Реле сопротивления Советский патент 1986 года по МПК H02H3/40 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке устройств релейной защиты от токов короткого зам1з1кания.

Целью изобретения является повышение быстродействия и надежности за- 1ЦИТЫ путем снижения влияния на работу реле несинусоидальности тока и напряжения .

На фиг. 1 изображена функциональная схема реле; на фиг. 2 - В)эемен- ные диаграммы, поясняющие его работу на фиг, 3 - характеристики срабатывания реле в комплексной плоскости сопротивления.

Реле содержит промежуточные трансформаторы тока 1 и напряжения 2, регулировочный потенциометр 3, подключенный к одному выводу вторичной обмотки трансформатора 1 тока, вновь введенный управляемый интегратор 4 с первым ключом 5, к входу которого через первый резистор 6 подключен регулировочный вывод потенциометра 3 управляемый интегратор 7 с вторым 1СПЮЧОМ 8, к входу которого через второй резистор 9 подключен один вывод вторичной обмотки трансформатора 2 напряжения, другой вывод которой подключен к другому входному выводу управляемого интегратора 7, третий резистор 10, подключенный одним выводом к другому выводу вторичной обмотки промежуточного трансформатора 1 тока а другим выводом - к другому выводу потенциометра 3 и к входу порогового элемента 11, первый 12, второй 13, третий 14, четвертый 15, пятый 16 и шестой 17 элементы формирования импульсов заданной продолжительности, инвертор 18, подключенный входом к выходу порогового элемента 11, к которому подключен, также входы первого 12 и четвертого 15 элементов формирования импульсов заданной продолжительности, первый элемент ИЛИ 19, к входам которого подключены выходы первого 12 и второго 13 элементов фбрмирования заданной продолжительности, второй элемент ИЛИ 20, к входам которого подключены выходы четвертого 15 и пятого 16 элементов формирования импульсов заданной продолжительности, вход последнего из которых подключен к выходу инвертора 18, к которому подключен также вход BTot- рого элемента 13 формирования импульсов заданной продолжительности, тре

5

0

5

0

5

0

5

0

5

тий 21 и четвертый 22 ключи, управляющие входы которых подключены к выходу третьего элемента 14 формирования импульсов заданной продолжительности, подключенного входом к выходу первого элемента 1 ШИ 19, элемент 23 сравнения, подключенный входами через ключи 21 VI 22 к выходам управляемых интеграторов 7 и 4, управляющие входы которых подключены к выходу шестого элемента I7 формирования импульсов заданной продолжительностиj подключенного входом к выходу третьего элемента 14 формирования импульсов заданной продолжительности, и исполнительный орган 24, подключенный входом к выходу элемента 23 сравнения.

Устройство работает следующим образом.

При изменении тока фидера тяговой сети пропорционально изменяется также и ток во вторичной обмотке промежуточного трансформатора 1 тока. Этот ток вызывает изменение падения напряжения на регулировочном потенциометре 3, сигнал с которого через резистор 6 и ключ 5 поступает на вход управляемого интегратора 4 (сигнал 25 фиг о 2)о Одновременно изменяется контролируемое напряжение, которое подается на промежуточный трансформатор 2 напряжения и через резистор 9 и кл1оч 8 - на вход управляемого интегратора 7 (сигнал 26). В течение времени, соответствующего положительной полуволне тока, на выходе порогового элемента 11 присутствует сигнал 27 высокого уровня, в то же время на выходе инвертора 18 - сигнал 28 низкого уровня. При изменении полярности полуволны тока сигнал 27 имеет низкий уровень, а сигнал 28 - соответственно высокий.

На фронтах сигнала 27, совпадающих с моментом перехода положительной полуволны тока через нуль, срабатывают элементы 15 и 12 формирования На выходе элемента 15 присутствует снгнал29 высокого уровня продолжительностью t , определяющий начало, и окончание интегрирования сигнала 26 в течение положительной полуволны тока На выходе элемента 12 формирования присутствует сигнал высокого уровня 30 продолжительностью tj, определяющий начало и окончание интегрирования сигнала 25 в течение положительной полуволны тока о

На фронтах сигнала 28, совпадающих с моментом первого перехода отрицательной полуволны тока через нуль, срабатывают элементы 16 и 13 формирования На выходе элемента 16 формирования присутствует сигнал 31 высокого уровня продолжительностью tj, определяющий начало и окончание интегрирования сигнала 26 в течение отрицательной полуволны тока. На выходе элемента 13 сигнал 32 высокого уровня продолжительностью t , определяющий начало и окончание интегрирования сигнала 25 в течение отрицательной полуволны тока

Сигналы 29 и 31 суммирует элемент ИЛИ 20, а сигналы 30 и 32 - элемент ИЛИ 19.

Сигнал 33 с выхода элемента ИЛИ 20, определяющий начало и окончание интегрирования сигнала 26 в течение периода кривой тока, поступает на ключ 8 управляемого интегратора 7. На передних фронтах сигнала 33 ключ 8 замыкается и начинается заряд кон- денсатора. После окончания времени

1

t, 2 t ,. заканчивается заряд

О конденсатора в интеграторе 7.

Сигнал 34 с выхода элемента ИЛИ 19 определяющий начало и окончание ин- тегрирования сигнала 25 в течение периода кривой тока, поступает на- ключ 5 управляемого интегратора 4, На передних фронтах сигнала 34 ключ 5 замыкается и начинается заряд кон- денсаторао После окончания времени t „ t 2 А t заканчивается заряд конденсатора в интеграторе 4.

На задних фронтах сигнала 34 сра- батьшает элемент 14 формирования и сигнал 35 высокого уровня продолжительностью t g с его выхода поступает на вход элемента 17 формирования и на ключи 21 и 22. Ключи 21 и 22 замыкаются, соединяя выходы управляемых интеграторов 4 и 7 с соответствующими входами элемента сравнения 23 на время t 5 сравнения сформированных величин А , и Aj.

На задних фронтах сигнала 35 срабатывает элемент 17 формирования и его сигнал 36 высокого уровня продолжительностью tg поступает на управляющие входы управляемых интеграторов 4 и 7, после чего начинается разряд конденсаторов, тем самым задаются нулевые начальные условия.

0

На выходе управляемого интегратора 7 сигнал 37, а на выходе управляемого ин,тегратора 4 - сигнал 38, эти сигналы подаются на входы элемента 23 сравнения, где они сравниваются между собой в течение времени t , и если амплитуда сигнала 38 в течение времени сравнения (величина А,,) ока. зывается больще амплитуды сигнала 37 (величина А ), то срабатьтает элемент сравнения, что соответствует сигналу 39 высокого уровня на его выходе, который воздействует на исполнителы ый орган 24, вызывая отключение фидера. Если условие не выполняется, то элемент 23 не срабатывает и на его выходе - сигнал низкого уровня и устройство не дает сигнал на отключение фидера.

Выполнение условия срабатывания элемента 23 сравнения (А А,) в общем случае определяется значениями площадей - площади, ограниченной отрезком оси времени, и сигналом 25 в полосе ± д1: относительно момента Т/4 (дЗ,) и сигналом 26 ъ полосе относительно момента t

И соответствующим ей отрезком на оси времени - Л S (фиг. 2)

Граничная линия характеристики срабатывания реле определяется при условии, -что эти величины равны ду собой, т.е А, А, следовательно, получаем

. TM + u.t,

2

.

KjI-SincOt-dt K U-Sin(u3 t+4 )dt.

Т/4-dt.

,,.,

,g -

где .J - первый интеграл,- площадь, ограниченная сигналом 25 в полосе ut , а второй - сигналом 26 в по-.

1 лосе + &tj ;

- коэффициент пропорциональности для напряжения; 1/В-С;

коэффициент пропорциональности для тока; 1/А-С;

иЗ - угловая частота;

t - время;

Ч - угол между контролируемыми током и напрялсениемо

Рещение этого уравнения имеет вид

Кц. 1 K;tZ С tn .n

« Sin(4 +4 )

где Z - сопротивление срабатывания реле;

Z - минимальное значение со- противления срабатывания

,реле;

Ч - дополнительный угол, пропорциональный отрезку времени t , определяющий наклон характеристики срабатывания относительно действительной оси коми-- пексной плоскости. Полученному уравнению соответствуют граничные линии блокировочных характеристик срабатывания (фиг, З),

Выбирая величину t , а значит величину у , можно произвольно менять вид блокировочной характеристики. Реле синусного типа реализуется при О (фиг. За), косинусного - при Ч ТГ/2 (фиг. Зб) и смешанного -- при Ч Tf/2 (фиг. Зв), Необходимую уставку реле сопротивления можно получить при любой, длительности интегрирования. Следовательно, при выборе соответствующей длительности интегрирования можно исключить влияние тех или иных гармоник в токе или в напряжении, или в том и другом. Поэтому выбирая, например, длительность интегрирования равной или кратной периоду третьей гармоники, имеющей наибольшую амплитуду, исключается влияние на форму характеристики срабатывания этой гармоники, а также крат- ных ей гармоник, обеспечивая в то же время возможность регулировки уставки реле сопротивления как по углу наклона к действительной оси ког-тлекс- ной плоскости, так и по активному сопротивлению. При этом обеспечивается возможность осуществления раздельной взаимно независимой регулировки уставки.

Формула изобретения

Реле сопротивления, содержащее промежуточный трансформатор тока, один вывод вторичной обмотки которо- го подключен к одному выводу потенциометра, регулировочный вывод которого подключен к одному выводу первого резистора, промежуточный трансформатор напряжения, один вывод вторич- ной обмотки которого подключен : одному выводу второго резистора,, а другой вывод вторичной обмотки подключен

к одному входному выводу управляемого интегратора, третий резистор, пороговый элемент, выход которого подключен к входу инвертора, а также к входу первого элемента форм11-рования импульсов заданной продолжительности, подключенного выходом к одному входу первого элемента ИЛИ, к другому входу которого подключен выход второго элемента формирования импульсов заданной продолжительности, подключенного входом к выходу инвертора, третий элемент формирования импульсов заданной продолжительности, подключенный входом к выходу первого элемента ИЛИ, второй элемент ИЛИ и исполнительный орган, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности защиты путем снижения влияния на работу реле несинусоидальности тока и напряжения, в него дополнительно введены управляемый интегратор, четыре ключа, три элемента формирования импульсов заданной продолжительности и элемент сравнения, пр и этом другой вывод первого резистора через первый ключ подключен к одному входному выводу вновь введенного управляемого интегратора, другой вывод второго резистора подключен через второй ключ к другому- входному выводу управляемого интегратора, подключенного выходом через третий ключ к одному входу элемента сравнения, к другому входу которого через четвертый ключ подключен выход вновь введенного управляемого интегратора, подключенного другим входным выводом к другому выводу вторичной обмотки промезкуточного трансформатора тока и одному выводу третьего резистора, другой вывод которого подключен к другому выводу потенциометра, а также к входу порогового элемента, подключенного выходом к входу четвертого элемента формирования импульсов заданной продолжительности, подключенного выходом к одному входу второго элемента ИЛИ, к другому входу которого подключен выход пятого элемента формирования импульсов заданной продолжительности, подключенного входом к выходу инвертора, выход третьего элемента формирования импульсов заданной продолжительности, подключен к управляющим входам третьего и четвертого ключей, а также к входу,шестого элемента формироваНИИ импульсов заданной продолжительности, выход которого подключен к управляющим входам обоих интеграторов, выход первого элемента ИЛИ под- ключец к управляющему входу первого

ключа, выход второго элемента ИЛИ подключен к управляющему входу второго , а выход элемента сравнения подключен к входу исполнительного органа.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите. Цель изобретения - исключение влияния на работу реле несинусоидального тока и напряжения. При появлении сигналов на выходе управляемых интеграторов 4 и 7 они подаются на. входы порогового элемента сравнения 23, где они сравниваются меязду собой в течение определенного време1Ш и если амплитуда первого сигнала, (величина А) больше амплитуды второго сигнала (величина А;), то срабатывает пороговый элемент сравнения 23 .который воздействует на исполнительный орган 24,вызьгаая отключение фидера. Если уравнение А, А, не выполняется, пороговый элемент 23 не срабатывает. Таким образом, при выборе соответствующей длительности интегрирования исключается влияние тех или иных гармоник в токе или в напряжении, клн в том и другом. 3 ил. i (Л to к 00 Од

л1г uti

ut,

28-

35

ПП

П

Фяг.2

ЛяГ

у., Л

utf

«i«t.3

Составитель Т, Щаголькова Редактор Н. Швыдкая Л.Олейник Корректор И. Эрдейи

6753/5

Тираж 612 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4