УСТРОЙСТВО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ НА ГЕРКОНАХ И МАГНИТОРЕЗИСТОРЕ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ С ТРАНСФОРМАТОРОМ И ВЫПРЯМИТЕЛЕМ
RESIDUAL CURRENT DEVICE IN REED SWITCHES AND MAGNETORESISTOR FOR CONVERTER INSTALLATION WITH TRANSFORMER AND RECTIFIER

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к устройствам для защиты вентильных преобразовательных установок, и может быть использовано на преобразовательных установках, силовые трансформаторы которых имеют значительный бросок тока намагничивания.
Известно устройство для дифференциальной защиты преобразовательной установки [KZ 22076 А4, Н02Н 7/12, опубл. 15.12.2009], содержащее первый, второй и третий выпрямители, входами подключенные к трансформаторам тока фаз установки, а выходами через регулировочные резисторы к обмоткам первого, второго и третьего герконов, установленных в магнитном поле выпрямленного тока установки и своими контактами подключенных к входам четвертого и пятого, пятого и шестого, четвертого и шестого элементов И соответственно, своими выходами подключенных к соответствующим входам элемента ИЛИ, выходом подключенного в цепь отключения выключателя, первый, второй и третий элементы сравнения, входами подключенные к выходам первого и второго, первого и третьего, второго и третьего выпрямителей соответственно, а выходами к входам первого, второго и третьего элементов И, выходами подключенных к цепям сигнализации.
Однако это устройство нуждается в высоковольтных металлоемких трансформаторах переменного тока, которые устанавливаются со стороны высшего напряжения трансформатора.
Известно устройство для дифференциальной защиты преобразовательной установки, снабженной трансформатором [SU 1246230 А1, МПК 4 H02H 7/10, опубл. 23.07.86], выбранное в качестве прототипа, содержащее исполнительный орган, герконы с управляющими обмотками, каждый из которых предназначен для размещения в магнитном поле токопровода соответствующей фазы переменного тока со стороны высшего напряжения трансформатора установки, блок измерения с источником постоянного оперативного тока, выполненный в виде моста Уистона, в качестве одного из плеч которого использован магниторезистор, закрепленный в магнитном поле токопровода постоянного тока преобразовательной установки, в качестве остальных плеч - резисторы, одна диагональ моста Уистона использована в качестве выходов блока измерения, а другая диагональ моста Уистона подключена к выходу источника постоянного оперативного тока, блок сигнализации, контролирующий геркон и регулируемый резистор, через которые к выходам блока измерения подключены управляющие обмотки герконов, дополнительный геркон для каждой фазы, закрепленный в магнитном поле токопровода соответствующей фазы переменного тока, замыкающий контакт которого через первый элемент ВРЕМЯ и элемент НЕ подключен к первому входу элемента И, выходом подключенного к первому входу исполнительного органа, вторым входом подключенного к контакту контролирующего геркона, другим контактом подключенного к блоку сигнализации и к контактам герконов с управляющими обмотками, второй вход элемента И подключен к выходу второго элемента ВРЕМЯ, к которому подключен вход третьего элемента ВРЕМЯ, выходом подключенного к входу сброса элемента ПАМЯТЬ, входом записи подключенного к размыкающему контакту соответствующего геркона с управляющей обмоткой, а выходом - к входу второго элемента ВРЕМЯ.
Недостатком данной защиты является малая надежность, так как при неисправности одного из ее элементов она не срабатывает или срабатывает излишне. Кроме того, при неисправности в этой защите невозможно определить поврежденный элемент.
Задачей изобретения является повышение надежности защиты и определение поврежденных элементов.
Поставленная задача решена за счет того, что устройство дифференциальной защиты на герконах и магниторезисторе для преобразовательной установки с трансформатором и выпрямителем, так же как и в прототипе, содержит исполнительный орган, выход которого подключен в цепь отключения выключателя трансформатора преобразовательной установки, первый, второй, третий герконы с управляющими обмотками, размещенные в магнитном поле токопроводов переменного тока соответственно фаз А, В, С трансформатора преобразовательной установки, первый, второй, третий герконы без обмоток, размещенные точно так же, как и герконы с управляющими обмотками, первый блок измерения с источником постоянного оперативного тока, выполненный в виде моста Уистона, в качестве одного из плеч которого использован магниторезистор, закрепленный в магнитном поле токопровода постоянного тока преобразовательной установки, в качестве остальных плеч - резисторы, одна диагональ моста Уистона использована в качестве выходов первого блока измерения, а другая диагональ моста Уистона подключена к выходу источника постоянного оперативного тока, первый блок сигнализации, первый контролирующий геркон с управляющей обмоткой и первый регулируемый резистор, через которые к первому выходу первого блока измерения подключены концы управляющих обмоток первого, второго и третьего герконов, начала этих обмоток подключены ко второму выходу первого блока измерения, первый блок отстройки от броска тока намагничивания, выполненный в виде первого элемента И, первого элемента НЕ, первого, второго, третьего элементов ВРЕМЯ, элемента ПАМЯТЬ, при этом первый элемент ВРЕМЯ, входом подключенный к первому входу первого блока отстройки от броска тока намагничивания, выходом через первый элемент НЕ подключен к первому входу первого элемента И, выходом подключенного к выходу первого блока отстройки от броска тока намагничивания, а вторым входом - к выходу второго элемента ВРЕМЯ, к которому также подключен вход третьего элемента ВРЕМЯ, выходом подключенного к входу сброса элемента ПАМЯТЬ, входом записи подключенного ко второму входу первого блока отстройки от броска тока намагничивания, а выходом - к входу второго элемента ВРЕМЯ.
Согласно изобретению, введены четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый герконы с управляющими обмотками, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый герконы без обмоток, второй и третий блоки измерения, выполненные точно так же, как и первый блок измерения, второй и третий блоки сигнализации, второй и третий контролирующие герконы с управляющими обмотками, второй и третий регулируемые резисторы, первый, второй, третий элементы сравнения, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой блоки диагностики, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый блоки отстройки от броска тока намагничивания, выполненные точно так же, как и первый блок отстройки от броска тока намагничивания, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый элементы И, первый, второй, третий, четвертый элементы ИЛИ. Четвертый и седьмой (пятый и восьмой; шестой и девятый) герконы с управляющими обмотками размещены в магнитном поле токопровода фазы А (В, С), аналогично четвертому и седьмому (пятому и восьмому; шестому и девятому) герконам без обмоток. Начала управляющих обмоток четвертого (пятого, шестого) и седьмого (восьмого, девятого) герконов подключены ко вторым выходам второго и третьего блоков измерения, а концы - к началам обмоток управления второго и третьего контролирующих герконов, концы этих обмоток подключены через второй и третий регулируемые резисторы к первым выходам второго и третьего блоков измерения. Каждые три геркона без обмоток замыкающими контактами подключены к первым, вторым, третьим входам первого, третьего, пятого блоков диагностики. Каждые три геркона с управляющими обмотками размыкающими контактами подключены к первым, вторым, третьим входам второго, четвертого, шестого блоков диагностики. Третий, шестой, девятый выходы первого (третьего, пятого) блока диагностики подключены к первым входам первого, второго и третьего (четвертого, пятого и шестого; седьмого, восьмого и девятого) блоков отстройки от броска тока намагничивания. Второй, четвертый, шестой выходы второго (четвертого, шестого) блока диагностики подключены ко вторым входам первого, второго и третьего (четвертого, пятого и шестого; седьмого, восьмого и девятого) блоков отстройки от броска тока намагничивания. Первые, вторые, четвертые, пятые, седьмые, восьмые выходы первого, третьего, пятого блоков диагностики и первые, третьи, пятые выходы второго, четвертого, шестого блоков диагностики подключены к цепи сигнализации. Первый контакт первого контролирующего геркона с управляющей обмоткой подключен ко второму входу исполнительного органа. Первый контакт второго контролирующего геркона с управляющей обмоткой подключен к третьему входу исполнительного органа. Первый контакт третьего контролирующего геркона с управляющей обмоткой подключен к четвертому входу исполнительного органа. Второй контакт первого (второго, третьего) контролирующего геркона с управляющей обмоткой через первый (второй, третий) блок сигнализации подключен к контактам первого, второго и третьего (четвертого, пятого и шестого; седьмого, восьмого и девятого) герконов с управляющими обмотками. Контакты герконов без обмоток подключены к плюсу источника оперативного тока. Выходы первого, второго, третьего блоков измерения попарно подключены к входам первого, второго, третьего элементов сравнения, выходы которых попарно подключены к входам второго, третьего, четвертого элементов И, выходами подключенных к цепи сигнализации. Выходы первого, второго, третьего (четвертого, пятого, шестого; седьмого, восьмого, девятого) блоков отстройки от броска тока намагничивания попарно подключены к входам пятого, шестого, седьмого (восьмого, девятого, десятого; одиннадцатого, двенадцатого, тринадцатого) элементов И, выходами подключенных к входам первого (второго, третьего) элемента ИЛИ, выходом подключенного к входу четвертого элемента ИЛИ. Выход четвертого элемента ИЛИ подключен к первому входу исполнительного органа. Первый, третий, пятый блоки диагностики выполнены в виде четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого, девятого элементов ВРЕМЯ, четырнадцатого, пятнадцатого, шестнадцатого элементов И, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого, девятого, десятого элементов НЕ. Четвертый и пятый (шестой и седьмой; восьмой и девятый) элементы ВРЕМЯ своими выходами через пятый и шестой (седьмой и восьмой; девятый и десятый) элементы НЕ соответственно подключены к первому и второму входам четырнадцатого (пятнадцатого, шестнадцатого) элемента И, выходом подключенного к третьему (шестому, девятому) выходу первого блока диагностики, а третьим входом - к первому (второму, третьему) входу первого блока диагностики, к которому также подключены входы пятого (седьмого, девятого) элемента ВРЕМЯ и второго (третьего, четвертого) элемента НЕ, выходом подключенного к входу четвертого (шестого, восьмого) элемента ВРЕМЯ. Четвертый (пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый) элемент ВРЕМЯ выходом подключен к первому (второму, четвертому, пятому, седьмому, восьмому) выходу первого блока диагностики. Второй, четвертый, шестой блоки диагностики выполнены в виде десятого, одиннадцатого, двенадцатого элементов ВРЕМЯ, семнадцатого, восемнадцатого, девятнадцатого элементов И, одиннадцатого, двенадцатого, тринадцатого элементов НЕ. Десятый (одиннадцатый, двенадцатый) элемент ВРЕМЯ выходом через одиннадцатый (двенадцатый, тринадцатый) элемент НЕ подключен к первому входу семнадцатого (восемнадцатого, девятнадцатого) элемента И, выходом подключенного ко второму (четвертому, шестому) выходу второго блока диагностики, а вторым входом - к первому (второму, третьему) входу второго блока диагностики, к которому также подключен вход десятого (одиннадцатого, двенадцатого) элемента ВРЕМЯ. К выходу последнего подключен первый (третий, пятый) выход второго блока диагностики.
Введение дополнительных герконов с управляющими обмотками, герконов без обмоток, блоков измерения, блоков отстройки от броска тока намагничивания, введение элементов сравнения, блоков диагностики, элементов И, элементов ИЛИ позволяет, по сравнению с прототипом, повысить надежность функционирования защиты за счет того, что при любой неисправности в одном из блоков ее составляющих, а также каждого из герконов, защита остается работоспособной, выполняя свои функции; к тому же оно дает возможность выявления неисправностей элементов устройства.
На фиг. 1 представлена первая часть функциональной схемы устройства.
На фиг. 2 представлена вторая часть функциональной схемы устройства.
На фиг. 3 представлена схема первого блока отстройки от броска тока намагничивания.
На фиг. 4 представлена схема первого блока диагностики.
На фиг. 5 представлена схема второго блока диагностики.
Устройство дифференциальной защиты на герконах и магниторезисторе для преобразовательной установки с трансформатором и выпрямителем содержит: исполнительный орган 1 (ИО) (фиг. 1), выход которого подключен в цепь отключения выключателя трансформатора 2 преобразовательной установки (состоящей также из выпрямителя 3, к которому подключена нагрузка 4); первый 5, второй 6, третий 7, четвертый 8, пятый 9, шестой 10, седьмой 11, восьмой 12, девятый 13 герконы с управляющими обмотками; первый 14, второй 15, третий 16, четвертый 17, пятый 18, шестой 19, седьмой 20, восьмой 21, девятый 22 герконы без обмоток; при этом первый 5 (четвертый 8, седьмой 11), второй 6 (пятый 9, восьмой 12), третий 7 (шестой 10, девятый 13) герконы с управляющими обмотками размещены в магнитном поле токопроводов 23, 24, 25 переменного тока соответственно фаз А, В, С преобразовательной установки, так же как и первый 14 (четвертый 17, седьмой 20), второй 15 (пятый 18, восьмой 21), третий 16 (шестой 19, девятый 22) герконы без обмоток; первый блок измерения 26 (БИ1) с источником постоянного оперативного тока 27, выполненный в виде моста Уистона, в качестве одного из плеч которого использован магниторезистор 28, закрепленный в магнитном поле токопровода 29 постоянного тока выпрямителя 3, в качестве остальных плеч - резисторы 30, одна диагональ моста Уистона использована в качестве выходов первого блока измерения 26 (БИ1), а другая диагональ моста Уистона подключена к выходу источника постоянного оперативного тока 27; второй 31 (БИ2) и третий 32 (БИ3) блоки измерения, выполненные точно так же, как и первый блок измерения 26 (БИ1); первый 33 (БС1), второй 34 (БС2), третий 35 (БС3) блоки сигнализации, первый 36, второй 37, третий 38 контролирующие герконы с управляющими обмотками и первый 39, второй 40, третий 41 регулируемые резисторы, через которые к первым выходам 42 первого 26 (БИ1), второго 31 (БИ2), третьего 32 (БИ3) блоков измерения подключены концы управляющих обмоток первого 5, второго 6 и третьего 7, четвертого 8, пятого 9 и шестого 10, седьмого 11, восьмого 12 и девятого 13 герконов соответственно; начала этих обмоток подключены ко вторым выходам 43 первого 26 (БИ1), второго 31 (БИ2), третьего 32 (БИ3) блоков измерения; первый блок отстройки от броска тока намагничивания 44 (БОБТН1) (фиг. 2, фиг. 3), выполненный в виде первого элемента И 45 (И1), первого элемента НЕ 46 (НЕ1), первого 47 (ВР1), второго 48 (ВР2), третьего 49 (ВРЗ) элементов ВРЕМЯ, элемента ПАМЯТЬ 50 (П); при этом первый элемент ВРЕМЯ 47 (ВР1), входом подключенный к первому входу 51 первого блока отстройки от броска тока намагничивания 44 (БОБТН1), выходом через первый элемент НЕ 46 (НЕ1) подключен к первому входу первого элемента И 45 (И1), выходом подключенного к выходу 52 первого блока отстройки от броска тока намагничивания 44 (БОБТН1), а вторым входом - к выходу второго элемента ВРЕМЯ 48 (ВР2), к которому также подключен вход третьего элемента ВРЕМЯ 49 (ВР3), выходом подключенного к входу сброса элемента ПАМЯТЬ 50 (П), входом записи подключенного ко второму входу 53 первого блока отстройки от броска тока намагничивания 44 (БОБТН1), а выходом - к входу второго элемента ВРЕМЯ 48 (ВР2); второй 54 (БОБТН2), третий 55 (БОБТН3), четвертый 56 (БОБТН4), пятый 57 (БОБТН5), шестой 58 (БОБТН6), седьмой 59 (БОБТН7), восьмой 60 (БОБТН8), девятый 61 (БОБТН9) блоки отстройки от броска тока намагничивания, выполненные точно так же, как и первый блок 44 (БОБТН1), первый 62 (ЭС1), второй 63 (ЭС2), третий 64 (ЭС3) элементы сравнения, первый 65 (БД1), второй 66 (БД2), третий 67 (БДЗ), четвертый 68 (БД4), пятый 69 (БД5), шестой 70 (БД6) блоки диагностики, второй 71 (И2), третий 72 (И3), четвертый 73 (И4), пятый 74 (И5), шестой 75 (И6), седьмой 76 (И7), восьмой 77 (И8), девятый 78 (И9), десятый 79 (И10), одиннадцатый 80 (И11), двенадцатый 81 (И12), тринадцатый 82 (И13) элементы И, первый 83 (ИЛИ1), второй 84 (ИЛИ2), третий 85 (ИЛИ3), четвертый 86 (ИЛИ4) элементы ИЛИ, причем каждые три геркона без обмоток замыкающими контактами подключены к первым 87, вторым 88, третьим 89 входам первого 65 (БД1), третьего 67 (БДЗ), пятого 69 (БД5) блоков диагностики, каждые три геркона с управляющими обмотками размыкающими контактами подключены к первым 90, вторым 91, третьим 92 входам второго 66 (БД2), четвертого 68 (БД4), шестого 70 (БД6) блоков диагностики, третий 93, шестой 94, девятый 95 выходы первого 65 (БД1) (третьего 67 (БД3), пятого 69 (БД5)) блока диагностики подключены к первым входам 51 первого 44 (БОБТН1), второго 54 (БОБТН2) и третьего 55 (БОБТН3) (четвертого 56 (БОБТН4), пятого 57 (БОБТН5) и шестого 58 (БОБТН6); седьмого 59 (БОБТН7), восьмого 60 (БОБТН8) и девятого 61 (БОБТН9)) блоков отстройки от броска тока намагничивания, второй 96, четвертый 97, шестой 98 выходы второго 66 (БД2) (четвертого 68 (БД4), шестого 70 (БД6)) блока диагностики подключены ко вторым входам 53 первого 44 (БОБТН1), второго 54 (БОБТН2) и третьего 55 (БОБТН3) (четвертого 56 (БОБТН4), пятого 57 (БОБТН5) и шестого 58 (БОБТН6); седьмого 59 (БОБ1Н7), восьмого 60 (БОБТН8) и девятого 61 (БОБТН9)) блоков отстройки от броска тока намагничивания, первые 99, вторые 100, четвертые 101, пятые 102, седьмые 103, восьмые 104 выходы первого 65 (БД1), третьего 67 (БД3), пятого 69 (БД5) блоков диагностики и первые 105, третьи 106, пятые 107 выходы второго 66 (БД2), четвертого 68 (БД4), шестого 70 (БД6) блоков диагностики подключены к цепи сигнализации, первый контакт 108 первого контролирующего геркона с управляющей обмоткой 36 подключен ко второму входу 109 исполнительного органа 1 (ИО), первый контакт ПО второго контролирующего геркона с управляющей обмоткой 37 подключен к третьему входу 111 исполнительного органа 1 (ИО), первый контакт 112 третьего контролирующего геркона с управляющей обмоткой 38 подключен к четвертому входу 113 исполнительного органа 1 (ИО), второй контакт первого 36 (второго 37, третьего 38) контролирующего геркона с управляющей обмоткой через первый 33 (БС1) (второй 34 (БС2), третий 35 (БС3)) блок сигнализации подключен к контактам первого 5, второго 6 и третьего 7 (четвертого 8, пятого 9 и шестого 10; седьмого 11, восьмого 12 и девятого 13) герконов с управляющими обмотками, контакты герконов без обмоток подключены к плюсу источника постоянного оперативного тока, выходы первого 26 (БИ1), второго 31 (БИ2), третьего 32 (БИ3) блоков измерения попарно подключены к входам первого 62 (ЭС1), второго 63 (ЭС2), третьего 64 (ЭС3) элементов сравнения, выходы которых попарно подключены к входам второго 71 (И2), третьего 72 (И3), четвертого 73 (И4) элементов И, выходами подключенных к цепи сигнализации, выходы 52 первого 44 (БОБТН1), второго 54 (БОБТН2), третьего 55 (БОБТН3) (четвертого 56 (БОБТН4), пятого 57 (БОБТН5), шестого 58 (БОБТН6); седьмого 59 (БОБТН7), восьмого 60 (БОБТН8), девятого 61 (БОБТН9)) блоков отстройки от броска тока намагничивания попарно подключены к входам пятого 74 (И5), шестого 75 (И6), седьмого 76 (И7) (восьмого 77 (И8), девятого 78 (И9), десятого 79 (И10); одиннадцатого 80 (И11), двенадцатого 81 (И12), тринадцатого 82 (И13)) элементов И, выходами подключенных к входам первого 83 (ИЛИ1) (второго 84 (ИЛИ2), третьего 85 (ИЛИ3)) элемента ИЛИ, выходом подключенного к входу четвертого элемента ИЛИ 86 (ИЛИ4), выход 114 четвертого элемента ИЛИ 86 (ИЛИ4) подключен к первому входу 115 исполнительного органа 1 (ИО).
Устройство блоков диагностики. Первый блок диагностики 65 (БД1) (фиг. 4) содержит четвертый 116 (ВР4), пятый 117 (ВР5), шестой 118 (ВР6), седьмой 119 (ВР7), восьмой 120 (ВР8), девятый 121 (ВР9) элементы ВРЕМЯ, четырнадцатый 122 (И14), пятнадцатый 123 (И15), шестнадцатый 124 (И16) элементы И, второй 125 (НЕ2), третий 126 (НЕ3), четвертый 127 (НЕ4), пятый 128 (НЕ5), шестой 129 (НЕ6), седьмой 130 (НЕ7), восьмой 131 (НЕ8), девятый 132 (НЕ9), десятый 133 (НЕ10) элементы НЕ, причем четвертый 116 (ВР4) и пятый 117 (ВР5) (шестой 118 (ВР6) и седьмой 119 (ВР7); восьмой 120 (ВР8) и девятый 121 (ВР9)) элементы ВРЕМЯ своими выходами через пятый 128 (НЕ5) и шестой 129 (НЕ6) (седьмой 130 (НЕ7) и восьмой 131 (НЕ8); девятый 132 (НЕ9) и десятый 133 (НЕ10)) элементы НЕ соответственно подключены к первому и второму входам четырнадцатого 122 (И14) (пятнадцатого 123 (И15), шестнадцатого 124 (И16)) элемента И, выходом подключенного к третьему 93 (шестому 94, девятому 95) выходу первого блока диагностики 65 (БД1), а третьим входом - к первому 87 (второму 88, третьему 89) входу первого блока диагностики 65 (БД1), к которому также подключены входы пятого 117 (ВР5) (седьмого 119 (ВР7), девятого 121 (ВР9)) элемента ВРЕМЯ и второго 125 (НЕ2) (третьего 126 (НЕ3), четвертого 127 (НЕ4)) элемента НЕ, выходом подключенного к входу четвертого 116 (ВР4) (шестого 118 (ВР6), восьмого 120 (ВР8)) элемента ВРЕМЯ, четвертый 116 (ВР4) (пятый 117 (ВР5), шестой 118 (ВР6), седьмой 119 (ВР7), восьмой 120 (ВР8), девятый 121 (ВР9)) элемент ВРЕМЯ выходом подключен к первому 99 (второму 100, четвертому 101, пятому 102, седьмому 103, восьмому 104) выходу первого блока диагностики 65 (БД1). В первом блоке диагностики 65 (БД1) четвертый 116 (ВР4), шестой 118 (ВР6) и восьмой 120 (ВР8) элементы ВРЕМЯ контролируют время разомкнутого состояния контактов первого 14, четвертого 17 и седьмого 20 герконов без обмоток (диагностируется их несрабатывание), а пятый 117 (ВР5), седьмой 119 (ВР7) и девятый 121 (ВР9) элементы ВРЕМЯ - время замкнутого состояния контактов первого 14, четвертого 17 и седьмого 20 герконов без обмоток (диагностируется залипание их подвижных контактов). Время срабатывания четвертого 116 (ВР4), пятого 117 (ВР5), шестого 118 (ВР6), седьмого 119 (ВР7), восьмого 120 (ВР8), девятого 121 (ВР9) элементов ВРЕМЯ зависит от типа применяемых герконов и выбора уставки их срабатывания. Устройство третьего 67 (БД3) и пятого 69 (БД5) блоков диагностики аналогично устройству первого блока диагностики 65 (БД1). Второй блок диагностики 66 (БД2) (фиг. 5) содержит десятый 134 (BP 10), одиннадцатый 135 (ВРИ), двенадцатый 136 (BP12) элементы ВРЕМЯ, семнадцатый 137 (И17), восемнадцатый 138 (И18), девятнадцатый 139 (И19) элементы И, одиннадцатый 140 (НЕ11), двенадцатый 141 (НЕ12), тринадцатый 142 (НЕ 13) элементы НЕ, причем десятый 134 (ВР10) (одиннадцатый 135 (ВРИ), двенадцатый 136 (BP12)) элемент ВРЕМЯ выходом через одиннадцатый 140 (НЕ11) (двенадцатый 141 (НЕ12), тринадцатый 142 (НЕ13)) элемент НЕ подключен к первому входу семнадцатого 137 (И17) (восемнадцатого 138 (И18), девятнадцатого 139 (И19)) элемента И, выходом подключенного ко второму 96 (четвертому 97, шестому 98) выходу второго блока диагностики 66 (БД2), а вторым входом - к первому 90 (второму 91, третьему 92) входу второго блока диагностики 66 (БД2), к которому также подключен вход десятого 134 (ВР10) (одиннадцатого 135 (ВР11), двенадцатого 136 (ВР12)) элемента ВРЕМЯ, к выходу последнего подключен первый 105 (третий 106, пятый 107) выход второго блока диагностики 66 (БД2). Во втором блоке диагностики 66 (БД2) десятый 134 (BP10), одиннадцатый 135 (ВРИ) и двенадцатый 136 (BP12) элементы ВРЕМЯ контролируют время замкнутого состояния контактов первого 5, четвертого 8 и седьмого 11 герконов с управляющими обмотками (диагностируется залипание их подвижных контактов). Время срабатывания десятого 134 (BP10), одиннадцатого 135 (ВР11) и двенадцатого 136 (BP12) элементов ВРЕМЯ зависит от типа применяемых герконов и выбора уставки их срабатывания. Устройство четвертого 68 (БД4) и шестого 70 (БД6) блоков диагностики аналогично устройству второго блока диагностики 66 (БД2).
В качестве герконов 5-22 и 36-38 могут быть использованы, например, герконы типа КЭМ-2, управляющие обмотки могут быть выполнены с помощью обмотки промежуточного реле РП 16-1, в качестве первого 39, второго 40, третьего 41 регулируемых резисторов могут быть использованы резисторы типа РР 1,2-3. Первый 26 (БИ1), второй 31 (БИ2), третий 32 (БИ3) блоки измерения, первый 33 (БС1), второй 34 (БС2), третий 35 (БС3) блоки сигнализации, первый 62 (ЭС1), второй 63 (ЭС2), третий 64 (ЭС3) элементы сравнения, первый 65 (БД1), второй 66 (БД2), третий 67 (БД3), четвертый 68 (БД4), пятый 69 (БД5), шестой 70 (БД6) блоки диагностики, первый 44 (БОБТН1), второй 54 (БОБТН2), третий 55 (БОБТН3), четвертый 56 (БОБТН4), пятый 57 (БОБТН5), шестой 58 (БОБТН6), седьмой 59 (БОБТН7), восьмой 60 (БОБТН8), девятый 61 (БОБТН9) блоки отстройки от броска тока намагничивания, второй 71 (И2), третий 72 (И3), четвертый 73 (И4), пятый 74 (И5), шестой 75 (И6), седьмой 76 (И7), восьмой 77 (И8), девятый 78 (И9), десятый 79 (И10), одиннадцатый 80 (ИИ), двенадцатый 81 (И12), тринадцатый 82 (И13) элементы И, первый 83 (ИЛИ1), второй 84 (ИЛИ2), третий 85 (ИЛИ3), четвертый 86 (ИЛИ4) элементы ИЛИ могут быть выполнены на микроконтроллере серии 51 производителя Atmel AT89S53, в качестве исполнительного органа 1 (ИО) может быть использовано промежуточное реле РП 16-1.
Устройство работает следующим образом.
у
у
т
В режиме нагрузки преобразовательной установки магнитный поток Ф, созданный постоянным током I в управляющей обмотке каждого из герконов, например первого 5, четвертого 8 и седьмого 11, и магнитный поток Ф от токов в токопроводе 23 воздействуют на герконы так, что они находятся в сработанном состоянии, их контакты разомкнуты, на первый 90, второй 91, третий 92 входы второго блока диагностики 66 (БД2) сигналы не поступают и исполнительный орган 1 (ИО) не работает.
у
т
ср
з
т
т
ср
з
у
т
н
н
у
Указанное воздействие обеспечивается за счет того, что Ф=Ф+Ф+Ф, где Ф - магнитный поток, создаваемый амплитудным значением текущего тока I нагрузки токопровода; Ф - магнитный поток, под действием которого срабатывает геркон; Ф - магнитный поток запаса, учитывающий дискретность изменения I, скорость нарастания тока преобразователя, влияние токопроводов других фаз на геркон, укрепленный в магнитном поле рассматриваемой фазы. I=к⋅I, где к - коэффициент преобразования; I - ток текущей нагрузки преобразователя. I обеспечивается изменением величины сопротивления магниторезисторов 28 в зависимости от тока нагрузки преобразовательной установки. Чем больше этот ток, тем больше сопротивление магниторезисторов 28 и тем больше величина напряжения постоянного тока на выходах первого 26 (БИ1), второго 31 (БИ2), третьего 32 (БИ3) блоков измерения, а следовательно, и ток в обмотках герконов 5-13.
1
1
2
cp
3
4
При коротком замыкании в выпрямителе 3 ток хотя бы в одном из токопроводов 23-25 увеличивается, а в токопроводе 29 уменьшается, и магнитный поток переменного тока токопровода, воздействующий, например, на первый 5, четвертый 8 и седьмой 11 герконы с управляющими обмотками, в одну из полуволн переменного тока оказывается больше магнитных потоков, созданных токами обмоток управления. В результате контакты первого 5, четвертого 8 и седьмого 11 герконов с управляющими обмотками, отпадая, замыкаются, подавая сигналы на первый 90, второй 91, третий 92 входы второго блока диагностики 66 (БД2), со второго 96, четвертого 97 и шестого 98 выходов которого сигналы поступают соответственно на вторые входы 53 первого 44 (БОБТН1), второго 54 (БОБТН2) и третьего 55 (БОБТН3) блоков отстройки от броска тока намагничивания. Работу первого 44 (БОБТН1), второго 54 (БОБТН2) и третьего 55 (БОБТН3) блоков отстройки от броска тока намагничивания рассмотрим на примере первого блока отстройки от броска тока намагничивания 44 (БОБТН1). Со второго входа 53 блока сигнал поступает на вход записи элемента ПАМЯТЬ 50 (П), который запускает второй элемент ВРЕМЯ 48 (ВР2), имеющий задержку t=0,011 с. Через t сигнал подается на второй вход первого элемента И 45 (И1). На первый вход первого элемента И 45 (И1) поступает сигнал с выхода первого элемента НЕ 46 (НЕ1), так как на его вход при коротком замыкании сигнал не подается из-за того, что первый элемент ВРЕМЯ 47 (ВР1) имеет задержку t=0,01 с и не успевает доработать за время замыкания контактов первого геркона без обмотки 14, который срабатывает и отпадает в каждую полуволну переменного тока. Ток I в токопроводе 23 (24, 25), при котором первый 14, четвертый 17, седьмой 20 (второй 15, пятый 18, восьмой 21; третий 16, шестой 19, девятый 22) герконы без обмоток срабатывают, может быть выбран меньше номинального тока установки или несколько больше его (в первом случае срок работы геркона составляет 2-3 года, а во втором теоретически очень велик). И в том, и в другом случае при коротком замыкании время, в течение которого контакты первого 14, четвертого 17, седьмого 20 (второго 15, пятого 18, восьмого 21; третьего 16, шестого 19, девятого 22) герконов без обмоток замкнуты, t<0,01 с, поскольку длительность полуволны тока t=0,01 с. Принцип работы остальных блоков отстройки от броска тока намагничивания точно такой же, как принцип работы первого блока 44 (БОБТН1). Таким образом, на выходах 52 первого 44 (БОБТН1), второго 54 (БОБТН2), третьего 55 (БОБТН3) блоков отстройки от броска тока намагничивания появляются сигналы, поступающие на входы пятого 74 (И5), шестого 75 (И6), седьмого 76 (И7) элементов И, с выходов которых сигналы передаются на входы первого элемента ИЛИ 83 (ИЛИ1). С выхода последнего через четвертый элемент ИЛИ 86 (ИЛИ4) сигнал подается на первый вход 115 исполнительного органа 1 (ИО), с выхода которого поступает сигнал на отключение выключателя установки (на фиг. 1-5 не показано).
5
2
При включении под напряжение или восстановлении напряжения после отключения внешнего короткого замыкания происходит бросок тока намагничивания. Первый 5 (четвертый 8, седьмой 11) геркон с управляющей обмоткой, как и при коротком замыкании, срабатывает, и сигнал появляется на втором входе первого элемента И 45 (И1). Срабатывает и первый 14 (четвертый 17, седьмой 20) геркон без обмотки. Так как ток намагничивания через 0,01-0,012 с после того, как он возник, близок к максимальному (он имеет в пределах периода один максимум), первый элемент ВРЕМЯ 47 (ВР1) подает сигнал на первый элемент НЕ 46 (НЕ1), а на первом входе первого элемента И 45 (И1) сигнал снимается и защита не работает. Через время t=0,1 с (такое время позволяет упростить исполнительный орган 1 (ИО)) третий элемент ВРЕМЯ 49 (ВР3) подает сигнал на вход сброса элемента ПАМЯТЬ 50 (П). Время задержки выбрано большим t, так как в противном случае сигнал, подаваемый вторым элементом ВРЕМЯ 48 (ВР2) на второй вход первого элемента И 45 (И1) появится до того, как будет снят сигнал с его первого входа, и защита работала бы излишне.
Рассмотрим работу первого блока диагностики 65 (БД1). Если время разомкнутого состояния контактов первого 14 (четвертого 17, седьмого 20) геркона без обмотки превышает уставку четвертого 116 (ВР4) (шестого 118 (ВР6), восьмого 120 (ВР8)) элемента ВРЕМЯ, то на выходе последнего появляется сигнал, свидетельствующий о несрабатывании геркона, который поступает в цепь сигнализации и через пятый 128 (НЕ5) (седьмой 130 (НЕ7), девятый 132 (НЕ9)) элемент НЕ на первый вход четырнадцатого 122 (И14) (пятнадцатого 123 (И15), шестнадцатого 124 (И16)) элемента И, на выходе которого, таким образом, сигнал снимается. Если время замкнутого состояния контактов первого 14 (четвертого 17, седьмого 20) геркона без обмотки превышает уставку пятого 117 (ВР5) (седьмого 119 (ВР7), девятого 121 (ВР9)) элемента ВРЕМЯ, то на выходе последнего появляется сигнал, свидетельствующий о залипании подвижного контакта геркона, поступающий в цепь сигнализации и через шестой 129 (НЕ6) (восьмой 131 (НЕ8), десятый 133 (НЕ10)) элемент НЕ на второй вход четырнадцатого 122 (И14) (пятнадцатого 123 (И15), шестнадцатого 124 (И16)) элемента И, на выходе которого, таким образом, сигнал снимается. Благодаря снятию сигналов с выходов соответствующих элементов И при неисправностях герконов без обмоток предотвращаются возможные неправильные действия защиты. Принцип работы третьего 67 (БД3) и пятого 69 (БД5) блоков диагностики точно такой же, как принцип работы первого блока диагностики 65 (БД1).
Рассмотрим работу второго блока диагностики 66 (БД2). Если время замкнутого состояния первого 5 (четвертого 8, седьмого 11) геркона с управляющей обмоткой превышает уставку десятого 134 (BP 10) (одиннадцатого 135 (ВРИ), двенадцатого 136 (ВР12)) элемента ВРЕМЯ, то на выходе последнего появляется сигнал, свидетельствующий о залипании подвижного контакта геркона, который поступает в цепь сигнализации и через одиннадцатый 140 (НЕ11) (двенадцатый 141 (НЕ12), тринадцатый 142 (НЕ13)) элемент НЕ на первый вход семнадцатого 137 (И17) (восемнадцатого 138(И 18), девятнадцатого 139 (И19)) элемента И, на выходе которого, таким образом, сигнал снимается. Благодаря снятию сигналов с выходов соответствующих элементов И при залипании подвижных контактов герконов с управляющими обмотками предотвращаются возможные неправильные действия защиты. Принцип работы четвертого 68 (БД4) и шестого 70 (БД6) блоков диагностики точно такой же, как принцип работы второго блока диагностики 66 (БД2).
С помощью элементов сравнения осуществляется диагностика блоков измерения, выходные напряжения которых попарно сравниваются между собой. В случае неисправности любого из резисторов моста Уистона, входящего в состав каждого блока измерения, например, первого 26 (БИ1), на выходах первого 62 (ЭС1) и второго 63 (ЭС2) элементов сравнения появляются сигналы, которые передаются на входы второго элемента И 71 (И2). С выхода последнего сигнал поступает в цепь сигнализации.
Таким образом, предлагаемое устройство обладает высокой надежностью, так как при любой неисправности в одном из его блоков, а также при неисправности каждого из герконов, оно остается работоспособным. Кроме того, в предлагаемом устройстве осуществляется автоматическое определение повредившихся элементов. Экономический эффект заключается в экономии материальных ресурсов, а именно меди и проката черных металлов, необходимых для производства трансформаторов тока, и в уменьшении средств для проведения ремонтов преобразовательной установки за счет выявления ее повреждений на ранней стадии, а также упрощения обслуживания устройства защиты в связи с возможностью замены неисправного блока исправным.