Устройство для защиты от тока короткого замыкания в цепи постоянного тока Советский патент 1978 года по МПК H02H3/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА . руюших и один непинейный элемент (возведение в квасцэат). Недостатком этого автоматического выключатепя является сложность вычйспитепьного блока, большое число функциональных, элементов и наличие сложного элемента воэ ведения в квадрат Цепью изобретения является упрощение устройства для защиты от тока короткого замыкания. Указанная цепь достигается тем, что в.устройстве для защиты от тока короткого замыкания в цепи постоянного тока, содержащем быстродействующий автоматический выключатель, датчик производной контролируемого тока, датчик контролируемого тока, датчик тока уставки защиты и вычислительный блок, включающий два суммирук щих элемента и два множительных элемента, причем выход первого множительного элемента подключен к первому входу пер вого суммирующего элемента, выход которого подключен ко входу упомянутого выкл чателя, выключательный блок снабжен инте рирующим элементом, при этом выход инте рирующего экемента и выход датчика произ водной контролируемого тока включены на входы первого множительного элемента, а выход датчика контролируемого тока подключен к первому входу второго суммирующего элемента и к первому входу второго множительного элемента, выход которого подключен ко второму входу первого сумми рующего элемента, причем да1чик тока уставки защиты подключен ко второму входу второго суммирующего элемента, выход которого подключен ко входу интегрирующего элемента и ко второму входу второго множительного элемента. Такое выпопнение устройства для защит от тока короткого замыкания в цепи постоя ного тока позволяет уменьшить количество функциональных элементов и избавиться от сложного элемента возведения в квадрат На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства. Устройство содержит датчик 1 производной контролируемого тока по времени (трансформатор тока с воздушным зазором или щунт с ФС - цепочкой,датчик контролируемого тока 2 (шунт или датчик Холла), датчик тока уставки 3 (регулируемый источник 11осго$шного тока), первый 4 и второй 5 суммирующие элементы, первый 6 и второй 7 множительные элементы, интегрирующий элемент 8, автоматический быстр действующий выключатель 9 и вычислительный блок 1О. Работа устрройства для зашиты т тока короткого замыкания основана на ,следующих теоретических предпосьунсах. j. Известно, что уравнение ,J можно решать двумя методами; методом дифференцирования или методом интегрирования. Первый метод решения с использован в прототипе, второй метод - при реализации данного устройства. Если проинтегрировать исходное уравнение включения нагрузки или к.з. в цепи постоянного тока U-LR+L то получаем , Irit -i .r Установившийся ток в цепи .,.. |). Из последнего уравнения имеем, что JL :i-L 12 - Подставляя это значение в проинтегрированное уравнение, получаем 4dt j :fdt Задача устройства состоит в определении установившегося тока 3 и в подаче сигHana на отключение автоматического выключателя при токе У , превышающем уставку, т.е. при Поэтому последнее уравнение при под4:)u 3) становке в него превраУ у щается в неравенство /4cLt ;Sydt-- y; оо аL При этом правая часть неравенства больше певой, так как ( 3 -i ) при снижении уменьшается намного быстрее, чем уменьшается при таком же снижении О , то же время П tcLtM - остаются постовяными. В этом тетрудно убедиться путем одстановки численных значений 3 и После несложных преобразований полуаем, что b(ay-i)if43y-t)cit, Это неравенство решается устройством, лок-схема которого представлена на чертее. Устройство работает следукжцим образом. Сигнал, пропорциональный контролируеому току i, создается датчиком тока 2, игнал, пропорциональный производной контолируемого тока по времени Д,,, создается датчиком 1, тапонный сигнап, пропорционапьный току уставки Зц, создается датчи ком 3. На второй суммируюший элемент 5 подается сигнал, пропорциональный i и J) Лтоспедрий берется от постороннего стабипизированного источника игш через стабилизированный депитепь от попюсов защища мой сети., . Сигнап, пропорциональный 1,)-. элемента 5 и сигнал, пропорциональный тс ку Ij с элемента 2 поступает на множительный элемент 7, на выходе которого получается сигнал, пропорциональный прои ведению I (L3 y-vfV , Сигнал, пропорциональный ( ,) , с элемента 5 подается на интегрирующий эл мент 8, на выходе которого по(|учается си нал, пропорциональный i;3y-L) dt . Сигналь, пропорциональные 1,с элемента 1 ) с элемента 8 подаются на множительный элемент 6, на выходе которого получаем сигнал, пропорциональный C3y-C)dt. Далее сигнапы-сЧ (yOdt М L(t)yvrL) поступают на суммирующий элемент 4, с выхода которого снимается сигнал А , пропорциональный -ly H y-Oit-U -O. U) Сигнап ji подается далее на быстродействукший автоматический выключатель который отключает защищаемую цепь посто ногЧэ тока. После преобразований уравнения (iJ), с учетом того, что U3( можно получить следующее уравнение: u.3(t -3yUi-r() (1 где о - установивщееся значение тока к.з, или нагрузки .Д1 -интервал интегрирования/заданное врем срабатывания защиты/ L Т fe-- постоянная времени цепи к.з, или нагру ки. Анализ последнего выражения показывает что сигнал. Л- на выходе сумматора (4) тем больше, чем больше установившееся значение тока к.з. (чем вьшле разность ( ч ) больше отношение Очевидно, что при включении нагрузки вели чина Л мапа и приближается к нулю, так как стремится к нулю разность (..) Интервал интегрирования t является заданной величиной, он опрадепяет время срабатывания защиты, Предлагаемое устройство проще благодаря тому, что, во- первых, вместо шести функциональных элементов применено пять, и, во-вторых исключается наиболее сложный для возведения а квадрат. Устройство для защиты от тока короткого замыкания в значительной мере способно предотвратить выход из строя силовых полупроводниковых оиодов и тиристоров при, к,з., уменьшить количество взрывов и ггожаров в щахтах при к.з. и благодаря этому может дать знaчиfeльный экономический эффект, повысить уровень безопасности эксплуатации электрооборудования на постоянном токе в угольных шахтахФо, рмула изобретения Устройство для защиты от тока короткого замыкания в цепи постоянного тока, Ьодержащее быстродействующий автоматический выключатель, дагчнк произвошюй контролируемого тока, датчик контролируемого тока, датчик тока уставки защиты и вычислительный блок, включающий два суммирующих элемента и два множительных элемента, причем выход первого множительного элемента подключен к первому входу первого суммирующего элемента, выход которого подключен ко входу упомянутого выключателя, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, -вычислительный блок снабжен интегрирующим элементом, выход которого и выход датчика производной контролируемого тока подключены ко входам первого множительного элемента, а выход датчика контролируемого тока подключен к первому входу второго суммирующего элемента и к первому входу второго множительного элемента, выход которого подключен ко второму входу первого суммирующего элемента, при этом датчик тока уставки защиты прдключен ко второму входу второго суммирующего элемента, выход которого подключен ко входу интегрирующего элемента и ко второму входу второго множительного элемента, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:; 1.Авторское свидетельство № 384171, Мки Н 02 Н 3/08. 1971, 2,Авторское свидетельство № 148450, Мки Н01Н71/74, 1961.