Реле активной мощности Советский патент 1987 года по МПК H02H3/38 

1 .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах защиты генераторов от перегрузок и перехода в двигательный режим, а также в устройствах противоаварийной автоматики других знергообьектов.

Цель изобретения - повышение значения и стабильности коэффициента возврата реле.

На фиг.1 изображена функциональная схема реле активной мощности; на фиг.2 - эпюры сигналов, поясняющие принцип действия реле} на фиг.3- структурная схема выполнения логического блока реле.

Сигнал с выхода перемножителя по дается непосредственно на вход компаратора 4, формирующего на выходе прямоугольный сигнал Р, (t) двойной частоты (фиг„2), длительность t. по ложительных и t отрицательных импульсов которого зависит от значени активной мощности Р и значения опо ного сигнала компаратора F, являюРеле активной мощности содержит из- 20 щегося установкой реле. Если К,Р

мерительные преобразователи напряжения, 1 и тока 2, подключенные выходами к входам перемножителя 3, выход которого подключен к входу компаратора 4, подключенного выходом к одному входу логического блока 5, выходы которого подключены соответственно к входам Разрешение счета и Прямой-обратный счет реверсивного счетчика 6, к основному входу которого подключен выход задающего генератора 7 импульсов, формирователь 8 прямоугольных

F,

о

то ,.; если F , то

то t. t. 0т

t, t,ecлиK,P„ F,

25

сюда можно сделать вывод, что реле срабатывает при выполнении условия

.

Выходной прямоугольный сигнал Р,(t) компаратора подается на вход логического блока 5, к которому под 30 ключен также выход формирователя 8 прямоугольных импульсов из переменного напряжения. Выходной прямоугол ный сигнал P2(t) формирователя 8 им ет частоту входного напряжения и с

Выходной прямоугольный сигнал Р,(t) компаратора подается на вход логического блока 5, к которому под 30 ключен также выход формирователя 8 прямоугольных импульсов из переменного напряжения. Выходной прямоуголь ный сигнал P2(t) формирователя 8 им ет частоту входного напряжения и с

импульсов, подключенный входом к выходу измерительного преобразователя 1, а выходом - к другому входу логи- 35 ним синфазен.

ческого блока 5 и входу дифференциа- Работу логического блока 3 можно тора 9, подключенного выходом к управляющему входу реверсивного счетчика 6, выход которого подключен к входу исполнительного органа 10.

описать следующими булевыми вьграже- ниями:

40

а,(Р, ЛР2,)У(Р,ЛР2); а,Р, ЛР,

Логический блок 5 содержит инверторы 11 и 12, первый 13, второй 14 и третий 15 элементы И и элемент ИЛИ 16.

Реле работает следующим образом.

Измерительные преобразователи напряжения 1 и тока 2 формируют сигналы К, U и Kj i, пропорциональные входному току и напряжению, которые подаются на входы перемножителя 3. На выходе перемножителя формируется сигнал

f(t)K,. (t),

пропорциональный мгновенной мощности P(t). При синусоидальном напряжении и токе этот сигнал содержит полезнукз постоянную составляющую, пропорциональную активной мощности, и .переменную составляющую (помеху) двойной частоты, амплитуда которой обратно пропорциональна коэффициенту мощности COSCf

f(t)K,U I-coscf-K,U-I cos,(2a)t-4 ) Ki-Po

, cos

f

. cos(2cot-(f).

Сигнал с выхода перемножителя подается непосредственно на вход компаратора 4, формирующего на выходе прямоугольный сигнал Р, (t) двойной частоты (фиг„2), длительность t. положительных и t отрицательных импульсов которого зависит от значения активной мощности Р и значения опорного сигнала компаратора F, являющегося установкой реле. Если К,Р

F,

о

то ,.; если F , то

то t. t. t, t,ecлиK,P„ F,

25

сюда можно сделать вывод, что реле срабатывает при выполнении условия

.

Выходной прямоугольный сигнал Р,(t) компаратора подается на вход логического блока 5, к которому под- 30 ключен также выход формирователя 8 прямоугольных импульсов из переменного напряжения. Выходной прямоугольный сигнал P2(t) формирователя 8 имеет частоту входного напряжения и с

35 ним синфазен.

Работу логического блока 3 можно

описать следующими булевыми вьграже- ниями:

Работу логического блока 3 можно

а,(Р, ЛР2,)У(Р,ЛР2); а,Р, ЛР,

где Р , Р - первый и второй входы

логического блока соответственно ,

а., а - его первый и второй выходы.

Эпюры входных и выходных сигналов логического блока 5 представлены на фиг.2. Из них видно, что реверсивный счетчик считает только при несовпадении сигналов на входе, причем при отсутствии сигнала на входе Р, и напичии его на входе Р ан считает вперед, при противоположной ситуации - назад. Благодаря этому после импульса сброса в течение периода счетчик считает вначале впе- ред время t , а затем - назад t

3

t

13

что соответ(фиг. 2в) . Если t 1 , ствует режиму превьпиеиия уставки, счетчик в режиме счета Назад проходит через обнуление, при этбм на выходе счетчика формируется импульс переноса, который поступает на исполнительный орган, на выходе которого появляется активный уровень. Импульсы сброса (фиг.2д) формируются

дифференциатором 9 из переднего фрон-JO несколько микросекунд) постоянного

потенциального уровня.

та выходного сигнала P(t) формирователя 8 прямоугольных импульсов и представляют собой узкие (не более 1 мкс) импульсы, сбрасывающие в на- чале каждого периода реверсивный счетчик 6 в Исходное состояние, в результате чего процесс периодически повторяется. Во время состояния разрешения счета реверсивный счетчик 6 заполняется импульсами от задающего генератора 7. От количества этих импульсов и разрядности счетчика 6 зависит точность срабатывания реле. Точность реле ограничена шириной импульса сброса и временем срабатывания компаратора 4 и формирователя 8. При времени срабатывания компаратора 0,4 МКС и ширине импульса сброса 1 МКС период следования импульсов задающего генератора можно выбрать равным 3 МКС, при этом возможная ошибка из-за конечной длительности отсчета времени

J5

20

25

30

Выполнение исполнительного органа в виде расширителя импульсов, ср батывающего, т.е. подтверждающего наличие импульсов на его входе, позволяет принципиально получить коэф фициент возврата реле, равный едини це. Введение в случае необходимости положительной обратной связи с выхо да расширителя 10 импульсов на вход компаратора 4 позволяет регулироват коэффициент возврата в Х1юбых заданных пределах. Из изложенного видно, что принцип действия реле обеспечивает независимость порога его ера- батывания от частоты и коэффициента мощности.

Формула изобретени

1. Реле активной мощности, содер жащее измерительные преобразователи тока и напряжения, подключенные выходами к входам перемножителя,выход которого подключен к входу компарат ра, и исполнительный орган, о т л и- чающееся тем, что, с целью повьш1ения значения и стабильности коэффициента возврата реле, в него дополнительно введены формирователь прямоугольных импульсов, реверсивный счетчик, задающий генератор импульсов, дифференциатор и логический блок, при этом выход измерительного преобразователя напряжения подключен также к входу формирователя прямоугольных импульсов, подключенного выходом к входу дифференциатора и к од ному входу логического блока, к другому входу которого Подключен выход компаратора, выходы логического блока подлючены соответственно к входам Разрешение счета и Прямой-обратный счет реверсивного счетчика, к управлякщему и основному входам кото рого подключены выходы соответственно дифференциатора и задающего генератора импульсов, а выход реверсивs,

т

100%,

0,25Т

где Т - период колебания .задающего

генератора; Т - период колебаний напряжения

контролируемой сети, не пре вьш1ает 0,06%.

Если нестабильность порога компаратора не превышает 3 мВ, то при опорном напряжении 9 В это вызывает ошибку. ;

U

и

100%

пор

3-100 9000

0,033%,

где U

- нестабильность порога компаратора, мВ;50

и„ - опорное напряжение компаратора, мВ.

Общую ошибку можно определить по выражению

2 ,, 0,07%,

т.е. точность реле мощности может быть равной 0,07 %. При этом не тре1310940

буется долговременной стабильности генератора задающих импульсов, достаточна его стабильность в течение одного периода.

Задачей исполнительного органа 10 является формирование на его выходе из последовательности узких импульсов (ширина их равна ширине импульсов задающего генератора, т.е.

J5

20

25

30

35

40

45

0

5

Выполнение исполнительного органа в виде расширителя импульсов, срабатывающего, т.е. подтверждающего наличие импульсов на его входе, позволяет принципиально получить коэффициент возврата реле, равный единице. Введение в случае необходимости положительной обратной связи с выхода расширителя 10 импульсов на вход компаратора 4 позволяет регулировать коэффициент возврата в Х1юбых заданных пределах. Из изложенного видно, что принцип действия реле обеспечивает независимость порога его ера- батывания от частоты и коэффициента мощности.

Формула изобретения

1. Реле активной мощности, содержащее измерительные преобразователи тока и напряжения, подключенные выходами к входам перемножителя,выход которого подключен к входу компаратора, и исполнительный орган, о т л и- чающееся тем, что, с целью повьш1ения значения и стабильности коэффициента возврата реле, в него дополнительно введены формирователь прямоугольных импульсов, реверсивный счетчик, задающий генератор импульсов, дифференциатор и логический блок, при этом выход измерительного преобразователя напряжения подключен также к входу формирователя прямоугольных импульсов, подключенного выходом к входу дифференциатора и к одному входу логического блока, к другому входу которого Подключен выход компаратора, выходы логического блока подлючены соответственно к входам Разрешение счета и Прямой-обратный счет реверсивного счетчика, к управлякщему и основному входам которого подключены выходы соответственно дифференциатора и задающего генератора импульсов, а выход реверсивнего счетчика подключен к входу исполнительного органа,

2. Реле ПОП.1, отличающееся тем, что логический блок содержит два инвертора, три элемента И и элемент ИЛИ, причем вход одного инвертора и один вход первого элемента И объединены и являются одним входом логического блока,, вход другого инвертора, один вход второго элемента И и другой вход первого элемента И также объединены и являются

другим входом логического блока, выход одного инвертора подключен к другому входу второго элемента И, а также к одному входу третьего элемен- та И, к другому входу которого подключен выход другого инвертора, выходы первого и третьего элементов И подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого является одним выходом логического блока, другим выходом которого является выход второго элемента И.

Изобретение относится к электротехнике и используется, в частности, для защиты генераторов от перегрузки и перехода в двигательный режим. Цель изобретения - повышение значения и стабильности коэффициента возврата реле. Сигнал с выхода перемножителя 3 подается непосредственно на вход компаратора 4, формирующий на выходе прямоугольный сигнал двойной частоты, длительность положительных и отрицательных импульсов которого зависит от значения активной мощности и значения опорного сигнала компаратора 4, выходной сигнал которого поступает на вход логического блока 5, к которому подключен также выход формирователя 8 прямоугольных импульсов. Точность реле ограничена шириной импульса сброса и временем срабатывания компаратора 4 и формирователя 8. Выполнение исполнительного органа 10 в виде расширителя импульсов позволило получить коэффи - циент возврата реле, равный единице, 1 з.п.ф-лы, 3 ил. сл X) 4

I

1

C9foc

т

(fuf.Z

&

f

фиг.З

Редактор М.Петрова

Составитель Т.Щеголькова

Техред Л.Олейник Корректор С.Шекмар

Заказ 1899/51Тираж 619Подписное

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