Устройство для определения поврежденной фазы в трехфазной сети с изолированной нейтралью

,801109843 3 Ш Н 02 Н 3/16 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Ленинградский ордена Ленина, орденаОктябрьской Революции и ордена ТрудовогоКрасного Знамени горный институтим. Г. В. Плеханова(56) 1, Авторское свидетельство СССРИф 792447, кл. Н 02 Н 3/16, 1978.2, Авторское свидетельство СССР Р 600647,кл. Н 02 Н 3/16, 1977.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯПОВРЕЖДЕННОЙ ФАЗЫ В ТРЕХФАЗНОЙСЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЫО содержащее датчик напряжения нулевой последовательности, а также датчики линейныхнапряжений, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точности при наличии большого переходного сопротивле.ния в точке замыкания фазы на землю, внего введены блок формирования двухнолярных прямоугольных импульсов, блок фор.мирования трех пар двухполярных опорныхимпульсов прн нулевом значении сигнала,.блок контроля совпадения импульсов и дешифратор, причем блок формирования двухполярных прямоу ольных импульсов подключен входом к выходу датчика напряжениянулевой последовательности, а двумя разнополярными выходами - к первой паревходов блока контроля совпадения импульсов, блок формирования трех пар двухполярных опорных импульсов при нулевомзначении сигнала подключен тремя входамик выходам датчиков линейных напряжений,а выходами соответственно.к второй третьейи четвертой паре входов блока контролясовпадения импульсов, выходы которогоподключены к входам дешифратора.Изобретение относится к электронике, вчастности к схемам защиты электрическихлиний и может быть использовано в быстродействующей аппаратуре зашнты от пораже.ния электрическим током при случайномприкосновении человека к любой из фазсети.Известно устройство для определенияповрежденной фазы содержащее датчики ца.пряжения фаза - земля и фаза - нейтраль, логи.ческие элементы И, НЕ, исполнительный орган 111Однако при больших переходных сопротив-ления в точке однофазного замыкания точность выделения поврежценной фазы недопустимо снижается,Известно устройство для определенияповрежденной фазы, содержащее датчикинапряжения нулевой последовательности инапряжения фаза - земля, пороговые элементы Е 21.Устройство также подвержено влиянию пе.реходцого сопротивления в точке повреждения, в связи с чем имеет невысокуюточность,Цель изобретения - повышение точностипри наличии большого переходного сопротивления в точке замыкания фазы на зем.лю.Поставленная цель достигается тем, чтов устройство для определения поврежденнойфазы в трехфазной сети с изолированнойнейтралью, содержащее датчик напряжениянулевой последовательности, а также датчики линейных напряжений, введены блокформирования двухполярных прямоугольныхимпульсов, блок формирования трех пардвухполярных опорных импульсов при нулевом значении сигнала, блок контроля совпадения импульсов и дешифратор, причемблок формирования двухполярных прямоугольных импульсов подключен входом квыходу датчика напряжения нулевой последовательности, а двумя разцололярными выходами - к первой паре входов блокаконтроля совпадения импульсов, блок формирования трех пар двухполярных опорных им.пульсов при нулевом значении сигнала подключен тремя входами к выходам датчи.окол линейных напряжений, а выходами соответственно к второй, третьей и четвертойпаре входов блока контроля совпадения им.пульсов, выходы которого подключены квходам дсшифратора.На фиг, 1 приведена схема устройства; нафиг. 2 - векторная диаграмма напряжениятрехфазцой сети с изолированной нейтральюдля случая замыкания на землю фазы А,показаны области, в которых будет нахо 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 циться векто напряжения нулевой последа.вательности Оо при замыкании фаз А, Вили С; на фиг, 3 - таблица знаков мгновенных значений линейных напряжений в мо.мент т когда одно из линейных напряжений равно нулю,Устройство содержит блок 1 формированиядвухполярных прямоугольных импульсов, под.ключенный к выходу датчика напряжениянулевой последовательности Оо, блок 2формирования трех пар двухполярных опорных импульсов при нулевом значении сигнала, подключенный к датчикам линейныхнапряжений ОА, 00, ОА, блок 3 контролясовпадения импульсов и дешифратор 4.Блок 1 формирования содержит; разделительный трансформатор 5, диодный раздели.тель 6 сигналов, цороговьш элемент 7, григ.геры Шмитта 8 и 9, логические элементыИ 10 и 11, формирователи 12 и 13 импульса по заднему фронту сигнала, элементы ИЛИ 14 и 15.Блок 2 формирования опорных импульсов содержит разделительцые трансформато.ры 16 - 18, диодцые разделители 19 - 21 сигналов, триггеры Шмитта 22 - 27, логическиеэлементы ИЛИ - НЕ 28 - 30, логические элементы И 31 - 36.Блок 3 контроля содержит О-триггеры37 - 48, логические элементы ИЛИ 49 - 54.Лешифратор 4 содержит логические зле.менты И 55-60, логические элементы ИЛИ61-63.Известно, что при замыкании ца землю одцой из фаз, например фазы А, вектор напряжения нулевой последовательности будет опережать вектор напряжения этой фазы ОА до повреждения ца угол от 90до 180 эл, град. (фиг. 2). Величина углаопережения зависит от переходного сопротивления г месте замыкания и параметров сети,При этом, области (ца фцг, 2 заштрихованы)в которых будет находиться вектор 00,при замыкании фазы А, В или С не перекрываются. Это позволяет определять замкнувшуюся фазу ло области, в которой нахо.дится вектор /оДля любого вектора область, где он находится, можно определить по знакам егопроекции ца одну из осей координат в известные моменты времени. Эти моментымогут быть заданы при помощи векторов,положсцис которых известно и не меняется.Область, гдс находится вектор Оо , можноопределить по знакам напряжения нулевойпоследовательности в моменты времени, заданные при помощи линейных напряжений,так как в трсхфазной сети с изолированной нейтралыо линейные напряжения приоднофазцых замътканиях на землю своей начальной фазы це изменяются, Моменты времени могут быть заданы по велипттте и/или знакам мгновенных значения литтейттьтх цапря. жетптй. Например, моменты, когда мгновен. ные значениялинейных напряжений прицима. ют значения одно максимально, а два других по 0,5 О,ск., или моменты, когда одно из линейных напряжений равно нулю, а два других имеют противоположные знаки, а также любые другие сочетания величин и знаков, достаточно просто определяемые. Количество моментов, в которые определяется знак Ос, должно быть це менее шести за период промышленной частоты.В приведешгом варианте устройства для определения знака напряжения нулевой по-. следовательносттт принято шесть моментов времени т, в течении периода промышленной частоты, задаваемых моментами перехода линейных напряжений через нуль. В таб. лице (фиг, 3) представлены сочетатшя знаков линейных напряжений для каждого момента Ф, . Из векторной диаграммы ца фиг. 2 определены все возможные области, в которых может появиться вектор напря. жения нулевой последовательности Ос в зависимости от замкнувшейся фазы и значения угла опережения определяемого величиной переходного сопротивления в месте замыкания. Когда замыкание происходит через большое переходное сопротивление, это будут области, ограниченные углами 330-30; 90-150 ; 210-270, когда че.рез малое, то углами 30 - 60 ; 150 в 1 ;270 - 300. Определены также возможные зца ки напряжения нулевой последовательности в моменты ь, в зависимости от того, в какой области находится вектор УсУстройство работает следующим образом.Линейные напряжения ОявВвс и Осд через разделительные трансформаторы 16 - 18 (фнг, 1) поступают на диодцые разделители сигналов 19 - 21, где разделяются на поло. жительную и отрицательную полуволцу и по. даются на триггеры Шмитта 22 - 27, в кото рых преобразуются в прямоугольную фор му, на элементах 28 - 30, реализующих функ. цию ИЛИ - НЕ, выделяются импульсы в моменты перехода линейных напряжений через нуль, Далее сигналы поступают в распределитель импульсов, собранный из элементов И 31 - 36. Каждый элемент И реализует строки таблицы (фиг. 3), На выходе блока 2 формирования опорных импульсов появляются опорные импульсы ьв в моменты Фтт перехода через нуль линеиных напряжений, Опорные импульсы ь подаются в блок 3 на Р и С входы триггеров, Если замьтйа 5 1 О 15 20 25 30 35 45 ция ца землю цет, напряжение нулевой тюследовательцости на вход блока 1 це пода- етсЯ и сигттальт 0 с и тт;, из блока 1 в блок 3 на О.входы триггеров не поступатот. Переключения триггеров не происходит и ца выходе блока 3 сигналов цет, В момент замыкания ца землю с выхода датчика напряжения нулевой последовательности через разделительный трансформатор 5 напряжение нулевой последовательности поступает в блок 1, в диодцом разделителе сигналов 6,азделяется ца положительную ц отрицательную полуволцу и в элементах 8 и 9 преобразуется в прямоугольную форму, Пороговый элемент 7, введенный для отстройки от напряжения цебаланса, через элемент И 10 и 13 разрентает дальнейшее прохождение сигнала при прсвытцении уставки его срабатывания. Затем в элсмецтах 12 ц 13, формирователях импульса по,заднему фронту сигнала, ц элементах ИЛИ 14 и 15 положительные и отрицательные полуволцы О, восстанавливаются до 1/2 периода.С выхода блока 1 сигналы ( О- поло+ жительцая полуволца 0 и 0 - отрицательная полуволца Ор ) подаются в блок 3 совтадеттия О+ ца О-входы триггера 37 -о42, а Оо на . О-входы триггеров 43 - 48. Триггеры переключаются только в случае одновременного появления ца О-входе полуволцы О, и опорцого импульса ьд ца С-входе в моменты с, Следовательно, триггеры 37 - 42 срабатывают, если лтак Оо в моментположителен, а триггеры 43-48 если знак Ов момент Ьотрттцателен. Тем самым, каждая пара триггеров определяет знак Ов момент 1, . Переключившись в момент ст, триггер остаетстт в этом состоятпти до прихода сбрасьтвающего импульса на т 1 - вход в момент 1 т.е. запоминает знак О, в момент Фр ца время прохокдецил следующих трех импульсов. С выхода трттттеров информация о зцаке Ос в моменты через элементы ИЛИ 49 - 54 подается в децптфратор 4, Через 0 элементы ИЛИ 61 - 63 сигнал о замкнувшейся фазе поступает на выход устройства и далее в аппарат защиты. Устройство позволяет определять поврежденную фазу независимо от момента замыкания. При необходимости на выходе устройства устанавливается взаимоблокировка от неод. нозцачного указания поврежденной фазы при сложных видах повреждениях электрической сети.Быстродействие устройства определения поврежденной фазы повышается при увели. чеции количества задаваемых моментов вре.3мели за период промышленной частоты, вкоторые определяется знак напряжения ну.левой последовательности,. Использование предлагаемого устройствапозволяет расширить диапазоны защитных 1109843свойств, что в свою очередь позволяет получить положительный эффект - .повысиЬ уро.вень электробезопасности при эксплуатапии электрических сетей с изолированной нейт.5 ралью.