РЕЛЕ Российский патент 2003 года по МПК H01H79/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве электронного реле в защитных устройствах, в которых избыточный ток и сопровождающее его сниженное напряжение должны вызывать замыкание или размыкание контактов.

Известно устройство, содержащее последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, двоичный счетчик импульсов, дешифратор, формирователь импульсов и исполнительный элемент, выполненный в виде транзистора [1].

Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности, не позволяющие использовать его в качестве реле тока.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство, содержащее последовательно соединенные промежуточный трансформатор тока, выпрямитель, сглаживающий фильтр, пороговый блок и исполнительный элемент [2].

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая помехоустойчивость.

Требуемый технический результат заключается в повышении помехоустойчивости.

Этот технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные промежуточный трансформатор тока и первый выпрямитель, а также последовательно соединенные первый пороговый блок и исполнительный элемент, введены второй пороговый блок, вход которого соединен с выходом первого выпрямителя, последовательно соединенные промежуточный трансформатор напряжения, второй выпрямитель и третий пороговый блок, кроме того, счетчик, выход которого соединен с входом первого порогового блока, первый элемент И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом "больше" и с выходом "меньше" второго и третьего пороговых блоков, а выход - соединен со счетным входом счетчика, второй элемент И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом "меньше" и с выходом "больше" второго и третьего пороговых блоков, элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выход - соединен с входом установки в ноль счетчика, а также последовательно соединенные одновибратор, выход которого соединен со вторым входом элемента ИЛИ, и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с третьими входами первого и второго элементов И, при этом входы промежуточных трансформаторов тока и напряжения являются соответствующими информационными входами устройства, а вход одновибратора является входом запуска реле. Кроме того, промежуточный трансформатор напряжения снабжен фазовращателем, обеспечивающим согласование фаз тока и напряжения, поступающих на информационные входы.

На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема реле, на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Реле содержит последовательно соединенные промежуточный трансформатор 1 тока, первый выпрямитель 2 и второй пороговый блок 3, последовательно соединенные промежуточный трансформатор 4 напряжения, второй выпрямитель 5 и третий пороговый блок 6, первый элемент 7 И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом "больше" и с выходом "меньше" второго 3 и третьего 6 пороговых блоков, второй элемент 8 И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом "меньше" и с выходом "больше" второго 3 и третьего 6 пороговых блоков, элемент 9 ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго элемента 8 И, счетчик 10, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента 7 И, а вход установки в ноль - с выходом элемента 9 ИЛИ, последовательно соединенные первый пороговый блок 11, вход которого соединен с выходом счетчика, и исполнительный элемент 12, а также последовательно соединенные одновибратор 13, выход которого соединен со вторым входом элемента 9 ИЛИ, и генератор тактовых импульсов (ГТИ) 14, выход которого соединен с третьими входами первого 7 и второго 8 элементов И.

Первый 11 пороговый блок может быть выполнен в виде стандартного цифрового компаратора, второй 3 и третий 6 пороговые блоки - в виде аналоговых компараторов, промежуточный трансформатор 1 тока и выпрямитель 2, а также промежуточный трансформатор напряжения 4 и выпрямитель 5 - по схемам, приведенным в [2, с. 113]. Исполнительный элемент 12 в частном случае представляет собой обмотку реле, подключенную непосредственно или через усилитель к выходу первого порогового блока 11. При этом реле снабжено замыкающим контактом. Остальные элементы являются стандартными элементами электронной техники.

Входы промежуточного трансформатора 1 тока и промежуточного трансформатора 4 напряжения являются информационными входами реле, а вход одновибратора 12 является входом запуска реле. При этом промежуточный трансформатор 4 напряжения может быть снабжен фазовращателем для согласования фаз тока и напряжения.

На фиг.2 представлены следующие временные диаграммы: на фиг.2а - сигнал U₂ на выходе первого выпрямителя 2, на фиг.2б - сигнал U₆ на выходе второго выпрямителя 6, на фиг.2в - сигнал Е₁₀ на выходе счетчика 10 в аналоговом виде, на фиг.2г - сигнал U₁₁ на выходе первого порогового блока 11.

Реле работает следующим образом.

При включении устройства питание подается на все его элементы, в том числе на вход одновибратора 13, который вырабатывается импульс, поступающий на вход запуска ГТИ 14 и через элемент 9 ИЛИ - на вход установки в нулевое состояние счетчика 10. На вход промежуточного трансформатора 1 тока, который является информационным входом реле, поступает входной сигнал, поэтому на выходе первого выпрямителя 2 формируется двухполупериодное выпрямленное и несглаженное напряжение (фиг.2а), пропорциональное току в контролируемой цепи. Это напряжение сравнивается во втором пороговым блоке 3 с опорным уровнем U_опт. На вход промежуточного трансформатора 4 напряжения, который является другим информационным входом реле, поступает сигнал напряжения той же контролируемой цепи, поэтому на выходе второго выпрямителя 5 формируется двухполупериодное выпрямленное и несглаженное напряжение (фиг.2б), которое пропорционально напряжению в контролируемой цепи. Это напряжение сравнивается в третьем пороговом блоке 6 с опорным уровнем U_опu. Если напряжение больше опорного уровня, то уровень логической единицы формируется на выходе "больше" третьего порогового блока 3, в противном случае - на его выходе "меньше". Если уровень тока в контролируемой цепи относительно невысок и сигнал на выходе второго порогового блока 3 не превышает U_опт, то импульсы ГТИ 10 не проходят через первый элемент 7 И при любом уровне напряжения. В то же время, когда напряжение в контролируемой цепи соответствует уровню выходного сигнала второго выпрямителя 5, превышающему пороговый уровень U_опu, через второй элемент 8 И и элемент 9 ИЛИ импульсы ГТИ 14 поступают на вход установки в ноль счетчика 10, устанавливая его в нулевое состояние или подтверждая это состояние. В режиме, соответствующем короткому замыканию в контролируемой цепи, когда ток резко возрастает, а напряжение резко уменьшается, сигнал на выходе первого выпрямителя 2 становится в основном больше U_опт, а сигнал на выходе второго выпрямителя 5 - меньше U_опu. В этом случае импульсы ГТИ 14 через первый элемент 7 И поступают на вход счетчика 10, содержимое которого резко увеличивается (фиг.2в). При превышении уровня U_опкз сигнал на выходе первого порогового блока 11 переходит из уровня логического нуля на уровень логической единицы (фиг.2г), что приводит к срабатыванию исполнительного элемента 12.

Тем самым повышается помехоустойчивость реле и обеспечивается быстрая и надежная реакция реле на изменения входного сигнала.

Источники информации
1. Электротехнический справочник, в 4-х томах. Т.2 - Электротехнические изделия и устройства. Под общ. ред. В.Г. Герасимова и др. - М.: Издательство МЭИ, 1998, с. 390, рис. 35.10.

2. Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем. - М.: Энергоатомиздат, 1998, с. 112, рис. 2.66 (прототип)
3. Букреев и др. Микроэлектронные схемы цифровых устройств. - М.: Советское радио, 1975.

Изобретение относится к электротехнике и используется для создания электронных реле. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости. Для этого реле содержит последовательно соединенные промежуточный трансформатор тока, первый выпрямитель и второй пороговый блок, последовательно соединенные промежуточный трансформатор напряжения, второй выпрямитель и третий пороговый блок, первый элемент, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом "больше" и с выходом "меньше" второго и третьего пороговых блоков, второй элемент И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом "меньше" и с выходом "больше" второго и третьего пороговых блоков, элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И, счетчик, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента И, а вход установки в ноль - с выходом элемента ИЛИ, последовательно соединенные первый пороговый блок, вход которого соединен с выходом счетчика, и исполнительный элемент, а также последовательно соединенные одновибратор, выход которого соединен со вторым входом элемента ИЛИ, и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с третьими входами первого и второго элементов И. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Реле, содержащее последовательно соединенные промежуточный трансформатор тока и первый выпрямитель, а также последовательно соединенные первый пороговый блок и исполнительный элемент, отличающееся тем, что введены второй пороговый блок, вход которого соединен с выходом первого выпрямителя, последовательно соединенные промежуточный трансформатор напряжения, второй выпрямитель и третий пороговый блок, кроме того, счетчик, выход которого соединен с входом первого порогового блока, первый элемент И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом "Больше" и выходом "Меньше" второго и третьего пороговых блоков, а выход соединен со счетным входом счетчика, второй элемент И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом "Меньше" и выходом "Больше" второго и третьего пороговых блоков, элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выход соединен с входом установки в ноль счетчика, а также последовательно соединенные одновибратор, выход которого соединен со вторым входом элемента ИЛИ, и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с третьими входами первого и второго элементов И, при этом входы промежуточных трансформаторов тока и напряжения являются соответствующими информационными входами устройства, а вход одновибратора является входом запуска реле. 2. Реле по п. 1, отличающееся тем, что промежуточный трансформатор напряжения снабжен фазовращателем, обеспечивающим согласование фаз тока и напряжения, поступающих на информационные входы.