Реле сопротивления Советский патент 1980 года по МПК H02H3/40 H01H83/16 

Изобретение относится к электротехнике и может применяться в качестве измерительны органов сопротивления или направления мощности комплектных устройств защиты. Известны реле сопротивления на принципе сравнения фаз двух и более электрических величин, основанные на сопоставлении времени совпадения (несовпадения) знаков мгновенных значений двух и более электрических величин с заданным временем 1, 12. Одним из основных недостатков указанных устройств является их недостаточная чувствительность к малым уровням входных сигналов вследствие того, что импульсы совпадения (несовпадения) сравниваемых величин формируются с использованием полупроводниковых диодов, имеющих определенный порог открытия. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому реле сопротивления является фазосравнивающе реле направления мощности, содержащее блок формирования сравниваемых синусоидальных величин на основе операционных усилителей. блок формирования прямоугольнъ1Х импульсов совпадения (несовпадения) сравниваемых величин, выполненную на трех ОУ, блок измерения длительности импульса совпадения (несовпадения) и выходной орган. Недостатком устройства является сложность блока формирования прямоугольных импульсов совпадения (несовпадения), заключающаяся в необходимости наличия для двухполупериодной быстродействующей сХемы 2 (п tl) операционных усилителей, работающих в режиме компараторов, где п - число сравниваемых величин. Цель изобрете 1ия - упрощение реле. Поставленная цель достигается тем, что в реле сопротивления, содержащем измерительные преобразователи тока и напряжения, выходы которых подключены ко входам блока формирования сравниваемых величин выполненного на операщюнных усилителях, на выходе которого последовательно включены блок формирования прямоугольных импульсов совпадения (несовпадения) знаков мгновенных значений сравниваемых величин, блок измерения длительности импульса совпадения (несовпадения) ч и выходной орган и источник питания, формирования прямоугольных импульсов сов. падения (несовпадения) знаков мгновенных Значений сравниваемых величин выполнен в.

ВТйДе йЬСпедовательно включенных диодных селекторов положительного и отрицательного

сигналов и компаратора на дифференциальном - - бшрйВДЬйяом усилителе, причем выходь диод йьМ бёлёктбров прлоШтеЖног6 ТГ15ТрйЩтёль- ю (Ш сйгаалбВ подключены соответственно к положительному и отрицательному полюсам 1ЙтШ1Ш Шоаййй Ч

вновь введёйные делители напряжения из двух рёзистбров, средние точки которых подключе- j5 ни k Ш бё||тйрующем Шй нёЖвертаруй

входам упомянутого диффёрёнг(йал6нбГо опера 1оШнйого усилителя и через вйьвь введенные диоды к нулевой точке источника питания.

На Чертеже изображена функциональная20

схема реле сопротивления.

Реле сопротивления содержит трансф(5рйаторы 1 напряжения и 2 тока, блок 3 формиро ййнйя г - сравйИВаемых величин, диодный

селектор 4 положительных и отрицательных 25 сигналов на основ диодов, делитель напряжения из резисторов 5 и 6, включенный между выходом ДИОДНОГО селекто раположительных °° сЖналов и отрицательным полюсом источника - Питания, делитель напряжения из резисторов зо

7 и 8, включенный между выходом диодного 7 селектора отрицательных .сигналовиположительным полюсом источника питания, диоды 9 и 10, каждый из которых включен в запирающем направлении между нулевой точкой источ- 35 кика питания и средней точкой соответствую Щего ДеЛи1еля, операционный усилитель 11, включенный дифференциально отйЬшснйю к средним точкам делителей, измеритель 12 длйтёльнгости импульса совпадения (нёёовПадения) и выходной орган 13..

Для правильного фу1Н1 :10;и6нйрования схемы необходимо, чтобы на входе ИзМёрителя длительности 12 тоШнШё11ЖШ и:1ЙИ5И6сы Йри несовпадении знаков мгновенных значений 5 сравниваемых велиЙш и oтpйuateльйыё йм пульсы при совпадении знаков мгновенных значений всех сравниваемых величин. Отрицательные импульсы должны бытьт 1 ЖГ При отсутствии входных сигналов или при отсут- ,д ствии хотя бы одной из величин. Последний случай характеризует отсутствие самохода

iffipfffiieffiibix реле сопротивления или реле Направления мощности.

ДШ 1олучеЖ 9 ШМжИй импульса jj на входе Измерителя длительности необходимо, чтоШ 11Ъ ёйцИал to4KH а; на входе операционного усилителя 11 был выше потенциала точки S . В противоположим (1учаёим1Пульс

На вь1ходе операционного усилителя II будет отрицательным.

При несовпадении сравниваемых величин 4 - 2о по знаку открыт хотя бы один из иодов диодного селектора положительных сигналов и хотя бы один из диодов V( - Vp , йодйогб селектора отрицательных сигналов. При этом напряжением с диодного селектора положительных .сигналов открыт диод 9, потенциал точки ОУ становится положительным И не превышает величины падения напряжения UQ на открытом диоде 9. От сигнала с селектбра отрицательных сигналов потенциал точки на инвертирующем входе onepaiinoHного усилителя 1Г снижается, при достаточном уровне Отрицательного сигнала становится отрицательным и непревосходящем по величине

напряжения UQ на открытом диоде 10.

Таким образом, при несовпадении мгновенных значений сравниваемых величин имеется

-,. : . . «,; -- ,...

положительное напряжение между входами операционного усилителя 11 и появляется сигнал для набора; в иержки времени На Входе измеритетю 12 длительности импульса совпадения (несовпадения).

При одинаковых знаках величин - 6г в случае их п6ложИ1ельности открыты диоды селектора ПблЬЖй1ельШ)1Х сигналов н имеется положительный на неинвертирующем входе операционного усилителя И не превосходящий по величине прямого падения напряжения на открытом диоде 9. Однако при этом заперт диод 10 и на инвертирующем входе ft имеемся положительное напряжение Ui . Соотношение между резисторами 7 и 8 выбирается таким образом, чтобы с запасом выполнялось условие U(Jo в результате чего в рассматриваемом случае между входами усилителя И приложено отрицательное напряжение и на его выходе существует отрицательный сигнал. В случае, если значение всех величин g, -бп отрицательны, работайХёЛОл происходит аналогично, так как Схема сиМА4етрична для положительных и отрицательных полярностей сигнала. При этом ОТ1ФЫТ диод 10 и закрыт диод 9.

При отсутствии резисторных делителей и ВйПючШШХ между их средними точками диодов, схема неправильно функционирует при отсутсмии одного из сигналов (имеется самоход по току или напряжению) и для правильНой ее работы необходимы раздельные каналы формирования импуЛьсов совпадения (иесоШаденИя) для положительных и отрицательнь|х мгновенных значений сравниваемых величин.

Таким образом, включение резисторных делителей на выходах диоднь}х селекторов положительного н отрицательного сигналов в сочетании с включением диодов между средни ми точками делителей, и иулевой точкой питания позволяет использовать для формирования сигнала совпадения (несовпадения) обеих полярностей двух и более сравниваемых величин один чувствительный дифференциально включенный операционный усилитель и обеспе ;чить правильную работу схемы в основных режимах, в том числе и при отсутствии одной из сравниваемых величин. Высокая чувстви.тельность схемы обеспечивается и тем, что в 1 нормальном режиме работы диоды селекторов положительного и отрицательного сигнала открыты по цепи от положительного до отрицательного полюсов источника питания через резисторы 7, 8, 9 и 10. Применение данного решения в реле сопротивления дистанционных защит линий электропередач с четырехугольной характеристикой срабатывания позволяет более чем в 2 раза сократить количество операционных усилителей в устройстве (5 усилителей вместо 12) при обеспечении необходимой чувствительности к малым входным сигналам. Формула изобретения Реле сопротивления, содержащее измеритель ные преобразователи тока и напряжения, выходы которых подключены ко входам блока .формирования сравниваемых величин выполненного на операционных усилителях, на выходе которого последовательно включены блок формирования пряКюугольных импульсов 1совпадения (несовпадения) знаков мгновенных значений сравниваемых величин, блок измерения длительности импульса совпадения (несовпадения) и выходной орган и источник питания, отличающееся тем, что, с целью упрощения реле, блок формирования 1фямоугольных импульсов совпадения (несовпадения) знаков мгновенных значений сравниваемых величин выполнен в виде последовательно включенных диодных селекторов положительного и отрицательного сигналов и компаратора на дифференциальном операционном усилителе, причем выходы диодных селекторов положительного и отрицательного сигналов подключены к положительному или отрицательному полюсам источника питания через соответствующие вновь введенные делители напряжения из двух резисторов, средние точки которых подключены к инвертирующему или нейнвертирующему вх,одам упомянутого дифференциального операционного усилителя и через диоды к нулевой точке источника питания. Источники информации принятые во внимание при зкспертизе 1. Фабрикант В. Л. Основы теории построения измерительщ 1Х органов релейной защиты и автоматики. М., Высщая щкола, 1968, с. 111-114. 2. Шнеерсон Э. М. Полупроводниковые реле сопротивления. М., Энергия, 1975, с. 79-82. 3. Ванин В. К., Енин А. С. Реле направления мощности на операционных усилителях.М., Электричество, N 7, 1975, с. 70-74, фиг. 2.

1

J