SU1472849A1

SU1472849A1 - Устройство дл контрол исправности релейной защиты

Info

Publication number: SU1472849A1
Application number: SU874260223A
Authority: SU
Inventors: Алексей Иванович Шалин; Геннадий Александрович Сарапулов
Original assignee: Новосибирский электротехнический институт
Priority date: 1987-06-11
Filing date: 1987-06-11
Publication date: 1989-04-15

Abstract

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл контрол нескольких равных посто нных напр жений, дл контрол элементов релейной защиты. Цель изобретени - упрощение устройства - достигаетс в результате исключени технических средств оценки состо ни одной контролируемой точки релейной защиты. Повышение достоверности контрол достигаетс путем настройки и самоконтрол устройства. Расширение функциональных возможностей устройства обеспечиваетс за счет контрол нескольких номиналов напр жений. Устройство содержит блок 1.1 входных резисторов, дополнительные блоки 1.2-1.N входных резисторов, селекторы 2.1-2.M минимального напр жени , селектор 3.1 максимального напр жени , дополнительные селекторы 3.2-3.N максимального напр жени , сумматор 4.1, дополнительные сумматоры 4.2-4.N, измерительный блок 5, элементы ИЛИ 6 и 7, детекторы 8 и 9 уровн , блок 10 анализа и индикации, элемент 11 выдержки времени, блок 12 совпадени , задатчик 13 напр жени самопроверки. Возможность настройки и самопроверки устройства с помощью блока 5 и задатчика 13 повышает достоверность контрол . 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

Description

1

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл контрол нескольких равных посто нных напр жений, например дл контрол элементов релейной защиты, работающих под приблизительно равными посто нными напр жени ми.

Цель изобретени - упрощение устройства за счет исключени техничес- их средств оценки состо ни одной контролируемой точки релейной защиты, повышение достоверности контрол за счет настройки и самоконтрол устройства и расширение функциональных возможностей устройства за счет контрол нескольких номиналов напр жений.

На чертеже приведена принципиальна схема устройства.

Устройство содержит блок 1.1 входных резисторов, дополнительные блоки i.2-l,n входных резисторов, селекторы 2о 1-2.m минимального напр жени , селектор 3. максимального напр жени , дополнительные селекторы 3.2- З.п максимального напр жени , сумматор 4.1, дополнительные сумматоры 4.2-4.П, измерительный блок 5, первый элемент ИЛИ 6, второй элемент ИЛИ 7, второй детектор 8 уровн , первый детектор 9 уровн , блок 10 анализа и индикации, элемент 11 выдержки времени, блок 12 совпадени , задатчик 13 напр жени самопроверки.

Блох входных резисторов содержит первые 14.1-14.П и вторые 15. - 15.п резисторы.

0

5

0

5

Селектор 2.1 минимального напр жени содержит первые диоды 16.1-16.п, третий резистор 17.

Селектор 3.1 максимального напр жени содержит вторые диоды 18,1 - 18.п, четвертый резистор 19 . Сумматор 4.1 содержит усилитель 20, п тый 21 и шестой 22 резисторы, седьмой 23 к восьмой 24 резисторы, потенциометр 25, дев тый 26, дес тый 27 и одиннадцатый 28 резисторы.

Измерительный блок 5 содержит первые кнопки 29.1-29.т, измерительный прибор 30, вторую кнопку 31, двенадцатый резистор 32, электрический переключатель с первой 33 и второй 34 контактными группами.

Элемент ИЛИ 6 содержит третьи диоды 35.1-35.m и тринадцатый резистор 36.

Элемент ИЛИ 7 содержит четвертые диоды 37.1-37.m и четырнадцатый резистор 38.

Детектор 8 уровн содержит первый транзистор 39, п тнадцатый резистор 40, первое реле 41, п тый диод 42, первый конденсатор 43.

Детектор 9 уровн содержит второй транзистор 44, шестнадцатый резистор 45, второе реле 46, шестой диод 47, второй конденсатор 48.

Блок 10 анализа и индикации содержит элемент ИЛИ 49 на двух диодах, семнадцатый резистор 50, светодиод 51, переключатель 52 на перемычках.

Задатчик 1 j напр жений самопроверки содержит восемнадцатый 53 и дев тнадцатый 54 резисторы, третью 55 и четвертую 56 кнопки

На чертеже покачаны также входы 57.1.1-57.1.п, дополнительные входы 57.2.1-57.т.п, второй 58 и первый 59 выходы устройства.

Блок 1.1 входных резисторов соеди- нен первыми входами с соответствующими входами 57.1.1-57.1.п устройства, первыми выходами - с соответствующими входами селектора 3.1 максимального напр жени . Блок 10 анализа и индика- ции соединен первым входом с выходом первого детектора 9 уровн , первым выходом через элемент 11 выдержки времени - с первым выходом 59 устройства и первым входом- блока 12 совпадени , соединенного вторым входом с вторым выходом блока 10 анализа и индикации , выходом - с вторым выходом 58 устройства. Первый вход каждого из сумматоров 4.1-4.П соединен с выходом соответствующего селектора 2.1 - 2.п минимального напр жени , соединенного входами с первыми выходами соответствующего блока 1.1-l.n входных резисторов. Второй вход каждого из сумматоров 4.1-4.П соединен с выходом соответствующего селектора 3.1- З.п максимального напр жени , входы дополнительных селекторов 3.2-З.п максимального напр жени соединены с соответствующими первыми выходами соответствующих блоков 1.2-l.n входных сопротивлений, входы которых соединены с соответствующими дополнительными входами 57.2.1-57.m.n устройства , третий вход каждого из сумматоров 4.1-4.П соединен с вторым выходом соответствующего блока 1.1- l.n входных резисторов.

Устройство работает следующим образом .

Перед включением устройства -в работу проводитс его настройка. При этом входы 57.1.1-57.1.п устройства перемыкаютс и соедин ютс с общим проводом. Нажимают кнопку 29.1, соответствующую настраиваемому сумматору 4.1, и, перемеща движок потенциометра 25, настраивают на нуль

выходное напр жение сумматора 4 по прибору 30. Если пол рность сигнала на приборе 30 не соответствует пол рности прибора, то переключают сдвоенный переключатель с контактами 33,

20

5

- tO и - 15 - - 4728494

34 в противоположное положение. Более точную подстройку производ т при одновременном нажатии кнопок 29 и 31. Аналогично настраивают остальные сумматоры 4.2-4.т.

После этого объединенные перемычкой входы устройства отсоедин ютс от общего провода и на них от постороннего источника, например от источника питани устройства, выдаетс напр жение 10-12 В (т.е. примерно 70% от : максимального). Перемеща движок резистора 23, добиваютс минимума небаланса на выходе сумматора 4.1 в этом режиме.

При такой настройке сигнал А, снимаемый с выхода блока 1.1 и подаваемый на инвертирующий вход усилител 20

А K,(U, + Ua + U,),

уравновешиваетс сигналом В, вл ющимс суммой сигналов, поступающих с селектора 3 и селектора 2 на неинвертирующий вход усилител 20

в Kz(uMakc+

ил

),

tO 15

5

и

макс

U

«МН

К,, К2 0

5

0

где U,, I.,, U3 - напр жени на входе предлагаемого устройства (далее считаетс , что п 3); максимальное и минимальное из напр жений U,, U2 , соответственно; коэффициенты пропорциональности , обеспечиваемые соотношением резисторов 21, 22, 15, 23 и 24.

При одинаковых сигналах на входе устройства U , U г U3 UMCDCC A К,- 3 U,, В К7-2 U4.

Поскольку в рассматриваемом режиме сигналы А и В уравновешивают друг дру- друга, т.е. А В, получаем необходимое условие

3 К, 2.К т.е. К, 4 К,

(О

Дл обеспечени этого равенства величина сопротивлени резисторов 15.1- 15,п выбираетс примерно на одну треть больше, чем величина сопротивлени резисторов 21, 22. Более точна регулировка К дл обеспечени

кой резистора 23.

Необходимую чувствительность предлагаемого устройства к разбалансу входных сигналов обеспечивают регулировкой величины сопротивлени резистора 28, обраща внимание на то, чтобы рапе 41, 45 надежно не срабатывали от разбаланса, имеющегос на выхо- ю подключаетс к контролируемому уст- де сумматоров 4 в нормальном режимеройству защиты и вместе с ним может

работы (режиме дежурства исправнойбыть введено в работу,

и правильно настроенной контролируе-Рекомендуетс периодически провемой защиты). Аналогичным образом на-р ть исправность предлагаемого устстраивают сумматоры 4.2-4.п., соответ- 15 ройства. Дл этого следует нажать

казанное- на чертеже пунктиром. При отрицательной пол рности входных сигналов положение перемычки должно быть обратным.

После описанной настройки предлагаемого устройства перемычки с его входов 57.1.1-57.1.п снимаютс , оно

подключаетс к контролируемому уст- ройству защиты и вместе с ним может

ствутощие остальным, сменным модул м защиты. Причем каждый из га блоков 1Д вместе со своим сумматором 4.1 может быть настроен на свое входное напр жение.

При одинаковых сигналах на входах 57,1.1-57.1.п устройства существует равновесие сигналов А и Б:

кнопку 55 в задатчике 13, При этом баланс сигналов на входе усилител 20 нарушитс , на его выходе по витс отрицательный сигнал, достаточный по

20 величине дл срабатывани детектора 8 уровн . Срабатывает реле 41, через его контакты выдаете, сигнал на соответствующий вход блока 10 анализа и индикации, в результате чего качина25 ет светитьс светодиод 51. С выдержкой 10-15 с на выходе элемента 1 выдержки времени по витс сигнал Неисправность цепей защиты,,

Опустив кнопку 55, следует нажать

При этом сигнал на выходе каждого 30 кнопку 56. При этом аналогично описанному срабатывает реле 46 в детекторе 9 уровн . Светитс светодиод 51, а с выдержкой 10-15 с на выходы 59, 58 устройства выдаютс сигналы НейсА т Ka(U, + U2

В - K2(UMolkc+ UM(1H

+ и,)

).

(2)

сумматора 4„г близок к нулю, малы сигналы на входах элементов ИЛИ 6 и 7 и на их выходах. Практически нет сигналов на входах детекторов 8 и 9

уровн . Реле 41 и 46 наход тс в не- 35 правность цепей защиты и Зашита

сработавшем состо нии, что приводит к отсутствию сигналов на выходах детекторов 8 и 9 уровн . Нет сигналов на входах и выходах блока 10 анализа

заблокирована.

Если перемычка в переключателе 52 находитс в положении, показанном пунктиром, сигнал Защита заблокиро- и индикации, на входах и выходах эле- 40 вана выдаетс не при нажатии кнопки мента 11 выдержки времени и блока 12 56, а при нажатии кнопки 55. - совпадени . Нет сигналов на выходах ЕСЛИ при проверке устройство конт- ° 59 устройства.рол ведет себ описанным образом,

Предварительный анализ поведени то оно считаетс исправным и может контролируемой защиты позвол ет вы с- 45 быть использовано дл контрол исправл ть , какое именно изменение входного ности релейной защиты. сигнала устройства происходит при по- Сигналы на однотипных контрольных вреждении защиты, опасном с точки точках контролируемой защиты, принад- зрени ее излишних и ложных срабаты- лежащих разным фазным устройствам за- ваний. Если опасным с этой точки эре- 50 щиты, в режиме дежурства вл ютс

приблизительно равными посто нными напр жени ми. Напр жени измен ютс по величине в процессе эксплуатации, могут даже измен ть знак, но остаютс 55 примерно равными одно другому.

ки вл етс увеличение сигнала и сигналы на входах 57,1,1-57.т.п,устройства имеют положительную пол рность , то перемычка в переключателе /2 устанавливаетс в положение по -ертежу. Если опасно с точки зрени чэлишн: и ложных срабатываний уменьшение контролируемых сигналов (входных сигналов устройства), то перемыч-

Диоды 16.J-16.n совместно с резистором 17 работают в режиме выделени минимального (наименее положительного или наиболее отрицательного) знаДиоды 16.J-16.n совместно с резистором 17 работают в режиме выделени минимального (наименее положительного или наиболее отрицательного) значени из вхадных сигналов. Падением напр жени на резисторах 14.1-14.п можно пренебречь, так как сопротивление составл ет лишь несколько процентов от сопротивлени резистора 17.

Напр жение и на выходе селектора 2.1 с учетом сказанного равно

U,

UWMH + U,

где-11М(,н - минимальное из входных напр жений устройства (наименее положительное или наиболее отрицательное);

U

- падение напр жени на диоде 16.1.

Если напр жение на входе 57.1.1 U2 им„н, т.е. меньше, чем остальные входные напр жени устройства, то диод 16.1 открыт, а другие диодь; закрыты, так как сигнал на них имеет знак, обратный направлению их проводимости .

Аналогично работает селектор 3.

Напр жение и на его выходе равно

U

iWc- Ц,

Поскольку величины сопротивлени резисторов 21 и 22 одинаковы, то суммарный сигнал на неинвертирующем входе сумматора 20 будет равен (в предположении , что падение напр жени на

диодах и„ имеет одинаковые значени ); з

В К„( U + UA

+ ty к„(и

l ffanc /мин

т.е. именно такой, какой требуетс дл нормальной работы устройства.

В режиме дежурства исправной и правильно настроенной защиты на выходе сумматора 4.1 имеетс лишь незна- чительный небаланс, от которого порог срабатывани детекторов 8 и 9 уровн отстроен. В случае необходимости эту отстройку можно обеспечить перемещением движка резистора 28. В режиме дежурства исправной и правильно настроенной защиты сигналы на выходах предлагаемого устройства отсутствуют.

При по влении неисправности в схеме контролируемой защиты, если эта неисправность сопровождаетс достаточным по величине изменегшем сигнала на одной из контрольных точек, баланс сигналов на входах сумматора 4.1 на

рушаетс и на выходе усилител 20 по вл етс разбаланс соответствукщей величины и знака.

По вление сразу двух неисправностей на разных фазах защиты чрезвычайно маловеро тно, поэтому с высокой степенью достоверности можно считать, что по вление на врем не менее 10 15с разбаланса на выходе сумматора 4.1 свидетельствует о возникновении в схеме контролируемой защиты одной неисправности.

Знак разбаланса на выходе сумматора 4.1 св зан с характером повреждени контролируемой защиты. Сигнал U20 на выходе усилител 20 пропорционален разности входных сигналов В и А:

20

В - А K,(UMrt + IW,) - (U, + Ua + U,),

(3)

Обозначени в выражении (3) такие же, что и в выражении (2) и раньше. Счи-- та , что сигнал на контрольной точке, например, фазы А защиты изменилс , т.е. U, Кэ U, где коэффициент К может быть как меньше, так и больше единицы, а остальные сигналы на входе предлагаемого устройства остались прежними: U2 U U, преобразуем выражение (3):

U20 К (К U + U) - 4 К2(К U + 2 U). (4)

Поскольку важен только знак величины U2Q, то правую часть уравнени (4) можно поделить на Ни К2 и исследовать полученную величину с точки зре - ни ее знака, т.е.

С (К, + 1).- (К;

. ч - з

3

+ 2) К, -1

(5)

или 3 С К, - 1 .

Из выражени (5) видно, что знак разности В-А (а значит, и знак сигнала на выходе сумматора 4.4 положителен при К 1, т.е. при увеличении сигнала на одной из контрольных точек по сравнению с другими. Знак сигнал . на выходе сумматора 4. будет отрицательным при К «с 1 , т.е. при уменьшении сигнала на одной из контрольных точек по сравнению с другими.

Срабатывание детектора 9 уровн и замыкание контактов его реле 46 показывает , что сигнал на одной из контрольных точек защиты увеличилс на недопустимую большую величину по сравнению с сигналами на остальных контрольных точках. Срабатывание детектора 8 уровн показывает, что сигнал на одной из контрольных точек защиты уменьшилс на недопустимо большую величину по сравнению с сигналами на других контрольных точках. Под увеличением сигнала понимаетс его изменение в сторону более положительных значений, а под уменьшением - изменение в сторону более отрицательных значений (дл сигналов положительной пол рности).

Если входные сигналы устройства имеют отрицательную пол рность, то увеличению абсолютного значени одного из сигналов соответствует срабатывание детектора 8 уровн , а уменьшению абсолютного значени сигнала на одной из контрольных точек (тсе. его переход в более положительную область ) - срабатывание детектора 9 уровн .

Через 10-15 с после срабатывани детекторов 8 или 9 уровн на выходе элемента 11 выдержки времени по вл етс сигнал Неисправность цепей защиты . Если возникша неисправность опасна с точки зрени излишних и ложных срабатываний контролируемой защиты, то с выхода блока 12 совпадени выдаетс сигнал на блокирование защиты.

При возникновении режима тревоги, например при несимметричных коротких замыкани х на защищаемом объекте или поблизости от него, напр жени на контрольных точках контролируемой защиты на короткое врем могут существенно отличатьс одно от другого , но сигнал на выходе предлагаемого устройства не по витс , так как имеетс задержка в срабатывании пор дка 10-15 с за счет элемента 11 выдержки времени.

Сумматор 4.1 содержит усилитель 20 в микросхемном исполнении. Резисторы 21 и 22 обеспечивают суммирование сигналов селекторов 2.1 и 3.1. Резистор 23, включенный между неинвертирующим входом усилител 20 и общим проводом, служит дл настройки устройства на минимум небаланса в

0

5

0

5

0

5

0

5

режиме дежурства защиты. Резистор 24, включенный между инвертирующим входом усилител 20 и общим проводом, предназначен дл обеспечени симметрии входных цепей усилител 20. Потенциометр 25 служит дл регулировки ну нуль выходного сигнала сумматора 4.1 при отсутствии сигналов на его входах. Резистор 27 подает на инвертирующий вход усилител 20 сигнал с задатчика 13. Резистор 28 предназначен дл обеспечени отрицательной обратной св зи сумматора 4.

Измерительный блок 5 содержит кнопки 29.1-29.т, которые служат дл поочередного подключени измерительного прибора 30 к выходам соответствующих сумматоров 4.1. Резистор 32 предназначен дл ограничени тока, протекающего по измерительному прибору 30, а кнопка 31 - дл изменени диапазона чувствительности прибора 30. Сдвоенный переключатель с контактами 33, 34 служит дл изменени пол рности напр жени , подводимого к измерительному прибору 30,. например, вольтметру. Детектор 8 уровн содержит каскад на транзисторе 39, работающий в режиме эмкттерного повторител . Диод 42 служит дл защиты транзистора 39 от пробо при возникновении перенапр жений на обмотке реле 41. Реле 41 предназначено дл формировани единичного выходного сигнала при превышении входным сигналом де тектора 8 уровн порогового значени . Один вывод контактов реле 41 соединен с положительными зажимами источника питани , а другой служит выходом детектора 8 уровн . Конденсаггор 43, включенный между базой транзистора 39 и общим проводом, служит дл сглаживани входного сигнала детектора 8 уровн .

Детектор 9 уровн содержит каскад на транзисторе 44, работающий в режиме эмиттерного повторител . Диод 47 служит дл защиты транзистора 44 от пробо при возникновении перенапр жений на обмотке реле 46. Реле 46 предназначено дл формировани единичного выходного сигнала при превышении входным сигналом детектора 9 уровн порогового значени . Конденсатор 48, включенный между базой транзистора 44 и общим проводом, -служит дл сглаживани пульсаций входного сигнала детектора 9 уровн .

Блок 10 анализа и индикации содержит элемент ИЛИ 49 на двух диодах, аноды которых соединены с входами блока 10, а объединенные катоды - со- единены с выходом блока 10. Светодиод 51 предназначен дл индикации неисправности защиты. Переключатель 52 предназначен дл коммутации на выход блока 10 только сигнала о поврежде- нии защиты, опасном с точки зрени излишних или ложных ее срабатываний.

Элемент 11 выдержки времени выполнен по стандартной схеме реле времени с выдержкой пор дка 10-15 с.

Блок 12 совпадени вьгполнен, например , на базе малогабаритного реле 53, обмотка которого включена между вторым входом блока 12 и общим проводом , а контакты - между первым входом блока 12 и его выходом. Блок 12 совпадени реализует логическую функцию И по наличию сигнала с элемента 11 и с блока 10.

В предлагаемом устройстве дл кон- трол N m x n точек релейной зашиты необходимо иметь m сумматоров 4.1 - 4.т (в каждом элементе 20-28, т.е. 8 элементов), в то врем , как количество аналогичных преобразовательных блоков в прототипе составл ет m x n (в каждом 9 элементов).

Экономи элементов в устройстве относительно прототипа составл ет 3 mxnx9-mx8 m(9n-8), что обеспечивает упрощение устройства .

Кроме того, в устройстве обеспечиваетс возможность контрол m групп из n контрольных точек и кажда груп- па может иметь свое значение контролируемого напр жени , что расшир ет функциональные возможности.

Возможность настройки и самопроверки устройства с помощью блока 5 и задатчика 13 повышает достоверность контрол .

Claims

Формула изобретени

1, Устройство дл контрол исправности релейной защиты, содержащее сумматор, блок входных резисторов, соединенный первыми входами с соответствующими входами устройства, пер- выми выходами - с соответствующими входами селектора максимального напр жени , блок ан лича и индикации, соединенный первым входом с выходом

с

5

0

5 0

5

о

5

0

первого детектора уровн , первым выходом через элемент выдержки времени - с первым выходом устройства и с первым входом блока совпадени , соединенного вторым входом с вторым выходом блока анализа и индикации, выходом - с вторым выходом устройства, о т л и ч а ю-щ е е с тем, что, с целью упрощени устройства за счет исключени технических средств оценки состо ни одной контролируемой точки релейной защиты, повышени достоверности контрол за счет настройки и самоконтрол устройства и расширени функциональных возможностей за счет контрол нескольких номиналов напр жени , в него введены селекторы минимального напр жени , дополнительные блоки входных резисторов, дополнительные селекторы максимального напр жени , дополнительные сумматоры измерительный блок, задатчик напр жени самопроверки, два элемента ИЛИ5 причем первые входы всех сумматоров соединены с выходами соответствующих селекторов минимального напр жени , соединенных входами с первыми выходами соответствующих блоков входных резисторов, вторые входы ех сумматоров соединены с выходами соответствующих селекторов максимального напр жени , входы дополнительных селекторов максимального напр жени соединены с соответствующими первыми выходами соответствующих блоков входных резисторов, входы которых соединены с соответствующими дополнительными входами устройства, третьи входы всех сумматоров соединены с вторыми выходами соответствующих блоков входных резисторов, а выходы - с соответствующими входами измерительного блока, а также с соответствующими входами первого и соответствующими входами второго элементов ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен через второй детектор уровн с вторым входом блока анализа и индикации, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом первого детектора уровн , четвертые входы всех сумматоров соединены с выходом задатчика напр жени самопроверки .
2. Устройство по п. 1, отличающеес тем, что блок входных резнеторов содержит первые резисторы , соединенные первыми выводами с соответствующими входами блока, вто

131472849

рыми выводами - непосредственно с первыми выходами блока, а через соответствующие вторые резисторы - с вторым выходом блока.
3. Устройство по п. 1, отличающеес тем, что селектор минимального напр жени содержит первые диоды, соединенные катодами с соответствующими входами селектора, a анодами - с выходом селектора непосредственно , а через третий резистор - с плюсовой шиной питани устройства .
4. Устройство по п. 1, отли- чающеес тем, что селектор максимального напр жени содержит вторые диоды, соединенные анодами с соответствующими входами селектора, катодами - с выходом селектора непо- средственно, а через четвертый резистор - с минусовой шиной питани устройства .

9

14
5. Устройство по п. 1, отличающее с тем, что сумматор содержит п тый резистор, соединенный первым выводом с первым входом сумматора , вторым выводом через шестой резистор - с вторым входом сумматора , через седьмой резистор .- с общей шиной устройства, непосредственно - с неинвертирующим входом усилител , соединенного выходом с выходом сумматора , а инвертирующим входом через восьмой резистор - с общей шиной устройства , через дев тый резистор - с первым выводом потенцшметра, соединенного вторым и третьим выводами со ответственно с минусовой и плюсовой шинами питани устройства, инвертирующий вход усилител соединен непосредственно с третьим входом сумматора , через дес тый резистор - с четвертым входом сумматора, а через одиннадцатый резистор - с выходом усилител