Устройство для контроля исправности релейной защиты

,801472 1 К 31/02 ГОСУДАРСТВЕННЬИ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР БРЕТЕ 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНОСТИ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ИСПРАВносится к к ктротеА. Сар) в и Г.088. идет 02 Е льство С3/28,для кон иты. Цель ройства - исключ ения нки состо ство СССР31 /02, 1986 ни 57 Мфа 4 ь ОПИСАНИн Т 0 РСИО(71) Новосибирский элкий институт(57) Изобретение рольно-измерител ыть использованкольких равных ной технике и может для контроля неостоянных напряже элементов релейной ретения - упрощение игается в результа" ническиу средств контролируемой точ-.1472849ки Релейной защиты. Ловышение досто-3 2-3 и максимального напряжения верности контроля достигается путем сумматор. 4. 1 дополнительные суммаУнастройки и самоконтроля устройства. торы 4 2-4 и измерительный блок 5 Расширение функциональных возможно- элементы ИЛИ 6 и 7, детекторы 8 и 9 стей устройства обеспечивается за уровня, блок 10 анализа и индикации, счет контроля нескольких номиналов элемент 11 выдержки времени блок 12ннапряжении. Устроиство содержит блок совпадения, задатчик 13 напряжения 1.1 входных резисторов, дополнитель- самопроверки, Возможность настройки ные блоки 1.2-1.п входных резисторов, и самопроверки устройства с помощьюР 2..ш минимального напря блока 5 и задатчика 13 повышает дожения, селектор 3,1 максимального стоверность контроля, 4 з.п. ф-лы, напряжения, дополнительные селекторыИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может бытьиспользовано для контроля несколькихРавных постоянных напряжений, например для контроля элементов релейной 5защиты, работающих под приблизительно равными постоянными напряжениями.Цель изобретения - упрощение устройства за счет исключения техничес 1 Осредств ценки состояния однойконтролируемой точки релейной защиты,повышение достоверности контроля засчет настройки и самоконтроля устройства и расширение функциональных воз 15можностей устройства за счет контролянескольких номиналов напряжений.На чертеже приведена принципиальная .схема устройства.Устройство содержит блок 1.1 вход 20ных резисторов, дополнительные блоки.2-1.п входных резисторов, селекторы 2.1-2.ш минимального напряжения,селектор 3.1 максимального напряжения, дополнительные селекторы 3 2 -25З.п максимального напряжения, сумматор 4, 1, дополнительные сумматоры4,2-4.п, измерительный блок 5, первьп элемент ИЛИ 6, второй элементИЛИ 7, второй детектор 8 уровня, перЗОвый детектор 9 уровня, блок0 анализа и индикации, элемент 11 выдержкивремени, блок 12 совпадения, задатчик13 напряжения самопроверки,Блок 1 входных резисторов содержит первые 14,1 - 14,п и вторые 15,15.п резисторы,2Селектор 2.1 минимального напряжения содержит первые диоды 16.1-16.п,третий резистор 17,Селектор 3.1 максимального напряжения содержит вторые диоды 18.118,п, четвертый резистор 19.Сумматор 4.1 содержит усилитель20, пятый 21 и шестой 22 резисторы,седьмой 23 и восьмой 24 резисторы,потенциометр 25, девятый 26, десятый27 и одиннадцатый 28 резисторы,Измерительный блок 5 содержит первые кнопки 29.1-29,ш, измерительныйприбор 30, вторую кнопку 31, двенадцатый резистор 32, электрический переключатель с первой 33 и второй 34контактными группами.Элемент ИЛИ 6 содержит третьи диоды 35.1-35.ш и тринадцатый резистор 36,Элемент ИЛИ 7 содержит четвертыедиоды 37,1-37.ш и четырнадцатый резистор 38. Детектор 8 уровня содержит первыйтранзистор 39, пятнадцатый резистор40, первое реле 41, пятый диод 42,первый конденсатор 43.Детектор 9 уровня содержит вторсйтранзистор 44, шестнадцатый резистор45, второе реле 46, :шестой диод 47,второй конденсатор 48,Блок 10 анализа и индикации содержит элемент ИП 49 на двух диодах,семнадцатый резистор 50, светодиод51, переключатель 52 на перемычках, 1472849Задатчик 13 напряжений самопроверки содержит восемнадцатый 53 и девятнадцатый 54 резисторы, третью 55 ичетвертую 56 кнопки,5На чертеже показаны также входы.57.1.1-57.1.п, дополнительные входы57,2,1-57,ш,п, второй 58 и первый 59выходы устройства.Блок 1.1 входных резисторов соединен первьии входами с соответствующими входами 57,1.1-57,1.п устройства,первыми выходами - с соответствующимивходами селектора 3,1 максимальногонапряжения. Блок 10 анализа и индикации соединен первым входом с выходомпервого детектора 9 уровня, первымвыходом через элемент 11 выдержкивремени - с первым выходом 59 устройства и первым входом блока 12 совпадения, соединенного вторым входом свторым выходом блока 10 анализа и индикации, выходом - с вторым выходом58 устройства, .Первый вход каждогоиз сумматоров 4.1-4.п соединен с выходом соответствующего селектора 212.п минимального напряжения, соединенного входами с первыми выходамисоответствующего блока 1.1-1.п входных резисторов. Второй вход каждого 30из сумматоров 4.1 - 4.п соединен с выходом соответствующего селектора 3,1 З.п максимального напряжения, входыдополнительных селекторов 3,2-3,пмаксимального напряжения соединеныс соответствующими первыми выходамисоответствующих блоков 1.2-1.п.входных сопротивлений, входы которых соединены с соответствующими дополнительными входами 57.2.1-57.ш.п устройства, трЕтий вход каждого из сумматоров 4,1-4,п соединен с вторымвыходом соответствующего блока 1,11.п входных резисторов.Устройство работает следующим образом.Перед включением устройства в работу проводится его настройка. Приэтом входы 57.1.1-57.1.п устройстваперемыкаются и соединяются с общимпроводом, Нажимают кнопку 29.1, соответствующую настраиваемому сумматору 4.1, и, перемещая днижок потенциометра 25, настраивают "на нуль"выходное напряжение сумматора 4 поприбору 30, Если полярность сигналана приборе 30 не соответствует полярности прибора, то переключают сдвоенный переключатель с контактами 33,34 в противоположное положение. Боле.е точную подстройку производят при одновременном нажатии кнопок 29 и 31.Аналогично настраивают остальные сумматоры 4.2-4.ш.После этого объединенные перемычкой входы устройства отсоединяются от общего провода и на них от постороннего источника, например от источника питания устройства, выдается напряжение 10-12 В (т.е. примерно 707. от: максимального). Перемещая движок резистора 23, добиваются минимума небаланса на выходе сумматора 4,1 в этом режиме,При такой настройке сигнал А, снимаемый с выхода блока 1, и подаваемый на инвертирующий вход усилителя 20А=К,(П, +0+0),уравновешивается сигналом В, являющимся суммой сигналов, поступающих с селектора 3 и селектора 2 на неинвертирующий вход усилителя 20где Ц,у 0.у Нз - напряжения на входепредлагаемого устройства (далее считается, что и = 3);Пм к Пмин - максимальное и минимальное из напряжений П Пд, Пз соответственно;К К - коэффициенты пропорциональности, обеспечиваемые соотношением резисторов 21, 22, 15, 23 и 24.При одинаковых сигналах на входе устройства П, = Па = Пэ = смаке = - Пмин А = К 1 3 Оу В = Кд 2 ППоскольку в рассматриваемом режиме сигналы А и В уравновешивают друг дру. друга., т.е. А = В, получаем необходимое условиеЗК, =2 К, те. К, =3 К, (1)2Для обеспечения этого раненства величина сопротивления резисторов 15,1- 15, и выбирается примерно на одну треть больше, чем величина сопротивления резисторов 21, 22. Более точная регулировка К для обеспечения5 14 равенства (1) выполняется регулировкой резистора 23,Необходимую чувствительность предлагаемого устройства к разбалансу входных сигналов обеспечивают регулировкой величины сопротивления резистора 28, обращая внимание на то, чтобы реле 41, 45 надежно не срабатывали от разбаланса, имеющегося на выходе сумматоров 4 в нормальном режиме работы (режиме дежурства исправной и правильно настроенной контролируемой защиты). Аналогичным образом настраивают сумматоры 4,2-4,п, соответствующие остальным, сменным модулям защиты. Причем каждый из ш блоков 1, вместе со своим сумматором 4, может быть настроен на свое входное напряжение. 72849 При одинаковых сигналах на входах, 57, 1. 1-57. 1. и устройства существует равновесие сигналов А и В: 5 10 15 20 ка устанавливается в положение, показанное на чертеже пунктиром, При отрицательной полярности входных сигналов положение перемычки должно быть обратным.После описанной настройки предлагаемого устройства перемычки с его входов 57,1.1-57.1.п снимаются, оно подключается к контролируемому устройству защиты и вместе с ним может быть введено в работу.Рекомендуется периодически прове.ять исправность предлагаемого устройства, Для этого следует нажать кнопку 55 в задатчике 13. При этом баланс сигналов на входе усилителя 20 нарушится на его выходе появится отрицательный сигнал, достаточный по величине для срабатывания детектора 8 уровня. Срабатывает реле 41, через его контакты выдается сигнал на соот. ветствующий вход блока 1 0 анализа и индикации, в результате чего начина(2) ЗБ 40 45 50 бб При этом сигнал на выходе каждого сумматора 4.1 близок к нулю, малы сигналы на входах элементов ИЛИ 6 ии на их выходах, Практически нет сигналов на входах детекторов 8 и 9 уровня. Реле 41 и 46 находятся в не- сработавшем состоянии, что приводит к отсутствию сигналов на выходах детекторов 8 и 9 уровня, Нет сигналов на входах и выходах блока 10 анализа и индикации, на входах и выходах элемента 11 выдержки времени и блока 12 совпадения, Нет сигналов на выходах 58, 59 устройства,Предварительный анализ поведения контролируемой защиты позволяет выяснить, какое именно изменение входного сигнала устройства происходит при повреждении защиты, опасном с точки зрения ее излишних и ложных срабатываний, Если опасным с этой точки зрения является увеличение сигнала и сигналы на входах 57.1,1-57.ш.п,устройства имеют положительную полярость, то перемычка в переключателе 52 устанавливается в положение по в ;.ертежу. Если опасно с точки зрения излишни. и ложных срабатываний уменьшение контролируемых сигналов (входных сигналов устройства), то перемычет светиться светодиод 51, С выдержкой 10-15 с на выходе элемента 11 выдержки времени появится сигнал Неисправность цепей защитыОпустив кнопку 55, следует нажатькнопку 56. При этом аналогично описанному срабатывает реле 46 в детекторе 9 уровня, Светится светодиод 51, а с выцержкой 10-15 с на выходы 59, 58 устройства выдаются сигналы "Неисправность цепей защиты" и "Зашита заблокирована".Если перемычка в переключателе 52 находится в положении, показанном пунктиром, сигнал "Защита заблокирована" выдается не при нажатии кнопки 56, а при нажатии кнопки 55Если при проверке устройство контроля ведет себя описанным образом, то оно считается исправным и может быть использовано для контроля исправ ности релейной защиты.Сигналы на однотипных контрольных точках контролируемой защиты, принадлежащих разным фазным устройствам защиты, в режиме дежурства являются приблизительно равными постоянными напряжениями. Напряжения изменяются по величине в процессе эксплуатации, мо гут даже изменять знак, но остаются примерно равными одно другому,Диоды 16.1-16,п совместно с резистором 17 работают в режиме выделения минимального (наименее положительно - го или наиболее отрицательного) значения из входных сигналов. Падением напряжения на резисторах 14, - 14.п можно пренебречь, так как сопротивление составляет лишь несколько процен - тов от сопротивления резистора 7,Напряжение Ь на выходе селектора 2.1 с учетом сказанного равно где П- минимальное из входных на -пряжений устройства (наименее положительное илинаиболее отрицательное); 5У - падение напряжения на диоде 16.,Если напряжение на входе 57,1,1 Пг = 13 мин, т.е. меньше, чем осталь - ные входные напряжения устройства, 20 то диод 16. открыт, а другие диоды закрыты, так как сигнал на них имеет знак, обратный направлению их проводимости.Аналогично работает селектор 3, 251Напряжение Б на его выходе равно Поскольку величины сопротивления ре зисторов 21 и 22 одинаковы, то сум - марный сигнал на неинвертирующем входе сумматора 20 будет равен (в предвположении, что падение напряжения на диодах Б имеет одинаковые значения): 35 В = К Риск П + Пмии ++ и) = К (П ,+ П),т.е. именно такой, какой требуется для нормальной работы устройстваВ режиме дежурства исправной и правильно настроенной защиты на выходе сумматора 41 имеется лишь незна чительный небаланс, от которого порог срабатывания детекторов 8 и 9 уровня отстроен. В случае необходимости эту отстройку можно обеспечить перемещением движка резистора 28. В режиме дежурства исправной и правильно настроенной защиты сигналы на выходах предлагаемого устройства отсутствуют,При появлении неисправности в схеме контролируемой защиты если эта55 неисправность сопровождается доста".очным по величине изменением сигнала на одной из контрольных точск, баланс сигналов на входах сумматора 4,1 нарушается и на выходе усилителя 20 появляется разбаланс соответствующейвеличины и знака.Появление сразу двух неисправностей на разных фазах защиты чрезвычайно маловероятно, поэтому с высокойстепенью достоверности можно считать,что появление на время не менее 10 -15 с разбаланса на выходе сумматора4.1 свидетельствует о возникновениив схеме контролируемой защиты однойнеис прав но с ти,Знак разбаланса на выходе сумматора 4.1 связан с характером повреждения контролируемой защиты. Сигнална выходе усилителя 20 пропорционаленразности входных сигналов В и А; Обозначения в выражении (3) такие же,что и в выражении (2) и раньше. Счи-,тая, что сигнал на контрольной точке,например, фазы А защиты изменился,т.е. Б, = КБ, где коэффициент Кможет быть как меньше, так и большеединицы, а остальные сигна,.ы на входепредлагаемого устройства осталисьпрежними: Бг = Б = У, преобразуемвыражение (3): Пго = Кг(К Б + У) - 3 К(КУ + 2 Щ,(4)2 Поскольку важен только знак величиныБ го, то правую часть уравнения (4)можно поделить на Б и Кг и исследовать полученную величину с точки зре"ния ее знака, т,е. Из выражения (5) видно, что знак разности В-А (а значит, и знак сигнала на выходе сумматора 4.4 положителен при К1, т.е. при увеличении сигнала на одной из контрольных точек по сравнению с другими. Знак сигнал на выходе сумматора 4,1 будет отрицательным при К с 1, т.е, при уменьшении сигнала на одной пз контрольных точек по сравнению с другими, 147284950 Срабатывание детектора 9 уровня и замыкание контактов его реле 46 показывает, что сигнал на одной из контрольных точек защиты увеличился на недопустимую большую величину по срав. нению с сигналами на остальных контрольных точках. Срабатывание детек" тора 8 уровня показывает, что сигнал на одной из контрольных точек защиты уменьшился на недопустимо большую величину по сравнению с сигналами на других контрольных точках. Под увеличением сигнала понимается его изменение в сторону более положительных значений, а под уменьшением - изменение в сторону более отрицательных значений (для сигналов положительной полярности).Если входные сигналы устройства имеют отрицательную полярность, то увеличению абсолютного значения одного из сигналов соответствует срабатывание детектора 8 уровня, а уменьшению абсолютного значения сигнала на 25 одной из контрольных точек (т.е. его переход в более положительную область ) - срабатывание детектора 9 уровня,Через 10-15 с после срабатывания детекторов 8 или 9 уровня на выходе элемента 11 выдержки времени появляется сигнал "Неисправность цепей защиты". Если возникшая неисправность опасна с точки зрения излишних и ложных срабатываний контролируемой защиты, .то с выхода блока 12 совпадения выдается сигнал на блокирование защиты.При возникновении режима тревоги 40 например при несимметричных коротких замыканиях на защищаемом объекте или поблизости от него, напряжения на контрольных точках контролируемой защиты на короткое время могут существенно отличаться одно от другого, но сигнал на выходе предлагаемого устройства не появится, так как имеется задержка в срабатывании порядка 10-15 с за счет элемента 11 выдержки времени.Сумматор 4.1 содержит усилитель .20 в микросхемном исполнении. Резисторы 21 и 22 обеспечивают суммирование сигналов селекторов 2.1 и 3.1. Резистор 23, включенный между неинвертирующим входом усилителя 20 и общим проводом, служит для настройки устройства на минимум небаланса в режиме дежурства защиты. Резистор 24, включенный между инвертирующим входом усилителя 20 и общим проводом, предназначен для обеспечения симметрии входных цепей усилителя 20, Потенциометр 25 служит для регулировки "ну нуль выходного сигнала сумматора 4.1 при отсутствии сигналов на его входах. Резистор 27 подает на инвертирующий вход усилителя 20 сигнал с задатчика 13. Резистор 28 предназначен для обеспечения отрицательной обратной связи сумматора 4.Измерительный блок 5 содержиткнопки 29.1-29.ш, которые служат для поочередного подключения измерительного прибора 30 к выходам соответствующих сумматоров 4,1. Резистор 32 предназначен для ограничения тока,протекающего по измеоительному прибо"ру 30, а кнопка 31 - для изменения диапазоначувствительности прибора30. Сдвоенный переключатель с контактами 33, 34 служит для изменения полярности напряжения, подводимого к измерительному прибору 30,.например вольтметру. Детектор 8 уровня содержит каскад на транзисторе 39, работающий в режиме эмиттерного повторителя. Диод 42 служит для защиты транзистора 39 от пробоя при возникновении перенапряжении на обмотке реле 41, Реле 41 предназначено для формирования единичного выходного сигнала при превышении входным сигналом де тектора 8 уровня порогового значения,Один вывод контактов реле 41 соединенс положительными зажимами источника питания, а другой служит выходом детектора 8 уровня, Конденсатор 43, включенный между базой транзистора39 и общим проводом, служит для сглаживания входного сигнала детектора 8уровня,Детектор 9 уровня содержит каскадна транзисторе 44, работающий в режиме эмиттерного повторителя. Диод 47 служит для защиты транзистора 44 от пробоя при возникновении перенапряжений на обмотке реле 46. Реле 46 предназначено для формирования единичного выходного сигнала при превышении входным сигналом детектора 9 уровня порогового значения, Конденсатор 48, включенный между базой транзистора 44 и общим проводом, служит для сглаживания пульсаций входного сигнала детектора 9 уровня.Блок 10 анализа и индикации содержит элемент ИЛИ 49 на двух диодах,аноды которых соединены с входамиблока 10, а объединенные катоды - соединены с выходом блок а 1 О. Све то диод51 предназначен для индикации неисправности защиты. Переключатель 52предназначен для коммутации на выходблока 10 только сигнала о повреждении защиты, опасном с точки зренияизлишних или ложных ее срабатынаний,Элемент 11 выдержки времени выполнен по стандартной схеме реле време -ни с выдержкой порядка 10-15 с. 15Блок 12 совпадения выполнен, например, на базе малогабаритного реле53, обмотка которого включена междувторым входом блока 12 и общим йроводом, а контакты - между первым входом 20блока 12 и его выходом, Блок 12 совпадения реализует логическую функциюИ по наличию сигнала с элемента 1 ис блока 10,В предлагаемом устройстве для контроля Б ш х и точек релейной зашитынеобходимо иметь т сумматоров 4.14.ш (в каждом элементе 20-28, т.е,8 элементов), в то время, как количество аналогичных преобразовательных 30блоков в прототипе составляет ш х и(в каждом 9 элементов),Экономия элементов в устройствеотносительно прототипа составляетЭ = ш х и х 9 - ш х 8 = ш (9 п - 8),35что обеспечивает упрощение устройства,Кроме того, в устройстве обеспечивается возможность контроля ш групп из и контрольных точек и каждая груп О па может иметь свое значение контролируемого напряжения, что расширяет функциональные возможности.Возможность настройки и самопроверки устройства с помощью блока 5 и зядатчика 13 повышает достоверность контроля. Формула изобретения501, Устройство для контроля исправности релейной защиты, содержащее сумматор, блок входных резисторов, соединенный первыми входами с соответствующими входами устройства, перными выходами - с со о т не тс твующими входами селектора максимального напряжения, блок анализа и индикации, соединенный первым гходом с выходом первого детектора уровня, первым ныходом через элемент выдержки времени - с первым выходом устройства и с первым входом блока совпадения, сое-. диненного вторым входом с вторым выходом блока анализа и индикации, ны - ходом - с вторым выходом устройстня, о т л и ч а ю-щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства за счет исключения технических средств оценки состояния одной контролируемой точки релейной защиты, повышения до - стоверности контроля за счет настройки и самоконтроля устройства и рас - ширения функциональных возможностей за счет контроля нескольких номиналов напряжения, в него введены селекторы минимального напряжения, дополнительные блоки входных резисторов, дополнительные селекторы максимального напряжения, дополнительные сумматоры измерительный блок, задатчик напряжения самопроверки, .два элемента ИЛИ, причем первые входы всех сумматоро соединены с выходами соответствующих селекторов минимального напряжения, соединенных входами с первыми выходами соответствующих блоков входных резисторов, вторые входы всех сумма - торов соединены с выходами соответствующих селекторов максимального напряжения, входы дополнительных селекторов максимального напряжения соединены с соответствующими первыми выходами соответствующихблоков входных резисторов, входы которых соединены с соответствующими дополнительными входами устройства, третьи входы всех сумматоров соединены с вторыми выходами соответствующих блоков входных резисторов, а выходы - с со - ответствующими входами измерительного блока, а также с соответствующими входами первого и соответствующими входами второго элементов ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен через второй детектор уровня с вторым входом блока анализа и индикации, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом первого детектора уровня, четвер - тые входы всех сумматоров соединены с выходом задатчика нялряжения самопроверки.2, Устройство по и. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок входных резисторов содержит первые резисторы, соединенные первыми выводами с соо тве тс твующими нходами блока, в тоЗаказ 1705/45 Тираж 711 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,Ужгород, ул. Гагарина, 101 рыми выводами - непосредственно с первыми выходами блока, а через соответствующие вторые резисторы - с вторымвыходом блока,3. Устройство по п. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что селекторминимального напряжения содержит первые диоды, соединенные катодами с соответствующими входами селектора, аанодами - с выходом селектора непосредственно, а через третий резистор - с плюсовой шиной питания устройства.4. Устройство по п. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что селектормаксимального напряжения содержитвторые диоды, соединенные анодами ссоответствующими входами селектора,катодами - с выходом селектора непо Осредственно, а через четвертый резистор - с минусовой шиной питания уст-еройства. 5. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что сумматор содержит пятый резистор, соединенный первым выводом с первым входом сумматора, вторым выводом через шестой резистор - с вторым входом сумматора, через седьмой резистор - с общей шиной устройства, непосредственнос неинвертирующим входом усилителя, соединенного выходом с выходом сумматора, а инвертирующий входом через восьмой резистор - с общей шиной устройства, через девятый резистор - с первым выводом потенциометра, соединенного вторым и третьим выводами соответственно с минусовой и плюсовой шинами питания устройства, инвертирующий вход усилителя соединен непосредственно с третьим входом сумматора, через десятый резистор - с четвертым входом сумматора, а через одинна" дцатый резистор - с выходом усилителя,