Устройство для контроля исправности релейной защиты

ОЮЗ СОВЕТСНИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 103 19 ИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ ЕПЬСТВ АВТОРСКОМУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1, Авторское свицетепьство СССРМ 477497, кп. Н 02 Н 3/04, 1971.2. Авторское свицетепьство СССР% 657646 кп. 606 Р 11/04, 1978.3. Теоретические основы построенияпогической части репейной защиты иавтоматики энергосистем. Поц реп. проф.тех. наук Полякова В, Е. М "Энергия",1979, рис. 45, с. 209.4. Авторское свицетепьство СССРпо.заявке М 3317196/24-07кл, 501 Й 31/02, 1980. Н 02 Н 3/28, 601 Й 31/02(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИСПРАВНОСТИ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЬ, соцержащее вхоцные сумматоры,вхоцы которых служат вхоцами устройства, элемент проверки, эпемент ИЛИи эпемент выцержки времени, выхоцкоторого спужит выхоцом устройства,о т п и ч а ю щ е е с я тем, что, сцепью упрощения конструкции путемфиксации откпонения сигнапа рассогпасования вхоцных сумматоров от нуляза прецепы установленного значения,в него ввецены бпок избиратепьнойинцикации, эпемент ИЛИ и элементВЫ ПРЯМИТЕЛЬ- КОМПАРАТОР, причем вхоцы бпока избиратепьной инцикации и обоих эпементов ИЛИ присоецинены к выхоцам вхоцных сумматоров,к выхоцам эпементов ИЛИ присоецинены вхоцы эпемента ВЫПРЯМИТЕЛЬКОМПАРАТОР, к выхоцу которогоприсоецинен вхоц эпемента выцержкивремени.Изобретение относится к электротехнике и предназначено пля контропя исправности узлов, блоков моцупей, кассет и цепей репейной защиты, вь 1- полненных нв активных полупроводниковых эпементак, т.е. с применением транзисторов, усипителей, погических схем в микроскемном испопнении и т. ц,Известно устройство ппя контропя исправности блока репейной защиты соперкащее блок управпения, включен ный на входе блока репейной защиты, выкоцной блок И, блок памяти и биок НБ, причем бпок памяти и бпок НЕ вклю чены цврвппепьно межцу контропируемым бпоком релейной защиты и выходным бпоком И, а допопнитепьный выкоц поцсоепинен к блоку управления 3. ,Нецостатком известного устройства цпя контроля является то, что при его применении увепичивается время цейсч. вия защиты, что весьма нежепатепьно в пифференциальных и цифференциапьнофвзных защитах таких ответственнык элементов энергетической системы, как трансформаторы, генераторы, блоки генератор-трансформвтор и т.д.Известно также устройство цля тестовой проверки репейной токовой зашиты, содержащее пвуствбильный триггерный эпемент его репеповторитепь, бпок формирования тестовык сигналов, блок регистрации сигнапов, бпок сравнения сигнапов и блок зацержки, Бпок форми- рования тестовых сигнапов питается переменным током. и возцействует на бпок проверяемой защиты, При запуске устройства пусковой триггерный эпемент и его повторитепь запускают блок формирования тестовых сигналов, возцействуют на изменение тормозной характеристики бпока защиты блокируют его выхоцные органы и запускают блок задержки, который возцействует на первый вход блока сравнения сигналов. На второй вхоп этого блока поступает от проверяемого бпока защиты сигнал через регистрации сигналов, В спучае несовпацения сигнвпов от бпока зацержки и от канапа контропя проверяемой защиты ипи от канала откпючения ее (неисправность бпока защиты) на выхоце бпока сравнения сигналов с выцержкой времени срабатывает цвустабипьный триггерный эпемент, который возвращает пусковой эпемент и блокирует проверяемую защиту, Б спунве исправности проверяемого бпока осуществпяется только возврат пускового эпемента2 .К нецостатквм этого устройстваможно отнести, во-первых, то, что контроль исправности зашиты с его помощьюосуществляется периодически (обычносчитается, что периопичность такогоконтропя равна разу в одну - пве нецели), в не постоянно, и, во-вторыкто, что при таком контроле выявляютсятопько те отказы элементов, которые1 О, приводят к отказу контролируемогоблока в целом.Периоцический контропь исправностирепейной звцщты осуществляемый цанным устройством, не исключает возмож 15 ности достаточно цлительного в прецепвхоцной " пвук недепь наличия неисправности в цейяк реле, Еспи в течениеэтого времени проиэойпет внешнее или,внутреннее короткое замыкание, та зв 2 О щита может отказать в функционировании. Кроме того, как указывапось выше, устройство фиксирует отказы блоковв цепом, в не ухоц параметров эпементов, вхоцящих в их состав, Таким обрв 25 зом, при постепенном ухупшении параметров элементов что относитепьно частоспучаотся у современных попупровопниковых компонентов, этот факт будетзафиксирован топько тогпв, когда этоухуцшение параметров постигнет ужетаких опасных значений, что откажетблок в цепом.Описанные недостатки снижают эффективность контроа исправности зашиты посредством описанного вышеустройства цпя тестовой проверки и требуюФ цополнитепьных мер, повышающихэту эффективность,Известен также индикатор отказов4 О репейной защиты, содержащей 1 эпементы НЕ, вхоцы которых спужат входамииндикатора отказов и соецинены с контрольными точками контролируемого усь.ройства зашиты, эпементы И, вхоцыкоторых соединены с соответствуюцимивыхоцами элементов НЕ и с соответствующими вкодами инцикатора отказов, а также элемент зацержки, вкоцкоторого соецинен с соответствующимвходом инцикатора отказов, а выхоцс входами соответствующих эпементов И,причем выходы элементов И явпяютсявыходами индикатора отказовЗ ,Нецостатком этого инцикаторв отказов явпяется то, что он фиксирует толь 55ко отказы вхоцящих в погическую частьзащиты блоков, а не ухоп параметровэнементов, входящих в состав блоков,и, спеповатепьно, во-первых, не приго 3 1032цен цпя контроля исправности измерительной части (которая в современныхпопупровоцниковык комплектах защитысоставляет весьма существенную часть)и, к тому же, не контропирует постепенного ухоца параметров эпементов схемы, еспи этот ухоц еще не привеп котказу блока.Известен также узел контропя исправности съемных кассет защиты, прецназ Оначениый цпя контропя исправности таких кассет защиты, сигнапы на контрольных точках которых явпяются в режимецежурства защиты неизменными по вепичине напряжениями постоянного тока, вхоцы которого присоецинены к контропьиым точкам защиты, соцержащийэпемент выцержки времени, выкоц которого спужит выхоцом узла контропя,входные сумматоры, выпрямитепи, ком Опараторы, эпемеиты инцикации и элементы настройки по числу контропируемыхкассет, а также эпемент ИЛИ и эпьмент проверки, причем основные вхоцывхоциык сумматоров спужат вхоцами 25узла контроля, к цопопнитепьным вкоцамвхоцных сумматоров присоецинены выкоцы соответствующих элементов настройки и эпемента проверки, выхоцы вкоциых сумматоров через поспецоватепьновкпюченные выпрямитепи, компараторыи эпементы индикации присоединенык вхоцам эпемента ИЛИ, к выкоцу которого присоединен вкоц эпемента выцержки времени, причем вкоцные сумматоры и соответствующие им эпементынастройки расп.пожены на контактируемык кассетак4.Нецостатками явпяется цовопьновысокая сложность, которая привоцитк высокой стоимости, относитепьно бопьшие габариты и сравнитепьно частаяповрежцаемость самого узпа контропяисправности,Сложность этого узпа контропя сужает область его применения, устройство невыгодно использовать цпя контроля исправности цостаточно простыхкассет, так как его частые по отношению к контролируемой кассете поврежцеиия буцут снижать эффективностькоитропя и потребуют цовопьно частоговмешательства обслуживающего персонала цля восстановления исправности,Расширить область применения этого 55 устройства (сцепать выгоцным егоприменение не только цпя контроляисправности спожнык кассет, но, так 513 4же и цля более простых), повысить его нацежность, снизить стоимость и габариты можно путем упрощения его конструкции при сохранении основнык рабочих функций.цепь изобретенияупрощение конст рукции путем фиксации отклонения сигнапа рассогласования вхоцнык сумматоров от нуля за прецепы установленного значения.Поставпенная цепь, цостигается тем, что в устройство цпя контроля исправности репейной защиты содержащее вкоцные сумматоры, вхоцы которык спужат вхоцами устройства, элемент проверки, элемент ИЛИ и эпемент выцерж ки времени, выкоц которого спужит выхоцом устройства, ввецены бпок избиратепьной инцикации, энемент ИЛИ и эпемент ВЫ ПРЯМИТЕЛЬ-КОМПАРАТОР, причем вхоцы бпока избиратепьной инцикации и обоих эпементов ИЛИ присоецинены к выкоцам вхоцных сумматоров, к выкоцам эпементов ИЛИ присоецинены вкоцы элемента ВЫПРЯМИТЕЛЬКОМПАРАТОР, к выкоцу которого присоединен вкоц элемента выцержки времени.На чертеже изображена структурно- принципиальная схема предлагаемого устройства.Устройство соцержит вхоцные сумматоры 1-3, чиспо которых равно числу контропируемык кассет основного устройства защиты, предназначенные цпя суммирования вхоцных сигнапов устройства, Основные вхоцы сумматоров 1-3 присоецгнены к контропьным точкам соответствующих контропируемых кассет. Бкоцные сумматоры выпопнены так, что ик вкоцы через бапластные резисторы 4 присоецинены к инвертирующему вхоцу усипитепя 5 в микроскемном испопнении; выкоц которого является выхоцом вхоцного сумматора 1. Резистор 6 обратной связи, включенный межцу выкоцом усипитепя 5 и его инвертирующим вкоцом, прецназначен цпя ограничения коэффициента усипения усипитепя 5, а резистор 7, включенный межцу неинвертирующим вкоцом усипитепя 5 и нупевым провацом, прецназначен цпя компенсации црейфа нуля усипитепя 5. Резистор 8, вкпючвнный межцу зажимами источника питания совместно с бапластным резистором 9, вкпюченным межцу цвижком ръ. зистора 8 и неинвертирующим вкоцом усипитепя 5, прецназначены цпя бапансировки усипитепя 5 на нупь.Вхоцные сумматоры 2 и 3 выполнены аналогично вхоцному сумматору 1.Выхоцы вхоцных сумматоров 1-3 присоецннены к вхоцам бпока 10 избирательной индикации, предназначенного5цдя инцикации поврежценной кассеты,Каждый из входов блока 10 избирательной инцикации соецинен с цвухлодярным стабидитроном 11 через кнопку 12,прецназначенную цдя поцключения сооъ.ветствующего вхоца блока 10 к стабидитрону 11, который предназначен цдязадирания сигнада меньше его порогового значения стабилизации. Цепочкииз посдецоватедьно соединенной кнопки и балластного резистора 13 и 14,включенные между зажимами источникапитания и стабидитроном 11, прецназначены цдя проверки исправности блока 10.Резистор 15, включенный межцу вторымвыводом стабидитрона 11 и нулевымпроводом прецназначен цпя выцепениясигналов, превышающих порог стабилизации стабидитрона 11. Бапдастныйрезистор 16, присоединенный однимвыводом к стабидитрону 11, прецназначен совместно с емкостями 17 и 18цдя сглаживания сигналов попожитедьнойи отрицатедьной подярности, разцедяемых по знаку циоцами 19 и 20, включенными между вторым вывоцом резистора 16 и осчовными выводами емкостей .и 18 соответственно. Вторые вывоцыемкостей 17 и 18 соецинены с нудевымпровоцом. К основным выводам емкос- З 5тей 17 и 18 присоецииены соответственно базы транзисторов 21 и 22, прецнаэначенных цля работы в ключевом ре - .жиме. Цепочки из поспецоватепьно вкпб.ченного светоциоца и баппастного ре Озистора 23 и 24, включенные межцуколлекторами транзисторов 21 и 22 изажимами источника питания, прецназначены цпя сигнализации срабатыванияблока 10. 45К выхоцам вхоцных сумматоров поцкпючены вхоцы элементов ИЛИ 25 и 26,предназначенных цдя выцепения бодьшихиз поступающих на их вхоцы сигнапов,Вхоцы эдемента 25 через циоцы 27, 5 Опрецназначенные цдя разцепения сигнадов по знаку, присоединены к основному вывоцу резистора 28, второй вывоцкоторого присоединен к нулевому провоцу. Резистор 28 прецнаэначен цдя выцедения на нем большего из поступающих на вхоцы элемента 25 сигналовотрицатепьной подярности, его основной,вывоц явдяется выходом элемента ИЛИ 25.,Входы элемента 26 через циоцы 29, прецназиаченные цдя разцепения сигналов по знаку, присоединены к основному вывоцу резистора 30, второй вывоц которого присоецинен к нулевому провоцу, Резистор 30 прецнаэначен цдя выцедения на нем бодьшего из поступакь. щнх на вхоцы элемента 26 сигнапов подожитедьной полярности, его основной вывод является выхоцом элемента ИЛИ 26,Выхоцы элементов 25 и 26 присое цинены ко входам элемента 31 ВЫПРЯМИТЕЛЬ-КОМПЛРАТОР, прецназначен ного цля выпрямдеиия. поступающих на его вхоцы сигналов и сравнении попученного скгнада с порогом срабатывания. Кажцый из вхоцов элемента 31 соединен с нулевым провоцом через цедитеди 32 и ЗЗ соответственно, состоящие из цвух поспецоватепьно включенных резисторов и предназначенные цдя обеспечения нормадьного режима работы уси питедя 34 в микросхемном исполнении). Срецняя точка цедитедя 32 при соецинена к инвертирующему, а средняя точка целителя 33 - к неинвертирующему вхоцу усилителя 34, Межцу неинвертируюшим вхоцом усипитепя 34 и отрицательным зажимом источника питания включен резистор 35, прецназначенный цпя созцания порога срабатывания комцаратора, в качестве которого используется усидитедь 34, Выхоц усидигедя 34 присоецинен к нуде вому провоцу через цепочку из посдецо ватедьио включенного балластного резистора 36 и циоца 37, предназначенных цдя шуйтирования отрицатедьного сигна да, снимаемого с выхоца усипитепя 34. Парапдедъно циоцу 37 поцключена емкость 38, которая совместно с уеэисто -. ром 36 прецнаэначена цпя сгдаживания сигнада цодожитепьной подярности, снимаемого с циоца 37. Общая точка резистора 36, циоца 37 и емкости 38 соецинена с базой транзистора 39, прецназначенного цдя работы в режиме эмиттерного повторителя, Межцу эмиттером транзистора 35 и нудевым ировоцом включена цепочка 40 из послецоватедьно включенных баддастного резистора и светоциоца, прецназначен ная цдя сигнализации срабатывания эдемента 31. Параддедьно цепочке 40 включена обмотка репе с герметизированными контактами 41, прецназначенного цдя эдектрического разцедения цепей, Контакты репе 41 явпяютсявыхоцом эдемента В 1.Выхоц элемента 31 соецинен с вхэцом элемента 42 выцержки времени, в качестве которого может быть применен любой стандартный элемент выдержки времени, например любое из 5 имеющихся репе времени поряцка 12- 15 с. Элемент 42 прецназначен цпя созцания вьцержки времени в цепи выхоцного сигнала устройства, его выход является выходом устройства. 0Элемент 43 проверки прецстввпяющий собой электрическую кнопку, оцин зажим которой соединен с зажимом источника питания, а второй является выходом блока 43, прецназначен цпя проверки 15 исправности самого устройства цпя контроля исправности релейной защиты. Выхоц элемента 43 проверки присоецинен к вспомогатепьным входам эпемен тов 1-3, каждый из которых через це почки из последовательно включенных диоцов и балластных резисторов 44, предназначенных дпя разцепения сигна- лов, присоединен к инвертирующим входам соответствующих усилителей 5. 25Устройство работает следующим образом.Сигналы на контрольных точках контролируемых кассет в режиме дежурства зашиты являются неизменными З 0 по величине, постоянными напряжениями, При настройке устройства они уравновешиваются сигналом, снимаемым с резистора 8, таким образом, что напряжения на выхоцах усилителей 5 станоновятся равными нуию, Поспе этого уст-, ройство цпя контроля исправности репейной зашиты готово к работе .В режиме работы контролируемой защиты при исправных и правильно наст роенных контролируемых кассетах нап ряженые на выхоцах всех сумматоров 1- 3 остаются близкими к нулю. Блок 10 отделен от остальной схемы кнопками 12 н не действует, транзисторы 21 и 22 45 зандисты, светоциопы 23 и 24 не светятся еПоскопьку отсутствует напряжение на выходах входных сумматоров 1-3, не ноступает сигнм и на входы элемежа 31 ВЫПРЯМИТЕЛЬ-КОМПАРАТОР, Рабочая точка усилителя 34 при этом смещена током, протекающим через резистор 35 таким образом, что на выхоце уснкитепя 34 имеется отрица 55тельное напряжение, которое шунтируеъ;ся цепочкой из резисторов 36 и циода 37 и цапьше не поступает, Транзио-. тор 39 закрыт, реле 41 нахопится внесработавшем состоянии, светоциоп 40не светится. Поскольку не сработалореле 41, не запускается элемент 42выпержки времени и нет сигнала наего выходе.За счет температурных и другихдопустимых изменений параметров элементов, как контролируемой схемы, таки устройства контроля в режиме дежурствва контролируемой зашиты на выхоцахвходных сумматоров могут появлятьсянебольшие по величине напряжения. Этинапряжения через элементы ИЛИ 25 и 26поступают на вхоцы элемента 31 ВЫПРЯМИТЕЛЬ-КОМПАРАТОР, но непривоцят к его срабатыванию, так какпорог срабатывания этого эпементавыбран.с запасом больше таких нв 1 тряжений разбапанса.Прн поврежцении контролируемойкассеты, при котором существенно изменяется напряжение на контролируемой точке ипи нескольких точках, разбалансируется усипитепь 5 вхоцногосумматора, поврежценной кассеты инв его выходе появляется напряжение,Если это напряжение имеет попожитепьную попярность, оно через блок 26поступает нв правый вход блока 31 истремится перевести усилитель 34 всрвботавшее состояние. т.е, вызвать наего выхоце положительный сигнал, Ситнад, поступающий на неинвертирующийвхоц усилителя 34 через резистор 35препятствует переходу усилителя 34 всработавшее состояние. Если поступивший на вхоц блока 3 1 сигнал рассогпвсования вхопного сумматора 1, ипи 3превышает по величине порог срабатывания компвратора 34, то компараторсрабатывает и на выходе усилителя 34появляется сигнал положительной попярности. Этот сигнал сглаживается цепочкой, состоящей из резистора 36 и емкости 38 и поступает нв базу транзистора 39, который открывается, врезультате чего срабатывает репе 41и начинает светиться светоциоц 40.Контакты реле 41, замыкаясь, запускаютэлемент 42 времени, который по происшествии 12-15 с выдает на щит управления сигнал Неисправность цепей защиты", При необхопнмости контролируемая запита может этим же сигналомвыводиться из действия,Если напряжение рвзбаланса нв выхоце усилителя 5 имеет отрицатепьцуюйекоторык случаяк привести нарушение цепей частотной коррекции усилителей в микросхемном исполнении контролируе мого устройства защиты, в результате чего усилители начинают самовозбужцаты ся,Для проверки исправности прецлагае мого устройства цля контроля релейной защиты следует нажать кнопку 43, в результате чего цолжен загореться светоциоц 40. После этого, не отпуская кнопки 43, следует поочерецно нажать кнопки 12 всех контролнруемык кассет. При нажа тии каждой кнопки 12 должен загораться светоциоц 23.Для проверки исправности светоциоцов 23 и 24 и связаннык с ними цепей используются кнопки 13 и 14. При нажатии кнопки 13 должен загореться светоциоц 23, при нажатии кнопки 14светоциоц 24.Таким образом, прецлагаемое устройство цля контроля репейной защиты позволяет своевременно выявлять и устранять возникшие в контролируемых кассетах неисправности, в том числе нецопустимо большие изменения параметров элементов, которые приводят , к существенному изменению напряжений на контактируемых точках, т.е. выпол няет те же функции, что и известное.В то же время по сравнению с известным прецлвгаемое устройство цля контроля релейной зашиты является болев простым, дешевым, имеет меньшие габариты и более высокую нацежность. Все эти преимущества получены зв счет упрощения конструкции устройства контроля. По этой же причине предлагаемое устройство может иметь более широкую по сравнению с базовым устройством область применения,В известном устройстве цля контроля исправности пяти кассет защиты ввэцено 28 дополнительныхблоков, то цля контроля тех же кассет при помощи ,прецлагаемого устройства контроля поч. ребуется всего 11 блоков (пять вход ных сумматоров, оцин блок избирательной индикации, цва элемента ИЛИ эп мент ВЫПРЯМИТЕЛЬ-КОМПАРАТОР, элемент ъыцержки времени и элемент проверки), При этом примерно в цва раза уменьшится стоимость и габариты. Повысится и надежность, так как примерно в цва раза реже будет выходить С) 1032513 10полярность, оно поступает на левыйвхоц элемента 31 через элемент 25,При этом поступившее нв инвертирующийвхоц усилителя 34 напряжение отрицвтельной полярности стремится перевести усилитель 34 в сработавшее состояние, т. е. вызвать на его выхоце напря-жение положительной полярности. В результвте устройство действует так,как было описано выше,После того как на шите управленияпоявляется сигнал "Неисправность цепей зашитыф, бригада обслуживающегоперсонала: должна выявить поврежценную кассету и заменить ее на исправную.Для этого необхоцимо поцойти ж релеи убедиться в том, что светится светодиод 40, т.е. устройство контролядействительно сработало, После этогоследует поочерецно нажимать кнопки 12и блоке 10 избирательной индикациипринадлежащие всем контролируемымкассетам. При нажатии кнопки, соответствующей поврецившейся кассете, наю-кает светиться один из светоциоцов 23.и 24. При таких повреждениях контроаьруемой кассеты, когда разбаланс на выкоде усилителя 5 представляет собойнапряжение переменного тока, светитьсябуцут оба светодиода 23 и 24. 30Выявленная таким образом неисправная кассета заменяется на исправную.Прецлагаемое устройство для контроля релейной защиты ие предназначеноцля локализации неисправности внутри 35сменной кассеты, .но некоторую информацию, которая может быть в цвльнейшем использована цля выявления конкретного поврежденного элемента, оно цвет.Если, например, светится светодиод 23, 40то либо произошло опасное уменьшениеотрицательного потенциала на одной изнескольких контрольных точках контролируемой кассеты, либо опасно увеличился положительный потенциал. Если, напри мер, в кассете имеется три контролируэмые точки с потенциалом 15 В (предельное напряжение источника питания)и оцнв тачка с потенциалом 0 В, тоясно, что увеличился потенциал точки, 5 Онапряжение на которой нормально равнялось нулю.Аналогичную информацию можно получить при загорании светодиода 24.Если светятся оба светоциоца, тоэто означает, что имеется разбалансв вице переменного напряженияК такому разбалансу может, например, в1032513 КООЩДОЛЬИЫИ Составитепь П. К рнеевРецактор Ю, Сереца Техрец у,Тепер Корректор О. Билак каз 54 Того комитетаам й и открытий К Раушская наб ираж 617 у царственн изобретени ва, Ж 35,ПоцписноеСССР ц, 4/ л ППП Патент", г. Ужгороц, уд. Проектная, 4 11 из строя само устройство контропя. По этим же причинампрецлагаемое устройство контроля может быть зффек тивно применено цпя контропя исправнооти более широкого класса устройствзащиты,