2.2. Устройства многократного действия.

Мы разбирали только одно устройство и оно ниже. И в целом про них мы ничего не говорили. А общие слова про многократность есть в 1м вопросе.

2.2.1. Схема устройства трёхфазного апв двукратного действия с пуском от несоответствия положения выключателя и положения ключа управления.

Схема предназначена для выключателя, установленного на понижающем трансформаторе. Схема позволяет обеспечить:

1. Включение/отключение выключателя вручную оперативным персоналом

2. Отключение выключателя релейной защитой

3. Двухкратное АПВ

4. Ввод/вывод АПВ в работу

5. Блокировку АПВ при внутренних повреждениях или в недопустимых режимах (уменьшение частоты, напряжения)

6. Блокировку АПВ при КЗ в момент ручного включения выключателя

Схеме присутствуют 8 входных сигналов и 3 выходных.

Входные сигналы:

1. Команда «включить» - ручное включение выключателя оперативным персоналом

2. Команда «отключить» - ручное отключение выключателя оперативным персоналом

3. Положение выключателя «включено» - готовность выключателя к отключению (РПВ)

4. Положение выключателя «отключено» - готовность выключателя к включению (РПО)

5. Переключатель АПВ включен – ввод АПВ в работу

6. ТО – сигналы от релейных защит и автоматики – токовой отсечки ТО, максимальной токовой защиты МТЗ, защиты от однофазных замыканий на землю ОЗЗ, защиты минимального напряжения ЗМН, автоматической частотной разгрузки АЧР…

7. Сигнал от ЗМН, АЧР и газовой защиты

8. Сигнал от защиты минимального напряжения

Выходные сигналы:

1. Реле фиксации команд управления (РФК)

2. Отключение

3. Включение

Слева входные сигналы, справа выходные сигналы.

Функциональные блоки:

1) логическое «И» (блоки И1 – И9): для получения «1» на выходе необходимы все «1» на входе; если хотя бы на 1 входе присутствует «0», на выходе также будет «0»

2) логическое «ИЛИ» (блоки ИЛИ1 – ИЛИ6): для получения «1» на выходе необходима хотя бы одна «1» на входе; на выходе будет «0» только при условии, что на входе все сигналы «0».

3) инверсия входного сигнала (при подаче на такой вход сигнал инвертируется)

4) DT – задержка на срабатывание (контакт, действующий на замыкание с выдержкой времени)

После того как на входе блока DТ будет сформирован сигнал логической единицы, необходимо будет подождать время Т1, чтобы увидеть этот сигнал на выходе.

5) DS – задержка на возврат (контакт, действующий на размыкание с выдержкой времени)

Сигнал на выходе появляется одновременно с тем, как он появляется на входе, а вот исчезает с заданной выдержкой времени, т.е. при дальнейшей подаче на вход сигнала «0», на выходе появится «0» спустя выдержку времени «T».

6) RS-триггер: имеет два входа R (Reset) и S (Set) и один выход Q, это простейший элемент памяти, запоминающий предыдущее состояние.

S – set – устанавливает логическую единицу (1), R – reset – сбрасывает логическую единицу (0).

Если и на R и на S подаётся логическая 1, то отдаётся приоритет в зависимости от триггера (R-триггер, или S-триггер).

Пусть в начале на входе и на выходе было 0. При подаче сигнала «1» на вход S и одновременно сигнала «0» на R, триггер взведётся, на выходе Q будет сигнал «1». Далее, если на вход S поступит 0, а на R сохраняется 0, то на выходе Q будет 1, так как триггер запомнил предыдущее состояние. Как только на вход R придёт «1», триггер сбросится и на выходе Q будет «0». Для взведения триггера необходимо подать на вход S «1», при этом на входе R должен быть «0».

7) Блок внутренних сигналов, которые формируются при срабатывании других видов защит

Блокировка АПВ2 при срабатывании защиты от замыканий на землю (3U₀) необходима для блокировки включения выключателя при падении провода на землю. При этом АПВ1 не блокируется, поскольку дуга КЗ могла возникнуть в воздушном промежутке между проводом и землёй (веткой, деревом), и она может самоустраниться.

8) Защиты, осуществляющие запрет АПВ:

ЗМН – защита минимального напряжения (при недостаточном напряжении АПВ не производится)

АЧР – автоматическая частотная разгрузка

газ.защ. – газовая защита трансформатора (срабатывает при внутреннем КЗ в трансформаторе)

На схеме есть порядковая нумерация входных сигналов (I) 13,14,1,2,26., это порядковая нумерация вводится производителем.

Внутри микропроцессорного устройства выполняется множество функций, поэтому требуется множество сигналов, и они все пронумерованы подряд. Есть разрывы в нумерации, т.к. здесь представлены только те сигналы, которые нам потребуется для рассмотрения.

Названия некоторых сигналов:

1) РПВ (реле положения «включено») – характеризует готовность выключателя к отключению

2) РПО (реле положения «отключено») – характеризует готовность выключателя к включению

3) РФК – реле фиксации команд управления выключателем:

При подаче команды «отключить» триггер сбрасывается (при предыдущем состоянии на выходе «1»), и на его выходе формируется «0». При сигнале РПВ «1» (выключатель включен) и отсутствии команды «отключить» (на вход R поступает «0») триггер взводится, и на его выходе формируется «1».

Теперь рассмотрим принцип работы схемы.

Итак, у нас ТАПВ двукратного действия для одиночной линии одностороннего питания, пуск которого осуществляется от несоответствия.

1) Исходное положение схемы – выключатель отключен

Сигнал I1 «Положение выключателя включено» равен «0», при этом триггер был сброшен командой «отключить» (при подаче «1» на вход R), поэтому на выходе триггера «0». Далее сигнал РФК «0» поступает на блоки И2 и И7, при этом на выходе этих блоков формируется «0» и блоки DT t_{готАПВ1} и t_{готАПВ2} не начинают отсчёт выдержки времени (T1 и T2 соответственно).

На блоки И3 и И8 подаётся сигнал I2 = 1 («Положение выключателя отключено»). С блоков «t_{готАПВ1}» и «t_{готАПВ2}» на инвертирующие входы блоков И3 и И8 подаются «0». На выходе И3 и И8 формируются «1», поступающие на блоки ИЛИ4 и ИЛИ5 (запрет АПВ1 и АПВ2 соответственно), на выходе этих блоков формируются «1», поступающие на инвертирующие входы И2 и И7, в результате чего на блоки «t_{готАПВ1}» и «t_{готАПВ2}» приходит «0». Такие схемы называются схемами с самоподрывом.

2) Включение выключателя

Сигнал I1 = «0» подаётся на инвертирующий вход блока И1 (выключатель пока отключен). Сигнал I13 «Команда отключить» = «0» и сигнал от блока РЗ «ТО» = «0» поступают на вход блока ИЛИ1, на выходе ИЛИ1 формируется «0», поступающий на инвертирующий вход блока И1.

При подаче сигнала «Команда включить» (I14 = 1) на выходе блока ИЛИ2 формируется «1», поступающая на вход блока И1.

Итого, на блок И1 поступают два инвертируемых «0» и «1», поэтому на выходе И1 формируется «1», подающаяся на выход О2 «Включение». Выключатель включается.

Отступление.

На выходе блока И1 получится «1» при условиях:

1. Наличие сигнала «Команда включить»

2. Отключенное положение выключателя

3. Отсутствие сигнала от блока РЗ

4. Отсутствие сигнала «Команда отключить»

Все эти команды созданы, чтобы в итоге не получилось, что мы на блок И1 подадим одновременно сигналы «включить» и «отключить», т.е. чтобы разделить операции включения и отключения выключателя.

3) Готовность АПВ1

После включения выключателя сигнал I1 = 1 приходит на вход S RS-триггера, триггер взводится, и на выходе формируется «1», подаваемая на выход О14 «Реле фиксации команд управления выключателем».

[Отступление.

Триггер запомнил, что у нас выключатель включен, и сигнал РФК исчезнет только тогда, когда на вход R триггера будет подана «1» (сигнал отключения).

Пуск от несоответствия – когда ключ персоналом поставлен на «включено» (сигнал РФК = 1), но РЗ при КЗ выключатель выключила, следовательно, очевидно, что выключатель отключен не персоналом.

Мы рассматриваем отключение от РЗ, поэтому сигнал I1 превращается в «0» и поступает на вход S триггера, но сигнала I13«Команда отключить» не было (на вход R поступает «0»), следовательно, триггер сохраняет своё предыдущее состояние и выдаёт «1».]

Продолжение.

Сигнал РФК = 1 поступает на входы блоков И2 и И7.

С блока DT «t_{готАПВ1}» на инвертирующий вход блока И3 подаётся «0». Сигнал «Положение выключателя отключено» I2 = 0 поступает на вход И3. На выходе формируется сигнал X1 = 0, подаваемый на блок ИЛИ4 «запрет АПВ1».

Сигнал «Переключатель АПВ включен» I26 = 1 поступает на инвертирующий вход блока ИЛИ3, при этом сигнал от защит, блокирующих АПВ (ЗМН, АЧР, газ. защ.), равен «0» и также подаётся на вход ИЛИ3, поэтому на выходе ИЛИ3 формируется «0», поступающий на вход блока ИЛИ4.

С блока DT «АПВ1» на вход ИЛИ4 поступает сигнал X3 = 0 (выдержка времени АПВ1 даже ещё не началась).

Итак, на блок ИЛИ4 «запрет АПВ1» приходят нулевые сигналы, на выходе формируется «0», поступающий на инвертирующий вход блока И2.

На блок И2 поступают РФК = 1 и инвертируемый «0» от ИЛИ4, на выходе И2 «1», поступающая на DT «t_{готАПВ1}». Спустя выдержку времени Т1, блок «t_{готАПВ1}» выдаёт «1».

Эта «1» поступает на блоки И3, И4. На выходе блока И3 остаётся «0» X1 = 0. DT «t_{готАПВ1}» становится на самоподхват.

На выходе блока И4 будет «0», поскольку сигнал РПО (I2) равен 0.

4) Готовность АПВ2

С выхода блока ИЛИ3 (блокировка от защит ЗМН, АЧР, газовой защиты) на вход блока ИЛИ5 «запрет АПВ2» поступает «0» (см. п.3).

Блок РЗ от замыканий на землю «3U₀» выдаёт «0», сигнал X2, приходящий от блока И6, равен «0», поскольку АПВ пока не было. Получаем, что на входы И5 поступают «0», поэтому на выходе будет «0», приходящий на блок ИЛИ5.

Сигнал на выходе DT «АПВ2», равный «0» (DT не запускался), поступает на ИЛИ5.

С блока DT «t_{готАПВ2}» на инвертирующий вход блока И8 подаётся «0». Сигнал «Положение выключателя отключено» I2 = 0 поступает на вход И8. На выходе формируется сигнал 0, подаваемый на блок ИЛИ5.

Таким образом, на блок ИЛИ5 поступают четыре «0», на выходе будет «0», поступающий на инвертирующий вход блока И7.

На блок И7 поступают РФК = 1 и инвертируемый «0» от ИЛИ5. На выходе И7 «1», поступающая на DT «t_{готАПВ2}». Спустя выдержку времени Т2, блок «t_{готАПВ2}» выдаёт «1».

Эта «1» поступает на блоки И8, И9. На выходе блока И8 остаётся «0». DT «t_{готАПВ2}» становится на самоподхват.

На выходе блока И9 будет «0», поскольку сигналы РПО (I2) и X1 равны 0.

5) Срабатывание АПВ1

При КЗ блок РЗ «ТО» выдаёт «1». На выходе блока ИЛИ1 формируется «1», поступающая на вход О1 «Отключение». При этом на инвертирующий вход блока И1 приходит «1», включение выключателя блокируется (на выходе И1 «0»).

После отключения выключателя сигнал РПО (I2) = 1 приходит на блок И4, при этом «1» также приходит с блока DT «t_{готАПВ1}», поэтому И4 выдаёт «1» на блок DT «АПВ1» (выдержка времени АПВ1 Т3).

Через выдержку времени Т3 X3 = 1 поступает на блоки ИЛИ6 и ИЛИ4.

На выходе ИЛИ 6 формируется «1». Блок DS сразу же выдаёт 1 (задержка на возврат) на блок И6. Так как DT выдаёт «0» (пока не прошла выдержка на срабатывание) на инвертирующий вход блока И6, то на выходе И6 формируется «1», поступающая на ИЛИ2. С ИЛИ2 на вход И1 поступает «1».

Формирование сигналов показано на рисунке ниже (цифрами 1, 2, 3 обозначены точки на схеме):

Так как защиты вернулись (блок «ТО» выдаёт «0») и отсутствует команда «отключить», то с выхода ИЛИ1 на инвертирующий вход И1 приходит «0».

Выключатель отключен, поэтому сигнал I1 = 0 поступает на инв. вход И1.

Итак, на выходе И1 формируется «1», подаваемая на выход О2 «Включение». Выключатель включается.

[Отступление.

С истечением Т6 = 0,5 с на выходе DT получится 1, и с учётом инверсии на выходе элемента И6 у нас будет «0» -> Х2 = 0.

Т6 –время протекания тока через электромагнит включения выключателя (YAC), чтоб выключатель успел включиться.]

Продолжение.

Одновременно с этим, сигнал X3 = 1 поступает на блок ИЛИ4 «Запрет АПВ1», с выхода блока ИЛИ4 на инвертирующий вход блока И2 поступает «1». Таким образом, И2 выдаёт «0» на DT «t_{готАПВ1}», и блок DT «t_{готАПВ1}» возвращается без выдержки времени и выдаёт «0» на инвертирующий вход блока И3. После включения выключателя сигнал I2 = 0 (РПО) подаётся на вход блока И3. С выхода блока И3 на блоки ИЛИ4 и И9 поступают «0».

Сигнал «0» с блока «t_{готАПВ1}» также поступает на блок И4 и возвращает блок DT «АПВ1», тем самым X3 становится равным 0. Сигнал X3 = 0 поступает на ИЛИ4 и ИЛИ6.

С ИЛИ6 на DS поступает «0», блок DS возвращается спустя 0,5 с.

При успешном АПВ1 на И2 поступают РФК = 1 и «0» на инвертирующий вход от ИЛИ4, на выходе И2 «1», запускающая блок DT «t_{готАПВ1}». Этот блок становится на самоподхват (см. п. 3).

6) Срабатывание АПВ2

При неуспешном АПВ1 после отключения выключателя от блока РЗ (аналогично п. 5) I2 = 1 (РПО), на инвертирующий вход блока И3 поступает «0» от блока «t_{готАПВ1}» (выдержка времени Т1 не успела пройти), поэтому X1 = 1, в результате чего АПВ1 блокируется, и блок DT «t_{готАПВ1}» возвращается.

Сигнал X1 = 1 поступает на вход блока И9, тем самым АПВ2 получило разрешение на срабатывание от АПВ1.

От блока «3U₀» на вход блока И5 поступает «0» (если провод упал на землю, то срабатывает АПВ1, X2 = 1 и сигнал «1» от «3U₀» поступает на И5, И5 выдаёт «1» на блок ИЛИ5 «запрет АПВ2», блокируя АПВ2). Блок И5 выдаёт «0» на блок ИЛИ5.

Блок ИЛИ3 выдаёт «0» на ИЛИ5 (по аналогии с запретом АПВ1).

Сигнал с выхода блока DT «АПВ2» на ИЛИ5 равен «0» (АПВ2 ещё не срабатывало).

Согласно п. 4, на выходе блока И8 остаётся «0» (в независимости от сигнала РПО), на блок ИЛИ5 поступает «0».

Итак, на блок ИЛИ5 поступают «0». На инв. вход блока И7 с ИЛИ5 приходит «0», на неинвертирующий вход блока И7 – РФК = «1». С выхода блока И7 на DT «t_{готАПВ2}» поступает 1. Блок DT «t_{готАПВ2}» остаётся на самоподхвате.

На блок И9 от DT «t_{готАПВ2}», от И3 (X1), от РПО (I2) поступают «1». На выходе блока И9 формируется «1», поступающая на DT «АПВ2» (выдержка времени на срабатывание T4).

По истечении выдержки времени «1» поступает на ИЛИ6. Далее алгоритм работы схемы аналогичен п. 5. На выходе X2 формируется «1», подаётся команда на включение выключателя.

Сигнал «1» с блока DT «АПВ2» подаётся на блок ИЛИ5 для возвращения схемы АПВ2 в исходное состояние.

С выхода блока ИЛИ5 на инвертирующий вход блока И7 поступает «1». Таким образом, И7 выдаёт «0» на DT «t_{готАПВ2}», и блок DT «t_{готАПВ1}» возвращается без выдержки времени и выдаёт «0» на инвертирующий вход блока И8. После включения выключателя сигнал I2 = 0 (РПО) подаётся на вход блока И8. С выхода блока И8 на блок ИЛИ5 поступает «0».

Сигнал «0» с блока «t_{готАПВ2}» также поступает на блок И9 и возвращает блок DT «АПВ2», тем самым сигнал с DT «АПВ2» становится равным «0» и поступает на ИЛИ5 и ИЛИ6.

С ИЛИ6 на DS поступает «0», блок DS возвращается спустя 0,5 с.

После включения выключателя при успешном АПВ2 схема вернётся в исходное состояние: РПО = «0» придёт на блок И8, с блока И8 «0» пойдёт на ИЛИ5, с блока ИЛИ5 пойдёт «0» на инв. вход И7, РФК = «1» на вход И7; с выхода И7 поступит «1», которая запустит DT «t_{готАПВ2}». Блок DT «t_{готАПВ2}» станет на самоподхват.

Если АПВ2 неудачно, то после отключения выключателя РЗ блок DT «t_{готАПВ2}» не успеет сработать (на инв. вход И8 подаётся «0»), а на неинвертирующий вход И8 РПО = «1», что приведёт к запрету АПВ2. Третьего цикла АПВ не будет.