Реле сопротивления Советский патент 1980 года по МПК H02H3/40 H01H83/20 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве измерительного органа с дву мя или с одной подводимыми электричеокими величинами в устройствах релейной защиты элементов электрически систем. Известны реле защиты, основанные на сравнении продолжительности временных интервалов. В этих реле сравниваются длительности одних интервалов времени, на которых наблюдаются определенный признак (например, превышение переменной величины заданног порога или совпадение знаков двух ве личин) с длительностью других интервалов. В качестве последних могут . быть использованы интервалы, на кото рых наблюдается некоторый иной, признак (например, несовпадение знаков двух величин). Более просты реле, у которых длительность других интервалов заранее задана LU или же равна времени, в течение которого первый признак не наблюдается 12. Известные реле с одной или двумя подведенными величинами содержат измерительные блоки, формирующие прямоугольное напряжение, длительность импульсов которого, во-лервых, зависит от уровня входной величины, а во-вторых,. - от угла сдвига фаз. К выходу измерительного блока подключается интегратор, содержащий конденсатор и переменный резистор, I изменением которого регулируется уставка или зона работы реле. Выходное напряжение интегратора подается на реагирующий орган, выполненный чаще всего в виде расширителя импульсов или же нуль-индикатора, В схемах рассматриваемого класса реле существенную роль играют четыре различных уровня потенциала на выходе интегратора. Зцу, и Э - верхний и нижний пороги ограничителя; DC-J- и - потенциалы срабатывания и возврата компаратора, причем B-j: (1) Наиболее близким к изобретению по своей технической сущности является реле, содержащее формирователь прямоугольного напряжения, интегратор, компаратор и ограничитель напряжения 3. Здесь используется выходное напряжение интегратора одного только знака, что сужает диапазон линейности

интегратора и область, в которой могут быть установлены пороги компаратора ограничителя. Кроме того, для попучения различных характеристик реле в самом общем случае необходимо иметь возможность изменять все четыре порога независимо друг от друга, но так, чтобы сохранялось неравенство (1).

Известное реле такой возможности не представляет.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей реле.

Поставленная цель достигается тем что в реле сопротивления, содержащем последовательно включенные блок формирования прямоугольного напряжения, на входы кот.Ьрого подаются сравниваемые величины, интегратор, компаратор выполненный на дифференциальном операционном усилителе, к инвертирующему входу которого подключены выход интегратора и катод диода, а между выходом и неинвертирующим входом включен резистор, и источник питания дополнител1гно введены делитель напряжения из четырех переменных резисторов и три диода, при этом одни нерегулируемые выводы первого и второго резисторов одного плеча делителя напряжения подключены к плюсу источника питания, одни нерегулируемые выводы третьего и четвертого резисторов другого плеча делителя напряжения подключены к минусу источника питания, два других нерегулируемых вывода первого и третьего резисторов соединены последовательно и подключены к нулевой точке источника питания, нерегулируемый вывод второго резистора подключен к регулируемому выводу первого рпзистора, к которому подключен также катод одного из диодов, анод которого соединен с неинвертирующим входом дифференциального операционного усилителя и с катодом другого диода, анод которого подключен к регулируемому выводу третьего резистора и нерегулируемому выводу четвертого резистора, третий диод подключен анодом к инвертирующему входу дифференциального операционного усилителя, а катодом - к регулируемому выводу второго резистора, кроме того, регулируемый вывод четвертого резистора подключен к второму входу интегратора и к аноду упомянутого диода.

На фиг. 1 представлена принциписшьная схема реле сопротивления; на фиг. 2 - диаграмма, поясняющая его работу.

Реле содержит блок 1 формирования прямоугольного напряжения; интегратор 2, операционный дифференциальный усилитель 3, резистор 4 в цепи положительной ооратной связи; диод 5; первый, второй, третий и четвертый резисторы 6, 7, 8 и 9 делителя напряжения и диоды 10, 11, 12 ограничителя напряжения.

Контролируемые переменные электрические величины подаются на вход блока 1, который различает два типа временных интервалов- на первый потенциал его.выхода Jg, U д, а на вторых Зд Ug. Если в реле производится сравнение фаз двух синусоидальных величин А и В, то блок 1 содержит схему совпадения, которая создает положительный выходной сигнал, когда знаки синусоид совпадают, и отрицательный - в противном случае.

Потенциал выхода интегратора 3, может изменяться в пределах от

где ди и iU2 - прямые падения напряжения на диодах 5 и 10.

Компаратор срабатывает, когда 0. поднимается до уровня

3

опускается и возвращается, когда

до уровня

где ди и дЦд - прямые падения напряжения .на диодах 11 и 12. Потенциал выхода компаратора З.р после срабатывания принимает значение (-U|-), а после возврата - (+Uj). После срабатывания 3 С, и через резистор 4 от точки h к точке протекает ток, открывающий диод 12, а после возврата Ur. р- и тогда через тот же резистор от точки к точке протекает ток, открывающий диод. Если хотя бы одна из входных величин отключена или не достигает уровня срабатывания блока 1, то 3c(--Uci, 3с 3 Uj, диоды 5 и 11 открыты, а диоды 10 и 12 заперты .

- Изменением положения регулировочных выводов резисторов 6, 8 и пороги0 и могут устанавливаться независимо друг от друга. Они должны быть в итоге установлены так, чтобы разность

5 Т-ЗСТ- БТ

оказалась достаточной для исключения

вибрации реле при срабатывании и возврата. Изменением положения регулировочных выводов резистора 7 и 9 поро0 также устанавливаются независимо друг от друга. Поскольку ,j , неравенство (1) при такой регулировке остаёмся в силе. Разность

Ч:-Зст-Зн

определяет время срабатывания реле,

а разность дп --i т

JBT

определяет время возврата.

Увеличением порогов Звч и Зц можно добиться Нсщежной защиты от помех, искажающих во время переходного процесса форму входных сигналов. Кроме того, эти пороги позволяют наделить реле еще и функцией элемента времени В тех же случаях, когда замедления не требуется, порог DHV, желательно сов с порогом , а з.„ с 3 Если Гредлагаемое реле используется в качестве фазосравнивающего устройства, то в общем случае оно.деиствует по принципу сравнения времени совпадения с временем отсутствия совпадения знаков величин А и В, В частном же случае, когда требуется максиМсшьное быстродействие, оно может дей ствовать и по принципу сравнения времени совпадения с заданным. Обычно в реле, построенных по этому принципу применяются расширители импульсов. Здесь же они не требуются. При синусо идальной форме входных сигналов, частоте 50 Гц и ширине рабочей зоны 180° разность ли т должна быть лишь несколько большей величины, на которую может измениться напряжение на конде саторе интегратора за время 5 мс. Тог да при угле максимальной чувствительности реле срабатывает за время лишь незначительно большее 5 мс. В этом случае при отключении хотя бы одной из величин время возврата также лишь незначительно превышает 5 мс. Предложенные мероприятия расширили функциональные возможности реле. В реле могут быть обеспечены высокая помехоустойчивость, заданное время срабатывания и возврата, не изменяющие другие параметры регулировки рабочей зоны, а, когда требуется - быстродействие до 5 мс. Формула изобретения Реле сопротивления, содержащее по следовательно включенные блок формир вания прямоугольного напряжения, на входы которого подаются сравниваемые величины, интегратор, компаратор, вы полненный на дифференциальном операционном усилителе, к инвертирующему входу которого подключен выход интег ратора и катод диода, а между выходо и не инвертирующим входом включен ре.зистор, и источник питания, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможное- . тей реле, дополнительно введены делитель напряжения из четырех переменных резисторов и три диода, при этом одни нерегулируемые выводы первого и второго резисторов одного плеча делителя напряжения подключены к плюсу источника питания, одни нерегулируемые выводы третьего и четвертого резистс ров другого плеча делителя напряжения подключены к минусу источника . питания, два других нерегулируемых вывода первого и третьего резисторов соединены последовательно и подключены к нулевой точке источника питания, нерегулируемый вывод второго резистора подключен к регулируемому выводу первого резистора, к которому подключен также катод одного из диодов, анод которого соединен с неинвертирующим входом дифференциального операционного усилителя, и с катодом другого диода, анод которого подключен к регулируемому выводу третьего резистора и нерегулируемому выводу четвертого резистора, третий диод подключен анодом к инвертирующему входу дифференциального операционного усилителя, а катодом - к регулируемому выводу второго резистора, кроме того, регулируеьшй вывод четвертого резистора подключен к второму входу интегратора и к аноду упомянутого диода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР W 146843, кл. И 01 Н 83/18, I960. 2.Авторское свидетельство СССР 210935, кл. G 06 R 25/00, 1965. 3.А. Витанов, Н. Псев и В. Цаперков. Использование интегральных схем в релейной защите. В сб. Релейная защита и противоаварийная автоматика. М., Энергия, 1976, с. 37-50.

/%х

°П ПП

Rftl

у,

/V

А

I t

.

I

Л