Устройство для контроля исправности токовых цепей защиты

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) (И) А 51) 5 н 01 н 69/01 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Кустанайский сельскохозяйственный институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИСПРАВНОСТИ ТОКОВЫХ ЦЕПЕЙ ЗАЦИТЫ(57) Изобретение относится к электро" технике и позволяет автоматически выявлять обрывы вторичных токовых це" пей и короткие замыкания вторичных обмоток трансФорматоров тока с указани" ем поврежденной Фазы при соединении токовых цепей по схеме неполная звезда с нулевым проводом. Целью изобретения является повышение надежности и расширение Функциональных возможностей. Формирователи 4 - 6 прямоуголь" ных сигналов представляют в дискрет" ной форме информацию о распределении токов во вторичных цепях. ЭлементыИЛИ-НЕ 8,7, первый 10, второй 13, третий 16 и четвертый 9 элементы И, первый 17 и второй 18 элементы ИЛИ, первый 21 и второй 22 элементы ЗАДЕРЖКАвыявляют обрывы и Фазах токовых цепей. Четвертый 9, пятый 14, шестой 15, седьмой 11 элементы И, третий 19и четвертый 20 элементы ИЛИ, третий23 и четвертый 24 элементы ЗАДЕРЖКАвыявляют короткие замыкания вторич"ных обмоток трансформаторов тока,4 ил.Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам, контролирующим исправность токовых цепей ,релейной защиты. 415Целью изобретения является повы,шение надежности защиты и расширение Функциональных воэможностей,На фиг. 1 приведена блок-схема уст ройства на Фиг. 2 - временные диаг)ыраммы его оаботы при обрыве токовоицепи одной из Фаз; на фиг. 3 - то же,при коротком замыкании вторичной. обмотки трансформатора тока Фазы; на 25фиг. 4 - то же, при отсутствии повреждений,Устройство содержит включенные вфазы линии 1 электропередачи, трансформаторы 2 тока, вторичные цепи которых соединены по схеме неполнаязвезда с нулевым проводом. В фазы инейтраль токовых цепей включены измерительные реле 3 релейной защиты. Последовательно с измерительными реле3 защиты включены, первый формирователь 4 прямоугольных сигналов - в одну фазу, второй Формирователь 5 прямоугольных сигналов - в другую Фазу,третий Формирователь 6 прямоугольныхсигналов - в нейтраль токовых цепеи.Устройство содержит также элементыИЛИ-НЕ 7, 8, И 9 - 16, элементы ИЛИ17 - 20, элементы 21 - 24 задержки,На фиг. 2 представлены временные 45чдиаграммы, поясняющие работу устроиства при обрыве токовой цепи в тойФазе, где установлен второй Формирователь 5 прямоугольных сигналов,На диаграмме 25 (фиг. 2) показанграфик изменения тока в той фазе, гдеустановлен первый формирователь 4 прямоугольных сигналов. На диаграмме 26показан график изменения тока в поврежденной Фазе (ток отсутствует).55На диаграмме 27 показан график изменения тока в нулевом проводе. Токина диаграммах 25 и 27 находятся впротивофазе,На диаграмме 28 показаны сигналы,существующие на первом выходе первого формирователя 4 прямоугольных сигналов,На диаграмме 29 показаны сигналы,существующие на втором выходе первогоФормирователя 4 прямоугольных сигна.- .лов.На диаграмме 30 показаны сигналы,существующие на первом выходе третьего Формирователя 6 прямоугольных сигналов.На диаграмме 31 показаны сигналы,существующие на втором выходе третьего формирователя 6 прямоугольных сигналов.На диаграмме 31 показаны сигналы,суцествующих на втором выходе третьего формирователя 6 прямоугольных сигналов.На диаграмме 32 показан единичныйсигнал, существующий на выходе второ- .го элемента ИЛИ-НЕ 8. Единичный сигнал существует на выходе этого элемента потому, что ни на одном из выходов второго формирователя 5 прямоугольных сигналов единичный сигнал невозникает,На диаграмме 33 показаны сигналына выходе четвертого элемента И 9,На диаграмме 34 показаны сигналы,существующие на выходе первого элемента И 10На диаграмме 35 показаны сигналы,существующие на выходе первого элемента ИЛИ 17,На диаграмме 36 показан сигнал, суцествующий на выходе первого элемента ЗАДЕРЖКА 21.На Фиг. 3 представлены временныедиаграммы, поясняющие работу устройства при коротком замыкании вторичнойобмотки трансформатора тока в той фазе, где установлен второй формирователь 5 прямоугольных сигналов,На диаграммах 37 - 39 показаны токи соответственно в фазе, где установлен первый формирователь 4, второй153986формирователь 9 и в нулевом проводе,где установлен третий формирователь 6прямоугольных сигналов, Токи на диаграммах 38, 39 совпадают по фазе и противоположны по Фазе с током на диаг 5рамме 37.На диаграмме 40 показаны сигналы,существующие на первом выходе первого формирователя 4 прямоугольных сиг 1налов.На диаграмме 41 показаны сигналы,существующие на втором выходе первогоформирователя 4 прямоугольных сигналов.15На диаграммах 42 и 43 показаны сигналы, существующие соответственно напервом и втором выходах второго формирователя 5 прямоугольных сигналов.На диаграммах 44 и 49 показаны сигналы, существующие соответственнона первом и втором выходах третьегоформирователя 6 прямоугольных сигна. ловНа диаграмме 46 показаны сигналы, 25существующие на выходе второго элемента И 13.На диаграмме 47 показаны сигналы,существующие на выходе пятого элемента И 14.30На диаграмме 48 показаны сигналы,существующие на выходе третьего элемента ИЛИ 19.На диаграмме 49 показан единичныйсигнал, возникающий на выходе третьего элемента ЗАДЕРЖКА 23.35Временные диаграммы при отсутствииповреждений приведены на фиг,На диаграмме 90 показан граФик изменения тока в той Фазе, где установлен первый Формирователь 4 прямоуголь"ных сигналов (Фазе А),На диаграмме 91 показан график изменения тока в этой Фазе, где установлен второй Формирователь 5 прямоугольных сигналов (Фазе С).На диаграмме 52 показан график изменения тока в нейтральном проводе.В нормальном режиме ток в нейтральном проводе отсутствует, 50На диаграммах 53 и 54 показаны сиг:налы, существующие соответственно на,первом и втором выходах первого формирователя 4 прямоугольных сигналов.На диаграммах 55 и 96 показаны 55сигналы, существующие соответствен. но на первом и втором выходах второго Формирователя прямоугольных сигналов. 1 бУстройство работает следуоцим образом.При возникновении обрыва токовой цепи, например в фазе А, на обоих выходах первого формирователя 4 прямоугольных сигналов осуществуют нулевые сигналы, а на выходе первого элемента ИЛИ-НЕ 7, и, следовательно, не первых входах седьмого элемента И 11 и восьмого элемента И 12 существует единичный сигнал. При обрыве токовой цепи Фазы А токи в токовой цепи фазы С и в нейтральном проводе будут находиться в противофазе. Поэтому при существовании единичного сигнала на первом выходе третьего формирователя 6 прямоугольных сигналов единичный сигнал Ьудет существовать на втором выходе третьего Формирователя 6 прямоугольных сигналов и, наоборот, в течение 10 мс (180 эл.град.) . Следовательно, одновременно на втором и третьем входах седьмогоэлемента И 11 или одновременно на втором и третьем входах восьмого элемента И 12 будут существовать единичные сигналы в течение указанного времени. При этом на выходах седьмого элемента И 11 и восьмого элемента И 12 поочередно будут существовать единичные сигналы, На выходе второго элемента ИЛИ 18 единичный сигнал будет существовать с интер" валом, соответствующим нескольким электрическим градусам, определяемым моментом перехода тока через нулевое значение и уровнем формирования формирователей 5, 6.Все элементы ЗАДЕРЖКА 21 - 24 настроены таким оЬразом, цто задержка на появление единицного сигнала на выходе после его появления на входе составляет 9 мс, а задержка на исчезновение единичного сигнала на выходе после его исцезновения на входе 10 мс. Поэтому при обрыве токовой цепи фазы А на выходе второго элемента ЗАДЕРЖКА 22 появляется единичный сигнал, который Ьудет существовать непрерывно при наличии указанного повреждения,Аналогично работают второй элемент ИЛИ-НЕ 8, четвертый элемент И 9, первый элемент И 10, первый элемент ИЛИ 17, первый элемент ЗАДЕРЖКА 21 при обрыве токовой цепи в фазе С.При коротком замыкании вторичной обмотки трансформатора тока в Фазе А. токовая цепь с закороценным трансформатором тока и нейтральный провод ока 153986150 зываются запараллельными. Поскольку1 нагрузка в этих цепях одинакова, тооки в этих цепях будут совпадать поазе и находиться в противофазе с током неповрежденного трансформатора тока. Поэтому, при коротком замыканиитрансформатора тока Фазы А единичныесигналы поочередно существуют одновременно на первом выходе второго фор, мирователя 5 прямоугольных сигналов,10 . на втором выходе первого формирова теля ч прямоугольных сигналов, на , втором выходе третьего формирователя6 прямоугольных сигналов или одновре менно на. втором выходе второго Формирователя 5 прямоугольных сигналов, на первом выходе первого формирователя 11 прямоугольных сигналов в тече ние времени, Ьлизкого к 10 мс. Соот ветственно едйййчные сигналы будут по, очередно существовать одновременно , на трех входах шестого элемента И 15 или одновременно на трех входах третьего элемента И 16 в течение указан ного времени, При этом на выходах указанных элементов возникают единичные сигналы, которые поступают на соответствующие входы четвертого:элемента ИЛИ 20. На выходе четвертого элемента ИЛИ 20 единичный сигнал Ьудет существовать с интервалом, обусловленным расхождением токов по Фазе из-за несимметрии токовых цепей и уровнями формирования формирователей 4 - 6. Поскольку уровни формирования формирователей близки к нулевому значению, несимметрия невелика, то указанный интервал составляет менее , 1 мс. Поэтому на выходе четвертого40 . элемента ЗАДЕРЖКА 2 ч появляется единичный сигнал, свидетельствующий оналичии короткого замыкания вторичной обмотки трансформатора тока в Фазе А.45Аналогично работают второй элемент И 13, пятый элемент И 1 М, третий элемент ИЛИ 19, третий элементЗАДЕРЖКА 23 при возникновении короткого замыкания вторичной обмоткитрансформатора тока в фазе С.Заметим, что при отсутствии повреж-дений в токовых цепях токи существуют в обоих фазных проводах и отсутствуют в нулевом проводе. Поскольку приэтом на выходах обоих элементов И55ИЛИ-НЕ 7, 8 существуют преимущественно нулевые сигналы, то единичные сигналы на выходах первых четырех элементов И 9 - 12 будут появляться кратковременно (импульсно) и сигналы навыходах первого 21 и второго 22 элементов ЗАДЕРЖКА появляться не будут.Поскольку в нормальном режиме токв нулевом проводе отсутствует и соответственно на обоих выходах третьего Формирователя 6 единичные сигналыне возникают, то на выходах второго13, пятого 1 ч, шестого 15, и третьего 16 элементов И единичные сигналыпоявляться не будут, Поэтому на выходах третьего 23 и четвертого 2 М элементов ЗАДЕРЖКА единичные сигналы возникать не будут,Поскольку на выходах первого и второго элементов ИЛИ-НЕ 7,8 будут существовать нулевые сигналы, то на выходах четвертого 9, первого 10, седьмого 11, восьмого 12 элементов И будуттакже существовать нулевые сигналы.Соответственно на выходах первого 17и второго 18 элементов ИЛИ и на выходах первого 21 и второго 22 элементовЗАДЕРЖКА будут существовать нулевыесигналы.Поскольку ток в нейтральном проводе отсутствует, то на первом и втором выходах третьего Формирователя 6прямоугольных сигналов существуют нулевые сигналы, Соответственно нулевыесигналы существуют и на выходах второго 12, пятого 1 ч, шестого 15, третьего 16 элементов И. Поэтому нулевыесигналы существуют и на выходах третьего 19, четвертого 20 элементов ИЛИи на выходах третьего 23 и четвертого2 ч элементов ЗАДЕРЖКА, т,е, устройство находится в исходном состоянии.Таким образом, устройство позволяет выявить обрыв токовой цепи одной изфаз и короткое замыкание вторичнойобмотки трансформатора тока в однойиз фаз с указанием вида поврежденияи поврежденной Фазы, Устройство неработает ложно при обрывах фаз и прикоротких замыканиях в первичной цепи,поскольку в этих режимах распределениетоков в токовых цепях отлично от распределения токов при повреждениях втоковых цепях,Применение данного устройства обеспечивает следующие преимущества: возможность автоматического выявленияповреждеНий токовых цепей и экономиюза счет исключения ручных замеров циркуляции токов производимых сейчас высококвалифицированным релейным персо9 1539861 налом; экономию времени релейного персонала за счет быстрого выявления места повреждения благодаря индикации вида повреждения и поврежденной фазы;повышение надежности электроснабжения за счет уменьшения времени работы линии с неисправными токовыми цепями. Устройство для контроля исправности токовых цепей защиты, состоящей из двух трансформаторов тока, вторичные обмотки которых соединены по схеме неполная звезда с нулевым проводом, соержащее измерительные датчики тока, соединенные с Формирователями прямоугольных сигналов, элементы И, ИЛИ, ИЛИ-НЕ, элементы задержки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей, первый и второй Формирователи прямоугольных сигналов подключены к измеритель ным датчикам тока, предназначенным для включения е разные фазы токовых цепей, а третий формирователь прямоугольных сигналов подключен к измерительному датчику тока, предназначенному для включения в нулевой провод токовых цепей, прямой выход первого формирователя прямоугольных сигналов соединен с первым входом первого элемента ИЛИ-НЕ, с вторыми входами первого, второго и третьего эле 35 ментов И, инверсный выход первого формирователя прямоугольных сигналов соединен с вторыми входами первого элемента ИЛИ-НЕ и четвертого элемента И, 4 О с первым входом пятого элемента И, с вторым входом шестого элемента И, прямой выход второго формирователя прямоугольных сигналов соединен с первым входом второго элемента ИЛИ-НЕ, с вто рыми входами седьмого и пятого элемен. тов И, с первым входом шестого элемента И, инверсный выход второго фор" мирователя прямоугольных сигналов соединен с вторыми входами второго эле" фрмула изобретения)Омента ИЛИ-НЕ, со вторым входом восьмогоэлемента И, с третьим входом второгоэлемента И, с первым входом третьегоэлемента И, прямой выход тоетьегоформирователя прямоугольных сигналовсоединен с третьими входами четвертого, восьмого, третьего и пятого элементов И, инверсный выход третьегоФормирователя прямоугольных сигналовсоединен с третьими входами первогои седьмого элементов И, с первым входом второго элемента И, с третьимвходом шестого элемента И, выход первого элемента ИЛИ-НЕ соединен с первыми входами седьмого и восьмого элементов И, выход второго элемента ИЛИНЕ - с первыми входами первого и четвертого элементов И, выход четвертого элемента И - с первым входом первого элемента ИЛИ, выход первого элемента И - с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход седьмого элемента Ис первым входом второго элемента ИЛИ,выход восьмого элемента И соединен свторым входом второго элемента ИЛИ,выход второго элемента И с первымвходом третьего элемента ИЛИ, выходпятого элемента И - с вторым входомтретьего элемента ИЛИ, выход шестогоэлемента И с первым входом четвертогоэлемента ИЛИ, выход третьего элемента И с вторым входом четвертого элемента ЙЛИ, выходы первого - четвертого элементов ИЛИ соединены с входамипервого - четвертого элементов Задержки, выход-первого элемента задержкиявляется выходом сигнализации обрыватоковой цепи второй Фазы, выход второго элемента задержки является выходом сигнализации обрыва токовой цепипервой Фазы, выход третьего элементазадержки является выходом сигнализации наличия короткого замыкания вторичной обмотки трансформатора токавторой фазы, выход четвертого элемента задержки является выходом сигнализации о наличии короткого замыканиявторичной обмотки трансформатора токапервой фазы,1 ЯЯ 861 28 29 30 Л И ЭЗ 3 88 96 Ф 7 Ф 8 19 Фиг. чСоставитель В, Зимаковсивых Техред А,Кравчук Корректор С. Ыекмар Редактор Тираж 45,р рственного комитета по и 113035, Москва, Ж, Подп Заказ 2ВНИИПИ бретени и ГКНТ С открыти д. 4/ шская н оизводственно-издательский комбинатПатент", г.Ужгород ул,Гагарина, 19