SU1742927A1 - Устройство дл защиты от однофазного замыкани на землю в электрической сети переменного тока - Google Patents

Abstract

Использование: сети с изолированной , компенсированной нейтралью и нейтралью, заземленной через высо- коомный резистор. Сущности изобретени : дл  повышени  надежности и селективности защиты в устройство введен канал тока высших гармоник, содержащий фильтр 14 высших гармоник, выпр митель 15, суммирующий усилитель 16, пороговый орган, блок 18 выдержки времени, а также введен канал , учитывающий высшие гармоники собственного емкостного тока на каждом присоединении, имеющий фильтр 19 высших гармоник и преобразователь 20 напр жени . 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Фиг.1

31

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к защите электрческих сетей, и предназначено дл  работы в электрических сет х с изолированной , компенсированной нейтралью ч нейтралью, заземленной через высо- коомный резистор.

Известно устройство сигнализации однофазных замыканий на землю типа УСЗ-ЗМ.

Недостатками устройства  вл ютс  нестабильность выходного сигнала при устойчивом однофазном замыкании на землю (033) и сложность вы влени  информации при дуговых замыкани х на землю.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  защиты от однофазного замыкани  на землю в электрической сети переменного тока, содержащее последовательно соединенные первые подключенный к трансформатору напр жени  нулевой последовательности преобразователь напр жени  пороговый орган, блок выдержки времени , элемент запрета и исполнительный орган, последовательно соединенные подключенный к трансформатору то нулевой последовательности первый ключ, фильтр основной частоты, второ преобразователь напр жени , суммирующий усилитель, второй пороговый орган , релейный усилитель, блок контрол  и индикатор,выход релейного усилител  подключен к второму входу элемента запрета, последовательно соединенные подключенный к второму выходу первого порогового органа управл ющий генератор, множитель и второй ключ, соединенный с входом фильтра основной частоты, элемент НЕ, включенный между управл ющими входами генератора и первого ключа, блок коррекции установки, включенный между вторым выходом первого преобразовател  напр жени  и вторым входом второго порогового органа, причем второй вход множител  подключен на напр жение сети, управл ющий вход второго ключа соединен с управл ющим входом генератора, второй вход сумматора подключен к входу блока коррекции уставки.

Недостатки этого устройства защи- ты заключаютс  в отсутствии блокировки токового канала при дуговых замыкани х на землю и неприспособленност

дл  работы в компенсированных сет х .

5

5

Цель изобретени  - повышение надежности и селективности путем блокировани  токового канала при переходных процессах при замыкани х на землю.

К существенным признакам изобретени  относ тс  введенные в устройство последовательно соединенные первый фильтр высших гармоник, третий выпр митель, второй суммирующий усилитель , третий пороговый орган и второй блок выдержки времени, последовательно соединенные второй фильтр высших гармоник и преобразователь напр жени  со св з ми.

Блоки выдержки времени предназначены дл  задержки изменени  своих выходных сигналов (дл  отстройки от

переходных процессов) и могут быть выполнены, например, на логических (цифровых) микросхемах-счетчиках импульсов типа К5б1 ИЕ 5. Каждый блок выдержки времени содержит два последовательно соединенных счетчика импульсов и генератор пр моугольных импульсов, выход которого соединен со счетными входами обоих отмеченных счетчиков. Каждый счетчик импульсов блока выдержки времени имеет 3 входа . Основным входом  вл етс : установочный (второй вход счетный и третий блокирующий).

При подаче на R-вход логической единицы счетчик устанавливаетс  в ну5 левое состо ние (на выходе его логический нуль) и на счетные импульсы не реагирует. При подаче на R-вход логического нул  счетчик просчитывает входные счетные импульсы и при их определенном числе на его выходе по вл етс  логическа  единица, котора , воздейству  на блокирующий вход, запрещает счет входных импульсов . Счетчик остаетс  в таком состо нии , пока на его R-вход не поступит логическа  единица. Элемент запрета может оыть выполнен в виде логического элемента И.

Суммирующий усилитель охвачен ем0 костной обратной св зью и обеспечивает выделение из поступающих на его входы сигналов посто нных составл ющих , т.е. выходной сигнал суммирующего усилител  определ етс  посто5  иными составл ющими его входных сигналов . Четвертый выпр митель предназначен дл  учета собственного ем- костного тока (основной гармоники)

0

0

5

защищаемого присоединени . Второй фильтр высших гармоник также предназначен дл  учета собственного емкостного тока высших гармоник защищаемого присоединени .

На разные входы суммирующего усилител  поступают сигналы разных знаков . Поэтому при 033 на другом присоединении сигнал на выходе суммирующего усилител  будет близок к нулю . При 033 на защищаемом присоединении сигнал по основному входу первого суммирующего усилител  будет ли бо существенно больше, чем по второму входу (при расстройке компенсации ) , и тогда выходной сигнал суммирующего усилител  будет положитель- ным и превысит уставку второго порогового органа, либо при резонансной настройке компенсации (или близкой к ней) входные сигналы первого сум-ч мирующего усилител  могут быть близки по величине, а следовательно, выходной сигнал этого усилител  также будет близок к нулю. При изменении напр жени  нейтрали входные сигналы суммирующего усилител  также измен тс  пропорционально.

Преобразователь напр жени  предназначен дл  выпр млени  входного напр жени  и преобразовани  его в напр жение посто нного тока, т.е. выделени  посто нной составл ющей, пропорциональной входному сигналу.

Наличие последовательно соединенных второго фильтра высших гармоник и преобразовател  напр жени  позвол ет получить на выходе последнего сигнал (напр жение посто нного тока) пропорциональный току высших гармог- ник защищаемого присоединени  и пропорциональный измен ющемус  уровню высших гармоник тока замыкани  на землю.

На фиг. 1 представлена функциональ- 45 задани  необходимого коэффициента

0

5

0

3, блок k выдержки, элемент 5 запрета , релейный усилитель 6 и исполнительный орган .7. К вторичной обмотке трансформатора 8 тока нулевой последовательности подключены последовательно соединенные усилитель 9, второй выпр митель 10, первый суммирующий усилитель 11, второй пороговый орган 12 и логический элемент ИЛИ 13, выход которого подключен к второму входу элемента 5 запрета.

К вторичной обмотке трансформатора 8 тока нулевой последовательности подключены также последовательно соединенные первый фильтр I высших гармоник, четвертый выпр митель 15, второй суммирующий усилитель 16, третий пороговый орган 17, второй блок 18 выдержки времени, выход последнего соединен с вторым входом логического элемента ИЛИ 13.

К входу первого выпр мител  2 подключены последовательно соединенные второй фильтр 19 высших гармоник и преобразователь 20 напр жени , выход которого подключен к второму входу третьего порогового органа 17 Между входом первого выпр мител  2 и вторым входом суммирующего усилител  11 включен третий выпр митель 21.

Блок k или 18 выдержки времени (фиг. 2) содержит последовательно соединенные первый 22 и второй 23 счетчики импульсов. Выход генератора 5 2k пр моугольных импульсов подключен к счетным входам счетчиков 22 и 23 импульсов. Выход каждого счетчика импульсов соединен со своим блокирующим входом.

Генератор 2k .пр моугольных импульсов дл  блоков k и 18 выдержки времени целесообразно использовать один. Усилитель 9 в токовом канале устройства защиты установлен дл  удобства

5

0

0

на  схема устройства защиты от однофазных замыканий на землю; на фиг.2 -функциональна  схема блока выдержки времени; на фиг.З - диаграмма напр жений при замыкании на землю на защищаемом при- соединении; а - при расстройке компенсации; S - npvt резонансной настройке компенсации.

К электрической сети (фиг. 1) подключен трансформатор 1 напр жени  нулевой последовательности. К нему подсоединены последовательно включенные первые выпр митель 2, пороговый орган

усилени  сигнала, пропорционального току 1О.. В нормальном режиме сети напр жение нулевой последовательности Uo мало и выходные сигналы первого 3, второго 12 и третьего 17 пороговых органов, первого Ь и второго 18 блоков выдержки времени, логического элемента ИЛИ 13, элемента 5 запрета и релейного усилител  6 равны нулю. Выходные сигналы первых счетчиков 22 импульсов блоков k и 18 выдержки времени равны логической единице .

Пусть 033 произошло на защищаемом присоединении и в сети имелась расстройка компенсации. Тогда выпр мленное вторым выпр мителем 10 напр жени поступающее на первый вход суммирующего усилител  11, превысит по абсолютной величине напр жение, поступающее с третьего выпр мител  21 на второй вход этого суммирующего усилител . Выходной сигнал последнего через второй пороговый орган 12, логический элемент ИЛИ 13 элемент 5 запрета, релейный усилитель 6 поступает на исполнительный орган 7, который срабатывает и дает сигнал на отключение поврежденного присоединени 

При резонансной или близкой к ней настройке компенсации сигнал на выходе суммирующего усилител  11 равен нулю, так как остаточный ток содержи небольшую составл ющую основной частоты и обычно значительный уровень высших г армоник. При этом фильтр 1 выдел ет напр жение высших гармоник, а выпр митель 15 выпр мл ет это напр жение . Последнее сравниваетс  с напр жением UJTQ , поступающим от преобразовател  20 напр жени . Это напр жение определ етс  собственным емкостным током высших гармоник защищаемого присоединени . Поэтому напр жение , а на выходе порогового органа 17 по вл ютс  положительные импульсы. Они устанавливают счетчик 22 импульсов второго блока 18 выд ержки времени в нулевое состо ние и второй счетчик 23 импульсов начинает отсчет выдержки времени ut После этого напр жение на выходе счетчика 23 импульсов (блока 18) равно логической единице и сигнал через блоки 13, 5 и 6 поступает на исполнительный орган 7, который отключает поврежденное присоединение. С выдержкой времени Ut.ut4 счетчик 22 второго блока 18 выдержки времени устанавливает счетчик 23 в нулевое состоние .

При 033 вне зоны защиты (на друго присоединении) через трансформатор 8 тока протекает собственный емкостный ток. Составл ющие основной частоты и высших гармоник незначительны и поэтому напр жение на основном (первом входе суммирующего усилител  11 близ ко по величине к напр жению, поступа ющему на его второй вход. Поэтому на

выходе этого усилител  11 напр жение

№

8

близко к нулю. Напр жение (уровень высших гармоник) на основном входе суммирующего усилител  16 примерно

равно напр жению на выходе преобразовател  20 (на втором входе усилител  16). Поэтому на выходе усилител  17 сигнал примерно равен нулю и меньше, чем напр жение уставки, т.е. на втором входе порогового органа 17. Выходной сигнал порогового органа 17 равен нулю. Поэтому исполнительный орган 7 не срабатывает.

При расстройке компенсации в оста5 точном токе основна  гармоника становитс  значительной. При этом выходной канал первого фильтра 14 высших гармоник может содержать основную частоту и не всегда по этому каналу то0 ка высших гармоник можно получить информацию об 033. В данном случае информаци  об 033 передаетс  по каналу тока основной гармоники (блоки 9-12). При резонансной же настройке компен5 сации информаци  об 033 поступает только по каналу тока высших гармоник (блоки Н-18).

Введение в устройство защиты двух токовых каналов, реагирующих на основную гармонику и высшие гармоники тока замыкани  на землю, а также введение блокировки в последний канал позвол ет существенно повысить селек тивность устройства при дуговых замыкани х на землю и обеспечивает его

5 применение в сет х с изолированной, заземленной через высокоомный резистор и компенсированной нейтралью.

Эффективность действи  блокировки токового канала при 033 объ сн етс  тем, что при дуговых замыкани х на землю блокировка только по напр жению нейтрали не всегда исключает ложные действи  устройства защиты.

Claims (2)

1. Устройство дл  защиты от однофазного замыкани  на землю в электрической сети переменного тока, содержащее последовательно соединенные первые подключенные к трансформатору напр жени  нулевой последовательности выпр митель , пороговый орган, блок выдержки времени, элемент запрета, 5 релейный усилитель и исполнительный орган, подключенные к выходу трансформатора тока нулевой последовательности последовательно соединенные

0

0

0

917

усилитель, второй выпр митель, пер- вый суммирующий усилитель и второй пороговый орган, третий выпр митель, вход которого подключен к выходу трансформатора напр жени  нулевой последовательности, а выход - к второму входу первого суммирующего усилител , отлич-ающеес  тем, что, с целью повышени  надежности и селективности путем блокировани  токового канала при переходных процессах и учета высших гармоник собственного емкостного тока защищаемого присоединени , в него введены последова- тельно соединенные подключенные к вторичной обмотке трансформатора тока нулевой последовательности защищаемого присоединени  первый фильтр высших гармоник, четвертый выпр митель, второй суммирующий усилитель, третий пороговый орган, второй блок выдерж7Ю

ки времени и логический элемент ИЛИ, последовательно соединенные второй фильтр высших гармоник и преобразователь напр жени , включенные между входом первого выпр мител  и вторым входом второго суммирующего усилител , причем выход второго порогового органа подключен к второму входу логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом элемента запрета.

2. Устройство по п. отличающеес  тем, что блок выдержки времени содержит последовательно соединенные два счетчика импульсов , а также генератор пр моуголь ных импульсов, выход которого соединен со счетными входами указанных счетчиков импульсов, причем выход каждого из счетчиков импульсов соединен со своим блокирующим входом.

Фие.2

a)

VJ

1ПГПГ

фиг. 3

f)