает на его выходе и на фв занном с ним третьем входе тре- фьего элемента ИЛИ 32, Однако на выходе последнего сигнал остаетс , так фак имеетс  сигнал на его четвертом фходе, св занном с выходом п того Элемента И 41 и вторым; входом восьмого элемента ИЛИ 42« Сигнал на вы- п того элемента И 41 в этом слу ijiae остаетс  до тех пор, пока имеет- ф  сигнал на его первом входедсв зан fsoM с вьоюдом моностабильного эле- ента 25, т.е. пока не произойдет : озврат защиты в исходное состо ние. t выхода третьего элемента ИЛИ 32 Осуществл етс  подача сигнала через |1етвертьш элемент ШШ; 33 на вход Ьервого элемента 26 задержки, а так- JKe четвертый элемент ИЛИ 33 на вход |1ервого элемента задержки 26, а такж а инверсный вход исполнительного ор рана 18„ Защита продолжает оставать- Ь  в выведенном состо нии до тех пор пока имеетс  сигнал на выходе моно- стабильного элемента 25, а через вре Й , установленное на первом элементе :26 задержки, сигнал по вл етс  на его выходе и пост пает на вход орган 37 сигнализации о неисправност х в эащите. Таким образом осуществл етс  блокирование действи  защиты на отключение выключател  и сигнализаци  о ее неисправном состо нии, обусловленным невозвратом в исходное состо ние после очередной самопроверки,, если все ступени защиты в процессе ее работали успешно.

Если при самопроверке защиты не сработает ее перва  ступень, то сигнал на выходе моностабильного элемента 25 не по вл етс , а через врем ,, установленное на первом элементе задержки 26, происходит сигнализаци  о ее неисправном состо нии и защита возвращаетс  в исходное состо ние как это было описано выше.

Если в процессе самопроверки перва  ступень защить сработала успешно

o

5

0

0

0

5

0

5

кака -либо из оставшихс  ее ступеней отказала в действии и на выходе второго элемента И 21 сигнал не по вилс , а после окончани  режима самопроверки защита не вернулась в исходное состо ние и сигнал осталс  на выходе моностаби.пьиого элемента 25, то ввод ее в работу и, следовательно, ложное действие на отк.шочение выключател  также не происходит, В этом случае возврат защи1Ъ1 и ввод ее в работу должен происходить после срабатывани  первого элемента 26 задержки и подачи сигнала с его выхода на вход органа 37 сигнализации о неисправности в защите, а через шестой элемент ШШ. 35 - на R-вход второго триггера 30, Сигнал на выходе последнего и на св занном с ним третьем входе третьего элемента ИЛИ 32 исчезает, но на дополнительном входе данного элемента ИЛИ 32 сигнал остаетс , так как остаетс  сигнал на выходе п того элемента И 41 благодар  наличию сигнала на его первом входе, св занном с выходом моностабилького элемента 25. Защита в работу не вводитс  и по вл етс  сигнал о ее неисправном состо нии. Таким образом осуществл етс  блокирование действи  запшты на отключение выключател , если кака -либо ступень ее, кроме первой., при самопроверке не срабатывает и зaщIiтa не возвращаетс  в исходное состо ние.после отключени  режима контрол .

Данное устройство повышает удобство эксплуатации и надежность функционировани  многоступенчатых релейных защит за счет предотвращени  ложных действий на отключение-защищаемого объекта, так как обеспечивает блокирование ее работы при наличии сигнала на выходе защиты в результате невозврата в исходное состо ние после очередной самопроверки,

Claims (1)

1. -Формула изобретени 

   Устройство дл  токовой направленной ступенчатой защиты в сети переменного тока по авт.св. № 1365217, отличающеес  тем, что, с целью повьппени  удобства эксплуатации. дополнительно введены второй элемент НЕ, п тый элемент И, восьмой элемент ИЛИ, а третий элемент ИЛИ выполнен с

   дополнительным входом, причем первый вход восьмого элемента ИЛИ подключен к выходу третьего элемента задержки, второй вход его соединен с дополнительным входом третьего элемента ИЛИ и выходом п того элемента И, первый

   вход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход с выходом восьмого элемента ИЛИ, а третий вход - с выходом второго элемента НЕ, вход которого подключен к выходу четвертого элемента И.