Спосіб максимального струмового захисту електроустановок

Винахід відноситься до електротехніки та стосується захисту електроустановок від струмових перевантажень, коротких замикань і перекосу фаз. Відомий спосіб виявлення пошкодження в мережі змінного струму [1], за яким визначають величину струму, порівнюють його з допустимим і судять про наявність пошкодження, причому в момент переходу струму через нуль визначають прогнозоване амплітудне значення струму як результат ділення похідної струму на його кругову часто ту. Недоліком способу є те, що діюче значення струму визначається за час, що дорівнює приблизно чверті періоду промислової частоти; а вра ховуючи час, необхідний для визначення похідної струму, сигнал про пошкодження в мережі може бути вироблений не раніше 0,05с. Окрім цього, такий спосіб має недостатню захищеність від імпульсних перешкод, які призводять до необґрунтованого відключення мережі. Відомий також спосіб, що реалізований в схемі електронної обробки даних для вимикання струму перевантаження [2], згідно якого здійснюють вимірювання струму та його аналого-цифрове перетворення, безперервно визначають діюче значення струму протягом певного часового інтервалу через рівні проміжки часу, порівнюють одержане значення з допустимим струмом, визначають характер аварійного режиму і вимикають електроустановку. Мікроконтролер контролює за допомогою заданого часового кадру кількість перевищень встановленого значення струму над фактичним значенням і при багаторазовому повторенні цього встановленого числового значення вимикає установку. Недоліком такої схеми є відсутність селекції характеру аварійного режиму: чи то є коротке замикання, чи перевантаження. Крім цього, не виключаються помилкові спрацювання від короткочасних перехідних процесів. Найбільш близьким по технічній суті до винаходу, що заявляється, с спосіб здійснення миттєвого захисту в блоці розчеплення [3], електронний блок розчеплення містить мікроконтролер і відповідний запам'ятовуючий пристрій з програмою роботи пристрою, параметрами ініціалізації та процедурою завантаження, а також запам'ятовуючий пристрій з робочими параметрами. Алгоритм - програма миттєвого захисту, що зберігається в запам'ятовуючому пристрої, має стан очікування і стан виконання. В стані виконання вона визначає цифрові значення струму і зберігає їх у реєстрі. Накопичення певної кількості значень сприймається як пікове значення струму. Пікові значення зберігаються в окремому регістрі. Коли число в регістрі стане більше аніж граничне значення, програма дає сигнал для мікроконтролера на спрацювання блоку розчеплення. Недоліком цього способу є відсутність обґрунтування значення граничного числа перевищень струму, що призводить до невизначеності величини енергії, яка передається споживачеві. При такому способі не оцінюється характер перевищення граничного значення струму (коротке замикання, перевантаження), а швидкодія при короткому замиканні недостатня, тому що часовий інтервал в початковому стані не заповнений. В основу винаходу поставлено задачу створити спосіб максимального струмового захисту електроустановки, у якому шляхом введення принципу обновлюваного буфера забезпечується компроміс в алгоритмі вимірювань (мінімізується час оцінки діючого значення струму та досягається захист від миттєвих помилок і завад за рахунок усереднення вимірів), що призводить до підвищення швидкодії та завадостійкості електронного блоку. Поставлена задача вирішується тим, що у способі максимального струмового захисту електроустановки, при якому здійснюють вимірювання струму та його аналого-цифрове перетворення, безперервно визначають діюче значення струму протягом певного часового інтервалу через рівні проміжки часу, набагато меншого половини періоду контрольованого струму, порівнюють одержане значення з допустимим струмом, визначають характер аварійного режиму і вимикають електроустановку, визначення діючого значення струму здійснюють із зсувом часового інтервалу на величину чергового відліку, середньозважене значення діючого струму щодо кожного інтервалу визначають для кожної фази мережі та послідовно перевіряють перевищення уставок по короткому замиканню і по перевантаженню. Додатково може бути уведений контроль значення діючих струмів для відключення електроустановки при зникненні струму в фазах, а початковий стан заповнення часового інтервалу вимірювання може відповідати номінальному значенню струму електроустановки. Використання такого поновлюваного буфера мінімізує тривалість оцінки діючих значень струмів та забезпечує захист від миттєви х похибок і перешкод за рахунок поділу кожного вимірюваного відліку на величину in (усереднення), що забезпечує підвищення швидкодії та завадостійкості електронного блоку розчеплення автоматичного вимикача. Спосіб максимального струмового захисту електроустановок можна простежити на прикладі функціонування електронного блока, схему якого подано на кресленні. Тут показано алгоритм контролю струму по одній фазі; дві інші фази контролюються аналогічно. Вхідний сигнал електронного блоку від трансформатора струму І надходить на вхід аналого-цифрового 0,01 c перетворювача 2. Кожний наступний відлік здійснюється з інтервалом часу m , де число відліків m=10¸100 визначається швидкодією процесора електронного блока (чим більше значення m, тим оперативніше 0,01 c здійснюється вимірювання діючого значення струму, однак, стримуючим фактором є те, що за час m повинен бути проведений повний цикл обробки результатів з перевіркою умов по перевантаженню, короткому замиканню і перекосу фаз із видаванням сигналів на виконавчий пристрій). Склад буфера 3 оперативного запам'ятовуючого пристрою (ОЗУ) на кожному циклі вимірювань оновлюється і відбувається зсув записаних значень з виштовхуванням найдавнішого вимірювання та дописуванням у початок буфера нового відліку вимірювань. Після цього програмно вираховуються середньозважені значення діючих стр умів на основі вибірки вимірів фіксованої довжини m з використанням формули: 2 m -1 2 å Xi , m i =0 де Xi - і-те миттєве значення струму, що контролюється; m - число відліків вибірки вимірювань; k - коефіцієнт пропорційності. Для зменшення часу реакції електронного блоку на коротке замикання в мережі при початковому вмиканні первинний стан усіх елементів буфера ОЗУ повинен відповідати номінальному значенню струму вимикача. При перевищенні величини діючого струму в роботу алгоритму вступають розв'язуючі блоки (1-3 по числу фаз). Організація перевірки логічних умов перевищення уставок по струмах перевантаження та короткого замикання передбачає одночасний запуск лічильників часу уставок по перевантаженню tп та короткому замиканню tкз при виникненні короткого замикання. Це забезпечує комплексний захист мережі від перевантажень, якщо умова відключення по короткому замиканню перестане виконуватися до витоку часу уставки tкз, а умова вимикання по перевантаженню буде зберігатися. Перевірка умови миттєвого спрацювання вимикача по відсіканню здійснюється незалежно від умов перевантаження та короткого замикання із часовою уставкою. Це забезпечує миттєве відсікання фаз незалежно від стану лічильників часу tп і tкз. Четвертий розв'язуючий блок контролює значення діючих стр умів усі х 3-х фаз і виробляє сигнал вимикання вимикача при виконанні умови обриву фази. Підсумком роботи алгоритму електронного блоку в кожному циклі вимірювань є наявність або відсутність сигналу, що надходить на виконавчий пристрій розчеплювача в залежності від ситуації, що накопичена у кожному з трьох буферів ОЗУ. Джерела інформації 1. Патент України 27421 С2, кл. Н02Н3/08, 2000. 2. Патент Німеччини 98 19851752 AI, кл. Н02Н3/08, 2000. 3. Патент США 6078489 А, кл. Н02Н3/08, 2000. - прототип. X2 = k д