Фазосравнивающий релейный орган Советский патент 1979 года по МПК H02H3/38 

, ; - I --Изобретение относится к области релейной зашиты и автоматики энергетических систем, в частности, к пусковым и измерительным органам сопротивления защит линий электропередач.

-Известны релейные органы на основе сравнения двух и более электрических величин, выполненные с применением в цепях формирования сравниваемых величин операционных (решающих) усилителей

Известные устройства содержат блоки датчиков тока и напряжения, сумматоры на основе операционных усилителей для формирования сравниваемых величин, пропорциональных току и напряжению зашишаемой цепи, схему сравнения электрических величин и выходной элемент.

Обладая рядом достоикств, прежде всетч} уменьшенными габаритами и малым потребпевнем по входнь1М цепям тока и напряжения, указанные органы не обеспечивают правильной работы в широких диапазонах входных сигналов вследствие

ограниченного диапазона входных сигналов операционного усилителя, при превы|шеШ И которого он переходит в режим насыщения и не выполняет основной своей функ-. ции обеспечения суммирования нескольких переменных входных сигналов, про-. порциональных току и напряжению защита-; емой цепи.

Известно также устройство, которое содержит датчики тока и напряжения, формирователи сравниваемых величин на основе операционных усилителей, активные частотные фильтры на основе операционных усилителей, схеМу сравнения и выходной элемент i2J.

Решение, примененное в прототипе, не позволяет обеспечить правильное функционирование устройства в широком диапазоне входных сигналов тока .и напряжения, вследствие ограниченного диапазона линейности, операционных усилителей и конечной чувствительности операционны: усилителей. Указанное сушественно ограничивает возможности применения измерительных органов на основе операционных усилителей в реальных условия: эйергетических систем, где возможные в зависимости от режима системы изменения уровней входных сигналов не позволяют производить суммирование входных сигналов операционными усилителями, .что приводит к неправильному функционированию измерительных органов. Цель изобретения - повышение, чувст вительности и обеспечение правильного функционирования в широком 1шапазоне входных сигналов. Для этого фазосравнивающий релейный орган, содержащий датчики тока и напряжения, присоединяемые к источкам тока и Н1апряжения, формирователи сравниваемых величин, выполненные на основе операцио1шых усилителей с частотно-зависимым блоком в цепи обратно связи, подключенные через входные сопротивления к датчикам тока и напряж ния, а выходы формирователей через бло сравнения подключены к выходному элементу, снабжен по числу сравниваемых величин последовательно соединенными пвухлолярным нелинейным элементом и фазосравнивающей RC -цепочкой, подключенными параллельно каждому частотно-зависимому блоку. На чертеже приведен описываемый релейный орган. Релейный орган содержит датчики 2 напр51женйя и тока, операционные усилители 3-4 в цепи формирования каждой из сравниваемых величин, входные сопрсугивления 5, бh со стороны цепей напряжения на суммирующихвходах операционных усилителей, входные сопра тивления 7, 8 .... in со стороны Цепей TOKia на суммируюцщх входах операционных усилителей, частотно-зависимые блоки 9, 10.... J1 в цепях обратной связи операционных усилителей, двухпоЛярные нелинейные пороговые 11, 12.., ,t1 элементы (стабилитроны, диоды), фазосдвигаюшие RC-цепочки 13, 14 ... Ц , блок 15 сравнения фаз, выходаой элеме . 16. Датчики 1 и 2 соединены сопроти лени51К1и с суммирующими входами опера ционных усилителей 3, 4... Y в цепи обратной связи -Операционных усилителей включены частотно-зависимые блоки 9, 1О.... h, нелинейные пороговые элементы и фаз ос двигающие TIC -цепочки 13, 14, а выходы операционных усилнteлeй соединены с соответствующими вх дами блока 1 5 сравнения фаз. нескольких электрических величин. Каждый из входов блока 15 qэaвнeния обладает определенным порогом по напряжению и току, необходимым для обеспечения правильного функционирования и стабильного состояния блока при отсутствии входных сигналов и для обеспечения ее помехоустойчивости. Для обеспечения чувствительности , и точности работы устройства при малых уровнях входных сигналов необходимо преодоление указанных выше порогов чувствительности, т.е. сравнительно высокий результирующий коэффициент усиления операционных усилителей, охвачв ных обратной связью, позволяющий иметь значительное превьшгение минимально возможной сравниваемой величины .-,„ над порогом чувствительности блока сравнения KQ . Так, для получения фазовой погрешности S° 5° необходимо условие п rnun - неоткуда следует, что при €/п реальной величине порога чувствительности KO 20-30 мВ, минимальная амцлитуда Сравниваемого сигнала на входе 15 должна быть ,5Bt Однако требования к необходимому диапазону входных сигнал /IО о Р ° nmun . тому, что в режиме больших сигналов операционные усилнтелн переходят в режим насыщения и не могут выполнять.-; основные функция суммирования на своем входе сннусоидальнЬ1х величин, пропорциональных токуй напряжению защищаемой цепи, т.е. измерительный орган перестает функционировать правильно. С целью обеспечения правильного функционирования в режимах больших входных сигналов при получении необходимой точности работь и чувс твительности в режимах малых- входных сигналов между суммирующими входами операционных усилителей 3, 4,... h н их выходами параллельно частотно заотЕсимым блокам i), 10...Л включены соответственно последовательно соединенные двухполярные нелинейные пороговые элементы (диоды, стабилитронь:) 11, 12.... In и фазосдвигающие 1ЯС-цепочки 13, 14...tl. При малых уровнях входных сигналов пороговые элементы закрыты и резуль, тирующий коэффициент передачи формирователей сигналов достаточно высок, что . обеспечивает значительное превьппение уровня величин , В над порогом

хемы сравнения 6 . С увеличением ровней входных сигналов происходит открытие пороговых элементов 11, 12 .... п. При этом результирующий коэффициент передачи сигнала уменьшается, что обеспечивает линейный режим операционных усилителей при больших уровнях сигналов и правильное функционирование схемы. Модуль результирующего сопротивления КС -цепи 13, 14.... И выбирается из условия обеспечения линейного режима операционного усилителя с мак- . симально возможными значениями входных сигналов при коротких замьшаниях на границе зоны действия. Для уменьщения фазовых погрешностей аргумент опротивления, КС-цепи 13, 14... п выирается близким к аргументу входного со ротивления частотно-зависнмого элемента.

Таким образом, включение между суммирующим входом слтерационного усилителя и его выходом цепочки из последо ательно включенных двухполярного нелинейного порогового элемента и фазо- сдвигающей ЯС -цепи позволяет обеспечнть правильное функционирование измерительных органов на основе фазосравнивающих схем с сумматорами сигналов на основе операционнЬхх усилителей в широком диапазоне вхосшых сигналов при одновременном обеспечении необходимой чувствительности и точности в режимах малых входных сигналов. Указанное делает возможным использование операционных усилителей для суммирования сигналов в цепях формирования сравниваемых величин и вьшолнения активных частотных фильтров в измерительных органах устройств защит различных напряжений, предназначенных для работы&; условиях широкого изменения величин входных

сигналов, что имеет место в реальных условиях при применении измерительных органов.

Формула изобретения

Фазосравнивающий релейный орган, содержащий датчики тока и напряжения,

присоединяемые к источникам тока и напряжения, формирователи сравниваемых величин, вьшолненные на основе операционных усилителей, с частотно-зависимым блоком в цепи обратной связи, подключенные через входное сопротивление к датчикам тока и напряжения, а выходы формирователей через блок сравнения фаз подключены к. выходному элементу, отличающийся тем, что, с

целью повышения чувствительности и

обеспечения правильного функционирования в широком диапазоне входных сигналов, снабжен по числу сравниваемых величин последовательйо соединенными двухполярными нелинейным элементом и фазосдвигающей RC -цепочкой, подключенными параллельно каждому частотнозависимому блоку.

30

Источники информации, npHHSTTbie во внимание при экспертизе

1.Ванин Б. К., Енин А. С. Реле направления мощности на операционных

35 усилителях, М., Электричество, 1975, № 7.

2.1ишкин Ф. В., Некоторые вопросы .построения схем реле сопротивления на активных звеньях с операционными уси40

лителями, труды МЭИ, М., вып. 271, 1975, с. 68-80.

.- V V f

..УЛ

,- .,

V

V V-

702448