Спосіб захисту від однофазних замикань на землю в трифазній мережі змінного струму і пристрій для його реалізації

1. Спосіб захисту від однофазних замикань на землю у трифазній мережі змінного струму, який включає виділення першої півхвилі високочастотної складової з сигналу струм у н ульової послідовності першого приєднання, вимірювання амплітуди першої півхвилі сигналу високочастотної складової струму н ульової послідовності першого приєднання, виділення і вимірювання амплітуди сигналу напруги нульової послідовності на робочій частоті, після чого - порівняння з еталонним значенням амплітуди напруги нульової послідовності на робочій частоті, контроль результатів порівняння протягом заданого інтервалу часу, а по закінченні заданого інтервалу часу, при незмінності результатів порівняння, - формування аварійного сигналу першого приєднання, при цьому тривалість заданого інтервалу часу задають або відповідною тривалості часу існування високочастотних перехідних процесів при однофазному замиканні на землю, або збільшують її на інтервал часу, необхідний для компенсації ємнісних струмів при однофазному замиканні на землю, який відрізняється тим, що одночасно виділяють високочастотну складову сигналу струм у нульової послідовності другого приєднання, після чого вимірюють її амплітуду, фіксують фазове співвідношення між сигналами високочастотних складових першого і другого приєднання в момент проходження через нуль струмів високої частоти, потім порівнюють результати відповідно до заданого інтервалу зсуву фаз, а також виконують віднімання від першої півхвилі сигналу високочастотної складової стр уму н ульової послідовності першого приєднання зазначеної складової струму др угого при 2 (19) 1 3 78119 4 послідовно з'єднані другий попередній фільтр, мання амплітуд, а ви хід др угого фільтра нижчих другий фільтр верхніх частот, другий фільтр видічастот з'єднаний з другими входами фазочутливої лення першої півхвилі сигналу і другий фільтр нисхеми і схеми віднімання амплітуд, ви хід фазочутжчих частот, фазочутливу схему, схему віднімання ливої схеми підключено до других входів першої і амплітуд і з'єднані послідовно другу регулюючу другої регулюючи х схем затримки, перші входи схему затримки і другу схему формування аварійяких з'єднані між собою, а до третіх входів підклюного сигналу, причому вхід першого фільтра видічено виходи першого і другого порогових елеменлення першої півхвилі сигналу з'єднаний з вихотів відповідно, перший вихід схеми віднімання амдом першого фільтра верхніх частот, а його вихід плітуд з'єднаний з входом першого порогового з входом першого фільтра нижчих частот, ви хід елемента, а другий вихід - з входом другого поропершого фільтра нижчих частот з'єднаний з пергового елемента. шими входами фазочутливої схеми і схеми відні Винахід відноситься до електротехніки, до релейного захисту трифазних мереж і може бути використаний для захисту від однофазних замикань на землю в трифазних мережах. Відомий спосіб, реалізований пристроєм, який діє за принципом направленого захисту нульової послідовності для захисту від однофазного замикання на землю в мережі з ізольованою нейтраллю [1]. Спосіб включає: по-перше, вимірювання різниці фаз струму і напруги нульової послідовності на промисловій частоті, по-друге, наступне порівняння результуючого сигналу з заданим інтервалом кутів зсуву фаз. При виконанні двох умов, а саме перевищенні амплітуди сигналу струму, а також знаходженні різниці фаз струму і напруги в заданому діапазоні, формується сигнал аварії. Недоліком способу є те, що в ньому аналізуються тільки напруга і струм робочої частоти. Спосіб характеризується низькою чутливістю, можливістю виявлення замикання лише при значній активній провідності замикання на землю. Відомий пристрій для селективної сигналізації та захисту при стійких та перемежаючих дугових замиканнях на землю в мережах з ізольованою нейтраллю [2]. В основі способу використано тезу про те, що ємнісний струм замикання на землю випереджає напругу н ульової послідовності на 90°. При виникненні в мережі замикання на землю виконують операції виділення сигналу струм у нульової послідовності 3І0 контрольованого приєнання та сигналу напруги нульової послідовності 3U0. Виконують операцію диференціювання напруги нульової послідовності 3І0', що фактично означає зсув цього сигналу на 90°. При замиканні на захищеному даним пристроєм приєднанні продиференційований сигнал 3І0' по формі наближається до струму н ульової послідовності 3І0, і збігається з ним по фазі. Продиференційований сигнал 3І0' інвертують Іinv. Наступні паралельні операції сума 3І0+3І0', та сума 3І0+Іinv (канал гальмування). При замиканні на даному приєднанні сигнал струму н ульової послідовності 3І0 збігається з продиференційованим сигналом наруги нульової послідовності 3І0'. Сума 3І0+3І0' буде значною, а сума 3І0+Іinv (сигнал гальмування) приблизно нуль. Формується сигнал аварії. При замиканні на іншому приєднанні продиференційований сигнал 3І0' знаходиться у протифазі з сигналом 3І0' і в фазі з інвертованим сигналом Іinv. Сума 3І0+3І0' буде малою, а сигнал гальмування 3І0+Іinv матиме значний рівень, що призведе до блокування формування сигналу аварії. Недоліком способу, реалізованому у цьому пристрої, є використання інформації про фазові співвідношення лише двох параметрів, а саме напруги нульової послідовності і струму нульової послідовності. Однак, у мережах з ізольованою нейтраллю присутні і активна, і ємнісна провідності. Зсув між струмом і напругою нульової послідовності є функцією тангенса кута діелектричних втрат ізоляції мережі. Тому величина фазового зсуву залежить від кількості підключених приєднань і не є постійною величиною, що знижує надійність виявлення замикання на землю. Найбільш близьким є спосіб направленого захисту від однофазних замикань на землю у трифазній мережі змінного струму [3] шляхом виділення із сигналу напруги нульової послідовності складової напруги на робочій частоті (50Гц) і порівняння його з еталонним значенням. Крім цього, із сигналу стр уму н ульової послідовності контрольованого приєднання виділяють першу півхвилю високочастотної складової і порівнюють її з еталонним значенням. Виділяється перша півхвиля високочастотної складової напруги нульової послідовності. Після чого, за двома параметрами, а саме, за різницею виміряних фаз вказаних високочастотних складових напруги і струм у, і за перевищенням напруги нульової послідовності на робочій частоті над еталонним значенням судять про наявність однофазного замикання на землю. Недоліком способу є те, що він не забезпечує надійної роботи у мережах при малих струмах короткого замикання на землю, тому що вимірює значення високочастотних складових напруги і струму н ульової послідовності, здійснюючи контроль перевищення їх значень над заданими. В деяких випадках значення високочастотних складових стр уму замикання на землю може бути близьким до порогових значень, і захист не спрацює. Крім цього, пристрої, що реалізують вищевказаний спосіб, працюють на одне приєднання і є достатньо складними і дорогими. Таким чином, розглянутий спосіб не дозволяє підвищити чутливість і надійність захисту, а також є складним і затратним. Задачею винаходу є створення способу направленного захисту від однофазних замикань на 5 78119 6 землю змінного струму, який дозволяє завдяки ті часу існування високочастотних перехідних провведенню нових операцій досягти позитивного цесів при однофазному замиканні на землю або технічного результату, який полягає в збільшенні збільшують його на інтервал часу, необхідний для чутливості, надійності і спрощенні пристрою, який компенсації ємнісних струмів при однофазному працює в трифазній мережі змінного струму як з замиканні на землю. ізольованою, так і з компенсованою та замкнутою Порівняльний аналіз відомих технічних рішень через резистор нейтраллю. показує, що введення нових операцій є необхідПоставлене завдання вирішується таким чиним і достатнім для досягнення нового технічного ном, що у відомий спосіб захисту від однофазних результату - збільшення чутливості, надійності і замикань на землю у трифазній мережі змінного спрощення пристрою, який працює в електричній струму, який включає виділення першої півхвилі мережі змінного струму як з ізольованою, так і з високочастотної складової з сигналу стр уму нукомпенсованою та замкнутою через резистор нейльової послідовності першого приєднання, вимітраллю, а також знизити вартість капіталовкларювання амплітуди першої півхвилі сигналу висодень і затрат на експлуатацію релейного захисту. кочастотної складової струму нульової Технічний результат запропонованого способу послідовності першого приєднання, виділення і досягається за рахунок того, що в ньому вимірювимірювання амплітуди сигналу напруги нульової ють величини високочастотних складових струмів послідовності на робочій частоті, після чого порівдвох приєднань і визначають їх різницеву складоняння з еталонним значенням амплітуди напруги ву. У зв'язку з тим, що вказані струми пошкодженонульової послідовності на робочій частоті, контго і непошкодженого приєднань знаходяться у роль результатів порівняння протягом заданого протифазі, то різницевий сигнал буде завжди біінтервалу часу, а по закінченні заданого інтервалу льший за сигнал пошкодженого приєднання. В часу, при незмінності результатів порівняння форрезультаті, забезпечується формування сигналу мування аварійного сигналу першого приєднання, аварії при менших значеннях сигналу стр уму нупри цьому тривалість заданого інтервалу часу зальової послідовності, близьких до порогових при дають або відповідним тривалості часу існ ування незмінному еталонному значенні напруги, обумоввисокочастотних перехідних процесів при однофаленому станом електромережі. зному замиканні на землю або збільшують його на При відсутності пошкодження на обох приєдінтервал часу, необхідний для компенсації ємніснаннях високочастотні складові струмів нульової них струмів при однофазному замиканні на землю, послідовності цих приєднань будуть мати однакові введено нові операції: одночасно виділяють висонапрямки і будуть характеризуватися значеннями кочастотну складову сигналу стр уму нульової поємнісних провідностей приєднань. При рівності цих слідовності другого приєднання, після чого виміпровідностей різницевий сигнал буде дорівнювати рюють її амплітуду, фіксують фазове нулю і формування аварійного сигналу не відбуспіввідношення між сигналами високочастотних деться. складових першого і другого приєднання в момент У запропонованому способі прийняття рішення проходження через нуль струмів високої частоти, про виникнення замикання на землю роблять, потім порівнюють результати відповідно до задааналізуючи амплітуди і різницю фаз сигналів висоного інтервалу зсуву фаз, а також виконують відкочастотних складових дво х приєднань і контронімання від першої півхвилі сигналу високочастотлюючи амплітуду напруги нульової послідовності ної складової струму н ульової послідовності на робочій частоті. Для цього, виконують виділенпершого приєднання зазначеної складової струму ня високочастотної складової струму нульової подругого приєднання, після чого різницевий сигнал слідовності першого і другого приєднання, фіксувимірюють і порівнюють з еталонним значенням, ють фазове співвідношення між двома сигналами виконують віднімання модулів амплітуд зазначев момент проходження нуля струмом високої часних сигналів і при додатній різниці модулів, при тоти і порівнюють результати відповідно до задаперевищенні виміряного різницевого сигналу над ного інтервалу зсуву фаз. Вказані операції видіеталонним значенням, при знаходженні кута зсуву лення, фіксації фазових співвідношень і фаз в заданому інтервалі і при наявності перевипорівняння результатів до заданого інтервалу зсущення виміряної амплітуди напруги нульової пову фаз дозволяють переконатися у наявності або слідовності на робочій частоті над еталонним знавідсутності короткого замикання на одному із приченням амплітуди, виконують контроль єднань. Фіксація фазових співвідношень між висорезультатів порівняння протягом заданого інтеркочастотними складовими струмів нульової послівалу часу, а при від'ємній різниці модулів зазначедовності дозволяє переконатися у наявності них сигналів при перевищенні виміряного різницефазового зсуву між ними, близького до 180°, що вого сигналу над еталонним значенням, при підтвержує наявність короткого замикання на одзнаходженні кута зсуву фаз в заданому інтервалі і ному з приєднань. при наявності перевищення виміряної амплітуди Операція виділення і вимірювання напруги нунапруги нульової послідовності на робочій частоті льової послідовності на робочій частоті з наступнад еталонним значенням амплітуди, виконують ним порівнянням з еталонним значенням амплітуконтроль результатів порівняння протягом заданоди напруги дає можливість переконатися у го інтервалу часу, а по закінченні заданого інтернаявності короткого замикання на землю на одновалу часу, при незмінності результатів порівняння, му із усіх приєднань і є додатковою ознакою, яка виконують формування аварійного сигналу другодозволяє збільшити надійність роботи способу. го приєднання, при цьому тривалість заданого Операція віднімання від першої півхвилі висоінтервалу часу задають або відповідним тривалоскочастотної складової струму нульової послідов 7 78119 8 ності першого приєднання вказаної складової виходи першої схеми виділення першої півхвилі струму др угого приєднання, вимірювання різницесигналу приєднані до входів першого і другого фівого сигналу і порівняння його з еталонним знальтрів нижчих частот відповідно, виходи яких приченням, дозволяє істотно збільшити чутливість єднані до входів першого і другого порогових елеспособу. Це пояснюється тим, що струми пошкоментів відповідно. Виходи першого і другого дженого і непошкодженого приєднань протифазні і порогових елементів є першим і другим виходами тому амплітуда різницевого сигналу буде завжди першого високочастотного каналу струму н ульової більша амплітуди сигналу пошкодженого приєдпослідовності. нання. В результаті цього, забезпечується фіксація Аналогічний склад має другий високочастотоднофазного замикання на землю при менших ний канал напруги нульової послідовності. значеннях високочастотної складової сигналу Канал напруги нульової послідовності на роструму н ульової послідовності при незмінному бочій частоті містить з'єднані послідовно фільтр еталонному значенні напруги обумовленому станижчих частот, вхід якого є входом каналу, і пороном електромережі. говий елемент, котрий являється виходом каналу. Вимірювання різницевого сигналу модулів виПерші виходи першого і другого високочастотсокочастотних складових стр уму н ульової посліних каналів струму нульової послідовності приєддовності і визначення його знаку дозволяє визнанані відповідно до першого і другого входів першочити, на якому приєднанні (першому або другому) го фазочутливого елемента, а другі виходи до відбулося коротке замикання на землю. Поясненпершого і другого входу другого фазочутливого ням цього є те, що високочастотна складова струелемента. Виходи першого і другого фазочутливих му нульової послідовності пошкодженого приєделементів підключені до першого і другого входів нання завжди значно вища аналогічної складової елемента АБО відповідно, вихід котрого і ви хід непошкодженого приєднання. каналу напруги нульової послідовності підключені Таким чином, наявність трьох факторів, котрі відповідно до першого і другого входів регулюючої самі по собі інформують про виникнення короткого схеми затримки, вихід якої підключено до входу замикання на землю, і одночасний їх контроль схеми формування аварійного сигналу. Крім цього, протягом заданого інтервалу часу, дає синергічний вхід каналу нульової послідовності підключено до ефект і дозволяє значно підвищити чутливість і входу др угого високочастотного каналу напруги надійність визначення короткого замикання на нульової послідовності. землю на одному з двох приєднань. Крім цього, Недоліком пристрою є те, що він не забезпевикористання запропонованого способу одразу чує надійної роботи у мережах при малих струмах для двох приєднань дозволяє значно (майже в два короткого замикання на землю, тому що вимірює рази) знизити вартість капіталовкладень і затрат значення високочастотних складових напруги і на експлуатацію релейного захисту. струму н ульової послідовності, здійснюючи контВідомий пристрій направленого захисту н уроль перевищення їх значень над еталонними. В льової послідовності для захисту від однофазного деяких випадках значення високочастотних склазамикання на землю в мережі з ізольованою нейтдових стр уму замикання на землю може бути блираллю [1]. Пристрій включає фільтр струму і зьким до еталонних значень, і захист не спрацює. фільтр напруги нульової послідовності, підсилюКрім цього, пристрій працює на одне приєдвач, фазочутливий блок, виконавчий блок. Фазонання і є достатньо складним і дорогим. чутливий блок, який складається з послідовності Таким чином, розглянутий пристрій не дозвомосту резисторів та транзистора, підключений до ляє підвищити чутливості і надійності захисту, а фільтру напруги н ульової послідовності. При петакож є складним і затратним. ревищенні амплітуди сигналу стр уму порогової Завданням винаходу є створення пристрою величини, а також знаходженні різниці фаз струму захисту від однофазних замикань на землю в триі напруги приєднання в заданому діапазоні, форфазній мережі змінного струму, який дозволяє замується сигнал аварії. вдяки введенню нових елементів досягти нового До недоліків пристрою відноситься низька чуттехнічного результату, а саме: підвищення чутлиливість, можливість виявлення замикання лише вості і надійності пристрою, а також спрощення при значній активній провідності замикання на зепристрою, зниження капіталовкладень для ствомлю. Недоліки пристрою пов'язані з тим, що аналірення релейного захисту. зуються напруга і струмлише робочої частоти. Поставлене завдання створення пристрою, що Найбільш близьким пристроєм є пристрій, реалізує спосіб захисту від однофазних замикань який реалізує спосіб направленого захисту від одна землю у трифазній мережі змінного струму, нофазних замикань на землю у трифазній мережі вирішується таким чином, що у відомий пристрій змінного струму [3]. Пристрій містить ідентичні захисту від однофазних замикань на землю у триперший (1) високочастотні канали струму (ВЧІ0) і фазній мережі змінного струму, який включає пенапруги (BЧU0) нульової послідовності, а також рший високочастотний канал струму н ульової поканал напруги нульової послідовності на робочій слідовності, який містить перший фільтр нижчих частоті. частот, послідовно з'єднані перший попередній Перший високочастотний канал струму нульофільтр і перший фільтр верхніх частот, перший і вої послідовності містить послідовно з'єднані подругий порогові елементи, першу регулюючу схепередній фільтр, вхід котрого є входом першого му затримки, з'єднану послідовно з першою схевисокочастотного каналу струм у нульової послідомою формування аварійного сигналу, канал напрувності, перший фільтр верхніх частот і схему видіги нульової послідовності, який містить послідовно лення першої півхвилі сигналу. Перший і др угий з'єднані третій фільтр нижчих частот, і третій поро 9 78119 10 говий елемент, вихід якого підключений до першоцього, високочастотна складова струмів нульової го входу першої регулюючої схеми затримки, допослідовності аварійного приєднання буде більдатково введено перший фільтр виділення першої шою аналогічної складової нормального приєдпівхвилі сигналу першого високочастотного каналу нання. В результаті, різницевий сигнал першої струму н ульової послідовності, другий високочаспівхвилі високочастотних складових обох приєдтотний канал струму нульової послідовності, який нань по амплітуді буде рівним сумі модулів амплімістить послідовно з'єднані другий попередній туд перших півхвиль високочастотних складових фільтр, другий фільтр верхніх частот, др угий приєднань (аварійного і нормального). Таким чифільтр виділення першої півхвилі сигналу і др угий ном схема віднімання амплітуд дозволяє виділити фільтр нижчих частот, фазочутливу схему, схему різницевий сигнал, який стає значно більшим від віднімання амплітуд і з'єднані послідовно другу сигналу аварійного приєднання, що дозволяє збірегулюючу схему затримки і другу схему формульшити чутливість і надійність роботи пристрою. вання аварійного сигналу, причому вхід першого Крім цього, схема віднімання модулів амплітуд фільтру виділення першої півхвилі сигналу з'єднавизначає різницю модулів амплітуд перших півний з виходом першого фільтру верхні х частот, а хвиль високочастотних сигналів і зрівнює резульйого вихід з входом першого фільтру нижчих частат з нулем. Позитивна різниця модулів амплітуди тот, ви хід першого фільтра нижчих частот з'єднаперших півхвиль високочастотних сигналів ознаний з першими входами фазочутливої схеми і чає, що модуль амплітуд першого приєднання бісхеми віднімання амплітуд, а вихід другого фільтльший за модуль амплітуд другого приєднання, що ру нижчих частот з'єднаний з другими входами вказує на замикання на землю на першому приєдфазочутли вої схеми і схеми віднімання амплітуд, нанні. Від'ємна різниця вказує на замикання на вихід фазочутливої схеми підключено до других землю на другому приєднанні. входів першої і другої регулюючої схеми затримки, Таким чином, схема віднімання амплітуд виперші входи яких з'єднані між собою, а до третіх її значає як наявність самого замикання на землю, входів підключено виходи першого і другого поротак і визначає на якому з приєднань воно відбугових елементів відповідно, перший вихід схеми лось. віднімання амплітуд з'єднаний з входом першого Введення фазочутливого блоку забезпечує порогового елементу, а другий ви хід - з входом можливість визначення і фіксації фазових зсувів другого порогового елементу. високочастотних складових стр умів нульової поПорівняння з відомими пристроями аналогічслідовності першого і другого приєднань. При відного призначення показує, що введення нових сутності замикання на землю на контрольованих елементів і зв'язків у запропонованому пристрої є приєднаннях він фіксує різницю фаз близьку до необхідним і достатнім для досягнення нового нуля і видає заборону на роботу першої і другої технічного результату: підвищення чутли вості і регулюючи х схем затримки. При наявності заминадійності пристрою, а також спрощення прикання на землю на одному з приєднань він фіксує строю, зниження капіталовкладень для створення різницю фаз близьку до 180° і видає дозвіл на рорелейного захисту. боту регулюючих схем затримки. В результаті, Для досягнення цього технічного результату фазочутли ва схема, є допоміжним засобом виявзапропонований пристрій містить два ідентичних лення замикання на землю, значно підвищує нависокочастотних канали струму нульової послідодійність пристрою в цілому. вності, схему віднімання амплітуд, фазочутливу Слід наголосити, що запропонований пристрій, схему. За допомогою першого і другого високочасна відміну від відомих технічних рішень, контролює тотних каналів струму нульової послідовності виодночасно два приєднання, що дозволяє зменшиділяють перші півхвилі високочастотних складових ти затрати на виготовлення і обслуговування приструмів нульової послідовності першого і другого строю захисту від замикань на землю майже в два контрольованих приєднань відповідно. Далі, за рази. допомогою схеми віднімання амплітуд, формуєтьНа Фіг. показана функціональна схема прися різницевий сигнал цих півхвиль. В нормальному строю захисту від однофазних замикань на землю режимі і в аварійному режимі замикання на землю в трифазній мережі змінного струму. зовні (за межами двох захи щених приєднань) виПристрій складається з наступних блоків: сокочастотна складова струму замикання на земПершого високочастотного каналу стр уму н ульової лю протікає в одному напрямку в обох захищених послідовності 1, другого високочастотного каналу приєднаннях, тому різницевий сигнал цих струмів струму нульової послідовності 2, каналу напруги буде дорівнювати нулю при умові однакових пронульової послідовності 3, першого попереднього відностей цих приєднань. В разі відмінності провіфільтру 4, першого фільтру верхні х частот 5, пердностей, необхідно настроювати коефіцієнти підшого фільтру виділення першої півхвилі сигналу 6, силення високочастотних каналів струмів нульової першого фільтру нижчих частот 7, др угого поперепослідовності для забезпечення рівності перших днього фільтру 8, другого фільтру верхніх частот півхвиль високочастотних складових струму вка9, другого фільтру виділення першої півхвилі сигзаних приєднань на виходах каналів, і в результаналу 10, другого фільтру нижчих частот 11, фазоті, отримання нуля на виході схеми віднімання чутливої схеми 12, схеми віднімання амплітуд 13, амплітуд в перелічених режимах. першого порогового елементу 14, другого порогоПри замиканні на землю на одному із контрового елементу 15, першої регулюючої схеми зальованих приєднань високочастотні складові тримки 16, другої регулюючої схеми затримки 17, струмів нульової послідовності аварійного і норпершої схеми формування аварійного сигналу 18, мального приєднання будуть протифазні. Крім другі схеми формування аварійного сигналу 19, 11 78119 12 третього фільтру нижчих частот 20, третього поронаних регулюємої лінії затримки та елементу І. гового елементу 21. Перша 18 і друга 19 схема формування аваПерший високочастотний канал струму нульорійного сигналу можуть бути виконані у вигляді вої послідовності 1 містить послідовно з'єднані виконавчого реле. перший попередній фільтр 4, перший фільтр верхЗапропонований спосіб реалізується пристроніх частот 5, перший фільтр виділення першої півєм захисту від однофазних замикань на землю в хвилі сигналу 6, перший фільтр нижчих частот 7. трифазній мережі змінного струму. Пристрій праДругий високочастотний канал струму н ульоцює наступним чином. вої послідовності 2 містить послідовно з'єднані На входи першого високочастотного каналу другий попередній фільтр 8, другий фільтр верхніх струму нульової послідовності 1 і другого високочастот 9, др угий фільтр виділення першої півхвилі частотного каналу струму нульової послідовності 2 сигналу 10, другий фільтр нижчих частот 11. поступають сигнали з трансформаторів струму Перша регулююча схема затримки 16 з'єднана нульової послідовності першого і другого контропослідовно з першою схемою формування аварійльованих приєднань. На вхід каналу напруги нуного сигналу 18. Друга регулююча схема затримки льової послідовності 3 поступає сигнал з трансфо17 з'єднана послідовно з другою схемою формурматора напруги нульової послідовності. При вання аварійного сигналу 19. виникненні на одному із двох контрольованих приКанал напруги нульової послідовності 3 місєднань замикання на землю в складі сигналу з'явтить послідовно з'єднані третій фільтр нижчих часляється високочастотна складова, котра виділятот 20 і третій пороговий елемент 21. Вихід каналу ється відповідним високочастотним каналом. Ця напруги нульової послідовності 3 підключений до високочастотна складова замикається на землю перших входів першої 16 і другої 17 регулюючих через провідності інших непошкоджених приєдсхем затримки. нань. В зв'язку з чим, через друге непошкоджене Вихід першого високочастотного каналу 1 контрольоване приєднання буде проходити висоз'єднаний з першими входами фазочутливої схеми кочастотна складова обумовлена відношенням 12 і схеми віднімання амплітуд 13. Вихід другого провідності цього приєднання до повної провідновисокочастотного каналу 2 з'єднаний з другими сті усі х приєднань. Причому, напрямок цієї складовходами фазочутливої схеми 12 і схеми відніманвої буде протилежним до напрямку високочастотня амплітуд 13. ної складової струму пошкодженого приєднання. Вихід фазочутливої схеми 12 підключено до Перший високочастотний канал струму нульодруги х входів першої 16 і другої 17 регулюючих вої послідовності 1 працює таким чином. Сигнал схем затримки. До третіх входів першої 16 і другої струму н ульової послідовності поступає на перший 17 регулюючої схеми затримки підключено виходи попередній фільтр 4. Далі сигнал поступає на пепершого 14 і другого 15 порогових елементів відрший фільтр верхні х часто т 5, де із стр уму нульоповідно. вої послідовності першого приєднання виділяється Перший вихід схеми віднімання 13 з'єднаний з складова, обумовлена високочастотними перехідвходом першого порогового елемента 14, а другий ними процесами при виникнеш замикання на земвихід схеми віднімання 13 - з входом другого поролю. З виходу першого фільтра верхніх частот 5 гового елемента 15. сигнал поступає на вхід першого фільтра виділенПерший 1 і другий 2 високочастотні канали ня першої півхвилі сигналу 6. Вказаний фільтр 6 струму нульової послідовності ідентичні, і як в виділяє першу півхвилю сигналу стр уму нульової прототипі, містять послідовно з'єднані перший послідовності і подає перетворений сигнал на пе(другий) попередній фільтр 4 (8), перший (другий) рший фільтр нижчих частот 7, котрий відфільтрофільтр верхніх частот 5 (9), перший (другий) вує високочастотний сигнал від наводок. Цей сигфільтр нижніх частот 7 (11), а також блок, який нал поступає на перший вхід фазочутливої схеми дещо відрізняється від прототипа, а саме перший 12 і перший вхід схеми віднімання амплітуд 13. 6 і другий 10 фільтри виділення першої півхвилі Другий високочастотний канал струму н ульосигналу. Цей фільтр відрізняється від схеми видівої послідовності 2 працює аналогічно, виділяючи лення першої півхвилі сигналу прототипа одним першу півхвилю стр уму високочастотної складової виходом, на котрому може виникати як позитивна струму н ульової послідовності другого приєднання так і від'ємна півхвиля високочастотного сигналу у і подає перетворений сигнал на другий вхід фазозалежності від того, в яку півхвилю напруги (від'єчутливої схеми 12 і другий вхід схеми віднімання мну чи позитивну) з'явилося замикання на землю. амплітуд 13. Фазочутлива схема 12 може мати різні реаліТаким чином, на перші і другі входи фазочутзації, наприклад послідовно з'єднаними перемноливої схеми 12 і схеми віднімання амплітуд 13 пожуючим блоком, інтегратором, компаратором. ступають високочастотні протифазні імпульсні Схема віднімання амплітуд 13 може бути висигнали, один з котрих по амплітуді суттєво більконана у вигляді елементу віднімання сигналів, ший від другого. вихід якого приєднано до двох управляючих клюВ нормальному режимі роботи мережі (при чів і елемента віднімання модулів з двома виховідсутності замикання), а також в режимі замикандами - прямим і інверсним. Прямий вихід елемення на землю за межами двох контрольованих прита віднімання модулів з'єднаний з управляючим єднань, на виходах першого 1 і другого 2 високовходом першого ключа, інверсний - з управляючим частотних каналів струму нульової послідовності входом другого ключа. будуть однакові сигнали, співпадаючі по фазі. В Перша і друга регулююча схема затримки 16, результаті, фазочутлива схема 12 не спрацює, а 17 можуть бути виконані у вигляді послідовно з'єдна виході схеми віднімання амплітуд 13 буде сиг 13 78119 14 нал близький до нуля і перший 14 і другий 15 по15 порогові елементи не спрацюють. Помилкової рогові елементи не спрацюють. Помилкової робороботи пристрою не буде. ти пристрою не буде. Таким чином, у порівнянні з прототипом, заФазочутлива схема фіксує зсув фаз між поступропонований пристрій має підвищену чутливість і пившими на його входи високочастотними сигнанадійність пристрою, а також результатом є спролами і при наявності зсуву фаз, близького до 180° щення пристрою, зниження капіталовкладень для формує на його виході дозволяючий сигнал, який створення релейного захисту. поступає на другі входи першої і другої регулююСпосіб захисту від однофазних замикань на чих схем затримки 16, 17. землю в трифазній мережі змінного струму реаліСхема віднімання амплітуд 13 виконує віднізують запропонованим пристроєм наступним чимання високочастотних сигналів, поступаючих на ном. його входи, і видає різницевий сигнал на перший При замиканні на землю на одному із двох коабо другий вихід. Причому, на першому виході нтрольованих приєднань із струмів нульової поз'являється сигнал, якщо модуль амплітуди сигнаслідовності обох приєднань виділяється перша лу на першому вході буде більше від модуля амппівхвиля високочастотної складової струмів. Це літуди сигналу на другому вході, а якщо навпаки здійснюється першим (1) і другим (2) високочастото на другому. тним каналом струму н ульової послідовності приСигнал з першого або другого ви хода схеми строю. Далі фіксують фазове співвідношення між віднімання амплітуд 13 поступає на перший 14 або сигналами високочастотних складових першого і другий 15 пороговий елемент. При перебільшенні другого приєднання в момент проходження через порогового значення формується позитивний донуль струмів високої частоти і порівнюють резульзволяючий сигнал, який поступає на третій вхід тати з заданим інтервалом зсуву фаз. В запропопершої 16 або другої 17 регулюючої схеми затримнованому пристрої це забезпечується за допомоки. Якщо замикання на землю виникло на першому гою фазочутливої схеми 12 на входи якої приєднанні, то модуль амплітуди високочастотного поступають сигнали з виходів першого і другого сигналу на першому вході схеми віднімання амплівисокочастотних каналів струму нульової послідотуд 13 буде більшим від модуля амплітуд високовності. При наявності зсуву фаз, близького до 180° частотного сигналу на другому вході і дозволяюна виході фазочутливої схеми формується дозвочий сигнал поступить на третій вхід першої ляючий сигнал, який поступає на другі входи перрегулюючої схеми затримки 16, якщо на другому шої 16 і другої 17 регулюючи х схем затримки Одприєднанні, то відповідно на третій вхід другої реночасно виконується виділення і вимірювання гулюючої схеми затримки 17. амплітуди сигналу напруги нульової послідовності Крім цього, з сигнала, поступаючого з трансна робочій частоті за допомогою третього фільтра форматора напруги нульової послідовності на вхід нижчих частот 20 каналу нульової послідовності 3. каналу напруги нульової послідовності 3 за допоПісля цього виконують його порівняння з еталонмогою третього фільтра нижчих частот 20 виділяним значенням амплітуди напруги нульової посліється низькочастотна складова, відповідна робочій довності на робочій частоті. Це забезпечується за частоті електричної мережі. Ця складова поступає допомогою третього порогового елемента 21, на на третій пороговий елемент 21 і при перевищенні вхід якого поступає сигнал з виходу третього фільнею значення порога формується дозволяючий тра нижчих частот 20 і при перевищенні ним знасигнал, який поступає на перші входи першої 16 і чення порога формується дозволяючий сигнал, другої 17 регулюючої схеми затримки. який поступає на перші входи першої 16 і другої 17 Таким чином, при наявності на трьох входа х регулюючи х схем затримки. Крім цього, одночасно першої або другої регулюючої схеми затримки вимірюють амплітуди перших півхвиль високочассигналів, одна з них спрацьовує і видає сигнал на тотних складових стр умів нульової послідовності першу 18 або другу 19 схему формування аварійобох приєднань, виконують віднімання від першої ного сигналу. півхвилі сигналу високочастотної складової струму Тривалість часу затримки сигналів обумовленульової послідовності першого приєднання зана видом нейтралі мережі. Для мережі з ізольовазначеної складової струм у др угого приєднання ною нейтраллю час затримки сигналів дорівнює після чого різницевий сигнал вимірюють і порівтривалості існування високочастотного переходнонюють з еталонним значенням. го процесу і дорівнює приблизно 3/4 періоду робоОдночасно виконують віднімання модулів амчої частоти. Для мережі з резистивною або компеплітуд перших півхвиль високочастотних складонсованою нейтраллю тривалість існування вих стр умів нульової послідовності першого і друвисокочастотного процесу складається із суми гого приєднання В запропонованому пристрої це часу існування високочастотного перехідного провиконується схемою віднімання амплітуд 13 та цесу і заданого часу компенсації ємнісних струмів першим 14 і другим 15 пороговими елементами. при однофазних замиканнях на землю. При цьому на входи схеми віднімання амплітуд При зовнішніх замиканнях на землю за межапоступають високочастотні сигнали з виходів перми двох контрольованих приєднань або в нормашого і др угого високочастотних каналів струму льному режимі на виходах першого 1 і др уго го 2 нульової послідовності. В результаті, при додатній високочастотних каналів струму нульової послідорізниці модулів, з'являється сигнал на першому вності будуть однакові сигнали, співпадаючі по виході схеми віднімання амплітуд 13, а при від'ємфазі. В результаті, фазочутлива схема 12 не ній різниці модулів сигнал з'являється на його друспрацює, а на виході схеми віднімання амплітуд 13 гому виході. Перший чи другий порогові елементи буде сигнал близький до нуля і перший 14 і другий забезпечують порівняння різницевого сигналу з 15 78119 16 еталонним і при перебільшенні ним еталонного наявності перевищення виміряної амплітуди назначення формують позитивний дозволяючий сигпруги нульової послідовності на робочій частоті нал, який поступає на третій вхід першої 16 або над еталонним значенням амплітуди напруги нудругої 17 регулюючої схеми затримки. При додатльової послідовності на робочій частоті виконують ній різниці модулів, при перевищенні виміряного контроль результатів порівняння протягом заданорізницевого сигналу над еталонним значенням, го інтервалу часу за допомогою другої регулюючої при знаходженні кута зсуву фаз в заданому інтерсхеми затримки 17. По закінченні заданого інтервалі і при наявності перевищення виміряної амплівалу при незмінності результатів порівняння на туди напруги нульової послідовності на робочій виході другої регулюючої схеми затримки 17 форчастоті над еталонним значенням амплітуди викомується сигнал, який поступає на другу схему фонують контроль результатів порівняння протягом рмування аварійного сигналу 19. Після цього викозаданого інтервалу часу за допомогою першої ренують формування аварійного сигналу другого гулюючої схеми затримки 16. приєднання за допомогою другої схеми формуПо закінченні заданого інтервалу часу, при невання аварійного сигналу. При цьому тривалість змінності результатів порівняння на виході першої інтервалу часу забезпечується другою регулююрегулюючої схеми затримки 16 формується сигчою схемою затримки задається або відповідним нал, який поступає на першу схему формування до тривалості часу існування високочастотних пеаварійного сигналу 18. Після цього виконують форехідних процесів при однофазному замиканні на рмування аварійного сигналу першого приєднання землю або збільшують його на інтервал часу, неза допомогою першої схеми формування аварійобхідний для компенсації ємнісних стр умів при ного сигналу. При цьому тривалість заданого іноднофазному замиканні на землю. тервалу часу забезпечується першою регулюючою Таким чином, у порівнянні з прототипом, засхемою затримки і задають або відповідним трипропонований пристій має підвищену чутливість і валості часу існування високочастотних перехіднадійність, дозволяє спростити спосіб захисту від них процесів при однофазному замиканні на земоднофазних замикань на землю, знижуючи капіталю або збільшують його на інтервал часу, ловкладення у створення релейного захисту. необхідний для компенсації ємнісних струмів при Література: однофазному замиканні на землю. 1. Авторське свідоцтво СРСР, №240824, 1965. При від'ємній різниці модулів зазначених сиг2. Патент України UA №56387, 15.05.2003, налів, при перевищенні виміряного різницевого Н02Н 3/16. сигналу над еталонним значенням, при знахо3. Патент Росії №2097893, 27.11.1997, Н02Н дженні кута зсуву фаз в заданому інтервалі і при 3/16. Комп’ютерна в ерстка Л. Купенко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601