SU1695439A1

SU1695439A1 - Устройство дл максимальной токовой защиты электроустановки

Info

Publication number: SU1695439A1
Application number: SU884474584A
Authority: SU
Inventors: Сергей Анатольевич Савин
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6062
Priority date: 1988-05-30
Filing date: 1988-05-30
Publication date: 1991-11-30

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике , а именно к устройствам релейной защиты и автоматики энергосистем, и предназначено дл защиты электропотребител , работающего в длительном и повторно- кратковременном режиме, от перегрузок и короткого замыкани . Цель изобретени - расширение области применени устройства путем обеспечени защиты электроустановок , работающих в повторно-кратковременном режиме как от перегрузки, так и от коротких замыканий. Цель достигаетс тем, что дополнительно введены источник посто нного напр жени , узел формировани экспоненциально убывающего напр жени , два ключа, второй пусковой орган, второй элемент НЕ, а первый счетчик импульсов выполнен реверсивным с предустановкой . 4 ил.

Description

Изобретение относитс к электротехнике , а именно к устройствам релейной защиты и автоматики энергосистем, и предназначено дл защиты электропотребител , работающего в длительном и повторно- кратковременном режимах, от перегрузок и коротких замыканий.

Целью изобретени вл етс расширение области применени путем обеспечени защиты электроустановок, работающих в повторно-кратковременном режиме.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства дл максимальной токовой защиты электропотребител ; на фиг. 2, 3, 4 - примеры конкретной реализации электронных ключей и исполнительного органа

Устройство содержит преобразователь 1 переменного тока в посто нное напр жение , первый пусковой орган 2, преобразователь 3 напр жени в частоту следовани импульсов, цифроаналоговый преобразователь 4, второй счетчик 5 импульсов, первый

элемент НЕ 6, элемент ИЛИ 7, первый счетчик 8 импульсов, элемент 9 сравнени , исполнительный орган 10, источник 11 посто нного напр жени , узел 12 формировани экспоненциальноубывающего напр жени , первый ключ 13, второй ключ 14, второй пусковой орган 15, второй элемент НЕ 16.

Устройство работает следующим образом .

Преобразователь 1 входного переменного тока в посто нное напр жение формирует напр жение, которое через узел формировани экспоненциально убывающего напр жени поступает на входы преобразователь 3 напр жени в частоту следовани импульсов и первого пускового органа 2. При входном токе, не превышающем номинальный дл защищаемого электропотребител , это напр жение меньше опорного напр жени U0n 1, поэтому на выходе первого пускового органа 2 напр же (Л

С

О

ю ел

4Ь. СО

ю

ние равно 0, что дает наличие на выходах первого элемента НЕ 6 и логического элемента ИЛИ 7 напр жение высокого уровн , устанавливающего счетчики 5 и 8 импульсов в нулевое состо ние. Исполнительный орган 10 выдает сигнал, разрешающий работу. При возникновении перегрузки напр жение на входе первого пускового органа 2 превышает опорное, поэтому на его выходе по вл етс уровень логической единицы, на выходе первого элемента НЕЕ 6 образуетс низкий уровень, разрешающий работу первого счетчика 8 импульсов. Так как второй счетчик 5 до этого находилс в нулевом состо нии , на выходе цифроаналогового преобразовател А напр жение равно нулю, ч на выходе элемента 9 сравнени - низкий уровень напр жени , поэтому на выходе элемента ИЛИ 7 - напр жение логического нул , которое разрешает работу второго счетчика 5 импульсов, который начинает счет импульсов, приход щих с преобразовател 3 напр жени в частоту. Так как на вход управлени первого ключа 13 поступает напр жение с выхода преобразовател 1 переменного тока в посто нное напр жение , он устанавливаетс в такое состо ние, при котором вход опорного напр жени цифроаналогового преобразовател 4 запи- тываетс от выхода узла 12 формировани экспотенциально убывающего напр жени . В силу того, что скорость счета второго счетчика 5 пропорциональна току перегрузки, величина опорного напр жени на входе цифроаналогового преобразовател 4 также пр мо пропорциональна этому току, го скорость изменени напр жени на выходе цифроаналогового преобразовател пр мо пропорциональна квадрату входного тока устройства. В момент, когда напр жение на входе элемента 9 сравнени превысит опорное напр жение UCp.2, на выходе формируетс уровень логической единицы, который подаетс на вход второго ключа 14. Так как на первом входе управлени этого ключа имеетс напр женнее выхода преобразовател 1 переменного тока в посто нное напр жение , этот ключ устанавливаетс в состо ние, при котором уровень логической единицы с входа ключа 14 поступает на вход Сложение первого счетчика 8, который отсчитывает первый импульс. Одновременно напр жение логической единицы с выхода элемента 9 сравнени поступает на вход элемента ИЛИ 7, формиру на его выходе высокий уровень напр жени , который обнул ет второй счетчик 5 импульсов. При этом на выходе цифрсаналогового преобразовател 4 напр жение снижаетс до нул , на выходе элемента 9 сравнени и на выходе логического элемента ИЛИ 7 образуетс низкий уровень напр жени , который разрешает работу второго счетчика 5 импульсов , после чего весь процесс повтор етс до

5 заполнени первого счетчика 8 импульсов. Затем он выдает команду на срабатывание исполнительного органа 10.

При повторно-кратковременном режиме на выходе преобразовател 1 перемен0 ного тока в посто нное напр жение напр жение периодически по вл етс и пропадает, на выходе узла 12 формировани экспоненциально убывающего напр жени величина напр жени определ етс

5 скоростью разр да конденсатора 17 через резистор 18, при этом параметры цепи резистор 18 - конденсатор 17 выбираютс таким образом, чтобы график снижени напр жени на выходе узла 12 формирова0 ни экспоненциально убывающего напр жени и график снижени температуры защищаемого электропотребител после отключени совпадали во времени. Так как второй счетчик 5 теперь заполн етс с экс5 поненциально убывающей скоростью, а первый ключ 13 при пропадании напр жени на выходе преобразовател 1 переменного тока в посто нное напр жение устанавливаетс в положение, при котором

0 на вход опорного напр жени цифроаналогового преобразовател 4 поступает напр жение с выхода источника 11 посто нного напр жени , элемент 9 сравнени формирует серию импульсов с экспоненциально

5 убывающей частотой. Ключ 14 при исчезновении напр жени на выходе преобразовател 1 переменного тока в посто нное напр жение устанавливаетс в состо ние, при котором импульсы с выхода элемента 9

0 сравнени поступают на вход Вычитание второго счетчика, вызыва уменьшение записанного в него числа. Величина выходного напр жени источника 11 посто нного напр жени выбираетс таким образом,

5 чтобы моменты обнулени первого счетчика 8 при снижении напр жени на входе пус- к ового органа 2 ниже опорного напр жени Uon.1 и при последовательном уменьшении записанной в нем информации в результате

0 вычитани совпадали во времени.

Если повторное включение защищаемого электрооборудовани произошло до момента обнулени первого счетчика 8, то прибавление следующего импульса проис5 ходит к уже записанному в счетчик числу.

При коротком замыкании в цепи электропотребител напр жение на входе второго пускового органа 15 превышает опорное напр жение Uon.3, на его выходе формирует- с высокий уровень, который поступает на

входы предварительной записи первого счетчика 8 импульсов. С выхода второго элемента НЕ 16 на вход первого счетчика 8 подаетс низкий уровень напр жени , а наличие напр жени на обоих входах управлени второго ключа 14 приводит к образованию высоких уровней на входах Сложение и Вычитание первого счетчика 8 импульсов, в результате чего происходит мгновенна параллельна запись в этот счетчик числа, заполн ющего все его разр ды , что приводит к немедленному срабатыванию исполнительного органа 10.

Дл нормальной работы устройства входы ключей 13 и 14. подключенные к выходу преобразовател 1 переменного тока в посто нное напр жение, должны иметь защиту от превышени напр жени . Благодар наличию интегрирующей цепи резистор 18- конденсатор 17 напр жение на выходе узла 12 формировани экспоненциально убывающего напр жени не превысит при коротком замыкании опорного напр жени Uon.i. Дл повышени быстродействи защиты резистор 18 должен иметь низкое сопротивление .

Первый ключ 13 представл ет собой электронное реле (фиг. 1).

Второй ключ 14 представл ет собой интегральную схему К155ИДЭ.

При использовании в качестве первого счетчика 8 микросхемы К155ИЕ7 схема подключени микросхемы К155ИДЗ представлена на фиг. 2.

Дл нормальной работы счетчика K155WE7 в режиме Сложение или Вычитание на соответствующий вход необходимо подавать короткие отрицательные импульсы, причем на втором входе при этом будет поддерживатьс напр жение высокого уровн . В момент параллельной записи информации в счетчик К155ИЕ7 на обоих входах Сложение и Вычитание будет поддерживатьс высокий уровень. Всем этим услови м удовлетвор ет микросхема К155ИДЗ. В том промежутке времени, в течение Которого защищаемый электропотребитель отключен от питающей сети или его токопотребление находитс в допустимых пределах, на входе А1 дешифратора К155ИДЗ напр жение измен етс в пределах 0-0,4 В, что соответствует уровню логического нул . На входах АО и А2 также низкие логические уровни. При этом на входах Сложение и Вычитание счетчика 8 - высокие уровни. Счетчик обнулен, счет отсутствует . При возникновении токовой перегрузки напр жение на входе А1 достигнет высокого логического уровн . Счетчик 5 начинает счет импульсов в тот момент, когда

на выходе элемента 9 сравнени формируетс короткий положительный импульс. На вход Сложение счетчика 8 поступает отрицательный импульс, который записываетс

в счетчик, и т.д. до заполнени счетчиков. Если до этого токопотребление защищаемого устройства снизилось до допустимого уровн , на входе А1 дешифратора К155ИДЗ образуетс .напр жение логического нул .

0 При этом импульсы, поступающие на вход АО в инверсной форме, подаютс на вход Вычитание счетчика 8. При возникновении короткого замыкани в защищаемой цепи высокий уровень напр жени образуетс

5 на входе А2 дешиф- ратора. В этом случае на обоих задействованных выходах дешифратора высокие уровни, что вл етс одним из условий режима параллельной записи счетчиков К155ИЕ8. В качестве счетчика 8

0 может быть использована друга микросхема , при этом соответственно мен ютс требовани , предъ вл емые к второму ключу 14.

Один из примеров реализации исполни5 тельного органа 10 представлен на фиг. 4. Работа осуществл етс следующим образом . После кратковременного нажати кнопки Пуск питающее напр жение подаетс на защищаемый электроприемник,

0 привод его в действие, а также на устройство защиты. Поскольку счетчик в этот момент не заполнен, на выходе R15 дешифратора исполнительного органа 10 высокий уровень. При этом срабатывает ре5 ле К и своим замыкающим контактом обе- спечивает питание защищаемого электропотребител . После заполнени счетчика 8 в результате перегрузки или короткого замыкани на выходе 15 дешифратора обра0 зуетс уровень логического нул , отключающий реле Кт и обеспечивающий защищаемый электроприемник вместе с устройством защиты. Дл отключени нагрузки в нормальном режиме необходимо кратковре5 менное сн тие питающего напр жени . При защите электропотребител больших мощностей реле К используетс в качестве промежуточного , управл ющего своим нормально разомкнутым контактом работой

0 мощного контактора.

Узел формировани экспоненциально убывающего напр жени представл ет собой широко известное интегрирующее звено. Пример реализации узла 12 форми5 ровани экспоненциально убывающего напр жени , состо щего из диода 19, конденсатор 17, резисторов 18 и 20, детально представлен в блок-схеме (фиг. 1) и обеспечивает нормальное функционирование устройства, состо щее в том, что резистор

18 узла 12 формировани экспоненциально убывающего напр жени должен иметь низкое сопротивление, а пусковой орган 2 преобразовател 3 напр жени в частоту и первый ключ 13 - высокое входное сопро- тивление. Способ реализации первого ключа 13, представленный на фиг, 1, исключает возможность вли ни этого ключа на скорость разр да конденсатора 17 узла 12, поскольку при снижении токопотребленм защищаемого электроприемника до допустимой величины и ниже реле (фиг, 2) размыкает свой контакт.

Узел формировани экспоненциально убывающего напр жени может быть по- строен на другом принципе, например, на основе цифроаналогового преобразовател , что обеспечивает более высокую точность срабатывани и стабильность устройству. Кроме того, в этом случае отпа- дает необходимость обеспечени высокого входного сопротивлени пускового органа 2, преобразовател 3 напр жени в частоту и первого ключа 13. Первый ключ 13 проще реализовать с помощью электромагнитного реле, второй ключ 14 выполн етс на логи- ческих элементах.

Применение данного устройства позвол ет расширить область использовани устройства путем обеспечени мгновенной отсечки при возникновении короткого замыкани и защиты от перегрузки электропотребителей , работающих в повторно- кратковременном режиме. Кроме того, в устройстве повышаетс надежность путем обеспечени облегченного режима работы блоков схемы при коротком замыкании.

Устройство может быть использовано в широком диапазоне мощностей защищав- мых электропотребителей. Настройка производитс изменением опорных напр жений и регулированием выходного напр жени источника 11 посто нного напр жени .

Claims

Формула из обретени

Устройство дл максимальной токовой защиты электроустановки, содержащее преобразователь переменного тока в посто нное напр жение, первый пусковой орган, первый вход которого соединен с входом преобразовател напр жени в частоту следовани импульсов, второй вход присоединен к первому источнику опорного

напр жени ,выход первого пускового органа соединен с входом элемента НЕ, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ и к установочному входу первого счетчика импульсов, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом элемента сравнени , один из входов которого подключен к второму источнику опорного напр жени , другой вход - к выходу цифроаналогового преобразовател , цифровые входы которого поразр дно подключены к разр дным выходам второго счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом преобразовател напр жени в частоту следовани импульсов, а установочный вход подключен к выходу элемента ИЛИ, выход первого счетчика импульсов соединен с исполнительным органом, отличающеес тем, что, с целью расширени области применени путем обеспечени защиты электроустановок , работающих в повторно-кратковременном режиме, в него дополнительно введены источник посто нного напр жени , блок формировани экспоненциально убывающего напр жени , два ключа, второй пусковой орган с третьим источником опорного напр жени , второй элемент НЕ, первый счетчик импульсов выполнен реверсивным с предустановкой, при этом вход блока формировани экспоненциально убывающего напр жени , входы управлени ключей и первый вход второго пускового органа подключены к выходу преобразовател переменного тока в посто нное напр жение , выход блока формировани экспоненциально убывающего напр жени подключен к преобразователю напр жени в частоту следовани импульсов и первому входу первого ключа, второй вход которого соединен с выходом источника посто нного напр жени , выход элемента сравнени подключен к первому входу второго ключа, второй вход которого, входы предварительной записи первого счетчика импульсов и вход второго элемента НЕ соединены с выходом второго пускового органа, первый и второй выходы второго ключа подключены; соответственно к входам Сложение и Вычитание первого счетчика импульсов, a S- вход первого счетчика соединен с выходом второго элемента НЕ, вход опорного напр жени цифроаналогоеого преобразовател подключен к выходу первого ключа.

Г4

Vont

I6x.

11

3t-

V0Xj

/5

fPuz.l

i /sxy уг

К источнику i посто нного -«--|- напр жена // .

К пр905разсн а - HtMtrnepe - неннена тела . 6псе/поенное пр хвние i

1 WЈ

№

L±

П

Vcpt

Выход

TVM Л

К цифроанало- oЈf a&o0a/r e лк t

Фиг./

tf&(0&y м в / /гю#&е cvemtsv/ra f.

К&оду л Сложемл Cvemwra &.

Фиг.З