Пристрій для контролю ресурсу комутаційних апаратів

Пристрій для контролю ресурсу комутаційних апаратів, який містить датчик струму, перетворювач струму в напругу, три компаратори, тригер, три лічильники імпульсів, регістр, датчик комутації, одновібратор, диференціюючий елемент, цифровий компаратор, два генератори імпульсів, три логічні елементи "НІ", чотири логічні елементи "І", три логічні елементи "АБО", блок затримки сигналу, формувач сигналу, блок установки нуля, причому вихід датчика струму через перетворювач струму в напругу підключений до входів першого, другого і третього компараторів, вихід першого компаратора з'єднаний зі входом першого одновібратора і з другим входом першого логічного елемента "І", перший вхід якого підключений до виходу другого генератора імпульсів, а третій вхід з'єднаний з виходом першого логічного елемента "НІ", вхід якого і перший вхід другого логічного елемента "І" підключені до виходу другого компаратора, перший вхід третього лічильника імпульсів з'єднаний з виходом першого логічного елемента "І", четвертий вхід якого підключений до першого виходу тригера, перший вхід якого з'єднаний з виходом третього компаратора, а другий вихід підключений до другого входу третього логічного елемента "І", перший вхід якого з'єднаний з виходом диференціюючого елемента, а вихід підключений до першого входу другого логічного елемента "АБО", вихід якого з'єднаний зі входом першого лічильника імпульсів, а другий вхід і перший вхід другого лічильника імпульсів підключені до виходу четвертого логічного елемента "І", вихід першого однові A (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ КОНТРОЛЮ РЕСУРСУ КОМУТАЦІЙНИХ АПАРАТІВ 34266 якого підключений до виходу другого елементу "І", а другий вхід і перший вхід другого лічильника імпульсів з'єднані з виходом третього елементу "І", перший вхід якого підключений до виходу генератора імпульсів, а другий вхід і вхід формувача сигналу з'єднані з виходом першого елементу "І", другий вхід якого підключений до виходу другого елементу "АБО", датчик струму, вихід якого з'єднаний зі входами першого, другого і третього компараторів АЦП, виходи яких підключені відповідно до перших входів першого, другого і третього RSтригерів, виходи яких відповідно через шифратор з'єднані з першими входами четвертого, п'ятого і шостого елементів "І", виходи яких підключені до першого, другого і третього входів другого елементу "АБО", а другі входи з'єднані відповідно з першим, другим і третім виходами другого лічильника імпульсів через другий, третій і четвертий елементи "НІ" відповідно, блок установки нуля, вихід якого підключений до першого входу третього елементу "АБО", другий вхід якого з'єднаний з виходом формувача сигналу, а вихід підключений до других входів першого, другого і третього RS-тригерів, а також до другого входу другого лічильника імпульсів. Головним недоліком даного пристрою є те, що він має низьку точність вимірювання робочого ресурсу високовольтного вимикача при ввімкненні останнього на коротке замикання в електричній мережі. Найбільш близьким за технічній суттю до заявлюваного є пристрій для контролю ресурсу комутаційних апаратів (а.с. СРСР № 1785018, М. кл. G07С 3/10, бюл. № 48, 1992), що містить датчик струму, який через перетворювач струму в напругу підключений до входів першого, другого і третього компараторів, вихід першого компаратора з'єднаний зі входом одновібратора і з другим входом першого елемента "І", перший вхід якого підключений до виходу другого генератора імпульсів, а третій вхід з'єднаний з виходом першого елемента "НІ", вхід якого і перший вхід другого елемента "І" підключені до виходу другого компаратора, перший вхід третього лічильника імпульсів з'єднаний з виходом першого елемента "І", четвертий вхід якого підключений до першого виходу тригера, перший вхід якого з'єднаний з виходом третього компаратора, а другий вихід підключений до другого входу третього елемента "І", перший вхід якого з'єднаний з виходом диференціюючого елемента, а вихід підключений до першого входу другого елемента "АБО", вихід якого з'єднаний зі входом першого лічильника імпульсів, а другий вхід і перший вхід другого лічильника імпульсів підключені до виходу четвертого елемента "І", вихід одновібратора через другий елемент "НІ" з'єднаний з першим входом першого елемента "АБО", вихід якого підключений до другого входу третього лічильника імпульсів, а другий вхід, а також другий вхід тригера, шостий вхід регістра і другий вхід другого лічильника імпульсів з'єднані з виходом третього елемента "АБО", перший, другий і третій входи якого підключені відповідно до виходів блока установки нуля, формувача сигналу і блока затримки сигналу, перший, другий, третій і четвертий виходи третього лічильника імпульсів з'єднані відповідно з першим, другим, третім і четвертим входами регіс тра, прямий динамічний п'ятий вхід якого підключений до виходу другого елементу "І", другий вхід якого з'єднаний з виходом третього елемента "НІ", вхід якого разом зі входом диференціюючого елементу і другим входом четвертого елемента "І" підключені до виходу датчика комутацій, вихід першого генератора імпульсів з'єднаний з першим входом четвертого елемента "І", третій вхід якого, а також входи блока затримки сигналу і формувача сигналу підключені до виходу цифрового компаратора, перший, другий, третій і четвертий входи якого з'єднані відповідно з першим, другим, третім і четвертим виходами регістра, а п'ятий, шостий, сьомий і восьмий входи підключені відповідно до першого, другого, третього і четвертого виходів другого лічильника імпульсів. Недоліком даного пристрою є те, що він має низьку точність визначення робочого ресурсу високовольтного вимикача при ввімкненні останнього на коротке замикання в електричній мережі, оскільки спрацювання ресурсу при цьому суттєво збільшується порівняно з тим випадком, коли вимикач працює в нормальному режимі роботи, а потім вимикає аварійний струм, що виник в електричній мережі. В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення пристрою для контролю ресурсу комутаційних апаратів, в якому за рахунок введення нових блоків та зв'язків між ними з'являється можливість враховувати подвійне вичерпання робочого ресурсу високовольтного вимикача при ввімкненні останнього на коротке замикання в електричній мережі, що дає можливість досягти підвищення точності роботи пристрою. Поставлена задача досягається тим, що в пристрій для контролю ресурсу комутаційних апаратів, який містить датчик струму, перетворювач струму в напругу, три компаратори, тригер, три лічильники імпульсів, регістр, датчик комутації, одновібратор, диференціюючий елемент, цифровий компаратор, два генератори імпульсів, три логічні елементи "НІ", чотири логічні елементи "І", три логічні елементи "АБО", блок затримки сигналу, формувач сигналу, блок установки нуля, причому вихід датчика струму через перетворювач струму в напругу підключений до входів першого, другого і третього компараторів, вихід першого компаратора з'єднаний зі входом першого одновібратора і з другим входом першого логічного елемента "І", перший вхід якого підключений до виходу другого генератора імпульсів, а третій вхід з'єднаний з виходом першого логічного елемента "НІ", вхід якого і перший вхід другого логічного елемента "І" підключені до виходу другого компаратора, перший вхід третього лічильника імпульсів з'єднаний з виходом першого логічного елемента "І", четвертий вхід якого підключений до першого виходу тригера, перший вхід якого з'єднаний з виходом третього компаратора, а другий вихід підключений до другого входу третього логічного елемента "І", перший вхід якого з'єднаний з виходом диференціюючого елемента, а вихід підключений до першого входу другого логічного елемента "АБО", вихід якого з'єднаний зі входом першого лічильника імпульсів, а другий вхід і перший вхід другого лічильника імпульсів підключені до виходу четвертого логічного елемента "І", вихід першого однові 2 34266 братора через другий логічний елемент "НІ" з'єднаний з першим входом першого логічного елемента "АБО", вихід якого підключений до другого входу третього лічильника імпульсів, а другий вхід, а також другий вхід тригера, другий вхід регістра і другий вхід другого лічильника імпульсів з'єднані з виходом третього логічного елемента "АБО", перший, другий і третій входи якого підключені відповідно до виходів блока установки нуля, формувача сигналу і блока затримки сигналу, вихідна цифрова шина третього лічильника імпульсів (раніше називалась - перший, другий, третій і четвертий виходи) з'єднана з вхідною цифровою шиною регістра, прямий динамічний перший вхід якого підключений до виходу другого логічного елемента "І", другий вхід якого з'єднаний з виходом третього логічного елемента "НІ", вхід якого разом зі входом диференціюючого елементу і з другим входом четвертого логічного елемента "І" підключені до виходу датчика комутацій, вихід першого генератора імпульсів з'єднаний з першим входом четвертого логічного елемента "І", третій вхід якого, а також входи блока затримки сигналу і формувача сигналу підключені до виходу цифрового компаратора, друга вхідна цифрова шина якого з'єднана з вихідною цифровою шиною (раніше називалась - перший, другий, третій і четвертий виходи) другого лічильника імпульсів введено цифровий суматор, цифровий комутатор і другий одновібратор, причому вихідна цифрова шина регістра (раніше називалось - перший, другий, третій і четвертий виходи) підключена до першої вхідної цифрової шини цифрового комутатора і до першої і другої вхідних цифрових шин цифрового суматора, вихідна цифрова шина якого з'єднана з другою вхідною цифровою шиною цифрового комутатора, вихідна цифрова шина якого підключена до першої вхідної цифрової шини цифрового компаратора, вихід третього логічного елемента "НІ" з'єднаний з прямим динамічним входом другого одновібратора, вихід якого підключений до керуючого входу цифрового комутатора. За рахунок введення в пристрій цифрового суматора, цифрового комутатора, одновібратора, а також відповідних зв'язків з'являється можливість враховувати подвійне вичерпання робочого ресурсу високовольтного вимикача при ввімкненні останнього на коротке замикання в електричній мережі, що дає можливість підвищити точність визначення робочого ресурсу високовольтного вимикача. Пристрій для контролю ресурсу комутаційних апаратів пояснюється кресленням, на якому зображена його структурна cxeмa (див фіг.). На схемі: 1 - датчик струму; 2 - перетворювач струму в напругу; 3, 4, 5 - перший, другий і третій компаратори; 6 - другий генератор імпульсів; 7 перший логічний елемент "І"; 8 - перший логічний елемент "НІ"; 9 - перший одновібратор; 10 - другий логічний елемент "НІ"; 11 - перший логічний елемент "АБО"; 12 - третій лічильник імпульсів; 13 тригер; 14 - другий логічний елемент "І"; 15 - регістр; 16 - датчик комутацій; 17 - третій логічний елемент "НІ"; 18 - диференціюючий елемент; 19 третій логічний елемент "І"; 20 - другий логічний елемент "АБО"; 21 - другий одновібратор; 22 - перший лічильник імпульсів; 23 - цифровий суматор; 24 - цифровий комутатор; 25 - перший генератор імпульсів; 26 - четвертий логічний елемент "І"; 27 блок установки нуля; 28 - формувач сигналу; 29 блок затримки сигналу; 30 - третій логічний елемент "АБО"; 31 - другий лічильник імпульсів; 32 цифровий компаратор, причому вихід датчика струму 1 через перетворювач струму в напругу 2 підключений до входів першого 3, другого 4 і третього 5 компараторів, вихід першого компаратора 3 з'єднаний зі входом першого одновібратора 9 і з другим входом першого логічного елемента "І" 7, перший вхід якого підключений до виходу другого генератора імпульсів 6, а третій вхід з'єднаний з виходом першого логічного елемента "НІ" 8, вхід якого і перший вхід другого логічного елемента "І" 14 підключені до виходу другого компаратора 4, перший вхід третього лічильника імпульсів 12 з'єднаний з виходом першого логічного елемента "І" 7, четвертий вхід якого підключений до першого виходу тригера 13, перший вхід якого з'єднаний з виходом третього компаратора 5, а другий вихід підключений до другого входу третього логічного елемента "І" 19, перший вхід якого з'єднаний з виходом диференціюючого елемента 18, а вихід підключений до першого входу другого логічного елемента "АБО" 20, вихід якого з'єднаний зі входом першого лічильника імпульсів 22, а другий вхід і перший вхід другого лічильника імпульсів 31 підключені до виходу четвертого логічного елемента "І" 26, вихід першого одновібратора 9 через другий логічний елемент "НІ" 10 з'єднаний з першим входом першого логічного елемента "АБО" 11, вихід якого підключений до другого входу третього лічильника імпульсів 12, а другий вхід, а також другий вхід тригера 13, другий вхід регістра 15 і другий вхід другого лічильника імпульсів 31 з'єднані з виходом третього логічного елемента "АБО" 30, перший, другий і третій входи якого підключені відповідно до виходів блока установки нуля 27, формувача сигналу 28 і блока затримки сигналу 29, вихідна цифрова шина третього лічильника імпульсів (раніше називалась - перший, другий, третій і четвертий виходи) 12 з'єднана зі вхідною цифровою шиною регістра 15, прямий динамічний перший вхід якого підключений до виходу другого логічного елемента "І" 14, другий вхід якого з'єднаний з виходом третього логічного елемента "НІ" 17, вхід якого разом зі входом диференціюючого елементу 18 і з другим входом четвертого логічного елемента "І" 26 підключені до виходу датчика комутацій 16, вихід першого генератора імпульсів 25 з'єднаний з першим входом четвертого логічного елемента "І" 26, третій вхід якого, а також входи блока затримки сигналу 28 і формувача сигналу 29 підключені до виходу цифрового компаратора 32, друга вхідна цифрова шина якого з'єднана з вихідною цифровою шиною (раніше називалась - перший, другий, третій і четвертий виходи) другого лічильника імпульсів 31, вихідна цифрова шина регістра (раніше називалось - перший, другий, третій і четвертий виходи) 15 підключена до першої вхідної цифрової шини цифрового комутатора 24 і до першої і другої вхідних цифрових шин цифрового суматора 23, вихідна цифрова шина якого з'єднана з другою вхідною цифровою шиною цифрового комутатора 24, вихідна цифрова шина якого підключена до першої вхідної цифрової шини 3 34266 цифрового компаратора 32, вихід третього логічного елемента "НІ" 17 з'єднаний з прямим динамічним входом другого одновібратора 21, вихід якого підключений до керуючого входу цифрового комутатора 24. Запропонований пристрій працює так. При подачі живлячої напруги на схему блок установки нуля 27 коротким імпульсом через третій елемент "АБО" 30 встановлює в нульове положення тригер 13, другий 31, третій 12 лічильники імпульсів і регістр 15. Якщо діагностований вимикач вимикає коло електричної мережі зі струмом, значення якого менше порога спрацювання третього компаратора 5, то при цьому спрацьовує датчик комутацій 16, сигнал логічної одиниці через диференціюючий елемент 18 подається на перший вхід третього логічного елемента "І" 19, на другому вході якого присутній сигнал логічної одиниці з інверсного виходу тригера 13.З виходу логічного елемента "І" 19 короткий імпульс через другий логічний елемент "АБО" 20 поступає в перший лічильник імпульсів 22, збільшуючи значення, записане в останньому на одиницю відліку і тим самим фіксуючи спрацювання вимикача при вимиканні струму що не перевищує номінальний робочий струм вимикача. Якщо діагностований вимикач вимикає струм, значення якого перевищує номінальний робочий струм вимикача, то в цьому випадку з виходу перетворювача 2 випрямлена напруга, що відповідає струму, який проходить в кожен момент через вимикач, поступає на входи компараторів 3, 4 і 5. При цьому третій компаратор 5 спрацьовує і на прямому виході тригера 13 встановлюється сигнал логічної одиниці. Пороги спрацювання компараторів 3 і 4 вибрані таким чином, що на виході першого компаратора 3 присутній сигнал логічної одиниці весь час, коли вхідний сигнал знаходиться в області додатних значень, а на виході другого компаратора 4 з'являється сигнал логічної одиниці через декілька мілісекунд після того, як спрацював перший компаратор 3 при зростанні вхідного сигналу. Це дає можливість визначати спрацювання робочого ресурсу вимикача навіть при суттєвому спотворенні датчиком (трансформатором) струму форми струму. що протікає через вимикач в момент комутації. Одночасно зі спрацюванням компаратора 3 запускається перший одновібратор 9, який розблокує роботу третього лічильника імпульсів 12. На від'ємний перший вхід третього лічильника імпульсів 12 починають поступати імпульси від другого генератора імпульсів 6 доти, поки не спрацює другий компаратор 4, в результаті чого закриється перший логічний елемент "І" 7. При цьому по передньому фронту сигналу з виходу другого компаратора 4 інформація з третього лічильника імпульсів 12 перезаписується в регістр 15, оскільки на його прямий динамічний перший вхід подається сигнал логічної одиниці з виходу другого логічного елемента "І" 14. Очевидно, що чим більший струм, який протікає через датчик струму 1, тим менше імпульсів поступає в третій лічильник імпульсів 12. З моменту виникнення аварійного струму в електричній мережі до його вимкнення, як правило, проходить декілька десятків, а іноді і сотень мілісекунд. Тому за цей час через датчик струму 1 проходить декілька періодів аварійного струму, який у вигляді випрямленої напруги подається з виходу перетворювача 2 на компаратори 3, 4, 5. При цьому цифровий код, що відповідає кожній напівхвилі напруги, послідовно записується в третій лічильник імпульсів 12 і перезаписується в регістр 15. Оскільки в третьому лічильнику імпульсів 12 імпульси віднімаються, то очевидно, що чим більша амплітуда напівхвилі напруги, що подається на компаратори, тим більше число записується в цьому лічильнику імпульсів. З виходу регістра 15 цифровий код, значення якого подвоюється при ввімкненні високовольтного вимикача на стійке коротке замикання, подається через цифровий комутатор 24 на перший вхід цифрового компаратора 32 і оскільки з виходу другого лічильника імпульсів 31 подається нульовий код на другий вхід цифрового компаратора 32, то на виході останнього з'являється сигнал логічної одиниці. В момент вимикання високовольтного вимикача в регістрі 15 зберігається інформація про останню амплітуду напівхвилі струму, який протікав через вимикач, і при спрацюванні датчика комутацій 16 вхід запису в регістр 15 блокується. Одночасно подається сигнал логічної одиниці на другий вхід четвертого логічного елемента "І" 26. При цьому з виходу першого генератора імпульсів 25 через четвертий логічний елемент "І" 26 імпульси поступають в другий лічильник імпульсів 31, а також через другий логічний елемент "АБО" 20 в перший лічильник імпульсів 22 - лічильник спрацювання робочого ресурсу високовольтного вимикача. Коли кількість імпульсів, що поступають в другий лічильник імпульсів 31, призводить до зрівнювання кодів на входах цифрового компаратора 32, на виході останнього з'являється сигнал логічного нуля, який блокує четвертий логічний елемент "І" 26. Подача імпульсів від першого генератора імпульсів 25 припиняється. Одночасно на виході формувача сигналу 28 з'являється імпульс, який через третій логічний елемент "АБО" 30 обнуляє тригер 13, регістр 15 і лічильники імпульсів 12 і 31. Цикл роботи пристрою на цьому закінчується. Кількість імпульсів, що заносяться в перший лічильник імпульсів 22, залежить від значення струму, що вимикається високовольтним вимикачем, і показує, як витрачається комутаційний (робочий) ресурс високовольтного вимикача при різних значеннях комутованого струму в перерахунку на кількість комутацій номінального робочого струму вимикача. Якщо високовольтний вимикач включається, а в електричній мережі присутнє коротке замикання, то при ввімкненні вимикача на виході датчика комутацій 16 встановлюється сигнал логічного нуля, яким через третій логічний елемент "НІ" 17 по передньому фронту запускається другий одновібратор 21, який вихідним сигналом логічної одиниці, що подається на цифровий комутатор 24, підключає вихідну шину регістра 15 до цифрового компаратора 32 через цифровий суматор 23, в якому подвоюється значення струму, що записується в регістрі 15 після вимкнення високовольтного вими 4 34266 кача системою релейного захисту. Таким чином, в пристрої враховується подвійне спрацювання робочого ресурсу вимикача при ввімкненні останнього на коротке замикання в електричній мережі. Час роботи другого одновібратора 21 tодн визначається наступними складовими: tодн=tВКЛ + tp3 + tвикл + Dt