Устройство для определения режима работы электрической сети с изолированной или компенсированной нейтралью

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 091 01) сюн 0 гн ОП САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕЛЬСТВ Н АВТОРСКОМ,Ф(21 (гг (ч 6 (72 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола(56) 1. Авторское свидетельство СССРй 589659, кл. Н 02 Н 3/16, 1976.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке й 3275380/07,кл, Н 02 Н 3/16, 1981.(5 ц)(57) 1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЖИМА РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИС ИЗОЛИРОВАННОЙ ИЛИ КОМПЕНСИРОВАННОЙНЕЙТРАЛЬЮ, содержащее подключаемыесоответственно к датчикам напряженияфаз сети относительно земли и к датчику напряжения нейтрали сети четырепреобразователя переменного напряжения в логический сигнал с заданными уставками по напряжению, трилогических элемента И, первые входыкоторых соединены с инверсными выходами преобразователей напряженияодноименных фаз, а вторые и третьивходы - с неинверсными выходами пре"образователей напряжения опережающейи отстающей фаз соответственно, логический элемент ИЛИ, три входа которого подключены к инверсным выходам первых трех преобразователей напряжения, четвертый, пятый и .шестойлогические элементы И, выход каждогоиз которых подключен к своему индикатору состояния, последовательносоединенные седьмой логический элемент И и блок выдержки времени, атакже четвертый индикатор состояния,причем неинверсный выход логичческого элемента ИЛИ соединен с первыми входами пятого и седьмого логических элементов И, а его инверсный выход с первыми входами четвертого и швс" того логических элементов И, неинверсный выход четвертого преобразователя переменного напряжения в логический сигнал соединен со вторыми входами пятого и шестого логических элементов И, а его инверсный выходсо вторыми входами четвертого и седь мого логических элементов И, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностейпутем индикации поврежденной и отключившейся фазы, в него введены последовательно соединенные блок ус" тановки и элемент типа защелка, блок индикации поврежденной фазы и блок индикации отключившейся фазы, причем второй вход элемента ти" па.защелка соединен с выхедом блока выдержки времени, неинверсный выход этого элемента - с четвертым индикатором состояния, а его инверсный выход - с третьими входами четвертого, пятого и шестого логических элементов И, четыре входа блока индикации поврежден" ной фазы подключены соответственно к выходам первых трех и пятого логических элементов И, а четыре: входа блока индикации отключившейся ,уф фазы подключены соответственно к выходам первых трех логических элементов И и к неинверсному выходу элемента типа защелка,2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок ин дикации поврежденной фазы при однофазном замыкании на землю содержит три пары последовательно соединенных логических элементов Ии индикаторов состояний, причемпервые входы логических элементовИ подключены соответственно к первым трем входам блока индикации, аих вторые входы - к четвертому входу блока. 10234943. Устроиство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок индикации отключившейся фазы содержит три пары последовательно соединенных логических элементов И и индикаторов состояний, причем первые входы логических элементов И подключены соответственно к первым трем входам блока индикации,а их вторые входы - к четвертому входу блока.30Изобретение относится к электротехнике и может быть использованодля определения состояний электрической сети с изолированной иликомпенсированной нейтралью. 5В настоящее время для индикации однофазного замыкания на землю используется трансформатор напря"жения типа НТИИ. Ко вторичной обмотке, имеющей схему соединения"открытый треугольник", подключается вольтметр и реле, работающеена сигнал. При этом реле срабатываетпри однофазнам замыкании на землюили при возникновении значительной 15несимметрии, не различая эти дваразличных состояния электрическойсети,Известно устройство для опреде"ления поврежденной фазы при однофазном замыкании на землю в сети сизолированной нейтралью, содержащеефильтр напряжения нулевой последовательности, органы максимальногонапряжения, логические элементы И125Однако это устройство не различает несимметричные режимы электрической сети,Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для определения режима электрической сети, содержащее подключаемые к каждой изфаз и к нейтрали сети преобразователи напряжения в логический сигнал,логические элементы И в цепи преобразователей фазных напряжений елогический сигнал, дающие разре- .шающий сигнал на ключи в каждой фазе, логический элемент ИЛИ, блоквыдержки времени, логические эле"менты И, последовательно соединен 2ные с индикаторами состояний, элемент равнозначности21.Недостатком этого устройства является отсутствие возможности определять конкретно поврежденную фазув режимах однофазного замыкания наземлю, и при обрывах фазы, а такжевозможность ложной информации осостоянии сети при обрывах фазы иналожении на этот режим другогоповреждения сети,Целью изобретения является повышение надежности и расширениефункциональных воэможностей путеминдикации поврежденной и отключившейся фазы.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для определения режима электрической сетис изолированной или компенсированной нейтралью, содержащее подключаемые соответственно к датчикамнапряжения фаз .сети относительноземли и к датчику напряжения нейтрали сети четыре преобразователяпеременного напряжения в логический сигнал с заданными уставкамипо напряжению, три логических элемента И, первые входы которых соединены с инверсными выходами преобразователей напряжения одноименных фаз, а вторые и третьи входыс неинверсными выходами преобразователей напряжения опережающейи отстающей фаз соответственно,логический элемент ИЛИ, три входакоторого подключены к инферсным выходам первых трех преобразователейнапряжения, четвертый, пятый и шестой логические элементы И, выходкаждого из которых подключен к сво1023494 3ему индикатору состояния, последовательйо соединенные седьмой логический элемент И и блок выдержки времени; а также четвертый индикатор состояния, причем неинверсный выход логического. элемента ИЛИ соединен с первыми входами пятого и ,седьмого логических элементов И, а его инверсный выход - с первыми входами четвертого и шестого логических элементов И,неинверсный выход четвертого преобразователя переменного напряжения в логический сигнал соединен со вторыми входами пятого и шестого логических элементов И, а его инверсный выход - со вторыми входами четвертого и седьмого логицеских элементов И, введены последовательно соединенные блок установки и элемент типа защелка, блок индикации поврежденной фазы и блок индикации отключившейся фазы, причем второй вход элемента типа защелка соединен с выходом блока выдержки времени, неинверсный выход этого элемента - с четвертым индикатором состояния, а его инверсный выход - с третьими входами четвертого, пятого и шестого логических элементов И, четыре входа блока30 . индикации поврежденной фазы подключены соответственно к:.выходам первых трех и пятого логических элементов И, а четыре входа блока индикации отключившейся фазы подключены соответственно к выходам первых трех логических элементов И и к неинверсному выходу элемента типа защелка. Блок индикацйи поврежденнойфазы при однофазном замыкании на землю содержит три пары последовательно соединенных логицеских элементов И.и индикаторов состояний, прицем первые входы логических эле ментов И подключены соответственно к первым трем входам блока индикации, а их вторые входы -. к четвертому входу блока. 50Блок индикации отключившейся фазы содержит три пары последовательно соединенных логических элементов И и индикаторов состояний, причем первые входы логических элементов И под-Б ключены соответственно к первым трем входам блока индикации, а их вторые входы - к четвертому входу блока. 4На фиг.1 и 2 приведена функциональная схема устройства; на фиг.3 стилизованная диаграмма напряженийУстройство содержит преобразователи 1-4 переменного напряжения влогический сигнал уставкой по напряжению, соответственно перзый, второй и третий логические элементыИ 5-7 логический элемент ИЛИ 8, соответственно четвертый, пятый, шестойи седьмой логические элементы И 9- 12блок 13 выдержки времени, элемент 14типа защелка, блок 15 установки начального состояния, индикаторы состояний 16-19, блок 20 индикации поврежденной фазы при однофазном замыканиина землю, блок 21 индикации отключившейся фазы, логицеские элементы И 2224 блока индикации поврежденной фазыиндикаторы 25-27 состояния блока индикации отключившейся фазы, индикаторы 31-33 состояния блока индикации отключившейся Фазы,Напряжения фаз сети относительноземли Од, 0 и Ос подаются навходы преобразователей 1,2 и 3 переменного напряжения в логический сигнал, а напряжение нейтрали цо - навход преобразователя 4. Преобразователи 1, 2 и 3 имеют уставку понапряжению 0,05-0,2 Уф, а преобразователь 4 - уставку 0,3 ЧФ. Есливходные напряжения преобразователейменьше напряжения уставки, то их выходные сигналы на неинверсных выходах равны логическому нулю при превышении уставки логический единице.Выбранные уставки обеспечивают изменение выходного сигнала одного из преобразователей 1,2 и 3 только при возникновении в электрической сети однофазного замыкания на землю или ис"чезновении напряжения нэ одной из фаз,на выходе преобразователя 4 - при од"нофазном замыкании на землю или повышении напряжения на нейтрали, например при возникновении несимметрии проводимости фаз сети относительноземли.Сигналы Г с инверсных выходов преобразователей 1,2 и 3 подаются соот"ветственно на входы логических элементов И 5, 6 и 7 одноименных Фази на входы логического элемента ИЛИ 8а сигналы Г с неинверсных выходовна логические элементы И отстающей.и опережающей Фаз. Такая схема соединений в нормальном режиме работы5 1023 запрет логических элементов И от преобразователей одноименных фаэ, а при возникновении однофаэного замыкания на землю (033) или потере напряжения на фазе (отключение Фазы 03) Б разрешение для логического элемента И поврежденной фазы и подтверждение запрета для логических элементов И здоровых Фаз. В нормальном режиме сигнал 2 (Фиг,3) на выходе логического элемента ИЛИ 8, равен логическому нулю, а при возникновении однофаз" ного замыкания на землю или отключении фазы становится равным логической единице. 15Сигнал й(фиг,3) на инверсном выходе преобразователя 4 в нормальном ре" жиме равен логическому нулю, а при однофаэном замыкании на землю или возникновении несимметрии (повыше" уо ние напряжения нейтрали ПНН ) - логической единицеДля формирования сигналов, характеризующих определенные состояния электрической сети используются Б логические элементы И 9, 10, 11 и 12, на входы которых подаются определен-, ные сочетания логических сигналов 2, 2, Мй.Для выявления нормального режима НР используется логический элемент И 9,.на первые два входа которого подаются сигналы 2 и й, В нормальном режиме эти сигналы равны логицеским единицам, следовательно, и выходной сигнал Б логического элемента И 9 равен логицескоя единице (фиг.3)Аналогично для выявления ( Фиг.3) однофазного замыкания на землю ОЗЗ используется логический элемент40 И 10, на первые два входа которого подаются сигналы 2 и Й; для повышения напряжений нейтрали ПНН используется логический элемент И 11, на первые два входа которого подаются сигналы 2 и М; для отключения фазы Оф используется логический элемент И 12, на два входа которого подаются сигналы 2 и И.Под отклюцением Фазы можно различать два состояния сети.Первое состояние может соответствовать перегоранию предохранителя в одной из Фаз силовой цепи - это ненормальное состояние сети и устрой- Б ство его выделит правильно, второе может возникнуть при перегорании предохранителя или обрыве провода 494 6во вторичных цепях измерительного трансформатора напряже,"ия - при этом возможно появление ложной информации состояния сети в случае ф наложения на этот режим другого повреждения сети и, следовательно, необходима блокировка логических элементов И 9, 1 О и 11, Для этого в схему устройства введены блоки 13, 14 и 15. Блок 13 выдержки времени предназначен для отстройки от случайных, кратковременных исчезновений напряжения на одной иэ фаз. Элемент 14 типа защелка обеспечивает блокировку логическим нулем логических элементов И 9, 10 и 11 до выявления и устранения неисправности электротехническим персоналом, После устранения неисправности с помощью блока 15 установки начального состояния элемент типа защелка устанавливается в начальное состояние,соответствующее нормальному режиму работы сети. Элемент. типа защелка может быть выполнен, например в виде Й 5-триггера. Для индикации состояния электрической сети служат четыре индикатора состояний 16,17, 18 и 19, Первые три подключены соответственно к выходам логических элементов И 9, 10 и 11, а четвертый - к неинверсному выходу элемента 14 типа защелка, Постоянно показывает состояние электрической сети только один из индикаторов.Для индикации поврежденной Фазы при однофазном замыкании на землю в устройство введен блок 20 индикации поврежденной Фазы, который состоит из трех пар последовательно соединенных логических элементов И 22, 23 и 24 и индикаторов 25, 26 и 27 состояний. Первые входы логицеских элементов И 2223 и 24 соединены с выходами логических элементов И 5, 6 и 7, а вторые входы - с выходом логицеского элемента И 1 О, При возникновении однофаэного замыкания на землю появляются одновременно логические единицы на выходе логического элемента И 10 ( сигнал К) и на одном из выходов логических элементов И 5, 6 и 7, Это обусловит появлениелогической единицы на выходе логического элемента И поврежденной фазы(од,ном из элементов 22, 23 и 24) и, следовательно, срабатывание соответствующего индикатора состояния (одного из индикаторов 25, 26 и 27) .7 10234Для индикации отключившейся Фазы в устройство введен блок 21 индикации отключившейся фазы, который состоит из трех пар последовательно соединенных логических элементов И 28,% 29 и 30 и индикаторов. 31, 32 и 33 состояний. Первые входы логических элементов И 28, 29 и 30 соединены с выходами логических элементов И 5, б и 7, а вторые, - с неинверсным выхо дом элемента 14 типа защелка. При отключении Фазы появляются одновременно логические единицы на выходе элемента 14 типа защелка сигналам Н) и на одном из выходов логических эле ментов И 5,6 и 7) . Это обусловит появление логической единицы на выходе логического элемента И отключившейся Фазы (одном,из элементов 28, 29 и 30) и, следовательно,.сра- го батывание соответствующего индикатоФ 94 8ра состояния (одного из индикаторов 31, 32 и 33) .Предлагаемое устройство по сравнению с базовым, состоящим из транс" форматора напряжений НТИИ и реле, позволяет повысить достоверность ин" Формации о состоянии электрической сети, так как оно выделяет нормаль" ный режим, однофазное замыкание на землю, появление несимметрии и обрыв или отключение одной из фаз. Это значительно облегчает работу электротехническому персоналу по выяснению и устранению возникающих неисправностей в электрических сетях, что обус". лавливает снижение времени отключения электрических сетей и,следователь" но, повышение надежности их работы.Предлагаемое устройство имеет высокое быстродействие, четко выделяет различные режимы.1023494 Составитель О,ЛисицынРедактор М.Петрова Техред М.Костик Коррект Макаренко ака лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4229/42 тираж 617ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений113035, Москва, Ж, РПодписноекомитета СССРоткрытийущская наб., д. 4