Реле активной мощности Советский патент 1990 года по МПК H02H3/38 G01R21/06 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах комплексной защиты автономных систем электроснабжения в качестве защиты генераторов от перегрузки и перехода в двигательный режим, а также различных устройств автоматики.

Цель изобретения - повышение бы- |стродействия и точности функционирования реле.

На фиг. 1 представлена функциональная схема реле активной мощности ,на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Реле содержит измерительные преобразователи напряжения 1 и тока 2, подключенные выходами к входу перемножителя 3 подключенного выходом к информационному входу элемента выборки и хранения 4 и дифференциатора 5, выход которого подключен через фазовращатель 6 к входу формирователя импульсов 7, подключенного выходом к управляющему входу элемента выборки и хранения k, выход которого подключен к входу выходного органа 8 формирователь импульсов 7 выполнен в виде первого 9 и второго 10 компараторов и логических элементов НЕ-11 и элемента И 12.

На фиг. 2 приняты следующие обознчения: U - напряжение на выходе перемножителя 3; U1 напряжение на вы ходе дифференциатора 5; УЗ напРя жение на выходе фазовращателя 6; 1Ь - напряжение на выходе второго

компаратора 10; U j-- напряжение на выходе элемента НЕ 11; U 4 - напряжение на выходе первого компаратора 9; И7 напряжение на выходе формирователя импульсов 7; U g - напряжени на выходе элемента выборки и хранени 4; U9 - напряжение на выходе выходного порогового органа 8; U nopf и U Пор напряжение порога переключени компараторов 10 и 9 соответственно.

Реле работает следующим образом.

При подаче на измерительные преобразователи 1 и 2 входных напряжени м тока

UL(t) /2 U sinCtot) i(t) V2 I sin(cx)t - tf),

на выходе перемножителя 3 формируется сигнал

JQ

5822574

U,- ktUI совЧ- U I cos(2u;t -Ц) , (1) где U,

5

I действующие значения входных напряжения и тока; сдвиг фаз между напряжением и током; СУ - угловая частота сети; k - коэффициент пропорциональности,

Учитывая, что U I cos t Р, т.е. активной мощности, можно представить выражение (1) в следующем виде:

U, kP - kU I cos(2ut -if). (2)

Отсюда видно, что напряжение U, пропорционально активной мощности в те моменты времени tp, когда cos(2wtp- - Cf) 0, т.е. ) kP. Производя выборки напряжения U1 в эти моменты, на выходе элемента выборки и хранения k имеем сигнал, пропорциональный активной мощности.

В соответствии с описанным напряжение U1 с выхода перемножителя 3 подводится к информационному входу элемента выборки и хранения , имеющего также управляющий вход, при поступлении на который узкого положительного импульса происходит выборка (запоминание) мгновенного напряжения на информационном входе. Для формирования управляющих импульсов в моменты времени tp, когда напряжение U3 на выходе перемножителя 3 пропорционально активной мощности, в реле использованы дифференциатор 5, фазовращатель 6 и формирователь импульсов 7. Напряжение U 2 на выходе дифференциа- тора 5 относительно переменной составляющей напряжения U1 сдвинуто на -90°, кроме того, оно не содержит постоянной составляющей, так как

dU, d

5Г - It {

k U I sin(2wt -q ) .

kP - k U I cos

(2wt-40)

50

Фазовращатель 6 сдвигает на -90е напряжение Ui, следовательно, напряжение Из на его выходе следующее:

U3 k-U I sin(2wt-q 900) -k U I cos(2cot -if ) .

(3)

Далее для напряжения U3 с помощью компараторов 9 и 10, имеющих близкие к нулю пороги переключения U П0р и U П0р+ соответственно, формируются прямоугольные импульсы напряжений U$ и

Uy. Логический элемент НЕ 11, инвертируя напряжение U4, формирует напряжение Uj.. Наконец, логический элемент И 12 из напряжений Иs и V6 формирует управляющие импульсы напряжения U7 для элемента выборки и хранения .

Как видно из фиг. 2, формирователь импульсов 7 формирует узкие управляюнепосредственно сигнал, пропорциональный активной мощности, Формула изобретения

1. Реле активной мощности содержащее измерительные преобразователи тока и напряжения, подключенные выходами к входам перемножителя, выход щие импульсы в моменты времени, когда 10 которого подключен к информационному напряжение U3 на выходе фазовращате- входу элемента выборки и хранения,

а также к входу дифференциатора, формирователь импульсов, подключенный выходом к управляющему входу элемен- 15 та выборки и хранения, и выходной орган, отличающееся тем$

ля 6 равно нулю, т.е. когда cos(2urtp- - f) 0. А это как раз те моменты времени, когда напряжение U на выходе перемножителя 3 пропорционально активной мощности. Следовательно, после поступления на управляющий вход элемента выборки и хранения k импульсов с выхода формирователя 7 на его выходе напряжение U, пропорционально текущему значению активной мощности.

Таким образом, при подведении к зажимам реле входных напряжения и тока с контролируемого генератора на вход выходного порогового органа 8 поступает рабочий сигнал, пропорциональный текущему значению активной мощности генератора. Пороговый орган срабатывает в соответствии с заданной уставкой.

Данное реле обеспечивает динамическое быстродействие в пределах 2, мс и исключает возможность лож25

что, с целью повышения быстродействия и точности функционирования реле, дополнительно введен фазовращатель, включенный между выходом дифференциатора и входом формирователя импульсов, а выход элемента выборки и хранения подключен к входу исполнительного органа,

2. Реле по п. 1, отличающееся тем, что формирователь импульсов выполнен в виде первого и второго компараторов, логических элементов НЕ и И, при этом объединенные входы первого и второго компараторов являются входом, выход элемента И является выходом формирователя импульсов, а с входами элемента И соединены выход первого компаратора непосред30

непосредственно сигнал, пропорциональный активной мощности, Формула изобретения

5

что, с целью повышения быстродействия и точности функционирования реле, дополнительно введен фазовращатель, включенный между выходом дифференциатора и входом формирователя импульсов, а выход элемента выборки и хранения подключен к входу исполнительного органа,

2. Реле по п. 1, отличающееся тем, что формирователь импульсов выполнен в виде первого и второго компараторов, логических элементов НЕ и И, при этом объединенные входы первого и второго компараторов являются входом, выход элемента И является выходом формирователя импульсов, а с входами элемента И соединены выход первого компаратора непосред0

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в защитах генераторов от перегрузки и перехода в двигательный режим. Цель изобретения - повышение быстродействия и точности функционирования реле. Сигнал с выхода перемножителя 3, пропорциональный мгновенной мощности, поступает на информационный вход элемента выборки и хранения 4, а также дифференциатора 5, выходной сигнал которого через фазовращатель 6 поступает на вход формирователя импульсов 7, осуществляющего формирование импульсов управления элементом выборки и хранения 4 в моменты времени, когда переменная составляющая выходного сигнала перемножителя 3 обращается в ноль, что обеспечивает фиксацию элементом выборки и хранения 4 среднего значения активной мощности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

ной работы, так как на выходе элемен- 35 ственно и выход второго компаратора та выборки и хранения запоминается через логический элемент НЕ.

и I

1