Устройство для определения поврежденной фазы в сети с изолированной нейтралью

СООЗ советснихсоцидлистичеснихРеспу Блин А 1 а 4 С О 1 К 308 госудА ственный комитет сссрпо делАм изоб чтений и открытий(71) Московский ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров сельскохозяйственного производства им. В.П. Горячкина(56) Авторское свидетельство СССР Р 1054806, кл. С О К 3 1/08, 1982.Авторское свидетельство СССР Ф 1101950, кл, Н 02 Н 3/16, 1982, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕННОЙ ФАЗЫ В СЕТИ,С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ(57) Изобретение относится к электро- измерительной технике н может быть использовано для определения поврежденной фазы при разрыве фазы и замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем выделения поврежденной Фазы при однофазном повреждении вида разрыв в фазе или замыкание на землю. Для достиженияпоставленной цели в устройство, содержащее первый 31 и второй 32 блокииндикации, блок 29 выдержки времени,преобразователи 1 - 3 переменного тока в постоянный, введены три канала,каждый из которых содержит но три логических элемента 7,10,13; 8,11,149, 12, 15 НЕ соответственно, по двадвухвходовых элемента И-НЕ 4, 19;5,20; 6,2 1 соответственно, по одномулогическому элементу 2 ИИЛИ-НЕ 6,17,18 и по одному блоку индикации 22,23, 24 соответственно. Кроме того,в устройство введены дополнительныйлогический элемент НЕ 30, два дополнительных 25, 26 трехвходовых, двадополнительных 27, 28 двухвходовыхлогических элемента И-НЕ, Устройствопозволяет определить вид однофазногоповреждения: разрыв в фазе или замыкание на землю, и выделитьповрежденную фазу, что сократит время поиска места повреждения . 1 ил.1257 Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано для определения поврежденной фазы при разрыве фазы и замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью.Цельюизобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем выделения поврежденной10 фазы при однофазном повреждении вида разрыв в фазе или замыкание на землю,На чертеже изображена схема предложенного устройства.Устройство содержит первый 1, второй 2, третий 3 преобразователи пе 5 ременного тока в постоянный, три канала, которые состоят из двухвходовых логических элементов И-НЕ 4 - 6 соответственно в каждом канале, первых 7 - 9, вторых 10 - 12 и третьих 13 - 15 логических элементов НЕ (инверторов) соответственно, логических блоков 2 ИИЛИ-.НЕ 16 - 18 соответственно, вторых 19 - 21, двухвходовых логических элементов И-НЕ соответствен 25 но, блоков 22, 23 и 24 индикации соответственно. Кроме того, устройство содержит два дополнительных 25 и 26 трехвходовых, два дополнительных 27 и 28 двухвходовых логических элемента И-НЕ, блок 29 выдержки времени, дополнительный логический элемен,т НЕ 30, первый 31 и второй 32 блоки индикации, сигнализирующие о разрыве в фазе (РФ) и замыкании на 35землю (ЗНЗ) . Входы преобразователей 1 - 3 переменного напряжения в постоянное сое-. динены с соответствующими клеммами40 для подключения к контролируемым фазам (А,В,С) сети, а выходы - с входами соответствующих логических элементов НЕ 7 - 9 каждого из трех каналов, выходы которых соединены с соответст 45 вующими входами дополнительного трехвходового логического элемента ИНЕ 25, выход которого через блок 29 выдержки времени соединен с первым входом дополнительного двухвходового логического элемента И-НЕ 28, выход50 которого соединен с входом первого 3 1 блока индикации, выход первого 1 преобразователя переменного напряжения в постоянное соединен с первым входом логического блока 2 ИИЛИ-НЕ 16 первого канала, с первым входом логического элемента И-НЕ 5 второго канала и первым входом двухвходового логи 583 1ческого элемента И-НЕ 6 третьего канала, выход второго 2 преобразователя переменного напряжения в постоянное соединен с первым входом двухвходового логического элемента И-НЕ 4первого канала, с вторым входом двухвходового логического элемента И-НЕ 6третьего канала и первым входом логического блока 2 ИИЛИ-НЕ 17 второгоканала, выход третьего 3 преобразоватепя переменного напряжения в постоянное соединен с первым входом логического блока 2 ИИЛИ-НЕ 18 третьегоканала, с вторым входом двухвходовогологического элемента И-НЕ 5 второгоканала и вторым входом двухвходовогологическогоэлемента И-НЕ 4 первого канала, выходы первых двухвходовыхлогических элементов И-НЕ 4, 5, 6каждого из трех каналов соединеныс соответствующими входами дополнительного трехвходового элемента ИНЕ 26 и через соответствующие элементы НЕ 10 - 12 - с вторыми входамикаждого из трех логических блоков 2 И 2 ИЛИ-НЕ 16 - 18, выход трехвходовогодополнительного элемента И-НЕ 26 соединен с первым входом двухвходовогодополнительного элемента НЕ 11,с третьими входами логических блоков 2 ИИЛИ-НЕ 16 - 18 и через дополнительный логический элемент НЕ 30 соединен с вторым входом дополнительного двухвходового логического элемента И-НЕ 28 и четвертыми входамитрех логических блоков 2 ИИЛИ-НЕ 16 -18, выходы каждого из которых соединены через соответствующие логические элементы НЕ 13-15 с первыми входами двухвходовых логических элементов И-НЕ 19 - 21, выходы которых соединены с входами соответствующих блоков 22, 23 и 24 индикации (сигнализирующих о повреждении одной из фаз),вторые входы каждого из двухвходовыхлогических элементов И-НЕ 19 - 21каждого из трех каналов соединеныс первым входом первого 28 и вторымвходом второго 27 дополнительныхдвухвходовых логических элементов И"НЕ. Устройство работает следующим образом,В нормальном режиме работы сети ,устройство не срабатывает. Напряжения фаз сети симметричны и не превыщаютвыходные сигналы с преобразователей 1 - 3 переменного напряжения12.57з постоянное равны нулю к, следава" тельно, на входы логических элемен тов И-НЕ 4 - б поступают уразнк ла" гкческсгс "О", на выходах логче ккх элементов И-НЕ 4 - 6 - логические "1. ", Сигналы с выходов преобразователей 1 - 3 напряжения поступают на входы инзертараз 7-9, с зыхсдаз которых логические " 1" подаются на входы трехвхадового логического элемента ИНЕ 25, на выходе которого сигнал равен логическому "0". С выходов логических элементов И-НЕ 4-6 логические "1" поступаютна входы трехзхадсзаго логического элемента И-НЕ 26 5 и на входы инвертороз 10-12 на выходах которых устанавливаются логические 0 , с выхода лсгкческога элеменнта И-БЕ 25 сигнал нулевого уровня поступает на элемент НЕ 30, выходные 2 О сигналы (логические "О") инзертс " рав 10-12 поступают на вторые входы вторых элементов И з логических блоках 2 ИИЛИ-НЕ 16-18, С выходов преЮабразователей 1 " 3 напряжения скгна-лы нулевого логического уровня подаются на первые входы первых логкческих элементов И в логических блоках 2 ИИЛИ-НЕ 16 - 18, на вторые входы которых поступают сигназ с вы- ЗО хода трехвходового логического элемента И-НЕ 26. На выходах логических блоков 2 ИИЛК-БЕ 16 - 18 отрабатываются сигнагь логической "1", которые инвертируются инвсрторами 13-15 и поступают на первые входы логических элементов И-НЕ 19-2 1, на вторые входы которых поступают сигналы логического "0 с выхода трехвхадовогс логического элемента И-БЕ 25 (с за держкой по времени з блоке 29 выдержки времени на время, равное 02- 05 с, необходимое для прекращения герехсдных процессов), На выходах логических элементов И-БЕ 9-21 прк- е сутствург логические 1 Н" первый вход логических элементов И-НЕ 27 к 28 с выхода лсгическогс элемента И-. БЕ 25 поступают логические 0. С выхода логического элемента И-НЕ 26 Ьб на первый вход логического элемента И-НЕ 27 подается логический "0" и на ВыхОДЯ паслеДКЯГО отрабатывается логическая "1. С выхода элемента НЕ 30 сигнал логической 1" паступает на второй вход логического элемента И-НЕ 28. Таким образам на выходах логических элементов И-НЕ 19 5832 27, 28 з нормальном режиме присутствуют логические " 1", Блоки 22- 24 к 31, 32 индикации, светодиоды которых загораются ст уровня логическага "0, не срабатываютВ воздушных электрических сетях (ВЛ) с изолированной нейтралью при аднсфаэнсм замыкании на землю напряженке поврежденной Фазы относительно земли уменьшается (в пределе до нуля), а дза других увеличиваются (з пределе до 130 ).Прк разрыве з Фазе, например при обрыве сднсгс кз проводов ВЛ, Фазные напряжения относительно земли изменяются так: напряжение на Фазе, емкость которой уменьшилась в результате отключения, увеличивается и может достигнуть 1,5 Б , а напряжения двух других Фаз уменьшаются одинаково (до минимального значения, разного 0,870 ).При защкании на землю (ЗНЗ), на-пример, Фазы А выходной сигнал преобразователя 1 напряжения фазы А, равный нулю (напряжение поврежденной Фазы А относительно земли уменьшается к меньше Б), подается на входы логических элементов И-ИЦ 5,6 .(опережающей и отстающей Фаз В и С), на первый вход первого логического элемента И з логическом блоке 2 ИИПИНЕ 16 к на вход кнвертора 7, с выхода которого ЛОгическая 1 ПО ступает на первый вхОд тряхвходОВОго логического элемента И-НЕ 25. С выходов преобразователей 2 и 3 напряжения Фаз В и С через инверторы 8 и 9 на второй к третий входы логическоголемента И-НЕ 25 поступают Логические б" (напряжения фаз В к С относительна земли увеличиваются и больше У). Таким образом, на входах трехвходо.Вага логического элемента И-НЕ 25 присутствуют сигналы: 1, О, 0 - и на ега выходе отрабатывается логическаяС выходов преобразователей 2 к 3 напряжения Фаз В и С логическиепоступают на первый и второй входи логического элемента И-НЕ 4, на первые входы первых логических элементов И в логических блоках 2 ИИЛИНЕ 17 и 18 к на вторые входы логических элементов И-НЕ 5, 6, Так как на сбсих входах лбгическага элемента ИБЕ 4 присутствуют логические " 1", то на ега выходе - логический 0". На входах логических элементов И-НЕ 513 12575и Ь присутствуют по Одной лог 3 хческо 33"1" и по одному логическому О", поэтому на выходах логических элементов И-НЕ 5, 6 - логические "1"., Поступающие ня входы логических злемен 5тов НЕ 10-12 сигналы ннвертируютсяи подаются на ВтОрь 3 е ВхОдь 3 логических блоков 2 ИИЛИ-НЕ 16 - 18.Поскольку ня Входах трехвхОдозогологического элемента И-НЕ 26 присут"ствуют сигналы: О, 1, 1 - на выходеэтого логического элемента отрабатывается логическая "1", которая лодеется на третьи входы логических блоков 2 ИИЗК-НЕ 16 - 18 и ня вход элемента НЕ ЗО. Инвертированный сигнал(логический "0") поступает нз четвергые входы логических блоков 2 ИИЛИНЕ 16 - 18, Таким образом на входахпервого логического элемента И логического блока 2 ИИЛИ-НЕ 16 присутстВуют логические "О"., а на Входах Второго элемента И - логические "1" Таккак в логическом блоке отработанныев первом и втором логических злемен Бтах И сигналы (О и 1) являются входными сигиялаин элемента ИЛИ,. на выходе логического блока 2 ИИПИ-НЕ 16Отрабатывается логичский " т,скОльку иа Входах Всех Остальных ЛО" ЗОгических элементов И логических блоков 2 ИИЛИ-НЕ 17 18 присутс гвуютно одной логической "1" и пс Оцномулогическому "О", то входными С 33 гнала=МИ СООТВЕТСТВУ 30 ЩИХ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕКЕН"тов ИЛИ, входящих Б логические блоки 17 и 18, являются логические "О",а на выходах логических блсков ".7н 18 появятся логическиеТак как с выхода инвертора 13 БЯвторой вход лох ического элемента ИНЕ 19 поступает логическая ."1",. те.на входах последнего присутствуютдве логические " 1", то на Выходелогический "0", Следовательно, сраба-.я 1тывает блок 22 индикации, сигналнзирующий Об ОднОФазном ххозрежденнии Фаэе А загорается светодиод"Поступающие с выходов инверторов 14 и 15 на первые входы логических элементов И-НЕ 20 и 21 сигналыравны логическому "О", на Б",.Орых Входах логических элементов И-НЕ 20и 21 " логические "1", поэтому БЬХХОДные сигналы равны логической " 1" иблоки 23 и 24 индикации не срабатывают.На входах логического элемента ИНЕ 27 присутствуют логические1",8.3Фна Выходе - логический "0", СрабатыВает блок 32 индика 3 пХН, СИХнализирующий о наличии замыкания ня землю,НЬХходно 31 сигнал. разнь 3 й логическому "0", подается с выхода логического элемента НЕ ";5 на второй вход логического элемента И-НК 28, на пер- воМ входе которого присутствует логическая "1", и на выходе ло"ического элемента И-НЕ 28 отрабатывается логическая "1", а это значит что блок 31 33 н 33 икяции сиг 33 ял 33 эирующий О разрыве Б Фазе, не срабатываетТаким образом, устройстзс Выдает инФормацию; повреждена Фаза А 3,загорелся светодиод блока 22). Бид ОцноФазного позрещдения - ЗНЗ (сработал светодиод блока 02)АналОГкчно срабатывает устройство при замыкании на землю Фазы В или С.При разрыве В Фазе линни, например В фазе А,зьБХОДНОЙ сигнал преобразователя 1 напр 3 В 33 ения рЯБИЬЗЙ БДИ нице (напряжение 3 товрежденной Фазы А Относительно земпи увеличивается и больше ПХ, подается на Входы логических элементов И-НЕ 5 и 6 опережающей н Отстающей фаз ня первый Вход ххер Бого логического элемента И и логическом блоке 2 ИИПИ-НЕ 16 и на вход инзертора 7, с зьиода которс го логический "О" поступает на 33 ерх 3 ь 3 й вход трехвходового логического элемента И-НЕ 10 С Выходов преобразователей 2, 3 напряже 33 ия Фаз 8 и С поступают логические "1" (напря 3 кения Фаз В и С относительно земли уменьшаются и меньшЕ 0,) через инзерторы 8 и 9 на второй и третий Входы логического элемента И-НЕ 25, Таким Образом, на входах трехвхсдового логического зле" мента И-НЕ 25 присутствуют сигналы: О 1, 1 - и на его Выходе отрабатывается лОГическяя 1 С БыходОВ пре Образозателей 2, 3 напряжения фаз Б и С 33 ОГические 0 поступают БЯ перБЬ 133 н БтОРОЙ Входы Г 1 ОГнческОГО зле мента И-НР д, на первые Входы лерзых лсхичс схих злсменУОБ И д лОГиче Гких блоках 2 И"2 КИ-НЕ 17 н 18 и на зтоэы.- Бходь логических элементов И-НЕ 5 и 6. Так как на Обоих входах логичес;.;ОГО зле 33 ента И-НЕ й поисутстзу 3,Т логические О; тс ня БГО ВыхОдяв ллогическая " 1". На входах логических злемевтоБ И-НЕ 5 и 6 присутствуют по Одной логической 1 н пс Одному лоГ 31 ческому 3 Бсзтоь 3 у Ба БиходахБ 137 1257 логических элементов И-НЕ 5, 6 - ло - гические "1". Поступающие на входы логических элементов НЕ 10-12 сигналы инвертируются и подаются на вторые входы логических блоков 2 ИИЛИНЕ 16 - 18.Поскольку на входах трехвходового логического элемента И-НЕ 26 присутствуют сигналы; 1, 1, 1 - на выходеэтого логического элемента отрабатывается логический "0", который подается на третьи входы логических блоков 2 И - 2 ИЛИ-НЕ 16 - 18 и на вход элемента И-НЕ 30. Инвертирующий сигкал (логическая "1") поступает на четвертые входы логических блоков 2 И 2 ИЛИ-НЕ 16 - 18. На выходе логического блока 2 И - 2 ИЛИ-НЕ 16 отрабатывается логический 0, а на выходах логических блоков 2 ИИЛИ-НЕ 17, 18 появ О ляются логические " 1". С выхода логического элемента И-НЕ 25 с задержкой по времени (в блоке 29 выдержки времени) на первый вход логического элемента И-НЕ 28 и на второй 25 вход логического. элемента И-НЕ 27 подается логическая " 1".Так как.с выхода инвертора 13 на второй вход логического элемента И-НЕ 19 поступает логическая "1", т.е, на входах последнего присутствуют две логические " 1", то ка выходе логический "0", Следовательно, срабатывает первый блок 22 индикации, сигнализирующий об однофазном повреждении в фазе А (загорается светодиод).Поступающие с выходов инверторов 14 и 15 на первые входы логических элементов И-НЕ 20 - 21 сигналы равны логическому "0, на вторых вхо дах логических элементов И-НЕ 20-2 1 - логические "1", поэтому выходные сигналы равны логической "1" и блоки 23 - 2 ч индикации не срабатывают.На входах логического элемента ИНЕ 27 присутствуют логические " 1" и "О", на выходе - логическая "1". Блок 32 индикации, сигнализирующий о наличии замыкания на землю, ке срабатывает.50Выходной сигнал, равный логической "1", подается с выхода логического элемента НЕ 30 на второй вход логического элемента И-НЕ 28, на первом входе которого присутствует логическая " 1", а на выходе логического элемента И-НЕ 28 отрабатывается логический "0", а это значит, что 583 8блок 31 индикации срабатывает - световой индикатор загорается, сигнализируя о разрыве в фазе, Таким образом, устройство выдает информацию:повреждена фаза А (загорелся светодиод блока 22 индикации), вид однофазного повреждения - Рф (сработалблок 31 индикации),Аналогично срабатывает устройствопри разрыве в фазе В или С,Предложенное устройство позволяет определить вид однофаэного повреждения вида разрыв в фазе или замыкание на землю и выделить поврежденную фазу, что сокращает время поиска места повреждения,Формула изобретенияУстройство для определения поврежденной фазы в сети с изолированной нейтралью, содержащее первый и второй блоки индикации, блок выдержки времени, первый, второй и третий преобразователи переменного напряжения в постоянное, входы которых соединены с соответствующими клеммами для подключения к контролируемым фазам электросети, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены три какала, каждый из которых содержит три логических элемента НЕ, два двухвходовых логических элемента И-НЕ, логический блок 2 ИИЛИ-НЕ, блок индикации, дополнительный логический элемент НЕ, первый, второй трехвходовые дополнительные логические элементы И-НЕ, первый, второй двухвходовые дополнительные логические элементы И-НЕ, причем выходы каждого из преобразователей переменного напряжения в постоянное соединены с входами соответствующих первых логических элементов НЕ каждого из трех каналов, выходы которых соединены с соответствующими входами первого дополнителького трехвходового логического элемента И-НЕ, выход которого через блок выдержки времени соединен с первым входом первого дополнительного двухвходового элемента И-НЕ, выход которого соединен с входом первого блока индикации, выход первого преобразователя переменного напряжения в постоянное соединен с первым входом первого логического блока 2 ИИЛИ-НЕ первого канала, с первым входом первого двухвходовогоСоставитель Е,Кущ Техред А.Кравчук Редактор И.Келемеш Корректор В, Синицкая Заказ 495/45 Тираж 728 Нодписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений я открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб. д, ч/5Производственно-полиграФическое предприятие, г,ужгород,. ул,Гроектная,9 12575 логического элемента И-НЕ второго канала и первым входом первого двухвходового логического элемента И-НЕ третьего канала, выход второго преобразователя переменного напряжения 5 в постоянное соединен с первым входом первого логического элемента ИНЕ первого канала, с вторым входом первого двухвходового логического элемента И-НЕ третьего канала и пер О вым входом логического блока 2 ИИЛИНЕ второго канала, выход третьего преобразователя переменного напряжения в постоянное соединен с первым входом логического блока 2 ИИЛИ-НЕ третьего канала, с вторым входом первого двухвходового логического элемента И-НЕ второго канала и вторым входом первого двухвходового логического элемента И-НЕ первого канала, 20 выходы первых двухвходовых логических элементов И-НЕ каждого из трех каналов соединены с соответствующими входами второго дополнительного трехвходового элемента И-НЕ и через сост ветствующие вторые элементы НЕ с вторыми входами каждого из трех ло 83 1 Огических блоков 2 ИИЛИ-НЕ, выходвторого трехвходоного дополнительноге элемента И-НЕ соединен с первымвходом второго двухвходового дополнительного элемента И-НЕ, с третьимивходами трех логических блоков 2 И 2 ИЛИ-НЕ и через дополнительный логический элемент НЕ - с вторым входомпервого дополнительного двухвходового логического элемента И-НЕ и четвертыми входами трех логических блоков 2 ИИЛИ-НЕ, выходы каждого изтрех логических блоков 2 ИИЛИ-НЕхаждого из трех каналов через соответствующие третьи логические элементы НЕ соединены с первыми входамивторых двухвходовых логических элементов И-НЕ, выходы которых соединеныс входами соответствующих блоков индикации каждого канала, вторые входыкаждого из вторых двухвходовых логических элементов И-НЕ каждого изтрек каналов соединены с первым входом первого и вторым входомвторого дополнительных двухвходовых логических элементовИ-НЕ.