Спосіб виявлення цілісності, а також обриву і імені обірваної лінійної або нульової фази лінії трифазної чотирипровідної мережі, обладнаної стабілізатором фаз (група винаходів)

Реферат: Спосіб призначений для використання в електричних трифазних мережах з метою забезпечення захисту і сигналізації експлуатаційних режимів лінії трифазної чотирипровідної мережі, устаткованої стабілізатором фаз. У кожному з трьох винаходів надійність і точність виявлення цілісності та обриву досягнуто шляхом одночасного використання всіх основних поточних даних для повного математичного опису умов цілісності або обриву проводу трифазної чотирипровідної мережі. Ступінь повноти математичного визначення умов цілісності та обриву проводів мережі залежить від кількості вимірюваних струмів та вибору місць розміщення пунктів вимірювання. Умови цілісності або обриву проводів дані у вигляді математичних нерівностей. Наприклад, умови виникнення обриву проводу лінійної фази подані у такому запису: I03-3*Інх(СФ)|≥3*ІА3+2*ІА5+ІВ5+ІС5±Ів; - при обриві у фазі А, I03-3*Інх (СФ)=3*ІВ3+2*ІВ5+ІА5+ІС5±Iв; при обриві у фазі В, I03-3*Iнх (CФ)=3*IС3+2*IС5+ІВ5+ІА5±Ів; - при обриві у фазі С, де: I03 - вектор струму у проводі нульової фази перед стабілізатором фаз; ІА3, ІВ3 та IС3 - вектори лінійних струмів перед стабілізатором фаз; ІА5, ІВ5 та ІС5 - вектори лінійних струмів у проводах трилінійних фаз після стабілізатора фаз; Інх(СФ) - вектор струму неробочого ходу стабілізатора фаз; ±Ів - сумарна похибка вимірювання струмів, яка може бути компенсована при налагодженні. UA 105598 C2 (12) UA 105598 C2 UA 105598 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Спосіб виявлення цілісності, а також обриву та імені обірваної фази трифазної чотирипровідної мережі, обладнаної стабілізатором фаз, призначений для використання в електричних багатофазних, зокрема трифазних низьковольтних та високовольтних мережах і в електричному устаткуванні для захисту персоналу та електрообладнання. Задача винаходу виявлення цілісності або обриву проводу мережі. Обрив проводу фази мережі, втрата одного контакту триполюсного вимикача або перегорання запобіжника приводить до появи симетричних складових напруг зворотної послідовності, які викликають симетричні складові струмів зворотної послідовності. Ці струми призводять до перегріву та виходу з ладу обмоток асинхронних та синхронних машин змінного струму, до зменшення та пульсації випрямленої напруги, що викликає вихід з ладу або збій у роботі трифазного устаткування. Виявлення факту обриву виконується з допомогою спеціальних пристроїв, наприклад, реле обриву фаз. У разі виникнення обриву фази необхідно відімкнути решту лінійних проводів приймачів електричної енергії від багатофазної мережі, якщо мережа не устаткована стабілізатором фаз. При застосуванні стабілізатора фаз при обриві проводу фази напруга в обірваній фазі мережі не зникає; при цьому струми зворотної послідовності не виникають, а лінія мережі продовжує нормальне живлення приймачів електричної енергії. Але виявити факт цілісності або обриву проводу лінії мережі при устаткуванні мережі стабілізатором фаз неможливо було до даного часу, оскільки на даний час прямих аналогів виявлення обриву проводів фаз не існує, принаймні судячи за результатами патентного пошуку. Тому при патентному пошуку аналогів автори звернулись до аналогів, які призначені для електричних мереж, не обладнаних стабілізаторами фаз. На початку дамо попередню оцінку стану технічного рівня непрямих аналогів винаходу. Узагальнений аналіз стану розвитку рівня вимірників індикаторів цілісності та обриву фаз показав такі тенденції: 1. Бази даних патентів багатьох країн, зокрема, у США та Російській Федерації містять принаймні по декілька десятків тисяч патентів, присвячених виявленню обриву лінійних фаз багатофазних мереж та установок. 2. Пристрої такого призначення виготовлялися у багатьох країнах, до того ж багатьма фірмами. 3. У деяких країнах існували десятки підприємств, особливо у 1950-1980 роки, які займалися дослідженнями та проектуванням подібних пристроїв. 4. У даний час річна видача патентів з даної проблеми різко скоротилась до одиниць за рік. 5. Захист від обриву фаз у сучасній теорії та практиці витіснився захистом мереж та приймачів електричної енергії від погіршення якості напруг та струмів споживача. 6. Такі тенденції є наслідком недоліків способів та засобів, які були запропоновані у вказаних аналогах і які допускали неоднозначні (не завжди правдиві) спрацювання захисту, що викликало нарікання обслуги електричних мереж. З врахуванням попереднього аналізу далі дамо характеристику аналогам способів виявлення обриву фази багатофазної мережі при відсутності стабілізаторів фаз. Відомий спосіб визначення обриву фази багатофазної мережі [1-17], у якому випрямляють фазні або лінійні напруги або струми трифазної мережі за допомогою трьох однопівперіодних випрямлячів, аналізують пульсації одержаної напруги з допомогою засобів перетворювальної техніки, наприклад, фільтрів, а при перевищенні пульсаціями порогового рівня відключають всю мережу за допомогою засобів комутації. Факт обриву фази встановлюють за зростанням симетричних складових напруг та струмів зворотної послідовності вище встановленого порогу. Недоліками такого способу є: - похибка вимірювання амплітуди симетричних складових напруги та струму зворотної послідовності основної гармоніки та амплітуди другої гармоніки напруг досягає 50-100 % і більше; - величину амплітуд симетричних складових напруги та струму зворотної послідовності визначають з амплітуди другої гармоніки 100 Гц випрямленої напруги робочої частоти мережі 50 Гц; при цьому похибка указаного перетворення залежить від початкового фазного кута між векторами симетричних складових прямої та зворотної послідовності напруг мережі; в результаті методична похибка цього способу досягає 9,6 %, а інструментальна 15-20 %: - на похибку вимірювання амплітуди другої гармоніки випрямленої напруги впливає симетрична складова прямої послідовності третьої гармоніки напруги мережі; відповідно до Міждержавному стандарту ГОСТ 13109-97, до Стандарту Європи EN 50160-94 і інших стандартів допустиме сумарне діюче значення гармонік напруг у напругах мережі 0,4 кВ встановлене на рівні 8 %, а третьої гармоніки - до 5 %. Через перетворення симетричної складової прямої послідовності третьої гармоніки напруги мережі у другу гармоніку випрямленої 1 UA 105598 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 напруги виникає додаткова похибка від вищих гармонік напруг, яка рівна 2,24 % від номінального значення напруги (5 вольт) і яка з метрологічного боку робить цей спосіб непридатним до використання в промислових мережах; - багатоманіття режимів мережі, яка містить обертові машини змінного струму, пристрої гарантованого живлення та стабілізатори фаз, викликає принципову незалежність факту обриву фаз від параметрів напруг та струмів; застосування таких установок при номінальних завантаженнях лінії забезпечує майже симетричні режими при обривах фаз; при цьому факт обриву стає непов'язаним з величиною пульсацій та другою гармонікою випрямленої напруги. Відомий спосіб виявлення обриву лінійної фази багатофазної мережі [18], у якому сумують два магнітні потоки з допомогою двообмоткового реле, причому обмотки реле живлять від двох із трьох лінійних напруг трифазного двигуна змінного струму. При відсутності обриву сума магнітних потоків дорівнює номінальній величині. У випадку обриву однієї фази двигуна вектори напруг на обмотках реле стають протилежними та рівними, в результаті чого магнітопровід розмагнічується, що приводить до відімкнення двигуна від мережі. Недолік способу: спосіб може бути застосований для захисту одного об'єкта - двигуна; крім того, такий спосіб не може бути ефективним через те, що при працюючому потужному двигуні на обірваній його фазі завжди генерується напруга, яка буде перешкоджати розмагнічуванню реле, особливо при підвищеній напрузі мережі асинхронного двигуна. Такий спосіб повністю не придатний для захисту синхронного двигуна та лінії мережі з приєднаним стабілізатором фаз. Відомий спосіб виявлення обриву лінійної фази багатофазної мережі [19], при якому вимірюють у проводах мережі і реєструють спеціальні три імпульси струму, які виникають при обривах проводів. Для таких імпульсів характерні фазні кути їх появи. Зареєстровані імпульси порівнюють між собою з допомогою логічних елементів і при співпадінні певних умов приймають рішення про факт обриву проводу лінії мережі та про ім'я обірваного проводу. Недолік методу: можливість неправдивого спрацювання захисту при комутаційних перемиканнях, віддалених відключеннях коротких замикань та відключеннях навантажень в умовах флікера. Спосіб розпізнання обриву проводу не має чіткого тривало діючого алгоритму, не пов'язаного з множиною разових імпульсів, які часто з'являються в умовах експлуатації. Відомий спосіб виявлення обриву лінійної фази багатофазної мережі [20], у якому вимірюють фазні та лінійні напруги у лінії мережі з допомогою мікропроцесорної техніки, запам'ятовують масиви вимірюваних значень напруг, за величинами яких встановлюють режим "пониження (LOW)» напруг і обчислюють "уявні" значення напруг, за якими встановлюють допустимість системи напруг для живлення; "уявні" значення напруг подають у блок захисту і приймають рішення про відключення мережі від приймача енергії. Недолік способу: неправдиве спрацювання захисту: при паралельному приєднання джерела неперервного живлення (UPS), при паралельному ввімкненні потужної машини змінного струму та при паралельному приєднанні стабілізатора фаз. При таких приєднаннях дані напруг не можуть бути достатніми для визначення факту обриву проводу мережі. Відомий спосіб виявлення обриву лінійної фази багатофазної мережі [21], при якому лінійні струми та фазні напруги багатофазної мережі у певному масштабі вводять на вхід аналогоцифрового перетворювача; далі за допомогою мікропроцесорної техніки вимірюють фазні напруги та лінійні вхідні струми запобіжників у колі живлення інвертора з проміжною ланкою постійного струму; потому обчислюють симетричну складову струмів зворотної послідовності у колах запобіжників, порівнюють величину симетричної складової струмів зворотної послідовності у колах запобіжників з допустимим пороговим значенням і при його перевищенні встановлюють факт перегорання одного запобіжника та ім'я фази, у колі якої встановлений цей запобіжник. Зазначимо, що перегорання запобіжника еквівалентне обриву фази. Недолік способу: при паралельному приєднанні джерел гарантованого живлення, машин змінного струму та стабілізаторів фаз спосіб принципово не може бути застосований через неправдиву вихідну інформацію. Відомий спосіб виявлення обриву лінійної фази багатофазної мережі [22] - прототип, при якому за допомогою паралельного та/або послідовного диференціального захисту вимірюють струми у проводах окремих фаз лінії мережі і вказані струми порівнюють між собою, а при розбалансуванні порівнюваних струмів відключають лінію мережі. Недолік прототипу: способи паралельного диференціального захисту придатні тільки для дволанцюгових мереж і непридатні для одноланцюгових мереж, а способи послідовного диференціального захисту передбачають прокладку додаткової лінії вторинної комутації, яка містить принаймні чотири проводи вздовж всієї лінії трифазної мережі, що різко збільшує вартість і пошкоджуваність захисту та сигналізації. У зв'язку із указаним недоліком була поставлена задача: 2 UA 105598 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - розробити способи виявлення цілісності та обриву проводів трифазної чотирипровідної мережі при приєднанні до неї стабілізатора фаз, крупної машини змінного струму з властивостями стабілізатора фаз або джерела гарантованого живлення; - усунути похибки при виявленні факту цілісності та обриву проводу лінійної або нульової фази мережі та усунути похибки, обумовлені вищими гармоніками напруг, перехідними процесами та імпульсами струму у лінії мережі. У першому винаході поставлені задачі розв'язані шляхом одночасного використання всіх основних поточних даних для повного виявлення умов цілісності проводу трифазної чотирипровідної мережі, а саме тим, що: у способі виявлення цілісності проводів лінійних або нульової фаз лінії трифазної чотирипровідної мережі, обладнаної стабілізатором фаз, приєднаним до лінії трифазної чотирипровідної мережі перед приймачами електричної енергії, при якому вимірюють струми у проводах фаз лінії мережі, а одержані значення струмів порівнюють між собою, який відрізняється тим, що вимірюють одночасно струми у проводах лінійних фаз або у проводах лінійних та нульової фаз, проводи лінії мережі приєднані до стабілізатора фаз у двох пунктах вимірювання, причому перший пункт вимірювання знаходиться перед точкою приєднання стабілізатора фаз, а другий пункт вимірювання знаходиться перед точкою приєднання приймачів електричної енергії до лінії трифазної чотирипровідної мережі, множать кількість сигналів, пропорційних принаймні одному струму або аналоговим, або фотооптронним, або цифровим способами і виділяють з них основну гармонічну складову, завчасно вимірюють струм неробочого (холостого) ходу стабілізатора фаз у проводах лінійних фаз у першому пункті вимірювання, вводять вагові коефіцієнти до кожного з виміряних струмів, формують засоби порівняння струмів відповідно до розрахункових математичних нерівностей, які виражають умови задоволення цілісності проводу кожної фази лінії трифазної чотирипровідної мережі, факт цілісності кожного проводу лінії встановлюють за повторенням знаків указаних математичних нерівностей і при задоволенні умови видаютьсигнали "Провід фази А - цілий", "Провід фази В - цілий", "Провід фази С - цілий", "Провід фази 0 - цілий", причому відповідні сигнали подають на засоби сигналізації, захисту та керування лінії мережі, а при зміні знаків нерівності з витримкою часу подають відповідні сигнали на засоби сигналізації, захисту та керування лінії мережі, зокрема такий: "Порушення цінності проводу фази А". Цілісність проводів фаз указаної лінії встановлюють за двома параметрами l05 ≥ l03  ±Δlп, (1) де: l05 та l03 - вектори струмів нульових фаз, визначених у другому та першому пунктах вимірювання відповідно; ± Δlп - абсолютна сумарна похибка вимірювання всіх струмів, яка виражена в амперах і враховує запас похибки вимірювання при встановленні цілісності проводів фаз. Цілісність проводів фаз указаної лінії встановлюють за п'ятьма параметрами ІА3 - lАнх(СФ) ≥ (2/3)*ІА5 + (1/3)(ІВ5+lС5) ± Δlп, (2) при цілісності проводу фази А, ІВ3 - lВнх(СФ) ≥ (2/3)*ІВ5 + (1/3)(lС5 + ІА5) ± Δlп, (3) при цілісності проводу фази В, ІС3-ІСнх(СФ) ≥ (2/3)*ІС5+(1/3)(ІА5 + ІВ5) ± ΔІп, (4) при цілісності проводу фази С, де: ІА3, ІВ3 та ІС3 - вектори лінійних струмів у проводах першого пункту вимірювання; ІА5, ІВ5 та ІС5 - вектори лінійних струмів у проводах трьох лінійних фаз другого пункту вимірювання; ІАнх(СФ), ІВнх(СФ) та ІСнх(СФ) - струми неробочого (холостого) ходу стабілізатора фаз у проводах фаза А, В та С відповідно. Пояснення суті першого винаходу дані на кресленнях на фіг. 1 - фіг.3. На фіг. 1 показана блок-схема трифазної чотирипровідної мережі, обладнаної стабілізатором фаз, приєднаним до вказаної мережі перед приймачами електричної енергії. На фіг. 2 показаний фрагмент принципової схеми трифазної чотирипровідної мережі з стабілізатором фаз, виконаним за схемою зиґзаґ, та вимірюючими трансформаторами струму. На фіг. 3 показана блок-схема одного з варіантів способу виявлення цілісності проводу лінійної фази лінії трифазної чотирипровідної мережі, який побудований на порівнянні струмів в аналоговій формі із застосуванням чотирьох трансформаторів струму. На фіг.1 позначено: А1, В1, С1, 01 - початки проводів лінійних та нульової фаз лінії трифазної чотирипровідної мережі; 1 - проводи лінії трифазної чотирипровідної мережі; 2 - пункт обриву проводу у фазі А; 3 - стабілізатор фаз; 4 - навантаження лінії мережі, опори якого 3 UA 105598 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ввімкнені у зірку з нулем і приєднані до фазних напруг; 5 - навантаження лінії мережі, опори якого ввімкнені у трикутник і приєднані до лінійних напруг; A3, В3, С3, 03 - місце приєднання трансформаторів струму у першому пункті вимірювання; А4, В4, С4, 04 - точки приєднання виводів стабілізатора фаз до лінії трифазної чотирипровідної мережі; А5, В5, С5, 05 - точки приєднання трансформаторів струму у другому пункті вимірювання; А6, В6, С6, 06 - точки приєднання навантаження 4, опори якого ввімкнені у зірку, та точки приєднання навантаження 5, опори якого ввімкнені у трикутник, до трифазної мережі; А7, В7, С7, 07 - кінці проводів лінійних та нульової фаз лінії трифазної чотирипровідної мережі. На фіг. 2 позначено: ТСА3, ТСВ3, ТСС3, ТС03 - трансформатори струму першого пункту вимірювання; ТСА5, ТСВ5, ТСС5, ТС05 - трансформатори струму другого пункту вимірювання; решта позначень фіг.2 співпадає з позначеннями фіг. 1. На фіг. 3 позначено: W1 - силова обмотка трансформатора струму ТСА3; W2 - екрануюча обмотка; W3 - перша вимірювальна обмотка; W4 - друга вимірювальна обмотка; W5 - третя вимірювальна обмотка; 6 - високоточні опори навантаження силових обмоток; 7 - фільтри пропускання першої гармоніки; 8 - операційні підсилювачі; 9 - імітатор струмів неробочого ходу, перетворених в напруги; 10- діод, який реагує на зміну полярності порівнювальних напруг; 11 потенціометр для введення компенсації абсолютної сумарної похибки ± ΔІп при вимірюванні всіх струмів, яка виражена в амперах і враховує запас точності при встановленні цілісності проводів фаз; решта позначень фіг. 3 співпадає з позначеннями фіг. 1 та фіг.2. Склад і будова варіанту виконання засобу за першим винаходом для способу виявлення цілісності проводів лінії трифазної чотирипровідної мережі, устаткованої стабілізатором фаз, ввімкненим перед приймачами електричної енергії. Блок-схема лінії трифазної чотирипровідної мережі, обладнаної стабілізатором фаз, наприклад, фільтром струмів нульової послідовності, приєднаним до вказаної мережі перед приймачами електричної енергії, показана на фіг. 1. Блок-схема містить: лінію 1 указаної мережі, обмежену пунктами А1, В1, С1, 01 та А7, В7, С7, 07; відрізок лінії, обмежений пунктами А2, В2, С2, 02 та А7, В7, С7, 07, призначенийдля приєднання приймачів електричної енергії; частина приймачів 4 електричної енергії ввімкнена у зірку; інша частина 5 приймачів електричної енергії ввімкнена у трикутник і приєднана разом із зіркою до лінії мережі поблизу пункту А6, В6, С6, 06; перед приймачами електричної енергії розміщений стабілізатор фаз 3, який приєднаний у пункті А4, В4, С4, 04; стабілізатор фаз може бути виконаним у вигляді автотрансформаторних фільтрів струмів нульової послідовності, наприклад, Zo - зиґзаґ, λо лямбда (умовно несиметричний зиґзаґ), Ао - подібна схема, Ґо - піврогач, тощо, або інших пристроїв, які знижують опори міжфазних зв'язків між фазами лінії мережі, наприклад, первинна обмотка трансформатора, ввімкнена у Δ; фази першого пункту вимірювання позначені як A3, В3, С3, 03, які розташовані перед стабілізатором фаз 3, а фази другого пункту вимірювання позначені як А5, В5, С5, 05, які розміщені перед пунктами приєднання приймачів електричної енергії А6, В6, С6, 06 (фіг.1). У першому та другому пунктах вимірювання розміщують вимірювачі струму, наприклад, трансформатори струму (фіг. 2). У першому пункті вимірювання встановлені трансформатори струму: ТСА3, який призначений для вимірювання струму ІА3 у проводі лінійної фази A3; ТСВ3, призначений для вимірювання струму ІВ3 у проводі лінійної фази В3; ТСС3, призначений для вимірювання струму І03 у проводі лінійної фази С3 та ТСО3, призначений для вимірювання струму І03 у проводі нульової фази 03. У другому пункті вимірювання встановлені такі трансформатори струму: ТСА5, який призначений для вимірювання струму ІА5 у проводі лінійної фази А5; ТСВ5, призначений для вимірювання струму ІВ5 у проводі лінійної фази В5; ТСС5, який призначений для вимірювання струму ІС5 у проводі лінійної фази С5 та ТС05, який призначений для вимірювання струму І05 у проводі нульової фази 05. Стабілізатор фаз 3 виконаний у вигляді автотрансформаторного фільтра струмів нульової послідовності, обмотки якого ввімкнені у зиґзаґ (фіг. 2). Блок-схема засобу для способу виявлення цілісності проводів лінії трифазної чотирипровідної мережі, устаткованої стабілізатором фаз, ввімкненим перед приймачами електричної енергії, показана на фіг. 3. На кожному магнітопроводі трансформатора струму розміщено декілька обмоток. Так, обмотка W1 є вторинною силовою обмоткою трансформатора струму ТСА3; до обмотки W1 приєднаний високоточний резистор 6, який виконує роль перетворювача струму в напругу. Обмотка W2 призначена для екранування від електромагнітних наводок. Обмотка W3 є першою вимірювальною обмоткою; обмотка W4 є другою вимірювальною обмоткою; а обмотка W5 є третьою вимірювальною обмоткою і т.д… Обмотки W3, W4 та W5 множать кількість сигналів, пропорційних струму. Обмотки W3, W4 та W5 мають кратні кількості витків. За допомогою зміни кратності кількості витків встановлюють коефіцієнти при струмах або напругах у нерівностях, за допомогою яких реалізують умови 4 UA 105598 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 цілісності проводів фаз лінії мережі. Вказана кратність вводиться у межах від 1/3 до 3, наприклад, 2/3. Тому відношення кількостей витків у обмотках W3, W4 та W5 маже складати 2/3:1/3:1/3. Величини 2/3, 1/3 та 1/3 є тими коефіцієнтами, які вводяться в нерівності умови цілісності проводів мережі. Тому напруги, пропорційні струмам, сумуються з різними ваговими коефіцієнтами. Сумування напруг відбувається шляхом послідовного з'єднання обмоток трансформаторів струму; так, напруга обмотки W3 трансформатора струму ТСА5, яка має 2/3 витків від кількості витків обмотки W1, додається до напруги обмотки W4 трансформатора струму ТСВ5, яка має 1/3 витків від кількості витків обмотки W1, і потому додається до напруги обмотки W5 трансформатора струму ТСС5, яка також має третину витків від кількості витків обмотки W1. Послідовно з'єднані обмотки приєднані до схеми порівняння напруг відповідно до алгоритма нерівностей (2)-(4). Так формуються одна частина послідовних з'єднань обмоток, які реалізують умови цілісності проводів. Друга частина послідовних з'єднань утворена обмотками одного з трансформаторів струму ТСА3, ТСВ3, ТСС3 та імітатора струму неробочого (холостого) ходу 9. Першу та другу частини напруг послідовних з'єднань порівнюють між собою відповідно до нерівностей (1)-(4). Сумарні напруги, одержані на кінцях кожного послідовного з'єднання, включаючи обмотки та імітатор струмів та напруг, пропорційних струму неробочого ходу 9, подаються на фільтр пропускання 7. Із фільтру пропускання перша гармоніка напруги подається на двопівперіодний випрямляч і далі надходить на R-C низькочастотний фільтр. Порівнянняструмів або пропорційних їм напруг, тобто реалізація умов цілісності, виконується з допомогою операційного підсилювача 8, або іншим чином. Порушення умов цілісності виявляється за допомогою діода 10, який реагують на зміну полярності сумарної напруги. Вихід схеми порівняння напруг або пропорційних струмів приєднаний до світлового табло або/та до інших засобів сигналізації. Вище була описана будова аналогового варіанту засобу вимірювання цілісності проводів лінії. Але кращі результати з точки зору похибки та масо-габаритних характеристик можна досягти у варіантах з цифровим виконанням засобу вимірювання цілісності проводів лінії. Порядок виконання операцій засобу виявлення цілісності проводів мережі за першим винаходом. За першим винаходом засіб виявлення цілісності проводів фаз виконує такі операції: 1.Вимірює величини та фази струмів у проводах трифазної чотирипровідної мережі з приєднаним стабілізатором фаз перед приймачами електричної енергії. Вимірювання змінного струму може проводитися всіма відомими способами: з допомогою трансформатора струму, поясу Роговського, давачів Холла, термоелектричних перетворювачів тощо. 2.Перетворює всі виміряні струми або/та струми імітатора 9 у пропорційні напруги змінного струму. Такі перетворення виконуються шляхом приєднання до кожної силової обмотки W1 кожного трансформатора струму точного (з похибкою, наприклад, 0,1 %) резистора 6 (фіг. 3). У пріоритетному варіанті всі резистори 6 мають однакові опори. Резистори 6 повинні установлюватися безпосередньо на трансформаторах струмів. При цих умовах напруга на резисторах пропорційна струму за величиною та рівна йому за фазою. 3. Множать кількість сигналів, пропорційних струмам та напругам, наприклад, за допомогою трансформаторів струму; для цього до трансформатора струму внесені додаткові обмотки: екрануюча обмотка W2 і принаймні три обмотки W3, W4 та W5 для множення кількості гальванічно розв'язаних напруг, пропорційних до одного і того ж струму. Множення кількості гальванічно розв'язаних напруг дає можливість утворювати необмежену кількість розв'язаних гальванічно пристроїв, у яких виконується автоматичне порівняння суми струмів з різними ваговими коефіцієнтами (фіг. 3). 4. Вводять вагові коефіцієнти до значень напруг, пропорційних струму. Для цього обмотки W3, W4 та W5 виконують з кратною кількістю витків "1/3", "2/3", "1" між собою (фіг. 3). 5.Завчасно вимірюють модуль та фазний кут струму неробочого ходу стабілізатора фаз або визначають їх за паспортними даними. 6. Вводять однофазні імітатори струмів неробочого ходу, перетворених в напруги 9, які сполучають послідовно у контур порівняння напруг, пропорційних струмам трифазної чотирипровідної мережі (фіг. 3). 7. Для порівняння напруг, пропорційних струмам, напруги фільтрують фільтрами 7 від вищих гармонік. 8. Порівнювані сигнали напруг випрямляють за допомогою одно- або двопівперіодних випрямлячів та виділяють постійну складову напруги за допомогою R-C ланки при аналоговому виконанні. 9. Дві напруги, які порівнюють, вводять на прямий та інвертований входи операційного підсилювача 8 при аналоговому виконанні або виконують програмними методами. 5 UA 105598 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 10. За полярністю напруги (плюс, рівність або мінус) на виході операційного підсилювача встановлюють знак математичної нерівності (1)-(4). 11. При введенні умови цілісності обриву використовують нерівності (1)-(4), а знак нерівності встановлюють за полярністю напруги на діоді 10 (фіг. 3). 12. При виконанні умов цілісності проводів лінії з стабілізатором, приєднаним до лінії мережі перед приймачами електричної енергії, загоряється електричне табло з написом, наприклад, "Цілісність фази А" і т.д. Робота засобу виявлення цілісності проводів фаз за першим винаходом полягає у наступному. Після приєднання трифазної чотирипровідної мережі до трифазного джерела з нульовою фазою (фіг.1) трансформатори струму починають вимірювати: струми ІА3, ІВ3, ІС3 та І03 - у першому пункті вимірювання та струми ІА5, ІВ5, ІС5 та І05 - у другому пункті вимірювання (фіг.2). Припустимо, що вибраний алгоритм виявлення цілісності проводу нульової та лінійних фаз лінії трифазної чотирипровідної мережі побудований за системою таких нерівностей (1)-(4): І05 - І00 ± ΔІп ≥ 0, де: І05 та І03 - вектори струмів нульових фаз, визначених у другому та першому пунктах вимірювання відповідно; ± ΔІп - абсолютна сумарна похибка вимірювання всіх струмів, яка виражена в амперах і враховує запас точності при встановленні цілісності проводів фаз; ІА3 - Інх(СФ) -  (2/3)*ІА5 + (1/3)(ІВ5 + ІС5) ± ΔІп ≥ 0, при цілісності проводу фази А; ІВ3 - Інх(СФ) - (2/3)*ІВ5 + (1/3)(ІС5 + ІА5) ± ΔІп > 0, при цілісності проводу фази В; ІС3 - Інх(СФ) - (2/3)*ІС5 + (1/3)(ІА5 + ІВ5) ± ΔІп ≥ 0, при цілісності проводу фази С, де: ІАЗ, ІВ3 та ІС3 - вектори лінійних струмів у проводах першого пункту вимірювання; ІА5, ІВ5 та ІС5 - вектори лінійних струмів у проводах трьох лінійних фаз другого пункту вимірювання; Інх(СФ) - струм неробочого (холостого) ходу стабілізатора фаз. Роботу засобу виявлення цілісності проводів лінійних фаз прослідкуємо шляхом реалізації шести нерівностей (2)-(4), які є алгоритмом роботи указаного засобу. Конструкція засобу виявлення цілісності проводів фаз мережі дозволяє одночасно вимірювати струми ІА3, ІВ3, ІС3 та І03 у першому пункті вимірювання і струми ІА5, ІВ5, ІС5 та І05 у другому пункті вимірювання, а також множити кількість сигналів (напруг, пропорційних струмам) у різні схеми порівняння струмів. При використанні алгоритма за (2)-(4) слід звернути увагу на те, що вказані нерівності складені для виявлення цілісності проводів мережі при умові, що приймачі електричної енергії мережі ввімкнені у зірку з нулем. При виявленні цілісності проводів лінії мережі слід дотримуватися правила, яке полягає у тому, що у трифазній чотирипровідній мережі приймачі електричної енергії мережі можуть бути ввімкнені як у зірку, так і в трикутник. Тому виникає необхідність у поширенні правомірності використання алгоритмів (2)-(4) на випадки, в яких приймачі навантаження ввімкнені і в зірку, і в трикутник (фіг.1). Для доведення такої правомірності слід скористатися відомою теоремою про перетворення опорів електричного кола, з'єднаних у трикутник, у електричне коло, опори якого з'єднані у зірку. Таке перетворення завжди можливе при довільному розташуванні потенціалу нульової фази на площині комплексної змінної. Зауважимо, що у загальному плані зворотне перетворення, тобто зірки з нулем у трикутник, не завжди можливе. З врахуванням вище висловленого застосування алгоритму за (2)-(4) є правомірним при ввімкненні приймачів електричної енергії як у зірку з нулем, так і в трикутник. Роботу способу пояснимо на прикладі виявленні цілісності проводу фази А лінії мережі (фіг.1-фіг.2), тому скористаємось алгоритмом, представленим нерівністю (2) і перепишемо її для зручності користування: ІА3 - Інх(СФ) - (2/3)*ІА5 + (1/3)(ІВ5 + ІС5) ± ΔІп ≥ 0. Струми ІА3, ІА5, ІВ5 та ІС5 нерівності (2) вимірюють трансформатори струму ТСА3, ТСА5, ТСВ5 та ТСС5 (фіг. 3). Напруга на резисторах 6 пропорційна виміряним струмам. Крім того, напруги на всіх обмотках W1, W3, W4, W5 пропорційні виміряним струмам. На фіг. 3 не всі обмотки трансформаторів струму використані при виявленні цілісності одного проводу (фази А), але всі ці всі обмотки необхідні для виявлення цілісності проводів трьох фаз: А, В та С. Для реалізації першого доданку (2), а саме ІА3 - Інх(СФ), (5) вторинна обмотка W4 трансформатора струму ТСА3 послідовно і зустрічно з'єднана з імітатором 9 струму неробочого ходу, перетвореного в напругу. Результуюча напруга подається на фільтр 7. Фільтр 7 виділяє першу гармоніку напруги, яка далі подається на одно- або двопівперіодний випрямляч, який разом з R-C низькочастотним фільтром виділяє постійну 6 UA 105598 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 складову напруги виразу (5) на потенціометрі 11. Для реалізації другого доданку виразу (2), а саме (2/3)*ІА5 + (1/3)(ІВ5 + ІС5), (6) обмотки W3, W4 та W5 трансформаторів струму ТСА5, ТСВ5 та ТСС5 з'єднані між собою послідовно; коефіцієнти "2/3" та "1/3" встановлюються шляхом кратної намотки кількості витків трансформаторів струму. Сумарна напруга вторинних обмоток трансформаторів струму подається на фільтр першої гармоніки 7, далі випрямляється, а з випрямленої напруги виділяється постійна складова, пропорційна виразу (6). Похибка сумарного вимірювання струмів ΔІп при налагодженні пристрою в умовах нормальної роботи і експериментального обриву фази А компенсується потенціометром 11. При зміні знака напруги на діоді 10 на виході засобу формується сигнал, який включає світлове табло або дзвінок, який подає відповідний звуковий сигнал. Такі сигнали повідомляють про поточний стан або зміну цілісності проводів лінії мережі. Ефективність застосування першого винаходу. Експериментальні випробування способу підтвердили умови збереження цілісності проводів лінії трифазної чотирипровідної мережі, устаткованої стабілізатором фаз, наприклад, фільтром струмів нульової послідовності, приєднаним до лінії трифазної чотирипровідної мережі перед приймачами електричної енергії. Алгоритми способу виявлення цілісності проводів мережі також підтверджені. Застосування даного способу дає можливість сигналізувати персонал про: - цілісність проводів лінії мережі; - про обрив одного з проводів; - про генерування напруги номінальної величини на обірваному кінці проводу фази; - про дотримання техніки безпеки з проводом обірваної фази; - про можливість враження електричним струмом персоналу та сторонніх людей, що можуть знаходитися біля обірваного кінця проводу; - про необхідність оперативного відключення кінців проводу обірваної фази так, щоб забезпечити неперервність електропостачання приймачів електричної енергії; - про підготовку оперативної схеми до повного відключення електричної мережі в разі обриву двох або трьох проводів трифазної мережі. Область застосування першого винаходу. Спосіб призначений для використання у відповідальних електричних багатофазних, зокрема, трифазних низьковольтних та високовольтних мережах, а також в електричному устаткуванні для захисту персоналу та електрообладнання, а також для сигналізації при обриві однієї з фаз. Спосіб може також використовуватись у системах електропостачання, у яких застосовуються пристрої гарантованого живлення та машини змінного струму з режимом тривалості роботи 24 години на добу, зокрема насосів, вентиляторів тощо. У другому винаході поставлені задачі розв'язані шляхом одночасного використання всіх основних поточних даних для повного виявлення умов обриву проводу трифазної чотирипровідної мережі, а саме тим, що: у способі виявлення обриву та імені проводу обірваної лінійної або нульової фази лінії трифазної чотирипровідної мережі, обладнаної стабілізатором фаз, приєднаним до лінії трифазної чотирипровідної мережі перед приймачами електричної енергії, при якому вимірюють струми у проводах фаз лінії мережі, а одержані значення струмів порівнюють між собою, який відрізняється тим, що вимірюють одночасно струми у проводах лінійних фаз та нульової фази, проводи мережі приєднані до стабілізатора фаз у двох пунктах вимірювання, причому перший пункт вимірювання знаходиться перед точкою приєднання стабілізатора фаз до трифазної мережі, а другий пункт вимірювання знаходиться після точки приєднання стабілізатора фаз до лінії трифазної чотирипровідної мережі, з виміряних струмів виділяють перші гармоніки, множать кількість сигналів, пропорційних принаймні одному струму або аналоговим, або фотооптронним, або цифровим способами, завчасно вимірюють струм неробочого (холостого) ходу стабілізатора фаз у проводах лінійних фаз у першому пункті вимірювання, вводять вагові коефіцієнти до кожного з виміряних струмів, формують засоби порівняння струмів відповідно до розрахункових математичних нерівностей, які виражають умови обриву проводу кожної фази лінії трифазної чотирипровідної мережі, факт обриву проводу лінії встановлюють за умови зміни знаків нерівності, з витримкою часу включають принаймні один сигнал із ряду "Провід фази А обрив", "Провід фази В - обрив", "Провід фази С - обрив", "Провід фази 0 - обрив", причому відповідні сигнали подають на засоби сигналізації, захисту та керування лінії мережі, а при зміні знаків нерівності з витримкою часу подають відповідні сигнали на засоби сигналізації, захисту та керування лінії мережі, зокрема такий: "Обрив проводу фази А - цілісність відновлено". 7 UA 105598 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пояснення суті винаходу дані на кресленнях на фіг. 1, фіг. 2 та фіг. 4. На фіг. 1 показана блок-схема трифазної чотирипровідної мережі, обладнаної стабілізатором фаз, приєднаним до вказаної мережі перед приймачами електричної енергії. На фіг. 2 показаний фрагмент принципової схеми трифазної чотирипровідної мережі з стабілізатором фаз, виконаним за схемою зиґзаґ та вимірюючими трансформаторами струму. На фіг. 4 показана блок-схема одного з варіантів способу виявлення обриву проводів фаз лінії трифазної чотирипровідної мережі, який побудовано на чотирьох трансформаторах струму. На фіг. 1 позначено: А1, В1, С1, 01 -початки проводів лінійних та нульової фаз лінії трифазної чотирипровідної мережі; 1 - проводи лінії трифазної чотирипровідної мережі; 2 - пункт обриву проводу у фазі А; 3 - стабілізатор фаз; 4 - навантаження лінії мережі, опори якого ввімкнені у зірку з нулем і приєднані до фазних напруг; 5 - навантаження лінії мережі, опори якого ввімкнені у трикутник і приєднані до лінійних напруг; A3, В3, С3, 03 - місце приєднання трансформаторів струму у першому пункті вимірювання; А4, В4, С4, 04 - точки приєднання виводів стабілізатора фаз до лінії трифазної чотирипровідної мережі; А5, В5, С5, 05 - точки приєднання трансформаторів струму у другому пункті вимірювання; А6, В6, С6, 06 - точки приєднання навантаження 4, опори якого ввімкнені у зірку, та навантаження 5, опори якого ввімкнені у трикутник. На фіг. 2 позначено: ТСА3, ТСВ3, ТСС3, ТС03 - трансформатори струму першого пункту вимірювання; ТСА5, ТСВ5, ТСС52, ТС04 - трансформатори струму другого пункту вимірювання; решта позначень фіг.2 співпадає з позначеннями фіг.1. На фіг.4 позначено: W1 - вторинна силова обмотка трансформатора струму ТСАЗ; W2 екрануюча обмотка; W3 - перша вимірювальна обмотка трансформатора струму, у тому числі трансформатора струму ТСА5; W4 - друга вимірювальна обмотка трансформатора струму, у тому числі трансформатора струму ТСВ5; W5 - третя вимірювальна обмотка, у тому числі трансформатора струму ТСС5; 6 - високоточні опори навантаження силових обмоток трансформатора струму; 7 - фільтри пропускання першої гармоніки; 8 - операційний підсилювач; 9 - імітатор струмів неробочого ходу, перетворених в напруги; 10 - діод, який реагує на зміну полярності порівнюваних напруг; 11 - потенціометр для введення компенсації абсолютної сумарної похибки ± ΔІп при вимірюванні всіх струмів, яка виражена в амперах і враховує запас точності при встановленні обриву проводів фаз; решта позначень фіг.4 співпадає з позначеннями фіг. 1 та фіг. 2. Склад і будова варіанту виконання засобу за другим винаходом для способу виявлення обриву проводів лінії трифазної чотирипровідної мережі, устаткованої стабілізатором фаз, ввімкненим перед приймачами електричної енергії. Блок-схема лінії трифазної чотирипровідної мережі, обладнаної стабілізатором фаз, наприклад, фільтром струмів нульової послідовності, приєднаним до вказаної мережі перед приймачами електричної енергії, показана на фіг. 1. Блок-схема містить: лінію 1 указаної мережі, обмежену пунктами А1, В1, С1, 01 та А7, В7, С7, 07; відрізок лінії, обмежений пунктами А2, В2, С2, 02 та А7, В7, С7, 07, призначений для приєднання приймачів електричної енергії; частина приймачів 4 електричної енергії ввімкнена, наприклад, у зірку; інша частина 5 приймачів електричної енергії ввімкнена, наприклад, у трикутник і приєднана разом із зіркою до лінії мережі поблизу пункту А6, В6, С6, 06; перед приймачами електричної енергії розміщений стабілізатор фаз 3, який приєднаний у пункті А4, В4, С4, 04; стабілізатор фаз може бути виконаним у вигляді автотрансформаторних фільтрів струмів нульової послідовності, наприклад, Zo - зиґзаґ, λо - лямбда (умовно несиметричний зиґзаґ), Ао - подібна схема, Ґо піврогач, тощо, або інших пристроїв, які знижують опори міжфазних зв'язків між фазами лінії мережі, наприклад, автотрансформатор, обмотки якого ввімкнені у шестикутник; перший пункт вимірювання розташований пункті A3, ВЗ, С3, 03, тобто перед стабілізатором фаз 3, а другий пункт вимірювання розташований у пункті А5, В5, С5, 05, тобто перед пунктами приєднання приймачів електричної енергії (фіг. 1). У першому та другому пунктах вимірювання розміщують вимірювачі струму, наприклад, трансформатори струму (фіг. 2). У першому пункті вимірювання встановлені трансформатори струму: ТСА3, який призначений для вимірювання струму ІА3 у проводі лінійної фази A3; ТСВ3, призначений для вимірювання струму ІВЗ у проводі лінійної фази В3; ТССЗ, призначений для вимірювання струму ІС3 у проводі лінійної фази С3 та ТСО3, призначений для вимірювання струму l03 у проводі нульової фази 03. У другому пункті вимірювання встановлені такі трансформатори струму: ТСА5, який призначений для вимірювання струму ІА5 у проводі лінійної фази А5; ТСВ5, призначений для вимірювання струму ІВ5 у проводі лінійної фази В4; ТСС5, який призначений для вимірювання струму ІС5 у проводі лінійної фази С5 та ТС05, який призначений для вимірювання струму l05 у проводі нульової фази 05. Стабілізатор фаз 3 виконаний у вигляді автотрансформаторного фільтру 8 UA 105598 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 струмів нульової послідовності, обмотки якого ввімкнені у зиґзаґ (фіг. 2). На кожному магнітопроводі трансформатора струму розміщено декілька обмоток. Так, обмотка W1 є силовою обмоткою трансформатора струму ТСО3; до обмотки W1 приєднаний високоточний резистор 6, який виконує роль перетворювача струму в напругу. Обмотка W2 призначена для екранування від електромагнітних наводок. Обмотка W3 є першою вимірювальною обмоткою; обмотка W4 є другою вимірювальною обмоткою; а обмотка W5 є третьою вимірювальною обмоткою. Обмотки W3, W4 та W5 множать кількість сигналів, пропорційних струму з врахуванням внесеного коефіцієнта. Обмотки W3, W4 та W5 мають кратні кількості витків. З допомогою зміни кратності кількості витків встановлюють коефіцієнти при струмах або напругах у нерівностях, з допомогою яких реалізують умову проявлення обриву проводу лінії мережі. Вказана кратність вводиться у межах від 1/3 до 3, наприклад, 2. Тому відношення кількостей 1/2 витків у обмотках W3, W4 та W5 може складати 1/3: 2/3: 1: (3) : 2: 3. Ці величини є тими коефіцієнтами, які вводяться в нерівності умов проявлення обриву проводів мережі. Тому напруги, пропорційні струмам, підсумовуються з різними ваговими коефіцієнтами. Сумування напруг відбувається шляхом послідовного з'єднання обмоток трансформаторів струму; так, напруга обмотки W3, яка має двократну витків від кількості витків обмотки W1 і належить до трансформатора струму ТСА5, додається до напруги обмотки W4 трансформатора струму ТСВ5, яка має однократну кількість витків від кількості витків обмотки W1, і потому додається до напруги обмотки W5 трансформатора струму ТСС5, яка має також однократну кількість витків від кількості витків обмотки W1 (фіг.4). Послідовно з'єднані обмотки приєднані до схеми порівняння напруг відповідно до алгоритма нерівності (7). Друга напруга схеми порівняння утворена послідовним з'єднанням обмотки W4 з однократною кількістю витків трансформатора струму ТСО3 та трикратною напругою імітатора 9 струмів неробочого ходу стабілізатора фаз. Так формуються послідовні з'єднання обмоток, які реалізують умови появи обриву проводу фази А за виразом (7). Сумарні напруги, одержані на кінцях кожного послідовного з'єднання обмоток, включаючи імітатор напруг та струмів неробочого ходу 9, подаються на фільтри пропускання 7. Із фільтрів пропускання перші гармоніки цих напруг подаються на двопівперіодні випрямлячі і далі поступають на R-C низькочастотні фільтри. Порівняння струмів або пропорційних їм напруг, тобто реалізація умови появи обриву фази А, виконується з допомогою операційного підсилювача 8. Факт обриву встановлюється з допомогою діоду 10, який реагує на зміну полярності порівнюваних напруг. Діод 10 контролює умову обриву проводу фази А шляхом блокування вихідної напруги операційного підсилювача 8 при відсутності обриву і пропускання вихідного сигналу при його виникненні у проводі лінійної фази А мережі і навпаки. Вихід схеми порівняння напруг або пропорційних струмів приєднаний до світлового табло або/та до інших засобів сигналізації. Вище була описана будова аналогового варіанта засобу вимірювання обриву проводів лінії. Але кращі результати з точки зору похибки та масо-габаритних характеристик досягаються у варіантах цифрового виконання засобу виявлення обриву проводів лінії. Порядок виконання операцій засобу виявлення обриву проводів мережі за другим винаходом. За другим винаходом засіб виявлення обриву проводів фаз виконує такі операції: 1. Вимірює величини та фази струмів у проводах трифазної чотирипровідної мережі з приєднаним стабілізатором фаз перед приймачами електричної енергії. Вимірювання змінного струму може проводитися всіма відомими способами: за допомогою трансформатора струму, пояса Роговського, давачів Холла, термоелектричних перетворювачів тощо. 2. Перетворює всі виміряні струми у пропорційні напруги змінного струму. Такі перетворення виконуються шляхом приєднання до кожної силової обмотки W1 кожного трансформатора струму точного (з похибкою 0,1 %) резистора 6 (фіг.4). У пріоритетному варіанті всі резистори 6 мають однакові опори. Резистори 6 повинні установлюватися безпосередньо на трансформаторах струмів. При цих умовах напруга на резисторах пропорційна струму за величиною та рівна йому за фазою. 3. Множить кількість сигналів, пропорційних струмам та напругам, наприклад, з допомогою трансформаторів струму; для цього до трансформатора струму внесені додаткові обмотки: екрануюча обмотка W2 і принаймні три обмотки W3, W4 та W5 для множення кількості гальванічно розв'язаних напруг, пропорційних до одного і того ж струму. Множення кількості гальванічно розв'язаних напруг дає можливість утворювати принаймні від одного до шести розв'язаних кіл, у яких виконується автоматичне порівняння суми струмів з різними ваговими коефіцієнтами (фіг.4). 4. Вводять вагові коефіцієнти до значень напруг, пропорційних струму. Для цього обмотки W3, W4 та W5 виконують з кратною кількістю витків "1/3", "2/3", "1", "2", "3" між собою (фіг. 4). 9 UA 105598 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 5. Завчасно вимірюють модуль та фазний кут струму неробочого ходу стабілізатора фаз або визначають їх за паспортними даними. 6. Вводять однофазні імітатори струмів неробочого ходу, перетворених в напруги 9, які сполучають послідовно у контур порівняння напруг, пропорційних струмам трифазної чотирипровідної мережі (фіг. 4). 7. Напруги, пропорційні струмам, фільтрують фільтрами 7 від вищих гармонік. 8. Напруги, пропорційні струмам, випрямляють з допомогою одно - або двопівперіодних випрямлячів і виділяють постійну складову напруги за допомогою R-C фільтра. 9. Дві сумарні напруги, які порівнюють між собою; для цього порівнювані напруги вводять на прямий та інвертований входи операційного підсилювача 8. 10. За знаком напруги (плюс, рівність або мінус) на виході операційного підсилювача встановлюють знак математичної нерівності. 11.При досягненні умови обриву, виражену однією або декількома нерівностями (7)-(18), на виході операційного підсилювача 8 полярність напруги постійного струму змінюється на протилежний; в результаті цього діод 10 пропускає сигнал до світлового табло (фіг. 4). 12. При виконанні умов настання обриву проводів лінії з стабілізатором фаз, приєднаним до лінії мережі перед приймачами електричної енергії, загоряється електричне табло з написом, наприклад, "Обрив проводу фази А" і т.д. Робота засобу виявлення обриву проводів фаз за другим винаходом полягає у наступному. Після приєднання трифазної чотирипровідної мережі до трифазного джерела з нульовою фазою (фіг. 1) трансформатори струму вимірюють: струми ІА3, ІВ3, ІС3 та І03 - у першому пункті вимірювання та струми ІА5, ІВ5, ІС5 та І05 - у другому пункті вимірювання (фіг. 2). Рішення про факт виникнення обриву одного з проводів лінійних фаз лінії мережі і ім'я обірваної лінійної фази приймають на основі нерівностей (7)-(18). Подальшу роботу засобу прослідкуємо на прикладі появи обриву 2 і виявлення цього обриву з допомогою алгоритму, описаного нерівністю (7), яку перепишемо для зручності користування: I03-3*Інх(СФ) ≥  2*ІА5 + ІВ5 + ІС5 ± ΔІп. Розроблена нами конструкція засобу виявлення обриву проводів фаз мережі дозволяє одночасно вимірювати струми ІА3, ІВ3, ІС3 та l03 у першому пункті вимірювання і струми ІА5, ІВ5, ІС5 та 105 у другому пункті вимірювання, а також множити кількість сигналів (напруг, пропорційних струмам) і подавати їх у різні схеми порівняння струмів. При використанні алгоритма за (7)-(18) також слід звернути увагу на те, вказані нерівності складені для виявлення обриву проводів мережі при умові, що приймачі електричної енергії мережі ввімкнені у зірку з нулем. У трифазній чотирипровідній мережі приймачі електричної енергії мережі можуть бути ввімкнені як у зірку, так і в трикутник. Тому виникає необхідність у поширенні правомірності використання алгоритмів (7)-(18) на випадки, в яких приймачі навантаження ввімкнені і в зірку, і в трикутник (фіг.1). Для доведення такої правомірності слід скористатися відомою теоремою про перетворення опорів електричного кола, з'єднаних у трикутник, у електричне коло, опори якого з'єднані у зірку. Таке перетворення завжди можливе при довільному розташуванні потенціалу нульової фази на площину комплексної змінної. Зауважимо, що у загальному плані зворотне перетворення, тобто зірки з нулем у трикутник, не завжди можливе. З врахуванням того, що дві зірки опорів з однаковим потенціалом нульової фази завжди можуть бути зведеними в одну, то слід вважати, що вище наведене застосування алгоритмів за (7)-(18) є правомірним при ввімкненні приймачів електричної енергії як у зірку з нулем, так і в трикутник. Роботу способу пояснимо на прикладі виявленні обриву 2 проводу фази А лінії мережі (фіг. 1 - фіг.2). Струми ІА3, ІА5, ІВ5 та ІС5 нерівності (7) вимірюють трансформатори струму ТСА3, ТСА5, ТСВ5 та ТСС5 (фіг.4). Напруга на резисторах 6 пропорційна виміряним струмам. Крім того, напруги на всіх обмотках W1, W3, W4, W5 пропорційна виміряним струмам та ваговим коефіцієнтам. Для реалізації першого доданку (7), а саме I03-3*Інх(СФ), (19) вторинна обмотка W4 трансформатора струму ТСО3 послідовно і зустрічно з'єднана з імітатором 9 струму неробочого ходу, модуль напруги якої збільшено утричі. Результуюча напруга подається на фільтр 7. Фільтр 7 виділяє першу гармоніку напруги, яка далі подається на одно - або двопівперіодний випрямляч, який разом з R-C низькочастотним фільтром виділяє постійну складову напруги на потенціометрі 11. Для реалізації другого доданку, а саме 2*ІА5+1*ІВ5+1*ІС5, (20) обмотки W3, W4, W5 трансформаторів струму ТСА5, ТСВ5 та ТСС5 з'єднані між собою послідовно; коефіцієнти "2" та "1" встановлюються шляхом кратної намотки кількості витків обмоток трансформатора струму. Сумарна напруга вторинних обмоток трансформаторів струму подається на фільтр першої гармоніки 7, далі випрямляється, а з випрямленої напруги 10 UA 105598 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 виділяється постійна складова, пропорційна виразу (20). Похибка сумарного вимірювання струмів ΔІп при налагодженні пристрою в умовах нормальної роботи і експериментального обриву фази А компенсується потенціометром 11. При зміні полярності напруги на діоді 10 на виході засобу формується сигнал, який включає світлові табло або дзвінок, який подає відповідні звукові сигнали. Такі сигнали повідомляють про поточний стан або про обрив проводу лінії мережі. Ефективність застосування другого винаходу. Експериментальні випробування способу підтвердили умови збереження цілісності проводів лінії трифазної чотирипровідної мережі, устаткованої стабілізатором фаз, наприклад, фільтром струмів нульової послідовності, приєднаним до лінії трифазної чотирипровідної мережі перед приймачами електричної енергії. Алгоритми способу виявлення обриву проводів мережі також підтверджені. Застосування даного способу дає можливість сигналізувати персонал про: - цілісність проводів лінії мережі; - про обрив одного з проводів; - про генерування напруги номінальної величини на обірваному кінці проводу фази; - про необхідність дотримання техніки безпеки з проводом обірваної фази; - про можливість враження електричним струмом персоналу та сторонніх людей, що можуть знаходитися біля обірваного кінця проводу; - про необхідність оперативного відключення кінців проводу обірваної фази так, щоб забезпечити неперервність електропостачання приймачів електричної енергії; - про підготовку оперативної схеми до повного відключення електричної мережі в разі обриву двох або трьох проводів трифазної мережі. Область застосування другого винаходу. Спосіб призначений для використання у відповідальних електричних багатофазних, зокрема трифазних низьковольтних та високовольтних мережах, а також в електричному устаткуванні для захисту персоналу та електрообладнання, а також для сигналізації при обриві однієї з фаз. Спосіб може також використовуватись у системах електропостачання, у яких застосовуються пристрої гарантованого живлення та машини змінного струму з режимом тривалості роботи 24 години на добу, зокрема насосів, вентиляторів, тощо. Актуальність застосування заявленого способу у подальшому буде зростати у зв'язку з впровадженням інтелектуальних систем типу Smart Grid. У третьому винаході поставлені задачі розв'язані шляхом одночасного використання всіх основних поточних даних для повного виявлення умов обриву проводу трифазної чотирипровідної мережі, а саме тим, що: у способі виявлення обриву та імені проводу обірваної лінійної або нульової фази лінії трифазної чотирипровідної мережі, обладнаної стабілізатором фаз, приєднаним до лінії трифазної чотирипровідної мережі між приймачами електричної енергії, при якому вимірюють струми у проводах фаз лінії мережі, а одержані значення струмів порівнюють між собою, який відрізняється тим, що вимірюють одночасно струми у проводах лінійних фаз, або у проводах лінійних та нульової фаз, які приєднані до стабілізатора фаз у двох пунктах вимірювання, причому перший пункт вимірювання знаходиться перед точкою приєднання стабілізатора фаз, а другий пункт вимірювання знаходиться після точки приєднання стабілізатора фаз перед точкою приєднання віддалених приймачів електричної енергії до лінії трифазної чотирипровідної мережі, з виміряних струмів виділяють перші гармоніки, множать кількість сигналів, пропорційних принаймні одному струму або аналоговим, або фотооптронним, або цифровим способом, завчасно вимірюють струм неробочого (холостого) ходу стабілізатора фаз у проводах лінійних фаз у першому пункті вимірювання, вводять вагові коефіцієнти до кожного з виміряних струмів, формують засоби порівняння струмів відповідно до розрахункових математичних нерівностей, які виражають умови обриву проводу кожної фази лінії трифазної чотирипровідної мережі, факт обриву проводу лінії встановлюють за умови зміни знаків нерівності, з витримкою часу включають принаймні один сигнал "Провід фази А - обрив", "Провід фази В - обрив", "Провід фази С - обрив", "Провід фази 0 - обрив", причому відповідні сигнали подають на засоби сигналізації, захисту та керування лінії мережі, після чого виконують захисні оперативні переключення. Рішення про виникнення обриву проводу лінійної фази приймають за шістьма параметрами і порівнюють вектор струму нульової послідовності у першому пункті вимірювання з сумою векторів струмів лінійних фаз першого та другого пунктів вимірювання: I03-3*IАнх(СФ) ≥ 3*ІА3+2*ІА5+IВ5 + ІС5 ± ΔIв, (17) при обриві проводу лінійної фази А; І03-3*ІВнх(СФ) = 3*ІВЗ + 2*ІВ5 + ІА5 + ІС5 ± ΔIв, (18) при обриві проводу лінійної фази В; 11 UA 105598 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 І03-3*ІСнх(СФ) = 3*ІС3+2*ІС5 + ІВ5 + ІА5 ± ΔIв, (19) при обриві проводу лінійної фази С, де: І(О3) - вектор струму у проводі нульової фази першого пункту лінії мережі; ІАЗ, ІВЗ та ІС3 - вектори лінійних струмів у проводах першого пункту трьох лінійних фаз; ІА5, ІВ5 та ІС5 - вектори лінійних струмів у проводах трьох лінійних фаз другого пункту вимірювання (після пункту приєднання стабілізатора фаз); Інх(СФ) - вектор струму неробочого (холостого ходу) стабілізатора фаз. Рішення про виникнення обриву проводу лінійної фази приймають за п'ятьма параметрами і порівнюють абсолютні значення суми векторів струмів лінійних фаз першого та другого пунктів вимірювання: ІВ3 - ІАнх(СФ) - ІВнх(СФ) ≥ ІА5 + ІА3 + ІВ5 ± ΔІв, (20) або/та ІС3 - ІАнх(СФ) - ІСнх(СФ) ≥ ІА5 + ІА3 + ІС5 ± ΔIв, (21) при обриві проводу лінійної фази А; ІС3 - ІВнх(СФ) - ІСнх(СФ) ≥ ІВ5 + ІВ3 + ІС5 ± ΔIв, (22) або/та ІА3 - ІВнх(СФ) - ІАнх(СФ) ≥ ІВ5 + ІВ3 + ІА5 ± ΔIв, (23) при обриві проводу лінійної фази В; ІА3 - ІСнх(СФ) - ІАнх(СФ) ≥ ІС5 + ІС3 + ІА5 ± ΔIв, (24) або/та ІВ3 - ІСнх(СФ) - ІВнх(СФ) ≥ ІС5 + ІС3 + ІВ5 ± ΔIв, (25) при обриві проводу лінійної фази С Рішення про виникнення обриву проводу нульової фази приймають за чотирма параметрами і порівнюють абсолютні значення векторів струмів лінійних та нульової фаз першого пункту вимірювання: I03 ≤ | ІА3 + ІВ3 + ІС3 ± ΔІв, (26) Рішення про виникнення обриву проводу нульової фази приймають на основі принаймні однієї нерівності, у якій порівнюють відносні значення векторів струмів нульових фаз першого та другого пунктів вимірювання. Пояснення суті винаходу дані на кресленнях на фіг. 5 - фіг. 7. На фіг. 5 показана блок-схема трифазної чотирипровідної мережі, обладнаної стабілізатором фаз, приєднаним до вказаної мережі між приймачами електричної енергії. На фіг. 6 показаний фрагмент принципової схеми трифазної чотирипровідної мережі з стабілізатором фаз, виконаним за схемою зиґзаґ та вимірюючими трансформаторами струму. На фіг. 7 показана блок-схема одного з варіантів засобу реалізації способу виявлення обриву проводу фаз лінії трифазної чотирипровідної мережі, який побудований на шести трансформаторах струму. На фіг. 5 позначено: А1, В1, С1, 01 - початки проводів лінійних та нульової фаз лінії трифазної чотирипровідної мережі; 1 - проводи лінії трифазної чотирипровідної мережі; 2 - пункт обриву проводу у фазі А; 3 - стабілізатор фаз; 4 - навантаження лінії мережі, опори якого ввімкнені у зірку з нулем і приєднані до фазних напруг; 5 - навантаження лінії мережі, опори якого ввімкнені у трикутник і приєднані до лінійних напруг; A3, В3, С3, 03 - місце приєднання трансформаторів струму у першому пункті вимірювання; А4, В4, С4, 04 - точки приєднання виводів стабілізатора фаз до лінії трифазної чотирипровідної мережі; А5, В5, С5, 05 - точки приєднання трансформаторів струму у другому пункті вимірювання; А6, В6, С6, 06 - точки приєднання навантаження 4, опори якого ввімкнені у зірку, та приєднання навантаження 5, опори якого ввімкнені у зірку та трикутник; А7, В7, С7, 07 - кінці проводів лінії трифазної чотирипровідної мережі; 12 - група приймачів електричної енергії, фазні навантаження яких між собою з'єднані у зірку; 13 - група приймачів електричної енергії, фазні навантаження яких між собою з'єднані у трикутник; приймачі груп 12 та 13 є першою частиною приймачів, приєднаних до лінії мережі перед стабілізатором фаз 3. Друга частина приймачів представлена їх групами 4 та 5, приєднаними до трифазної чотирипровідної мережі після стабілізатора фаз. На фіг.6 позначено: ТСА3, ТСВ3, ТСС3, ТС03 - трансформатори струму першого пункту вимірювання; ТСА5, ТСВ5, ТСС5, ТС05 - трансформатори струму другого пункту вимірювання; решта позначень фіг.6 співпадає з позначеннями фіг.2. На фіг.7 позначено: 6 - високоточні опори навантаження силових обмоток; 7 - фільтри пропускання першої гармоніки; 8 - операційний підсилювач; 9 - імітатор струмів неробочого ходу стабілізатора фаз, перетворених в напруги; 10- діод, який реагує на зміну полярності порівнюваних напруг; 11 - потенціометр для введення компенсації абсолютної сумарної похибки ± ΔІп при вимірюванні всіх струмів, яка виражена в амперах і враховує запас точності при встановленні обриву проводів фаз; решта позначень фіг.7 співпадаєз позначеннями фіг. 1, фіг. 2, фіг. 4. 12 UA 105598 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Склад і будова варіанта виконання засобу за третім винаходом для відтворення способу виявлення обриву проводів лінії трифазної чотирипровідної мережі, устаткованої стабілізатором фаз, ввімкненим між приймачами електричної енергії. Блок-схема лінії трифазної чотирипровідної мережі, обладнаної стабілізатором фаз, наприклад, фільтром струмів нульової послідовності, приєднаним до вказаної мережі між приймачами електричної енергії, показана на фіг.5. Блок-схема містить: лінію 1 указаної мережі, обмежену пунктами А1, В1, С1, 01 та А7, В7, С7, 07; відрізок лінії, обмежений пунктами А2, В2, С2, 02 та А7, В7, С7, 07, призначений для приєднання приймачів електричної енергії; частина приймачів 4 електричної енергії ввімкнена, наприклад, у зірку; інша частина 5 приймачів електричної енергії ввімкнена, наприклад, у трикутник і приєднана разом із зіркою до лінії мережі поблизу пункту А6, В6, С6, 06; стабілізатор фаз 3 розміщений між приймачами електричної енергії, тобто між першою та другою частинами приймачів електричної енергії і приєднаний у пункті А4, В4, С4, 04 до вказаної мережі; стабілізатор фаз може бути виконаним у вигляді автотрансформаторного фільтру струмів нульової послідовності, наприклад, Zo - зиґзаґ, λо - лямбда, Ао - подібна схема, Ґо - піврогач тощо. Стабілізатор фаз може бути виконаний у вигляді трансформатора Δ/Yo або інших пристроїв, які знижують опори міжфазних зв'язків між фазами лінії мережі. Перший пункт вимірювання розташований у пункті A3, В3, С3, 03, тобто перед стабілізатором фаз 3, а другий пункт вимірювання розташований у пункті А5, В5, С5, 05, тобто перед пунктами приєднання другої частини приймачів електричної енергії (фіг.5). У першому та другому пунктах вимірювання розміщують вимірювачі струму, наприклад, трансформатори струму (фіг.6). У першому пункті вимірювання встановлені трансформатори струму: ТСА3, який призначений для вимірювання струму ІА3 у проводі лінійної фази A3; ТСВ3, призначений для вимірювання струму ІВ3 у проводі лінійної фази В3; ТСС3, призначений для вимірювання струму ІС3 у проводі лінійної фази С3 та ТС03, призначений для вимірювання струму I03 у проводі нульової фази 03. У другому пункті вимірювання встановлені такі трансформатори струму: ТСА5, який призначений для вимірювання струму ІА5 у проводі лінійної фази А5; ТСВ5, призначений для вимірювання струму ІВ5 у проводі лінійної фази В4; ТСС5, який призначений для вимірювання струму ІС5 у проводі лінійної фази С5 та ТС05, який призначений для вимірювання струму I05 у проводі нульової фази 05. У варіанті виконання стабілізатор фаз 3 виконаний у вигляді автотрансформаторного фільтра струмів нульової послідовності, обмотки якого ввімкнені у зиґзаґ (фіг.6). На кожному магнітопроводі трансформатора струму розміщено декілька обмоток. У одному з варіанті виконання засобу виявлення обриву за третім винаходом (фіг.7) використано шість трансформаторів струму. Так, обмотка W1 є силовою обмоткою трансформатора струму ТСА3; до обмотки W1 приєднаний високоточний резистор 6, який виконує роль перетворювача струму в напругу. Обмотка W2 призначена для екранування від електромагнітних наводок і намотується останньою. Обмотка W3 є першою вимірювальною обмоткою, а обмотка W4 є другою вимірювальною обмоткою. Отже на магнітопроводі всіх шести трансформаторів струму розміщено по чотири обмотки. Обмотки W3 та W4 множать кількість сигналів, пропорційних струму з врахуванням внесеного коефіцієнта. Обмотки W3 та W4 мають кратні кількості витків. За допомогою зміни кратності кількості витків встановлюють коефіцієнти при струмах або напругах у нерівностях, за допомогою яких реалізують умову виявлення обриву проводу лінії мережі. Вказана кратність вводиться у межах від і до 3, наприклад 2. Тому відношення кількостей витків у обмотках W3 та W4 може складати 1: 1. Ці величини є тими коефіцієнтами, які вводяться в нерівності умов виявлення обриву проводів мережі. Тому напруги, пропорційні струмам, підсумовуються з різними ваговими коефіцієнтами. Підсумовування напруг відбувається шляхом послідовного з'єднання обмоток трансформаторів струму, а у мікропроцесорному виконанні підсумовування реалізується методами програмування умов виявлення обриву. Так, у варіанті, який розглядається, напруга обмотки W3 та W4 трансформатора струму ТСА3, ТСВ3, ТСС3 та ТСА5, ТСВ5, ТСС5 мають однократні кількості витків від кількості витків обмотки W1. При сумуванні напруга обмотки W3 трансформатора струму ТСА3 додається з від'ємним знаком до збільшеноїу корінь з трьох раз напруги імітатора струму холостого ходу 9, а сумарна напруга подається на фільтр вищих гармонік 7. Так формується перший доданок однієї з нерівностей порівнюваних напруг умов виявлення обриву проводу лінії мережі, визначених нерівностями (21)-(30) (фіг.7). Друга напруга схеми порівняння, для прикладу, утворена послідовним з'єднанням обмоток: W3 трансформатора струму ТСА5, обмотки W4 трансформатора струму ТСВ5 та обмотки W4 трансформатора струму ТСА3 (фіг.7). Так формується друге послідовне з'єднання обмоток, яке бере участь у реалізації умови виявлення обриву проводу лінії мережі, наприклад, за виразом (24). Сумарні напруги, одержані на кінцях кожного послідовного з'єднання обмоток, подаються на фільтри пропускання 7. Із фільтрів пропускання перші гармоніки цих напруг подаються на 13 UA 105598 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 двопівперіодні випрямлячі і далі надходять на R-C низькочастотні фільтри. Порівняння напруг, пропорційних струмам, тобто реалізація виявлення умови обриву фази А, виконується за допомогою операційного підсилювача 8. Факт обриву встановлюється за допомогою діода 10, який реагує на зміну полярності порівнюваних напруг. Діод 10 контролює умову обриву проводу фази А шляхом блокування вихідної напруги операційного підсилювача 8 при відсутності обриву і пропускання вихідного сигналу при його виникненні у проводі лінійної фази А мережі. Вихід схеми порівняння напруг або пропорційних струмів приєднаний до світлового табло або/та до інших засобів сигналізації. Вище була описана будова аналогового варіанта засобу вимірювання обриву проводів лінії. Але кращі результати з точки зору похибки та масо-габаритних характеристик досягаються у варіантах цифрового виконання засобу виявлення обриву проводів лінії, наприклад, з допомогою мікропроцесора. Порядок виконання операцій засобу виявлення обриву проводів мережі за третім винаходом. За третім винаходом засіб виявлення обриву проводів фаз виконує такі операції: 1. Вимірює величини та фази струмів у проводах трифазної чотирипровідної мережі з приєднаним стабілізатором фаз перед приймачами електричної енергії. Вимірювання змінного струму може проводитися всіма відомими способами: за допомогою трансформатора струму, пояса Роговського, давачів Холла, термоелектричних перетворювачів, тощо. 2. Перетворює всі виміряні струми у пропорційні напруги змінного струму. Такі перетворення виконуються шляхом приєднання до кожної силової обмотки W1 кожного трансформатора струму точного (з похибкою 0,1 %) резистора 6 (фіг. 7). У пріоритетному варіанті всі резистори 6 мають однакові опори. Резистори 6 повинні установлюватися безпосередньо на трансформаторах струмів. При цих умовах напруга на резисторах пропорційна струму за величиною та рівна йому за фазою. 3. Множить кількість сигналів, пропорційних струмам та напругам, наприклад, за допомогою трансформаторів струму; для цього до трансформатора струму внесені додаткові обмотки: екрануюча обмотка W2 і принаймні три обмотки W3, W4 та W5 для множення кількості гальванічно розв'язаних напруг, пропорційних до одного і того ж струму. Множення кількості гальванічно розв'язаних напруг дає можливість утворювати принаймні від одного до шести розв'язаних контурів, у яких виконується автоматичне порівняння суми струмів з різними ваговими коефіцієнтами (фіг.7). 4. Вводять вагові коефіцієнти до значень напруг, пропорційних струму. Для цього обмотки 1/2" W3, W4 та W5 виконують з кратною кількістю витків ("1", «(З , "2", "3") між собою (21)-(30). 5. Завчасно вимірюють модуль та фазний кут струму неробочого ходу стабілізатора фаз або визначають їх за паспортними даними. 6. Вводять однофазні імітатори струмів неробочого ходу, перетворених в напруги 9, які сполучають послідовно у схему порівняння напруг, пропорційних струмам трифазної чотирипровідної мережі (фіг.7). 7. Напруги, пропорційні струмам, фільтрують фільтрами 7 від вищих гармонік. 8. Напруги, пропорційні струмам, випрямляють за допомогою одно- або двопівперіодних випрямлячів, виділяють постійну складову напруги з допомогою R-C фільтру. 9. Дві сумарні напруги порівнюють між собою; для цього порівнювані напруги вводять на прямий та інвертований входи операційного підсилювача 8. 10. За полярністю напруги (плюс, рівність або мінус) на виході операційного підсилювача встановлюють знак математичної нерівності. 11. При досягненні умови виявлення обриву, виражену однією або декількома нерівностями (21) -(30), на виході операційного підсилювача 8 змінюється полярність напруги постійного струму на протилежний; в результаті цього діод 10 пропускає сигнал до світлового табло (фіг.7). 12. При виконанні умов виявлення обриву проводів лінії з стабілізатором фаз, приєднаним до лінії мережі між приймачами електричної енергії, загоряється електричне табло з написом, наприклад, "Обрив проводу фази А" і т.д. Робота засобу виявлення обриву проводів фаз за третім винаходом полягає у наступному. Після приєднання трифазної чотирипровідної мережі до трифазного джерела з нульовою фазою (фіг.5) трансформатори струму вимірюють: струми ІАЗ, ІВЗ, ІС3 та I03 - у першому пункті вимірювання та струми ІА5, ІВ5, ІС5 та І05 - у другому пункті вимірювання (фіг.6). Припустимо, що рішення про факт виникнення обриву одного з проводів лінійних фаз лінії мережі і ім'я обірваної лінійної фази приймають на основі нерівностей (24), (26) та (28). Подальшу роботу засобу прослідкуємо на прикладі появи обриву проводу 2 і виявлення цього обриву за допомогою алгоритма, описаного нерівністю (24), яку перепишемо для зручності користування: 1/2 ІВ3 - (3) *Інх(СФ) ≥ ІА5 + ІА3 + ІВ5 ± ΔIв. 14 UA 105598 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Конструкція засобу виявлення обриву проводів фаз мережі дозволяє одночасно вимірювати струми ІАЗ, ІВЗ, ІС3 та I03 у першому пункті вимірювання і струми ІА5, ІВ5, ІС5 та І05 у другому пункті вимірювання, а також множити кількість сигналів (напруг, пропорційних струмам) і подавати їх у різні схеми порівняння струмів. При використанні алгоритмів за (21)-(30) також слід звернути увагу на те, вказані нерівності складені для виявлення обриву проводів мережі при умові, що приймачі електричної енергії мережі ввімкнені у зірку з нулем. У трифазній чотирипровідній мережі приймачі електричної енергії мережі можуть бути ввімкнені як у зірку, так і в трикутник. Тому виникає необхідність у поширенні правомірності використання алгоритмів (21)-(30) на випадки, в яких приймачі навантаження ввімкнені і в зірку, і в трикутник (фіг.5). Для доведення такої правомірності слід скористатися відомою теоремою про перетворення опорів електричного кола, з'єднаних у трикутник, у електричне коло, опори якого з'єднані у зірку. Таке перетворення завжди можливе при довільному розташуванні потенціалу нульової фази на площині комплексної змінної. Зауважимо, що у загальному плані зворотне перетворення, тобто зірки з нулем у трикутник, не завжди можливе. З врахуванням того, що дві зірки опорів з однаковим потенціалом нульової фази завжди можуть бути зведеними в одну, то слід вважати, що вище висловленого застосування алгоритмів за (21)-(30) є правомірним при ввімкненні приймачів електричної енергії як у зірку з нулем, так і в трикутник. Роботу способу пояснимо на прикладі виявленні обриву 2 проводу фази А лінії мережі (фіг.5). Струми ІА3, ІА5, ІВ5 та ІС5 нерівності (24) вимірюють трансформатори струму ТСА3, ТСА5, ТСВ5 та ТСС5 (фіг. 6, фіг. 7). Напруга на резисторах 6 пропорційна виміряним струмам. Крім того, напруги на всіх обмотках W1, W3, W4 пропорційна виміряним струмам та ваговим коефіцієнтам. Для реалізації першого доданку (24), а саме 1/2 ІВ3-(3) *Інх(СФ), (31) вторинна обмотка W3 трансформатора струму ТСВЗ послідовно і зустрічно з'єднана з імітатором 9 струму неробочого ходу, модуль напруги якої збільшено у корінь з трьох раз. Результуюча напруга подається на фільтр 7. Фільтр 7 виділяє першу гармоніку напруги, яка далі подається на одно - або двопівперіодний випрямляч, який разом з R-C низькочастотним фільтром виділяє постійну складову напруги на потенціометрі 11. Для реалізації другого доданку нерівності (24), а саме ІА5 + ІА3 + ІВ5І ± ΔIв, (32) обмотка W3 трансформатора струму ТСА5 послідовно з'єднана з обмоткою W4 трансформатора струму ТСВ5 та послідовно з'єднана з обмоткою W4 трансформатора струму ТСАЗ. Відзначимо, що всі струми нерівності (24) мають вагові коефіцієнти, які дорівнюють 1,0 (крім члена Інх(СФ)) і встановлюються шляхом кратної намотки витків трансформаторів струму. 1/2 При струмі Інх(СФ) ваговий коефіцієнт встановлюють рівним (3) . Сумарна напруга вторинних обмоток трансформаторів струму ТСА5, ТСВ5 та ТСА3 подається на фільтр першої гармоніки 7, далі випрямляється, а з випрямленої напруги виділяється постійна складова. Похибка сумарного вимірювання струмів ΔІп при налагодженні пристрою в умовах нормальної роботи і експериментального обриву фази А компенсується потенціометром 11 (фіг. 7). Порівняння першої та другої напруг постійного струму виконують за допомогою операційного підсилювача 8 або іншим чином. У випадку обриву проводу фази А у пункті 2 лінії мережі виконується умова виявлення обриву відповідно до нерівності (24) і операційний підсилювач 8 змінює полярність напруги на діоді 10, в результаті чого сформується сигнал, який включає світлове табло з надписом "Обрив проводу фази А" або подасть відповідне звукове попередження. Ефективність застосування третього винаходу. Експериментальні випробування способу підтвердили умови виявлення обриву проводів лінії трифазної чотирипровідної мережі, устаткованої стабілізатором фаз, наприклад, фільтром струмів нульової послідовності, приєднаним до лінії трифазної чотирипровідної мережі між приймачами електричної енергії. Алгоритми способу виявлення обриву проводів мережі також підтверджені. Створення стабілізатора фаз і пропонованого способу виявлення обриву фаз є піонерськими винаходами. Використання стабілізатора фаз дає значні технічний, соціальний та економічний ефекти, які полягають у збереженні неперервності електропостачання при обриві одного з проводів трифазної чотирипровідної мережі, у захисті устаткування та майна громадян при експлуатаційних порушеннях якості електричної енергії. Технічний ефект полягає у можливості відстроченого ремонту при обриві однієї з фаз при збереженні електропостачання. А запропонований спосіб призначений для забезпечення правильної технічної експлуатації указаного стабілізатора фаз. Застосування даного способу дає можливість сповіщати персонал про: - цілісність проводів лінії мережі; 15 UA 105598 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - про обрив одного з проводів; - про генерування напруги номінальної величини на обірваному кінці проводу фази; - про необхідність дотримання техніки безпеки з проводом обірваної фази; - про можливість враження електричним струмом персоналу та сторонніх людей, що можуть знаходитися біля обірваного кінця проводу; - про необхідність оперативного відключення кінців проводу обірваної фази так, щоб забезпечити неперервність електропостачання приймачів електричної енергії; - про підготовку оперативної схеми до повного відключення електричної мережі в разі обриву двох або трьох проводів трифазної мережі; - про початок ремонтних робіт, направлених на відновлення лінії мережі; - порядок введення відновленої лінії мережі в експлуатацію без перерви електропостачання. Область застосування третього винаходу. Спосіб призначений для використання у відповідальних електричних багатофазних, зокрема, трифазних низьковольтних та високовольтних мережах з нульовою фазою для захисту персоналу та електрообладнання, а також для сигналізації при обриві однієї з фаз. Спосіб може також використовуватись у системах електропостачання, у яких застосовуються пристрої гарантованого живлення та машини змінного струму з режимом тривалості роботи 24 години на добу, зокрема насосів, вентиляторів, тощо. Актуальність застосування заявленого способу у подальшому буде зростати у зв'язку з впровадженням інтелектуальних систем типу Smart Grid. Перелік посилань 1. Genuit L.L., Lackey R.D. Loss of phase detector for a poly-phase power system. Patent USA N 3636541, МПК G08b 21/00.Публіковано 18.01.1972. 2. Priegnitz R.A. Delta phase loss detector. Patent USA N 4024438, МПК Н02Н 3/24.Публіковано 17.05.1977. 3. Демаков В.А. Устройство для защиты трехфазной сети от обрыва фазы. Авт. свид. СССР № 573836, МПК Н02Н 5/10. Опубл. 20.10.1977. 4. Мазока Тацуо, Ябу Йосимаса, Такамото Микио. Схема обнаружения прекращения подачи электроэнергии… Патент Японии № 58-29695, кл. 58 D 0 (Н02Н 3/24/00, G01R 19/165). Опубл. 28.11.78. 5. Сороченко А.Н. Устройство для защиты трехфазной электроустановки от обрыва одной из фаз. Автор. Свид. СССР № 922941, МПК Н02Н 7/09. Опубл. в Б. И. 1982, №15. 6. Мокан A.M. Устройство для защиты трехфазной электроустановки от работы на двух фазах. Авт. свид. СССР № 928511, МПК Н02Н 7/08. Опубл. в Б. И. 1982, № 18. 7. Забульский В.В. Устройство для защиты электроустановки от пропадания одной и более фаз. Авт. свид. СССР № 9904068, МПК Н02Н 3/24. Опубл. в Б. И. 1982, №5. 8. Агаев А.И., Кулиев В.М., Тарасов А.А. Устройство для защиты электроустановки от неполнофазных режимов сети. Авт. свид. СССР № 1003233, МПК Н02Н 7/08. Опубл. в Б. И. 1983, № 9. 9. Conroy E.C., Orange D.P., Elms R.T. Solid-state load protection system having loss of phase sensing. Patent USA N4379317, МПК Н02Н 3/13.Публіковано 05.04.1983. 10. Hughes J.H. Multi-phase failure detector. Patent USA N 4393430, МПК Н02Н 3/24.Публіковано 12.07.1983. 11. Намитоков К.К., Соколов В.Ф. Устройство для защиты трехфазной электроустановки от неполнофазных режимов работы. Авт. свид. СССР № 1138877, МПК Н02Н 7/09. Опубл. в Б. И. 1985, № 5. 12. Rodgers B.R. Citcuit for providing phase loss and phase imbalance protection. Patent USA N 5502611, МПК Н02Н 3/46.Публіковано 26.03.1996. 13. Reed R.T., Curran E.J. Phase loss detector circuit including transient protection. Patent USA N 4823226, МПК Н02Н 3/00.Публіковано 18.04.1989. 14. Hsich T.-C, Liao S.-C. Method of detecting phase-loss state of three-phase power supply. Patent USA N 7355866, МПК Н02Н 7/10; H02H 3/18. Публіковано 08.04.2008. 15. Pankau J.J., Schmidt R.H. Detection of an AC input phase-loss on a multi-phase AC servo drive. Patent USA N 7480124, МПК Н02Н 3/00. Публіковано 20.01.2009. 16. Новиков В.П., Григорович В.А. Устройство для защиты трехфазной электроустановки от асимметрии напряжений и обрыва фазы. Авт. свид. СССР № 930485, МПК Н02Н 7/08. Опубл. в Б. И. 1982, № 19. 17. Csoni Mihaly, Marian Anton Romulus. Устройство для сигнализации и блокировки. Releu electronic de semnalizare si blocaj. Патент ССР № 73773. МПК H01H 83/20. Опубл. 30.05.1980. 18. Брусов С.А. Устройство для защиты трехфазного асинхронного двигателя от обрыва фазы. Патент РФ № 2030054, МПК Н02Н 7/09. Дата начла действия 31.01.1991. 16 UA 105598 C2 5 19. Накасима Масару. Устройство для контроля обрыва проводов ЛЭП. Патент Японии № 53-44389, кл. 58 D 0 (Н01Н 1/00). Опубл. 28.11.78. 20. Price E. Method and apparatus for improving operational reliability during A loss of a phase voltage. Patent USA N 7299143, МПК G06F 19/00. Публіковано 20.11.2007. 21. Chen Xian., Heber B.P. Power supply system with adaptive blown fuse detection using negative sequence component. Patent USA N8035944, МПК Н02Н 5/00. Публіковано 11.10.2011. 22. Электротехнический справочник. Под ред. Грудинского. Изд.5.: М., "Энергия", С.628. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1. Спосіб виявлення цілісності проводів лінійних або нульової фаз лінії трифазної чотирипровідної мережі, обладнаної стабілізатором фаз, приєднаним до лінії трифазної чотирипровідної мережі перед приймачами електричної енергії, при якому вимірюють струми у проводах фаз лінії мережі, а одержані значення струмів порівнюють між собою, який відрізняється тим, що вимірюють одночасно струми у проводах лінійних фаз або у проводах лінійних та нульової фаз, проводи лінії мережі приєднані до стабілізатора фаз у двох пунктах вимірювання, причому перший пункт вимірювання знаходиться перед точкою приєднання стабілізатора фаз, а другий пункт вимірювання знаходиться перед точкою приєднання приймачів електричної енергії до лінії трифазної чотирипровідної мережі, множать кількість сигналів, пропорційних принаймні одному струму або аналоговим, або фотооптронним, або цифровим способами і виділяють з них основну гармонічну складову, завчасно вимірюють струм неробочого (холостого) ходу стабілізатора фаз у проводах лінійних фаз у першому пункті вимірювання, вводять вагові коефіцієнти до кожного з виміряних струмів, формують засоби порівняння струмів відповідно до розрахункових математичних нерівностей, які виражають умови задоволення цілісності проводу кожної фази лінії трифазної чотирипровідної мережі, факт цілісності кожного проводу лінії встановлюють за повторенням знаків указаних математичних нерівностей і при задоволенні умови видають сигнали "Провід фази А - цілий", "Провід фази В - цілий", "Провід фази С - цілий", "Провід фази 0 - цілий", причому відповідні сигнали подають на засоби сигналізації, захисту та керування лінії мережі, а при зміні знаків нерівності з витримкою часу подають відповідні сигнали на засоби сигналізації, захисту та керування лінії мережі, зокрема такий: "Порушення цілісності проводу - фази А". 2. Спосіб виявлення цілісності проводів лінійних або нульової фаз лінії трифазної чотирипровідної мережі, обладнаної стабілізатором фаз, за п. 1, який відрізняється тим, що цілісність проводів фаз указаної лінії встановлюють за двома параметрами |І05|≥|I03|±Іп, (1) де: І05 та І03 - вектори струмів нульових фаз, визначених у другому та першому пунктах вимірювання відповідно; ±Іп - абсолютна сумарна похибка вимірювання всіх струмів, яка виражена в амперах і враховує запас похибки вимірювання при встановленні цілісності проводів фаз. 3. Спосіб виявлення цілісності проводів лінійних або нульової фаз лінії трифазної чотирипровідної мережі, обладнаної стабілізатором фаз, за п. 1, який відрізняється тим, що цілісність проводів фаз указаної лінії встановлюють за п'ятьма параметрами |ІА3-ІАнх(СФ)|≥|(2/3)*ІА5+(1/3)(ІВ5+ІС5)|±Іп, (2) при цілісності проводу фази А, |ІВ3-ІВнх(СФ)|≥|(2/3)*ІВ5+(1/3)(ІС5+ ІА5)|±Іп, (3) при цілісності проводу фази В, |ІС3-ІСнх(СФ)|≥|(2/3)*ІС5+(1/3)(ІА5+ІВ5)|±Іп, (4) при цілісності проводу фази С, де: ІА3, ІВ3 та ІС3 - вектори лінійних струмів у проводах першого пункту вимірювання; ІА5, ІВ5 та ІС5 - вектори лінійних струмів у проводах трьох лінійних фаз другого пункту вимірювання; ІАнх(СФ), ІВнх(СФ) та ІСнх(СФ) - струми неробочого (холостого) ходу стабілізатора фаз у проводах фази А, В та С відповідно. 4. Спосіб виявлення обриву та імені проводу обірваної лінійної або нульової фази лінії трифазної чотирипровідної мережі, обладнаної стабілізатором фаз, приєднаним до лінії трифазної чотирипровідної мережі перед приймачами електричної енергії, при якому вимірюють струми у проводах фаз лінії мережі, а одержані значення струмів порівнюють між собою, який відрізняється тим, що вимірюють одночасно струми у проводах лінійних фаз та нульової фази, проводи мережі приєднані до стабілізатора фаз у двох пунктах вимірювання, причому перший пункт вимірювання знаходиться перед точкою приєднання стабілізатора фаз до трифазної мережі, а другий пункт вимірювання знаходиться після точки приєднання стабілізатора фаз до лінії трифазної чотирипровідної мережі, з виміряних струмів виділяють перші гармоніки, 17 UA 105598 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 множать кількість сигналів, пропорційних принаймні одному струму або аналоговим, або фотооптронним, або цифровим способами, завчасно вимірюють струм неробочого (холостого) ходу стабілізатора фаз у проводах лінійних фаз у першому пункті вимірювання, вводять вагові коефіцієнти до кожного з виміряних струмів, формують засоби порівняння струмів відповідно до розрахункових математичних нерівностей, які виражають умови обриву проводу кожної фази лінії трифазної чотирипровідної мережі, факт обриву проводу лінії встановлюють за умови зміни знаків нерівності, з витримкою часу включають принаймні один сигнал із ряду "Провід фази А обрив", "Провід фази В - обрив", "Провід фази С - обрив", "Провід фази 0 - обрив", причому відповідні сигнали подають на засоби сигналізації, захисту та керування лінії мережі, а при зміні знаків нерівності з витримкою часу подають відповідні сигнали на засоби сигналізації, захисту та керування лінії мережі, зокрема такий: "Обрив проводу фази А - цілісність відновлено". 5. Спосіб виявлення обриву та імені проводу обірваної лінійної фази лінії трифазної чотирипровідної мережі, обладнаної стабілізатором фаз, за п. 4, який відрізняється тим, що рішення про факт виникнення обриву одного з проводів лінійних фаз лінії мережі і ім'я обірваної лінійної фази приймають за п'ятьма параметрами і порівнюють абсолютні значення векторів струмів нульової та лінійних фаз: |І03-3*IАнх(СФ)|≥|2*IА5+ІВ5+ІС5|±Іп, (5) при обриві проводу лінійної фази А; |І03-3*ІВнх(СФ)|≥|2*IВ5+ІА5+ІС5|±Іп, (6) при обриві проводу лінійної фази В; |І03-3*ICнх(СФ)|≥|2*ІС5+ІВ5+ІА5|±Іп, (7) при обриві проводу лінійної фази С. 6. Спосіб виявлення обриву та імені обірваної лінійної фази трифазної чотирипровідної мережі, обладнаної стабілізатором фаз, за п. 4, який відрізняється тим, що рішення про виникнення обриву проводу лінійної фази приймають за чотирма параметрами і порівнюють абсолютні значення векторів струмів лінійних фаз першого та другого пунктів вимірювання: |IВ3-IАнх(СФ)-IВнх(СФ)|≥|ІА5+ІВ5|±Іп (8) або/та |ІС3- ІАнх(СФ)-ІСнх(СФ)|≥|ІА5+ ІС5|±Іп, (9) при обриві проводу лінійної фази А; |ІС3-ІВнх(СФ)-ІСнх(СФ)≥ІВ5+ІС5|±Іп, (10) або/та |ІА3-ІВнх(СФ)-ІАнх(СФ)≥ІВ5+ІА5|±Іп, (11) при обриві проводу лінійної фази В; |ІА3-ІСнх(СФ)-Анх(СФ)|≥|ІС5+ІА5|± Іп, (12) або/та |IВ3-ІCнх(СФ)-ІBнх(СФ)|≥|ІС5+ІВ5|±Іп, (13) при обриві проводу лінійної фази С. 7. Спосіб виявлення обриву та імені проводу обірваної лінійної або нульової фази трифазної чотирипровідної мережі, обладнаної стабілізатором фаз, за п. 4, який відрізняється тим, що рішення про факт виникнення обриву проводу нульової фази мережі приймають за п'ятьма параметрами і порівнюють абсолютні значення векторів струмів лінійних фаз першого та другого пунктів вимірювання: |ІА3-ІАнх(СФ)|=|(2*ІА5-ІВ5-ІС5)/3|±Іп, (14) та/або |ІВ3-ІВнх(СФ)|=|(2*ІВ5-ІС5-ІА5)/3|±Іп, (15) та/або |ІС3-ІСнх(СФ)|=|(2*ІС5-ІА5-ІВ5)/3|±Іп (16). 8. Спосіб виявлення обриву та імені проводу обірваної лінійної або нульової фази лінії трифазної чотирипровідної мережі, обладнаної стабілізатором фаз, приєднаним до лінії трифазної чотирипровідної мережі між приймачами електричної енергії, при якому вимірюють струми у проводах фаз лінії мережі, а одержані значення струмів порівнюють між собою, який відрізняється тим, що вимірюють одночасно струми у проводах лінійних фаз, або у проводах лінійних та нульової фаз, які приєднані до стабілізатора фаз у двох пунктах вимірювання, причому перший пункт вимірювання знаходиться перед точкою приєднання стабілізатора фаз, а другий пункт вимірювання знаходиться після точки приєднання стабілізатора фаз перед точкою приєднання віддалених приймачів електричної енергії до лінії трифазної чотирипровідної мережі, з виміряних струмів виділяють перші гармоніки, множать кількість сигналів, пропорційних принаймні одному струму або аналоговим, або фотооптронним, або цифровим способом, завчасно вимірюють струм неробочого (холостого) ходу стабілізатора фаз у проводах лінійних фаз у першому пункті вимірювання, вводять вагові коефіцієнти до кожного з виміряних струмів, формують засоби порівняння струмів відповідно до розрахункових математичних нерівностей, які виражають умови обриву проводу кожної фази лінії трифазної чотирипровідної мережі, факт обриву проводу лінії встановлюють за умови зміни знаків нерівності, з витримкою часу включають принаймні один сигнал "Провід фази А - обрив", 18 UA 105598 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 "Провід фази В - обрив", "Провід фази С - обрив", "Провід фази 0 - обрив", причому відповідні сигнали подають на засоби сигналізації, захисту та керування лінії мережі, після чого виконують захисні оперативні переключення. 9. Спосіб виявлення обриву та імені обірваної лінійної або нульової фази трифазної чотирипровідної мережі, обладнаної стабілізатором фаз, за п. 8, який відрізняється тим, що рішення про виникнення обриву проводу лінійної фази приймають за шістьма параметрами і порівнюють вектор струму нульової послідовності у першому пункті вимірювання з сумою векторів струмів лінійних фаз першого та другого пунктів вимірювання: |I03-3*ІАнх(СФ)|≥|3*ІА3+2*ІА5+ІВ5+ІС5|±Iв, (17) при обриві проводу лінійної фази А; |І03-3*ІВнх(СФ)|=|3*ІВ3+2*ІВ5+ІА5+ІС5|±Iв, (18) при обриві проводу лінійної фази В; |І03-3*ІСнх(СФ)|=|3*ІС3+2*ІС5+ІВ5+ІА5|±Iв, (19) при обриві проводу лінійної фази С, де: І03 - вектор струму у проводі нульової фази першого пункту лінії мережі; ІА3, ІВ3 та ІC3 - вектори лінійних струмів у проводах першого пункту трьох лінійних фаз; ІА5, ІВ5 та ІС5 - вектори лінійних струмів у проводах трьох лінійних фаз другого пункту вимірювання (після пункту приєднання стабілізатора фаз); Інх(СФ) - вектор струму неробочого (холостого ходу) стабілізатора фаз. 10. Спосіб виявлення обриву та імені обірваної лінійної фази трифазної чотирипровідної мережі, обладнаної стабілізатором фаз, за п. 8, який відрізняється тим, що рішення про виникнення обриву проводу лінійної фази приймають за п'ятьма параметрами і порівнюють абсолютні значення суми векторів струмів лінійних фаз першого та другого пунктів вимірювання: |ІВ3-ІАнх(СФ)-ІВнх(СФ)|≥|ІА5+ІА3+ІВ5|±Iв (20) або/та |ІС3-ІАнх(СФ)-ІСнх(СФ)|≥|ІА5+ІА3+ІС5|±Iв, (21) при обриві проводу лінійної фази А; |ІС3-ІВнх(СФ)-ІСнх(СФ)|≥|ІВ5+ІВ3+ІС5|±Iв, (22) або/та |ІА3-ІВнх(СФ)-ІАнх(СФ)|≥|ІВ5+ІВ3+ІА5|±Iв, (23) при обриві проводу лінійної фази В; |ІА3-ІСнх(СФ)-ІАнх(СФ)|≥|ІС5+ІС3+ІА5|±Iв, (24) або/та |ІВ3-ІСнх(СФ)-ІВнх(СФ)|≥|ІС5+ІС3+ІВ5|±Iв, (25) при обриві проводу лінійної фази С. 11. Спосіб виявлення обриву та імені обірваної лінійної фази трифазної чотирипровідної мережі, обладнаної стабілізатором фаз, за п. 8, який відрізняється тим, що рішення про виникнення обриву проводу нульової фази приймають за чотирма параметрами і порівнюють абсолютні значення векторів струмів лінійних та нульової фаз першого пункту вимірювання: |I03|≤|ІА3+ІВ3+ІС3|±Iв (26). 12. Спосіб виявлення обриву та імені обірваної лінійної фази трифазної чотирипровідної мережі, обладнаної стабілізатором фаз, за п. 8, який відрізняється тим, що рішення про виникнення обриву проводу нульової фази приймають на основі принаймні однієї нерівності, у якій порівнюють відносні значення векторів струмів нульових фаз першого та другого пунктів вимірювання. 19 UA 105598 C2 20 UA 105598 C2 21 UA 105598 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 22