Устройство для токовой защиты трехфазной сети с зависимой выдержкой времени

ОП ИСАНИЕИ 3 О Б Р Е Т Е Н И Я1792407 Союз Советсинк Социалистических Республик(22) Заявлено 180478 (2 ) 2607033/24-07 (51) М. Кл. с присоединением заявки Ио(23) Приоритет Н 02 Н 3/08 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКОВОЙ ЗАЦИТЫ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ .С ЗАВИСИМОЙ ВЦЦЕРЖКОЙ ВРЕМЕНИУ Изобретение относится к области автоматики, в частности к релейной защите, и может быть использовано для защиты трехфаэных электродвигателей от перегрузок и короткого замы кания.Известны устройства токовой защиты с многоступенчатой характеристикой выдержки времени. Работа устройства основана на преобразовании вход ного аналогового сигнала в дискретные импульсы. Оно содержит аналоговые датчики контролируемого параметра, несколько пусковых органов с релейными выходами, настроенными на разный 15 порог срабатывания, реагирующих на мгновенные значения входного сигнала и срабатывающих с его частотой, а также реле счета импульсов, элемент сигнализации и исполнительный орган. 20 С целью повышения точности и надежности устройство снабжено дифференциальными элементами, подключенными между пусковыми органами и реле счета импульсов. Выдержка времени об ратно пропорциональна количеству сработавших пусковых органов 11.Недостатком известного устройства является то, что для реализации квадратичной зависимости времени срабаты- ЗО вания защиты от величины первичного тока необходимо большое количество дополнительных пусковых органов, что приводит К усложнению устройства.Устройство, токовой защиты с зависимой выдержкой. времени содержит датчики тока, источники стабильного напряжения, интегрирующий конденсатор с транзисторами в цепях заряда и разряда, пороговый элемент и выходной орган 2 .Недостатками такого устройства являются невысокая точность срабатывания и нестабильность временной характеристики в зависимости от климатических условий.Иа известных аналогов наиболее близким по технической сущности является устройство токовой защиты с зависимой выдержкой времени. Принцип работы основан на преобразовании входного аналогового сигнала в дискретные импульсы, длительность которых пропорциональна величине тока в первичной цепи. Устройство снабжено двумя пороговыми элементами, подключенными через блоки задержки на возврат и логические ячейки ИЛИ - к блокам пуска и возврата. При перегрузке времени срабатывания определяетсявременем заряда конденсатора до ровня срабатывания реагирующего органаи обратно пропорционально величине первичного тока 31.Недостатками известного устройства является невысокая точность срабатывания из-за наличия ВС-времязадающей цепи, невозможность реализации квадратичной зависимости времени срабатывания исполнительного органа от величины тока в первичной цепи.Целью изобретения является повышение надежности функционирования и увеличение точности срабатывания устройства. Поставленная цель достигается тем,что предлагаемое устройство, содержащее датчики тока, последовательносоединенные с пороговыми формирователями импульсов, элемент .ИЛИ, элемент выдержки времени, исполнительный орган, дополнительно содержит две группы элементов И - четыре элемента И в первой группе и два элемента И во второй группе, два триггера, три счетчика, два генератора эталонной частоты, блокирующий элемент и распределитель импульсов, входы которого соединены с выходами указанных пороговых формирователей импульсов, а выходы распределителя импульсов через первый элемент ИЛИ подключены к установочному входу первого счетчика, счетный вход которого подсоединен к первому генератору эталоннойчастоты, выходы первого счетчика подключены к входам элементов И первой группы, причем выходы первых двух элементов И укаэанной группы присоединены к входам первого триггера, выход которого подключен через первый вход второго элемента ИЛИ к исполнительному органу, а к двум другим входам второго элемента ИЛИ подключены выходы второй группы элементов И, входы которых подсоединены к выходам второго счетчика, а один из входов первого элемента Й укаэанной группы подключен к выходу второго триггера, счетный вход указанного счетчика подключен ко второму генератору эталонной частоты; а установочный вход указанногосчетчика подсоединен к одному из входов первогои второго триггеров и к выходу элеМента временной памяти, на входы которого подключены выходы первого и четвертого элементов И первой группы, а выход третьего элемента И указанной группы подключен ко второму входу второго триггера, счетный вход третьего счетчика подсоединен ко второму генератору эталонной частоты, а установочный вход упомянутого счетчика подключен к коммутирующему элементу и к одному из входов распределителя ,импульсов, а выход указанного счетчика через .блокирующий элемент под-соединен к одному из входов четвертого элемента И первой группы.На чертеже представлена блок-схема данного устройства.Устройство состоит из датчиков 1,2, 3, пороговых формирователей импульсов 4, 5, б. Выходы пороговыхформирователей 4, 5, б соединены сраспределителем 7, который совместнос элементом ИЛИ 8 производит разнесение импульсов во времени. Двоичныйсчетчик 9 служит для измерения длительности импульсов, на установочныйвход которого поступают импульсы свыхода элемента ИЛИ 8, а на счетныйвход - импульсы от генератора эталонной частоты 10. К выходу первогосчетчика 9 присоединены элементыИ 11, 12, 13, 14 для разных пороговых уровней, Выходы элементов И 11,14 соединяются с временной памятью20 15. Выходы элементов И 11, 12 подсоединены к триггеру 16, а выход элементов И 13 - к триггеру 17.На входытриггеров 16, 17 поступают также сигналы с выхода временной памяти 15.Я Выход временной памяти 15 также соединен с установочным входом второгосчетчика 18, на счетный вход которого поступают импульсы от генератора 19.Входы элементов И 20, 21 соединяются с выходами второго счетчика 18и определяют тип временной характеристики, а выходы - с элементомИЛИ 22, исполнительным органом 23.На вход третьего счетчика 24 поступают импульсы от второго генератора 19, а блокирующий элемент 25 навремя пуска блокирует элемент И 14.Устройство работает следующим образом,40 Коммутирующие элементы 26 включаются при поступлении команды "Пускфс управляющего элемента 27. При этомот датчиков тока 1, 2, 3 на входыпороговых формирователей импульсов 4,5, 6 поступают сигналы синусоидальной формы, прямо пропорциональные поамплитуде, величине тока в защищаемойцепи.При увеличении амплитуды контролиу руемого тока сформулированные импуль сы могут перекрываться по времени,Для исключения перекрытия и разнесения во времени импульсов пороговыхформирователей 4, 5, б применяетсяраспределитель 7. Распределитель 7при перекрытии. импульсов пороговыхформирователей 4, 5, б во времениосуществляет через период вычитаниеимпульсов пороговых формирователей4, 5, 6, тем самым исключая возможЮО ность их совпадения во времени. Навходы элемента ИЛИ 8 от распределителя импульсов 7 импульсы пороговыхформирователей 4, 5, б поступают вследующей последовательности: им 65 пульс порогового формирователя 4 -й" а 3 нормйЬ Э нормй 3 с Э нормй сд Онормй - количество импульсовгенератора эталонной частоты 10, записанных где в счетчик 9;а,Ь,с,д - коэффициенты перегрузок,соединены с входами (асЬ ссср) элементов И 14, 13, 12, 11. Если за время действия импульсов пороговых формирователей 4, 5, б наустановочном входе счетчика 9 состояние нходон счетчика будет соответствовать й, т.е. в защищаемой цепиток превысил первый пороговый уровень, то на выходе элемента И 14 формируется импульс, который поступаетна один из входов временной памяти 15. Выдержка временной памяти 15равна двум периодам частоты измеряемого тока. Если за это время навход временной памяти 15 не поступитповторный импульс с элемента. И 14(произошел сбой или кратковременныйперегруз), то на выходе временнойпамяти 15 сигнал не появится, Придлительной перегрузке на выходе временной памяти 15 формируется сигнал,который поступает на триггеры 16, 17и на установочный вход второго счетчика 18, на счетный вход которогоподаются импульсы от второго генератора 19, если за время временной выдержки, определяемой совпадением навходах элемента И 21 импульсов с выходов второго счетчика 18, сигнал на выходе временной памяти 15 не исчезнет, то на выходе элемента И 21 формируется импульс, который через элемент ИЛИ 22 подается на исполнительный орган 23. Исполнительный орган 23 импульс порогового формирователя б:. импульс порогового формирователя 5 - импульс порогового формирователя 4 ,и т.д.С выхода элемента ИДИ 8 импульсы пороговых Формирователей 4, 5, б подаются на установочный вход первого счетчика 9, на счетный вход которого подаются импульсы от генератора эталонной частоты 10, работающего непрерывно. Время счета импульсов генератора эталонной частоты 10 счетчиком 9 определяется длительностью импульсов пороговых формирователей 4, 5, 6, подаваемых на установочный вход счетчика 9. В промежутке между импульсами пороговых Формирователей 4, 5, 6 счетчик устанавливается в нуленое состояние. Таким образом количество импульсон, записанных в первый счетчик 9 от генератора эталонной частоты 10, пропорционально величине тока в защищаемой цепи, Выходы счетчика 9, соответствующие зна- чениям60 65 тельный орган срабатывает и через управляющий элемент 27 отключает коммутирующие элементы 16.Положительный эффект устройства заключается в увеличении точности срабатывания, расширении селективных срабатывает и через управляющий элемент 27 отключает коммутирующие элементы 26.Если состояние выходов счетчика 9будет соответствовать й 1, т.е. в за 5 щищаемой цепи ток превысил второй пороговый уровень, то на выходе элемента И 13 Формируется импульс, которыйподается на триггер 17. При появлении сигнала с выхода временной памяти 15 на втором входе триггера 17(т.е. йй) он срабатывает и с еговыхода сигнал подается на элементИ 20. Если за время временной выдержки, определяемой совпадением на входах И 20 импульсов с выходов второго5 счетчика 18, сигнал на выходевременной памяти не исчезнет, то на выходеэлемента И 20 формируется импульс,который через элемент ИЛИ 22 подается на исполнительный орган 23. Испол 20 нительный орган 23 срабатывает и через управляющий элемент 27 отключает коммутирующие элементы 26.Если состояние выходов счетчиков9 будет соответствовать й 3, т.е. взащищаемой цепи ток превысил третийпороговый уровень, то на выходе элемента И 12 формируется импульс, который подается на триггер 16. Припоявлении сигнала с выхода временной памяти 15 на втором входе триггера 16 (т.е. йз й ) он срабатываети с его выхода сигнал подается черезэлемент ИЛИ 22 на исполнительный орган 23. Исполнительный орган срабатывает и через элемент 27 отключаеткоммутирующие элементы 26.В момент пуска от коммутирующихэлементов 26 подается команда на распределитель 7 и установочный входтретьего счетчика 24, на счетный вход40 которого подаются импульсы от второго генератора 19, работающего непрерывно. При этом исполнительный орган25 на время пуска, определяемого подачей сигнал с выхода третьего счет 45 чика на нход блокирующего элемента25, блокирует элемент И 14,Если состояние выходов счетчика 9будет соответствовать й , т.е. в защищаемой цепи ток превысил величинупускового тока, то на выходе элемента И 11 появится импульс, который подается на второй вход временной памяти 15 и на вход триггерного устройства 16. При появлении сигнала на выходе временной памяти 15 и его совпадении с импульсом на ныходе элемента И 11 на входе триггера 16 на выходе последнего появится сигнал, который через элемент ИЛИ 22 подаетсяна исполнительный орган 23. Исполни792407 Формула изобретения ф 4 Фд Фс ВНИИПИ Заказ 9591/56 Тираж 783 Подпис Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ал ГП возможностей, возможности формирования квадратичной характеристики за висимости времени срабатывания защиты от величины тока защищаемой линии Устройство для токовой защиты трехфазной сети с зависимой выдержкой времени, содержащее датчики тока, последовательно соединенные с пороговыми формирователями импульсов, эле- ф менты ИЛИ, элемент выдержки времени, исполнительный орган, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности функционирования и увеличения точности срабатывания, оно 15 дополнительно содержит две группы элементов И - четыре элемента И в первой группе и два элемента И во второй группе, два триггера, три счетчика, два генератора эталонной частоты,;щ блокирующий элемент и распределитель импульсов, входы которого соединены с выходами указанных пороговых формирователей импульсов, а выходы распределителя импульсов через первый элемент ИЛИ подключен к установочному входу первого счетчика, счетный вход которого подсоединен к первому генератору эталонной частоты, выходы первого счетчика подключены к входам элементов И первой группы, причем вы- о ходы первых двух элементов И указанной группы присоединены к входам первого триггера, выход которого подключен через первый вход второго элемента ИЛИ к исполнительному органу,а к двум другим входам второго элемента ИЛИ подключены выходы второйгруппы элементов И, входы которыхподсоединены к выходам второго счетчика, а один из входов первого элемента И указанной группы подключенк выходу второго триггера, счетныйвход указанного счетчика подключенко второму генератору эталонной частоты, а установочный вход указанногосчетчика подсоединен к одному из входов первого и второго триггеров и квыходу элемента временной памяти, навходы которого подключены выходы первого и четвертого элементов И первойгруппы, а выход третьего элемента Иуказанной группы подключен ко второму входу второго триггера, счетныйвход третьего счетчика подсоединенко второму генератору эталонной частоты, а установочный вход упомянутого счетчика подключен к коммутирующему элементу и к одному из входовраспределителя импульсов, а выходуказанного счетчика через блокирующийэлемент подсоединен к одному из входов четвертого элемента И первойгруппы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 431599, кл. Н 02 Н 3/08, 1972.2Авторское свидетельство СССРМ 519808, кл. Н 02 Н 3/08, 1973.3. Авторское свидетельство СССРР 519809, кл. Н 02 Н 3/08, 1973.