Устройство для максимальной токовой защиты с зависимой от тока выдержкой времени Советский патент 1987 года по МПК H02H3/08 

13

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите энергосистемы, в частности к устройствам, которые контролируют ток защищаемого объекта и воздействуют на его отключение с выдержкой времени, зависящей от уровня входного тока при превышении им определенного значения.

Цель изобретения - повьшшние точности путем учета количества тепла, вьщеляемого при входном токе, равном номинальному току электроустановки.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Входной ток Igx пропорциональный . току защищаемой электроустановки, поступает на вход преобразователя 1 переменного тока в постоянное напряжение. Выход преобразователя 1 переменного тока в постоянное напряжение связан с первым входом пускового органа 2, на второй вход которого подано опорное напряжение 3on.-i t и первым входами первого 3 и второго 4 решающих усилителей, на вторые входы которых подано опорное напряжение Uon.j , Выход Первого решающего усилителя 3 подключен к входу преобразователя 5 постоянного напряжения в частоту следования импульсов, выкод которого соединен со счетным входом первого счетчика 6 импульсов. Разрядные вход первого счетчика 6 импульсов подключен к цифровым входам цифроаналого- вого преобразователя 7 (ЦАП), аналоговый вход которого соединен с первы входом органа 8 сравнения напряжений на второй вход которого подано опор- ное напряжение Иог.г. Выход пускового органа 2 через логический элемент НЕ 9, соединен с входом логического элемента ИЛИ JO и установочным входо второго счетчика 11 импульсов-. Выхо органа 8 сравнения напряжений соединен с вторым входом логического элемента ИЛИ 10 и счетным входом второго счетчика 11 импульсов, к выходу которого подключен вход исполнительного органа 12, действующего, при срабатывании на отключение защищаемой электроустановки.

Первый решающий усилитель 3 состоит из первого операционного усилителя 1 3 и первого 14, второго 15,третьего 16 и четвертого 17 резисторов. Первый резистор 14 включен между пер

5

0

5

0

5

0

вым входом первого решающего усилителя 3 и неинвертирующим входом первого операционного усилителя 13, второй резистор 15 - между вторым входом первого решающего усилителя 3 и неинвертирующим входом первого операционного усилителя 13. Выход первого операционного усилителя 13 является выходом первого решающего усилителя 3, к которому подключены соединенные последовательно третий 16 и четвертый 17 резисторы. Второй вывод четвертого резистора 17 соединен с нулевой шиной. Точка соединения третьего 16 и четвертого 17 резисторов подключена к инвертирующему входу первого операционного усилителя 13.

Второй решающий усилитель 4 состоит .из второго операционного усилителя 18 и пятого 19, шестого 20, седьмого 21 и восьмого 22 резисторов. Пятый резистор 19 включен между первым входом второго решающего усилителя 4 и йеинвертирующим входом второго операционного усилителя 18, шестой резистор 20 - между инвертирующим входом второго операционного усилителя 18 и нулевой шиной, седьмой резистор 21 - между вторым входом второго, решающего усилителя 4 и инвертирующим входом второго операционного усилителя 18, а восьмой резистор 22 - между инвертирующим входом второго операционного усилителя 18 и его Ы- ходом, являющимся выходом второго решающего усилителя 4.

Устройство работает следующим образом.

Преобразователь 1 входного переменного тока I

вл

в постоянное напряжение формирует напряжение I.. ,

Ue« К.

(1)

где

К,

коэффициент пропорциональности.

Напряжение UB подводится к первому входу пускового органа 2, где оно сравнивается с подведенным к второму входу органа 2 опорным напряжением Uon. , равным значению Ug, при токе срабатывания 1е устройства.

Напряжение Don.г, задается равным напряжению Uj, при входном токе, равном номинальному току электроустановки. Сопротивления первого и второго резисторов равны между собой. При этом напряжения на выходах первого 3 Швы.}) и второго 4 (USHH.I ) решающих усилителей определяются зависимостями:

и,

ebin.i

К, ,К,. коэффициентыпропорциональности, определяемые значениями коэффициента К и сопротивлений резисторов, входящих в состав решающих усилителей.

е на выходе цифроаналого- зователя 7 зависит от его входах следующим об

и

«iA.J

и

Bwx.i

п - количество импульсов, записанных в первый счетчик 6 импульсов;

Ny - полный объем первого счетчика 6 импульсов.

При

IBH с выходной сигнал

пускового органа 2 соответствует сигналу О, а на выходе логического элемента НЕ 9 присутствует сигнал 1, вследствие чего на выходе логического элемента ИЛИ 10 и на установочных входах первого 6 и второго 11 счетчиков импульсов имеются сигналы 1, что соответствует установке

, всех триггеров обоих счетчиков в состояние с выходным сигналом О. Тогда в выражении (4) значение п равно нулю и выходное напряжение Uji,,3 цифроаналогового преобразователя 7 также равно нулю. Орган 8

,сравнения напряжений сравнивает- выходное напряжение Овьц.з цифроаналогового преобразователя 7 с опорным напряжением . Первое напряжение является рабочим, а второе - тормозным.

Для рассматриваемого режима работы защищаемой электр оустановки при

1с получается, ,.з

О и меньше U,

оп.з

и выходной

сигнал органа 8 сравнения напряжений равен нулю. Этот сигнал поступает на счетный вход второго счетчика 11 импульсов и на второй вход элемента ИЛИ 10. Второй счетчик 11 импульсов не заполняется, так как на его установочном входе постоянно присутствует сигнал 1.

На выходе преобразователя 5 напряжения в частоту следования импульсов . имеются прямоугольные импульсы с частотой следования f, зависящей от напряжения Ujj, на входе данного пре- 15 образователя:

10

К.

и

вмх.

к.

(1з.

), (5)

20

где Кб и К - коэффициенты 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 6 им- 2Q пульсов, поступивших за время определяется так

25

t.

п f . t К, . t (I,, + 1„с

(6)

35

40

Однако при IBX 1с, на установочном входе первого счетчика 6 импульсов постоянно присутствует сигна 1, вследствие чего независимо от количества импульсов, поступающих на счетный вход данного счетчика, состояние его выходов не меняется и их сигналы равны нулю.

При Ig, 1с напряжение Ug, 45 становится больше напряжения .-i и выходной сигнал пускового органа 2 соответствует сигналу 1, а на выходе логического элемента НЕ 9 сигнал ;.0, При этом на обоих выходах логи- 50 ческого элемента ШШ 10 присутствуют сигналы О. На установочных входах первого 6 и второго 11 счетчиков имп-.ульсов появляются сигналы О

и

разрешается отсчет импульсов посред- gg ством этих счетчиков. Импульсы, поступающие с выхода преобразователя

5напряжения в частоту следования импульсов, начинают заполнять первый

6счетчик импульсов, который связан

5 - 1345281 выходами с цифровыми входами

сч им сл об пу на ор

цифроаналогового преобразователя 7. В соответствии с этим при IB л «, выходное напряжение цифроаналогового преобразователя 7 с начала очередного цикла отсчета зависит от времени следующим образом:

IT- Z -1Л IHOJ-I ) (1st iHOM/ t

Uabix.j - . )

где К,

- Z N7

коэффициент пропорциональности.

Напряжение Uett посредством органа 8 сравнения напряжений сравнивается с опорным напряжением Цоп.з . С начала цикла отсчета напряжения

и

выц.з

СО Временем линейно возрастает по мере заполнения первого 6 счетчика импульсов. При Ugwu.} Uon.a выходной сигнал органа 8 сравнения напряжений меняется с О на 1, в

результате появляются сигналы 1 на втором входе и на выходе логического элемента ИЛИ 10, а также на счетном входе второго счетчика 11 импульсов, который отсчитывает очередной импульс. Напряжение UOQ.J должно быть меньше или равно напряжению Uews.3 при входном токе, равном току срабатывания С Ua(,,a. .Kfl (Von.i - Uan.a )} , чтобы отсчет вьщержки времени происходил при всех значениях If, 1с. Сигнал 1 с выхода логического элемента ИЛИ 10 поступает также на установочный вход первого счетчика 6 импульсов, что приводит к переводу этого счетчика в исходное состояние с выходными сигналами всех его триггеров,равньзми О.Тогда п в (4) Становится равньлм О, что, в свою очередь, приводит к снижению до нуля напряжения и к изменению выходного сигнала органа 8 сравнения напряжений с 1 на О, После этого сигналы на обоих входах логического элемента ИЛИ 10 равны О и разрешается отсчет импульсов первым счетчиком 6 импульсов в следующем цикле отсчета.

Продолжительность t, .ла отсчета составляет

одного цик Uon.3

к7 ((8)

(

5281

По окончании следующего цикла на счетном входе второго счетчика 11 импульсов кратковременно появляется , следующий импульс. После заполнения объема N второго счетчика 11 импульсов на его выходе появляется сигнал 1 и срабатывает истюлнительный орган 12, подающий сигнал на отклю0 чение защищаемой электроустановки.

Таким образом, общее время срабатывания устройства состоит из суммы Ng временных интервалов t.

Таким образом, з предлагаемом

5 устройстве осуществляется интегрирование количества тепла, вьщелившего- ся за время tf, в защищаемом объекте, за вычетом количества тепла, отдаваемого при входном токе, равном

2Q номинальному току электроустановки, что соответствует у.чету недопустимого ее перегрева:

Г(--)2 -l dt А. (9)

J i MOM .

25 При неизменном в течение отсчета , выдержки времени уровне входного тока время срабатывания устройства опреде- ляется как

tc

Uon.3

К« .(.-)a-i

1 MOfI

35

(10)

()H J-MOM

где A

N

Uon.j

К.

Величина А зависит от вида и мощности электроустановки. Устройство можно настраивать на защиту различных электроустановок путем изменения

45 этой величины дискретно - изменением объема NI второго счетчика 11 импульсов - или плавно - регулированием Uon.j .и коэффициента Kg. При этом значение Nj, должно быть дос50 таточно большим, чтобы в каждом цикле отсчета входной ток оставался практически неизменным, что обеспечи- вает высокую точность действия устройства.

5g В случае, если до окончания набора вьщержки времени значение Ig станет меньше 1с, пусковой орган 2 возвратится в исходное состояние. При этом на его выходе сигнал изменится

71345281

сигнал на выходах лонтов НЕ 9 и ИЛИ 10 ста- 1, вследствие чего рой 11 счетчики импуль-. аются в исходное состоительный орган 12 не

изобретения

и в в и о з н о 25 м ко ша и че ра до на зо

Устройство для максимальной токовой защиты с зависимой от тока выдержкой времени по авт.св. № 1265906 отличающееся тем, что, с целью повьщ1ения точности путем учета количества тепла, выделяемого при входном токе, равном номинальному току электроустановки, в него дополнительно введены третий источник опорного напряжения, первый и второй ре- щающие усилители, первые входы этих усилителей подключены к выходу преобразователя переменного тока в постоянное напряжение, их вторые входы подключены к выходу третьего источника опорного напряжения, при этом первый решающий усилитель выполнен состоящим из первого операционного усилителя, первого, второго, третьего и четвертого резисторов, второй решающий усилитель выполнен состоящим из второго операционного усилителя, пятого, шестого, седьмого и восьмого

Редактор А. Лежнина Заказ 4928/52

Составитель К. Шилан

Техред А. Кравчук Корректор М. Максимишинец

Тираж 617 ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Подписное

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

8

0

5

резисторов, первые выводы первого и второго резисторов являются соответственно первым и вторым входами первого решающего усилителя, вторые юс выводы подключены к неинвертирующему входу первого операционного усилителя, инвертирующий вход первого операционного усилителя через третий и четвертый резисторы соединен соответственно с выходом первого операционного усилителя, являющегося выходом первого решающего усилителя; и с нулевой шиной, первые выводы пятого и седьмого резисторов являются соответственно первым и вторым входами второго решающего усилителя, второй вьшод пятого резистора соединен с неинвертирующим входом второго операционного усилителя и через шестой резистор соединен с нулевой шиной, второй вывод седьмого резистора соединен с инвертирующим входом в горого операционного усилителя и через вось- 5 мой резистор подключен к его выходу, который -является выходом второго решающего усилителя, а выходы первого и второго решающих усилителей подключены соответственно к входу преоб- разователя напряжения в частоту следования импульсов и входу опорного напряжения цифроаналогового преобразователя.

0

0

Подписное

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите энергосистем, к устройствам, которые контролируют ток защищаемого объекта и воздействуют на его отключение с вьщержкой времени, зависящей от уровня входного тока при превьшении им определенного значения. Цель изобретения - повышение точности путем учета количества тепла, вьщеляемого при входном токе, равном .номинальному току электроустановки. В случае, если до окончания набора вьщержки времени значение входного тока станет меньше тока срабатывания, пусковой орган 2 возвратится в исходное состояние. При этом на его выходе сигнал изменится с 1 на О, сигнал на выходах логических элементов НЕ 9 и ИЛИ 10 станет равным 1, вследствие чего, первый 6 . и второй 11 счетчики импульсов устанавливаются в исходное состояние, а исполнительный орган 12 не срабатывает. 1 ил. & (Л ыход го