Устройство для сигнализации аварийных режимов работы в электрических сетях с изолированной нейтралью

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А 1 БО 04 Н 02 Н 3 АРСТЕЕННЫй НОМИТЕТ СССРлАм изОБРетений и ОтнРытийПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВТОРСНОЮЮ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОС ПО(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИГНАЛИЗАЦИИАВАРИЙНЫХ РЕЖИИОВ РАБОТЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ) Изобретение относится к электронике, и, в частности, контролирует аварийные режимы работы в элек" трических сетях с изолированной нейтралью. Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей путем измерения длительности коротких замыканий. При замыкании Фазы А на землю напряжение на входах компаратора 4 станет равным нулю, а на его выходе образуется сигнал, соответ" ствующий логической "1", на выходе комараторов 5 и 6 останется логический "0". На входы логических элементов И-НЕ 7 и 9 одновременно подается логический "0" и "1", а на элемент И-НЕ 8 - две логических "1",1270825 что на выходе этих элементов вызоветсоответственно появление логической"1", которая поступает на элементыИЛИ 15 и И-НЕ 16, на выходах которыхпоявляется логическая "1", Эта логическая "1" поступает на вход второгоэлемента И 17, что соответствуетпоявлению на его выходе логической"1", вызывающей срабатывание толькосчетчиков 14 и 18. При этом поскольку на вход элемента И 27 подано трилогических " 1 и логический "0", наего выходе появится логический "О",который инвертируется элементом НЕ28 в логическую "1", поступающую наК-вход триггера 34. На К-вход триггера 35 также поступает логическая"1" с выхода элемента ИЛИ 26. Но поскольку на ;входы триггеров подается логический "0", то с их выходов не поступит разрешающий сигнална триггеры 34 и 35 для пропусканиясчетных импульсов на секундомеры 36и 37. При двухфазном коротком замыкании появление логической "1" на1-входе триггера 34 обеспечивает проИзобретение относится к автоматизации систем электроснабжения и может быть использовано в устройствах сигнализации распределительных устройств.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем измерения длительности коротких замыканий. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.Устройство содержит три блока преобразования входного сигнала 1,2 и 3, состоящих из выпрямительных мостов, резисторов деления выпрямленного напряжения, пороговых элементов в виде стабилитроновВыход преобразователей входного сигнала соединен с одним из входов трех компараторов 4,5 и 6 через резистор уставки, а второй вход компараторов заземлен. Выходы блоков преобразования входного сигнала 1,2 и 3, подключены к соответствующим входам первопускание счетных импульсов на секундомер 36 до тех пор, пока на произой.дет отключение короткого замыкания,вследствие чего на обоих входах компараторов 4 и 5 напряжение не станет равным нулю При трехфазном коротком замыкании поступление логической " 1" на 3 -вход триггера 35 обеспечивает пропускание счетных импульсов на секундомер 37 до момента отключения короткого замыкания. Т.обр.,началом отсчета электронным секундомером длительности короткого замыкания является момент снижения напряжения при коротком замыкании, вызывающий срабатывание счетчика учета коротких замыканий. Поскольку напряжение на одном из входов компараторов при протекании короткого замыкания не равно нулю, тоокончанием отсчета длительности отсчета является момент срабатыванияотключающих устройств, когда напряжение на входах компараторов станетравным нулю. 1 ил. го, второго и третьего элементовИ-НЕ 7,8 и 9 и соответствующим входам первого элемента ИЛИ 10, Выходы указанных элементов И-НЕ 7,8 и 9и ИЛИ 10 подключены к входам первого элемента И 11 соответственно,выход которого подсоединен к счетчику двухфазных коротких замыканий12 и через согласно включенный пер 10вый диод 13 - к счетчику общего числа аварийных режимов 14. Выходы каждого из элементов И-НЕ 7,8 и 9 подключены к входам второго элемента15,ИЛИ 15 и к входам четвертого элементаИ-НЕ 16, а выходы указанных элемен-тов подключены к входам второго элемента И 17, выход которого подсоединен к счетчику однофазных коротких замыканий 18 и через согласно включенный второй диод - к счетчику общего числа аварийных режимов 14. К выходу каждого компаратора 4,5 и 6 подключены первый второй и третий 25 элементы НЕ 20, 21 и 22 соответ3 12 О ственно.Входы пятого, шестого и седьмого элементов И-НЕ 23,24 и 25 и третьего элемента ИЛИ 26 подключены к выходам соответствующих элементов НЕ 20, 21 и 22, а ввю:оды - к5 входам второго элемента И 2, выход которого подключен к четвертому элементу НЕ 28Выход первого элемента ИЛИ 10 через пятый элемент НЕ 29 и третий диод 30 подключен к 1 О счетчику общего числа аварийных режимон 14 и счетчику трехфазного короткого замыкайия 31. Кроме того устройство содержит первый и второй МЯ -триггеры 32 и 33, первый и вто рой ЗК-триггеры 34 и 35, первый и второй счетчики 36 и 37 (электронные секундомеры), генератор счетных импульсов 38. Выход счетчика 12 через первый Я-триггер 32 подключен к 20 Э-входу первого ЭК-триггера, к входу которого подключен выход четвертого элемента НЕ, а к С-входу - выход генератора 38 и С -вход второго 3 К-триггера. К выходу первого 25 ЗК-триггера подключен первый счетчик 36, а к выходу второго 3 К-триггера - второй счетчик 37. Выход пятого. элемента НЕ подключен через нторой Ф-триггер к 3-входу второго. ЗО -"-триггера, к К-входу которого подключен выход третьего элемента ИЛИ.Устройство работает следующим образом.В нормальном режиме, когда имеется напряжение на преобразователях входного сигнала 1,2 и 3 на вход логических элементов 7,8,9 и 10 и вход компараторов 4,5 и 6 подается постоянное напряжение, принимаемое за логическую "1", что вызывает на выходе элемента ИЛИ 1 О логическую "1", а на выходе элементов 7,8 и 9 логический "О", который одновременно подается на входы элементов: второго, ИЛИ 15, четвертого И-НЕ 16,первого И 11,1На ныходах элементов ИЛИ второго 15, И-НЕ четвертого 16 появятся соот ветственно логические "0" и 1, которые поступают на вход перного элемента И 17, что соответствует на его выходе логическому "0". Наличие логического "0" на выходе первого 55 элемента И 17 не вызовет срабатывания счетчиков 14 и 18. Поступление трех сигналов, соответствующих логи 825 4ческому "О", на вход первого элемента И 1 1 и одной логической "1" отпервого элемента ИЛИ 10 вызывает навыходе первого элемента И 11 появление логического "О", который такжезапрещает работу счетчиков 12 и 14.Логическая " 1" на выходе первогоэлемента ИЛИ 10 инвертируется н логический "0" пятым элементом НЕ 29и поэтому счетчики 14 и 31 также неработают.Поскольку входной сигнал одновременно подается и на один из входовкомпараторов 4,5 и 6, второй входкоторых заземлен, то на входах компараторов образуется разность напряжения, обеспечивающая на их выходелогический "0", который инвертируется элементами НЕ 20, 21 и 22 в логическую " 1", поступающую на входы.элементов И-НЕ 23, 24 и 25 третьегоэлемента ИЛИ 26 и вызывающая на выходах элементов И-НЕ 23, 24 и 25 логический "О", а на выходе третьегоэлемента ИЛИ 26 логическую "1". Сигнал с элементов И-НЕ 23, 24 и 25,и третьего элемента ИЛИ 26 подаетсяна вход второго элемента И 27, на выходе которого появляется логический"0", инвертируемый четнертвм элементом НЕ 28 н логическую "1",Логическая " 1" с выходов элементовИЛИ 26 и НЕ 28 подается соответствен. -но на К-входы первого и второго Мтриггеров 34 и 35, которые оказываются запертыми для пропускания счетных импульсов от генератора счетныхимпульсов 38 запрещающим сигналам(логическим "0"), поступающим с выхода первого и второго 15 -триггеров32 и 33, так как на их К-входы поданлогический "О 1 с выходов элементовИ 11 и НЕ 29. Поэтому первый и второй секундомеры 36 и 37 не работают. При возникновении однофаэного замыкания на землю, например, н Фазе А напряжение на этой фазе относительно земли близко к нулю, поэтому на вход логических элементов И-НЕ 7 и 9 одновременно подается логический "0" и , а на элемент И-НЕ 8 дне логических "1"что на выходе этих элементов вызовет соответственно поянле,нйе логической "1", которые поступают на элементы ИЛИ 15 и И-НЕ 6. На выходе элементов 15 и 16 появляется логическая "1", которая подается на вход второго элемента И 17,что12708 соответствует появлению на его выходе логической "1", которая вызывает срабатывание только счетчиков 14 и 18. Счетчик 12 не работает, так какна одном из входов элемента И 11 5 имеется логический 110, что соответствует нулевому сигналу на его выходе, Счетчик 31 также не работает, поскольку логическая "1" на выходепервого элемента ИЛИ О инвертируется в нулевой сигнал пятым элементомНЕ 291При замыкании фазы А на землю на"пряжение на входах компаратора 4 станет равным нулю, а на его выходе об 15 разуется сигнал, соответствующий логической "1", а на выходе компаратора 5 и 6 останется логический "0".Выходные сигналы компараторов инвертируются элементами НЕ 20, 21 и 22,20 поэтому на выходе НЕ 20 будет логический "0", а на выходе НЕ 21, 22логическая "1", которые поступаютна входы элементов И-НЕ 7,8 и 9,25что соответствует на выходе элементов И-НЕ 23, 25 и ИЛИ 26 логической "1", а на элементе И-НЕ 8 - логическому "0". В результате того,что на вход второго элемента И 27подано три логических "1" и логический "0", на его выходе появитсялогический "0", который инвертируется четвертым элементом НЕ 28 влогическую "1", поступающую навход первого ЗК -триггера 34. На К- З 5вход второго ЗК-триггера 35 также подана логическая "1" с выхода элементаИЛИ 26. Поскольку на К -входы первого и второго Ю -триггеров 32 и 33подается логический "0", то с их выходов не поступит разрешающий сигнална первый и второй ЗК-триггеры 34и 35 для пропускания счетных импульсов на электронные секундомеры 36 и3 ,. Таким образом, при появлении ложного сигнала электронные секундомеры не. работают, что повышает достоверность определения длительностидвух- и трехфазных замыканий. Придвухфазном коротком замыкании, например, в фазах А и В напряжение прямойпоследовательности в этих фазах будет значительно меньше номинального,поэтому на вход логического элементаИ-НЕ 7 подается два логических "0", 55на входы элементов И-НЕ 8,9 логический "0" и "1", на вход первогоэлемента ИЛИ 10 два логических "0" 25 Фи "1". Поступление указанных сигналов на входы перечисленных элементов вызовет на выходах элементов И-НЕ 7,8 и 9 или 10 логическую "1", которая подается на входы элементов: второго ИЛИ 15, четвертого И-НЕ 16, первого И 11, в результате чего на выходе элементов второго ИЛИ 15 и первого И 11 появляется логическая " 1", а на выходе четвертого И-НЕ 16 - логический "0".Поэтому на выходе второго элемента И 17 образуется логический "0", который запрещает работу счетчика 18.Не работает и счетчик 31, поскольку логическая "1" с выхода ИЛИ 10 инвертируется элементом НЕ 29 в логический "0". Логическая "1" на выходе первого элемента И 11 вызовет срабатывание счетчиков 12 и 14 и, поступая на к -вход первого Р 5-триггера 27, переворачивает триггер 32, тем самым подает логическую "1" на 3-вход первого ЭК-триггера 34, на входе которого сохраняется логическая "1" из-за неравенства нулю напряжения на первом входе компараторов.Появление логической "1" на 3-входе первого 3 К-триггера 34 обеспечивает пропускание счетных импульсов на первый электронный секундомер 36 до тех пор, пока не произойдет отключение короткого замыкания, вследствие чего на обоих входах компараторов 4 и 5 напряжение не станет равным нулю. В этом случае на выходе компараторов 4 и 5 образуется логическая"1", а на выходе компаратора останется логический 0, Эти сигналы инвертируются элементами НЕ 20, 21 и 22, в результате чего на выходах элементов И-НЕ 23, 24 и 25 и третьем элементе ИЛИ 26 появится логическая "1", что обеспечит логическую "1" на выходе третьего элемента И 27, инвертируемую четвертым элементом НЕ 28 в логический "0", который подается на К -вход первого ЗК-триггера 34, обеспечивая прекращение пропускания им счетных импульсов и тем самым останов первого электронного секундомера 36.Таким образом, началом отсчета электронным секундомером длительности короткого замыкания является мо- мент снижения напряжения при корот1270825 8тов И-НЕ 23, 24 и 25 появится логическая "1". На выходе третьего элемента ИЛИ 26 будет логический "О",который вместе с логической "1", поступающей от элементов 23, 24 и 25,образует на выходе второго элементаИ 27 логический "0", инвертируемыйчетвертым элементом НЕ 27 в логическую "1", сохраняя запертым для счетных импульсов К -триггер 34 и тем самым исключает работу первого электронного секундомера 36,5 нулю, то окончанием отсчета длительности является момент срабатывания отключающих устройств, когда напряжение на входах компараторов станет равным нулю. 10При трехфазном коротком замыкании, когда напряжение на преобразователях входного сигнала и на входах элементоь 4-10 близко к нулю, то на выходе элементов 7,8 и 9 появляется 15 логическая "1", которая подается на три входа первого элемента И 11 и на вход элементов; второго ИЛИ 15, четвертого И-НЕ 16, что вызовет появление логической "1" на выходе второго 2 О элемента ИЛИ 15 и логического "0" на выходе элемента И-НЕ 16, которые поступают на вход второго элемента И 1, что соответствует появлению на его выходе логического "0", по этому счетчик 18 не работает.На выходе первого элемента И 11 будет логический "0", так как на три его входа подается логическая "1" от элементов 7,8 и 9, а на пер- зо вый вход - логический "0" от первого элемента ИЛИ 10, поэтому счетчик 12 не работает. Сработают лишь счетчики 14 и 31, так как на выходе пятого элемента НЕ 29 будет логическая "1", поскольку на его вход подан логический "О" от первого элемента ИЛИ 10. Устройство для сигнализации аварийных режимов работы в электрических сетях с изолированной нейтралью, содержащее три блока преобразования входного сигнала с пороговыми элементами на выходе, первый, второй и третий элементы И-НЕ каждый с дву- мя входами, при этом выход каждого блока преобразования входного сигнала подключен к первому входу элемента И-НЕ своей фазы, второму входу элемента И-НЕ опережающей фазы и к одному из трех входов первого элемента ИЛИ, а выход каждого указанного элемента И-НЕ и выход первого элемента ИЛИ подключены к соответствующим входам первого элемента И, выход которого подсоединен к счетчику двухфазных коротких замыканий и через согласно включенный первый диод - к счетчику общего числа аварийных режимов, причем выходы указанных элементов И-НЕ также подключены к входам второго элемента ИЛИ и к входам четвертого элемента И-НЕ,а выходы указанных элементов подключены к входам второго элемента И,выход которого подключен к счетчику однофазньос коротких замыканий и через согласно включенный второй диод - к счетчику общего числа аварийных режимов,первый,второй и третий элементы НЕ,второй элемент И,счетчиктрехфазного короткого замыкания, вход которого через согласно включенный третий диод подсоединен к счетчику общего числа ком замыкании, вызывающий срабатывание счетчика учета коротких замыканий. Поскольку напряжение на одном из входов компараторов при протекании короткого замыкания не равно Логическая "1" на выходе первого элемента НЕ 29, поступая на 1 -вход второго Й 5 -триггера 33, переворачивает его, тем самым подает логическую "1" на 3 -вход второго ЭК-триггера 35, на К -входе которого сохраняется логическая "1" из-за неравенства нулю напряжения на первом входе компараторов.Поступление логической "1" на 3 - вход второго ЗК-триггера 35 обеспечивает пропускание счетных импульсов 5 О на второй электронный секундомер 37 до момента отключения короткого замыкания.В этом случае на выходе компараторов 4,5 и 6 образуется логическая "1", которая инвертируется элементами НЕ 20, 21 и 22 в логический "0", в результате чего на выходах элеменЛогический 0, поступающий от третьего элемента ИЛИ 26 на К-вход которого 3 К-триггера 35, переворачивает триггер, прекращая тем самым прохождение счетиых импульсов на второй электронный секундомер 37. Формула изобретения12 Составитель Н. ЧутчевТехред В. Кадар Корректор М. Демчик Редактор А. Гулько Подписное Заказ 6249(54 Тираж б 12ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений н открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул Проектная, 4 аварийных режимов, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем измерения длительности коротких замыканий, в него дополнительно введены три компаратора, пятьй, шестой и седьмой элементы И-НЕ, третий элемент ИЛИ, четвертый и пятый элементы НЕ,генератор счетных импульсов, первый и второй счетчики (электронные секундомеры), первый и второй Э 1 -триггеры, первый и второй К 5 -триггеры, а второй элемент И выполнен с четырьмя входами,Фпри этом выход каждого блока преобразования входного сигнала подключен к последовательно соединенным соответствующим компаратору и элемен" ту НЕ, выход каждого из которых подключен к первому входу вновь введенного элемента И-НЕ своей фазы, второму входу вновь введенного элемен 70825 10та И-НЕ опережающей фазы и к одномуиз входов третьего элемента ИЛИ, авыходы указанных элементов И-НЕ иИЛИ через последовательно включенныевторой элемент И, четвертый элементНЕ подключены к К,-входу первого 3 Ктриггера, выход первого элемента Йподключен к к -входу первого 18- .риггера, выход которого подключен к Э - 1 О входу первого ЭК-триггера, выход которого подсоединен к первому секундомеру, а вых 4 первого элемента ИЛИчерез пятый элемент НЕ подключен квходу счетЧика трехфазного короткогозамыкания и к К-входу второго КЬ-триггера, выход которого подсоединен квходу второго ЗК-триггера, выход которого соединен с вторым секундомером,причем генератор счетных импульсов 20 подключен к Свходам первогои второгоЗК-триггеров.