Устройство для управления выключателем электроустановки, снабженной релейной защитой

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ выходу релейной защиты и выходу блока команды отключить, а вторым входом подключенный ко второму полюсу источника питания и первому концу катушки отключения, и блок предотвращения ложного отключения выключателя, дополнительно введены логический элемент ИЛИ-НЕ, выходом подключенный к четвертому входу блока предотвращения ложного отключения, и для каждой фазы электроустановки блок контроля тока второй гармоники в проводниках, соединяющих вторичные обмотки трансформаторов тока фаз электроустановки с измерительными органами релейной защиты, причем все введенные блоки и элемент ИЛИ-НЕ закреплены на выключателе электроустановки, первый (второй, третий) вход элемента ИЛИ-НЕ подключен к выходу блока контроля тока для фазы А (В, С), блок предотвращения ложного отключения выключателя выполнен в виде двух-входового и трехвходового логических элементов И с одним инверсным входом. Технико-экономическая эффективность устройства заключается в экономии, полученной в результате предотвращения ложных отключений электроустановки при близких к ней разрядах молний.(73) Республиканское государственное казенное предприятие Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Предварительный патент РК 19739, кл. Н 02 Н 3/38, 2008(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕМ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ,СНАБЖЕННОЙ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТОЙ(57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано для управления выключателем электроустановки. Технический результат изобретения предотвращение отключения электроустановки при разрядах молнии. Технический результат достигается тем, что в устройство для управления выключателем электроустановки, снабженной релейной защитой,содержащее источник оперативного тока, ключ управления,блок команды отключить и закрепленные на выключателе блок контроля напряжения, первым входом подключенный к 22449 Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты и может быть использовано для управления выключателем электроустановки. Известно устройство для управления выключателем электроустановки,снабженной релейной защитой,содержащее источник оперативного тока, первым полюсом подключенный к измерительному, логическому и исполнительному органам защиты, ключ управления, входом подключенный к первому полюсу, и блок команды отключить, входом подключенный к выходу ключа управления, а выходом к выходу исполнительного органа. (Федосеев , Федосеев М.А. Релейная защита электроэнергетических систем. М., 1992). Это устройство имеет серьезный недостаток. Оно может сработать ложно при наведении напряжений в соединительных проводах, которые проложены от выходных органов релейной защиты,расположенных на щите управления, до катушки отключения выключателя,при близких к электроустановке ударах молнии или коротких замыканиях на землю. Известно устройство для управления выключателем электроустановки,снабженной релейной защитой,содержащее источник оперативного тока, первым полюсом подключенный к одному из входов релейной защиты, ключ управления, входом подключенный к первому полюсу, блок команды отключить, первым входом подключенный к выходу ключа управления, а вторым к первому полюсу, и закрепленные на выключателе блок контроля напряжения, первым входом подключенный к выходу релейной защиты и выходу блока команды отключить, а вторым входом подключенный ко второму полюсу источника питания и первому концу катушки отключения, и блок предотвращения ложного отключения выключателя, первым входом подключенный к первому входу блока контроля напряжения, вторым входом - к выходу блока контроля напряжения,третьим - к выходу ключа управления и выходу измерительного органа релейной защиты, а выходом- ко второму концу катушки отключения выключателя (Предварительный патент(13) А(11) 19739 Клецель М.Я. Опублик. 15.07.2008. бюллетень 7). Это устройство лишено недостатков предыдущего, однако оно может сработать от наведенных молнией напряжений в цепях трансформаторов тока, то есть в проводниках,соединяющих измерительные органы релейной защиты, расположенные на щите управления, с трансформаторами тока, расположенными вблизи выключателя электроустановки или встроенными в него. Технический результат изобретения предотвращение отключения электроустановки при разрядах молнии. Технический результат достигается тем, что в устройство для управления выключателем электроустановки, снабженной релейной защитой,содержащее источник оперативного тока, первым 2 полюсом подключенный к одному из входов релейной защиты, ключ управления, входом подключенный к первому полюсу, блок команды отключить, первым входом подключенный к выходу ключа управления, а вторым к первому полюсу, и закрепленные на выключателе блок контроля напряжения, первым входом подключенный к выходу релейной защиты и выходу блока команды отключить, а вторым входом подключенный ко второму полюсу источника питания и первому концу катушки отключения, и блок предотвращения ложного отключения выключателя, первым входом подключенный к первому входу блока контроля напряжения, вторым входом - к выходу блока контроля напряжения, третьим -к выходу ключа управления и выходу измерительного органа релейной защиты, а выходом - ко второму концу катушки отключения выключателя, дополнительно введены логический элемент ИЛИ-НЕ, выходом подключенный к четвертому входу блока предотвращения ложного отключения, и для каждой фазы электроустановки блок контроля тока второй гармоники в проводниках, соединяющих вторичные обмотки трансформаторов тока фаз электроустановки с измерительными органами релейной защиты, причем все введенные блоки и элемент ИЛИ-НЕ закреплены на выключателе электроустановки, первый (второй, третий) вход элемента ИЛИ-НЕ подключен к выходу блока контроля тока для фазы А (В, С), блок предотвращения ложного отключения выключателя выполнен в виде двухвходового и трехвходового логических элементов И с одним инверсным входом, прямой вход двухвходового элемента подключен к выходу блока контроля напряжения,первый прямой вход трехвходового элемента - к первому входу блока контроля напряжения, второй к выходу элемента ИЛИ-Н, инверсный вход двухвходового элемента И - к выходу ключа управления и выходу измерительного органа релейной защиты, трехвходового - к выходу двухвходового элемента, выход трехвходового элемента - ко второму концу катушки отключения,блок контроля второй гармоники выполнен в виде магниточувствительного элемента,усилителя,фильтра второй гармоники и ограничителя,включенных последовательно,магниточувствительный элемент установлен в магнитном поле тока одного из упомянутых проводников, а выход ограничителя подключен к одному из входов элемента ИЛИ-НЕ, в качестве магниточувствительного элемента использован пояс Роговского, концы обмотки которого подключены к входам усилителя, а немагнитный стержень в виде круга, на котором намотана обмотка, закреплен так,что его плоскость перпендикулярна соответствующему проводнику, и проводник проходит через центр круга. Изобретение поясняется чертежом. На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства, где 1 - источник оперативного тока, 2 ключ управления, 3 - блок команды отключить, 4 блок контроля напряжения,5 блок 22449 предотвращения отключения выключателя, 6, 7, 8 блоки контроля тока второй гармоники, 9 логический элемент ИЛИ-НЕ, 10 - двухвходовый логический элемент И с инверсным входом, 11 трехвходовой логический элемент И с инверсным входом. Источник 1, ключ 2, блок 3 и блок 12 релейной защиты расположены на щите управления,остальные блоки и элементы И, ИЛИ - на выключателе 13 электроустановки 14 с токопроводами 15, 16, 17 фаз А, В, С, соединяющих выключатель 13 с электроустановкой 14. Источник 1 одним полюсом подключен к оперативным цепям блока 12, ключу 2 и блоку 3 команды отключить. Другой полюс источника 1 с помощью проводника 18 подключен к первому концу 19 катушки 20 отключения выключателя 13. Второй конец 21 катушки 20 подключен к выходу элемента И-11, один прямой вход элемента 11 подключен к выходу элемента ИЛИ-НЕ-9, другой прямой вход И-11 помощью проводника 22 подключен к выходу блока 12 и к входу блока 4,другой прямой вход которого подключен к концу 19 катушки 20. Инверсный вход элемента И-11 подключен к выходу элемента 10, прямой вход элемента 10 - к выходу блока 4, инверсный с помощью проводника 23 - к выходу ключа 2, и входу измерительного органа релейной защиты(измерительный орган внутри защиты и на чертеже не показан), к первому (второму, третьему) входу элемента 9 подключен выход блока 6 (7, 8). Блоки 6,7 и 8 контроля тока второй гармоники выполнены(фиг. 2) с помощью усилителя 24, фильтра 25 второй гармоники,ограничителя 26 и магниточувствительного элемента,например датчика Холла или пояса 27 Роговского с катушкой 28, намотанной на немагнитный сердечник в виде окружности. Плоскость сердечника располагают перпендикулярно проводнику 29 (30, 31),соединяющему вторичную обмотку трансформатора тока 34 (33, 32) фаз С (В, А) электроустановки с релейной защитой 12. Устройство работает следующим образом. В режиме рабочей нагрузки электроустановки в токе фаз отсутствуют вторые гармоники. Нет их и во вторичных цепях трансформаторов тока 29, 30, 31. На входы элемента ИЛИ-НЕ-9 сигналы не поступают, не поступают сигналы от ключа 2 управления и релейной защиты 12. В результате не поступает сигнал по соединительному проводу 22 на прямой вход элемента 11, и катушка 20 не обтекается током,так как не срабатывает элемент 11. При необходимости отключить электроустановку оперативный персонал поворачивает ключ 2, запуская блок команды отключить, и подает сигнал по проводам 23 на инверсный вход элемента 10, запрещая ему срабатывать. Блок 3 подает сигнал (по проводнику 22) на вход блока контроля напряжения и на первый прямой вход трехвходового элемента 11, на второй прямой вход которого подается сигнал от элемента 9, так как на входах последнего сигналов нет (нет токов второй гармоники). Блок 4 фиксирует наличие напряжения между проводами 22 и 18 у выключателя и подает сигнал на прямой вход элемента 10, который не срабатывает, так как на его инверсный вход подан сигнал. В результате элемент 11 срабатывает и подает потенциал на конец 21 катушки 20, которая обтекается током, выключатель отключается. При коротком замыкании(КЗ) в электроустановке 14 блоки 6, 7, 8 не выдадут сигналов, так как в токе КЗ нет второй гармоники.(Поэтому его нет и в проводах 29, 30, 31). Элемент 9 выдает сигнал на второй прямой вход элемента 11. На первый прямой вход дает сигнал релейная защита 12, так как она срабатывает. На инверсный вход элемента 11 сигнал не поступает, в связи с тем,что элемент 10 не срабатывает. Срабатывание предотвращает сигнал полученный с выхода измерительного органа релейной защиты 12 по проводнику 23, который приходит быстрее, чем сигнал с ее выходных органов. Если электроустановка находилась в рабочем режиме и произошел разряд молнии вблизи нее,который навел напряжение в цепях 22 и 18 отключения выключателя и не навел в токовых цепях 29, 30, 31, срабатывает блок 4 и подает сигнал на прямой вход элемента 10, на инверсный вход которого сигнал не подается (не сработал измерительный орган релейной защиты и не включался ключ 2). Поэтому на выходе элемента 10 появляется сигнал, запрещающий срабатывание элемента 11, и выключатель не отключается. То же произойдет, если в цепях 29, 30, 31 также наведется напряжение. Если напряжение наведется только в цепях 29,30, 31 и при этом сработает релейная защита 12,запрет на отключение выключателя подается элементом ИЛИ-НЕ-9 на выходе которого исчезнет сигнал, так как, хотя бы на одном его входе,появится сигнал от одного из блоков 6, 7, 8,поскольку фильтр 25 (фиг. 2) выдаст сигнал о появлении тока второй гармоники, которая обязательно содержится в токе разряда молнии. Элемент 11 не сработает несмотря на то, что на его первый прямой вход поступит сигнал от релейной защиты, и элемент 10 сигнал не выдает (на его инверсный вход пришел сигнал от измерительного органа защиты). Таким образом, устройство ведет себя верно во всех режимах. Технико-экономическая эффективность устройства заключается в экономии полученной в результате предотвращения ложных отключений электроустановки при близких к ней разрядах молний. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для управления выключателем электроустановки, снабженной релейной защитой,содержащее источник оперативного тока, первым полюсом подключенный к одному из входов релейной защиты, ключ управления, входом подключенный к первому полюсу, блок команды 3 22449 отключить, первым входом подключенный к выходу ключа управления, а вторым к первому полюсу, и закрепленные на выключателе блок контроля напряжения, первым входом подключенный к выходу релейной защиты и выходу блока команды отключить, а вторым входом подключенный ко второму полюсу источника питания и первому концу катушки отключения, и блок предотвращения ложного отключения выключателя, первым входом подключенный к первому входу блока контроля напряжения, вторым входом - к выходу блока контроля напряжения, третьим - к выходу ключа управления и выходу измерительного органа релейной защиты, а выходом - ко второму концу катушки отключения выключателя, отличающееся тем, что в него дополнительно введены логический элемент ИЛИ-НЕ, выходом подключенный к четвертому входу блока предотвращения ложного отключения, и для каждой фазы электроустановки блок контроля тока второй гармоники в проводниках, соединяющих вторичные обмотки трансформаторов тока фаз электроустановки с измерительными органами релейной защиты,причем все введенные блоки и элемент ИЛИ-НЕ закреплены на выключателе электроустановки,первый (второй, третий) вход элемента ИЛИ-НЕ подключен к выходу блока контроля тока для фазы А (В, С). 2. Устройство для управления выключателем электроустановки, снабженной релейной защитой по п. 1, отличающееся тем, что блок предотвращения ложного отключения выключателя выполнен в виде двухвходового и трехвходового логических элементов И с одним инверсным входом, прямой вход двухвходового элемента подключен к выходу блока контроля напряжения,первый прямой вход трехвходового элемента - к первому входу блока контроля напряжения, второй к выходу элемента ИЛИ-НЕ, инверсный вход двухвходового элемента И - к выходу ключа управления и выходу измерительного органа релейной защиты, трехвходового - к выходу двухвходового элемента, выход трехвходового элемента - ко второму концу катушки отключения. 3. Устройство для управления выключателем электроустановки, снабженной релейной защитой,по п. 2, отличающееся тем, что блок контроля второй гармоники выполнен в виде магниточувствительного элемента,усилителя,фильтра второй гармоники и ограничителя,включенных последовательно,причем магниточувствительный элемент установлен в магнитном поле тока одного из упомянутых проводников, а выход ограничителя подключен к одному из входов элемента ИЛИ-НЕ. 4. Устройство для управления выключателем электроустановки, снабженной релейной защитой,по п. 3, отличающееся тем, что в качестве магниточувствительного элемента использован пояс Роговского, концы обмотки которого подключены к входам усилителя, а немагнитный стержень в виде круга, на котором намотана обмотка, закреплен так,что его плоскость перпендикулярна соответствующему проводнику, и проводник проходит через центр круга.