Устройство для защитного отключения в сети с изолированной нейтралью

ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ лаКиампоое отклюстановок.- 149, 1.77- 178во СССР17, У 12,АЩИТНОГО ОТКЛЮОВАННОЙ НЕЙТРАк электро-: но для защиты ЛЬЮ.(57) Изобретение о ;технике и предназн блоканого ствам остоФункностирактеная е блов при ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРРГЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР(46) 07.01,90. Бюл. Оф 1 ,(71) Институт горного д .им. А.А, Скочинского (72) В.А, Коровкин и Е. ,(53) 621.316.925(088.8) (56) Колосюк В.П,. Защит чение рудничныхэлектро М.: Недра, 1980, с. 148Авторское свидетельс .Мф 1198635, кл. Н 02 Н 31984.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯЧЕНИЯ В СЕТИ С ИЗОЛИР Изобретение относится к средзащиты от токов утечек электричеких сетей с изолированной нейтралгорнорудных машин, в том числе ис регулируемым электроприводом пявного и переменного тока.Цель изобретения " повышениециональной надежности, достовери улучшения эксплуатационных харистик устройства.На фиг, 1 приведена структурсхема устройства защитьц на Фиг.диаграммы напряжений, поясняющиеработу.Устройство содержит канальныеки защиты по числу контролируемыхсоединений и общий вычислител сетей с регулируемым электроприводом постоянного и переменного тока. Цель изобретения . - повышение Функциональной надежности, достоверности и улучшения эксплуатационных характеристик устройства. Коммутатором выходные цепи каналов защит контролируемых сетей подключаются к входам перемножителя и вычислительной частью производится вычисление активной составлянзцей тока утечки и сопротивление изоляции конт ролируемых сетей. На блок индикации поступает информация о величине сопротивления изоляции К. В аварийном режиме одной из контролируемыхсетей срабатывает пороговый блок, и формируется сигнал на включениеотключения и индикацию аварийучастка сети. 2 ил. но-коммутационный блок. Канальный блок защиты содержит генератор 1 непромыш-. ленной частоты с разделительньи трансФорматором, Фильтр 2 присоединения, резистор 3 нагрузки, конденсатор 4 нагрузки, полосовые фильтры 5 и 6, усилитель 7, первый 8 и второй 9. усилители-ограничители, первый 10 и второй 11 формирователи импульсов, выпрямитель 12, интегратор 13, первый 14 и второй 15 триггеры, первый 16 и второй 17 логические элементы И 2, делитель 18 импульсов и счетчик 19 ульсов. Вычислительно-коммутационный блокключает в себя генератор 20 высокой тоты, коммутатор 21, первый 22 ивторой 23 перемножители, первый 24 И второй 25 пороговые блоки, блок 26 уставок, блок 27 индикации, блок 28 отключения, задатчик 29 временных интервалов и селектор 30.В каждом канальном блоке защиты резистор 3 нагрузки полосовой фильтр 6, усилитель 7, выпрямитель 12 и интегратор 13 образуют канал измерения модуля тока утечки, Выпрямитель 12 служит для выпрямления выходного сигнала усилителя 7. С помощью интегра.тора 13 сигнал с выхода выпрямителя :12 суммируется за определенный проме жуток времени. Конденсатор 4 нагрузки, полосовой фильтр 5, усилители- ограничители 8 и 9, Формирователи 10 и 11, триггеры 14 и 15, элементы И 2 (16 и 17), делитель 18 импульсов 20 и счетчик 19 образуют канал опорного сигнала. Полосовые фильтры 5 и б обеспечивают разделение сетевого и оперативного напряжений. Усилители-ограничители 8 и 9 из входного синусои дального напряжения Формируют импульсы прямоугольной Формы, из которых формирователями 10 и 11 Формируются импульсы, соответствующие нулевым уровням напряжения опорного и иэмери тельного каналов, Эти сигналы показаны на Фиг. 2.Триггеры 14 и 15, логические схемы 16 и 17, делитель 18 и счетчик 19 с генератором 20 высокой частоты образуют функциональный преобразователь 0=К соэд (1),на выходе которого Форми,руется число в двоичном (или двоичнодесятичном) коде, величина которого А пропорциональна косинусу угла сдвига между напряжением и током оперативного генератора.Сигнал с выхода генератора 20 высокой частоты подается на канальные блоки защиты через вход Сигнал высо кой частоты" (вх. СВЧ),Сигнал на выходе интегратора В пропорционален модулю тока утечки. Его содержание, также как и счетчика 18, периодически очищается сигналами задатчика 29 временных интервалов. Эти сигналы подаются на вход "Сброс Гвх. Сб.). Коммутатор 21 вычислительно-коммутационного блока служит для последовательного подключения входов первого перемножителя 22 к выходным. цепям Аи В;канальных блоков защиты Управиление коммутатором производится сигналами с управляющих выходов задатчика 29 временных интервалов Первый перемножитель 22 служит для вычисления активной составляющей тока утечки. Первый и второй пороговые блоки устанавливают пороги срабатывания для активной составляющей и полного тока утечки.Блок 28 отключения предназначен для Формирования команд отключения, которые через селектор 30 поступают на коммутационный аппарат поврежденного присоединения. Блок 27 индикации служит для индикации величины сопротивления изоляции контролируемой сети и номера аварийного участка. В блок 26 уставок заносится информация о величинах постоянных коэффициентов.Устройство защиты от токов утечки работает следующим образом.В каждом канальном блоке защиты генератор 1 формирует опорное напряжение, которое накладывается на контролируемую сеть, В результате через сопротивление изоляции и емкость сети создается цепь для измерения тока утечки. Напряжение на резисторе 3 нагрузки, пропорциональное модулю тока утечки, подается через полосовой Фильтр б на усилитель 7 и с его выхода на выпрямитель 12. Выпрямленное напряжение, пропорциональное модулю тока утечки, подается на вход интегратора 13, где зто напряжение суммируется за время й, задаваемое эадатчиком 29 временных интервалов, Этот временной интервал определяется из условия"( "с (2)где- заданное время срабатывания защиты. Величина напряжения В иа выходеинтегратора 13 эа время измерениясоставитв -кх --С32(3) где 1 - полный ток утечки;- частота генератора оперативного напряжения;К- коэффициент пропорциональности.Напряжение на конденсаторе 4 нагрузки по,. Фазе соответствует напряжению на емкости сети,. Это напряжение через полосовой фильтр 5 подает5 15 сов. На выходе делителя 18 импульсовсигнал появляется с задержкой с , определяемой коэффициентом деления Мделителя 18 импульсов. спороговым блоком формируется сигнална включение блока 28 отключения ииндикацию аварийного участка.С выхода первого перемножителя 22сигнал подается также и на первыйвход второго перемножителя 23, в котором вычисляется величина сопротивления изоляции жил кабеля по отношению к земле в соответствии сформулойформы, Эти импульсы во втором формиролителя 18 импульсов. Этим же сигналомпрекращается подача сигналов высокойчастоты на вход счетчика .19. В результате на выходе счетчика 19 импульсов ся на усилитель-ограничитель 8, навыходе которого сигнал имеет прямоугольную форму. В формирователе 1.0импульсов иэ входных прямоугольныхимпульсов. формируются остроконечныеимпульсы, по времени совпадающие смоментами перехода черех ноль входного напряжения. Эти импульсы подаются на вход первого триггера 14и включают его. В результате на первом входе первого элемента 16 формируются логическая единица и сигналыгенератора 20 высокой частоты, подаваемые на второй вход элемента 16,проходят на вход делителя 18 импуль"гг(4)где Г - рабочая частота ГВЧ (20).Коэффициент деления делителя 17импульсов принимается из условия14,(5)При выполнении условий (3) и (4)на выходе делителя 18 импульсов формируется импульс, по времени соответствующий фазе Ч = Ю 2 опорного сигнала. Этот сигнал используется дляЛвычисления косинуса угла (1, П),где 6- вектор оперативного напряжения. Это обеспечивается следующим,Со второго выхода усилителя 7 сигналподается на второй усилитель-ограничитель 9, на выходе которого такжеформируются импульсы прямоугольной вателе 11 преобразуются в остроконечные, по времени совпадающие с моментами перехода через ноль напряжения измерительного канала (кривые Б и ФИг, фиг. 2). Эти импульсы подаются . на первый вход второго триггера 15 и включают его. В результате на первом входе второго элемента И 2 (17) формируется логическая единица и .сигналы генератора 20 высокой частоты, подаваемые на второй вход второго элемента И 2 (17), проходят на вход счетчика 19 импульсов. Выключение первого 14 и второго 15 триггеров производится выходными сигналами де 34600 6кажду половину периода опорного напряжения формируется число А, равноеА,К соз(1, У ) = К созе, (6) 5где 1 , Б о - соответственно сигналыопорного и измерительного каналов, соответствующих модулю тока 10 утечки и напряжению наемкости сети;К - коэффициент пропорциональности.Сигнал с выхода первого перемно жителя 22 (С) сравнивается с порогом срабатывания (С,), величина которого устанавливается в первом пороговом блоке 24, При возникновении условия20 СС (7) К,=С, КрС(8)где К - величина критического сокрпротивления изоляции, со 35ответствующая порогу срабатывания защиты (С).Значения В с и К заносятся в блок26 уставок и подаются на второй входвторого перемножителя 23.С выхода второго перемножителя 23сигнал подается на блок индикациийц и составляет 1-0,5 Гц для обеспечения возможности его восприятия обслуживающим персоналом.Выходы последующих канальных блоков защиты А, и В; подключаются коммутатором 21 по сигналам управления,формируемым задатчиком 29 временныхинтервалов, к входам вычислительнокоммутационного блока. Затем выполняются операции, аналогичные операциям с выходными сигналами первогоканального блока защиты.После передачи информации А; и Вс выходов канальных блоков защитыв перемножитель 22 сигналами с первых выходов эадатчика 29 временныхинтервалов сбрасываются на ноль зна- ., 153 ч 600чения выходных сигналов интеграторов 13 и счетчиков 19 канальных блоков за 1 циты (вх. Сб.).Коммутатором 21 выходные цепи ка 5 нальных блоков защиты А; и В; подключаЬтся поочередно к входам перемножителя 22 и вычислительной частью производится вычисление активной составляющей тока утечки с сопротивления 10 изоляции контролируемых сетей. На блок индикации выдается информация о величине сопротивления изоляции Кц,.В аварийном режиме работы одной из контролируемых сетей возникает условие (7) и блоком 28 аварийного отключения формируется команда на отключение аварийного участка сети.Таким образом, устройство для защитного отключения в сети с изолированной нейтралью осуществляет контроль за работой группы электрических машин и аппаратов.25Формула изобретения Устройство для защитного. отключения в сети с изолированной нейтралью, содержащее по числу присоединений по следовательно соединенные фильтр присоединения с клеммами для подключения к фазным проводам защищаемой линии, генератор непромышленной частоты и резистор нагрузки с клеммой для присоединения к заземлению, к общей тОчке фильтра присоединения и генератора непромышленной частоты подключены конденсатор нагрузки с клеммой для присоединения к заземлению и по следовательно соединенные первый поло- совой фильтр, первый усилитель-ограничитель и первый формирователь импульсов, выход которого соединен с первым входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом первого элемента И 2, объединенные вто" рой вход первого триггера и первый вход второго триггера подключены к выходу делителя импульсов, к общей точке генератора непромьшцтенной часто " ты и резистора нагрузки подключены последовательно соединенные второй полосовой фильтр и усилитель, общие для всех присоединений первый пере- множитель, генератор высокой частоты, блок индикации и последовательно соединенные первый пороговый блок и блок отключения, причем выход генератора высокой частоты подключен к второму входу первого элемента И 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения функциональной надежности, достоверности и улучшения эксплуатационных характеристик, в него дополнительно введены общие для всех присоединений второй пере- множитель, блок уставок, коммутатор, задатчик временных интервалов, селектор, второй пороговый блок и по чи,слу присоединений - второй усили-. тель-ограничитель, второй формирователь импульсов, выпрямитель-интегратор и второй элемент И 2, причем первый вход второго элемента И 2 подключен к выходу генератора высокой частоты, выход первого элемента И 2 подключен к входу делителя импульсов, первый выход усилителя подключен к последовательно соединенным второму усилителю-ограничителю и второму формирователю импульсов, выход которого подключен к второму входу второго триггера, выход которого подключен к второму входу второго элемента И 2, выход которого подключен к счетному входу счетчика импульсов, сбрасывающий вход которого соединен со сбрасывающим входом интегратора и с соответствующим выходом сброса задатчика временных интервалов, выход счетчика импульсов подключен к первому информационному входу сооветствующего присоединения коммутатора, второй выход усилителя подключен к последо- вательно соединенным выпрямителю и интегратору, выход которого подключен к второму информационному входу соответствующего присоединения коммутатора, входы управления которого соединены с управляющими выходами задатчика временных интервалов, информационные выходы коммутатора подключены к входам первого перемножителя, выход которого подключен к входу первого порогового блока и первому входу второго перемножителя, к второму в",оду которого подключен выход блока уставок, к второму входу первого перемножителя подключен вход второго порогового блока, выход которого соединен с,выходом первого порогового блока и входом блока от"ключения, информационный выход которого подключен к первому входу блока1индикации, к.второму входу блокаиндикации подключен выход второго9 1534600 перемножителя, к третьему входу блока индикации, соединенному с управляющим входом селектора, подключен информационно-управляющий выход за 5 датчика временных интервалов, сигнальный выход блока отключения подключенк сигнальному входу селектора, выходы которого подключены к входам отключения коммутационных аппаратовсоответствующих присоединений. ЮМ 8 Составитель Т, Суриновактор Г. Гербер Техред Л.Сердюкова Корректор О. Цип Заказ 49 Тираж 466 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5 КНТ СССР оизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул, Гагарина, 1