SU1418844A1 - Устройство дл защиты трехфазной электроустановки от изменени чередовани и обрыва фаз - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано, например, в электрическом след щем приводе дл  защиты управл емых тирис- торных выпр мителей от обратного направлени  чередовани  фаз, обрьта фа- зы, а также дл  диагностики состо ни  трехфазной сети. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей путем обеспечени  диагностики неисправности при одновременном наличии нарушени  чередовани  фаз и обрыва одной из фаз или ее инверсии. Устройство содержит блок контрол  инверсии фазы, в состав которого входит первый 21, второй 22 и третий 23 элементы НЕ, трехвходовый элемент И-НЕ 24, седьмой элемент И-НЕ 25, восьмой элемент И-НЕ 26 и четвертый триггер 27. При по снении на входе устройства инверсного синусоидального сигнала высокие уровни трехвход- ных импульсных сигналов элементов НЕ 21, 22, 23 перекрываютс  по времени, и на выходе элемента И-НЕ 24 формируютс  импульсы равного -ровн , которые устанавливают триггер 27 в единичное состо ние. Тем самым вноситс  признак инверсности входного сигнала, что позвол ет на выходе дешифратора сформировать сигнал индикации инверсности конкретной фазы. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.,1 табл. Ш (Л

Description

ас оо

в

2}

Z( д(

27

Риг.2

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано, например, в электрическом след щем приводе дл  защиты управл ющих тирис торных выпр мителей от обратного направлени  чередовани  фаз, обрыва фазы , а также дл  диагностики состо ни трехфазной сети.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей путем обеспечени  диагностики неисправност при одновременном наличии нарушени  чередовани  фаз и обрьта одной из фа или ее инверсии.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства дл  защиты трехфазной электроустановки от изменени  направлени  чередовани  и обрыва фаз; на фиг. 2 - схема блока контрол  инверсии фазы; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства при пр мом направлении чередовани  фаз-, на фиг. 4 - то же, при обратном чередовании фаз.

Устройство содержит преобразова- Т ели 1-3 синусоидального сигнала напр жени  сети в пр моугольные им

25 трехвходового элемента И-НЕ 24,а третий вход блока контрол  инверсии фазы через третий элемент НЕ 23 соединен с третьим входом трехвходового элемента И-НЕ 24 и первым входом

35

пульсы с входными выводами, соединенными с фазами сети по пор дку чередо-30 седьмого элемента И-НЕ 25, с вторым вани , при этом выход первого преоб-входом которого через восьмой элемент

разовател  1 соединен с входом первого одновибратора 4, с первыми входами первого 5 и второго 6 элементов И-НЕ и с первьм входом блока 7 контрол  инверсии фазы, выход второго преобразовател  2-е входом второго одновибратора 8, с первыми входами третьего 9 и четвертого 10 элементов И-НЕ и с вторым входом блока 7 контрол  инверсии фазы, выход третьего преобразовател  3 - с входом третьего одновибратора 11, с первыми входами п того 12 и шестого 13 элементов И-НЕ и с третьим входом блока 7 конт-45 преобразователей 1-3 сигналов соответ- рол  инверсии фазы. Выход первого од- ственно, с выходов которых вь1даютс  новибратора 4 соединен с вторыми вхо- серии импульсов длительностью 1 /2Т и дами третьего 9 и шестого 13 элемен40

И-НЕ 26 соединены четвертый и п тый входы блока. Выход трехвходового элемента И-НЕ 24 соединен с единичным установочным входом четвертого триггера 27, нулевой установочный вход которого соединен с выходом седьмого элемента И-НЕ 25, Выход четвертого триггера  вл етс  выходом блока контрол  инверсии фаз.

Устройство работает следующим образом .

Синусоидальное напр жение фаз А, В и С поступает (фиг. 1) на входы

периодом Т трехфазной сети.

тов И-НЕ, выход второго одновибратора 8 - с вторыми входами первого 5 и п того 12 элементов И-НЕ, выход третьего одновибратора 11 - с вторыми входами четвертого 10 и второго 6 элментов И-НЕ. Выходы первого 5, четвертого 10 и шестого 13 элементов И- НЕ соединены с единичными установочными входами соответственно первого 14, второго 15 и третьего 16 триггеров , а выходы третьего 9, п того 12

и второго 6 элеме 1тов И-НК - с нулевыми установочными входами первого 14, второго 15 и третьего 16 триггеров , выходы которых соединены с первым , вторым и третьим входами двоичного дешифратора 17, первый и восьмой выходы которого соединены с четвертым и п тым входами блока 7 контрол  инверсии фаз, выход которого  вл етс  выходом устройства.

При этом элементы И-НЕ 5 и 9 и триггер 14 образуют функциональный блок 18 контрол  обрыва и чередовани 

фаз АВ; элементы И-НЕ 10 и 12 и триггер 15 - идентичный блок 19 дл  фаз ВС, а элементы И-НЕ 13 и 6 и триггер 16 - идентичный блок 20 дл  фаз СА. Блок 7 контрол  инверсии фазы

(фиг. 2) содержит три элемента НЕ 21- 23, при этом первый и второй входы блока контрол  инверсии фазы через первый 21 и второй 22 элементы НЕ соединены с первьм и вторым входами

трехвходового элемента И-НЕ 24,а третий вход блока контрол  инверсии фазы через третий элемент НЕ 23 соединен с третьим входом трехвходового элемента И-НЕ 24 и первым входом

седьмого элемента И-НЕ 25, с вторым входом которого через восьмой элемент

седьмого элемента И-НЕ 25, с вторым входом которого через восьмой элемент

преобразователей 1-3 сигналов соответ- ственно, с выходов которых вь1даютс  серии импульсов длительностью 1 /2Т и

И-НЕ 26 соединены четвертый и п тый входы блока. Выход трехвходового элемента И-НЕ 24 соединен с единичным установочным входом четвертого триггера 27, нулевой установочный вход которого соединен с выходом седьмого элемента И-НЕ 25, Выход четвертого триггера  вл етс  выходом блока контрол  инверсии фаз.

Устройство работает следующим образом .

Синусоидальное напр жение фаз А, В и С поступает (фиг. 1) на входы

преобразователей 1-3 сигналов соответ- ственно, с выходов которых вь1даютс  серии импульсов длительностью 1 /2Т и

периодом Т трехфазной сети.

Сери  импульсов U (фиг. 3) поступает на вход одновибратора 4, на выходе которого в момент по влени  фронта входного импульса формируютс  импульсы и, длительность которых значительно меньше длительности входных импульсов. Аналогичные импульсы и 5 и и формируютс  на выходах одно- вибраторов 8 и 11 в моменты по влени  фронтов импульсов Uj и Uj соответственно .

Сирии импульсов и IU-U поступают на входы трех идентичных функциональньгх узлов 18-20.

Функциональный узел 18 входам 1 соединен с выходами одновибраторов 4 и 8 и преобразователей 1 и 2, входы которых подсоединены к фазам Л и В питающей сети, а функциональные узлы 19 и 20 - к фазам В, С и С, А питаю-- щей сети соответственно.

Рассмотрим работу функциональных узлов на примере работы функционального узла 18. На входы элемента И-НЕ 5, выход которого соединен с единич- ным установочным входом триггера 14, подаютс  импульсы с выхода преобразовател  1 и одновибратора 8. При совпадении импульсов с высокими уровн ми на выходе элемента формируютс  им-20 венно, триггер 16 - в состо ние, оп- пульсы низкого уровн , которые устанавливают триггер 14 в единичное состо ние . Аналогично при совпадении на входе элемента И-НЕ 9 импульсов высоредел емое направлением чередовани  фаз А и С, а при обрыве фазы С триггеры 15 и 16 устанавливаютс  в нулевое и единичное состо чис соответсткого уровн  на его выходе формируютс  25 венно, триггер 14 - в состо ние, опимпульсы низкого уровн , которые устанавливают триггер 14 в нулевое состо ние .

При пр мом направлении чередовани  фаз на выходе элемента И-НЕ 5 при совпадении высоких уровней импульсов и и Uj (фиг. 3) формируютс  импульсы низкого уровн , а на выходе элемента И-НЕ 9 - посто нный сигнал высокого уровн  ввиду несовпадени  высоких уровней импульсов U и U , вследствие чего триггер 14 устанавливаетс  в единичное состо ние. При обратном направлении чередовани  фаз действи  элементов И-НЕ 5 и 9 мен ютс  местами и триггер 14 устанавливаетс  в нулевое состо ние (фиг.4).

Таким образом, функциональный узел

При обрыве двух фаз в устройстве индицируетс  обрыв только одной из фаз. При наличии на входах устройст

18 при пр мом направлении чередовани  фаз А и В формирует на выходе по-дз инверсного сигнала (вместо трех сто нный сигнач высокого уровн , афазного соотношени  сдвига фаз 120

при обратном - посто нный сигнал низ- 120 +120 имеет место, кого уровн . Аналогичным образом функ- соотношение фаз 120°- 120° циональные узлы 19 и 20 формируют

например + 120,

т.е. инверси  В) при пр мом или обратном направлении чередовани  фаз сформированные состо ни  триггеров 14-16 соответствуют состо ни м, приведенным в п. 9-14 таблицы, которые аналогичны состо ни м этих триггеров по п. 2-7 при наличии обрьгеа фазы.

посто нные сигналы высокого уровн  при пр мом направлении чередовани  фаз В, С и С, А соответственно, посто нные сигналы низкого уровн  - при обратном.

При отсутствии обрыва фазы функ- ционгшьные узлы 18-20 одновременно формируют на выходах при пр мом направлении чередовани  фаз высокие

уровни, а при обратном - .а: .J-TTIP уроп- ни.

При обрыве фазы Л на вьгх1 1 ё одно- вибратора 4 формируетс  посто нный сигнал низкого уровн , а на выходе преобразовател  1 - сигнал высокого уровн , вследствие чего элементы И- НЕ 9 и 13 блокируютс  сигналом низкого уровн , а элементы И-НЕ 5 и 6 J op- мируют на выходах иг гульсы низкого уровн , которые ус ганавлипают --риггер 14 в единичное состо ние, а триггер 16 - в нулевое состо ние. Триггер 15 установлен в состо ние, определ емое направлением чередовани  фаз В и С.

Аналогично при обрыве фазы В триггеры 14 и 15 устанавливаютс  в нулевое и единичное состо ние соответственно , триггер 16 - в состо ние, оп-

редел емое направлением чередовани  фаз А и С, а при обрыве фазы С триггеры 15 и 16 устанавливаютс  в нулевое и единичное состо чис соответст

редел емое направлением чередовани  фаз А и С.

Таким образом, на выходах трех функциональных узлов формируютс  сочетани  восьми олн( начны : напр ;жс - кий, характеризующих состо ни  трехфазной сети при нарушении чередсвл- ни  фаз и при обрыве одкой фазы . Дл  расшифровки состо ний триггеров 14-16 и формиргвасик С Г- Ответст- вующих команд используетс  де1И1фра- тор 17 двоичного кода,

В таблице приведснь характеристики состо ний трехфазной сети и соответствующие им двоичные коды на входе дешифратора 17.

При обрыве двух фаз в устройстве индицируетс  обрыв только одной из фаз. При наличии на входах устройст инверсного сигнала (вместо трех фазного соотношени  сдвига фаз 120

120 +120 имеет место, соотношение фаз 120°- 120°

например, + 120,

0

5

т.е. инверси  В) при пр мом или обратном направлении чередовани  фаз сформированные состо ни  триггеров 14-16 соответствуют состо ни м, приведенным в п. 9-14 таблицы, которые аналогичны состо ни м этих триггеров по п. 2-7 при наличии обрьгеа фазы.

Дл  различени  состо ний триггеров при наличии инверсного сигнала от состо ний этих триггеров при обрыве фазы в устройство дополнительно введен блок

10

51А1884А

ко1:тг-г)ли фазы (фиг. 2), ко- TopbDi формирует на выходе посто нный сигнал высокого ровн  только при наличии на входе устройства инверсного синусоидального сигнала. Выходной сигнал «того блока  вл етс  информа- щюнным сигналом об инверсии и подаетс  на четвертый разр д двоичного дешифратора 17.

Влок контрол  инверсии фазы работает следуюиц-iM образом.

На входы элемента И-НЕ 24 через элементы НЕ 21-23 поступают сигналы с выходов преобразователей 1-3. При отсутствии обрыва фазы или инверсии одного из сигналов на входах элемента И-НЕ 24 присутствуют импульсные сигналы, высокие уровни которых не совпадают по времени, поэто гу на его выходе фop « pyeтc  посто нный сигнал высокого уровн , который не нызьшает возбуждени  триггера 27.

В то же врем  на выходе дешифратора 17, деишфрирующего единичные сос-25 то ни  триггеров 14-16, формируетс  сигнал низкого уровн  при пр мом на- правлении чередовани  фаз (выход о ) ,

35

а на выходе дешифратора 17, дешифрирующего нулевые состо ни  триггеров зо 14-16, аналогичньш сигнал формируетс  при обратном направлении чередовани  фаз (вькод -г ) . Сигналы с выходов и г дешифратора 17 поступают на входы элемента И-НЕ 26, вьшолн ющего функции схемы ИЛИ дл  сигналов низкого уровн , и при пр мом или при обратном направлении чередовани  фаз формируют на его выходе посто нный сигнал высокого уровн , который разрешает про- Q хождение через элемент И-НЕ 25 им-, пульсного С1 гнала, снимаемого с выхода элемента НЕ 23, на нулевой устано- воч) нход триггера 27. Таким образом , при отсутствии обрьгаа фазы или инверсного сигнала триггер 27 все. врем  удерживаетс  в нулевом состо нии .

Нри наличии обрьша фазы входного сигнала устройства на выходе -соответствующего элемента НЕ 21-23 формируетс  посто нный сигнал низкого уровн , которьп поступает на вход элемента И-НЕ 24 и формирует на его выходе посто нный сигнал высокого УРО.ВИЯ. В то же врем  на выходах 2. и q дешифратора 17 формируютс  сигналы высокого уровн , которые, воздейству  на элемент И-НЕ 26, формируют

5 н

20 и

ч л и

дс к ч

50

55

и

п в м н п

0

5

5

о Q

на его выходе посто нный сигнал низкого уровн , который формирует на выходе элемента И-НЕ 25 посто нный сигнал высокого уровн . Таким обра- зом, на установочных входах триггера 27 присутствуют посто нные сигналы высокого уровн , которые не воздействуют на переключение его состо ни , и поэтому триггер 27 находитс  в пре- дьдущем, т.е. нулевом состо нии.

При по влении на входе устройства инверсного синусоидального сигнала высокие уровни трех выходных импульс5 ных сигналов элементов НЕ 21-23 перекрываютс  цр времени и на выходе элемента И-НЕ 24 формируютс  импульсы низкого уровн , которые устанавливают триггер 27 в единичное состо ние,

0 и тем самым вноситс  признак инверс- ности входного сигнала, что позвол ет на выходе дешифратора 17 формировать сигнал индикации инверсности конкретной фазы.

Устройство может быть реализовано на типовых микросхемах, например на микросхемах серии 133 или 155. Использование микросхем и отсутствие реактивных элементов обеспечивают высокую надежность работы устройства и его быстродействие.

Использование устройства дл  защиты трехфазной нагрузки от нарушени  чередовани  фаз и обрыва фазы позвол ет получить индикацию неисправности в трехфазной сети, опасной дл  потребител  электрической энергии, или соответствующие команды на автоматическое устройство, управл ющее устранением возникшей неисправности. Автоматический режим работы и его быстродействие обеспечивают возможность надежной зашиты электрической нагрузки от любых нарушений чередовас ки  фаз или обрыва любой фазы и инди-, кацип любой неисправности. В устройстве при данной йеисправности получают информацию о виде неисправности Обрыв фазы А при обратном чередова50

НИИ фаз и команду, котора  может быть использована дл  срабатьшани  исполнительного блока.

Таким образом, при применении предлагаемого устройства обеспечиваетс  защита электроустановки, кроме того, сформированные команды можно использовать дл  устранени  неисправности , например выполнить коман7

цы Переключить фачу и Включить защиту фазы А.

Использование устройства дл  контрол  пол рности включени  обмоток источника трехфазного напр жени  (опрокидывание фазы) позвол ет не только индицировать неисправность, но и диагностировать причину неисправности ввиду изменени  пол рности включени  обмоток ее источников (генератор , трансформатор и т.д.), что не обеспечиваетс  известными устройствами .

Экономическа  эффективность определ етс  сокращением затрат времени на вы вление всех возможных аварийны причин в трехфазной питающей сети.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   1 . Устройство дл  за1циты трехфазной электроустановки от изменени  чередовани  и обрьша фаз, содержащее по числу фаз три преобразовател  синусоидальных сигналов напр жени  сети в пр моугольные импульсы с входными выводами дл  соединени  с трехфазной сетью, два триггера и исполнительный орган, отличающеес  тем, что, с-целью расширени  функциональных возможностей путем обеспечени  диагностики неисправности при одновременном наличии нарушени  чередовани  фаз и обрьгоа одной из фаз или ее инверсии, оно дополнительно снабжено третьим триггером, трем  одновибраторами, шестью элементами И-НЕ, дешифратором двоичного кода и блоком контрол  инверсии фаз, при этом выход первого преобразовател  соединен с входом первого одно- вибратора, с первыми входами первого и второго элементов И-НЕ, с первым входом блока контрол  инверсии фазы, выход второго преобразовател  соединен с входом второго одновибратора, с первыми входами третьего и четвертого элементов И-НЕ, с вторым входом блока контрол  инверсии фазы, выход третьего преобразовател  соединен с входом третьего одновибратора, с первыми входами п того и шестого элементов И-НЕ, с третьим входом блока контрол  инверсии фазы, выход первог одновибратора соединен с вторыми входами третьего и шестого элементов И

   188/ .А8

   НК, выход второго пд1к. Г:патор 1 С(с- динен с пторыми входами первого и п того элементов И-Hi , третьего одновибратора соединен с вгэр i- ми входами четвертого и второго элементов И-НЕ, выходы пертюгр, четвертого , шестого элементов I -HR соегц;- нены с единичными устано очкьми ьхоJO дами соответственно nejinoro, второго и третьего триггеров, а выходы третьего, п того, второго злемс)тов И-НЕ соелинекы с нудевы т устаноноч- ньми входами первого, второго и трг .г тьего триггеров, выходы которых соединены с первым, вторым н третьим входами двоичного дешифратора, пбф- вый и восьмой В1 1ходы которого соединены с четвертым и п тым входами бло20 ка контрол  инверсии фазы, выход которого соед11нен с четвертью входом дешифратора, выходы которого  вл ютс  выходами ycTpoiicTBa, при ттом ггер- вый и третий элементы 1} f .E с

   25 триггером обратуют фуикг,;-.опал,нттй блок контрол  и чрре оиани  первой и второй ф о сети, четвертый и п тьш элсмен : ы с вторым гр;.; - гером образуют идгь-т :ч-. бток KI.MITon рол  дл  iiTopoii и третьей фаз сети, а шестой и BTopoii элекепты И-НЕ с третьим триггером o6pa;iy oT и.дпчтг.ч-- ный блок контрол  дл  третьей и первой фаз сети.
2. 2. Устройство по п. 1, о т л и - чающеес  тем, что блок JCOHT- рол  инверсии фазь со;1ержит три элемента НЕ, трехвходовьп :5леме; г И-1Пл, седьмой и восьмой элементы И-И . чет .... вертый триггер, при этом nepptui, второй и третий входы бло1са контрол  инверсии фазы через первый, BTO JOJI и третий элементы НЕ соединены г; первым , вторым и третьим входами трех ., входового элемента И-ПЕ, а выход третьего элемента НЕ соединен с первым входом седьмого элеме) Т а И-НЕ, с вторым входом которого через восьмой элемент И-НЕ соединен четвертьп и п тьш входы блока, вьгкод трехвходового элемента И-НЕ соединен с .м установочным входом четвертого тригге а, нулевой установочпьп вход которого соединен с выходом сепьмого элемента И-НЕ, выход чет вертого триггера  тш - етс  выходом блока контрол  инверсии фазы.

   35

   50

   55

   1 О

   Отсутствие обрыва фазы при обратном направлении чередовани  фаз

   Обрыв фазы

   А При обратном направлении чередовани  фаз

   В При обратном направлении чередовани  фаз

   V

   А 5 с

   шооа

   ллллл.

   «

   г

   V.

   1В

   .5

   Vuz.