Устройство обнаружения неисправности в трехфазной сети

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК я)5 Н 02 М 7/08 ИЙ 4 ОПИСАН РЕТЕН К А Предлагаем электротехнике для защиты эле ного чередован фазы. асширей путем и инверГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Научно-исследовательский институт радиотехнических измерений(56) Авторское свидетельство СССРМ 1418844, кл. Н 02 Н 7/09, 1988.Патент США М 4196463,кл. Н 01 Н 7/09, 361-113, 1980.(54) УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТИ В ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ(57) Использование для защиты электроустановок от неправильного чередования фаз, обрыва или инверсии фазы. Сущностьизобретения; при включении сети по фазовым проводам протекают токи нагрузки. которые формируют на выходах трансформаторов1,2,3 тока синусоидальное напряжение частоты сети. Эти напряжения поступают на входыблоков 4,5,6 формирования синфазного напряжения второй гармоники, на выходахкоторых формируются синфазные синусоидальные напряжения второй гармоники частоты сети с уровнем входного сигнала,которые поступают на первые входы сумматоров 7,8,9 напряжений. Одновременно на ое изобретение относится к и может быть использовано троустановки от неправилья фаз, обрыва или инверсии Целью изобретения является р ние функциональных возможносте обнаружения чередования, обрыва сии фаз.,.Ы 2 1815771 вторые входы этих сумматоров 7,8,9 напряжений поступают синусоидальные напряжения с выходов трансформаторов 2,3 и 1 тока. На выходах каждого сумматора 7,8,9 напряжений формируется результирующий сигнал. Сигналы с выходов сумматора 7,8,9 напряжений поступают соответственно на входы двухполярных пороговых 10,11,12, в которых производится выделение напряжений, превышающих уровень 1,37 ОП 1. На выходах пороговых элементов 10,11,12 формируются импульсы напряжения с уровнем, равным разности между уровнем 1,97 Оп 1 и пороговым эталонным напряжением Опор, При прямом направлении чередования фаз на первых выходах пороговых устройств будут сформированы положительные импульсы с уровнем 1,97 Ов-Опор, ф а при обратном направлении чередования фаз на вторых выходах этих пороговых элементов будут сформированы отрицательные импульсы такого же уровня напряжения, При других видах неисправностей на выходах пороговых элементов формируются либо положительные, либо отрицатель- д ные, либо положительные и отрицательные р импульсы напряжения, 2 ил. Цель достигается тем, что в устройство, содержащее фазовые измерительные блоки, блок выделения сигналов второй гармоники и три блока сравнения, дополнительно введены три сумматора напряжения, при этом выходы фазовых измерительных блоков подключены соответственно к входам второго, третьего и первого блоков выделения сигнала второй гармоники, выходы которых подключены к входам первого, 1815771второго и третьего сумматоров, выходы которых подключены к входам блоков сравнения, в вторые входы сумматоров подключены к выходам соответственно первого, второго и третьего фазовых измерительных блоков,В предлагаемом устройстве синусоидальное напряжение каждой фазы сетиОа "О 81 ивт;Оь =Оеь31 и(в 1 - 120 );Й = Оесз 1 и (в 1+ 120 )преобразуется соответственно в синфазное синусоидальное напряжение второй гармоники 02 а=02 еа81 И 2 В т: 02 Ь=02 пчБ 31 И(2 Вт+120 );02 с=02 ес з 1 и(2 В 1-1200),которое суммируется с напряжением основной частоты соседней по направлению обратного чередования фаз сети.Суммарное напряжение определяется из выраженияОХВ= 01 еа81 И В 1 ++ соз в 1 31 и 120 ) + Цгеь (з 1 и 2 в тсоз 120 + соз 2 в 1 81 п 120При равенстве амплитуд первой и второйгармоник суммарные напряжения каждойфазы будут равныОХа = -- е (31 и 2 в 1 +2+ 1,73 соз в 1 - 2 31 и 2 в 1) ,ОХС = --(з 1 и в 1 + з 1 и 2 в 1) -Ое2- 1,73(соя в 1+ са 2 в 1) ,Суммарные сигналы имеют явно выраженные импульсы напряжения с уровнем+1,97 Ое для положительных полупериодови с уровнем -1,370 е для отрицательных полупериодов.В качестве сигнала обнаружения неисправности используются только напряженияс уровнем +1,970 е.При прямом направлении чередованияфаз в суммарных сигналах всех трех фазбудут иметь только положительные импуль 10 сы с уровнем +1,970 е, а при обратномчередовании фаз - только отрицательныеимпульсы напряжения с уровнем -1,970 е,При прочих видах неисправности (обрыв или инверсия фазы) будут иметь месторазличные комбинации появления как положительных, так и отрицательных импульсовнапряжения с уровнем 1,970 е.В таблице приведены комбинации появления положительных и отрицательных им 20 пульсов напряжения с уровнем 1,970 е приразличных видах неисправности, где "+"обозначены положительные импульсы, а "-"- отрицательные импульсы напряжения.Устройство обнаружения неисправности содержит связанные с каждой фазойтрансформаторы 1,2,3 тока (см.фиг.1), формующие соответствующий фазовый сигнал,выходы которых соединены с входами соответственно второго, третьего и первого 4.5,630 блоков формирования синфазного напряжения второй гармоники частоты сети, выходы. которых соединены с первымивходами соответственно первого, второго итретьего сумматоров 7,8,9 напряжений, вы 35 ходы которых соединены с входами соответственно первого, второго и третьегодвухполярных пороговых устройств10,11,12, выходы которых являются выходами устройства, при этом вторые входы пер 40 вого, второго и третьего сумматоров 7,8,9напряжений соединены с выходами соответственно первого, второго и третьеготрансформаторов 1,2,3 тока,Устройство может быть реализовано45 без применения сложных активных электронных функциональных узлов, Блоки формирования второй гармоники 4,5,6 могутбыть реализованы, например, с помощьютрансформаторов, на входе которых вклю 50 чен нелинейный элемент, а на выходе 1 Сконтур, образованный вторичной обмоткойтрансформатора и дополнительной емкостью, настроенный на вторую гармонику частоты сети, Сумматоры 7,8,9 напряжений55 могут быть реализованы в виде трансформаторов, на одну обмотку которых подаетсясинусоидальный сигнал основной частотысети, а на вторую обмотку - синусоидальныйсигнал второй гармоники, При этом выходной сигнал снимает с третьей обмоткитрансформатора, охватывающей магнитные потоки первой и второй обмоток, Двухполярные пороговые устройства 10,11,12 могут быть выполнены с помощью запертых эталонным напряжением диодов, при этом эталонное напряжение образуется путем выпрямления входного напряжения сети,Устройство работает следующим образом.При включении сети по фазовым проводам протекают токи нагрузки, которые фор-. мируют на выходах трансформаторов 1,2,3 тока, синусоидальное напряжение частоты сети. Эти напряжения поступают на входы блоков 4,5,6 формирования синфазного напряжения второй гармоники, на выходах которых формируются синусоидальные напряжения второй гармоники частоты сети с уровнем входного сигнала, которые поступают на первые входы сумматоров 7,8,9 напряжения. Одновременно на вторые входы этих сумматоров поступают синусоидальные напряжения с выходов трансформаторов 1,2,3 тока. Таким образом, на входы .каждого сумматора 7,8,9 напряжений подается сигнал соответствующей фазы и сигнал второй гармоники соседней по направлению обратного чередования фаз сети, т.е, на первый сумматор 7 напряжения поступает сигнал фазы А и сигнал второй гармоники фазы С, на второй сумматор 8 напряжения поступает сигнал фазы В и сигнал второй гармоники фазы А, а на третий сумматор 9 напряхния поступает сигнал фазы С и сигнал второй гармоники фазы В. На выходах каждого сумматора напряжения формируется результирующий сигнал (см,фиг.2 а,б,в для случая прямого чередования фаз), биения двух частот, каждый из которых имеет явно выраженные максимумы (импульсы) напряжений в положительнОм полупериоде с уровнем 1,970 и в отрицательном полупериоде с уровнем 1,370. Сигналы с выходов сумматоров 7,8,9 напряжений поступают соответственно на входы двухполярных пороговых устройств 10,11,12 в которых производится выделение напряжений превышающих уро 20 нии чередования фаз и инверсии фазы и25 выдачи сигналов диагностики трехфазной сети,5 10 15 30 35 40 45 вень 1.370. Таким образом на выходах пороговых устройств 10,11,12 формируются импульсы напряжения с уровнем равным разности (см.фиг.2 аб,в - заштрихованные участки) между уровнем 1,970 и пороговым напряжением Ор, При прямом чередовании фаз на первых выходах пороговых устройств формируются положительные импульсы, а при обратном чередовании фаз на вторых выходах этих пороговых устройств формируются отрицательные импульсы такого же уровня, При других видах неисправностей на выходах пороговых устройств формируются либо положительные импульсы, либо отрицательные, либо и положительные и отрицательные импульсы(см.таблицу),Использование предлагаемого устройства обнаружения неисправности в трехфазной сети. в отличие от известного устройства-прототипа, расширяет функциональные возможности путем обеспечения обнаружения неисправности при иэменеФормула изобретения Устройство обнаружения неисправности в трехфазной сети, содержащее фазовые измерительные блоки. блоки выделения сигнала второй гармоники и три блока сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем обнаружения чередования, обрыва и инверсии фаэ, в устройство дополнительно введены три сумматора напряжения, при этом выходы фазовых измерительных блоков подключены соответственно к входам второго, третьего и первого блоков выделения сигнала второй гармоники, выходы которых подключены к входам первого, второго и третьего сумматоров, выходы которых подключены к входам блоков сравнения, а вторые входы сумматоров подключены к выходам срответственно первого, второго и третьего фазных измерительных блоков.1815711 д Ю 5Ю й ЮСоставитель В,Тетерятников Редактор Техред М,Моргентал Корректор С,Юско аказ 1643 Тираж Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10