Способ распознавания поврежденной фазы в сети с изолированной нейтралью или с компенсацией токов однофазных замыканий на землю

Номер патента: 1777102

Авторы: Обабков, Целуевский

Есть еще 6 страниц.

Смотреть все страницы или скачать ZIP архив

Текст

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) 111) А 1 771 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР ГОСПАТЕНТ СССР) ИЗС)БРЕТЕНИ ПИС ОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВ 2(71) Институт прикладной математики и механики АН УССР и Донецкий политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР(54) СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ПОВРЕЖДЕННОЙ ФАЗЫ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛ ЬЮ ИЛИ СКОМПЕНСАЦИЕЙ ТОКОВ ОДНОФАЗНЫХЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ(57) Использование: в электроэнергетике,конкретно в релейной защите и автоматикев трехфазных распределительных сетях, идля построения блоков распознавания поврежденной фазы во всережимных устройствах автокомпенсации токов однофазныхзамыканий на землю, в устройствах автоматического заземления поврежденной фазыили в трансформаторных устройствах компенсации ЭДС поврежденной фазы, Онопредназначено для функционирования преимущественно в режиме перемежающегосядугового однофазного замыкания и может ого заземления трансформатории ЭДС поврежнаэнэчено для мущественно, в дугового ОЗНЗ и металлических ится к электроэнеррелейной защите и ых распределительользоваться для пораспознавания о всережимных устции токов однофазземлю (ОЗНЗ), в Изобретение относ гетике, конкретно - к автоматике в трехфазн ных сетях и может исп строения блоков поврежденной фазы в ройствах автокомпенсэ ных замыканий на(г," работать также при металлических однофазных замыканиях. Сущность изобретения: способ включает в себя определение мгновенных значений фазных ЭДС источника питания сети и измерение мгновенных значений напряжения смещений нейтрали, выявление режима однофазного замыкания на землю, подготовку к выдаче и выдачу информации о поврежденной фазе, начиная с момента выявления режима однофазного замыкания на землю ведут фиксацию числа распознаваний каждой из трех фаэ в качестве поврежденной, производят подготовку к выдаче информации о повреждении той фазы, по которой зафиксировано максимальное число распознаваний ее повреждений, и выдают информацию о поврежденной фазе в том случае, если в сети ЭДС источника питания имеет минимальное (среди трех фаз) мгновенное значение; если же удвоенное инверсное мгновенное значение напряжения смещения нейтрали находится в промежутке между минимальным и максимальным (среди трех фаз) мгновенными значениями фаэных ЭДС источника питания сети, то распознают повреждение той фазы сети, мгновенное значение ЭДС источника питания которой не является ни максимальным, ни минимальным (среди трех фаз сети).1 з.п. ф-л ы, 6 ил., 2 табл., устройствах эвтомэтическ поврежденной фазы или в ных устройствах компенсац денной фазы. Оно предфункционирования, преи режиме перемежающегося и может работать также пр ОЗНЗА О. У-фюить оюА ксиве сцемч ф;а соары 3 иа еРиюи ур ция Фос еие 85 гса%ргсиссМюуикл Р 9 фд)-о умсиьжст оа :амико матчиаРО,чыА м 7 1 сЬР 44 л СООР м(ио СЧеачил.а ра ф Ьги,чац Мечись ф1777102 кий Коррект едактор О. Стенина Лукач Тиражрственного комитета по иэобретени 113035, Москва, Ж, Раушская каз ИИПИ Гос Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Составитель Ю. ЦелуТехред М.Моргентал дписноеи открытиям при ГКЮ СССб 4/5Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ распознавания поврежденной фазы в сети с компенсацией емкостных токов (а.с. СССР М 943959, кл, Н 02 Н 3/16, 0 01 В 31/02), состоящий в распознавании режима однофазного замыкания в сети, непрерывном определении мгновенных значений фаэных ЭДС и измерении мгновенного значения напряжения смещения нейтрали, выявлении моментов изменения знака напряжения смещения нейтрали и определении той фазы, фазная ЭДС которой, будучи сдвинута на 45 в сети с изолированной нейтралью или на 90 в сети с компенсацией емкостных токов, превышает о указанные моменты (изменения знака напряжения смещения нейтрали) некоторый заданный уровень. Информация о повреждении этой фазы подготавливается к выдаче и выдается в том случае, если в сети распознан режим ОЗНЗ.Недостатками данного устройства является возможность неправильного распознавания поврежденной фазы в режиме перемежающегося дугового ОЗНЗ, в котором напряжение смещения не является гармоническим, а при некоторых режимах горения дуги оно не является также и периодическим, Возможно неправильное распознавание поврежденной фазы и в условиях компенсации, помимо емкостной, также и активной составляющей тока ОЗНЗ, так как фаза напряжения смещения нейтрали при этом определяется не только поврежденнойфазой, но и свойствами компенсатора активной составляющей.Целью изобретения является повышение достоверности распознавания поврежденной фазы,С указанной целью в способе, включающем в себя определение мгновенных значений фазных ЭДС источника питания сети и измерение мгновенных значений напряжения смещения нейтрали, выявление режима однофазного замыкания на землю, подготовку к выдаче и выдачу информации о поврежденной фазе, начиная с момента . выявления режима однофазного замыкания на землю, ведут фиксацию числа распознаваний каждой из трех фаз в качестве поврежденной, производят подготовку к выдаче информации о повреждении той фазы, по которой зафиксировано максимальное число распознаваний ее повреждений, и выдают информацию о поврежденной фазе в том случае, если в сети имеет место режим однофазного замыкания и при этом максимальное число распознаваний повреждений за 4.ксировано только по одной20 мгновенного значения фазной ЭДС источ 50 55 5 10 15 30 35 40 из фаз, причем для выполнения каждого распознавания поврежденной фазы выявляют моменты скачкообразного изменения напряжения смещения нейтрали и далее для этих моментов времени производят следующие действия; удваивают и инвертируют измеренное мгновенное значение напряжения смещения нейтрали, выявляют те фазы источника питания сети, которые имеют минимальное и максимальное мгновенные значения фазных ЭДС, сравнивают упомянутые минимальное и максимальное (среди трех фаз) мгновенные значения фазных ЭДС с также упомянутым удвоенным инверсным мгновенным значением напряжения смещения нейтрали, и, если удвоенное инверсное мгновенное значение напряжения смещения нейтрали оказалось меньше минимального (среди трех фаз) ника питания сети, то распознают повреждение той фазы сети, ЭДС источника питания которой имеет максимальное (среди трех фаз) мгновенное значение; если удвоенное инверсное мгновенное значение напряжения смещения нейтрали оказалось больше максимального (среди трех фаз) мгновенного значения фазной ЭДС источника питания сети, то распознают повреждение той фазы сети, мгновенное значение ЭДС источника питания которой имеет минимальное (среди трех фаз) мгновенное значение; если же удвоенное инверсное мгновенное значение напряжения смещения нейтрали находится в промежутке между минимальным и максимальным (среди трех фаз) мгновенными значениями фазных ЭДС источника питания сети, то распознают повреждение той фазы сети, мгновенное значение ЭДС источника питания которой не является ни максимальным, ни минимальным (среди трех фаз). Кроме того, фиксацию числа распознаваний каждой из трех фаз в качестве поврежденной ведут следующим образом: в момент распознавания возникновения в сети режима однофазного замыкания на землю фиксируют некоторое начальное, одинаковое для всех трех фаз число распознаваний их в качестве поврежденных, лежащее в интервале между нулевым и заранее назначенным максимальным числом распознаваний, а далее после каждого (очередного) распознавания какой-либо фазы в качестве поврежденной число распознаваний повреждения данной фазы увеличивают на две единицы, а число распознавания повреждений каждой иэ двух других фаэ уменьшают на одну единицу,причем по достижении числом распознаваний повреждения любой иэ фаз упомянуто 17771025 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 го заранее назначенного максимального значения или же нулевого значения прекращают дальнейшее соответственно увеличение или уменьшение числа распознаваний этой фазы в качестве поврекденной,На фиг, 1 показаны временные диаграммы, иллюстрирующие предлагаемый способ; на фиг. 2 - пример функционально-принципиальной схемы конкретного выполнения устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 3 - упрощенная укрупненная блок-схема алгоритма, реализуемого устройством, показанным на фиг. 2; на фиг. 4 - упрощенная блок-схема алгоритма распознавания поврежденной фазы по информации, полученной в результате скачкообразного изменения напряжения нейтрали, на фиг, 5 - упрощенная блок-схема алгоритма фиксации числа распознаваний каждой из трех фаз А, В и С в качестве ловрежденной; на фиг. 6 - упрощенная блок-схема алгоритма подготовки и выдачи информации о поврежденной фазе,На фиг. 1 обозначено: 1, 2 и 3 - фазные ЭДС Ед(т), Ев(1) и Ес(с) фаз А, В и С сети;4 - напряжение е(т) смещения нейтрали в режиме перемещающегося дугового ОЗНЗ (с пробоем в момент 10); 510 - точки равенства фаэных ЭДС источников, соответственно,фазАиС,ВиС,АиВ,АиС,ВиС,Аи В; 1116 - границы по времени то (или по мгновенной фазе ат 0) момента скачкообразного изл енения напрякения е(с) смещения нейтрали между различными зонами для распознавания поврежденных фаэ;1730 - отрезки границ по мгновенному значению напряжения е(с) смещения нейтрали сразу же после момента его скачкообразного изменения, разделяющие участки, которые соответствуют повреждению различных фаэ сети.На фиг. 2 обозначены: управляющая микроЭВМ 31, состоящая из процессора 32 с постоянным и оперативным запоминающими устройствами (ПРЗУ), генератора ЗЗ тактовых импульсов, программируемого таймера 34, контроллера 35 прерываний с входами 1 г 1, 1 г 2 и 1 гЗ, выходного порта 36 и шины 37 данных, адресов и управления. Кроме того, на фиг. 4 показаны: 38 - нулькомпаратор, на вход которого подан сигнал, пропорциональный фазной ЭДС Ед(1) фазы А, 39 - смещенный (на величину порядка 15 от амплитуды Еп фазной ЭДС сети) компаратор, 40 - датчик скачкообразных изменений (ДСИ) напряжения е(т) смещения нейтрали; 41 - схема измерения мгновенного значения е(Ь+ д) напряжения смещения нейтрали в момент времени 10 + д, где ивмалая величина (т.е. сразу же после возникновения скачкообразного изменения напряжения е(т) смещения нейтрэли),состоящая из резисторов 4247, переключающего аналогового коммутационного элемента 48 с управлением от логическогосигнала г, интегратора, выполненного наоперационном усилителе 4" и конденсаторе50, и релейного звена с небольшим(порядка1030 мВ) гистереэисом, выполненного наоперационном усилителе 51 и стабилитронах 52 и 53; 54 - логический элемент "НЕРАВНОЗНАЧНОСТЪ". Стабилитрон 53выполняет также функции формирователялогического сигнала Ь.На фиг, 3 обозначены: 5562 - блокиупрощенного укрупненного алгоритма работы устройства, изображенного на фиг. 2.На фиг. 4 обозначены: 63.73 - блокиупрощенного алгоритма распознавания поврежденной фазы по информации, полученной в результате очередногоскачкообразного изменения напряжениясмещения нейтрали, соответствующего блоку 60 на фиг, 3,На фиг. 5 обозначены 7493 - блокиупрощенного алгоритма фиксации числараспознаваний каждой из трех фаз(А, В и С)сети в качестве поврежденной, соответствующего блоку 61 на фиг, 3.На фиг. 6 обозначены: 94102 - блокиупрощенного алгоритма подготовки и выдачи информации о поврежденной фазе в порт36 (фиг. 2). соответствующего блоку 62 нафиг. 3.Для пояснения реализации способа устройством, изображенными на фиг, 2, рассмотрим сначала временные диаграммы,показанные на фиг. 1. В момент т 0 очередного дугового пробоя в режиме перемещающегося дугового замыкания на землю(ОЗНЗ), так же как и в момент возникновения металлического ОЗНЗ, имеет местоскачкообразное изменение напряжения е(т)смещения нейтрали (кривая 4 на фиг. 1-дляслучая перемежающегося дугового ОЗНЗ).В результате в момент 10+ д (д - некотораямалая величина), т.е. сразу после скачкообразного изменения, мгновенное значениее(т 0+д) напряжения е(т) смещения нейтралистановится равным мгновенному значениюЕд(ь) (в момент пробоя) фазной ЭДС Ед(1)поврекденной фазы (в данной примере -фазы А). Причем равенство е(то+ д) = Ед(то++д) щ Ед(Ь) возникает независимо от нали-.чия или отсутствия в сети компенсации емкостной и (или) активной составляющейтоков ОЗНЗ, и независимо от степени ихрасстройки. Поскольку фазные ЭДС Ед(1),Ев(1) и Ес(1) как функции времени заранееизвестны и не зависят ни от режима работысети, ни от поврежденной фазы, то для каждого момента времени т можно указать ихмгновенные значения, Поэтому, зная момент времени 1 о или ке мгновенную Фазуйл, и измерив мгновенное значение е(1 О+ д)напряжения е(1) смещения нейтрали сразуже после скачка, можно указать ту фазнуюЭДС Ед(1), Ев(1) или Ес(1), которая в моментто скачка имела мгновенное значение Ефо),Ев(1 о) или Ес(то), наиболее близкое к измеренному значению е(ь + д) напряжениясмещения нейтрали, и считать поврежденной ту фазу А, В или С сети, к которой относилась укаэанная фазная ЭДС, Так как впроцессе измерения величины е(то+ д) (сразу после скачка) возможны погрешности, тоцелесообразно заранее для каждого эначения 1 укаэать те интервалы мгновенных значений напряжения е(1) смещения нейтрали,попадания в которые величины е(ьо+ д) (сразу после скачка) свидетельствует об ОЗНЗ вфазах А, В или С сети. Иными словами, предлагается разбить плоскость (е, йл) на зоны,относимые к повреждению фаз А, В или Ссети. Если полагать, что Фаэные ЭДС описываются следующими соотношениями:Ед(1) = Еп) з 1 п й 1, (1) 30Ев(1) = Е з и (ол + - л),23(3)где йл - мгновенная Фаза, то, как следует из 35фиг, 1, разбиение плоскости (е, йл) на зоныпо оси йл следует производить через точки(510 на фиг. 1) равенства двух или трехфазных ЭДС, т.е. через те точки. в которыхл л 5 1 40а 1=,в 1=,в= ол, в 1=1 ол, й) 1:1 5= 1 - л, й 1 = 1 - л, Указанные границы со 26ответствуют позициям 1116 на фиг. 1, Границы по величине е(1 о+ д) различны для 45каждого иэ интервалов между указанымиточками, однако их также можно указать,исходя из фиг, 1, Так, для интервала по й) с(О,и(1 6 л,2 л) границей между зонами5фаз А и С является функция, представляющая собой среднее арифметическое междуЭДС Ед(1) и Ес(1) источников этих фаз: ед с ) + ес Щ евс) 552 2а границей между зонами фаз А и В в том же интервале по о) 1 - функция, представля)ощая собой среднее арифметическое между ЭДС Ед(т) и Ев(1) источников фаз А и В:Еа) ЕВ Т) Ес(1)2 2Таким образом, для о)т 6 (О, )ио 16л6(1 - л, 2 л), повреждение фазы А должны5распознаваться в случае, если е(1, + д)6 6(- 2, -- , т.е, если -2 е(1,+д)6Ес 1 Евй 16(Ев(1 о), Ес(Ь; повреждение фазы В должно распоэнаваться в случае, если е(10+ д) с с - , т,е; если -2 е(со+ д)Ес(1 о):Есповреждение фазы С должно распознаватьЕвся в случае, если е(го + д)2, т,е. если -2 е(1 о+ 4 с Ев(1 о) Действуя по аналогии, можно указать границы (по величине е(10+ д) для всех остальных интервалов по величине йл, Полученные в результате интервалы сведены в таблицу 1.Отрезки синусоид. ограничивающих на плоскости (е, йл), согласно табл. 1, зоны различных фаз по координате е, обозначены на фиг. 1 позициями 1730 (толстые линии), Разбиение плоскости (е, йл) по координате йл на зоны, соответствующие повреждению различных фаэ сети, произведено на фиг, 1 толстыми линиями (позиции 1130). Там же указаны поврежденные фазы сети, соответствующие всем зонам, на которые разбита плоскость (е, ол).Из табл. 2, где указаны фазные ЭДС, имеющие минимальное и максимальное (среди всех трех фаз) мгновенные значения Ед(т), Ев(1), Ес(1) в различных интервалах по мгновенной фазе й) т, видно. что сочетания трех фаз А, В и С сети, мгновенные значения Ед(1), Ев(1), Ес(ф) фазных ЭДС которых имеют максимальное и минимальное среди трех фаз значения (для любого значения (для любого значения мгновенной фазы о 16(0,2 лЭ однозначно определяют интервалы, на которые разбита осьй 1 на фиг, 1(и в табл. 1). Сопоставив табл. 1 с табл. 2, несложно заметить, что в тех случаях, когда удвоенное инверсное мгновенное значение -2 е(1 о+,д) напряжения е(1) смещения нейтрали сразу после момента то его скачкообразного изменения оказывается меньше минимального (среди трех фаз А, В и С сети) мгновенного значения Ед(Ь), ЕВ(10) или ЕС(1 О) фаэной ЭДС, то повреждена та фаза сети, ЭДС источника которой имеет в этот момент (10) максимальное (среди трех фаз А, В и С сети) мгновенное значение. Если же удвоенное инверсное мгновенное значение -2 е(то+ д)напряжения смещения нейтрали сразу после момента ь 0 его скачкообразного изменения оказалось больше максимального (среди трех фаз А, В и С сети) мгновенного значения Ед(то), Ев(со) или Ес(то) фазной ЭДС, то повреждена та фаза сети, ЭДС которой в этот момент 10 имеет минимальное (среди трех фаз А, В и С сети) мгновенное значение, Если же удвоенное инверсное мгновенное значение -2 е(10 + д) напряжения е(1) смещения нейтрали сразу после момента Ь его скачкообразного изменения оказалось в промежутке между минимальным и максимальным (среди трех фаз А, В и С сети) мгновенными значениями ЕА(т 0), Ев(10) или Ес(т 0) фазных ЭДС, то повреждена та фаза сети, ЭДС источника которой в этот момент (10) не является ни минимальной, ни максимальной (среди трех фаз А, В и С сети),В устройстве, изображенном на фиг. 2, в моменты прохокдения фазной ЭДС Ел(1) через ноль, формируются передние фронты сигнала Зе на выходе нуль-компаратора 38, которые. воздействуя на управляющий вход Е программируемого таймера 34, перезапускают его, в результате чего таймер 34 начинает счет тактовых импульсов, поступающих на его счетный вход С с выхода генератора 33 тактовых импульсов ГТИ (с частотой на 3-4 порядка выше частоты сети). При этом счет начинается с некоторого начального кода, заранее записанного в таймер 34 процессором 32 с постоянным и оперативным запоминающими устройствами, и ведется в сторону уменьшения этого кода. В результате код, считанный в любой момент времени из таймера 34, оказывается пропорциональным мгновенной фазе ол момента 1 считывания. Таким образом осуществляется общая синхронизация устройства частотной сети.При возникновении ОЗНЗ амплитуда еп 1 напряжения е(т) смещения нейтрали выходит за пределы нечувствительности смещенного компаратора 39 (порядка 15 от амплитуды Еп фазной ЭДС), При этом возникновение импульсов, поступающих на вход г 1 контроллера прерываний 35, который инициирует выполнение (процессором 32 с запоминающими. устройствами) соответствующей подпрограммы обработки прерываний по этому входу, является признаком для перевода устройства в режим ОЗНЗ. В этом режиме на выходе г порта Зб устанавливается сначала сигнал логической единицы. Аналоговый коммутационный элемент 48 подключает суммирующую точку интегратора, выполненного на операционном усилителе 49 и конденсаторе 50, к точке 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 соединения резисторов 42 и 43, что превращает указанный интегратор в инерционное звено с малой (по сравнению с периодом частоты сети) постоянной времени. В результате сигнал е(1) на выходе операционного усилителя 49 отслеживает (с соответствующим коэффициентом передачи и с противоположным знаком) напряжение е(1) смещения нейтрали. Знак сигнала е.(1) определяет знак напряжения на выходе операционного усилитея 150, а следовательно и логическое значение сигнала Ь на выходе логического элемента 54 "НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ", В случае несовпадения его с логическим значением сигнала 9 на выходе порта Зб с выхода элемента 54 на вход г 3 контроллера 35 прерываний поступает сигнал, инициирующий вызов упомянутым контроллером 35 соответствующей подпрограммы, которая, в частности, устанавливает равенство логических сигналов: 9.= Ь. Подобнь 1 й механизм позволяет микро- ЭВМ 31 фиксировать знак (и моменты его изменения) сигнала е(т) на выходе операционного усилителя 49.В случае возникновения скачкообразного изменения (в момент времени 10).напрякения е(1) смещения нейтрали, инерционное звено с малой постоянной времени на элементах 42, 43, 4850 отслеживает его изменение, в результате чего на выходе операционного усилителя 49 устанавливается напряжение е+(1), пропорциональное новому значению е(1 + д) напряжения е(г) смещения нейтрали. Кроме того, в этот же момент т 0 датчик 40 формирует на выходе кратковременный нулевой логический сигнал, поступающий на вход г 2 контроллера 35 прерываний, задний фронт которого инициирует подпрограмму обработки прерываний по входу г 2. В процессе выполнения этой подпрограммы процессор 32 с запоминающими устройствами маскирует вход г 2 контроллера 35 прерь 1- ваний, считывает и запоминает содержимое таймера 34, т.е. фиксирует мгновенную фазу 10 момента скачкообразного изменения напряжения е(1) смещения нзйтрали. Помимо этого, в процессе выполнения данной подпрограммы логическое значение сигнала г на выходе порта 36 устанавливается равным нулю. В результате суммирующая точка интегратора на элементах 49, 50 отключается от точки соединения резисторов 42, 43 и . подключается к резистору 44. Вследствие этого на вход интегратора, образованногб теперь элементами 44, 4850, поступает напряжение состабилитронов 52,53, абсолютная величина которого определяется указанным стабилитронами и является не 177710210 15 20 25 30 40 45 50 55 изменной, а знак совпадает со знаком сигнала е на выходе операционного усилителя 49, Поэтому выходное напряжение е(1) рассматриваемого интегратора начинает уменьшаться по абсолютной величине с постоянной скоростью, определяемой элементами 52, 53, 44, 50, По истечении некоторого отрезка времени Л 1 (пропорционального напряжению на выходе интегратора в момент то + д переключения суммирующей точки, т.е. пропорционального мгновенному значению ео+. д) напряжения е смещения нейтрали сразу после его скачкообразного изменения) сигнал е(1) достигнет нуля, а затем сменит знак, Смена знака происходит благодаря гистерезису релейного звена на элементах 45,47, 51.53, В момент смены знака напряжением на выходе операционного усилителя 51 логические сигналы Ь и ,9 становятся неравными, в результате чего на выходе логического элемента 54 появляется логическая единица и контроллер 32 прерываний инициирует вызов подпрограммы обработки прерывания по входу 1 г 3. Указанная подпрограмма снова считывает и запоминает содержимое таймера 34, т.е. по сути дела, мгновенную фазу в(1 о+ Ь) момента 1 о+ Ь 1 смены знака сигнала на выходе операционного усилителя 51, устанавливает "единичное" значение сигнала г на выходепорта 36, т.е, возвращает интегратор на элементах 49, 50 в режим слежения за напряжением е(1) смещения нейтрали устанавливает логический сигнал ц.на выходе порта 36 равным сигналу Ь и. наконец, размаскирует вход 1 г 2 контроллера прерываний, В результате о оперативном запоминающем устройстве блока 32 оказываются данные, несущие информацию о мгновенной фазе щ то момента то скачкообразного изменения напряжения е(с) смещения нейтрали и о мгновенном значении е(ь+ д) этого напряжения сразу после скачкообразного изменения, которое пропорционально величине Ь т, Устройство оказывается подготовленным к получению аналогичной информации о следующем скачкообразном изменении напряжения е(1) смещения нейтрэли (если оно произойдет),Далее процессор 32 с запоминающими устройствами. обрабатывает полученную информацию в соответствии с алгоритмом, упрощенная блок-схема которого показана на фиг. 3, реализуя таким образом действия предлагаемого способа. При этом для счетчиков распознаваний фаз в качестве поврежденных выделяются 3 ячейки оперативного запоминающего устройства блока 32 (фиг. 2). а в качестве начальных значений (блок 58 алгоритма на фиг. 3) заносятся числа, равные половине максимального числа Ивах, которое может быть записано в каждую из упомянутых ячеек. Для распознавания поврежденной фазы по результатам, занесенным в оперативноезапоминающее устройство блока 32 (фиг. 2) подпрограммы обработки прерываний по входам 1 г 2 и 1 г 3 контроллера 35 прерываний (фиг, 2), выполняются действия. соответствующие блоку 60 алгоритма на фиг. 3, который раскрыт на фиг. 4. Для вычисления абсолютной величины мгновенного значе- ниЯ е(со+ д) напРЯжениЯ е(с) смещениЯ нейтрали сразу после его скачкообразногоизменения (в момент то), вычисляется время й между моментами переключения схемы, состоящей из элементов 42,44, 4850 из режима слежения в режим интегрирования и обратно. Знак его устанавливается по значению логической переменной 9 (на выходе порта 36. фиг. 4) во время интегрирования (т.е. на отрезке времени 1 о1со+ Й).Таким образом выполняется блок 64 алгоритма, изображенного на фиг. 4. Затем производится удвоение и инвертирование полученной величины е(ь+ Л 1) (блок 65 на фиг. 4). Вычисление мгновенных значений ЕА(то), Ев(то) и Ес(то) Фазных ЭДС Ед(й), Ев(1) и Ес(1) в момент то скачкообразного изменения напряжения.е(с) смещения нейтрали (блок 66 на фиг. 4), производится согласовано выражениям (1) - (3), причем, мгновенная фаза в ьо момента ео скачкообразного изменения е(е) определяется по содержимому таймера 34, занесенному в оперативное запоминающее устройство блока 32 (фиг, 2)во время выполнения подпрограммы обработки прерывания 1 г 2 контроллера 35 прерываний. Далее, в процессе выполнения блока 67 (фиг. 4) определяются величины Евах = гпах ЕА(то), Ев(1 о), Ес(то и Евп = гп 1 п ЕА(то), Ев(Ь), Ес(Ь)1, а также запоминаются те фазы (А, В и С) сети, для которых величины Ел(ь), Ев(Ь) и Ес(то) приняли максимальное, минимальное и промежуточное (не максимальное и не минимальное) значения. По результатам сравнения величины -2 е(со+ +д) с величинами Евах и Еао (блоки 68 и 69 алгоритма на фиг. 4), согласно данному способу к поврежденной относится одна иэ трех фаз(А, В или С), которая и запоминается блоком 32 (фиг. 2) в качестве промежуточного результата,Далее выполняется фиксация числа распознаваний каждой из трех фаз сети (А. В и С) в качестве поврежденной (блок 61 алгоритма на фиг. 3), Алгоритм выполнения этой операции показан на фиг. 5, В результате его выполнения увеличивается разница5 10 15 20 30 35 40 45 50 55 между числом, занесенным в счетчик фазы сети, распознанной как поврежденная, и числами,.занесенными в счетчики двух других фаз сети (если содержимое этих счетчиков не достигло верхней или нижней, нулевой границ). Подобный подход, означающий по сути дела накопление информации о поврежденной фазе сети главным образом, в режиме перемежающегося дугового ОЗНЗ. при каждом новом дуговом пробое в месте замыкания), позволяет. по ходу накопления информации, исправить случайно возникшую ошибку при распознавании поврежденной фазы и не исключает возможности перевыбора поврежденной фазы при переходе ОЗНЗ с одной фазы на другую (например, в случае такой последовательности событий: ОЗНЗ в одной фазе - двухфазное замыкание на землю - отключение максимально-токовой защитой присоединения, в котором ОЗНЗ возникло первым). При этом в значительной мере преодолевается известное противоречие между быстродействием и достоверностью распознавания поврежденной фазы. На завершающем зтапе обработки информации, полученной при очередном скачкообразном изменении напряжения е(1) смещения нейтрали, производится подготовка к выдаче и выдача информации о поврежденной фазе (в виде логической единицы на соответствующем разряде порта 36, см. фиг. 2). Данная операция соответствует блоку 62 на фиг. 3, который раскрыт подробнее на фиг. 6. В результате попарного сравнения (блоками алгоритма на фиг, 6) содержимого счетчиков распознаваний фаз А, В и С в качестве поврежденных, выдается информация о повреждении той фазы, содержимое счетчика которой имеет наибольшее значение; В случае, если содержимое двух счетчиков одинаково, а содержимое третьего счетчика меньше содержимого двух ранее упомянутых счетчиков,.однозначного вывода о поврежденной фазе сделать нельзя и, согласно рассматриваемому способу, выдачу информации о поврежденной фазе в этом случае прекращают. Для этого в процессе выполнения алгоритма, приведенного на фиг, 6, формируются ".нулевые" сигналы на выходах порта 36 (фиг. 2), соответствующих всем трем фазам.При использовании данного способа информация о поврежденной фазе получается практически сразу же в момент первого дугового пробоя (при перемежающемся дуговом ОЗНЗ) или же в момент возникновения металлического РЗНЗ. Это означает, что устройства, реализующие данный способ; обладают предельно высоким быстродействием, что особенно ценно в системах автокомпенсации полного тока РЗ НЗ. а также в системах автоматического заземления поврежденной фазы или компенсации ЭДС поврежденной фазы при помощи трансформатора в нейтрали сети. Так как информация поступает в устройства, реализующие рассматриваемый способ, именно в моменты дуговых пробоев, то данное обстоятельство позволяет говорить о существенном повышении достоверности распознавания поврежденной фазы в режимеперемежающегося дугового ОЗНЗ, как при отсутствии, так и при наличии в сети компенсации активной составляющей, в котором способ-прототип практически неработоспособен. Существенному повышению достоверности распознавания способствует, кроме того, накопление информации о поврежденной фазе при каждом дуговом пробое, что позволяет исправить случайную ошибку при распознавании поврежденной фазы или же перевыбрать фазу при переходе ОЗНЗ с одной фазы на другую,Предложенный способ целесообразно комбинировать с известными способами распознавания поврежденной фазы в режимах бездуговых ОЗНЗ для обеспечения работоспособности в тех случаях, когда замыкание не сопровождается скачкообразными изменениями напряжения смещения нейтрали.В целом же использование рассмотренного способа приводит к повышению надежности и безопасности элект.роснабжения,Формула изобретения 1. Способ распознавания поврежденной фазы в сети с изолированной нейтралью или с компенсацией токов однофазных замыканий на землю, включающий в себя оп-ределение мгновенных значений фазных ЭДС источника питания сети и измерение мгновенных значений напряжения смещения нейтрали, выявление режима однофазного замыкания на землю, подготовку к выдаче и выдачу информации о поврежденной фазе, отл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения достоверности распознавания поврежденной фазы, начиная с момента выявления режима однофаэного замыкания на землю, ведут фиксацию числа распознаваний каждой иэ трех фаз в качестве поврежденой, производят подготовку к . выдаче информации о повреждении той фазы, по которой зафиксировано максимальное число распознаваний ее повреждений, и выдают информацию о поврежденной фазе в том случае, если в сети имеет место режим однофазного замыкания и при этомсе(вр 3) Иф) В И,) нян нли 2 е(ее+3)с Ве(во)сЕ,(в,) в,3 се(ве+8ве) ( Вв(во) Е (в С Ва(ее 2 е(ввф Ес(ве) максимальное число распознаваний повреждений зафиксировано только по одной из фаз. причем для выполнения каждого распознавания поврежденной фазы выявляют моменты скачкообразного изменения 5 напряжения смещения нейтрали и для этих моментов времени удваивают и инвертируют измеренное мгновенное значение напряжения смещения нейтрали, выявляют те фазы источника питания сети, которые име ют минимальное и максимальное мгновенные значения .фазных ЭДС, сравнивают упомянутые минимальное и максимальное (среди трех фаз) мгновенные значения фазных ЭДС с упомянутым удвоенным инверс ным мгновенным значением напряжения смещения нейтрали и, если удвоенное инверсное мгновенное значение напряжения смещения нейтрали оказалось меньше минимального (среди трех фаэ) мгновенного 20 значения фазной ЭДС источника питания сети, то распознают повреждение тай фазы сети, ЭДС источника питания которой имеет максимальное (среди трех фаз) мгновенное значение; если удвоенное инверсное мгно венное значение напряжения смещения. нейтрали оказалось больше максимальноГо (среди трех фаз) мгновенного значения фазной ЭДС источника питания сети, то распознают повреждение той фазы сети, 30 мгновенное значение ЭДС источника питания которой имеет минимальное(среди трех фаз) мгновенное значение; если же удвоенное инверсное мгновенное значение напря-.35; -) (-,-2) (- в, 1)5 1 л жения смещения нейтрали находится в промежутке между минимальным и максимальным (среди трех фаэ) мгновенными значениями фазных ЭДС источника питания сети, то распознают повреждение той фазы сети, мгновенное значение ЭДС источника питания которой не является ни максимальным ни минимальным (среди трех фаэ) сети.2. Способ по и. 1, отл и ча ю щи йс я тем, что фиксацию числа распознаваний каждой из трех фаз в качестве поврежденной ведут следующим образом: в момент распознавания возникновения в сети режима однофазного замыкания на землю фиксируют начальное, одинаковое для всех трех фаз число распознаваний их в качестве поврежденных, лежащие в интервале между нулевым и заранее назначенным максимальным числом распознаваний, после каждого (очередного) распознавания какой-либо фазы в качестве поврежденной, число распознаваний повреждения данной фазы увеличивают на две единицы, а число распознаваний повреждений каждой иэ двух других фаз уменьшают на единицу, причем по достижении числом распознаваний повреждения любой из фаз вышеупомянутого, заранее назначенного, максимального значения или же нулевого значения прекращают дальнейшее соответственно увеличение или уменьшение числа распознаваний этой фазы в качестве поврежденной,

Смотреть

Заявка

4827331, 21.05.1990

ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ И МЕХАНИКИ АН УССР, ДОНЕЦКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ОБАБКОВ ВЛАДИМИР КОНСТАНТИНОВИЧ, ЦЕЛУЕВСКИЙ ЮРИЙ НИКОЛАЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01R 31/00, H02H 9/08

Метки: замыканий, землю, изолированной, компенсацией, нейтралью, однофазных, поврежденной, распознавания, сети, токов, фазы

Опубликовано: 23.11.1992

Код ссылки

<a href="https://patents.su/14-1777102-sposob-raspoznavaniya-povrezhdennojj-fazy-v-seti-s-izolirovannojj-nejjtralyu-ili-s-kompensaciejj-tokov-odnofaznykh-zamykanijj-na-zemlyu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ распознавания поврежденной фазы в сети с изолированной нейтралью или с компенсацией токов однофазных замыканий на землю</a>

Похожие патенты