Реле сопротивления Советский патент 1987 года по МПК H02H3/40 

ходом к одному входу второго элемента ИЛИ 23, к другому входу которого под ключей выход первого элемента И 17, четвертый элемент 24 формирования импульсов заданной длительности, подключенный входом к выходу порогового элемента 13, а выходом - к другому входу второго элемента И 22 и к одному входу третьего элемента И 22 и к одному входу третьего элемента ИЛИ 25, к другому вхоИзобретение относится к электротехнике, в частности к области релейной защиты, и может быть использовано при разработке устройств от токов короткого замыкания (особенно целесообразно использование изобретения в системах с существенно несунусоидальными токами, в частности на электрических железных дорогах переменного тока).

Целью изобретения является повыщение

надежности путем снижения влияния наю ду которого подключен выход пятого элефункционирование реле высших гармоникмента 26 формирования импульсов заданв токе и напряжении. .ной длительности, подключенного входом к

На фиг. 1 изображена функциональнаявыходу первого инвертора 15.

схема реле; на фиг. 2 - временные диа-Шестой элемент 27 формирования имграммы, поясняющие его работу; на фиг. 3-пульсов заданной длительности подключен

характеристика срабатывания реле в комп- входом к выходу третьего элемента ИЛИ 25,

лексной плоскости сопротивления.а выходом - через третий инвертор 28 к

Реле содержит промежуточные трансфор-управляющему входу первого ключа 6, седьматоры тока 1 и напряжения 2, потен-мой элемент 29 формирования импульсов

циометр 3, подключенный к вторичной об-заданной длительности, подключенный в.хомотке трансформатора 1 тока, первый 4 иjn Дом к выходу первого элемента ИЛИ 18,

а выходом - к управляющим входам второго 7 и третьего 8 ключей и к входу восьмого элемента 30 формирования импульсов заданной длительности, подключенного выходом к управляющим входам первого 4 и втоинтегратора 5, один входной вывод которого25 рого 5 интеграторов, и исполните, 1ьный орподключен через первый ключ 6 и первыйган 31, подключенный входо.м к выходу вторезистор 11 к регулировочному выводурого элемента ИЛИ 23.

потенциометра 3, а второй входной выводУстройство работает следуюашм образом,

интегратора 5 подключен к одному из вы-При изменении тока фидера тяговой сети

водов вторичной обмотки промежуточногопропорционально изменяется также и ток во

трансформатора 1 тока, другой вход эле-30 вторичной обмотке промежуточного трансвторой 5 управляемые интеграторы, первый 6, второй 7, третий 8 и четвертый 9 ключи, элемент 10 сравнения, один вход которого подключен через второй ключ 7 к выходу второго управляемого

мента 10 сравнения подключен через третий ключ 8 к выходу управляемого интегратора 4, один входной вывод которого подключен через четвертый ключ 9 и второй резистор 12 к одному выводу вторичной обмотки промежуточного трансформатора 2 напряжения, другой вывод вторичной обмотки которого подключен к другому входному выводу управляемого интегратора 4.

35

форматора 1 тока. Этот ток вызывает изменение падения напряжения на потенциометре 3, сигнал 32 с которого (фиг. 2) через первый резистор 11 и первый ключ 6 поступает на вход управляемого интегратора 5. Одновременно изменяется контролируемое напряжение, которое подается на промежуточный трансформатор 2 напряжения и через второй резистор 12 и четвертый ключ 9

на вход управляемого интегратора 4 - сиг- Пороговый элемент 13 подключен входом Q нал 33. В течение времени, соответствую- через третий резистор 14 к одному вы- щего положительной полуволне напряжения, воду вторичной обмотки трансформатора 2,на выходе порогового элемента 13 будет

а выходом через последовательно вклю-сигнал 34 низкого уровня, в то же время

ченные первый инвертор 15 и первый эле- на выходе первого интегратора 15 - сигнал мент 16 формирования импульсов заданной 35 высокого уровня. При изменении ноляр- длительности 16 - к одному входу пер- 45 ности полуволны напряжения сигнал 34 име- вого элемента И 17, а также к одному входу первого элемента ИЛИ 18, другой вход которого подключен к выходу второго элемента 19 формирования импульсов заданной длительности, подключенного входом к

ет высокий уровень, а сигнал 35 - соответственно низкий.

. На фронтах сигнала 35, совпадающих с моментами перехода положительной полуволны напряжения через нуль, срабатывают

выходу порогового элемента 13, третий эле- 50 первый 16 и пятый 26 элементы формиро- мент 20 формирования импульсов заданнойвания импульсов заданной длительности,

длительности, подключенный входом к выхо- На выходе элемента 16 будет сигнал 36 вы- ду первого элемента ИЛИ 18, а выходом сокого уровня продолжительностью t,, на вы- через второй инвертор 21 - к управляющему входу четвертого ключа 9, второй элемент И 22, подключенный одним входом

55

к выходу второго элемента 19 формирования импульсов заданной длительности, а выходе элемента 26 - сигнал 37 высокого уровня продолжительностью tz- На фронтах сигн ала 34, совпадающих с моментом первого перехода отрицательной полуволны напряжения через нуль, срабатывают элеходом к одному входу второго элемента ИЛИ 23, к другому входу которого под ключей выход первого элемента И 17, четвертый элемент 24 формирования импульсов заданной длительности, подключенный входом к выходу порогового элемента 13, а выходом - к другому входу второго элемента И 22 и к одному входу третьего элемента И 22 и к одному входу третьего элемента ИЛИ 25, к другому вховторичной обмотке промежуточного транс

форматора 1 тока. Этот ток вызывает изменение падения напряжения на потенциометре 3, сигнал 32 с которого (фиг. 2) через первый резистор 11 и первый ключ 6 поступает на вход управляемого интегратора 5. Одновременно изменяется контролируемое напряжение, которое подается на промежуточный трансформатор 2 напряжения и через второй резистор 12 и четвертый ключ 9

на выходе первого интегратора 15 - сигнал 35 высокого уровня. При изменении ноляр- ности полуволны напряжения сигнал 34 име-

ет высокий уровень, а сигнал 35 - соответственно низкий.

. На фронтах сигнала 35, совпадающих с моментами перехода положительной полуволны напряжения через нуль, срабатывают

первый 16 и пятый 26 элементы формиро- вания импульсов заданной длительности,

На выходе элемента 16 будет сигнал 36 вы- сокого уровня продолжительностью t,, на вы-

ходе элемента 26 - сигнал 37 высокого уровня продолжительностью tz- На фронтах сигн ала 34, совпадающих с моментом первого перехода отрицательной полуволны напряжения через нуль, срабатывают элементы 19 и 24 формирования импульсов заданной длительности, на выходе элемента 19 будет сигнал 38 высокого уровня продолжительностью /з, на выходе элемента 24 - сигнал 39 высокого уровня продолжительностью /4.

Сигналы 36 и 38 суммирует первый элемент ИЛИ 18, а сигналы 37 и 39 - третий элемент ИЛИ 25.

Сигнал 40 с выхода элемента ИЛИ 18

чение времени сравнения /д (величина AI) оказывается больше амплитуды сигнала 48 (величина Аа), то элемент 10 срабатывает, что соответствует сигналу 50 высокого уровня на его выходе. Этот сигнал поступает на входы элементов И 17 и 22. Если совпадает высокий уровень сигнала 50 с высоким уровнем сигналов 36 и 37, то на выходе элемента И 17 будет сигнал 51 высокого уровня, который через элемент ИЛИ

поступает на входы элементов 20 и 29 фор- ю 23 воздействует на исполнительный орган 31,

вызывая отключение фидера. Аналогично и для элемента И 22, на входы которого поступают сигналы 50 с выхода элемента 10 сравнения и сигналы 38 и 39 с выходов элементов формирования импульсов 19

мирования импульсов заданной длительности. На задних фронтах сигнала 40 срабатывает элемент 20 формирования импульсов заданной длительности, и его сигнал 41 высокого уровня продолжительностью tb посвызывая отключение фидера. Аналогично и для элемента И 22, на входы которого поступают сигналы 50 с выхода элемента 10 сравнения и сигналы 38 и 39 с выходов элементов формирования импульсов 19

тупает на вход второго инвертора 21. На вы- 15 и 24 заданной длительности соответственно.

20

ходе инвертора 21 будет сигнал 42 высокого уровня продолжительностью б, который поступает на ключ 9 управляемого интегратора 4. На передних фронтах сигнала 42 ключ 9 замыкается, и начинается заряд конденсатора в интеграторе 4. После окончания времени t заканчивается заряд конденсатора.

Сигнал 43 с выхода элемента ИЛИ 25 поступает на вход элемента 27 формирования импульса заданной длительности. На задних 25 фронтах сигнала 43 срабатывает элемент 27 формирования импульсов заданной длительности, и его сигнал 44 высокого уровня продолжительностью/ поступают на вход инвертора 28. На выходе инвертора 28 будет

При совпадении высокого уровня этих сигналов сигнал 52 будет также высокого уровня. Этот сигнал через элемент ИЛИ 23 воздействует на исполнительный орган 31.

Если условие не выполняется, то элемент 10 сравнения не срабатывает и на его выходе будет сигнал низкого уровня, тогда и на выходах элементов И 17 и 22 будут сигналы низкого уровня, и устройство не даст сигнал на отключение фидера.

Начало и окончание интегрирования сигнала 33 определяется сигналом 42 высокого уровня продолжите,г1ьностью /о, поступающим с выхода инвертора 21 на ключ 9 управляемого интегратора 4, а сигнала 32 - сигналом 45 высокого уровня продолжнтельсигнал 45 высокого уровня продолжитель- 30 ностью 1, поступающим с выхода инвер- ностью /8, который поступает на ключ 6 ора 28 на ключ 6 управляемого интегра- управляемого интегратора 5.тора 5. При этом , а (фиг. 2).

На передних фронтах сигнала 45 ключ 6Время сравнения сформированных интезамыкается, и начинается заряд конденса- гральных значений величин At и.Да онреде- тора в интеграторе 5. После окончания ляется сигналом 46 высокого уровня продол- времени /8 заканчивается заряд конденса- 5 жительностью tg, подаваемым с выхода эле- тора.мента 29 формирования импульсов заданНа передних фронтах сигнала 40 срабатывает элемент 29 формирования импульсов заданной длительности, сигнал 46 высокого уровня продолжительностью tg с его до выхода поступает на вход элемента 30 формирования нмпульсов заданной длительности и на ключи 7 и 8. Ключи 7 и 8 замыкаются, соединяя выходы, управляемых интеграторов 4 и 5 с соответствующими входами элемента 10 сравнения на время дНа задних фронтах сигнала 46 срабатывает элемент 30 формирования импульсов заданной длительности, и его сигнал 47

высокого уровня продолжительностью 10

поступает на управляющие входы интеграторов 4 и 5, что приводит к разряду конденсаторов, тем самым задаются нулевые начальные условия.

На выходе управляемого интегратора 4 будет сигнал 48, на выходе управляемого

ной длительности на ключи 7 и 8.

Время разряда конденсаторов управ.чяе- мых интеграторов 4 и 5 задается сигналом 47 высокого уровня продолжительностью tio. Выполнение условия срабатывания элемента 10 () в общем с.лучае определяется значениями площадей - площади, ограниченной отрезком оси времени и сигналом 32 в полосе ±A.) относительно момента CAS,-) и сигналом 33 в полосе ±A/i относительно момента Т/4 и соответствующим ей отрезком на оси времени AS, (фиг. 2). Граничная линия характеристики срабатывания реле определяется при условии, что эти величины равны между собой, т.е. , следовательно, получаем

45

интегратора 5 - сигнал 49, эти сигналы подаются на входы сравнения элемента 10, где они сравниваются между собой в течение времени tg, и если амплитуда сигнала 49 в те55

Tftttti fftit

k VSLnwtdt kt} -Sin (да/-ф)г, гА-«,f-H-i

где первый интеграл - п;1ОП1адь, ограниченная сигналом 33 в полосе +Л/1, а второй - сигналом 32 в полосе

чение времени сравнения /д (величина AI) оказывается больше амплитуды сигнала 48 (величина Аа), то элемент 10 срабатывает, что соответствует сигналу 50 высокого уровня на его выходе. Этот сигнал поступает на входы элементов И 17 и 22. Если совпадает высокий уровень сигнала 50 с высоким уровнем сигналов 36 и 37, то на выходе элемента И 17 будет сигнал 51 высокого уровня, который через элемент ИЛИ

23 воздействует на исполнительный орган 31,

вызывая отключение фидера. Аналогично и для элемента И 22, на входы которого поступают сигналы 50 с выхода элемента 10 сравнения и сигналы 38 и 39 с выходов элементов формирования импульсов 19

и 24 заданной длительности соответственно.

При совпадении высокого уровня этих сигналов сигнал 52 будет также высокого уровня. Этот сигнал через элемент ИЛИ 23 воздействует на исполнительный орган 31.

Если условие не выполняется, то элемент 10 сравнения не срабатывает и на его выходе будет сигнал низкого уровня, тогда и на выходах элементов И 17 и 22 будут сигналы низкого уровня, и устройство не даст сигнал на отключение фидера.

Начало и окончание интегрирования сигнала 33 определяется сигналом 42 высокого уровня продолжите,г1ьностью /о, поступающим с выхода инвертора 21 на ключ 9 управляемого интегратора 4, а сигнала 32 - сигналом 45 высокого уровня продолжнтельгральных значений величин At и.Да онреде- ляется сигналом 46 высокого уровня продол- жительностью tg, подаваемым с выхода эле- мента 29 формирования импульсов задан

ной длительности на ключи 7 и 8.

Время разряда конденсаторов управ.чяе- мых интеграторов 4 и 5 задается сигналом 47 высокого уровня продолжительностью tio. Выполнение условия срабатывания элемента 10 () в общем с.лучае определяется значениями площадей - площади, ограниченной отрезком оси времени и сигналом 32 в полосе ±A.) относительно момента CAS,-) и сигналом 33 в полосе ±A/i относительно момента Т/4 и соответствующим ей отрезком на оси времени AS, (фиг. 2). Граничная линия характеристики срабатывания реле определяется при условии, что эти величины равны между собой, т.е. , следовательно, получаем

Tftttti fftit

k VSLnwtdt kt} -Sin (да/-ф)г, гА-«,f-H-i

где первый интеграл - п;1ОП1адь, ограниченная сигналом 33 в полосе +Л/1, а второй - сигналом 32 в полосе

K.U - коэффициент пропорциональности для напряжения, /(„-l/B-C ,

Ki - коэффициент пропорциональности для тока, К.1АС;

W - угловая частота;

t - время;

Ф - угол между контрблируемыми током и напряжением.

Решение этого уравнения имеет вид

гс :2смакс-СО5 ()

е 2с -сопротивление срабатывания реле, zc и/J;

гмакс- максимальное значение сопротивления срабатывания;

2,,, KL(OM)

фмч - угол максимальной чувствительности реле, определяющий наклон характеристики срабатывания относительно действительной оси комплексной плоскости, при котором 2С гсм;,кс.

Полученному уравнению соответствует граничная линия круговой характеристики

срабатывания, проходяндей через начало координат -- линия 53 (фиг. 3).

Выбирая величину /, а значит величину дополнительного угла W, пропорционального отрезку времени /, можно произвольно менять наклон характеристики срабатывания относительно действительной оси комплекс- ной плоскости, необходимую уставку реле сопротивления можно получить при любой длительности интегрирования. Следовательно нри выборе соответствующей длительности интегрирования можно исключить влияГния тех или иных гармоник в токе или в на- пряжении, или в то.м 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 так- же кратных ей |-армо1.ик, обеспечивая, в то же время, возможность регулировки уставки ре„.е сопротивления как по углу максимальной чувствительности, так и по активному сопротивлению. Причем обеснечи- вается возможность осуществления раздельной взаимнонезависимой регулировки уставки.

Формула изобретения

Реле сопротивления, содержащее промежуточный трансформатор тока, выводы вторичной обмотки которого подключены к основным выводам потенциометра, подключенного регулировочным выводом к одному выводу первого резистора, нромежуточпый трансформатор напряжения, один вывод вторичной обмотки которого подключен к од

5

0

5

о 5 -

0

ним выводам второго и третьего резисторов, а другой вывод вторичной обмотки подключен к одному входному выводу первого управляемого интегратора, пороговый элемент, подключенный входом к другому выводу третьего резистора, а выходом к входу первого интегратора, подключенного выходом к входу первого элемента формирования импульсов заданной длительности, выход которого подключен к одному входу первого элемента И, а также к одному входу первого элемента ИЛИ, второй элемент формирования импульсов заданной длительности, подключенный входом к выходу порогового элемента, а выходом - к другому входу первого элемента ИЛИ и одному входу второго элемента И, подключенного выходом к одному входу второго элемента ИЛИ, к другому входу которого подключен выход первого элемента И, третий элемент формирования импульсов заданной длительности, подключенный входом к выходу первого элемента ИЛИ, второй инвертор и исполнительный орган, подключенный входом к выходу второго элемента ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения влияния на функционирование реле выспшх гар.моник в токе и напряжении, дополнительно введены второй управляемый интегратор, четыре ключа, элемент сравнения, третий элемент ИЛИ, третий инвертор, а также четвертый, пятый, Н1естой, седьмой и восьмой элементы формирования и.мпульсов заданной длительности, при этом выход порогового элемента подключен также к входу четвертого элемента фор.мирования импульсов заданной длительности, подключенного выходом к одному входу третьего элемента ИЛИ, а также к другому входу второго элемента И, к третьему входу которого подключен выход элемента сравнения, подключенный также к другому входу первого элемента И, выход первого инвертора подключен также к входу пятого элемента формирования импульсов заданной длительности, подключенного выходом к третьему входу первого элемента И, а также к другому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого через последовательно включенные 1нестой элемент формирования импу.тьсов заданной длительности и третий инвертор подключен к управляющему входу первого ключа, включенного между другим выводом первого резистора и одним входным выводом второго управляемого интегратора, подключенного выходом через второй ключ к одному входу элемента сравнения, к другому входу которого через третий кл.юч подключен выход первого управляемого интегратора, подключенного другим входным выводом через четвертый ключ к другому выводу второго резистора, выход первого элемента ИЛИ подключен также к входу седьмого элемента формирования импульсов заданной длительности, подключенного выходом к управляющим входам второго и третьего ключей, а также к входу восьмого элемента формирования импульсов заданной длительности, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго интеграторов, выход третьего элемента формирования импульсов заданной длительности через второй инвертор подключен к управляющему входу четвертого ключа, а другой входной вывод второго управляемого интегратора подключен к одному из выводов вторичной обмотки промежуточного трансформатора тока.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам защиты от токов короткого замыкания. Цель изобретения - повышение надежности. Сигналы с выходов управляемого интегратора 4 и управляемого интегратора 5 поступают на входы элемента 10 сравнения, где они сравниваются в течение заданного времени. Если амплитуда сигнала с интегратора 5 больше, чем амплитуда сигнала с интегратора 4, то элемент 10 сравнения срабатывает, и сигнал с его выхода поступает на входы элементов И 17 и 22. Сигнал с выхода элемента И 17 через элемент ИЛИ 23 воздействует на исполнительный орган 31, вызывая отключение фидера. Аналогично и для элемента И 22. 3 ил. (Л OJ о го со 05 05

П

5/EL

П

52П

П

Риг. г

J/77Z

53

Zc макс

HeZ

Фиг. 5