Устройство для токовой защиты от повреждения с зависимой характеристикой времени срабатывания Советский патент 1984 года по МПК H02H3/08 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам релейной защиты электроустановок от сверхтоков и переГрузок, действующиз с вьщержкой времени, зависимой от входного тока.

Известно устройство для защиты от сверхтоков и перегрузок в электрической сети переменного тока, содер.жащее трансформаторы тока с преобразователями ток-напряжение, фильтры симметричных составляющих,, формирователь модуля, функциональный преобразователь, интегратор, детектор уровня, блок отсечки и выходной блок J. ..

Недостатками данного устройства являются относительно низкая точность получения требуемой времятоковой характеристики, обусловленная применением в составе функциональных преобразователей нелинейных элементов, . также относительно большая сложность регулировки характеристики.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для токовой защиты от повреждения с зависимой характеристикой втемени срабатывания, содержащее входной линейный преобразователь тока в напряжение, пусковой орган, преобразователь напряжения в пропорциональную частоту импульсов, последовательно включенные счетчик импульсов дешифратор и выходной триггер, а также делитель частоты, одновибратор и элемент И 2 J.

Недостатком указанного устройства является низкая точность при согл1асовании его характеристики со смежными защитами в случаях, когда необходимо иметь характеристику времени срабатывания, отличную от обратноквадратиЧНОЙо

Цель изобретения - повьшение точности согласования защитных характеристик.

Поставленная цель достигается тем что в устройство для токовой защиты от повреждения с зависимой характеристикой времени срабатывания, содержащее входной линейный преобразователь тока в напряжение, пусковой орган, одновибратор, счетчик импульсов и выходной триггер, введены решающий усилитель, блок сравнения, блок задержки, интегратор, источник опорного напряжения, потенциометр, два диода

и пять резисторов, причем последовательно соединены входной линейный преобразователь тока в напряжение, интегратор, блок сравнения, одновибратор, счетчик импульсов и выходной триггер, к второму входу блока сравнения подключены последовательно соединенные источник опорного напряжения, потенциометр и первый резистор, первый вход решающего усилителя подключен к выходу источника опорного напряжения, второй - выходу входного линейного ipeo6pзовател;я тока в напряжение, а выход через второй резистор - к второму входу блока сравнения, выход источника опорного напряжения подключен также к второму входу интегратора, вход пускового органа через третий резистор подключен к выходу второго линейного преобразователя тока в напряжение, через четвертый резистор - к выходу источника опорного . напряжения и через последовательно соединенные пятый резистор и первый диод - к выходу одновибратора, а выход через второй диод - к третьему входу интегратора и через блок задержки - к установочным входам счетчика импульсов-и выходного триггера.

При этом интегратор содержит операционный усилитель, в обратной связи которого включены параллельно соединенные конденсатор, и диод, причем инвертирующий вход операционного усилителя через резисторы подключен к входным клеммам интегратора.

Решающий усилитель содержит усилитель напряжения с регулируемым коэффициентом усиления, вход которого через резисторы подключен к входным клеммам решающего усилителя.

На чертеже приведена схема устройства.

.Устройство содержит входной линейный преобразователь 1 тока в напряжение, на выходе которого формируется постоянное напряжение, пусковой орган 2, источник 3 опорного напряжения, интегратор 4, резисторы 5-9, диоды 10-11, блок сравнения 12, блок задержки 13, одноэибратор 14, счетчик импульсов 15, выходной триггер 16, решающий усилитель 17, потенциометр 18. Интегратор 5 содержит операционный усилитель 19, диод 20, конденсатор 21 и резисторы 22-24.

Решающий усилитель 17 содержит усилитель напряжения 25 и резисторы .26 и 27. Резистор 26 может иметь сопротивление, близкое к бесконечности - отсутствует связь решающего .усилителя 17 с выходом источника 3.

Устройство работает следующим образом.

Требуемая времятоковая характеристика воспроизводится точно в трех ее характерных точках, соответствующих начальной, средней (по току) и конечной точкам характеристики. В остальных точках времятоковая характеристика реле достаточно близко про ходит относительно требуемой, что обеспечивается монотоностью получаемой зависимости времени срабатывания от тока.- Йабор необходимой выдержки времени происходит циклически Число циклов равно объему счетчика 1 Выдержка времени в течение каждого цикла определяется суммой времени действия интегратора 4 и возврата . его в исходное состояние. При этом время действия интегратора 4 зависит от уровня входного тока, а время возврат.а определяется длительностью импульса одновибратора 14.

Для получения времятоковой характеристики, совпадающей с заданной, в трех точках определяются три значени времени действия интегратора 4 путем решения системы, состоящей из трех линейных уравнений, связывающих врем действия интегратора 4 и входной ток

Напряжения на выходе преобразователя 1 и источника 3 имеют различные полярности. Когда на выходе одновибратора 14 нет импульса, диод 10 закрыт и состояние пускового органа 2 . определяется знаком эквивалентного напряжения на его входе, зависящего, в свою очередь, от сопротивлений резисторов 7 и 8 и уровцей напряжений на выходах элементов 1 и 3. При входном токе, меньшем тока срабатывания реле, пусковой орган 2 находится в состоянии несрабатывания. При этом второй диод 11 открыт и на третий вход интегратора 4 подан достаточно высокий потенциал, обеспечивающий отрицательный сигнал на выходе интегратора 4. Диод 20 открыт и напряжение на конденсаторе 21 равно падению напряжения на диоде 20. Пуско вой орган 2 через блок задер жки 13 подает также положительный потенцигш

на установочные входы счетчика 15 и выходного триггера 16, обеспечивая благодаря этому нулевое состояние всех триггеров счетчика 15 и выходного триггера 16. Блок сравнения 12 срабатывает, конда положительный потенциал на его первом входе оказывается больше потенциала второго входа При токе, меньшем тока срабатывания потенциал первого входа отрицателен а второго положителен. Поэтому сигнал на выходе блока сравнения 12 отсутствует и одновибратор 14 находится в исходном состоянии.

В случаях, когда входной ток повьшхает ток срабатывания реле, срабатывает пусковой орган 2. При этом закрывается второй диод 11, что разрешает действие интегратора 4 на заряд конденсатора 21, и снимаются установочные сигналы со счетчика 15 и выходного триггера 16, разрешая тем самым их действие.

После закрытия второго диода 11 меняется полярность суммарного входного тока интегратора 4 - он становится отрицательным. При этом выходной сигнал интегратора 4 изменяется с отрицательного на положительный, что приводит к закрыванию диода 20 и началу заряда конденсатора 21. .

Напряжение интегратора 4 подводится к первому входу блока сравнения 12. К второму его входу подводится тормозное напряжение, пропорциональное разности напряжений на выходе элементов 1 и 3, коэффициенты пропорщюнальности регулируются потенциометром 18 и усилителем 25....

Через некоторое время от начала заряда конденсатора 10 напряжение на первом входе блока 12 становится больше напряжения на его втором входе. Это приводит к срабатыванию блока 12 и запуску одновибратора 14. Одновибратор 14 вьщает на своем выходе импульс, который воздействует на счетчик 15, осуществляя увеличение записанного в него числа на единицу, а также через диод 10 и восьмой резистор 9 воздействует на перевод пускового органа 2 в состояние несрабатывания.. Выходной сигнал пускового органа 2, всвою очередь, через . диод 11 и резистор 24 воздействует на интегратор 4, в результате чего происходит перезаряд конденсатора 21

Напряжение на конденсаторе 21 при его перезаряде ограничиваетсядо уровня, равного падению напряжения на открытом диоде 20. После окончания импульса одновибратора 14 процесс s повторяется в следующем цикле, если входной ток остается большю тока срабатывания, что вызывает срабатывание пускового органа 2 в начале / цикла. Если же во время очередного io цикла входной ток стал меньше тока срабатывания, то пусковой орган 2 либо сразу перейдет в состояние несрабатывания (при условии, что результирующий ток на его входе изме- 15 НИЛ полярность)t либо если он остается на грани срабатывания (за счет гистерезиса выходной характеристики), после поступления на его вход импульса от одиови(атора 14.Таким образом, 20 коэффициент возврата по току равен единице..

Дли того чтобы кратковременные переходы в течение каждого цикла пускового органа 2 из состояния срабаМ тывания в состояние несрабатывания не . влияли на работу счетчика 15 и выходного триггера 16, между-выходом пуско-вого органа 2 и установочными входами счетчика 15 и выходного триггера 16 включен блок задержки 13. Поэтому при срабатывании пускового органа 2 сигнал на установочных входах счетчика 15 и триггера 16 в течение каждого цикла не меняется. После заполнения всего объема счетчика 15 на его выходе появляется импульс, приводящий к срабатыванию выходного триггера 16 и срабатыванию защиты. После отключения защищаемой установки пусковой орган 2 переходит в состояние несрабатывания и спустя время задеряски блока задержки 13 переводит счетчик 15 в начальное состояние и выключает триггер 16.

Таким образом, в предлагаемом устройстве повышена эффективность действия защиты от перегрузок и коротких замыканий вследств ие большой точности согласования згицитных характеристик защиты и защищаемого объекта, большого удобства регулировки требуемой защитной характеристики и повышения коэффициента чувствительности по току благодаря выполнению его с коэффициентом возврата, равным единице.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ОТ ПОВРЕВДЕНИЯ С ЗАВИСИМОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ ВРЕМЕНИ СРАБАТЫВАНИЯ, содержащее входной линейный преобразователь тока в напряжение, пусковой орган, одновибратор, счётчик импульсов и выходной триггер, отличающийся тем, что, с целью повышения точности согласования защитных характеристик в него введены решающий усилитель, блок сравнения, блок задержки, интегратор, источник опорного напряжения, потенциометр, два диода и пять резисторов, причем последовательно соединены входной линейный преобразователь тока в напряжение, интегратор, блок сравнения, одновибратор, счетчик импульсов и выходной триггер, к второму входу блока сравнения подключены последовательно соединенные счетчик опорного напряжения, потенцибметр и первый резистор, первый вход решающего усилителя подключен к выходу источника опорного напряжения, второй к выходу входного линейного преобразователя тока в напряжение, a выход через второй резистор - к второму входу блока сравнения, выход источника опорного напряжения подключен также к второму входу интегратрра, вход пускового органа через третий резистор подключен к выходу входного линейного преобразователя тока в напряжение, через четвертый резистор - к выходу источника опорного напряжения и через последовательно соединенные пятый .резистор и первый диод - к выходу одновибратора, а выход через второй диод - к третьему входу интегратора и через блок за(Л держки - к установочным входам счетС чика импульсов и выходного триггера. 2.Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что интегратор содержит операционный усилитель, в . обратной связи которого включены параллельно соединенные конденсатор и диод, причем, инвертирующий вход операционного усилителя через резисторы подключен к входным клеммам . интегратора, 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что решающий . усилитель содержит усилитель напряжения с регулируемым коэффициентом усиления, вход которого через резисторы подключен к входным клеммам решающего усилителя.

ВьнюЗ