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

(54) РЕЛЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве элемента дистанционной защиты.5

Известны реле сопротивления, основанные на сравнении синусоидальных величин, пропорциональных току, а также геометрической сумме тока и напряжения в четырехполюсной JQ индукционной системе с цилиндрическим ротором l.

К недостаткам этих реле относятся значительное потребление в цепях тока и напряжения, большое время дей- ,, ствия, ненадежная работа контактов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является время-импульсное реле сопротивления, содержащее 2Q блок формирования сравниваемых величин, блок формирования импульсов совпадения мгновенных значений величин, блок, измеряющий длительность сигналов совпадения, и выходной элемент 25 2.

Недостатком этого реле сопротивления является его срабатывание при качаниях, если центр качаний окажется в пределах защищаемой зоны, что

требует применения специальных блокировок при качаниях.

Целью изобретения является исключение срабатывания реле при качаниях.

Поставленная цель достигается тем, что в реле сопротивления, содержаицее измерительные преобразователи тока и напряжения, подключенные входами к фазам защищаемого элемента, а выходами - ко входам блока формирования двух сравниваемых величин, имеющего четыре выхода, подключенные ко входам блока формирования импульсов совпадения мгновенных значений сравниваемых величин, выходы которого подключены ко входам блока измерения длительности сигналов совпадения, выход которого подк.гпочен к выходному элементу, дополнительно введены инвертирующий элемент И/, два формирователя импульсов, два интегратора, два пороговых элемента, два элемента ИЛИ, одновибратор и элемент И, причем второй и четвертый выходы блока формирования двух сравниваемых величин подключены также ко входам инвертирующего элемента И, выход которого под- ч ключей к одному из входов каждого инТёгратора и через один из формирователей импульсов - к управляющему вх ду одного из интеграторов, один из выходов блока формирования импульсов совпадения мгновенных значений сравниваемых величин подключен также к другим входам интеграторов и через другой формирователь импульсов - к управляющему входу другого интеграто ра, выход каждого из интеграторов че рез соответствующий пороговый элемен подключен ко входу одного элемента ИЛИ, выход которого через одновибрат подключен к одному из входов другого элемента ИЛИ, к другому входу кото, рого подключен-выход элемента И под ключенного входами к выходному элеме гу и выходу последнего из вышеупомянутых элементов ИЛИ. На фиг. 1 приведена функциональна схема реле, на фиг. 2 и 3 - временны диаграммы, поясняющие работу реле при наличии качаний и при возникнове нии повреждения соответственно. Реле сопротивления содержит блок 1 формирования двух сравниваемых величин, блок 2 формирования импульсов совпадения мгновенных значений сравниваемых величин, блок 3 измерения длител ности сигналов совпадения, йыходной элемент 4, первый, второй, трети и четвертый выходы 5, 6, 7 и 8 блока формирования двух сравниваемых ве личин соответственно, инвертирующий элемент И 9 интеграторы 10 и 11,формирователи 12 и 13 импульсов,пороговые элементы 14 и 15,элементы ИЛИ 16 и 17, одновибратор 18, элемент И 19, Выходы измерительных преобразователей тока и напряжения подключены ко входам блока 1 формирования двух сравниваемых величин, на выходах 5 и 7 которого образуются положительные прямоугольные импульсы со стабилизированной амплитудой, которые совпадают по времени и продолжительности с положительными полуволнами формируе1 «зх напряжений, а на выходах 6 и 8 - аналогичные положительные импульсьз, совпадающие с отрицательными полуволнами формируемых напряжений. Выходы блока 1 подключены ко входам блока 2 формирования импульсов совпадения мгновенных значений, а его выходы - ко входам блока 3 измерения длительности сигналов совпадения. На выходе блока 3 включен выходной элемент 4. Выходы б и 8 блока 1 подключены ко входам и вертирующего элемента И 9, выход которого подключен к интеграторам 10 и 11 и через формирователь 13 импульсо к управляющему входу интегратора 10. Один выход блока 2 подключен также к другому входу интеграторов Ю 11 и через формирователь 12 импульсов - к управляющему входу интегратора 11. Выходы интеграторов 10 и 11 через пороговые элементы 14 и 15 подключены ко входам элемента ИЛИ 16, выход которого через одновибратор 18 подключен к элементу ИЛИ 17,к которому подключен также выход элемента И 19. Ко входам элемента И 19 подключены выход элемента 4 и выход элемента ИЛИ 17. Реле сопротивления работает следующим образом. В блоке 1 производятся линейные преобразования вторичных величин тока и напряжения, такие как гальваническое разделение цепей, геометрическое суммирование, сдвиг по фазе и формирование импульсов. На один вход блока 2 подаются импульсы с выходов 5 и 7, и на его выходе образуются также положительные импульсы со стабилизированной амплитудой, совпадающие и равны по продолжительности времени совпадения положительных полуволн сформированных напряжений. На другой вход блока 2 подаются импульсы с выходов 6 и 8, и на его выходе образуются также положительные импульсы, соответствующие времени совпадения отрицательных полуволн сформированных напряжений. Эти импульсы подаются на блок 3 измерения длительности сигналов совпадения с уставкой 5 мс. В области срабатывания время совпадения положительных и отрицательных полуволн превышает установку блока 3 и на его выходе появляются короткие импульсы, продолжительность которых равна разнрсти между продолжительностью совпадения и уставкой блока 3, период следования этих импульсов равен Т/2. Элемент 4 превращает последовательность коротких импульсов в непрерывный положительный стандартный сигнал. К выходам б и. 8 блока 1 подключен также элемент И 9 с инвертированием выходного сигнала, и при совпадении по времени отрицательных полуволн входных напряжений, то есть положительных импульсов на входе И 9, на его выходе появляются отрицательные импульсы, во время несовпадения или отсутствия входных импульсов на выходе имеется нулевой сигнал. На вход формирователя 12 импульсов поступают отрицательные импульсы, и на его выходе образуются короткие положительные импульсы с длительностью ОД - 0,15 мс, фронт которых совпадают с фронтом пускового импульса. Аналогично работает формирователь 13. Импульсы совпадения положительных полуволн синусоидальных величин, имеющие положительный знак, с выхода блока 2 и импульсы совпадения отрицательш вс полуволн имеющие отрицательный знак, с выхода элемента И 9 подсиотся на входы интеграторов 10 и 11, вьтолненных, например, на основе операционных усилителей по схеме с заземленным конденсатором. Во время положительного входного импульса выходное напряжение интегратора и напряжение на интегрирующем конденсаторе возрастает, в паузу между импульсами интегратор переходи в режим хранения информации, при отрицательном импульсе выходное напряжение и напряжение на конденсаторе уменьшаются. Поскольку амплитуды как положительного, так и отрицательного входного импульса строго одинаковы и стабилизированы, выходное напряжение интегратора к моменту завершения импульса пропорционально длительности импульса. При появлении на выходе блока 2 положительного импульса немедленно появляется кратковременный импульс на выходе формирователя 13, при помощи которого производится пол ный разряд интегрирующего конденсаТора интегратора 10, после чего он начинает заряжаться. После окончания положительного импульса интегратор переходит в режим запоминания до начала отрицательного импульса, когда конденсатор начинает разряжаться, и, если продолжительность отрицательного импульса равна длительности положительного, то к концу отрицательного импульса конденсатор разряжается до нуля. Далее рассмотренный процесс повторяется и в таком режим работает.схема в нормальном состоянии энергосистемы при отсутствии качаний. На фиг. 2 показаны временные днаграммы работы реле при возникновении качаний, в частности, когда цент качаний приближается к границе защищаемой зоны. Номерами обозначены напряжения на выходе элементов, обозначенных этими номерами. В рассматриваемом режиме продолжи тельность каждого последующего по времени выходного импульса элементов 2 и 9 больше предыдущего. Тогда для интегратора 10 при окон чании отрицательного импульса выходное напряжение интегратора приобретает некоторое отрицательное значение, пропорциональное разности длительностей последующего отрицательного и предыдущего положительного им пульса. Для интегратора 11 после окончани положительного импульса UiBt)i приобр тает положительное значение, пропорциональное разности -длительностей последуюв его положительного и предшествующего отрицательного импульса. Каждый из интеграторов по окончан как положительного, так и отрицатель ного импульса переходит в режим запоминания, и на входе пороговых элементов 14 и 15, которые реагируют соответственно на заданный уровень отрицательного и положительного входного напряжения, имеется напряжение соответствующего знака. При качаниях продолжительность каждого последующего полупериода как до срабатывания, так и после срабатывания реле сопротивления otличaется от предыдущего на 8 - 12%. Уставка порогрвых элементов принята большей, и при качаниях ни один из них не срабатывает, при этом сигнал на выходе элементов 17, 18и 19 отсутствует . При возникновении к. з. в згичищаемой зоне (см. фиг. 3) продолжительность какого-либо из выходных импульсов увеличивается до значения, превышающего Т/4, что необходимо для срабатывания реле сопротивления и, cлeдciвательно, заметно отличается по продолжительности от предшествующего импульса, причем далее в процессе к. 3. продолжительность импульсов остается неизменной. При этом на выходе одного из интеграторов, в данном случае 11, возникает импульс, превышающий по амплитуде уставку порогового элемента 15, а по длительности близкий к паузе между импульсами. Элемент 15 срабатывает и через элементы 16, 17 подает сигнал на второй вход элемента И 19, выходной сигнал которого через второй вход элемента ИЛИ 17 обеспечивает удерживание кратковременного импульса порогового элемента 15. При возникновении к. з.. в другой момент времени может произойти увеличение отрицательного импульса по отношению к предыдущему положительному, что приведет к появлению отрицательного выходного напряжения на выходе интегратора 10 и срабатыванию порогового элемента 14. Данное реле сопротивления позволяет отстаивать его от качаний в системе без применения специальных блокировок от качаний. Такое выполнение реле позволит повысить надежность и быстродействие дистанционной зацциты. Формула изобретения Реле сопротивления, содержаицее измерительные преобразователи тока и напряжения, подключенные входами к фазам защищаемого элемента, а выходами - ко входам блока формирования двух сравниваемых величин, имеющего четыре выхода, подключенные ко входам блока формирования импульсов совпсщения мгновенных значений сравниваемых величин, выходы которого подключены ко входам блока измерения длительности сигналов совпадения, выход которого подключен к выходному элементу, отличающееся тем, что, с целью исключения срабатывания реле при качаниях, дополнительно введены инвертирующий элемент И, два формирователя импульсов, два интегратора, два пороговых элемента, два элемента ИЛИ, одновибратор и элемент И, причем второй (И четвертый выходы блока формирования двух сравниваемых величин подключены также ко входам инвертирующего элемента И, выход которого подключен к одному из входов каждого интегратора и через один из формирователей импульсов - к управляющему входу одного из-интеграторов, один и выходов блока формирования импульсов совпадения мгновенных значений сравниваег олх величин подключен также к другим входам интеграторов и через другой, формирователь импульсов - к управляющему входу другого интегратора, выход каждого из интеграторов через соответствующий пороговый элемент подключен ко входу одного элемента ИЛИ, выход которого

через одновибратор подключен к одному из входов другого элемента ИЛИ,

к другому входу которого подключен выход элемента И, подключенного входами к выходному элементу и выходу последнего из вышеупомянутых элементов

или.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

откл.

д.

JZL

п n n

ff

f5J$ /,

JZL

п п п

П

ZZL

XI7

JH