Устройство для направленной защиты от однофазного замыкания на землю сетей с изолированной нейтралью

Союз СоветскикСоциапистическинРеспубпин ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 9 О 7662Дата опубликования описания 25. 02.82(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОЙ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮИзобретение относится к электро" технике, а именно к устройствам защиты от замыканий на землю.Известно устройство для направленной защиты линий от однофазных замыканий на землю, основанное на прин 5 ципе сравнения Фаз тока и напряжения нулевой последовательности, фазочувст вительный орган которого содержит два последовательно соединенных межто ду собой и с катушкой выходного реле экранированные замыкающие герконы, а их управляющие катушки включены на выходы блоков измерения тока и напряжения нулевой последователь 15 ности 1 1,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство основанное на импульсном методе сравнения Фаэ тока и напряжения нулевой последовательности, содержащее Фильтры тока и напряжения нулевой последовательности, каналы преобразования тока и напряжения нулевой последовательности, фазосравнивающую логическую схему, исполнительное реле,Устройство производит преобразование синусоидального тока о и напряжения Чо нулевой последовательности, выделяемые соответствующимиФильтрами, в прямоугольные импульсыи сравнение их по фазе в фазосравнивающей логической схеме 2Недостатком предлагаемого устройства является зависимость работыустройства от амплитуды входногосигнала по каналу тока нулевой последовательности.Известно, что амплитуда входногосигнала определяется величиной токаоднофазного замыкания на землю, который для различных участков сети неодинаков и может изменяться в процессе эксплуатации сети,Это приводит к несрабатываниямустройства на поврежденных присоединениях. Кроме того, в момент одно.фазного .замыкания на землю в сети и отключения устройством защиты поврежденного присоединения в результате переходных процессов в сети может происходить ложное срабатывание устройства на неповрежденных присоединениях.Появление напряжения Ч на выходе обмотки, соединенной в разомкнутый треугольник, трансформатора типа НТМИ не всегда обусловлено наличием однофазного замыкания на землю в сети, В этом случае любая помеха по каналу преобразования тока нулевой последовательности может привести к ложному срабатыванию устройства.Цель изобретения - повышение изб",рательности и надежности работы устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для направленной защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащем канал преобразования тока нулевой последовательности, состоящий из последовательно соединенных датчика тока Нулевой последовательности и Формирователя прямоугольных импульсов, и канал преобразования напряжения нулевой последовательности, состоящий из последовательно соединенных датчика напряжения нулевой последовательности, согласующего трансформатора, фазоповоротного узла и Формирователя, прямоугольных импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента И, выход элемента И соединен с входом исполнительного органа, вновь введены узел положительной обратной связи,. источник питания, делитель напряжения, блок задержки, блок Формирования интервала времени, причем делитель напряжения включен между плюсом источника питания и входом формирователя прямоугольных импульсов, к средней точке указанного делителя подключен выход узла положительной обратной связи, вход которого соединен с выходом формирователя прямоугольных импульсов и с входом элемента задержки, выход элемента задержки соединен с вторым входом элемента И, вход блока формирования интервала времени соединен с выходом согласующего трансформатора, а выход - с третьим входом элемента И, при этом бпок формирования интервала времени срабатывания исполнительного органа выполненв виде последовательно соединенныхвыпрямителя, триггер Имидта, времен-ного узла,инвертора,органа задержки,а узел положительной обратной связи выполнен в виде резистора и транзистора, коллектор которого подключен к средней точке делителя напряжения, база через упомянутый резисто к выходу Формирователя прямоугольных импульсов, а эмиттер - к точке с нулевым потенциалом.На Фиг, 1 представлена схема устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.Устройство содержит резистор 1 смещения, делитель напряжения, состоящий из резисторов 2 и 3, узел положительной обратной связи, состоящий из резистора ч и транзистора 5, Формирователь 6 прямоугольных импульсов, блокзадержки, канал преобразования напряжения нулевой последовательности, состоящий из согласующего трансформатора 8, фазоповоротного узла 9, формирователя 10 прямоугольных импульсов, блока 11 Формирования интервала времени срабатывания устройства, состоящего из выпрямителя 12, триггера 13 Юмитта, временного узла 1 ч, инвертора 15, органа 16 задержки, логический элемент И 1, исполнительный орган 18,Устройство работает следующим образом.При отсутствии однофазного замыкания на землю на вход формирователя 6 прямоугольных импульсов подается отрицательное смещение при помощи резистора 1, На выходе Формирователя 6 присутствует положительный потенцил относительно корпуса, Транзистор5 открыт по цепи: выход Формирователя 6 прямоугольных импульсов, базаэмиттер транзистора 5, корпус. На коллекторе транзистора 5 присутствует нулевой потенциал, поэтому положительный потенциал от источника питания через резисторы 2 и 3 на входФормирователя 6 прямоугольных импульсов, не поступает. При однофазном замыкань я н-. землю в сети на вход устройства с ;и",тра тока нулевой последовательности поступает синусоидальный сигнал, пропорциональный 31, Пунктирной линией показаны изменения амплитуды входного сигнала (Фиг.2), На положительной полуволне сигнала9076при превышении его амплитуды напряжения смещения происходит опрокидывание формирователя 6 прямоугольныхимпульсов, На выходе его появляетсяотрицательный потенциал относительно 5корпуса, Транзистор 5 запирается. Навход формирователя 6 прямоугольныхимпульсов начинает поступать положительный потенциал от источника питания по цепи; "+" источника, резистор 2, резистор 3,Происходит компенсация отрицательного смещения положительным потенциалом, и потенциал входа по постоянному току становится близким к 15нулю, Таким образом, положительнаяполуволна синусоиды преобразуетсяв прямоугольный импульс напряженияотрицательной полярности, переднийфронт которого определяется моментом 20превышения амплитуды входного сигнала напряжения смещения, а заднийфронт 7 совпадает с моментом перехода синусоиды через нуль к отрицательному значению. 25Как видно из временной диаграммы,местоположение переднего фронта импульса зависит от амплитуды входного сигнала, а местоположение заднегофронта не зависит от амплитуды входного сигнала,Импульс с выхода формирователя 6прямоугольных импульсов поступает навход блока 7 задержки, которая Формирует узкий отключающий импульс35по заднему фронту прямоугольногоимпульса, поступающего с Формирователя прямоугольных импульсов. Егодлительность и фаза не зависят отамплитуды входного сигнала 1, Крат 0ковременный импульс с выхода блока7 задержки поступает на вход логического элемента И 17.Выходной синусоидальный сигналпреобразуется в прямоугольныйопорный импульс напряжения отрицательной полярности по цепи: согласующий трансформатор 8, фазоповоротный узел 9, формирователь 10 прямоугольных импульсов, который такжепоступает на вход логическогб элемента И 17.Канал преобразования напряжениянулевой последовательности позволяетпреобразовать положительную полуволну синусоиды в прямоугольный опорный импульс, передний фронт которого совпадает с моментом переходасинусоиды через нуль к положитель 62 бному значению, а задний - с моментом герехода синусоиды через нуль к отрицательному значению. При работе устройства на поврежденном присоединении сети импульсы напряжения отрицательной полярности, поступающие в элемент И 17 с выхода блоказадержки и формирователя 1 О прямоугольный импульсов совпадают.Ток нулевой последовательностинеповрежденного присоединениянаходится в противофазе с током нулевой последовательности поврежденного присоединения, поэтому на неповрежденном присоединении совпадение указанных имупльсов в элементеИ 17 не происходит.При помощи фазоповоротного узла9 возможна установка узкого импульса относительно опорного в любомположении в пределах от 0 до 180,что позволяет гарантировать срабатывание устройства в широких пределахизменения фазы входного сигнала 3 1, относительно Фазы 3 Ч . На третий вход логического элемента И 17 поступает сигнал с выхода блока 11 формирования интервала времени срабатывания устройства.Блок 11 Формирования интервала времени срабатывания устройства работает следующим образом.Сигнал Ч с второговыхода согласующего трансформатора 8 выпрямляется при помощи двухполупериодного выпрямителя 12 и поступает на вход триггера 13 шмидта, Если уровень сигнала превышает заранее заданную уставку срабатывания, триггер 13 срабатывает, на его выходе появляется импульс отрицательной полярности. С выдержкой времени ( до 10 мс 1 импульс отрицательной полярности появляется на выходе схемы временного узла 14, При помощи схемы инвертора 15 сигнал инвертируется и поступает на вход органа 16 задержки. Орган 16 задержки формирует импульс напряжения отрицательной полярности длительностью 20 мс 1 интервал времени срабатывания устройства).В течение длительности следования этого импульса разрешается работа элемента И 17 и при совпадении фаз следования импульсов напряжения, поступающих с блока 7 задержки и формирователя 10 прямоугольнгх импульсов на выходе элемента И 17 появляется короткий управляющий сигнал, который воздействует на исполнительныйорган 18, и он срабатывает.Разрешение срабатывания происходитс выдержкой времени после моментавозникновения однофазного замыкания 5на землю в сети и ограничено временемдействия органа 16 задержки.Поэтому переходные процессы в сети на работу устройства влияния неоказывают. 1 ОБлок формирования интервала времечи срабатывания устройства работаетоднократно при поступлении на входустройства сигнала 1. Поэтому приналичии сигнала 3 Чо на входе устройства, не обусловленного однофаэнымзамыканием на землю в сети, ложноесрабатывание устройства от помехи поканалу преобразования тока нулевойпоследовательности 1 может происоходить только в течение ограниченного времени, а не в течение време"ни следования сигнала 3 Мо, что повышает надежность устройства, По истечении этого времени элемент И 17 25заблокирован, исполнительный орган18 сработать не может,Таким образом, включение в схемуустройства узла положительной обратной связи в формирователе прямоуголь"ЗОных импульсов в канале преобразованиятока нулевой последовательности позволяет исключить влияние амплитудывходного сигнала 1 о на длительность1,фазу) сигнала, поступающую в Фазосравнивающую логическую схему совпадения И, а включение в схему устройства блока формирования интервалавремени срабатывания устройства в канале преобразования напряжения нулевой последовательности позволяетисключить ложные срабатывания устройства на неповрежденных присоединениях при переходных процессах всети и при наличии входного сигнала1 о, не связанного с однофаэным замыканием на землю, что позволяет повысить избирательность и надежностьработы устройства,Формула изобретения 1, Устройство для направленной защиты от однофазного замыкания55 на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащее канал преобразования тока нулевой последователь" ности, состоящий иэ последовательно соединенных датчика тока нулевой последовательности и Формирователя прямоугольных импульсов, и канал преобразования напряжения нулевой последовательности, состоящий из последовательно соединенных датчика напряжения нулевой последовательности,согласующего трансформатора, фаэоповоротного узла и формирователя прямоугольных импульсов, выход которогоподключен к первому входу элемента И,выход элемента И соединен с входом дополнительного органа, о т л и ч а ю щ е е с ятем,что, с целью повышения избирательности и надежности работы устройства,в него вновь введены узел положительной обратной связи, источникпитания, делитель напряжения, блокзадержки, блок формирования интервала времени, причем делитель напряжения включен между плюсом источникапитания и входом формирователя прямоугольных импульсов, к средней точкеуказанного делителя подключен выход узла положительной обратной связи, вход которого соединен с выходомформирователя прямоугольных импульсов и с входом элемента задержки,выход элемента задержки соединен свторым входом элемента И, вход блокаФормирования интервала времени соединен с выходом согласующего трансФорматора, а выход - с третьеим входом элемента И. 2. Устройство по и,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок формирования интервала времени срабатывания исполнительного органа выполнен в виде последовательно соединенных выпрямителя, триггера Имидта,временного узла, инвертора и органазадержки.3, Устройство по п,1, о т л иц а ю щ е е с я тем, что узел положительной обратной связи выполнен ввиде резистора и транзистора, коллектор которого подключен к среднейточке делителя напряжения, база через упомянутый резистор - к выходуформирователя прямоугольных импульсон, а ;.,миттер - к точке с нулевымпотенц алом,йсточники информации,принятые во .нимание при экспертизе1. Авторе .ое свидетельство СССРМ 425259, кл. М 02 И 3/16, 1974.2. Авторское свидетельство СССРИ 541232, кл. й 02 Н 3/16, 1977.Мадера 607/63 Т ВНИИПИ Государст по делам иэобр 113035, Москва, Зака одписно раж 670енного комитета Стений и открытий-35, Раушская наб Филиал ППП ффПа оектная г, Ужгород, у Составитель Л, Васькова дактор Л, Гратилло Техред М. Тапер КорректоР С. Цомак