Устройство для защиты электрической машины от перегрузки по току Советский патент 1978 года по МПК H02H3/08 H02H7/06 

1

Изобретенве относится к области релейной защиты электроэнергетических объектов, а именно к устройствам защиты электрических машин от перегрузок по току.

Для защиты электрических машни от перег.рузки используются реле с зависимой от тока выдержкой времени . Напри мер, для заадиты генератО|ров от перегрузок по току обратной последовательности для получения обратноквадратичной характеристики выдержки времени срабатывания, согласованной с перегрузочной характеристикой генератора, используется заряд конденсатора до неизменного уровня орабатывания постоянного тока, пропорционального квадрату входного сигнала, например тока- обратной последовательности в обмотках статора генератора. В таких реле для получения требуемой зависимости необходимо использовать квадратор величины с большим динамическим диапазоном, что приводит к значительному усложнению реле и создает нелинейную нагрузку на источник сигнала.

Известно устройство для защиты генератора от перегрузки, которое содержит коиденсаторный интегратор с токостабилизирующим транзистором, частотно-импульсный модулятор И1 детектор уровня заряда конденсатора. На выходе модулятора выра батываются импульсы напряжения постоянной амплитуды и

длительности, частота которых прямо пропорциональна входному сигналу Эти импульсы управляют диодным ключом в цепи- зарядного тока интегратора, величина которого пропорциональна входному сигналу, благодаря чему и осуществляется комбинированная частотноимпульсная и амплитудная модуляция зарядного тока интегратора, обеспечивающая получение обратно квадратичной характеристики времени срабатывания реле. Однако необходимые для аналогового интегрирования конденсаторы с высоким Ка-чеством диэлектрика обладают большими габаритами, весом, стоимостью, а имеющие место утечки по изоляции элементов схемы ограничивают точность и стабильность больших выдержек времени, особенно в условиях повышенной влажности окружающей среды.

Известно также устройство для защиты генератора от перегрузки токам-н отрицательной последовательности, которое содержит формирователь напряжения, пропорционального току отрицательной последовательности, два преобразователя напряжения в пропорциональную ему частоту импульсов, коммутатор, и последовательно включенные счетчик импульсов, дешифратор и выходной триггер, причем к выходу формирователя подключены входы преобразователя, пускового органа и коммутатора, управляющий вход которого подключен к выходу первого «.реоб.разователя, а выход - ко -входу вгарого преобразователя, выход пускового органа соединен со входами установки на «нуль преобразователей, счетчика и выходного триггера. Это устройство по своей технической сущности и назначению является наиболее близким -к предлагаемому и потому может быть рассмотрено в качестве прототипа. Его недостатками являются низкая точность и малая стабильность характеристики срабатывания, что олределяется наличием коммутатора и двух -преобразователей, а также значительные вес и габариты устройства. Целью изобретения я-вляется повышение т-очности и -ста-бильности характеристики срабатывания устройства с одновременным уменьшением его веса и габаритов. Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит включенные между выходом преобразователя и входом счетчика соединенные последовательно делитель частоты с постоянным коэффициентом деления, одновибратор и элемент И, на второй и третий входы которого подключены выход преобразователя и инвертированный выход выходного три-rreipa, а входы установки на «нуль делителя частоты и одновибратора соединены с выходом пускового органа. Для получения необходимой зависимости выдержки времени ср от управляющего сигнала I в соответствии с выражением где А- const в некотором диапазоне изменения входного сигнала /мин / /мако на вход счетчика им1пульсов подают серии импульсов неизменной продолжительности с частотой, пропорциональной входному 1сигналу, а частота И1мпульсов заполнения каждой серии также пропорциональна входному сигналу. Блок-схема реле приведена на чертеже. Входной переменный ток (напряжение) преобразуется формирователем 1 в выпрямленное и сглаженное напряжение, пропорциональное входному сигналу Напряжение U лодв-одится к пусковому органу 2 и преобразователю 3, где оно преобразуется в пропорциональную частоту прямоугольных импульсов f K,(J K-K,-L Им1пульсны-й сигнал с частотой fi поступает делитель частоты 4 с коэффициентом деления п, частота следования импульсов на выходе которого равна f Л K-Kif /а - - пп Имлульсы с частотой fz запускают одновибратор 5, формирующий стабильный временной интервал tn. Выходной сигнал одновибратора 5 и импульсы частоты /i от преобразователя поступают на различные входы элемента И 6, на третий вход которого подается разрещающий сигнал инверсного выхода выходного триггера 7. При наличии сигнала с выхода одновибратора 5 импульсы частоты /i поступают на вход счетчика импульсов 8. После подсчета счетчиком Л импульсов на выходе дещифратора 9 появляется импульс, приводящий к срабатыванию выходного триггера 7, после чего с помощью элемента И 6 запрещается дальнейшая подача счетных импульсов на счетчик. Число импульсов L частоты fi в пакете, проходящем через элемент И 6 в теч-ение одного импульса одновибратора tn равно ,.f, K-K,-t,-L При этом для заполнения счетчика 8 емкости потребуется Л пакетов импульсов. Время заполнениЯ счетчика 8 (время срабатывания устройства) составит L/2 ,- Пусковой орган 2 ограничивает минимальную величину входного тока /мин, при котором устройство срабатывает и при возврате осуществляет установку на «нуль делителя частоты 4, одновИбратора 5, счетчика 8 и выхо-дного триггера 7, обеспечивая подготовку схемы к повторному -срабатыванию. Использование двойной частотно-импульсной модуляции с различными характеристиками преобразования -напряжения в частоту позволяет иметь лишь один яpeoiбpaзo,вaтeль аналогового сигнала в частоту импульсов с линейной модуляционной характеристикой. Остальные элементы устройства: делитель частоты, генератор постоянного временного инте,рвала одновибратора, счетчик импульсов и триггер - являются типовыми элементами автоматики- и легко реализуются методами микроэлектронной технологии в виде интегральных микр-осхем широкого применения. Последнее обстоятельство -определяет их низкую перспективную стоимость, а следовательно выполнение реле по рассмотренной блок-сх-еме обеспечивает снижение габаритов, веса и стоимости реле защиты при -одновременном повыщении точности и стабильности характеристики срабатывания. Формула изобретения Устройство для защиты электрической ма-шияы от перегрузки по току, содержащее формирователь выпрямленного напряжения, пройорцианального току, пусковой орган, преобразователь напряжения в пропорциональную ему частоту импульсов и последовательно включенные счетчик импульсов, дешифратор и выходной триггер, причем к выходу формирователя .подключены входы преобразователя и пускового органа, выход которого соединен с входами установки на «нуль счетчика и выходного триггера, отличающее ся тем, что, с целью повышения точности и стабильности характеристики -орабатыбания с одновременным уменьшением веса и габаритов устройства, оно дополнительно сна бжено включенными между выходом преобразователя и входом счетчика соединенными последовательно делителем частоты с постоянным коэффициентом деления, одновибратором и элементом И, на второй и третий входы которого подключены выходы преобразователя и инвертированный выход выходного триггера, а входы установки на «нуль делителя частоты и одновибратора соединены с выходом пускового органа.