Реле фиксации положения выключателя

Реле фиксации команд

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в устройствах контроля цепей питания для получения информации о неисправностях выключателей и цепей управления, в частности, для моделирования, исследования и проектирования устройств контроля цепей управления в системах с применением микропроцессорных устройств. Требуемый технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей, позволяющего фиксировать команды в системах релейной защиты и автоматики, достигается в устройстве, содержащем пять входных клемм, выходную клемму, три элемента ИЛИ, одновибратор, два элемента И, а также RS-триггер.

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для моделирования, исследования и проектирования реле фиксации команд в системах релейной защиты и автоматики с применением микропроцессорных устройств.

Известно устройство, содержащее один или два контактора, два тепловые реле и кнопки пуск и стоп .

Устройство имеет простую электрическую схему, что обусловило его применение в различных отраслях промышленности. Однако оно обладает относительно узкими функциональными возможностями.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее первый, второй и третий входные зажимы для подачи входного линейного напряжения, первый, второй и третий выходные зажимы для подачи выходного линейного напряжения к зажимам электродвигателя, трехфазный выключатель, входные клеммы которого соединены с соответствующими входными зажимами, пускатель, входные клеммы которого соединены с соответствующим выходными клеммами трехфазного выключателя, а выходные клеммы — соединены с соответствующими выходными зажимами, а также блок автоматики, содержащий последовательно соединенные первый нормально замкнутый контакт, входная клемма которого соединена с первой клеммой блока автоматики, первый нормально разомкнутый контакт, второй нормально замкнутый контакт, обмотку первого реле и третий нормально замкнутый контакт, вторая клемма которого соединена со второй клеммой блока автоматики, второй нормально разомкнутый контакт, включенный параллельно первому нормально разомкнутому контакту, последовательно соединенные второй нормально разомкнутый контакт, первая клемма

которого соединена с первой клеммой первого нормально разомкнутого контакта, диод и обмотка второго реле, вторая клемма которой соединена со второй клеммой третьего нормально замкнутого контакта, последовательно соединенные ключ, входная клемма которого соединена с входной клеммой первого нормально замкнутого контакта, и третий нормально разомкнутый контакт, последовательно соединенные четвертый нормально замкнутый контакт, первая клемма которого соединена с выходной клеммой ключа, и обмотка третьего реле, вторая клемма которой соединена со второй клеммой обмотки второго реле .

Это устройство позволяет фиксировать состояние исполнительных устройств, но не обеспечивается его квитирование от внешних цепей, что затрудняет его использование в системах релейной защиты и автоматики с применением микропроцессорных устройств.

Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей.

Требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее первую, вторую и третью входные клеммы и выходную клемму, введены четвертая, пятая и шестая входные клеммы, первый, второй и третий элементы ИЛИ, одновибратор, первый и второй элементы И, а также RS-триггер, при этом, первый и второй входы первого элемента ИЛИ соединены со второй и с третьей входными клеммами, соответственно, а выход — соединен со входом одновибратора, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с первой и шестой входными клеммами, соответственно, первый и второй входы второго элемента ИЛИ соединены с выходом первого элемента И и с четвертой входной клеммой, соответственно, а выход — с S-входом RS-триггера, выход которого соединен с выходной клеммой, а первый и второй входы третьего элемента ИЛИ соединены с выходом второго элемента И и с пятой входной клеммой, а выход — соединен с R-входом RS-триггера.

На чертеже представлена электрическая принципиальная реле фиксации команд.

Реле фиксации команд содержит первую 1, вторую 2, третью 3, четвертую 4, пятую 5 и шестую 6 входные клеммы, выходную клемму 7, первый 8, второй 9 и третий 10 элементы ИЛИ, одновибратор 11, первый 12 и второй 13 элементы И, а также RS-триггер 14.

Указанные элементы реле фиксации команд соединены следующим образом: первый и второй входы первого элемента ИЛИ 8 соединены со второй 2 и с третьей 3 входными клеммами, соответственно, а выход — соединен со входом одновибратора 11, выход которого соединен с первыми входами первого 12 и второго 13 элементов И, вторые входы которых соединены с первой 1 и шестой 6 входными клеммами, соответственно, первый и второй входы второго элемента ИЛИ 9 соединены с выходом первого элемента И 12 и с четвертой входной клеммой 4, соответственно, а выход — с S-входом RS-триггера 14, выход которого соединен с выходной клеммой 7, а первый и второй входы третьего элемента ИЛИ 10 соединены с выходом второго элемента И 13 и с пятой входной клеммой 5, а выход — соединен с R-входом RS-триггера 14.

Элементы устройства являются стандартными элементами дискретной техники и электротехники.

Реле фиксации команд работает следующим образом.

Устройство позволяет фиксировать команды в системах релейной защиты и автоматики с применением микропроцессорных устройств.

Фиксация команд происходит по сигналу квитирования со второй входной клеммы 2 или по последовательному каналу — по сигналу с третьей входной клеммы 3. На первую 1, четвертую 4, пятую 5 и шестую входные клеммы подаются сигналы от реле повторного включения, реле контроля включения, реле контроля отключения и реле повторного отключения, соответственно.

Выходным сигналом реле фиксации команд является выходной сигнал RS-триггера 14. В S-состояние он переводится по сигналу с выхода второго элемента ИЛИ 9, на входы которого поступают сигналы от первого элемента И 12 и четвертой входной клеммы 4, а на его R-вход — по сигналу с выхода третьего элемента ИЛИ 10, на входы которого поступают сигналы с выхода второго элемента И 13 и пятой входной клеммы 5.

Таким образом, благодаря введению новых элементов и связей существенно расширяются функциональные возможности устройства, поскольку помимо фиксации состояний исполнительных устройств обеспечивается его квитирование от внешних цепей и обеспечивается его использование в системах релейной защиты и автоматики с применением микропроцессорных устройств.

Источники информации, принятые во внимание

Родштейн Л.А. Электрические аппараты. Л., Энергоиздат, 1981, стр.263, рис.21-1;

Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. — М.: Высшая школа, 1991, с.458, рис.15.12 (прототип).

Реле фиксации команд, содержащее первую, вторую и третью входные клеммы и выходную клемму, отличающееся тем, что введены четвертая, пятая и шестая входные клеммы, первый, второй и третий элементы ИЛИ, одновибратор, первый и второй элементы И, а также RS-триггер, при этом первый и второй входы первого элемента ИЛИ соединены со второй и с третьей входными клеммами, соответственно, а выход — соединен со входом одновибратора, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с первой и шестой входными клеммами, соответственно, первый и второй входы второго элемента ИЛИ соединены с выходом первого элемента И и с четвертой входной клеммой, соответственно, а выход — с S-входом RS-триггера, выход которого соединен с выходной клеммой, а первый и второй входы третьего элемента ИЛИ соединены с выходом второго элемента И и с пятой входной клеммой, а выход — соединен с R-входом RS-триггера.

Кому-то этот вопрос может показаться странным, ведь ответ скрыт в их названии — реле положения включено/отключено. Но если вы думаете, что эти реле сообщают о текущем положении выключателя, то читайте дальше. Потому, что ответ неверный.

Чтобы правильно ответить на этот вопрос нужно рассмотреть стандартную схему подключения привода силового выключателя, например, на 35 кВ. Реле РПВ (KQC) и РПВ (KQT) выделены красным цветом.

Рис.1. Схема подключения привода вакуумного выключателя 35 кВ (пример)

А вот еще одна схема, на этот раз для выключателя 110 кВ

Рис.2. Схема подключения привода элегазового выключателя 110 кВ (пример)

Как видно питание на катушки данных реле (особенно РПО) подаются по достаточно длинным цепочкам, включающим другие контакты и электромагниты включения отключения.

Естественно в этих цепочках присутствуют блок-контакты выключателя, однако не только они. В общем случае сюда могут быть включены концевик контроля взвода пружины, контакты реле контроля давления элегаза (блокирующая ступень) и т.д. Именно поэтому реле РПВ и РПО не могут сигнализировать о текущем положении выключателя.

Что же тогда “показывают” РПО и РПВ?

Они указывают на готовность привода к операции:

РПО – готовность к операции включения,

РПВ – готовность к операции отключения.

Давайте посмотрим на цепь включения на Рис.1, в которую входит РПО. Помимо блок-контакта выключателя Q1 и катушки включения YAC в нее входят следующие элементы:

— Переключатель SA1 в шкафу привода, который переводит привод в дистанционное или местное (ремонтное) управление. Для питания входа РПО требуется, чтобы переключатель стоял в положении ДУ, иначе сигнал не пройдет.

— Контакты контроля состояния пружины привода SQM1 и SQM2, которые замыкаются, когда пружина взведена, т.е. когда выключатель готов к операции включения. После каждого включения пружина привода разряжается, и контакты SQM размыкаются, блокируя прохождение команды включения до окончания взвода пружины.

— Контакт SQF, который разрывает цепь включения, если есть параллельная команда отключения выключателя для того, чтобы не было эффекта многократного включения.

Если хоть один из этих элементов находится в разомкнутом состоянии, то цепь РПО не соберется, даже если выключатель будет находиться в отключенном положении (Q1 замкнут). Совокупность всех этих элементов указывает на готовность/неготовность выключателя к операции включения.

Если выключатель элегазовый, то в цепи включения и отключения добавляются контакты реле давления элегаза, которое полностью блокирует управления при критическом снижении давления. Это предотвращает отказ выключателя при КЗ из-за невозможности погасить дугу (нет элегаза — нет среды гашения). Такое реле можно увидеть на Рис.2 (+К9)

Также реле/входы РПО или РПВ не будут запитываться при обрыве цепей включения и отключения или отключении автомата питания. При исчезновении обоих сигналов РПВ и РПО устройство РЗА выдает предупредительный сигнал дежурному на подстанции или в АСУ.

Изначально именно для контроля целостности цепей управления выключателя эти реле и применялись.

Особенности использования сигналов РПВ и РПО в логических схемах

Обработку сигналов РПО, РПВ нужно производить с учетом логики их образования.

Например, сигнал РПО может исчезнуть на время взвода пружины, особенно в цикле неуспешного АПВ (операция О-tапв-ВО), когда происходит повторное отключение устойчивого КЗ, но пружина включения еще не успела зарядиться.

Время заводки пружины может достигать 15 с (ВВУ-СЭЩ-П-10) и более, особенно при пониженном напряжении оперативного тока.

Это означает, что выполнять сигнализацию обрыва цепей привода (одновременное исчезновение РПО и РПВ) нужно обязательно с выдержкой времени не менее времени взвода пружины.

Сигналы РПВ также широко используется в алгоритмах защит и автоматики. Например, РПВ обычно применяют при пуске АПВ, а РПО при ускорении защит.

Рис. 3. Использование РПВ и РПО в алгоритмах МП РЗА (на примере БМРЗ-152-КЛ, взяты с сайта http://mtrele.ru)

Кроме того, нужно понимать, что даже если все вспомогательные контакты замкнуты все равно некорректно судить о положении выключателя по РПО и РПВ потому, что в этом случае сигналы РПО и РПВ исчезают быстрее, чем происходит полная операция включения/отключения.

Например, сигнал РПВ (Рис.1) исчезнет на дискретном входе терминала А1 сразу, как только будет выдана команда на отключение контактом реле KCT1. Т.е. выключатель еще не успел отключиться (еще включен), а сигнал РПВ уже исчез (вход РПВ зашунтирован контактом реле KCT1).

Разница здесь конечно небольшая (десятки миллисекунд), но для таких систем как РАС и АСУ может быть существенна. Поэтому для них положение выключателя нужно “забирать” через “сухие” блок-контакты выключателя, при питании от опертока соответствующей системы.

Именно блок-контакт выключателя с показывает его текущее положение, а РПВ и РПО – это реле контроля готовности выключателя к соответствующей операции.

Ну, и напоследок небольшое наблюдение

В последнее время проектировщики и производители выключателей стараются вынести цепь РПО как можно дальше к электромагниту включения, минуя всю сложную цепочку вспомогательных контактов.

На Рис. 4 показаны две схемы на приводы однотипных выключателей ВВУ-СЭЩ-П с разницей в 3 года. Слева вы видите схему от 2010 года, а справа более современную. Обратите внимание на цепь РПО – это то, о чем я говорил. В первом случае вы контролируете почти всю цепь включения, а во втором только участок Q1-YAC.

Рис. 4. Сравнение схем подключения пружинных приводов ВВУ-СЭЩ-П (схемы взяты с сайта https://electroshield.ru)

С одной стороны, исключив множество доп. контактов из цепи формирования РПО, вы несколько упрощаете логику работы автоматики (в нашем примере не нужно оглядываться на работу пружины), но при этом вы теряете возможность контролировать цепь включения.

Если в правой схеме обрыв произойдет до цепи 19 вы никак об этом не узнаете, пока не попробуете включить выключатель. Это минус.

Я бы применял именно левую схему подключения РПО, подстраивая логику АУВ под полную цепочку включения, а как бы поступили вы?

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *