ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ РЕЛЕ Российский патент 2003 года по МПК H01H47/18 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах дифференциальной защиты трансформаторов при коротких замыканиях в условиях возможного возникновения бросков тока намагничивания, которые возникают при включении ненагруженного трансформатора.

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

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

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее последовательно соединенные трансреактор, выпрямительный блок, активный фильтр, второй пороговый блок и исполнительный элемент [2].

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая точность в условиях возможного действия помех.

Техническим результатом изобретения является повышение точности.

Этот технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные трансреактор, выпрямительный блок, фильтр нижних частот и первый пороговый блок, а также последовательно соединенные второй пороговый блок и исполнительный элемент, введены реверсивный счетчик, выход которого соединен с входом второго порогового блока, последовательно соединенные одновибратор, вход которого соединен с клеммой для подключения сигнала запуска реле, а выход - с входом установки в ноль реверсивного счетчика, и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с информационным входом реверсивного счетчика, а также третий пороговый блок, вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, и элемент И, прямой вход которого соединен с выходом первого порогового блока, инверсный вход соединен с выходом третьего порогового блока, а выход соединен с управляющим входом реверсивного счетчика, кроме того, выход одновибратора соединен со входом запуска генератора тактовых импульсов.

На фиг.1 представлена электрическая структурная схема дифференциального реле, на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу, а именно: а - напряжение U1 на выходе трансреактора 1, б - напряжение U2 на выходе выпрямительного блока 2, в - напряжение U4 на выходе порогового блока 4, г - напряжение U5 на выходе реверсивного счетчика 5, д - напряжение U6 на выходе второго порогового блока 6.

Дифференциальное реле (фиг.1) содержит последовательно соединенные трансреактор 1, выпрямительный блок 2, фильтр 3 нижних частот и первый пороговый блок 4, а также последовательно соединенные реверсивный счетчик 5, второй пороговый блок 6 и исполнительный элемент 7, последовательно соединенные одновибратор 8, выход которого соединен с входом установки в ноль реверсивного счетчика 5, и генератор 9 тактовых импульсов, выход которого соединен со счетным входом реверсивного счетчика 5, а также третий пороговый блок 10, вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика 5, и элемент И 11, прямой вход которого соединен с выходом первого порогового блока 4, инверсный вход соединен с выходом третьего порогового блока 11, а выход соединен с управляющим входом реверсивного счетчика 5.

Трансреактор 1, выпрямительный блок 2 и фильтр 3 нижних частот могут иметь ту же конструкцию, что и в описании прототипа. Первый пороговый блок 4 является стандартным аналоговым компаратором, второй 6 и третий 10 пороговые блоки являются стандартными цифровыми компараторами. Исполнительный элемент 7 может быть выполнен в виде реле, обмотка которого через усилитель или непосредственно соединена с выходом второго порогового блока 6. Остальные элементы являются стандартными элементами электротехники. Цепи питания, кроме цепи питания одновибратора 12, на чертеже опущены, как несущественные.

На фиг. 2а показан сигнал на выходе трансреактора 1, фиг.2б - на выходе выпрямительного блока 2, фиг. 2в - на выходе первого порогового блока, на фиг.2г - на выходе реверсивного счетчика, на фиг.2д - на выходе второго порогового блока 6.

Работает дифференциальное реле следующим образом.

Нагрузки трансреактора 1 и выпрямительного блока 2, как и в устройстве-прототипе, рассчитаны так, что токи (фиг.2б) на выходе выпрямительного блока представляют собой абсолютные значения производной дифференциального тока (фиг.2а).

При подаче на одновибратор 8 сигнала питания последний вырабатывает импульс, поступающий на вход запуска генератора 9 тактовых импульсов и на вход установки в ноль реверсивного счетчика 5. На счетный (информационный) вход реверсивного счетчика 5 поступают импульсы от генератора 9 тактовых импульсов. При подключении реле к защищаемому объекту в нормальных условиях на выходе первого порогового блока 4 формируется последовательность сигналов с перемежающимися уровнями логической единицы и логического нуля. Это приводит к тому, что реверсивный счетчик 5 примерно одинаковые интервалы времени работает в режимах сложения и вычитания. Поэтому содержимое реверсивного счетчика 5 не превышает опорного уровня второго порогового блока 6. При повреждении в зоне защиты, когда ток близок к синусоидальному (фиг.2а), сигнал на выходе первого порогового блока 4 практически всегда соответствует уровню логической единицы (фиг. 2в). Это приводит к срабатыванию второго порогового блока, и на его выходе формируется уровень логической единицы, что, в свою очередь, приводит к срабатыванию исполнительного элемента 7.

Кроме того, при превышении опорного уровня, который несколько превышает опорный уровень второго порогового блока 6, срабатывает третий пороговый блок 10, что приводит к безусловному переходу реверсивного счетчика 5 в режим вычитания. Это делается для того, чтобы исключить переполнение реверсивного счетчика 5.

Таким образом, предложенное устройство обладает более высокой точностью, поскольку в нем предусмотрена защита от помех за счет использования веденных элементов и соответствующих им связей.

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

2. Зильберман В. А. Релейная защита сети собственных нужд атомных электростанций. - М.: Энергоатомиздат, 1992, с.63, рис.2.3 (прототип).

Использование: в электротехнике в качестве дифференциального реле в устройствах защиты от токов короткого замыкания. Технический результат заключается в повышении точности, поскольку в реле предусмотрена защита от помех. Дифференциальное реле содержит последовательно соединенные трансреактор, выпрямительный блок, фильтр нижних частот, три пороговых блока, реверсивный счетчик, исполнительный элемент, одновибратор, генератор тактовых импульсов и элемент И. 2 ил.

Дифференциальное реле, содержащее последовательно соединенные трансреактор, выпрямительный блок, фильтр нижних частот и первый пороговый блок, а также последовательно соединенные второй пороговый блок и исполнительный элемент, отличающееся тем, что введены реверсивный счетчик, выход которого соединен с входом второго порогового блока, последовательно соединенные одновибратор, вход которого соединен с клеммой для подключения сигнала запуска реле, а выход - с входом установки в ноль реверсивного счетчика, и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с информационным входом реверсивного счетчика, а также третий пороговый блок, вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, и элемент И, прямой вход которого соединен с выходом первого порогового блока, инверсный вход соединен с выходом третьего порогового блока, а выход соединен с управляющим входом реверсивного счетчика, кроме того, выход одновибратора соединен со входом запуска генератора тактовых импульсов, а на вход одновибратора подается питание.