Устройство для максимальной токовой защиты с зависимой от тока выдержкой времени Советский патент 1986 года по МПК H02H3/08 

Изобретениг с; и сится к электротехнике, а более конкретно к елсйной защите энергосистем - к устройствам, которые контролируют ток защищаемого обч.екта и воздействуют на его отключение с выдс;:жкой времени, зависящей от величины тока перегрузки или короткого замыхачия.

Цель изобретения - повыпчжие точности действия устройства и егс vi-pouiCiiHC.

На фиг. 1 И)иведепа . i;;5i схема устройства на фи1. 2 - ;ii., ;амм;; времени срабатывания устройства.

Согласно рекомеядациям МЭК л..; защиты электроустаноиок от нерегру.ч:необходимо нрименение устройства, В|)ем;г срабатывания KOTOpiiix ttp. находится в зависимости от квадрата входного тока IBN.

где А

именно tc|).

величина, зависягцая от вида и мондности электроустановки.

В предложенном уст1)ойстве входной ток Ьх-, пропорциональный току занипцаемой электроустановки, поступает на вход преобразователя 1 неременного тока в ностоянное напряжение. Выход преобразователя i переменного тока в постоянное напряжение соединен с первым входом пускового органа 2, на второй вход которого подано опорное напряжение i, с входом преобразователя 3 напряжения в частоту следования импульсов и с входом опорного напряжения цифроаналогового преобразователя 4.

Выход преобразователя 3 напряжения в частоту следования импульсов соединен со счетным входом первого счетчика 5 импульсов, к разрядным выходам которого подключены соответствующие цифровые входы цифро-аналогового преобразователя 4. Выход пускового органа 2 соединен с входом логического элемента НЕ 6, к выходу которого подключены первый вход логического элемента ИЛИ 7 и установочный вход второго счетчика 8 импульсов. Первый вход органа 9 сравнения напряжений (выполненного на основе компаратора напряжений) соединен с выходом цифроаналогового преобразователя 4, а второй его вход подключен к дополнительному источнику опорного напряжения Ucp.2. Выход органа 9 сравнения напряжений соединен с вторым входом логического элемента ИЛИ и со счетным входом второго счетчика 8 импульсов. К выходу второго счетчика 8 импульсов подключен вход исполнительного органа 10.

Устройство работает следующим образом.

Преобразователь 1 входного тока в постоянное напряжение формирует напряжение

UBX. Klbx.

(1)

где Ki - коэффициент пропорциональности. Напряжение UBX. подводится к первому входу пускового органа 2, где оНо сравнивается по величине с опорным напряжением

,,, сответствующим входному напряжению при токе срабатывания Ьр. устройства. Напряжение па выходе цифроаналогового преобразователя 4 зависит от сигналов на его входах следующим образом

IT1 П

(2)

иных.4 1

INi

где UBX. - напряжение на выходе преобразоlunc.iH 1;

II ко.;гичество импульсов, записанных в первый счетчик 5 импульсов; 1 полный объем первого счетчика 5

импульсов. Ihui 1ч. выходной сигнал пускового оргаиа 2 соответствует логическому сигналу «О, а на выходе логического элемента НЕ 6 присутствует логический сигнал «I, благодаря чему на выходе, логического элемента ИЛИ 7 к на установочных входах первого 5 и второго 8 счетчиков импуль0 сов имеются логические сигналы «1, что соответствует установке всех триггеров обоих счетчиков в состояние с выходным сигналом «О.

Тогда в выражении (2) значение п равно нулю и выходное напряжение цифроанало гового преобразователя 4 также равно нулю. Орган 9 сравнения напряжений сравнивгает выходное напряжение цифроаналогового преобразователя 4 с опорным напряжением Ucp.2. Первое напряжение Уогц яЬляется рабочим, а второе Ucp.2 - тормозным. Для рассматриваемого случая при Ьх.: Ьр. получается ивых 0 Ucp.2 и выходной сигнал органа сравнения напряжений равен нулю и поступает на вход счетчика 8 и второй вход элемента ИЛИ 7. Счетчик 8 не запол, няется, так как на его установочном входе постоянно присутствует логическая «I. На вход преобразователя 3 напряжения в частоту следования импульсов подается постоянное напряжение UBX. На выходе при этом имеются прямоугольные им0 пульсы с частотой следования

f К2 UBX Kl К2 Ьх.,(3)

где К2 - коэффициент пропорциональности.

Практическая реализация такого преобразователя возможна при использовании специализированных микросхем, например типа КР1008ПП1, или более сложных схем с использованием операционных усилителей.

Зависимость числа входных импульсов п для первого счетчика, поступивщих за время t, определяется как

п ft Kl Kabx.t(4)

Однако при 1е,л. Ьр на установочном входе счетчика 5 постоянно присутствует «1 и, независимо от количества noctynaeмых с выхода преобразователя 3 импульсов, состояние его выходов не изменяется и равно нулю. При Ьх.- Ьр. напряжение Usx. становится больще напряжения Uon.i и вь1Ходной сигнал пускового органа 2 соответствует логическому сигналу «1, а сигнал на выходе логического элемента НЕ 6 равен «О. При этом на обоих входах логического элемента ИЛИ 7 присутствуют логические сигналы «О. На установочных вхо/ач первого 5, и второго 8 счетчиков импульс т появляются логические сигналы «О и рмзрешается отсчет импульсов посредство-1 этих счетчиков. Поступающие с выхода преобразователя 3 импульсы начинают заполнять счетчик 5, который связан своими выходами с цифровыми входами цифроаналогового преобразователя 4. В соответствии с этим при 1вх. Ьр. выходное напряжение цифроаналогового преобразователя 4 в соответствии с (1), (2) и (4) зависит от времени t с начала очередного цикла отсчета следующим образом г ивых.4 К,1вх. К. 5 где Кз - коэффициент пропорциональности. Это напряжение сравнивается органом 9 сравнения напряжений с напряжением сравнения Ucp.2. Напряжение ивых.4 и с начала цикла отсчета в течение времени линейно возрастает tio мере заполнений счетчика 5. При UBux..2 выходной сигнал органа 9 сравнения напряжений меняется с «О на «1, благодаря чему появляются сигналы «1 на втором входе и на выхЬде логического элемента ИЛИ 7, а также йа счетном входе второго счетчика 8 импульсов, который отсчитывает очередной ийпульс. Сигнал 1 с выхода логического элемента ИЛ И 7 nocTynaet на установочный вход первого счетчика 5 импульсов, что приводит к переходу этогб счетчика в исходное состояние с выходйыми сигналами всех триггеров счетчика, равными «О. Тогда п в (2) становится равным О, что в свою очередь приводит к снижению до нуля напряжения ивых.4 и к изменению выхЬдного сигнала органа 9 сравнения напряжейий с «1 на .После этого сигналы на обоих входах логического элемента ИЛИ 7 равны «О и разрещается отсчет импульсов Нервым счетчиком В импульсов в следующем цикле отсчета. Продолжительность t, одного цикла отсчета составляет После окончания следующего цикла на счетном входе второго счетчика 8 импульсов кратковременно появляется следующий импульс. После заполнения объема второго счетчика 8 импульсов на его выходе появляется сигнал «1 и срабатывает исполнительный орган 10, подающий сигнал на отключение защищаемой электроуста йовки. Таким образом, общее время срабатывания устройства состоит из суммы N2 временных интервалов t (фиг. 2). Причем площади всех элементарных прямоугольников одинаковы и равны (7) Сумма площадей всех прямоугольников составит количество тепла, выделивщееся в защищаемом объекте за время (ср., поскольку при увеличении числа интервалов t, с одновременным их уменьщением по длительности она стремится к значению t jlBx.dt А(8) При неизменном в течение выдержки времени уровне это время определяется как Ucp.2 № А t, t,-N2 где А № Как указывалось, величина А определяется видом и мощностью защищаемой электроустановки. Изменением А устройство может настраиваться на защиту различных электроустановок. Такое изменение можно произвести дискретно выбором объема второго счетчика N2 либо плавно - регулированием Ucp.2 И коэффициента Кз. В случае, если до окончания выбора выдержки времени значение Ьх станет меньще 1ср., то пусковой орган 2 возвратится в исходное состояние, благодаря чему первый 5 и второй 8 счетчики импульсов устанавливаются в начальное состояние, а исполнительный орган 10 не срабатывает. Напряжение Ucp.2 должно быть меньще или равно напряжению Uon.j, чтобы происходил отсчет выдержки времени при всех значениях 1вх.1ср.. Коэффициент Кз в (5) задается таким образом, чтобы максимальное значение t, (при 1вх. Ьр.) было на несколько порядков меньще постоянной времени переходного процесса при возможном изменении входного тока в процессе набора выдержки времени. Тогда в каждом цикле отсчета входной ток остается практически неизменным, что обеспечивает достаточно высокую точность действия устройства. Использование изобретения позволит выполнить устройство для максимальной токовой защиты электроустановок с зависимой от тока выдержкой времени, обеспечивающее с больщей точностью требуемую защитную характеристику и обладающее достаточной простотой схемы. Формула изобретения Устройство для максимальной токовой защиты с зависимой от тока, выдержкой времени, содержащее преобразователь переменного тока в постоянное напряжение, пусковой орган, первый вход которого соединен с выходом преобразователя переменного тока в постоянное напряжение, а второй вход подключен к источнику опорного напряжения, первый счетчик импульсов с поразрядно подключенным к его разрядным выходам своими цифровыми входами цифроаналоговым преобразователем,второй счетчик импульсов, исполнительный орган, вход которого соединен с выходом второго счетчика импульсов, орган сравнения напряжений, первый вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности действия устройства и его упрощения, в него дополнительно введены преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, логические элементы НЕ и ИЛИ и дополнительный источник опорного напряжения, при этом выход преобразователя переменного тока в постоянное напряжение соединен с входом преобразователя напряжения в частоту следования импульсов и входом опорного напряжения цифроаналогового преобразователя, выход преобразователя напряжения в частоту следования импульсов подключен к счетному входу первого счетчика импульсов, выход пускового органа соединен с входом логического элемента НЕ, первый вход логического элемента ИЛИ подключен к выходу логического элемента НЕ и к установочному входу второго счетчика импульсов, второй вход логического элемента ИЛИ подключен к выходу органа сравнения напряжений и к счетному входу второго счетчика импульсов, установочный вход первого счетчика импульсов соединен с выходом логического элемента ИЛИ, а второй вход органа сравнения напряжения подключен к дополнительному источнику опорного напряжения.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите энергосистем. Цель изобретения - повышение точности действия устройства и его упрощение. Это достигается тем, что выход преобразователя 1 переменного тока в постоянное напряжение соединен с входом преобразователя 3 напряжения в частоту следования импуЛьсов, первый вход логического элемента ИЛИ 7 подключен к выходу логического э.емента НЕ 6 и к установочному входу второго счетчика 8 импульсов. Это позволяет Обеспечить большую точность время-токовЬй характеристики при одновременном уменьшении входящих в устройство элементов по сравнению с прототипом. 2 ил. i Вш о

г .

il.2. -1