Трехфазное реле тока (напряжения) Березовского Советский патент 1992 года по МПК H01H83/20 H02H3/08 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в релейной защите систем электроснабжения 35/6 кВ.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения равной чувствительности к трехфазным и двухфазным коротким замыканиям в линии с одновременным выявлением несимметричных режимов, вызванных обрывом фазы линии или витковым замыканием в одной из фаз нагрузки.

На фиг.1,2,3 представлены схемы реле.

Трехфазное реле тока (напряжения) содержит три входных преобразователя 1. 2, 3 переменного тока (напряжения) в постоянное напряжение, пропорциональное средневыпрямленному значению входной величины, с выводами для подключения каждого входного преобразователя к измерительному трансформатору соответствующей фазы контролируемой сети, трех- входовой первый максиселектор 4 с входными выводами 5, 6, 7 и основным выходным выводом 8, первый 9, второй 10 и третий 11 компараторы с неинвертирующим и инвертирующим входами, первый 12 и второй 13 блоки сравнения, выполненные каждый по схеме операционного усилителя с неинвертирующим и инвертирующим входами, и шесть резисторов 14-19

Первый 5, второй 6 и третий 7 входные выводы первого максиселектора 4 соединены соответственно с выходами первого 1, второго 2 и третьего 3 входных преобразователей. К основному выходному выводу 8 первого максиселектора 4 подключен первый вывод первого резистора 14, к инвертирующему входу первого блока 12 сравнения подключен первый вывод второго резистора 15. К неинвертирующему входу второго блока 13 Сравнения подключены первые выводы третьего 16 и четвертого 17 резисторов, а к выходу второго блока 13 сравнения через пятый 18 и шестой 19 резисторы подключены соответственно входы второго 10 и третьего 11 компараторов.

В реле первый максиселектор 4 выполнен с инвертирующим основным выходным

выводом 8 и тремя неинвертирующими разностными дополнительными выходными выводами 20,21,22, предназначенными для формирования постоянных выходных напряжений максиселектора 4, пропорциональных разностям между максимальным из постоянных нааряжений, приложенных к входным выводам 5, 6, 7 максиселектора, и каждым из этих напряжений, включая максимальное. Максиселектор 4 выполнен на

трех операционных усилителях 23, 24, 25, шести диодах 26-31 и девяти резисторах 32- 40 в цепях обратных связей операционных усилителей и во входных цепях.

Во входных цепях максиселектора 4

первый 5, второй 6 и третий 7 входные выводы этого максиселектора соединены каждый через соответствующий резистор 32, 33, 34 с инвертирующим входом, соответственно, первого 23, второго 24 и третьего 25

операционных усилителей, неинвертирующие входы которых предназначены для под- ключения к общему токопроводу В максиселекторе 4 инвертирующий вход каждого операционного усилителя 23 24,25

соединен с выходом этого же усипителя через первую цепочку обратной связи, выполненную на последовательно соединенных резисторе 35, 36, 37 и аноде-катоде диода 26, 27, 28 и через вторую цепочку обратной

связи, включенную параллельно первой и выполненную на последовательно соединенных другом резисторе 38, 39, 40 и катоде-аноде другого диода 29, 30, 31. Катоды диодов 26, 27, 28 первых цепочек обратной связи и аноды диодов 29. 30, 31 вторых цепочек обратной связи непосредственно соединены с выходом операционного усилителя. Аноды диодов 26, 27, 28 первых цепочек обратной связи каждого операционного усилителя соединены с основным выходным выводом 8 максиселектора 4, а

катоды диодов 29, 30, 31 вторых цепочек обратной связи первого 23, второго 24 и третьего 25 операционных усилителей соединены соответственно с первым 20, вторым 21 и третьим 22 упомянутыми дополнительными выходными выводами максиселектора 4.

В реле имеется второй максиселектор 41, выполненный по той же схеме, что и первый максиселектор 4, но с вынесенными входными резисторами, а при данном выполнении имеются по меньшей мере восемнадцать дополнительных резисторов 42-59.

Основной выходной вывод 8 первого максиселектора 4 через первый резистор 14 соединен с инвертирующим входом первого компаратора 9, через первый дополнительный резистор 42 соединенным с выводом для подключения к положительному выводу опорного источника питания. Первый 20, второй 21 и третий 22 дополнительные выходные выводы первого максиселектора 4 через второй 43, третий 44 и четвертый 45 дополнительные резисторы соединены соответственно с первым 60, вторым 61 и третьим 62 входными выводами второго максиселектора 41, основной выходной вывод 63 которого через пятый дополнительный резистор 46 соединен с инвертирующим входом первого блока 12 сравнения, через шестой 47, седьмой 48 и восьмой 49 дополнительные резисторы соединенным соответственно с первым 64 вторым 65 и третьим 66 дополнительными выходными выводами второго максиселектора 41 Ин- вертирующий вход первого блока 12 сравнения через второй резистор 15 соединен с выходом того же блока, через девятый дополнительный резистор 50 соединенным с инвертирующим входом первого компара- тора 9.

Неинвертирующий вход второго блока 13 сравнения через третий резистор 16 соединен с выводом для подключения к общему токопроводу, а через четвертый резистор 17 - с первым 20, через десятый дополнительный резистор 51 - с вторым 21 и через одиннадцатый дополнительный резистор 52 - с третьим 22 дополнительными выходными выводами первого максиселекторз 4. Ин- вертирующий вход второго блока 13 сравнения через двенадцатый 53, тринадцатый 54 и четырнадцатый 55 дополнительные резисторы соединен соответственно с первым 64, вторым 65 и третьим 66 допол- нительными выходными выводами второго максиселектора 41. Через пятнадцатый дополнительный резистор 56 инвертирующий вход второго блока 13 сравнения соединен с выходом того же блока, а через шестнадцатый дополнительный резистор 57 - с выводом для подключения к общему токопроводу.

Инвертирующий вход второго компаратора 10 через семнадцатый дополнительный резистор 58 соединен с выводом для подключения к положительному выводу опорного источника питания. Инвертирующий вход третьего компаратора 11 через восемнадцатый дополнительный резистор 59 соединен с выводом для подключения к отрицательному выводу опорного источника питания. Неинвертирующие входы первого 9, второго 10 и третьего 11 компараторов и неинвертирующий вход первого блока 12 сравнения соединены с выводом для подключения к общему токопроводу. Выводы первого 9, второго 10 и третьего 11 компараторов служат исполнительными выходами 67, 68, 69 реле.

Реле работает следующим образом.

При нормальном симметричном режиме работы контролируемой сети 35/6 кВ на выходах преобразователей 1. 2, 3 формируются постоянные напряжения равной величины, поступающие на входные выводы 5, 6, 7 первого максиселектора 4, при этом на инвертирующем основном выходном выводе 8 максиселектора 4 формируется отрицательное напряжение, пропорциональное напряжениям на входных выводах 5, 6, 7 этого максиселектора, а на неинвертирующих разностных дополнительных выходных выводах 20, 21, 22 максиселектора 4 руются нулевые напряжения. На инвертирующем основном выходном выводе 63 второго максиселектора 41 и на неинвертирующих разностных дополнительных выходных выводах 64, 65, 66 второго максиселектора 41 формируются нулевые напряжения. При указанных напряжениях на выходных выводах максиселекторов 4 и 41 компараторы 9, 10, 11, подключенные к выходным выводам максиселекторов через операционные усилители и соответствующие группы резисторов, находятся в исходных состояниях, сигналиэ ирующих о нормальном симметричном режиме работы контролируемой сети.

При возникновении несимметричных режимов работы сети; вызванных трехфазными или двухфазными короткими замыканиями на линии 35 кВ или на стороне 6 кВ за силовым трансформатором ( Л/Д -11 35/6 кВ), на выходах преобразователей 1,2, 3 формируются постоянные напряжения, пропорциональные средневыпрямленным значениям входной величины каждого преобразователя. Напряжения с выходов преобразователей 1,2,3 поступают на входные выводы 5, б, 7 первого максиселектора 4, при этом на инвертирующем основном выходном выводе 8 максиселектора 4 формируется отрицательное напряжение, пропорциональное максимальному из напряжений на входных выводах 5, 6,7 макси- селектора, а на неинвертирующих разностных дополнительных выходных выводах 20, 21, 22 максиселектора 4 формируются постоянные выходные напряжения, пропорциональные разностям между максимальным из постоянных напряжений, приложенных к входным выводам 5, 6, 7 максиселектора 4 и каждым из этих напряжений, включая максимальное. На инвертирующем основном выходном выводе 63 второго максиселектора 41 формируется отрицательное напряжение, пропорциональное максимальному из напряжений на неинвертирующих разностных дополнительных выходных выводах 20.21.22 первого максиселектора 4, а на неинвертирующих разностных дополнительных выходных выводах 64, 65, 66 второго максиселектора 41 формируются постоянные выходные напряжения, пропорциональные разностям между максимальным из постоянных напряжений, приложенных к входным выводам 60, 61, 62 максиселектора 41, и каждым из этих напряжений, включая максимальное. При указанных напряжениях на выходных выводах максиселекторов 4 и 41 срабатывает компаратор 9, сигнализируя о несимметричном режиме работы контролируемой сети.

Если несимметричный режим контролируемой сети вызван обрывом фазы линии 6 кВ, питающей нагрузку, срабатывает компаратор 10, сигнализирующий о несимметричном режиме, вызванном обрывом фазы линии. Сигнал компаратора 10 может быть использован с соответствующей временной задержкой для отключения защищаемой линии 6 кВ. если включение нагрузки, например пуск электродвигателей, осуществляется в момент или после обрыва фазы линии питания нагрузки.

Если несимметричный режим контролируемой сети вызван витковым замыканием одной из фаз нагрузки, например электродвигателя 6 кВ, срабатывает компаратор 11, сигнализирующий о несимметричном режиме, вызванном витковым замыканием одной из фаз нагрузки. Сигнал компаратора 11 может быть использован с соответствующей временной задержкой для отключения линии питания нагрузки

Формула изобретения

Трехфазное реле тока (напряжения) содержащее три входных преобразователя переменного тока (напряжения) в постоянное напряжение, пропорциональное средне- выпрямленному значению входной величины, с выводами для подключения каждого входного преобразователя к измерительному трансформатору соответствующей фазы контролируемой сети, трехвходовой первый максиселектор с входными выводами и основным выходным выводом, первый, второй и третий компараторы с неинвертирующим и инвертирующим входами, первый и второй блоки сравнения, выполненные каждый по схеме операционного усилителя с неинвертирующим и инвертирующим входами, и шесть резисторов, причем первый,

второй и третий входные выводы первого максиселектора соединены соответственно с выходами первого, второго и третьего входных преобразователей, к основному выходному выводу первого максиселектора

подключен первый вывод первого резистора, к инвертирующему входу первого блока сравнения подключен первый вывод второго резистора,-.к неинвертирующему входу второго блока сравнения подключены первые выводы третьего и четвертого резисторов, а выход второго блока сравнения через пятый и шестой резисторы подключен соответственно к входам второго и третьего компараторов,отличающееся тем,что,

с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения равной чувствительности к трехфазным и двухфазным коротким замыканиям в линии с одновременным выявлением несимметричных режимов, вызванных обрывом фазы линии или витковым замыканием в одной из фаз нагрузки, первый максиселектор выполнен с инвертирующим основным выходным выводом и тремя неинвертирующими разностными дополнительными выходными выводами, предназначенными для формирования постоянных выходных напряжений максиселектора, пропорциональных разностям между максимальным из постоянных

напряжений, приложенных к входным выводам максиселектора, и каждым из этих напряжений, включая максимальное, и выполнен на трех операционных усилителях, шести диодах и девяти резисторах в

цепях обратных связей операционных усилителей и во входных цепях, причем в мак- сиселекторе первый, второй и третий входные выводы соединены каждый через соответствующий резистор с инвертирующим входом соответственно первого, еторого и третьего операционных усилителей, неинвертирующие входы которых предназначены для подключения к общему токопроводу, в максиселекторе инвертирующий вход каждого операционного усилителя соединен с выходом этого же усилителя через первую цепочку обратной связи, выполненную на последовательно соединенных резисторе и аноде-катоде диода, и через вторую цепочку обратной связи, включенную параллельно первой и выполненную на последовательно соединенных другом резисторе и катоде-аноде другого диода, причем катоды диодов первых цепочек обратной связи и аноды диодов вторых цепочек обратной связи непосредственно соединены с выходом соответствующего операционного усилителя, аноды диодов первых цепочек обратной связи каждого операционного усилителя соединены с основным выходным выводом максиселекто- ра, а .катоды диодов вторых цепочек обратной связи первого, второго и третьего операционных усилителей соединены соответственно с первым, вторым и третьим упомянутыми дополнительными выходными выводами максиселектора, в реле введены второй максиселектор, выполненный по той же схеме, что и первый максиселектор, но с вынесенными входными резисторами, и при данном выполнении по меньшей мере восемнадцать дополнительных резисторов, причем основной выходной вывод первого максиселектора через первый резистор соединен с инвертирующим входом первого компаратора, через первый дополнительный резистор соединенным с выводом для подключения к положительному выводу опорного источника питания первый, второй и третий дополнительные выходные выводы первого максиселектора через второй, третий и четвертый дополнительные резисторы соединены соответственно с первым, вторым и третьим входными выводами второго максиселектора, основной выходной вывод которого через пятый дополнительный резистор соединен с инвертирующим

входом первого блока сравнения, через шестой, седьмой и восьмой дополнительные резгсторы соединенным соответственно с первым, вторым и третьим дополнительны- ми выходными выводами второго максиселектора, а инвертирующий вход первого блока сравнения через второй резистор соединен с выходом этого же блока, через девятый дополнительный резистор соединенным с инвертирующим входом первого компаратора, кроме того, неинвертирующий вход второго блока сравнения через третий резистор соединен с выводом для подключения к общему токопроводу. а через

четвертый резистор - с первым, через десятый дополнительный резистор - с вторым и через одиннадцатый дополнительный резистор - с третьим дополнительными выходными выводами первого максиселектора, инвертирующий вход второго блока сравнения через двенадцатый, тринадцатый и четырнадцатый дополнительные резисторы соединен соответственно с первым, вторым и третьим дополнительными выходными выводами второго мэксиселектора. через пятнадцатый дополнительный резистор инвертирующий вход второго блока сравнения соединен с выходом этого же блока, а через шестнадцатый дополнительный резистор - с выводом для подключения к общему токопроводу, инвертирующий вход второго компаратора через семнадцатый дополнительный резистор соединен с выводом для подключения к положительному выводу опорного источника питания, инвертирующий вход третьего компаратора через восемнадцатый дополнительный резистор соединен с выводом для подключения к отрицательному выводу опорного

источника питания, при этом неинвертирующие входы первого, второго и третьего компараторов и неинвертирующий вход первого блока сравнения соединены с выводом для подключения к общему токопроводу, а выходы первого, второго и третьего компараторов служат исполнительными выходами реле.

Фив. 2

2й 21 22

О + О 4- Q +

1

5 65 66

О + О + О -f

JS3

Я

55

D D

i

ее

ho