Патент на изобретение №2150167

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕННОЙ ФАЗЫ НА ЗЕМЛЮ В ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

(57) Реферат:

Использование: аппаратура защиты оттоков утечки в подземных сетях напряжением до 1140 В. Сущность изобретения: поврежденную фазу сети определяют по совпадению двух результатов. Оба результата обновляются один раз за полное колебание напряжения нулевой последовательности, но с относительным смещением на 180°. В совокупности обеспечивается удвоение частоты получения текущего результата. Первый и второй результат определяют по обнаружению соответствия первому и второму опорному фазовому промежутку начальной фазы соответственно неинверсного и инверсного напряжения нулевой последовательности. Первый опорный фазовый промежуток задают величиною не более 120°, а второй – равным первому по величине и смещенным от него на 180°. Результаты считаются достоверными, если совпадают в течение интервала следования друг за другом двух нулевых переходов напряжения нулевой последовательности. Определение результатов осуществляют по сигналу о появлении опасной утечки на землю, формируемому с задержкой по увеличению напряжения нулевой последовательности. В частном случае величину задержки задают убывающей функцией величины напряжения нулевой последовательности. Технический результат: обеспечивается устойчивость против ошибочного определения поврежденной фазы без потерь времени на проверку достоверности. В частном случае за счет переменной задержки повышается быстродействие определения поврежденной фазы сети при наиболее опасных утечках на землю с сохранением устойчивости против помех. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности, электробезопасности и предназначено для обеспечения защиты от поражения электрическим током и других опасных последствий утечек тока на землю путем определения и последующего защитного шунтирования поврежденной фазы сети на землю. Изобретение рассчитано, прежде всего, для применения в подземных трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1140 В.

В известных способах определения поврежденной фазы на землю используются как фазовые, так и амплитудные параметры колебательных сигналов. Использование фазовых параметров обеспечивает более высокую точность обработки сигналов, так как полезная информация извлекается относительно их нулевых переходов, что предотвращает появление ошибок распознавания малых изменений амплитудных параметров за ограниченное время из условий электробезопасности.

Известен способ определения поврежденной фазы сети, реализованный в [1], при котором измеряют (с помощью датчиков) напряжение нулевой последовательности, одно из линейных напряжений сети и разность фаз между ними – начальную фазу напряжения нулевой последовательности, контролируют соответствие (с помощью порогового разделителя сигналов) значения начальной фазы напряжения нулевой последовательности опорным фазовым промежуткам величиною 90^o, заданным для каждой фазы сети и включающим в себя значение начальной фазы соответствующего питающего фазного напряжения, и определяют поврежденную фазу сети – фиксируют фазу сети как поврежденную, по обнаруженному соответствию.

Способ обладает низкой чувствительностью к утечкам из-за ограничения опорных фазовых промежутков величиною 90^o. Реальная величина области изменения начальной фазы напряжения нулевой последовательности при однофазных опасных утечках в сети может превышать 90^o под влиянием естественной несимметрии сопротивлений изоляции в фазах сети. Особенно это проявляется при высокоомных утечках – утечках с сопротивлением, близким к несимметричному сопротивлению изоляции. В результате выхода значения указанной начальной фазы за пределы опорного фазового промежутка поврежденная фаза сети не фиксируется. Для повышения чувствительности к утечкам требуется расширение опорных фазовых промежутков.

В наиболее близком к предлагаемому способе определения поврежденной фазы на землю в трехфазной сети с изолированной нейтралью, реализованном в [2], измеряют напряжение нулевой последовательности (блоком измерения напряжения нулевой последовательности, включенным между искусственной нулевой точкой сети и землей), формируют с задержкой (на элементе задержки) сигнал о появлении опасной утечки на землю по увеличению напряжения нулевой последовательности (выявляемым амплитудным селектором), а также для каждой фазы сети задают опорный фазовый промежуток величиною не более 120^o (с помощью формирователей опорных импульсов, названных в оригинале информационными, преобразующих питающие фазные напряжения в импульсы, длительностью которых задаются опорные фазовые промежутки), включающий в себя значение начальной фазы питающего фазного напряжения, контролируют соответствие опорному фазовому промежутку значения начальной фазы напряжения нулевой последовательности (с помощью D-триггера, запоминающего значение опорного импульса по фронту тактового импульса, сформированного из напряжения нулевой последовательности) и определяют поврежденную фазу сети – фиксируют фазу сети как поврежденную, по обнаружению упомянутого соответствия при наличии сигнала о появлении опасной утечки на землю (логическим элементом И, выявляющим совпадение во времени обнаруженного соответствия и сигнала о появлении опасной утечки на землю).

Способ позволяет назначать опорные фазовые промежутки с максимально возможной величиною – 120^o, при превышении которой нарушается однозначность определения поврежденной фазы в трехфазной сети. Это обеспечивает требуемую по условиям электробезопасности чувствительность к опасной утечке на землю на фоне возможной естественной несимметрии сопротивлений изоляции в фазах сети. Однако при этом снижается надежность работы способа ввиду ухудшения устойчивости против ошибочного определения поврежденной фазы с высокоомной опасной утечкой на землю. Ухудшение указанной устойчивости обусловлено вынужденно малой величиной задержки формирования сигнала о появлении опасной утечки на землю. Так, задержка является в способе главным средством обеспечения устойчивости против ошибочного определения поврежденной фазы и устойчивости против ложных срабатываний – определения фазы сети как поврежденной под воздействием импульсных помех при отсутствии опасной утечки. Нижняя граница величины задержки определяется условием устойчивости против ложных срабатываний. Верхняя же граница определяется условиями электробезопасности и рассчитывается на основе допустимого времени существования в сети (до защитного шунтирования) тока через человека (с минимальным сопротивлением) за вычетом времени срабатывания исполнительных устройств. Для сетей напряжением 1140 В величина задержки может быть допущена до двух периодов колебаний промышленной частоты. При более высоком напряжении сети задержка, разумеется, должна быть меньше. Появление высокоомных однофазных опасных утечек может сопровождаться переходным процессом с длительностью, превышающей указанную величину задержки. Такой переходный процесс в совокупности с другими помехами непромышленной частоты может “уводить” результат отсчета начальной фазы напряжения нулевой последовательности за границы опорного фазового промежутка, относящегося к поврежденной фазе сети. В итоге соседняя фаза сети ошибочно определяется как поврежденная. Устранение рассмотренного недостатка возможно путем проверки результата определения поврежденной фазы на достоверность. Однако простое повторение операций способа с целью такой проверки неприемлемо из-за дополнительных затрат времени, недопустимых при определении поврежденной фазы сети с низкоомной, наиболее опасной утечкой на землю.

В основу изобретения поставлена задача повышения надежности работы способа определения поврежденной фазы на землю в трехфазной сети с изолированной нейтралью путем проверки на достоверность результата определения поврежденной фазы без дополнительных затрат времени за счет увеличения частоты получения результата с одного до двух раз за полное колебание напряжения нулевой последовательности, а также осуществления перед определением поврежденной фазы на землю задержки, зависимой от сопротивления утечки. Использование изобретения обеспечит устойчивость против ошибочного определения поврежденной фазы без потери быстродействия при наиболее опасных утечках на землю, а также повысит быстродействие с сохранением устойчивости против ложных срабатываний.

Для этого в известном способе определения поврежденной фазы на землю в трехфазной сети с изолированной нейтралью, при котором измеряют напряжение нулевой последовательности, формируют с задержкой сигнал о появлении опасной утечки на землю по увеличению напряжения нулевой последовательности, а также для каждой фазы сети задают опорный фазовый промежуток величиною не более 120^o, включающий в себя значение начальной фазы питающего фазного напряжения, контролируют соответствие опорному фазовому промежутку значения начальной фазы напряжения нулевой последовательности, определяют поврежденную фазу сети – фиксируют фазу сети как поврежденную, при наличии сигнала о появлении опасной утечки на землю, дополнительно для каждой фазы сети задают второй опорный фазовый промежуток, смещенный на 180^o относительно первого и равный ему по величине, контролируют второе соответствие второму опорному фазовому промежутку значения начальной фазы инверсного напряжения нулевой последовательности, причем фиксируют фазу сети как поврежденную, по обнаружению первого и второго упомянутых соответствий за один интервал следования друг за другом двух нулевых переходов напряжения нулевой последовательности.

Указанные отличительные существенные признаки достаточны во всех случаях, на которые распространяется объем правовой охраны изобретения. Ниже приводятся отличительные признаки, характеризующие изобретение в частном случае.

Предлагается вариант задания величины задержки формирования сигнала о появлении опасной утечки на землю убывающей функцией величины напряжения нулевой последовательности.

Отличительными признаками нового способа, достаточными во всех случаях, на которые распространяется объем правовой охраны, являются для каждой фазы сети:
– задание второго опорного фазового промежутка, смещенного на 180^o относительно первого и равного ему по величине;
– контроль второго соответствия второму опорному фазовому промежутку значения начальной фазы инверсного напряжения нулевой последовательности;
– дополнительное условие определения поврежденной фазы сети – по обнаружению первого и второго упомянутых соответствий за один интервал следования друг за другом двух нулевых переходов напряжения нулевой последовательности.

Обнаружение только одного соответствия, которое наступает первым во времени, является условием получения предварительного результата, необходимого для определения поврежденной фазы сети. Обнаружение для той же фазы сети другого соответствия, наступающего вслед за первым – в течение одного интервала следования друг за другом двух нулевых переходов напряжения нулевой последовательности, подтверждает достоверность предварительного результата и является условием получения конечного результата – определения поврежденной фазы. Каждое из указанных условий выявляется один раз за полное колебание напряжения нулевой последовательности с относительным смещением во времени на половину полного колебания. В совокупности обеспечивается обновление информации дважды за полное колебание напряжения нулевой последовательности, что позволяет определять поврежденную фазу сети с проверкой на достоверность без дополнительных затрат времени. За счет проверки достоверности достигается устойчивость против ошибочного определения поврежденной фазы.

В частном случае задание величины задержки сигнала о появлении опасной утечки на землю убывающей функцией величины напряжения нулевой последовательности дополнительно повышает надежность работы способа. Величина напряжения нулевой последовательности косвенно указывает на величину сопротивления утечки. Меньшей величине сопротивления утечки соответствует большая величина напряжения нулевой последовательности. Следовательно, задаваемая величина задержки соответствует возрастающей функции величины сопротивления утечки. Это позволяет при наличии проверки на достоверность определять поврежденную фазу сети при низкоомной опасной утечке на землю с минимальной задержкой, а при высокоомной опасной утечке – с более длительной задержкой, достаточной для сохранения устойчивости против ложных срабатываний при импульсных помехах.

На фиг. 1 и фиг. 2 представлены векторные диаграммы напряжений, поясняющие размещение соответственно первых и вторых опорных фазовых промежутков, а также работу способа для случая повреждения в сети фазы A, на фиг. 3 представлен пример блок-схемы устройства, реализующего способ; на фиг. 4 представлена блок-схема алгоритма работы программируемого микроконтроллера, входящего в блок-схему устройства на фиг. 3.

На векторных диаграммах показаны:
A, B, C – условное обозначение фаз сети;
векторы питающих фазных напряжений;
прямой и инверсный векторы напряжения нулевой последовательности при повреждении в сети фазы A;
₁ и ₂ – начальные фазы векторов отсчитываемые как фазовые сдвиги этих векторов относительно вектора питающего напряжения фазы A;
N – нейтраль или искусственная нулевая точка сети;
A₁NX₁, B₁NY₁, C₁NZ₁ – углы, соответствующие первым опорным фазовым промежуткам;
A₂NX₂, B₂NY₂, C₂NZ₂ – углы, соответствующие вторым опорным фазовым промежуткам;
120^o – величина опорных фазовых промежутков;
– угол сдвига начальных значений первых опорных фазовых промежутков относительно векторов входящих в промежутки.

Пример блок-схемы устройства содержит датчик 1 питающего напряжения фазы A, датчик 2 напряжения нулевой последовательности, нуль-компаратор 3 опорного сигнала, нуль-компаратор 4 информационного сигнала, двухполупериодный выпрямитель 5, интегрирующее звено 6, пороговый элемент 7 и программируемый микроконтроллер 8. На блок-схеме устройства также показаны:
U_A – питающее напряжение фазы A;
U₀ – напряжение нулевой последовательности;
z_A и z₀ – опорный и информационный логические сигналы;
s – логический сигнал о появлении опасной утечки на землю;
Q_A, Q_B, Q_C – выходные логические сигналы устройства.

Блок-схема алгоритма работы программируемого микроконтроллера состоит из функциональных и логических операторов 9-30. На блок-схеме алгоритма также показаны:
R – результат предварительного определения поврежденной фазы сети;
– фазовый сдвиг текущего нулевого перехода напряжения U₀ относительно нулевого перехода от отрицательных к положительным значениям напряжения U_A.

R_A, R_B, R_C – идентификаторы фаз сети.

Суть способа заключается в следующем.

Каждой фазе сети назначаются два равных по величине опорных фазовых промежутка – первый и со смещением от него на 180^o второй. Указанные фазовые промежутки являются опорными для контроля соответствия им значений начальных фаз ₁ и ₂ напряжения нулевой последовательности U₀ и его инверсии -U₀. Размещение и величину опорных фазовых промежутков задают с таким расчетом, чтобы по соответствию первому опорному фазовому промежутку значения начальной фазы ₁ (в дальнейшем первое соответствие) и второму опорному фазовому промежутку значения начальной фазы ₂ (в дальнейшем второе соответствие) определять поврежденную фазу сети с проверкой на достоверность.

На фиг. 1 первым опорным фазовым промежуткам соответствуют углы A₁NX₁= B₁NY₁= C₁NZ₁= . Каждый угол задан с таким расчетом, чтобы охватить область изменения начальной фазы напряжения U₀ при утечке в соответствующей фазе сети. Величина указанной области при симметричном сопротивлении изоляции фаз сети с изолированной нейтралью – ₀ заранее известна и не превышает 90^o при сколь угодно большом значении емкости изоляции. Для фазы A данную область ограничивает годограф вектора показанный штрихпунктиром (конец вектора соответствует потенциалу земли). Под влиянием естественной несимметрии сопротивлений изоляции в фазах сети (среди величин, не вызывающих срабатывания аппаратуры защитного отключения сети) область изменения начальной фазы напряжения U₀ расширяется. Задание первых опорных фазовых промежутков сводится к заданию одного из них и получению двух соседних путем смещения их на 120^o и 240^o соответственно. При задании первого опорного фазового промежутка его середину совмещают со средним значением области изменения начальной фазы напряжения U₀, равным – 0,5₀ (знак минус указывает на отставание напряжения U₀ относительно напряжения U_A). Это позволяет в максимальной степени охватить возможное расширение области изменения начальной фазы напряжения U₀ при однофазной утечке на землю в сети с несимметричным сопротивлением изоляции фаз. В этом случае опережающие границы (начальные значения) первых опорных фазовых промежутков отстоят от соответствующих векторов питающих фазных напряжений на угол = 0,5-0,5₀,₀.

При повреждении фазы A вектор расположен внутри угла A₁NX₁, то есть значение начальной фазы ₁ соответствует первому опорному промежутку фазы A. Обнаружение этого соответствия является предварительным результатом, необходимым для определения поврежденной фазы сети. В целях достижения устойчивости против ошибочного определения поврежденной фазы сети осуществляется проверка достоверности предварительного результата, то есть его подтверждение. Для этого в способе используют вторые опорные фазовые промежутки, смещенные относительно первых на 180^o и равные им по величине. На фиг. 2 им соответствуют A₂NX₂= B₂NY₂= C₂NZ₂= . При повреждении фазы A вектор – расположен внутри угла A₂NX₂, то есть значение начальной фазы ₂ соответствует второму опорному фазовому промежутку фазы A. Обнаружение второго соответствия вслед за первым подтверждает достоверность предварительного результата и является условием получения конечного результата.

Принципиальная возможность проверки достоверности определения поврежденной фазы без ухудшения быстродействия основана на количестве возможных точек отсчета значений начальной фазы напряжения U₀. При случайной амплитуде напряжения U₀ такими точками отсчета являются его нулевые переходы (от отрицательных к положительным значениям и наоборот), то есть две точки в течение полного его колебания. По нулевому переходу одного направления контролируется значение начальной фазы ₁, а по нулевому переходу противоположного направления – значение начальной фазы ₂. Следовательно, в моменты нулевых переходов контролируются и упомянутые соответствия. В силу случайности моментов возникновения утечки на землю задержка в наступлении нулевого перехода любого направления относительно момента прихода сигнала о появлении опасной утечки на землю может достигать времени полного колебания напряжения U₀ (периода для установившихся колебаний). Указанная максимальная задержка характерна для способов определения поврежденной фазы сети только по одному соответствию, контролируемому по нулевому переходу одного направления. Очевидно, что указанная задержка включает в себя момент наступления нулевого перехода другого направления, по которому в предлагаемом способе контролируется второе соответствие. Таким образом, проверка достоверности результата достигается в предлагаемом способе без дополнительных затрат времени в сравнении со способом, не использующим такой проверки.

Представленное выше описание работы способа относится к случаю появления в сети низкоомной, наиболее опасной утечки, сопровождающейся кратковременным переходным процессом установления напряжения U₀, что способствует быстрому определению поврежденной фазы сети.

В случае же появления в сети высокоомной опасной утечки, сопровождающейся длительным переходным процессом установления напряжения U₀, время определения поврежденной фазы сети будет определяться временем затухания переходного процесса до момента наступления достоверного результата. Условия электробезопасности при этом также соблюдаются за счет меньшего значения тока утечки.

При длительном переходном процессе возможна следующая последовательность событий. После обнаружения одного соответствия второе соответствие за время следования друг за другом двух нулевых переходов напряжения U₀ может не наступить в двух случаях: из-за пропуска второго соответствия – при задании величины опорного фазового промежутка менее 120^o, или из-за обнаружения второго соответствия в соседней фазе сети. Последнее соответствие, несовпадающее с предыдущим, принимается в качестве предварительного результата определения поврежденной фазы сети с ожиданием обнаружения в ней очередного, подтверждающего, соответствия для получения конечного достоверного результата.

Определение поврежденной фазы сети осуществляется при наличии сигнала о появлении опасной утечки на землю. Такой сигнал формируется с задержкой по увеличению напряжения U₀. Задержка служит для исключения влияния импульсных помех. Очевидно, что при фиксированной задержке, этому лучше всего соответствует ее максимальная величина, допустимая по условиям обеспечения защиты от низкоомной опасной утечки на землю. В то же время, проверка достоверности определения поврежденной фазы позволяет снижать задержку и, тем самым, повышать эффективность защиты. Однако такое уменьшение задержки может приводить в сетях с несимметричным сопротивлением изоляции к ложным срабатываниям – определению поврежденной фазы сети при отсутствии опасной утечки. В результате последующего защитного отключения сети (одновременно с защитным шунтированием) возникают неоправданные простои технологического электрооборудования. Причиной таких ложных срабатываний является действие импульсной помехи с длительным затухающим переходным процессом при коммутации в сети присоединения с заторможенным электродвигателем. Повышение быстродействия определения поврежденной фазы сети с наиболее опасной, низкоомной утечкой на землю без потери устойчивости против ложных срабатываний может быть достигнуто за счет задания величины задержки убывающей функцией величины напряжения U₀. В основе задания величины задержки используется известная закономерность – пропорциональность времени действия переходного процесса-помехи величине сопротивления утечки. Убывающая функция задается с таким расчетом, чтобы большим величинам напряжения U₀ при низкоомной опасной утечке на землю соответствовала минимальная задержка, достаточная для исключения влияния кратковременных помех, а меньшим величинам напряжения U₀ при высокоомной опасной утечке – более длительная задержка, достаточная для исключения влияния продолжительных помех. Величина большей задержки в несколько раз меньше максимально допустимой величины из условий безопасности при высокоомной опасной утечке на землю. Данный запас по величине задержки упрощает ее реализацию. Убывающая функция может быть задана в виде строго убывающей или ступенчатой функции в зависимости от реализации – аналоговой или цифровой.

Для однозначности получаемых результатов величина опорных фазовых промежутков должна быть не более 120^o во избежание перекрытий среди первых и отдельно вторых фазовых промежутков. Для достижения же максимальной чувствительности к утечкам величину опорных фазовых промежутков необходимо назначать максимальной, равной 120^o. Увеличение опорного фазового промежутка улучшает также динамику определения поврежденной фазы, так как быстрее вырабатывается достоверный результат при действии помех, в частности, еще на стадии протекания переходных процессов (вызванных повреждением), смещающих во времени нулевые переходы напряжения U₀. Ограничение же чувствительности к утечкам при максимальной величине опорных фазовых промежутков может быть обеспечено за счет регулирования чувствительности формирования сигнала о появлении опасной утечки на землю.

Отсчет опорных фазовых промежутков и значений начальных фаз может выполняться относительно любой комбинации питающих напряжений сети. Для каждой фазы сети отсчет может выполняться относительно питающего фазного напряжения или любого другого сигнала на частоте сети, сдвинутого от него на фиксированный угол. Величина этого угла может быть любой, поскольку в отсчетах численно добавляется как к значениям границ опорных фазовых промежутков, так и к значениям начальной фазы напряжений U₀ и -U₀. На контроле соответствий опорным фазовым промежуткам значений начальных фаз ₁ и ₂ это не сказывается, так как в результате сопоставления последних с границами опорных фазовых промежутков равные добавки взаимно уничтожаются.

При отсчете опорных фазовых промежутков и начальных фаз напряжений U₀ и -U₀ относительно питающего фазного напряжения индивидуально для каждой фазы сети результат определения поврежденной фазы вырабатывается автономно для каждой фазы сети. Достоинством индивидуальных отсчетов является их независимость от порядка чередования фаз сети.

Порядок чередования фаз сети, как правило, заранее известен, при необходимости легко проверяется. В этом случае отсчет опорных фазовых промежутков и начальных фаз напряжений U₀ и -U₀ может осуществляться для всех фаз сети относительно любого из питающих напряжений или сформированного из них сигнала. Значение его начальной фазы может быть любым, поскольку, как уже отмечалось, взаимно компенсируется при контроле рассмотренных соответствий. Достоинством такого отсчета является минимальное число используемых напряжений.

Рассмотрим пример устройства для реализации способа, в котором отсчет опорных фазовых промежутков и начальных фаз напряжений U₀ и -U₀ ведется относительно одного сигнала – питающего напряжения фазы A. В устройстве (фиг. 3) сигнал, пропорциональный питающему фазному напряжению U_A, измеряется датчиком 1 (например, в виде вторичной обмотки трехфазного трансформатора, первичные обмотки которого подключены к фазам сети и образуют искусственную нулевую точку сети), а напряжение U₀ – датчиком 2 (выполненным, например, в виде однофазного разделительного трансформатора, подключенного между искусственной нулевой точкой сети и землей). Из напряжения U_A нуль-компаратор 3 формирует логический опорный сигнал z_A. Из напряжения U₀ нуль-компаратор 4 формирует логический информационный сигнал z₀, а последовательно соединенные двухполупериодный выпрямитель 5, интегрирующее звено 6 и пороговый элемент 7 формируют сигнал s о появлении опасной утечки на землю. Из входных сигналов z_A, z₀ и s программируемый микроконтроллер 8 вырабатывает выходные логические сигналы Q_A, Q_B и Q_C. Высокий логический уровень одного из них указывает на повреждение в сети фазы A, B или C соответственно.

Сигнал s о появлении опасной утечки на землю формируется с задержкой, определяемой временем достижения порога элемента 7 выходным сигналом интегрирующего звена 6 при увеличении напряжения U₀ – постоянной составляющей на выходе выпрямителя 5. Данное время является строго убывающей функцией величины напряжения U₀. Интегрирующее звено 6 в простейшем варианте может быть выполнено в виде фильтра нижних частот первого порядка. Чувствительность к утечкам регулируется порогом элемента 7, а масштаб задержки – постоянной времени интегрирующего звена 6.

Алгоритм работы микроконтроллера 8 построен по принципу программного опроса входных сигналов. Основан алгоритм на контроле начальных фаз ₁ и ₂ путем пересчета в градусы интервалов времени между положительным нулевым переходом напряжения U_A (переходом 0/1 сигнала z_A) и соответственно положительным и отрицательным нулевыми переходами напряжения U₀ (переходами 0/1 и 1/0 сигнала z₀). Пересчет ведется по отношению к длительности периода напряжения U_A. Для измерений временных интервалов и периода используется внутренний таймер. На первом шаге работы микроконтроллера 8 таймеру присваивается начальное значение, соответствующее номинальному значению периода (фиг. 4, элемент 9). Одновременно очищаются значения результата R предварительного определения поврежденной фазы и выходных сигналов Q_A, Q_B и Q_C. Элементы 10 и 11 блок-схемы алгоритма служат для выявления перехода 0/1 сигнала z_A, по которому запоминается измеренное таймером значение T периода и перезапускается таймер на новое измерение (элементом 12). При первом обращении к таймеру в качестве такого значения считывается номинальное значение периода. Между перезапусками таймера опрашивается сигнал s о появлении опасной утечки на землю. Если нет утечки в сети (s=0) – алгоритм работы возвращается к элементу 10. При появлении в сети утечки (s = 1) элементы 15 и 16 контролируют появление нулевых переходов напряжения U₀, а элемент 17 вычисляет значение в градусах фазового сдвига текущего перехода 0/1 или 1/0 сигнала z₀ относительно перехода 0/1 сигнала z_A. Далее элемент 18 устанавливает направление перехода сигнала z₀ и отождествляет вычисленный фазовый сдвиг со значением начальной фазы ₁ или ₂. Опорные фазовые промежутки и начальные фазы ₁ и _2/ отсчитываются относительно вектора в направлении хода часовой стрелки (фиг. 1, 2). Элементы 19 и 20 контролируют соответствие начальных фаз ₁ и ₂ соответственно первым и вторым опорным фазовым промежуткам, путем сопоставления их с границами опорных фазовых промежутков. Попадание векторов между опорными фазовыми промежутками (при < 120 ^{) приводит к обнулению предварительного результата R элементом 21 и переходу к элементу 10. Попадание же указанных векторов в опорные фазовые промежутки включает в работу один из логических элементов 22-24. При повреждении фазы A логический элемент 22 сравнивает результат R с идентификатором R_A фазы A. При несовпадении их данный идентификатор запоминается элементом 25 как предварительный результат определения поврежденной фазы и выполнение программы возвращается к элементу 10. С наступлением очередного нулевого перехода напряжения U₀ логический элемент 22 выявляет совпадение текущего результата с предшествующим результатом R, обращается к элементу 28, который назначает выходному сигналу Q_A значение “1”. При повреждении в сети фазы B или C в работу вступают элементы 23, 26, 29 или 24, 27, 30. В качестве идентификаторов фаз сети используются двоичные коды, например: R_A = 001, R_B = 010, R_C = 100.}

Источники
1. А.с. СССР N 1379857, H 02 H 3/16, опубл. в 1988, БИ N 9.

2. А.с. СССР N 943959, H 02 H 3/16, опубл. в 1982, БИ N 26.

Формула изобретения

1. Способ определения поврежденной фазы на землю в трехфазной сети с изолированной нейтралью, при котором измеряют напряжение нулевой последовательности, формируют с задержкой сигнал о появлении опасной утечки на землю по увеличению напряжения нулевой последовательности, а также для каждой фазы сети задают опорный фазовый промежуток величиною не более 120^o, включающий в себя значение начальной фазы питающего фазного напряжения, контролируют соответствие опорному фазовому промежутку значения начальной фазы напряжения нулевой последовательности, определяют поврежденную фазу сети – фиксируют фазу сети как поврежденную, при наличии сигнала о появлении опасной утечки на землю, отличающийся тем, что для каждой фазы сети задают второй опорный фазовый промежуток, смещенный на 180^o относительно первого и равный ему по величине, контролируют второе соответствие второму опорному фазовому промежутку значения начальной фазы инверсного напряжения нулевой последовательности, причем фиксируют фазу сети как поврежденную по обнаружению первого и второго упомянутых соответствий за один интервал следования друг за другом двух нулевых переходов напряжения нулевой последовательности.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что величину задержки формирования сигнала о появлении опасной утечки на землю задают убывающей функцией величины напряжения нулевой последовательности.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 11.06.2007

Извещение опубликовано: 27.01.2009 БИ: 03/2009