Устройство для сравнения фаз двух электрических величин Советский патент 1985 года по МПК H02H3/38 

Лзобретение относится к электронике, а именно к релейной защите и автоматике энергетических систем, и может быть использовано для лостроения реле направления мощности, реле сопротивления и других устройств, использующих фа.зосравнивающие элементы.

Известны .устроства сравнения фаз, основанные на принципе сравнемня времени совпадения с заданным и времени совпадения с временем несовпадения. Устройства, сравнивающие время совпадения с заданным имеют. достаточное быстродействие, чувстви

.;льность, но низкую помехоустойчиоость, поэтому требуют применения частотно-избирательных фильтров, их характеристики зависят от частоты сети. Устройства второй группы имею высокую помехоустойчивость, и их угловая зона практически не зависит от частоты сети lj .

Однако такие устройства требуют дополнительно пусковой ортан, .что усложняет схему устройства.

{Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является устройство для сравнения фаз электрических величин, содержащее формирователи импулсов из тока и напряжения, элемент совпадения знаков сравниваемых величин, интегратор, пороговый элемент и выходной орган zl .

Недостаток данного устройства заключается в сужении зоны действия и увеличении времени срабатьшания при малых кратностях входного сигнала, вследствие чего происходит его загрубление при близких к шинам трефазных КЗ, когда точка на угловой характеристике смещается относительно угла максимальной чувствительности к границе срабатывания.

lleob изобретения - повьшение чуввительности и быстродействия устройства при малых кратностях входных сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сравнения фаз двух электрических величин, содержащее вторичные измерительные преобразователи тока и напряжения, выход каждого из которых через соот ветствующий формирователь импульсов выполненный с порогом переключения подключен к одному из входов элемента совпадения знаков сравниваем,:. величин, выход которого подключен к одному из входов интегратора, на выходе которого включены последовательно соединенные пороговый элемен и выходной орган, дополнительно введены два элемента несовпадения знаков сравниваемых величин и расгшфитель импульсов, при этом выходы формирователей импульсов подключены к входам одного из элементов несовпадения знаков сравниваемых величин, выход которого подключен к другому входу интегратора и к одному из входов второго элемента несовпадения знаков сравниваемых величин, к другому входу которого подключен выход элемента совпадения знаков сравниваемых величин, а выход второго элемента несовпадения знакор сравниваемых величин подключен к третьему входу HHTerpdTopa кепосредств.енно и к его четвертому входу - через расширитель импульсов.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на . 2 временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 3 - угловые характеристики устройства (кривые А, В).

Устройство содержит вторичные измерительные преобразователи тока и напгтжения 2, выходы KOTopf ix чере соот« 1ствующие формирователи импульс о ь 3 и 4 подключены ко входам элемента совпадения знаков сравнивамых величин 5 и элемента несовпадения знаков сравниваемых величин 6, другой элемент несовпадения знаков сравниваемых величин 7, подключенный входйЕМИ к выходам элементов 5 и 6, подключенных также к соответствуннцим входам интегратора 8, расширитель импульсов 9, подключенньй входом к выходу элемента 7, а выходом к третему входу интегратора 8, на выходе которого включены пороговый элемент 10 и выходной орган 11.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда отсутствуют входные сигналы или они меньше пороговых значений формирователей прямоугольных импульсов 3 и 4, на выходе элемента совпадения 5 сформировано выходное напряжение (-Ugbix) именуемое в дальнейщем Минус, а на выходе элемента совпадения 6 - напряжение (ивык)

именуемое в дальнейшем Шгюс, в ре-зультате че1О: на выходе элемента несовпадения 7, а также на интеграторе 8 имеется сигнал Минус Расширитель импульсов 9 настраива.ется таким образом, что при постоянном отрицательном сигнале на входе ндпряжение на его выходе отрицательно-.. Пороговый элемент 10, настроенный на положительное напряжение срабатываНИН, находится в несработанном состоянии и сигнал на выходе элемента 11 равен нулю. Работа устройства при ненулевых входных сигналах поясняется временными диаграммами, приведенными на фиг. 2 (q - для угла между входными сигналами менее 90 , 8 - для угла более 90 .

При подаче на входы формирователей 3 и А напряжений, превышающих уровень формирования, на их выходах появляются практически прямоугольные разнополярные сигналы. В результате этого на выходе элемента совпадения 5 возникают импульсы положительной полярности (в течение длительностей совпадения t . .. t, tj,...t), а на выходе элемента несовпадения 6 - импульсы отрицательной полярности (в течение длительностей несоападения t,...t2, t...tg). Так как на входы элемента несовпадения 7 : в течение промежутков времени t...t« ty. ..t, tj...t, tj,...tg подаются сигналы одного знака, то в указанные моменты сигнал на его выходе ста новится гfoлoжитeльным, а отрицательным он остается лишь в те моменты времени, когда на каком-либо из выходов формирователей 3, 4 отсутствует напряжение.

Если длительность формирования сигналов формирователями 3 и 4 практически равна длительности полупериода частоты сигнала, то на выходе элемента 7 напряжение практически постоянно и положительно. В этом случае конденсатор интегратора 8 производит интегрирование подожитедь ных импульсов совпадения (от та 5) и отрицательных импульсов совпадения (от элемента 6). При угле между входными сигналами преобразователей 1 и 2 менее 90 напряжение на конденсаторе интегратора 8 переходит от отрицательных значений к положительным, достигает напряжение срабатывания порогового элемента 10,

последит) срабагыв&ет н приводит к срабатыванию элемента П. Ширина зоны действия в; Э.ТОМ случае предполагается ранной 1.80 (за счет равенства постоянных времени заряда от элементов 5 и 6).

В том случае, когда дпительность сигналов формирователей 3 и 4 меньше дпительности п.олупериода частоты их входного сигнала (при небольшой кратности), конденсатор интегратора 8 производит также дополнительно интегрирование отрицательного сигнала с выхода элемента 7, длительность существования которого не совпадает ни с импульсами совпадения, ни с импульсами несовпадения. Наличи дополнительного канала интегрировани в момент пауз позволяет регулировать отрину зоны действия при малых кратностях входных сигналов в .зависимости от значения коэффициента преобразования времрни пауз, в напряжение. Вследствие чего ширина зоны действия меньше 180 , но больш.е чем в прототипе при той же кр.атиости входных сигналов.

Предположим ч.та. при рассмотрении работы интегратора & игиал на выходе расширителя 1отцульсов 9 положителен. Это следует из. принципа действия расширителя. При цоявлении положительных сигналов на выходе элемента 7 расширитель 9 осуществляет их расширение до длительности, несколько превышающей длительность полуволны входных сигналов, вследствие чего напряжение на выходе элемента 9 будет положительным и постоянньм до те пор, пока будут возникать периодические сигналы Плюс на выходе элемента 7, После ликвидации повреждения сигнал на входе элемента 9 становится отрицательнь м, напряжение на его выходе также станет отрицательным спустя заданное время, и тогда произойдет быстрый возврат конденсатора интегратора в исходное состояние Минус.

Таким образом, данное устройство при малых кратностях входного сигнал обеспечивает малое время возврата в исходное состояние, а также малое время срабатывания. Это повьшает быстроту срабатывания устройств релейной защиты, выполненных с использованием данного предложения,и надежность работы энepгocиcтe в I в целом. bs t.r

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ФАЗ ДВУХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, содержащее вторичные измерительные преобразователи тока и напряжения, выход каждого из которых через соот ветствующий формирователь импульсов выполненный с порогом переключения подключен к одному из входов элемен та совпадения знаков сравниваемых величин, выход которого подключен к одному из входов интегратора, на выходе которого.включены последовательно соединенные пороговый элемент и выходной орган, отличающееся тем, что, с целыо повышения чувствительности и быстродействия при малых кратностях входных сигналов, в него дополнительно введены два элемента несовпадения знаков сравниваемых величин и расширитель импульсов, при этом выходы формирователей импульсов подключены к входам одного из элементов несовпадения знаков сравниваемых величин, выход которого подключен к другому входу интегратора и к одному из входов второго-элемента несовпадения знаков сравниваемых величин, к другому входу которого подключен выход элемента совпадения знаков сравниваемых величин, а выход второго элемента несоввадения знаков сравниваемых величин подключен к третьему входу интегратора непосредственно и к его четвертому входу - через расширитель импульсов.

5 6

Uj

t -t