1.13. Апв на микроэлементной базе

Промышленностью (ЧЭАЗ) длительное время выпускалось типовое релейно-контактное автоматическое устройство ‒ реле повторного включения однократного РПВ-58 и двукратного РПВ-258 действия. Находятся в эксплуатации релейно-контактные устройства БАПВ и ОАПВ линий напряжением 500 кВ. Современная автоматика повторного включения представляется ми­кросхемными реле повторного включения РПВ-01 и РПВ-02, панелями комплексных бесконтактных автоматических устройств ПДЭ 2004.01 и ПДЭ 2004.02, а также входят в состав микропроцессорных защит.

Микропроцессорные защиты, а также некоторые комплектные микроэлектронные устройства пускают АПВ непосредственно от тех защит, при действии которых должно работать АПВ. Это несколько упрощает схему, так как отсутствуют цепи запрета АПВ. Однако такая схема имеет недостаток, заключающийся в том, что АПВ не работает при самопроизвольном отключении выключателя, например при механическом расцеплении привода.

Взамен электромеханического реле РПВ-58 ЧЭАЗ (г.Чебоксары, Россия) выпускает микроэлектронное реле РПВ-01. Характеристики реле РПВ-01 существенно не отличаются от РПВ-58, но оно имеет меньшие габариты и вес.

СКБ «РИТМ» (г.Киев) разработало малогабаритное микроэлектронное реле однократного АПВ типа ВЛ-108, предназначенное для схем на постоянном и переменном оперативном токе. По логике работы и схеме подключения это реле существенно не отличается от РПВ-01.

“Энергомашвин” выпускает реле 2-х кратного АПВ типа АПВ2. Это реле также выполнено на интегральных микросхемах и может использоваться в тех же схемах, что и реле РПВ-58, 258, 01 производства ЧЭАЗ. Внешний вид и схема включения реле показана на рис. 1.30.

Реле РПВ-01 и РПВ-02 выполнены на интегральных микросхемах и на унифицированной конструкции. Для гальванического отделения цепей реле от источников входных сигналов и выходных цепей включения выключателя используются электромагнитные реле с герметизированными контактами (герконы) и выходное реле с двумя обычными контактами.

Рис. 1.29. Схема включения реле РПВ-01

Рис. 1.30. Внешний вид схема включения реле АПВ-2

В функциональной схеме автоматического устройства РПВ-01 (рис. 1.31) различаются элементы формирования (контактами) дискретных потенциальных сигналов, а именно: пуска ЭП контактом КL1, запрета действия ЗД, разрешения подготовки к новому действию ‒ возврату в исходное состояние РВ, защитного сигнала, предотвращающего ложные действия РПВ при перерывах его питания от источника постоянного напряжения Е_п (элемент ЗП), элемент управления ЭУ с выходным реле КL2 и элемент информации о действии РПВ (сигнализации) ИЭ.

Схема РПВ-01 содержит элементы формирования сигналов включения выключателей без выдержки времени БАПВ и АПВ с выдержкой времени, элемент однократности действия (запрета) ЭОД, элемент подготовки к новому действию ПД и элемент выдержек времени ЭВ срабатывания t_c и подготовки к новому действию (возврата) t_в.

Рис. 1.31. Функциональная схема микросхемного устройства реле автоматического включения РПВ-01

Функции названных элементов, кроме контактных, выполняются вза­имодействующими дискретными интегральными микросхемами: DХ (И) серий К175, К176, реализующими логические операции совпадения сигналов (логических единиц) и их отрицания (И-НЕ), запрет . На функциональной схеме показан, например, синтезированный из двух микросхем 1 и DU (НЕ) элемент логического перемножения (конъюнкции) дискретных потенциальных сигналов DX1.

Элемент выдержки времени ЭВ выполнен на пассивных RС-интеграторах и активном элементе сравнения постоянного напряжения, получаемого от источника питания, с напряжением на заряжающемся конденсаторе релейного действия на основе интегрального операционного усилителя типа К553УД1 в дифференциальном включении, охваченного положительной обратной связью. Заряд конденсаторов от транзисторных источников токов обеспечивает линейное нарастание напряжений на них и, следовательно, более высокую, чем при экспоненциальном нарастании, четкость срабатывания бесконтактного реле времени. Источники токов включаются и отключаются дискретно из­меняющимися напряжениями на выходах логических интегральных ми­кросхем. Элемент запрета ЭОД, обеспечивающий однократность действия РПВ, содержит интегральные триггеры DS для запоминания сигнала.

В элемент управления ЭУ с выходным электромагнитным реле КL2 входит выходной транзистор VТ, переключаемый в открытое состояние дискретно изменяющимся током, возбуждаемым напряжением на выходе логической интегральной микросхемы . Реле КL2 имеет две обмотки, вторая из них (токовая) ‒ удерживающая ‒ включается последовательно в цепь управляющего воздействия УВ на возбуждение контактора электромагнита включения выключателя линии электропередачи, трансформатора, шин электростанции. Информационный элемент ИЭ выполнен на интегральных транзисторных переключателях и светодиодах.

Для удовлетворения требований, предъявляемых к устройствам АПВ, на вход РПВ-1 поступают дискретные потенциальные сигналы от цепей управления выключателем через соответствующие элементы (электромагнитные реле):

- при несоответствии положений ключа управления (включено) и выключателя (отключен) ‒ сигнал пуска СП, сформированный контактом КL1 элемента ЭП;

- при отключении выключателя оперативно или релейной защитой после включение его на КЗ дежурным персоналом или от устройств релейной защиты, срабатывающих только при внутренних повреждениях трансформатора, от дифференциальной защиты шин электростанции (кроме РПВ выключателя, предназначенного для их опробования) ‒ сигналы запрета СЗ, сформированный элементом запрета действия ЗД;

- при подготовке к новому действию АПВ (возврату в исходное состояние) ‒ сигнал на разрешение подготовки к включению СРВ, сформированный элементом РВ.

На вход элемента ЗП защиты от неправильного действия при перерывах питания схемы поступает напряжение Е_п от источника оперативного тока. При его наличии РПВ готово к действию, т.е. находится в состоянии ожидания (геркон ЗП разомкнут).

Рассмотрим взаимодействие элементов реле при его срабатывании.

Устройство БАПВ введено в действие (накладка SХ замкнута). При возникновении несоответствия положений выключателя и его ключа управления срабатывает реле КL1 элемента ЭП и подает сигнал на неинвертирующие входы D 1 и D 2 БАПВ и АПВ соответственно. На их инвертирующих входах сигналы отсутствуют, поэтому на выходе каждого элемента появляется дискретный выходной сигнал.

Проследим прохождение выходного сигнала БАПВ. Он поступает на один из входов синтезированного элемента DX1 и на один из входов 2 элемента управления ЭУ.

На втором входе этих элементов тоже имеются сигналы: на DX1 от АПВ; на 2 от ЭП. В связи с этим появляется сигнал на выходе DX1 и исчезает сигнал на выходе 2. Исчезновение сигнала на выходе 2 (выход принимает нулевой потенциал) сопровождается переключением транзистора VТ в открытое состояние и в связи с этим срабатыванием выходного реле КL2. Его контакт замыкает цепь второй удерживающей обмотки, которая включена последовательно с электромагнитом включения выключателя. Под действием БАПВ выключатель включается, одновременно сигналом с выхода DX1, поступающим на вход записи S триггера DS, триггер переключается. При этом напряжение на его входе появляется с некоторой задержкой t_з. Оно подается на инверсные входы БАПВ и АПВ, на других входах которых присутствует сигнал от элемента ЭП, поэтому выходные сигналы БАПВ и АПВ исчезают. Тем самым обеспечивается однократность действия БАПВ и его блокировка. Устройство БАПВ можно использовать только на линиях с воздушными выключателями.

Устройство БАПВ выведено из действия (накладка SХ разомкнута). В этом случае, как и прежде, на один из входов DХ1 поступает сигнал от АПВ, этот же сигнал запускает реле времени ЭВ (с выдержкой срабатывания t_с=t_АПB1). После срабатывания реле ЭВ его сигнал поступает на второй вход DХ1 и на один из входов 2 элемента ЭУ. Далее устройство действует, как и в предыдущем случае, но включение выключателя происходит с выдержкой времени t_с=t_АПB1, а АПВ в связи с переключением триггера DS, как и БАПВ, остается заблокированным.

Для возвращения схемы в исходное состояние в нее включены элемент ПД, реле времени ЭВ с выдержкой времени t_в = t_АПB2 и элемент D 3. Взаимодействие этих элементов следующее. При пуске сигнал ЭП подводится также к инверсному входу D 3 элемента ПД. Поэтому на его выходе сигнал отсутствует и элемент времени с выдержкой t_в (t_АПB2) не запускается. После включения выключателя сигнал на входе ПД исчезает, и на выходе микросхемы D 3 появляется сигнал. Он запускает элемент времени и подводится к одному из входов микросхемы DX2. На его второй вход сигнал подается после срабатывания элемента ЭВ с выдержкой времени t_в (t_АПB2). В связи с этим на его выходе появляется сигнал, поступающий на вход считывания R триггера DS, который приходит в исходное состояние и снимает запрет повторного действия БАПВ и АПВ.

Функциональная схема РПВ-02 (рис. 1.32) не содержит БАПВ, но в ее состав входят два элемента АПВ1 и АПВ2 двукратного действия РПВ, элементы ЭОД1, ЭОД2 их однократности и два геркона элемента ЗД запрета действия АПВ1 и АПВ2 или только АПВ2. Соответственно реле РПВ-02 содержит более сложный элемент выдержки времени ЭВ, задерживающий сигналы пуска на время срабатывания t_c1, t_c2, и сигнал подготовки к новому действию (возврату) ‒ на время t_в.

Логическая часть состоит из трех микросхем DХ1-DХЗ и допол­нительных элементов координации действия и подготовки к исходному состоянию: на схеме показан элемент формирования сигнала о снятии запрета и разрешения возврата СЗРВ элемента АПВ2.

Рис. 1.32. Функциональная схема реле РПВ-02

При поступлении первого сигнала пуска СП срабатывает АПВ1 и запускает ЭВ для отсчета времени t_c1, по истечении которого через микросхемы DХ1, DW1 и 2 элемента ЭУ дискретный сигнал возбуждает выходное электромагнитное реле КL2, осуществляющее первое повторное включение выключателя.

Через DХ1 переключается триггер элемента однократности действия ЭОД1, который запрещает (через D 1) прохождение возможного второго сигнала пуска через АПВ1. При этом первое срабатывание ЭУ запоминается элементом СЗРВ (вход S) разрешения действия АПВ2 и возврата схемы в целом в исходное состояние. На вход S приходит дискретный сигнал от ЭУ, а выходной сигнал СЗРВ поступает на входы АПВ2 и элемента подготовки к новому действию ПД. При неуспешном первом АПВ выключателя и отключении его второй раз снова появляется сигнал пуска СП, который проходит через элемент запрета D 2 благодаря отсутствию сигнала на инверсном (верхнем) и наличию сигнала (от СЗРВ) на нижнем его входах, и АПВ2 срабатывает, запуская ЭВ с выдержкой времени t_c2 и подготавливая сигналом на верхнем входе схемы DХ2 возбуждение ЭУ.

По истечении времени t_c2 сигнал ЭВ проходит через микросхему DХ2 и поступает (через схему DW1) на второй (верхний) вход 2, транзистор VТ (см. рис. 1.29) переключается в открытое состояние и выходное реле КL2 срабатывает. Происходит АПВ выключателя второй раз. Выходным сигналом микросхемы DХ2 переключается ЭОД2, обеспечивающий однократность действия АПВ2: его логическая единица поступает на инверсный вход элемента D 2 (ЗАПРЕТ).

При успешном втором АПВ сигнал пуска СП, поступающий на ин­версный вход микросхемы D З, исчезает, элемент ПД подготовки РПВ к новым действиям запускает ЭВ, который сигналом, поступающим после выдержки времени возврата t_в через микросхему DХЗ на R-входы ЭОД1, ЭОД2, снимает запрет действия АПВ1 и АПВ2. Снятие запрета действия АПВ2 дублируется сигналом ЭВ, приходящим на R-вход триггера разрешения его действия СЗРВ.

При неуспешном АПВ выключатель отключается защитой третий раз. Снова появляется сигнал пуска, который, поступая на инверсный вход микросхемы D З запрещает подготовку РПВ к новому действию. Сигнал пуска не исчезает до квитирования его ключом управления выключателем (устранения несоответствия положений ключа управления и выключателя).