Устройство для токовой направленной ступенчатой защиты в сети переменного тока

(19) 01) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 8, Н 01 Н ЗОБРЕТЕНИ ПИСА Ви ЛЬСТ АВТОРСКО Й НАПРАВВ СЕТИ ПЕтрокий инза ие уст ние(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКОВОЛЕННОЙ СТУПЕНЧАТОЙ ЗАЩИТЫРЕМЕННОГО ТОКА(57) Изобретение относится к этехнике, в частности к релейнощите, Цель изобретения - повьппудобства эксплуатации. Данноеройство обеспечивает блокироваработы защиты при наличии сигнвыходе защиты в результате невта в исходное состояние послередной самопроверки, 1 ил.Изобретение относится к электротехнике, н частности к устройствамрелейной защиты электрических систем,выполненным на основе статическихреле, и является дополнительным кизобретению по авт.св. В 1365217.Цель изобретения - повышение удобства эксплуатации.На чертеже показана функциональная схема устройства,Устройство для токовой направленности ступенчатой защиты н сети переменного тока содержит измерительныйблок 1, включающий пусковые органы 2,15количество которых равно числу ступеней защиты. Каждый пусковой орган 2состоит из согласующего элемента 3,последовательно соединенного черезэлемент преобразования 4 с первымвходом элемента 5 сравнения, к второму входу которого подключен формирователь 6 опорной величины, орган 7направления мощности состоящий изсогласующего элемента 8 сложения, вы ход которого подключен к элементу 9преобразования суммы, из согласующего элемента 10 вычитания, выход которого подключен к элементу 11 преобразования разности, выход которого,как и элемента 9, подключен к блоку12 сравнения, формирующий блок 13,содержащий н каждой из ступеней элементы И 14, органы 15 временных задержек, органы 16 сигнализации о работе соответствующей ступени, а также первый элемент ИЛИ 17, исполнительньй орган 18, вьп 1 олненный на элементе ЗАПРЕТ, первый элемент НЕ 19первый - четвертый элементы И 20-23, 40орган 24 сигнализации о срабатывании защиты, моностабвьльный элемент25, первый - третий элементы 26-28 задержки, первый и второй кБ-триггеры29 и 30, второй - седьмой элементыИЛИ 31-36, орган 37 сигнализации онеисправностях в защите, счетчик 38регистрации числа самопроверок защиты и разделительные диоды 39, второйэлемент НЕ 40, пятый элемент И 41 нвосьмой элемент ИЛИ 42,Устройство работает следующим образом.При внешнем коротком замыкании,когда ликвидация повреждения происходит защитами поврежденного элемен 55та, кратковременно срабатывают пусковые органы измерительного блока 1, реагирующие на ннешние замыкания. Сигнал с. выхода наиболее чувствительногопускового органа 2 последней ступенизащиты подается на Б-вход первоготриггера 29, а с его выхода - на входвторого элемента 27 задержки. Послеотключения внешнего короткого замыкания сигнал с Я-входа первого триггера 29 снимаетси, но на его выходеон запоминается до момента поступления сигнала на К-вход. Через время,большее времени надежного отключенияустойчивого внешнего короткого замыкания резервными защитами прн неуспешном АПВ, появляется сигнал на выходе второго элемента 27 задержки и .поступает на второй вход третьегоэлемента И 22, на второй вход третьего элемента ИЛИ 32, а с выхода последнего - на иннерсньй вход исполнительного органа 18 и через четвертыйэлемент ИЛИ 33 на вход первого элемента 26 задержки. С выхода второгоэлемента 27 задержки сигнал черезпервый разделительный диод 39 подается на второй вход элемента 5 сравнения пускового органа 2 первой ступени защиты, а через седьмой элементИЛИ 36 - на первый вход блока 12 сравнения органа 7 направления мощности.В результате увеличения сигнала навтором входе элемента 5 сравненияпускового органе 2 первой ступени защиты по сравнению с сигналом на еепервом входе, подаваемым от формирователя опорной величины 6, происходит срабатывание элемента сравненияи сигнал появляется на его выходе,являющемся выходом первого пусковогооргана 2 измерительного блока 1, Таккак на первом входе блока 12 сравнения органа 7 направления мощностипроизошло увеличение сигнала по сравнению с вторым входом, происходит егосрабатывание и сигнал появляется навыходе органа 7 направления мощности измерительного блока 1. С выходапускового органа 2 сигнал поступаетна первый вход элемента И 14 первойступени формирующего блока 13, навторой вход четвертого элемента И 23,а через второй 31 и четвертый 33 элементы ИЛИ - на вход первого элемента26 задержки. С выхода органа 7 направления мощности измерительного блока 1 сигналы подаются на вторые входыэлементов И 14 всех ступеней формирующего блока 13, Так как сигналы имеютсн на обоих входах элемента И 14только первой ступени формирующего блока 13, то вначале осуществляется проверка работоспособности только первой ступени защиты. При исправном состоянии элемента И 14, органа 15 временной задержки и органа 16 сигнализации о срабатывании первой ступени формирующего блока 13 сигнал появляется на выходе последнего и через 10 первый элемент ИЛИ 1, через моно" стабильный элемент 25 подается на прямой входисполнительного органа 18 и на первый вход пятого элемента И 4 1. На инверсном входе исполнитель но органа 18 сигнал также имеется, поэтому он не работает. На втором входе пятого элемента И 41 сигнал отсутствует, поэтому он отсутствует и на выходе данного элемента, а на третьем входе его, связанном с выходом второго элемента НЕ 40, сигнал имеется. С выхода моностабильного элемента 25 сигнал поступает на первый вход третьего элемента И 22, на второй 25 вход которого сигнал пришел с выхода второго элемента 27 задержки. Работает третий элемент И 22, и с его выхода сигнал подается на 8-вход второ" го триггера 30, появляясь на его выходе. С выхода второго КЗ-триггера 30 сигнал поступает на вход третьего элемента 28 задержки, через третий элемент ИЛИ 32 - на инверсный вход исполнительного органа 18 и через четвертый элемент ИЛИ 33 - на вход первого элемента 26 задержки, на второй вход седьмого элемента ИЛИ ЗО и на входы всех разделительных диодов 39, кроме первого, а через пятый элемент ИЛИ 34 сигнал подается на К-вход первого триггера 27, исчезая на выходе последнего, на входе и выходе второго элемента 27 задержки, на втором входе третьего элемента ,ИЛИ 32, на втором входе третьего эле" мента И 22, на первом входе седьмого элемента ИЛИ 36 и на входе первого разделительного диода 39. В результате исчезновения сигнала на входе первого разделительного диода 39 исчезает сигнал на его выходе и пусковой орган 2 первой ступени возвращается в исходное состояние, но срабатывают пусковые органы 2 всехостальных сну" пеней защиты, так как через соответствующие разделительные диоды 39 сигналы поступают на вторые входы их сравнивающих частей, а орган 7 направления мощности остается в сработанном состоянии. Исчезает сигнал на выходе первого пускового органа 2 и связанных с ним первом входе второго элемента ИЛИ 31, первом входе элемента И 14 первой ступени формирующего блока 13 и на втором входе четвертого элемента И 23, Появляются сигналы на выходах всех остальных пусковых органов 2 измерительного блока, с выходов которых они поступают на соответствующие входы второго элемента ИЛИ 31 и первые входы элементов И 14 соответствующих ступеней формирующего блока 13. Первая ступень защиты возвращается в исходное состояние, так как исчезают сигналы на выходе элемента И 14, входах и выходах органа 15 временной задержки, органа 16 сигнализации о срабатывании первой ступени, первого органа элемента ИЛИ 17, моностабильного элемента 25, на прямом входе исполнительного органа 18 и на первом входе пятого элемента И 41. Остальные ступени формирующего блока 13 начинают проверяться.Время действия третьего элемента 28 задержки должно быть больше времени возврата в исходное состояние защиты, сработавшей по цепи первой ступени в результате ее самопроверки, для того чтобы исключить совпадение сигналов на обоих входах четвертого элемента И 23 в процессе проверки остальных ступеней, когда на него не накладывается внутреннее короткое замыкание. После окончания проверки первой ступени и возврата ее в исходное состояние сигнал появляется на выходе третьего элемента 28 задержки и поступает на первый вход четвертого элемента И 23, на втором входе которого сигнал к этому времени исчезает, а через первый вход восьмого элемента ИЛИ 42 - на второй вход пятого элемента И 41, На первом входе последнего сигнала в это время нет. В результате срабатывания второй. затем третьей и так далее до последней ступени формирующего блока 13 сигналы поступают на второй, третий и так далее входы первого элемента ИЛИ 17 и с его выхода через моностабильный элемент 25 приходят на прямой вход исполнительного органа 18 и первый вход пятого элемента И 41. Но исполнительный орган 18 не работает, так как имеется сигнал и наего инверсчом входе псданный через третий вход элемента ИЛИ 32 с выхода второго КБ-триггера 30 после его срабатывания, На выходе пятого элемента5 И 41 появляется сигнал, который пос - тупает на второй вход восьмого элемента ИЛИ 42, обеспечивая заполнение сигнала на его выходе, и на вход третьего элемента ИЛИ 32, благопаря чему о защита остается в выведенном состоянии до момента исчезновения сигнала на выходе моностабиньного элемента 25 или срабатывания пускового органа 2 первой ступени в результате короткого замыкания в зоне действия. С выхоца моностабильного элемента 25 и с выходов органов 16 сигнализации о срабатывании второй третьей и так далее ступени формирующего блока 13 сигналы поступают на все входы элемента И 21, с выхода которого подается сигнал на вход счетчика 38, регистрирующего число самопроверок защиты, через шестой элемент ИЛИ 35 на. Б-вход второго триггера 30, а через пятый элемент ИГПИ 34 - на К-вход первого триггера 29, Работает счетчик 38, исчезает сигнал на выходе второго КБ-триггера 30 на связанных50 с ним входах разделительных диодов 39, втором входе и выходе седьмого элемента ИЛИ 36, на третьем входе и выходе пятого элемента ИЛИ 34, на входе и выходе третьего элемента 28 задержки, на первом входе восьмого элемента ИЛИ 42. Однако на выхоце последнего сигнал остается за счет поцачи его на второй вход с выхода пятого элемента И 41. Пусковые органы 2 второй, третьей и так далее ступени защиты, а также орган 7 направления мощности измерительного блока 1 возвращаются в исходное состояние, в результате чего исчезают сигналы на входах элементов И 14 формируюшего блока 13 и на его выходе, на входе и выходе моностабильного элемента 25, на первом входе гятого элемента И 41, на прямом входе исполнительного органа 18, на всех входах и выходе второго элемента И 21, В результате снятия сигнала с первого входа пятого элемента И 41 исчезает сигнал на еговыходе, на втором входе и выходе восьмого элемента ИЛИ 42 и на связанномс ним втором входе пятого элемента И 41, на дополнительном входе третьего элемента ИЛИ 32, Исчезают сигналы на входах и выходе второго элемента ИЛИ 31, на входах и выходе четвертого элемента ИЛИ 33, на входе первого элемента 26 задержки, на втором вхо,це и выходе шестого элемента ИЛИ 35, на первом входе и выходе пятого элемента ИЛИ 34, нв К-входах первого 29 и второго 30 триггеров. Устройство возвращается в исходное состояние.Первый элемент 26 задержки в этом ре-, жиме не успевает сработать, так как время его действия больше суммарного времени работы первой и последней ступеней защиты. Таким образом осуществляется самопроверка вначале первой, а затем всех остальных ступеней исправной защиты. Факт успешной самопроверки регистрируется счетчиком 38.Если в процессе самопроверки первой ступени защиты откажут в результате их неисправного состояния пусковой орган 2 измерительного блока 1 или элементы 14-16 формирующего блока 13 или общие для всех ступеней защиты орган направления мощности 7, или первый элемент ИЛИ 17, или моно- стабильный элемент 25, то сигнал на выходе последнего не появляется, Не работает третий элемент И 22, связанный выходом с входом второго триггера 30, так как на его первом входе сигнал отсутствует, По истечении времени, установленного на первом элементе 26 задержки, сигнал появляется на его выходе и поступает на вход ор" гана 37 сигнализации о неисправностях в защите, а через пятый элемент ИЛИ 34 - на К-вход первого триггера 29. Срабатывает орган сигнализации о не" исправностях в защите 37, а защита возвращается в исходное состояние, так как исчезает сигнал на вьходе первого КЯ-триггера 29, на входе и выходе второго элемента 27 задержки, а также на всех связанных с ним элементах. Таким образом выявляются неисправности в первой ступени защиты при ее самопроверках.Если на режим самопроверки первой ступени защиты наложится короткое замыкание в зоне действия ее второй ступени, то срабатывает пусковой ор". ган 2 второй ступени, с выхода которого через пятый вход пятого элемента ИЛИ 34 сигнал поступает на К-вход первого триггера 29, В результате исчезновения сигнала на выходе первогоКБ-триггера 29, на входе и выходе второго элемента 27 задержки и связанных с ним элементах режим самопроверки прекращаемся и защита мгновен 5 но вводится в работу. Вероятность возникновения укаэанного режима значительно выше при неисправном состоянии элементов первой ступени защиты, когда она оказывается выведенной из действия в течение длительного времени, так как время самопроверки первой, наиболее быстродействующей ступени защиты при ее исправном состоянии весьма мало. Таким образом предотвращается отказ в работе защиты при совпадении режима короткого замыкания в зоне действия ее второй ступени с самопроверкой первой ступени, так как даже при неисправном сос тоянии первой ступени защита вводится в работу и действует на отключение своими исправными ступенями.Если в процессе самопроверки защиты ее первая ступень, а также общие 25 для всех ступеней первый элемент ИЛИ 17 и моностабильный элемент окажутся в исправном состоянии, но откажут в действии пусковые органы 2, либо элементы 14-16 формирующего блока 13 какой-либо из оставшихся ступеней в результате возникшей в,.них неисправности, то сигнал на выходеоргана 16 сигнализации отказавшей ступени не появляется, отсутствует сигнал на одном из входов второго35 элемента И 21 и на его выходе, связанном через шестой элемент ИЛИ 35: с К-входом второго триггера 30, По истечении времени, установленного на первом элементе 26 задержки, сигнал появляется на его выходе и поступает на вход органа 37 сигнализации онеисправностях в защите, через пятый элемент ИЛИ 34 - на К-вход первого45 триггера 29, а через шестой элемент ИЛИ 35 - на К-вход второго триггера 29. Срабатывает орган 37 сигнализации о неисправностях в защите, а защита возвращается в исходное сос 50 тояние, так как исчезает сигнал на выходе второго КЯ"триггера 30, а также на всех связанных с ним элементах. Таким образом выявляются неисправности во всех, кроме первой, ступенях защиты при их самопроверке.Если на режщ самопроверки указанных ступеней защиты наложится короткое замыкание в зоне действия ее первой ступени, то срабатывает пусковой орган 2 первой ступени, который после успешной самопроверки вернулся в исходное состояние. С выхода этого элемента сигнал поступает на второй вход четвертого элемента И 23На первый вход четвертого элемента И 23, связанный с выходом третьего элемента 28 задержки, сигнал поступает через время, достаточное для возврата в исходное состояние первой ступени защиты после прекращения режима ее самопроверки и начала самопроверки всех остальных ступеней, так как с выхода второго КЯ-триггера 30 сигнал одновременно подается на вход третье го элемента 28 задержки н через пятнй элемент ИЛИ 34 на й-вход перво с триггера 29, исчезает на выходе последнего, на входе и выходе второго элемента задержки 27, на входе и выходе первого разделительного диода 39, на втором входе сравнивающей части 5 первого пускового токового органа 2 из" мерительного блока 1, на выходе первой ступени и на выходе моностабильного элемента 25, С выхода четвертого элемента И 23 сигнал поступает на вход второго элемента НЕ 40, через шестой элемент ИЛИ 35 - на Е-вход второго триггера 30, исчезает на его выходе и всех связанных с ним элементах. Сигналы исчезают также на выходе второго элемента НЕ 40 и на связанном с ним третьем входе пятого элемента И 41, на выходе последнего, на втором входе и выходе восьмого элемента ИЛИ 42, а также на дополнительном входе третьего элемента ИЛИ 32. В результате отсутствия сигналов на всех входах третьего элемента ИЛИ 32 исчезает сигнал на.его выходе, а также на связанном с ним инверсном входе исполнительного органа 18. Режим самопроверки прекращается, защита мгновенно вводится в работу и действует на отключение выключателя. Таким образом предотвращается отказ в работе защиты при совпадении короткого замыкания в зоне действия ее первой ступени с режимом самопроверки остальных ступеней, при котором, защита находится в выведенном состоянии.Если в результате неисправностей, возникших в защите, не произойдет возврат ее в исходное состояние после окончания режима самопроверки и сигнал останется на выходе моноста-.бильного элемента 25, связанном с йрямым входом исполните,пьного органа 18, то ввод защиты в работу не производится и появляется сигнал о неисправности в ее схеме. В случае5 успешного действия всех ступеней защиты при ее самопроверке сигнал появляется на выходе второго элемента И 21 и через шестой элемент ИЛИ 35 поступает на К-вход второго триггера ЗО, исчезает на его выходе и на 4 вязанном с ним третьем входе третьего элемента ИЛИ 32. Однако на выходе последнего сигнал остается, так Как имеется сигнал на его четвертом входе, связанном с выходом пятого Элемента И 41 и вторым входом восьмого элемента ИЛИ ц 2. Сигнал на выоде пятого элемента И ц 1 в этом случае остается до тех пор пока имеется сигнал на его первом входе, связанйом с выходом моностабильного элемента 25, т.е. пока не произойдет возврат защиты в исходное состояние, С выхода третьего элемента ИЛИ 32 осуществляется подача сигнала через четвертый элемент ИЛИ. 33 на вход 1 тервого элемента 26 задержки, а также четвертый элемент ИЛИ 33 на вход первого элемента задержки 26, а также а инверсный вход исполнительного органа 18. Защита продолжает оставаться в выведенном состоянии до тех пор, пока имеется сигнал на выходе моно- стабильного элемента 25, а через вре ,35 мя, установленное на первом элементе 26 задержки, сигнал появляется ча его выходе и поступает на вход органа 37 сигнализации о неисправностях в защите, Таким образом осуществляется блокирование действия защиты на отключение выключателя и сигнализация о ее неисправном состоянии, обусловленным невозвратом в исходное состояние45 после очередной самопроверки если все ступени защиты в процессе ее работали успешно.Если при самопрощрке защиты не сработает ее первая ступень, то сигнал на выходе моностабильного элемен, . 50 та 25 не появляется, а через время установленное на нервом элементе задержки 26, происходит сигнализация о ее неисправном состоянии и защита возвращается в исходное состояние, 55 как это было описано вышее.Если в процессе самопроверки пер" вая ступень защиты сработала успешно,какая-либо из оставшихся ее ступенейотказала в действии и на выходе второго элемента И 21 сигнал не появился, а после окончания режима самопроверки защита не вернулась в исходноесостояние и сигнал остался на выходемоностабильного элемента 25, то вводее в работу и, следовательно, ложноедействие на отключение выключателятакже не происходит. В этом случаевозврат защиты и ввод ее в работудолжен происходить после срабатывания первого элемента 26 задержки иподачи сигнала с его выхода на входоргана 37 сигнализации о неисправности в защите, а через шестой элементИЛИ 35 - на К-вход второго триггера30 э Сигнал на выходе последнего и насвязанном с ним третьем входе третьего элемента ИЗИ 32 исчезает, но надополнительном входе данного элемента ИЛИ 32 сигнал остается, таккак остается сигнал на выходепятого элемента И 41 благодаряналичию сигнала на его первом входе,связанном с выходом моностабильногоэлемента 25. Защита в работу не вводится и появляется сигнал о ее неисправном состоянии. Таким образом осуществляется блокирование действиязащиты на отключение выключателя,если какая-либо ступень ее, кромепервой, при самопроверке не срабатывает и защита не возвращается в исходное состояние. после отключениярежима контроля,Данное устройство повьшает удобство эксплуатации и надежность Функционирования многоступенчатых релейных защит за счет предотвращения ложных действий на отключение защищаемого объекта, так как обеспечивает блокирование ее работы при наличии сигнала на выходе защиты в результате невозврата в исходное состояние после очередной самопроверки,.Формула изобретенияУстройство для токовой направленной ступенчатой защиты в сети переменного тока по авт.св, У 1365217, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения удобства эксплуатации, дополнительно введены второй элемент НК, пятый элемент И, восьмой элемент ИЛИ, а третий элемент ИЛИ выполнен с1396192 12 оставитель Л ехред Л.Серд Куликоова орректор М.Рарош едактор М.Цитки Заказ 2502 5 Подписное ВНИИПИ по д 13035, Ммитета ткрыти я наб,4 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектна дополнительным входом, причем первый вход восьмого элемента ИЛИ подключен к выходу третьего элемента задержки, второй вход его соединен с дополнительным входом третьего элемента ИЛИ и выходом пятого элемента И, первый Тираж 650осударственного кам изобретений иква, Ж, Раушск вход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход -с выходом восьмого элемента ИЛИ, атретий вход - с выходом второго элемента НЕ, вход которого подключен квыходу четвертого элемента И,