Устройство для защиты человека при прикосновении к фазе сети с изолированной нейтралью

.(5,1 ) Ъ 1 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОР(56) Шипунов Нние, - М.: ЭнеАвторское с9 1169066, кл. 0 юл, Юф 39янов, Л.В.Кр евский 5 (088.8) В. Защитное от гия, 1968, с. идетельство СС Н 02 Н 5/12, 1 люче8-65Р84,(54) ПРИ ЛИРО (57) роте заци нар пер сраб метр л ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬТИЯМПРИ П 1 НТ СССР УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАИ 1 ИТЫ ЧЕЛОВЕКА РИКОСНОВЕНИИ К ФАЗЕ СЕТИ С ИЗОАННОЙ НЕЙТРАЛЪЮИзобретение относится к электнике, в частности к автоматиэлектрических сетей, и может использовано в любой отрасли ного хозяйства, особенно для вижных электроустановок. Цель етения - повыщение селективносботы путем исключения ложных тываний при изменяющихся парах сети. При прикосновении че 2ловека к фазе сети сигнал с датчика напряжения нулевой последовательности поступает через заградительный фильтр в блок сравнения с цифровым вычислителем 6 номинальных параметров сети в виде ряда Фурье. На второй вход блока сравнения через последовательно соединенные измеритель параметров сети 7, преобразователь аналог-код 8 и второй блок 9 вычисления параметров сети в виде ряда Фурье поступает сигнал, учитывающий изменение параметров сети. В блоке сравнения производится анализ коммутационных процессов в сети и устанавливается численное соответствие между исследуемым сигналом и выбранным эталоном, записанным в блоке 11, и в случае заданной сходимости рядов Фурье на коммутирующий блок поступает сигнал, указывающий на прикосновение человека к фазе. В этом случае происходит отключение сети.3 1601Изобретение относится к электро"технике, в частности к автоматизации электрических сетей, и может бытьиспользовано в любой отрасли народного хозяйства, особенно для передвижных электроустановок.Цель изобретения - повьппение селективности работы путем исключенияложных срабатываний при изменяющихсяпараметрах сети.На фиг. 1 изображена структурная схема устройства на фиг. 2 -1структурная схема блока сравненияс цифровым вычислителем, на Фиг.З -структурная схема блока вычисления,К питающей сети 1 (Фиг.1) подключается устройство, которое содержитпоследовательно соединенные датчик2 напряжения нулевой последовательности, заградительный фильтр 3, блок4 сравнения с цифровым вычислителем,который вторым входом соединен с питающей сетью 1 и коммутирующим блоком 5 е 25Блок сравнения с цифровым вычислителем (фиг,2) содержит блок 6 вычисления номинальных параметров сетив виде ряда Фурье 6, блок 7 измерения параметров сети, блок 8 преобра"зования аналог-код, второй блок 9 вычисления параметров сети в виде рядафурье, блок 10 сравнения, блок 11задания эталонных значений номинальных параметров сети,Второй блок вычисления параметровсети в виде ряда фурье (фиг.З). содержит первый блок 12 умножения, первыйсумматор 13, первый квадратор 14,интегратор 15, блок 16 вычисления40тангенса, блок 17 вычисления,арктангенса, третий сумматор 18, блок 19вычисления квадратного корня, второйблок 20 умножения, второй сумматор21, второй квадратор 22.Работа устройства основана на ана 45лизе коммутационных процессов, протекающих в сети, и выделении переходного процесса, соответствующего прикосновению человека к фазе сети приизменении параметров сети в широких 50пределах.Устройство работает следующим образом,В нормальном режиме при отсутствии коммутационных процессов в сети 551 и равенстве проводимостей фаз сетина выходе датчика 2 нулевой последовательности, сигнал отсутствует,При наличии переходного процесса сигнал с,датчика 2 поступает в заградительный Фильтр 3, обеспечивающий требуемое затухание сигнала промышленной частоты. Далее поступает в блок 4 сравнения с цифровым вычислителемВ этом блоке производится анализ коммутационных процессов в трехфазной сети и устанавливается численное соответствие между исследуемым сигналом, поданным на первый вход и выбранным эталонным, записанным в блоке 11 задания эта 4 лонных значений номинальных параметров сети в том случае, если параметры сети (например, напряжения фаз, частота сети, проводимость фаэ и т. т,п.) соответствуют номинальным значениям, Алгоритм работы, посредством которого устанавливается численное соответствие между исследуемым сигналом и выбранным эталонным, основан на дискретном преобразовании Фурье,При однофаэном прикосновении человека в сети с изолированной нейтралью выражение для напряжения нулевой последовательности, может быть представлено в следующем виде:ц:агапаае МПа ИМе. лЫ( +- -) )2 2Угде Памплитудное значение Фазного напряжения;угол смещения напряжения нейтрали, относительно фаэного напряжения;начальная фаза прикосновения человека к фазному проводусопротивление изоляции фаэ относительно земли,емкость фаэ относительно земли.Разложение переходного процесса в виде ряда Фурье может быть записано в следующем виде:Я(,р) +, С эдп(п ьЭ+а,+ у - -") - згп(+- -) еаь 5С = а - Ь КИ И 1 Ь.ал= агсТ 8 -Ь2а = - ХЦ к (и)созк и Ц 10к:2 "фЪ = - , П (Ыг.) з 1 п и Я, г.,и ш ки - номер рассматриваемой гармоники.По приведенным зависимостям дляноминальных параметров сети определяются эталонные значения амплитудно-частотной характеристики переходного процесса при прикосновении человека к фазному проводу, которыехранятся в блоке 11 задания эталонных значений номинальных параметровсети,При изменении значений параметровсети, которые измеряются блоком 7(фиг.2) и преобразуются в дискретный вид блоком 8, они поступают навторой вход второго блока 9 вычисления параметров сети в виде рядафурьеВ блоке 9 происходит пересчет 30значений эталонного переходного процесса, хранящегося в блоке 11, в зависимости от значений параметров сети.В соответствии с представленнымиформулами на первый вход блока интегратора 15 (фиг.3) поступают значения параметров сети от преобразователя аналог-код, в то же время на. второй вход блока 15 поступают значения эталонной функции переходногопроцесса от блока 11 задания эталонных значений номинальных параметровсети. В блоке 15 вычисляются значенияинтеграла а/2, которые поступают на 45третий сумматор 18, Одновременно значения параметров сети и значенияэталонной функции поступают на двепараллельные цепочки, состоящие изблоков 12 и 20 умножения, в которых 50происходит умножение на соответствующие тригонометрические функции синусаили косинуса, для соответствующегозначения фазы, меняющегося через2 Т/щ градусов для рассматриваемой 55гармоники. В блоках 13 и 21 суммиру-ются соответствующие ш значений, полученных в блоках 12 и 20, В блоках14 и 22 происходит возведение в квад 6 брат значений, полученных в блоках 13 и 21. В блоке 18 происходит суммирование значений, полученных в блоках 15, 14 и 22. В блоке 19 получаются пересчитанные значения С для п гармоник. В блоке 16 вычисляются значения тангенса по выражению 8 а/Ь, а в блоке 17 вычисляется агсд а /Ъ для каждой гармоники.Все полученные значения в блоке 9 поступают на первый вход блока,10 сравнения. На второй вход последнего также поступают значения амплитудно"частотной характеристики переходного процесса, происходящего в сети в виде ряда Фурье. В блоке 10 происходит оценка сходимости двух амплитудно- частотных .характеристик по средней квадратической погрешности. При получении заданной сходимости рядов Фурье на коммутирующий блок 5 поступает сигнал, указывающий па то, что в сети имеется переходный процесс, соответствующий прикосновению человека к фазе, и только в этом случае происходит быстродействующее отключение сети.Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства для защиты человека при прикосновении к фазе сети с изолированной нейтралью по сравнению с известным заключается в том, что позволяет значительно увеличить селективность устройства, за счет исключения ложных срабатываний при различных коммутационных процессах, происходящих в сети, а также электробезопасность за счет увеличения точности определения коммутационного процесса, соответствующего прикосновению человека к фаэному проводу. Формула изобретенияУстройство для защиты человека при прикосновении к фазе сети с изолированной нейтралью, содержащее датчик напряжения нулевой последовательности, к выходу которого последовательно подключены заградительный фильтр, блок сравнения с цифровым вычислителем и коммутирующий блок, причем блок сравнения с цифровым вычислителем выполнен в виде блока задания эталонных значений номинальных параметров сети, блока вычисления номинальных параметров сети в виде ряда Фурье, который со1601686 Г Фиг У Составитель О.Медактор М.Бланар Техред М.Ходани ат Корректор Т.Мале Под пис но е изобретениям и открытия Гаушская наб д. 4/5ГКНТ ССС 31 11Производственно-издательский комбинат Патент , г,ушгоро 1 агарина,101 держит первый и второй блоки умножения, первый, второй, третий, сумма.торы, первый и второй квадраторы,блоки вычисления тангенса, арктангенса и извлечения квадратичного корня,выход которого соединен с первым , входом блока сравнения, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения селективности работы путемисключения ложных срабатываний приизменяющихся параметрах сети, в блоксравнения с цифровым вычислителемдополнительно введены последовательно соединенные блок измерения пара,. метров сети, блок преобразованияаналог-код и второй блок вычисленияпараметров сети в виде ряда Фурье,второй вход которого соединен с выходом блока заданияэталонных значеЗаказ 3274 Тираж 471ВНИИПИ Государственного комитета113035, Москва, )К ний номинальных параметров сети, выход второго блока вычисления соединен с вторым входом блока сравнения, 5а вход блока измерения параметровсети соединен с вторым входом блокасравнения с цифровым вычислителем,причем во второй блок вычисленияпараметров сети в виде ряда Фурьедополнительно введен интегратор,первый и второй входы которого соединены с первым и вторым входами первого и второго блоков умножения соответственно, второй вход интегратораподключен к второму входу второгоблока вычисления параметров сети ввиде ряда фурье, а выход интеграторасоединен с третьим входом третьегосумматора.