ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Устройство содержит датчик тока нулей последовательности 1 (см. рис.), датчик напряжения нулевой последовательности 2, первый 3 и второй 4 усилители, первый 5 и второй 9 релейные элементы с характеристикой

где

х иy-соответственно входной и выходной сигналы;

u_е-напряжение, соответствующее уровню логической единицы;

х_o- порог переключения релейного элемента,

первый 6 и второй 8 блоки измерения периода, блок сравнения фазы 7, первый 10 и второй 13 одновибраторы, первый 11 и второй 12 блоки сравнения, пятивходовый элемент И 14, элемент НЕ 15, таймер 16 со сбросом, двухвходовый элемент ИЛИ-НЕ 17, исполнительный 18.

Устройство для направленной защиты электрической сети от замыкания на землю работает следующим образом. Датчики тока 1 и напряжения 2 нулевой последовательно­сти формируют сигналы, пропорциональные соответственно току и напряжению нулевой последовательности, которые усиливаются с помощью усилителей 3 и 4. Блок сравнения фазы 7, на входы которого подаются сигналы с выходов усилителей 3 и 4, выполняет измерение в течение каждого полупериода входных сигналов фазового сдвигаjмежду напряжением и током нулевой последова­тельности и сравнение полученного значения с границамиj₁иj₂зоны срабатывания защитного отключения. Еслиj₁ЈjЈj₂,то на выходе блока сравнения фазы формиру­ется сигнал с уровнем логической единицыu ₇=u _e,в противном случаеu₇=0. Этот сигнал сохраняется на выходе блока 7 до момента окончания следующего измерения, т.е., в течение полупериода.

Сигналы с выходов первого 3 и второго 4 усилителей поступают также на входы соответственно первого 5 и второго 9 релейных элементов, которые в случае превышения амплитудными значениями входных сигналов уровней переключения формируют импульсы, следующие с удвоен­ной частотой сигналов. Импульсы с выходов релейных элементов 5 и 9 поступают на входы одновибраторов с перезапуском 10 и 13, длительность выходных импульсов кото­рых выбирается, равной половине периода сети. В результате этого появление на входах одновибраторов 10 и 9 импульсов приводит к формированию на их выходах постоянных напряжений с уровнем логической единицы.

Блоки измерения периода6и 8 выполняют цифровое измерение периода выходных сигналов усилителей соответствен­но 3 и 4 за половину периода сети. Результаты измерений с выходов блоков 6 и 8 поступают на входы соответственно первого 11 и второго 12 блоков сравнения, которые формируют сигналы логической единицыu _eв случае, если отклонение периода от номинального значения (20 мс) не превышает допустимой величины (напри­мер, 5%), и логического 0 - в противном случае. Результаты сравнения действуют на выходах блоков 11 и 12 до момента окончания следующего измерения, т.е. в течение половины периода входного сигнала.

Логические сигналы с выходов первого 10 и второго 13 одновибраторов, первого 11 и второго 12 блоков сравнения и блока сравнения фазы 7 поступают на входы элемента И 14, выходной сигнал которого управляет запуском и сбросом таймера 16. При появлении на выходе элемента И 14 сигнала логической единицы происходит запуск таймера 16, а при формировании на выходе элемента И 14 напряжения с уровнем логического 0 с помощью элемента НЕ 15 осуществляется сброс таймера 16.

Логический элемент ИЛИ-НЕ 17 обеспе­чивает логику срабатывания защиты: вклю­чение исполнительного органа 18 происходит после выключения таймера и при сохранении аварийной ситуации (сигнал логической единицы на выходе элемента И).

В случае нормальной работы электриче­ской сети при отсутствии замыканий на землю ток и напряжение нулевой последо­вательности близки к нулю. Следовательно, сигналы на выходах первого 3 и второго 4 усилителей близки к нулю, напряжения на выходах релейных элементов 5 и 9 равны 0, сигналы на выходах первого 10 и второго 13 одновибраторов соответствуют уровню логического нуля. Следовательно, на выходе элемента И 14 всегда действует сигнал с уровнем логического нуля. Исполнительный орган 18 отключен.

При возникновении в электрической сети однофазного замыкания на землю появляют­ся ток и напряжение нулевой последователь­ности, которые преобразуются датчиками тока 1 и напряжения 2 нулевой последова­тельности. Выходные сигналы этих датчиков усиливаются соответственно первым 3 и вторым 4 усилителями и поступают на входы соответственно первого 5 и второго 9 релейных элементов, первого 6 и второго 8 блоков измерения периода и блок сравнения фазы 7. Если значения тока и напряжения нулевой последовательности таковы, что входные сигналы первого 5 и второго 9 релейных элементов превышают уровень их переключения, то на выходах этих элементов формируются импульсные последовательности с частотой, равной удвоенной частоте сети, которые поступают на входы одновибраторов 10 и 13. В результате на выходах одновибраторов формируются сигналы с уровнем логической единицы, которые действуют на первом и пятом входах элемента И 14.

Блок сравнения фазы 7, выполняющий измерение фазового сдвига током и напряжением, формирует сигнал логической единицы в случае, если измеренное значение находится в зоне срабатывания защиты (j₁ЈjЈj₂). Значенияj₁иj₂являются настроечными параметрами и зависятот конкретных требований для электрической сети.

Появление сигнала с уровнем логической единицы на выходе элемента И 14 вызывает запуск таймера 16.

Рис. Функциональная схема устройства для направленной защиты электрической сети от замыкания на землю.