Реле направления мощности нулевой последовательности Советский патент 1976 года по МПК H02H3/42 

Цель изобретения - повышение чувствительности реле и отстройка от качаний. Это достигается тем, что в предлагаемом реле используются три пофазных преобразователя ток-напряжение и три пофазных преобразователя напряжение-напряжение, причем выходы пофазных преобразователей ток-накряжение подключены к первому, второму и третьему входам первого операционного усилителя схемы формирования, выходы преобразователей напряжение-напряжение подключены к первому, второму и третьему входам второго операционного усилителя схемы формирования, выход которого подключен к второму входу первого прецизионного однополупериодного выпрямителя, к четвертому входу сумматора схемы сравнения и к входу второго прецизионного однополупериодного выпрямителя. На чертеже представлена схема реле направления мощности нулевой последовательности. Реле наиравления мощности нулевой последовательности содержит преобразователи ток-напряжение 1, 2, 3 и напряжение-напряжение 4, 5, 6, схему формирования двух электрических величин, состоящую из первого 7 и второго 8 операционных усилителей, схему сравнения абсолютных значений этих величин, состоящую из первого 9 и второго 10 прецизионных однополупериодцых выпрямителей, сумматора 11 и компаратора 12, сопротивления 13-19, конденсаторы 20, 21. Преобразователи ток-напряжение и напряжение-напряжение могут быть выполнены на пассивных или на активных элементах. Остальная часть реле выполнена на операционных усилителях. Известно, что для получения реле мощности смешанного типа, основанного на сравнении абсолютных значений двух электрических величин, необходимо сформировать - kl - sin Ь + р cos о E.,-kU + Ш sin 6 +/г COS 3 ИЛИ В символической форме записи E,(f) kU(t)-kI(t} sln5 + / I E,(t) kU(t) + kl(t} sin 5 + J5 где 6 - угол наклона характеристики срабатывания;k - вещественный коэффициент; р - оператор дифференцирования. На входы операционного усилителя 7 подаются напряжения, пропорциональные токам защищаемого объекта, с выходов преобразователей ток-напряжение 1, 2, 3 фаз А, В, С. Связь между выходным и входными напряжениями операционного усилителя 7 в символической форме записи имеет вид и, (t) k, IА (t) + IB (t) + Ic (t) X k,.,(t). 1 +pRuC20 13 1 + pRuCz (2) где /ei - коэффициент нропорциональности между током на входе и нанряжением на выходе каждого из преобразователей ток-напряжение 1, 2, 3; 3/„(/)/л(0 + /в(0 + /с(0- ток нулевого чередования фаз. На первый, второй и третий входы операционного усилителя 8 схемы формирования подаются напряжения, пропорциональные напряжениям защищаемого объекта с выходов преобразователей напряжение-напряжение 4, 5 и 6 фаз А, В, С, на четвертый вход подается напряжение U.(t) с выхода операционного усилителя 7. Связь между выходной и входными величинами операционного усилителя 8 запишется и, (О , UA (t) + и в (t + и с (t) - j . (О - f k.5LJ, (О - и, (t), (3) Ki7«la где Й2 - коэффициент пропорциональности между напряжением на входе и напряжением на выходе каждого из преобразователей напряжение-напряжение;Зи, ((} -- и А {() + и в (О + f/c (t) - напряжение нулевого чередования Напряжение с выходов операционных усилителей 7 и 8 поступает в схему сравнения, где суммируются, выпрямляются и сравниваются, причем выход операционного усилителя 7 подключен к первому входу сумматора 11 и к первому входу прецизионного однополупериодного выпрямителя 9, выход которого подключен к второму входу сумматора И, выход перационного усилителя 8 подключен к втоому входу прецизионного однонолупериодноо выпрямителя 9, к третьему входу сумматоа II, к входу прецизионного однополуперидного выпрямителя 10, выход которого подлючей к четвертому входу сумматора 11, а ыход сумматора подключен к входу компаратора 12. Коэффициенты передачи по различным вхоам схемы сравнения имеют следующие значения: . 4 Ri9 2 fi,5 3 По остальным входам коэффициенты переачи равны единице. С учетом этих коэффициентов (4) и того, что напряжение на выходе операционных усилителей 7 и 8, согласно (2) и (3), имеет разные знаки, в схеме сравниваются электрическая величина , 1 W + .з/л) 1 + /МЛо АЮА13 1 и электрическая величина k. Тогда уравнения для выбора параметров имеют вид: /t-rt О /С) 13 1 + 1 , „-f 1 +Р) Реле направления мощности с таким образом выбранными параметрами являются реле направления мощности смещанного типа. Реле косинусного и синусного типа может быть получено как частный случай смещанного. Конденсатор 21 выбирается из условия наибольшего ослабления переменной составляющей и находится из соотнощения Y + (Я иС21/ 18) где а - коэффициент ослабления /г-й гармоники. Срабатывание или несрабатывание компаратора определяется тем, выполняется ли условие:или условие . Использование трех преобразователей ток- напряжение и трех преобразователей напряжение-напряжение отличает предлагаемое реле направления мощности нулевой последовательности от прототипа, так как имеет высокую чувствительность, поскольку требует отстройки от нормального режима, правильно работает в условиях качаний, поскольку реагирует на ток и напряжение нулевого чередования фаз, а кроме того, может быть использовано в односистемных защитах. Формула изобретения Реле направления мощности нулевой последовательности, содержащее преобразователи ток-напряжение и напряжение-напряжение, подключенные через блок формпрованпя двух электрических величин, состоящий из двух операционных усилителей, через блок сравнения абсолютных значений этих величин, состоящий из двух прецизионных однополупериодных выпрямителей, через блок сравнення абсолютных значений этих величин, состоящий из двух прецизионных однополупериодных выпрямителей, н через сумматор схемы сравнения к компаратору, причем выход первого операционного усилителя подключен к одному из входов второго операционного усилителя, к первому входу сумматора и к одному входу первого прецизионного однополупериодного выпрямителя, выход которого подключей к второму входу сумматора, к третьему входу сумматора подключен выход второго прецизионного однополупериодного выпрямителя, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и отстройки от качаний, в него дополнительно введены пофазные преобразователи ток-напряжения и преобразователи напряжение-напряжение, причем пофазные преобразователи ток-напряженпе подключены к входам первого операционного усилителя, пофазные преобразователи напряжение-напряжение подключены к входам второго операционного усилителя, выход которого подключен к второму входу первого прецизионного однополуперподного выпрямителя, к четвертому входу сумматора и к входу второго прецизионного однополупериодного выпрямителя. Источники информации, принятые во вннмание при экспертизе. 1. Федосеев А. М. Релейная защита энергетических систем. ГЭИ, 1952, с. 151-153. 2. «Электричество, 1975, № 7, с. 71, рис. 1 (прототип).