Устройство для контроля напряжения в многофазной сети

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕ СКИХРЕСПУБЛИК 686578 А/2 51)5 Н ВГ)."1 1 М ТЕН Е ИЗОБР ОПИС ская ны ния в зный пер- апряторы, пер- ИЛИ, к 14, ржки ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Научно-исследовательский институт вычислительной техники(56) Авторское свидетельство СССР М 1279009, кл, Н 02 Н 7/08, 1987,Авторское свидетельство СССР М 1376171, кл, Н 02 Н 3/24, 1988.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ В МНОГОФАЗНОЙ СЕТИ(57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в устройствах аварийной сигнализации и защиты электроэнергетических систем. Цель изобретения - повышение надежности защиты путем срабатывания устройства после заданного числа как кратковременных снижений, так и кратковременных повышений напряжения, а также в результате снижения или повышения напряжения в течение длительного интервала времени в фазах контролируемой сети. Первый компаИзобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в устройствах аварийной сигнализации и защиты электроэнергетических систем.Целью изобретения является повышение надежности защиты путем срабатывания устройства после заданного числа как кратковременных снижений, так и кратковременных повышений напряжения, а также снижения или повышения напряжения в течение длительного интервала времени в фазах контролируемой сети. ратор 5 изменяет свое состояние при уменьшении напряжения в фазах (порог срабатывания устанавливается вторым делителем напряжения 3), а второй компаратор 6 изменяет свое состояние при увеличении напряжения в фазах) порог срабатывания устанавливается третьим делителем напряжения 4), первый 9 и второй 10 элементы ИЛИ, элемент И 12 задают режим работы одновибратора 13, при кратковременных изменениях напряжения он вырабатывает одиночный импульс, в течение которого счетчик 14 начинает считать количество этих изменений напряжения в ту или иную сторону в течение длительного промежутка времени. одновибратор 13 начинает работать в качестве генератора импульсов, 3 сосчитав заданное число которых счетчик 14 дает команду исполнительному органу 15 на отключение электропотребителя от контролируемой сети. В качестве шины питания 17 устройства принимают выход простого параметрического стабилизатора, входной вывод которого подключают к выходу многофазного выпрямителя 1. 6 ил. На фиг. 1-4 приведена электрич схема устройства; на фиг. 5, 6 - време диаграммы его работы,Устройство для контроля напряже многофазной сети содержит многофа однополупериодный выпрямитель 1, вый 2, второй 3 и третий 4 делители н жения, первый 5 и второй 6 компара первый 7 и второй 8 элементы И-НЕ вый 9, второй 10 и третий 11 элементы элемент И 12, одновибратор 13, счетчи исполнительный орган 15, линию заденеинвертирующим входом второго компа 30 35 40 45 50 16, стабилизированную шину питания 17. Первый делитель напряжения 2 первым концевым выводом подключен к выходу однополупериодного выпрямителя 1 и имеет второй концевой вывод для подключения к нулевому токопроводу сети 18, средняя точка первого делителя напряжения 2 соединена с неинвертированным входом первого компаратора напряжения 5 и с инвертированным входом второго компаратора напряжения 6, первые концевые выводы второго 3 и третьего 4 делителей напряжения соединены с шиной питания .17, вторые концевые выводы - с нулевым токопроводом сети 18, средний вывод вто. рого делителя напряжения 3 соединен с инвертирующим входом первого компаратора напряжения 5, а средний вывод третьего делителя напряжения 4 соединен с ратора напряжения 6, выход которого соединен с первым входом первого элемента И-НЕ 7 и с первым входом первого элемента ИЛИ 9, а выход первого компаратора 5 соединен с вторым входом первого элемента И - НЕ 7 и с первым входом второго элемента ИЛИ 10, причем вторые входы первого 9 и второго 10 элементов ИЛИ соединены с выходом линии задержки 16,вход которой соединен с выходом одновибратора 13 и с первым входом третьего элемента ИЛИ 11, второй вход которого соединен с выходом первого элемента ИНЕ 7 и с первым входом второго элемента И-НЕ 8, второй вход второго элемента И - НЕ 8 соединен с входом одновибратора 13 и с выходом элемента И 12, выход первого элемента ИЛИ 9 соединен с первым входом элемента И 12, а выход второго элемента ИЛИ 10 соединен с вторым входом элемента И 12, выход третьего элемента ИЛИ 11 соединен с входом "Обнуление" счетчика 14, выход второгоэлемента ИНЕ 8 соединен с входом "Счет" счетчика 14, Линия задержки выполнена на последовательно соединенном резисторе 19 и конденсаторе 20, первый вывод конденса-. тора 20 соединен с нулевым токопроводом сети 18, первый вывод резистора 19 является входом линии задержки 16, а точка соединения второго вывода конденсатора 20 и второго вывода резистора 19 - выхоИсполнительный орлеан 15 выполнен на развязывающих диодах 21, переключателе 22, повторителе 23, элементе НЕ 24, исполнительном реле 25, снабженном контактами 26. Счетчик 14 помимо собственно счетчика 27 содержит входной элемент НЕ 28 и элемент И - НЕ 29, один иэ входов которого со 5 10 15 единен с выходом элемента НЕ 24 исполнительного органа 15. Одновибратор 13 выполнен на элементе И - НЕ 30, элементах НЕ 31 и 32, конденсаторе 33 и резисторе 34 (фиг, 2 - 4).Устройство работает следующим образом,При полнофазном режиме работы сети с выхода выпрямителя 1 пульсирующее напряжение положительной полярности подается через делитель напряжения 2 на неинвертирующий вход первого компаратора напряжения 5 и на инвертирующий вход второго компаратора напряжения 6. На инвертирующий вход первого компаратора 5 подается постоянный уровень напряжения с делителя 3 (фиг, 5, 08), а на неинвертирующий вход второго компаратора 6 - с делителя 4 (фиг.5, Об). В результате в исходном состоянии на выходах компараторов формируется сигнал "Лог. 1" (высокий уровень потенциала), который через первый 9 и второй 10 элементы ИЛИ и через элементы И 12 поступают сигналом "Логическая 1", на вход одновибратора 13 и на второй вход второго элемента И-НЕ 8, на первый вход которого поступает с выхода первого элемента И - НЕ 7 сигнал "Логический 0" (на входах первого элемента И - НЕ 7 сигналы "Логическая 1" с выходов компараторов 5 и 6), в результате на входе "Счет" счетчика 14 устанавливается уровень "Логическая 1", а на входе "Обнуление" - уровень "Логический 0", так как этот уровень формируется с выхода третьего элемента ИЛИ 11, на первый и второй входы которого поступают сигналы с уровнем "Логический 0" соответственно с выхода одновибратора 13 и с выхода первого элемента И - НЕ 7, Счетчик 14 находится в исходном состоянии.При снижении напряжения, например в фазах Ф 2 и Ф 4, уровень напряжения с первого делителя 2, подаваемый на неинвертирующий вход первого компаратора 5 и инвертирующий вход второго компаратора 6, в течение времени т 1, т 2 становится меньше уровня напряжения, установленного на инвертирующем входе первого компаратора 5 (фиг. 2, Ов), в результате на выходе компаратора 5 появляется сигнал "Логический 0" в интервале времени т 1, т 2 (фиг. 5), поступающий на первый вход второго элемента ИЛИ 10, на втором входе которого находится сигнал "Логический 0" с выхода одновибратора 13, в результате на выходе второго элемента ИЛИ 10, а следовательно, и на выходе элемента И 12 формируется перепад сигнала с уровня "Логическая 1" науровень "Логический 0" (фиг. 5, д), что приводит к срабатыванию одновибратора 13, и на его выходе появляется сигнал "Логическая 1", который, поступая на первый вход третьего элемента ИЛИ 11, формирует на выходе этого элемента, а следовательно, и на входе "Обнуление" счетчика 14, сигнал "Логический 1" (фиг, 5, ж), разрешая работу счетчика в режиме счета, Одновременно переход уровня "Логическая 1" на уровень "Логический 0" на выходе первого компаратора 5 при уменьшении напряжения передается и на второй вход первого элемента И - НЕ 7, на выходе которого (фиг. 5, г) формируется перепад напряжения с "Логический 0" на "Логическая 1", поступающий на первый вход второго элемента И - НЕ 8, на выходе второго элемента И - НЕ 8, а следовательно, и на счетном входе счетчика 14 сигнал переходит из состояния "Логическая 1" в состояние "Логический 0", и так как на входе "Обнуление" счетчика 14 находится уровень "Логическая 1", счетчик 14 переходит в следующее состояние. Если в течение времени, когда сигнал на входе "Обнуление" счетчика 14 имеет значение "Логическая 1" (фиг. 5, ж), на счетный вход счетчика 14 поступает заданное число счетных импульсов, на выходах разрядов счетчика 14 формируется заданная комбинация сигналов, что приводит к срабатыванию исполнительного органа 15 и к выдаче сигнала с выхода "Срабатывание" исполнительного органа 15 на вход "Запрет счета" счетчика 14, при этом электропотребители отключаются от контролируемой сети, Если в течение времени, когда сигнал на входе "Обнуление" счетчика 14 имеет значение "Логическая 1", на счетный вход счетчика 14 поступает менее заданного числа счетных импульсов, то на выходах разрядов счетчика 14 заданная комбинация сигналов не сформирована и исполнительный орган 15 не срабатывает. После отработки временной установки на выходе одновибратора 13 формируется "Логический 0" (фиг. 5, ж), который поступает на первый вход третьего элемента ИЛИ 11, на первом входе которого находится также уровень сигнала "Логический 0" (фиг, 5, г), в результате чего на входе "Обнуление" счетчика 14 сигнал "Логический О" переводит счетчик в исходное состояние,При повышении напряжения в одной или нескольких фазах, например ФЗ и Ф 5 (фиг. 5, а), устройство работает аналогичным образом, эа исключением того, что при увеличении напряжения срабатывает второй ком, паратор 6, а не первый 5, так как увеличение напряжения на первом делителе 2 приводит510 15 20 25 30 35 40 45 50 55 к тому, что потенциал инвертирующего входа больше потенциала неинвертирующеговхода и второй компаратор б изменяет свое состояние с уровня "Логическая 1" на "Логический 0", который поступает на первый вход первого элемента ИЛИ 9.При увеличении напряжения сразу во всех фазах до уровня ОкОб, а ООб устройство работает по алгоритму, описанному выше.На фиг. 6 показана работа устройства при значительном увеличении напряжения во всех фазах сразу, когда О,О 6 и при уменьшении напряжения во всех фазах сразу, когда ОкОв, причем допускается, что зто увеличение или уменьшение напряжения длится неограниченно долго (пока устройство не отключит электропотребителя от контролируемой сети). При увеличении напряжения во всех фазах сразу (ООо) на выходе второго компаратора устанавливается постоянный уровень "Логический О", который в свою очередь формирует на выходе первого элемента И-НЕ 7 уровень "Логическая 1" (фиг, 6, г) и через третий элемент ИЛИ 11 уровень "Логическая 1" поступает на вход "Обнуление" счегчика 14, разрешая работу счетчика в режиме счета, Одновременно переход уровня сигнала с "Логическая 1" на "Логический О" на выходе второго компаратора б передается через первый элемент ИЛИ 9 и через элемент И 12 на вход одновибратора 13 (фиг. б. д), в результате чего на выходе одновибратора 13 формирчется чоовень "Логическал 1" (фиг.б, л), который через время тз, получаемое в результате прохождения сигнала через линию задержки 16, приходит на второй вход первого элемента ИЛИ 9, на первом входе которого по-прежнему находится "Логический 0" с выхода второго компаратора б, в результате на выходе первого элемента ИЛИ 9, а следовательно, и на выходе элемента И 12 (на втором входе элемента И 12 все зто время находится сигнал "Логическая 1", так как первый компаратор 5 не меняет своего состояния) сигнал изменяет свое состояние с "Логический О" на "Логическая 1" (фиг, 6, д). После отработки временной установки однавибратора 13 на его выходе формируется сигнал "Логический 0", который через время гз передается посредством первого элемента ИЛИ 9 и элемента И 12 на вход одновибратора 13 (фиг, б, д), одновибратор 13 снова взводится, т.е. на его выходе формируется "Логическая 1" и процесс повторяется снова, В результате пока на выходе второго компаратора (или на выходе первого компаратора для случая уменьшения н:1 пря днияво всех фазах) находится постоянный уровень "Логический О", однавибратор 13 начинает работать как генератор коротких импульсов (фиг, 6, л). Импульсы с выхода И 12 приходят на второй вход второго элемента И - НЕ 8, на первом входе которого находится сигнал "Логическая 1" (фиг, 6, г), разрешающая прохожденле импульсов на счетный вход счетчика 14 (фиг, 6, е), Счетчик начинает считать импульсы, генерируемые одновибратором 13 до тех пор, пока на выводах разрядов счетчика 14 Формируется заданная переключателем 22 комбинация сигналов, в результате чего сра ба ты вает испол нительн ый орган и отключает злектропотребители от контролируемой сети,При уменьшении напряжения во всех фазах сразу (ОкОв) работа устройства аналогична работе устройства при повышении напряжения во всех Фазах сразу(0Об), за исключением того, что постоянный уровень "Логический 0" появляется на выходе первого компаратора 5, а не второго 6,Таким образом, предлагаемое устройство не только обеспечивает срабатывание защиты после заданного числа кратковременных снижений напряжения в фазах контролируемой сети, но и в случае кратковременных повышений напряжения, а также снижения или повышения напряжения в течение длительного промежутка времени в одной, нескольких или всех фазах сразу контролируемой сети. Положительный эффект изобретения заключается в повышении надежности защиты энерго- потребителей от изменений, напряжения в многофазной сети и повышение помехозащищенности, Эффективность устройства особенно проявляется в использовании его в многофазных сетях, имеющих реактивный характер нагрузки, например в двигателях, которые могут выйти из строя от повышения напряжения или от "перекоса фаз", в то же время (например, при большом увеличении силы трения механических частей привода) двигатель,сам может наводить помехи. в сеть, а от той же сети могут питаться и другие потребители энергии, например вторичные источники питания, которые также нуждаются в защите от изменений напряжения питания как кратковременных, так и в течение длительного промежутка времени. Формула и зоб рете н ияустройство для контроля напряжения в многофазной сети, содержащее многофазный однополупериодный выпрямитель с входными выводами для подключения к Фазам контролируемой сети. лепвый дели 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тель напряжения, подключенный первым концевым выводом к выходу однополупериодного выпрямителя, а вторым концевым выводом - к клемме для подключения к нулевому токопроводу сети, одновибратор, счетчик, исполнительный орган, причем счетчик имеет дополнительный вход "Запрет счета", соединенный с выходом "Срабатывание" исполнительного органа. а выходы разрядов счетчика соединены с входами исполнительного органа, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности защиты путем обеспечения срабатывания устройства после заданного числа как кратковременных снижений, так икратковременных повышений напряжения, а также в результате снижения или повышения напряжения в течение длительного интервала времени в фазах контролируемой сети, в него введены второй и третий делители напряжения, первый и второй компараторы напряжения, первый и второй элементы И - НЕ, три элемента ИЛИ, элемент И, линия задержки и стабилизированная шина питания, где первые концевые выводы второго и третьего делителей напряжения соединены со стабилизированной шиной питания, а вторые концевые выводы - с клеммой для соединения с нулевым токопроводом сети, средний вывод второго делителя напряжения соединен с инвертирующим входом первого компаратора, а средний вывод третьего делителя напряжения - с неинвертирующим входом второго компаратора, причем инвертирующий вход второго компаратора и неинвертирующий вход первого компаратора соединены со средней точкой первого делителя напряжения, выход второго компаратора напряжения соединен с первым входом первого элемента И - НЕ и с первым входом первого элемента ИЛИ, выход первого компаратора соединен с вторым входом первого элемента И - НЕ и с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и с выходом линии задержки, вход линии задержки соединен с выходом одновибратора и с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с обнуляющим входом счетчика, а второй вход - с выходом первого элемента И - НЕ и с первым входом второго элемента И - НЕ, выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И, а выход элемента И соединен с входом одновибратораи с вторым входом второго элемента ИНЕ, выход которого соединен со счетным входом счетчика,1686578 Р 4 Ю 9 Ж Фиг. бСоставитель Т. Щегольковаедактор Е. Полионова Техред М,Моргентал Корректор О, Кравцо изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 Г 1каз 3605ВНИИПИ Го3 Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5