Реле сопротивления Советский патент 1979 года по МПК H02H3/40 H01H83/16 

(54) РЕЛЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ

.1 Изобретение относится к области электротехники и касается релейной защиты линий, электропередачи. Известны многозонные дистанционны защиты, измерительными органами кото рых являются реле сопротивления. Известны электромеханические реле сопротивления, выполненные по электромагнитному или индукционному принципам/ а также полупроводниковые реле сопротивления 1, 2 и 3. Принцип действия перечисленных ре ле основан на сравнений двух величин разность которых равна нулю при к.з. соответствующем срабатывании, т.е. фактическое измерение сопротивления до места к.з.не производится. Поэтому настройка, проверка и непрерывный контроль таких реле достаточно сложны. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является рере сопротивления, основгшное на принципе измерения величины сопротивления на зажимах реле 4. Такое выполнение обеспечивает возможность постоянной проверки исправности цепей переменного и выпрямленного тока с помощью контроля сопротивления на вхо де реле а нормальном нагрузочном режиме. Формы напряжений на выходах ин-. теграторов в цепях тока и напряжения одинаковы и представляют собой пилообразные напряжения. Причем время возврата интеграторов в исходное положение (при помощи электронных ключей) должно быть какМОЖНО меньше времени нарастания напряжения на выходе интегратора,так как только в этом случае среднее действующее или амплктудное значение напряжения на выходе схемы пропорционально сопротивлению на входе реле. Время нарастания напряжения на выходе интеграторов до максимального значения обратно пропорционально величине входного тока, а время возврата в нулевые начальные условие ограничено парё1метрами интеграторов и ключей, в частности предельной величиной тока и частоты, и практически постоянно. Шэтому при больших величинах токов время нарастания становится соизмеримым с временем возврата, и пропорциональность между выходным напряжением и сопротивлением на входе нарушается. Изменение напряжения возврата происходит по экспоненте с постоянной времени, определяемой параметрами цепи разР яда. 3 Для уменьшения погрешности реле нёрбходимо параметры этой схемы выбирать так, чтобы время нарастания было достаточно болт-,1Л1м по сравнению с временем возврата. Увеличение времени нарастания напряжения снижает 1быстродействие реле, особенно при малых токах.. Таким образом, такое реле имеет повышенные погрешности Зс1мера при больших токах и малое быстродейст при малых токах. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия реле со противления. - ...-.-.,,,-., Это достигается тем, что в предложенное реле сопротивления, содержащее промежуточные трансформаторы тока и напряжения, к которым подключены выпрямите-льяые мосты, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих интеграторов, соединённым со входами пороговых блоков и электронные ключи, дополнительно введены дваинвертирующих усилителя, элемент временной памяти и нуль-индикатор. При этом выходы выпрямительных мостов че.рез инвертирующие усилители и электронные ключи подключены ко вторым вхо дам интеграторов, выход порогового блока в цепи тока соединен через элемент -временной памяти с управляющими входами обоих электронных ключей, а выход интегратора в цепи напряжения подключен через нуль-индикатор к управляющему входу элемента временной памяти, , . . , На фиг, 1 показана структурная схе ма предложенного реле на фиг. 2 формы кривой напряжения на быходе инг теграторов. Реле содержит промежуточныетрансформаторы тока и напряжения 1 и 2, выпрямительные мосты 3 и 4 в цепях то ка и напряжения, инвертирующие усилители 5 и б, электронные ключи 7 и 8, интеграторы 9 и 10, пороговые блоки 11 и 12, элемент 13 временной памяти и .нуль-индикатор 14, Инвертируквдие усилители 5, 6, подключенные к выходам выпрямительных L мостов 3, 4, должны иметь стабильный коэффициент усиления, и поворот фазм входного напряжения на 180, Этим требованиям удовлетворяют, например, опергщионныё усилители с использовани ем интегральных микросхем. Интеграторы 9, 10 имеют пойеныией мере по два входа, оДин из которых соединен с выходом соответствующего выпрямительного моста, а другой через электронный ключ подключен к выходу инвертирующего усилителя. Кроме того интегратор 9 в цепи тока должен иметь ограничение величины выходного напряжения при одной из полярностей. Напря жение на выходе интегратора 9 может быть только однополярным. Элемент вре менной памяти 13, включенный между пороговым блоком 11 и управляющими 15 электродами ключей 7, 8, имеет управляющий вход, при подаче напряжения на который, происходит мгновенный возврат элемента 13 в исходное состояние. Нуль-индикатор 14, подключенный ко входу порогового блока 12, срабатывает в момент изменения знака входного 1напряжения или в момент перехода этого напряжения через нулевое значение. Выход нуль-индикатора соединен с управляющим входом элемента временной памяти. Схема реле работает следующим образом, 6т измерительных трансформаторов тока и напряжения к промежуточным трансформаторам 1 и 2 подводятся токи и напряжения защищаемого присоединения. Эти величины выпрямляются мостами 3 и 4, сглаживаются и подаются на первые входы интеграторов 9 и 10. При нулевых начальных условиях электронные ключи 7, 8 закрыты, полярность на пряжения на выходах выпрямительных мостов такова, что выходные напряжения интеграторов 9, 10 положительны и линейно нарастают (см, фиг. 2), В момент времени t линейно нарастакяциё во времени напряжениеиздостигает уровняиспн ,при котором порого- . вый блок 11 срабатывает. При этом на выходе элемента временной памяти 13 появляется сигнал, открывающий оба электронных ключа 7 и 8, От инвертирующих усилителей 5, б через эти ключи начинают протекать токи ко вторим входам интеграторов 9, 10. Благодаря инвертирукядим усилителям 5, б эти токи имеют противоположное направление йо сравнению с токами первых входов интеграторов 9у 10, Поэтому напряжения Us и и 10 начинают снижаться по линейному закону. Пороговый блок 11 возвращается в исходное состояние, а электронные ключи остаются включенными в течение времени, определяемого уставкой элемента 13 временной памяти. Снижение напряжения LI происхойит примерно с той же скоростью, что и нарастание, а снижение напряжения Цэнесколько, быстрее, чем нарастание, необходимо, чтобы при любых погрешностях элементов схемы напряжение Ш достигало нулевого уровня раньше, чем напряжение Шо , Напряжение: на интеграторе 9 не может иметь отрицательного знака. В свяЭи е этим, «ог-да в момент времени г напряжение UsДостигнет примерно нулевого уровня дальнейшее его изменение приостанавливается. Напряжение U-io проходит через нуль в момент времени ПР этом срабатывает нуль-индикатор 14, что вызывает сброс деёменной памяти и запирание электронных ключей 7 и 8, Процесс нарастания напряжений U9 и Ji« на выходах интеграторов наодгнается снова. При такой выполнении схемы и соответствующем выборе параметров каждый

5 период работы интеграторов начинается обязательно с нулевых начальных условий, что исключает накопление за рядов на конденсаторах интеграторов и 10. Амплитуда периодического напряжения и 10 в момент времени tt определяе ся следующим образом: : .i;,o k«L/t k.t; ,n,,lf hz, а частота f /trafc, f Как нарастание, так и спад напряже ния на выходе интегратора 10 происходят по линейному закону, причем соотношение между скоростями .нарастания спад всегда одно и тоже.Поэтому сред нее значение напряженияи|о,огрйниченное прямой.нарастания, пропорционально среднему значению этого напряжения, ограниченному прямой спада.Поскольку оба средних значения пропорциональны амплитуде , среднее результирунвдее выходное напряжение пропорционально сопротивлению на входе реле, как ив прототипе, однако ё отличие от последнего отсутствует, требование мгновенного возврата интегратора к начальн|11М условиям, В нормальном нагрузочном режиме к реле подводятся номинальное напряжение и ток нагрузки, на интеграторе 10 появляется напряжение, пропорциональное сопротивлению нагрузки, что можно Еизуально проконтролировать, напри мер вольтметром. Пороговый блок 12 не работает,. При к«з. на защищаемом присоединиНИИ сопротивление на зажимах реле падаат, напряжение на интеграторе 10 снижается, пороговый блок 12 .срабатывает и выдает сигнал на отключение электроустановки. Если допусти1 эе по условиям применения рпергщионного усилителя время возврата интегратора к нулевым началь ным условиям составляет t , минималь ное время нарастания напряжения в реле-прототипе равно около 201 , что дает пограиность в замере в зависимос ти от величины тока около 5%. В предложенном реле .времени,нарастания и спад одинаковы, поэтому при прочих равных условиях допустимая частота на пряжения на интеграторе примерно в

675515 П5 раз выше, чем в прототипе..Поскольку быстродействие реле определяется минимально допустимой частотой выходного напряжения (время нарастания до максимума или задранное время интегрирования) , при одинаковом диапазоне токов время действия предложенного реле может быть в 10 раз меньше (без учета сглаживающих фильтров), чем в прототипе. Возможно некоторое уменьшение быстродействия за счет повышения точности реле. Предложенное реле отличается повышенной надежностью и улучшенными основными характеристиками высокой точностью и быстродействием. Формула изобретения Реле сопротивления, содержащее промежуточные трансформаторы тока и напряжения с выпрямительными мостами, выходы последних соединены с первыми входами соответствующих интеграторов, выходы которых соединены со входами пороговых блоков, и злектронные ключи, отличающееся тем,что, с целью повышения точности и быстродействия, дополнительно введены два инвертирующие усилителя, элемент временной памяти и нуль-индикатор, при этом выходы выпрямительных мостов через инвёртирукадие усилители и электронные ключи подключены ко вторым входам интеграторов, выход порогового блока в цепи тока соединен через элемент временной памяти с управляющими вход.ами обоих электронных ключей, а выход интегратора в цепи напряжения подключен через нуль-индикатор к управлякщему входу элемента временной памяти. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Чернобровов Н.В. Релейная защита, М,, Энергия, 1974, с, 317. 2,Чернобровов Н,В. Релейная защита, М., Энергия, 1974, с. 319. 3.Чернобровов Н.В, Релейная защита, М,, Энергия, 1974, с, 316, 4,Заявка 2365721/07, кл, Н 02 Н 3/40, 1976, по котЪрой принято решение о выдаче авторского свиетельства.