устройство для токовой защиты электроустановки

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ, содержащее датчик тока, к выходу которого подключены входы релейных органов по числу N токовых зон защитной характеристики, к выходам релейных органов, кроме последнего, подключены элементы выдержки времени, выходы которых и выход последнего релейного органа подключены к входам выходного блока, включающего генератор импульсов, выход которого подключен к управляющему входу ключа, выход последнего является выходом выходного блока и включен в цепь включения электромагнита, общие точки датчика тока, релейных органов и выходного блока объединены общим проводом, отличающееся тем, что дополнительно введены N цепей, каждая из которых включает последовательно соединенные триггер, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, токоограничивающий резистор и светодиод, кнопка "Сброс", два формирователя сигнала, резисторы, конденсаторы, блок питания, при этом с выходом последнего через соответствующие резисторы соединены D-входы триггеров, которые также через соответствующие конденсаторы соединены с общим приводом и с выходом соответствующего релейного органа, S-входы триггеров объединены и подключены к выходу первого формирователя сигнала, C-входы триггеров объединены и подключены к выходу второго формирователя сигнала, первый формирователь сигнала выполнен в виде резистора, конденсатора и инвертора, вход последнего через резистор соединен с выходом блока питания, через конденсатор - с общим проводом, через кнопку "Сброс" - с общим проводом, выход инвертора является выходом первого формирователя сигнала, второй формирователь сигнала выполнен в виде резистора и двух элементов И - НЕ, первый вход первого элемента И - НЕ соединен с выходом генератора импульсов выходного блока и через резистор с выходом блока питания, первый вход второго элемента И - НЕ соединен с выходом инвертора первого формирователя сигнала, второй вход первого элемента И - НЕ соединен с выходом второго элемента И - НЕ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И - НЕ и является выходом второго формирователя сигнала, второй вход N-го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ через резистор соединен с выходом блока питания, второй вход N - 1 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с выходом N-го триггера, второй вход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с выходом второго триггера, блок питания имеет выход для соединения с общим проводом, с которым соединены R-входы триггеров и выходы светодиодов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к устройствам релейной защиты.

Известно устройство максимальной токовой защиты (расцепители максимального тока) для токовой защиты электроустановок (1), содержащее датчики тока, выполняющие функции измерительных схем, релейные органы, выполняющие функции схем сравнения, элементы выдержки времени, выходные каскады с ключами для включения электромагнита, воздействующего на механизм расцепления автоматического выключателя.

Это устройство содержит несколько релейных органов, срабатывающих в определенной зоне токов защитной характеристики - зона токов перегрузки 1_п, зона умеренных токов короткого замыкания 1_кзу, зона предельных токов короткого замыкания 1_кзп, и соответственно элементов выдержки времени - элемент выдержки времени при перегрузке ЭВВП, элемент выдержки времени при умеренных токах короткого замыкания ЭВВКЗ. Последний релейный орган, срабатывающий при токах, превышающих 1_кзп, обычно не имеет элемента выдержки времени. Величины токов и соответствующие им уставки тока срабатывания релейных органов удовлетворяют неравенство:

1_п < 1_кзу < 1 _кзп, а выдержки времени, обеспечиваемые ЭВВП и ЭВВКЗ и время срабатывания релейного органа при 1_кзп:

t_п > t_кзу > t_кзп.

Недостатком этого устройства является отсутствие индикатора, индицирующего зону тока, вызвавшего срабатывание соответствующих релейных органов, в результате действия которых произошло отключение автоматического выключателя.

Известно устройство (2), которое содержит датчик тока, к выходу которого подключены входы релейных органов по числу токовых зон защитной характеристики, к выходам релейных органов, кроме последнего, подключены элементы выдержки времени, выходы которых и выход последнего релейного органа подключены ко входам выходного блока, включающего генератор импульсов, выход которого подключен к управляющему входу ключа, выход последнего является выходом выходного блока и включен в цепь включения электромагнита, общие точки датчика тока, релейных органов и выходного блока объединены общим проводом. Это устройство также не имеет индикатора зоны отключаемого тока.

Задача, решаемая данным устройством - создание дополнительных эксплуатационных удобств и сокращение времени определения характера неисправности в защищаемой цепи путем обеспечения индикации зоны отключаемого тока.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит датчик тока 1 (ДТ), к выходу которого подключены по числу N токовых зон защитной характеристики входы релейных органов 2, 3, 4 (РП, РКЗУ, РКЗП). К выходам релейных органов 2, 3, кроме последнего 4, подключены элементы выдержки времени 5, 6 (ЗВВП, ЗВВКЗ), входы которых и выход последнего релейного органа 4 подключены ко входам выходного блока 7 (ВБ), включающего генератор импульсов (ГИ), выход которого подключен к управляющему входу ключа 9 (К), выход последнего является выходом выходного блока 7 и включен в цепь включения электромагнита 10 (Э), воздействующего на механизм расцепления автоматического выключателя 11, общие токи ДТ 1, релейных органов ПР 2, РКЗУ 2 и РКЗП 4 и выходного блока 7 объединены общим проводом. Устройство содержит также N цепей, каждая из которых включает последовательно соединенные триггер 12, 13, 14, элемент "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" 15, 16, 17, токоограничивающий резистор 18 и светодиод 19, 20, 21, кнопку "Сброс" 22, первый 23 (Ф1) и второй 24 (Ф2) формирователи сигнала, резисторы 25, 26, 27, 28, конденсаторы 29, 30 и блок питания 31 (БП). С выходом БП 31 через соответствующие резисторы 25 соединены D-входы триггеров 12, 13, 14, которые также через соответствующие конденсаторы 29 соединены с общим проводом и с выходом соответствующего релейного органа 2, 3, 4.

Входы S триггеров 12, 13, 14 объединены и подключены к выходу первого Ф1 формирователя сигнала 23, входы С триггеров 12, 13, 14 объединены и подключены к выходу второго Ф2 формирователя сигнала 24. Первый Ф1 формирователь сигнала 23 выполнен в виде резистора 26, конденсатора 30 и инвеpтора 32, вход последнего через резистор 26 соединен с выходом БП 31, через конденсатор 30 - с общим проводом, через кнопку "Сброс" 22 - с общим проводом, выход инвеpтора 32 является выходом первого Ф1 формирователя сигнала 23. Второй Ф2 формирователь сигнала 24 выполнен в виде резистора 27 и двух элементов И-НЕ 33, 34, первый вход первого 33 элемента И-НЕ соединен с выходом генератора импульсов 8 выходного блока 7 и через резистор 27 с выходом блока питания 31, первый вход второго 34 элемента И-НЕ соединен с выходом инвертора 32 первого Ф1 формирователя сигнала 23, второй вход первого 33 элемента И-НЕ соединен с выходом второго 34 элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом первого 33 элемента И-НЕ и является выходом второго Ф2 формирователя сигнала 24, второй вход N-ного 17 элемента "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" через резистор 28 соединен с выходом БП 31, второй вход N-1 элемента 16 "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" соединен с выходом N-того триггера 14, второй вход первого 15 элемента "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" соединен с выходом второго 13 триггера, БП 31 имеет выход для соединения с общим проводом, с которым соединены входы R триггеров 12, 13, 14 и выходы светодиодов 19, 20, 21.

Все составные части устройства, предназначенные для выполнения защитных функций - релейные органы 2, 3, 4, элементы выдержки времени 5, 6, выходной блок 7 - получают питание от ДТ 1 при включенном автоматическом выключателе 11, когда через нагрузку выключателя 11 протекает ток.

Составные части устройства, предназначенные для выполнения информационных функций - триггеры 12, 13,14, элементы "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" 15, 16, 17, И-НЕ 33, 34, инвертор 32, резисторы 25, 26, 27, 28, конденсаторы 29, 30, светодиоды 19, 20, 21 - питаются от блока питания 31.

Для выполнения защитных функций не имеет значения последовательность подачи питающих напряжений на его составные части и наличие его на выходе БП 31.

Для правильного функционирования информационной части устройства напряжение на выходе БП 31 должно появляться до включения автоматического выключателя 11 и оставаться после его автоматического отключения.

При появлении напряжения на выходе БП 31 разряженные конденсаторы 29, 30 начинают заряжаться. В это время на входах R триггеров 12, 13, 14 - логический ноль, на входах D - логический ноль, на входе инвертора 32 - логический ноль, а на его выходе - логическая единица, на входах триггеров 12, 13, 14 - единица, на первых входах элементов 33, 34 - единицы, на втором входе элемента 34 - ноль, на его выходе и втором входе элемента 33 - единица, на выходе элемента 33 и входах С триггеров - ноль, на выходах триггеров 12, 13, 14 и на всех входах элементов 15, 16, 17 - логическая единица, на выходах элементов 15, 16, 17 - логический ноль, светодиоды 19, 20, 21 выключены. После заряда конденсаторов 29, 30 на входах D триггеров 12, 13, 14 - единица, на входе инвертора 32 - единица, на его выходе и первом входе элемента 34 - ноль, на входах RS триггеров 12, 13, 14 - ноль, состояние выходов элементов 33, 34, выходов триггеров 12, 13, 14, входов и выходов элементов 15, 16, 17 и светодиодов 19, 20, 21 при этом не изменяется.

При включенном автоматическом выключателе 11 и отсутствии аварийного или ненормального режимов в защищаемой сети на выходах всех релейных органов - логическая единица, на всех входах ВБ 7 - логическая единица, генератор 8 в БВ 7 не генерирует.

При возникновении в защищаемой выключателем 11 сети тока, относящегося к зоне токов перегрузки, срабатывает релейный орган РП 2, имеющий наименьшую уставку тока срабатывания 1 п. С выхода РП 2 логический ноль поступает на вход D первого триггера 12. По истечении выдержки времени, определяемой величиной тока в ЭВВП 5, срабатывает ВБ 7. При этом на выходе ГИ 8 возникает отрицательный импульсный перепад напряжения с близкой к треугольной форме, который открывает К 9, в результате чего Э 10 воздействует на механизм выключателя 11, отключающего ток перегрузки. Одновременно этот импульс поступает на первый вход элемента 33, в результате чего на время действия этого импульса на первом входе элемента 33 - логический ноль, на его выходе и первом входе элемента 34 - логическая единица. По окончании действия импульса на первом входе элемента 33 - единица, на его выходе и втором входе элемента 34 - ноль.

Таким образом, в результате воздействия треугольного импульса от ГИ 8 на выходе Ф2 24 формируется положительный прямоугольный импульс, поступающий на входы С триггеров 12, 13, 14. При этом состояние выходов триггеров 13 и 14 не меняется, а на выходе триггера 12 - логический нуль, в результате на первом входе элемента 15 "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" - ноль, на его выходе - единица, включается светодиод 19, индицируя срабатывание выключателя 11 от РП 2, т. е. от тока перегрузки.

При возникновении в защищаемой сети умеренного тока короткого замыкания, превышающего уставку 1 кзу релейного органа РКЗУ 3, а следовательно и уставку 1 п релейного органа РП 2, срабатывают релейные органы 2 и 3. Однако отключение выключателя 11 происходит только от действия РКЗУ 3 и ЭВВКЗ 6, т. к. выдержка времени tп элемента 5 больше выдержки времени tкзу элемента 6. В результате действия РП 2 и КРЗУ 3 на входы D триггеров 12, 13 и импульса ГИ 8 через формирователь 24 на входы С на выходе триггера 14 остается единица, а на выходах триггеров 12, 13 - ноль. На двух входах элемента 15 и его выходе - ноль, на двух входах элемента 17 - единица, на его выходе - ноль, светодиоды 19 и 21 выключены. На одном входе элемента 16 - ноль, на другом - единица, на его выходе - единица, включается светодиод 20, индицируя отключение выключателя 11 от РКЗУ, т. е. от умеренного тока короткого замыкания.

Аналогично можно показать, что при предельном токе короткого замыкания, превышающим уставку 1 кзп релейного органа РКЗП 4, под действием которого без выдержки времени отключается выключатель 11, включается только светодиод 21.

После отключения выключателя 11 состояния входов и выходов триггеров 12, 13, 14 и светодиодов 19, 20, 21 не изменяются. Для истирания информации служит кнопка 22 "Сброс". При замыкании кнопки 22 на входе инвертора 32 - ноль, на его выходе - 1, на входах S триггеров 12, 13, 14 - единица, на выходах триггеров - единица, на всех входах элементов 15, 16, 17 - единица, на их входах - ноль, все светодиоды выключаются. При отпускании кнопки 22 на входе элемента 32 - единица, на его выходе - ноль, на входах S триггеров - ноль, состояние выходов триггеров 12, 13, 14, входов и выходов элементов 15, 16, 17 и светодиодов 19, 20, 21 не изменяется.

Таким образом, устройство обеспечивает индикацию зоны отключаемого тока, что создает дополнительные эксплуатационные удобства и сокращает время определения характера неисправности в защищаемой сети. (56) Авторское свидетельство СССР N 1601680, кл. H 02 H 3/08, 1989.

Кочетков В. В. Применение защиты с абсолютной селективностью в комплектных трансформаторных подстанциях. Электротехника, 1989, N 6.