Реле активного тока Советский патент 1987 года по МПК H02H3/38 H01H83/18 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах релейной и автоматики электроустановок переменного тока в качестве реле обратного тока и реле разгрузки по активному току.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей реле активного тока.

На фиг, 1 изображена функциональная схема реле активного тока; на фиг, 2 принципиальная схема расширителя импульсов; на фиг, 3 - вре- менные диаграммы, поясняющие работу реле.

Реле (фиг. 1) содержит измерительный преобразователь 1 тока, подклюI

чанный выходом к одному входу фазочувствительного выпрямителя 2, изме- , рительный преобразователь 3 напряжения, подключенный выходом к входу усилителя-ограничителя 4, выход которого подключен к другому входу фазо- чувствительного выпрямителя 2, подклю ченного выходом к одному входу сум-ми- рующего интегратора 5, к другому вход которого подключен выход элемента 6 задания уставки, стробируемый компаратор 7 J подключенный сигнальным вхо- дом к выходу суммирующего интегратора 5, а выходом - к входу расширителя 8 импульсов, блок 9 задеряски, подключенный входом к вьиоду усилителя-ограничителя 4,1 а выходом - через один дифференципующий элемент 10 к входу сброса суммирующего интегратора 5 и второй дифференцирующий элемент 11, подключенньш входом к вьпсоду усилителя-ограничителя 4, а выходом -- к стробирующему входу компаратора 7. Расширитель 8 импульсов (фиг.2) содержит КЗ-триггер 12, резисторы 13 и 14, транзистор 15 и конденсатор 16, Реле работает следующим образом, Ток 17 (фиг. 3) с выхода измерительного преобразователя 1 тока поступает на один вход фазочувствитель- ного выпрямителя 2, напряжение 18 с выхода измерительного преобразователя 3 напряжения поступает на вход усилителя-ограничителя 4, на выходе которого формируется сигнал 19 в виде последовательности прямоугольных двух- полярных импульсов, поступающий на другой вход фазочувствительного выпрямителя 2, напряжение 20 с выхода фазочувствительного вьшрямителя 2 поступает на один из входов суммирующего интегратора 5 со сбросом, на другой вход которого поступает напряжение 21 с элемента 6 задания уставки. Напряжения 20 и 21 суммируются с соответствующими весовыми коэффициентами, а затем интегрируются - напряжение 22. В конце каждого периода импульс 23 с выхода дифференцирующего элемента 10 сбрасывает выходное напряжение 22 интегратора,после чего процесс повторяется. Значение напряжения 22 в конце периода непосредственно перед сбросом оценивается cтpoбиpyelsIым компаратором 7, на стробирующий вход которого в это время подается стробирующий импульс 24 с выхода дифференцирующего элемента 11„ Задержка импульса 23 относительно импульса 24 обеспечивается блоком 9 задержки,, напряжения 25 на входе и 26, на выходе которого показаны на фиг. 3. .

Итак, напряжение на выходе интегратора 5 в конце периода сначала оценивается по значению, для чего на стробирующий вход компаратора 7 подается стробирующий импульс 24, и,в случае его положительного знака, на выходе компаратора появляется импульс

27,после чего интегратор 6 сбрасьгоа- ется импульсом 23. ,Цпительность каждого импульса 23 и 24 равна 10 мкм, что .в сумме составляет 0,1% длительности периода напряжения сети. Значение ошибки в выходном напряжении, вызванное ими, тоже не превьш1ает 0,1%,

и при точности реле +5% пренебрежимо мало.

Расширитель 8 импульсов расширяет узкий импульс 27 с выхода стробируе- мого компаратора 7 При его появлении в RS-триггере 12 на его прямом выходе появляется положительное напряжение

28,соответствующее уровню логической 1, конденсатор 16 через резистор

14 заряжается с постоянной времени, превышающей длительность периода напряжения сети. Импульс, появляющийся в конце следующего периода, подтверждает состояние RS-триггера 12 и одновременно через резистор 13 открывает транзистор 15 и разряжает конденсатор 16, не давая напряжению на нем нарасти вьш1е активного уровня входа R триггера 12. После прекращения пос,тупления импульсов напряжение на конденсаторе 16 нарастает выше активного уровня входа R и триггер воз312

вращается в исходное состояниеjкогда на его инверсном выходе держится уровень логической 1, а на прямом выходе - уровень логического О.

Физическая сущность процессов, протекаюгцих в реле активного тока, описывается следующими математическими соотношениями.

Напряжение на выходе инвертирующего интегратора 5 в конце периода определяется согласно вьфажению т

и

вых

L f

RC J

и,, (t).dt,

(1)

где R - резистор на входе интегратора;С - конденсатор, подключенный

между его выходом и инвертирующим входом.

Напряжение 20 на выходе фазочувствительного выпрямителя в пределах полупериода от О до Т/2 (фиг. 3) равно

Uo(t)ll SLn(iJt+Ii-4 )U isin(u)t-L|)), (2)

в, mВ,П1

Напряжение на выходе элемента вадат- чика уставки постоянно

U,(t) К, Е,,

(3)

где К. - коэффициент пропорциональности.

Величина сопротивления, связывающего вход интегратора 5 с инвертиру- гющим входом операционного усилителя, R а величина сопротивления связывающая элемент задания уставки с тем же входом - Ry Rn + RH Тогда напряжение на выходе интегратора определяется как

1 г1 Г

и„ - I j

E/dt,

9- - - R.

о --о Напряжение UsCt) в течение период терпит разрыв и изменяется с периодом Т/2 (фиго 3), отсюда

Tiaт

« Гс I Ue(t)-dt- J I E,-dt. ( i о

(

8 ъ a о Подставляя вьфажения (2) и (3) в формулу (5), получаем

2 . R5C

и. sin(iJt.-v)dt - J

(

г I , о

(6)

73

Замена переменной интегрирования в уравнении (6) дает

2и„

Отсюда

IU. 2 E,.-3i . (R,+R)C-a

J (Ik-.coscp -ii-) (8) ° R,

Учитьшая,, что , пропорционально измеряемом полному току.

8,i S

где K,j - коэффициент пропорциональности;I - амплитудное значение измеряvVt

емого тока, из уравнения (8) получаем

-L „ „ 2Tf- Ед .. С.«) Rj °

Для синусоидального напряжения верно соотношение

35

I Я-1,

Ьп

где I - действующее значение тока. Тогда

1 ЕЗ , „.

и„ - рг7: V-5 COBS р +D -

2 1 П

Си)

(4) Приравняв 4K,|2/R A, получаем окончательное соотношение U«(A.Icos4-|) (10

Стробируемьй компаратор срабатывает при условии, что и О, т.е.

Ц 4-т(А-1-созЧ -|) , О (12)

С-и)

Отсюда соотношение 2 Л Е ,

A()

является условием срабатывания реле . активного тока.

(13).

S12

Как видно из выражения (13), условие срабатывания реле активного тока не зависит от частоты сети. Это достигается пропусканием напряжения уставки Е. через тот же, что и для измеряемого сигнала, интегратор. Регулировать уставку можно изменением напряжения Е, значений сопротивления резисторов R и К„, а также коэффициента.

Очевидно также, что время оценки значения активного тока не превьшает длительности одного периода напряжения сети. Отсутствие фильтрации и наличие расширителя импульсов позво- ляет вьшолнить реле активного тока с коэффициентом возврата, равным единице. Это особенно важно для применения реле активного тока в сетях с загрузкой, близкой к номинальной, где реле с низким коэффициентом возврата может не возвратиться после кратковр еменных пусковых перегрузок, несмотря на наличие выдержки времени . .

Формула изобретения

1. Реле активного тока, содержащее измерительный преобразователь тока, подключенный выходом к одному входу фазочувствительного вьтря1«ште- ля, Измерительный преобразователь напряжения, подключенный выходом к входу усилителя-ограничителя, выхо которого подключен к другому входу фазочувствительного вьтрямителя, и

элемент задания уставки, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены суммирующий интегратор, стробируемый компаратор, распшритель импульсов, блок задержки и два дифференцирующих элемента , при этом выходы фазочувствительного выпрямителя и элемента задания уставки подключены к соответствующим входам суммирующего интегратора, вход сброса которого подключен через последовательно включенные первый дифференцирующий элемент и блок задержки к выходу усилителя-ограничителя, выход суммирующего интегратора подключен к сигнальному входу стробируемого компаратора, подключенного выходом к входу расширителя им- пульсоз, а стробирующий вход стробируемого компаратора через второй диф- ференцируюЩий элемент подключен к выходу упомянутойэ усилителя-ограничителя.

2. Реле ПОП.1, отличающееся тем, что расширитель импульсов выполнен в виде RS-триггера, прямой выход которого, являющийся выходом расширителя импульсов, подключен через, один резистор к R-входу триггера, коллектору транзистора и одному выводу конденсатора, другой вывод которого и эмиттер транзистора соединены с общей шиной, а база транзистора через другой резистор подключена к S-входу триггера.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей реле активного тока. В конце каждого периода импульсом с выхода дифференцирующего, элемента 10 сбрасывается выходное напряжение интегратора, после чего проИ цесс повторяется. Значение напряжения в конце периода непосредственно перед сбросом оценивается стробирующим компаратором 7, на стробирующий вход которого подается стробирующий импульс с выхода дифференцирующего элемента 11. Задержка импульса с выхода дифференцирующего элемента 10 относительно импульса с выхода дифференцирующего элемента 11 обеспечивается блоком задержки 9. Расширитель импульсов 8 расширяет узкий импульс с выхода стробирующего компаратора 7. При его появлении в триггере расширителя импульсов 8 на его прямом выходе появляется положительное напряжение, соответствующее уровню логической 1. После прекращения поступления импульсов напряжение на конденсаторе расширителя импульсов 8 нарастает вьш1е активного уровня, и триггер возвращается в исходное состояние, при этом условие срабатывания реле активного тока не зависит от частоты сети. 1 з,п, ф-лы. 3 ил. (О (Л to со СП l4 со

ф1. 2

п

Г / /Л

w v/ v/ w

vJvKJvJvxx;vAAAAAA/V

A.

JL

/

k j:

SL

JL

.i

/

A.

k j:

SL

JL

JL

иг.д