Устройство для токовой защиты с зависимойВыдЕРжКОй ВРЕМЕНи СРАбАТыВАНия Советский патент 1981 года по МПК H02H3/08 

1

Изобретение относится к релейной защите, а именно к устройствам максимальной токовой защиты, которые срабатывают и выдают сигнал на отключение контролируемого объекта с выдержкой времени, длительность которой зависит от величины тока перегрузки или короткого замыкания.

Известно устройство для токовой защиты с зависимой (или ограниченно зависимой) выдержкой времени срабатывания, которое работает по принципу интегрирования импульсов тока перегрузки или короткого замыкания в накопителе на магнитном материале с прямоугольной петлей гистерезиса 1.

Это устройство характеризуется значительной температурной погрещностью, а также систематической погрешностью интегрирования, возрастающей с увеличением выдержки времени срабатывания.

Наиболее близким к предложенному устройству по технической сущности является устройство для защиты от перегрузки со счетным накопителем, которое содержит измерительную схему, функциональный преобразователь, логический элемент И, пусковой орган, интегрирующий орган и реагирующий орган, при этом к выходам измерительной схемы присоединены пусковой орган и функциональный преобразователь,

выходы которых через логический элемент И подведены к интегрирующему органу, а выход интегрирующего органа присоединен к реагирующему органу 2.

Недостатком известного устройства является наличие в схеме его функционального преобразователя хронирующей (частотозадающей) RC-цепи, что ограничивает точность и стабильность срабатывания реле по заданной временной характеристике ввиду изменения от температуры емкости и тока утечки конденсатора.

Цель изобретения - повышение точности.

Это достигается тем, что в известное устройство, содержащее последовательно включенные входной преобразователь тока в напряжение и пусковой орган, последовательно соединенные интегрирующий счетчик и исполнительный орган, а также пороговый орган, дополнительно введены логический элемент НЕ, логический элемент ИЛИ, стробируемый ключ, а также включенные между выходом пускового органа и входом порогового органа последовательно соединенные генератор импульсов стабильной частоты, измерительный счетчик, подключенный к цифроаналоговому преобразователю поразрядно, и сумматор, причем первый вход логического элемента ИЛИ подключен к установочному входу интегрирующего счетчика и через логический элемент НЕ - к выходу пускового органа, второй вход - к выходу стробируемого ключа, а выход - к установочному входу нзмерительного счетчика, второй вход сумматора подключен к выходу входного преобразователя тока в напряжение, стробируемый ключ включен между выходом порогового органа и тактовым входом интегрирующего счетчика, а выход генератора импульсов подключен также к управляющему входу стробируемого ключа. Для отсчета времени используется дискретный способ накопления импульсов от стабильного (например кварцевого) генератора, а функцию преобразования характера электрического сигнала выполняет интегральный цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), отличающийся высокой точностью параметров и стабильностью характеристик. Это позволяет получить высокую точность срабатывания реле в любой точке его временной характеристики и исключить дрейфовые (например температурные) составляющие из погрешности действия системы отсчета времени и цифроаналогового преобразования сигнала. На чертеже приведена функциональная схема устройства. Устройство содержит входной преобразователь 1 тока в напряжение, пусковой орган 2, генератор 3 импульсов стабильной частоты, измерительный счетчик 4, цифроаналоговый преобразователь 5, сумматор 6, пороговый орган 7, стробируемый ключ 8, интегрирующий счетчик 9, исполнительный орган 10, логический элемент 11 ИЛИ, логический элемент 12 НЕ. Устройство работает следующим образом. Сформированное выходным преобразователем 1 тока в напряжение из тока /вх напряжение (IBX) подводится К ПуСКОвому органу 2, который срабатывает по превышении этим напряжением заданного значения пускового напряжения /вх /пуск и включает генератор 3 импульсов неизменной частоты, при этом ранее установленный в нуль измерительный счетчик 4 начинает заполняться, а поразрядно присоединенный к нему ЦАП 5 формирует на своем выходе напряжение t/ЦАП, изменяющееся по величине пропорционально заполнению измерительного счетчика 4 от нуля (при установленном в нуль счетчике) до (Уцдп (при полном заполнении счетчика). При этом напряжение на выходе ЦАП 5 является линейной функцией времени (с началом отсчета времени в момент запуска генератора 3 импульсов), т. е. t/цАп kt. Просуммированное по величине сумматором 6 напряжение t/BX+t/ЦАП подводится К ПОрОговому органу 7, который срабатывает при условии (t/Bx+t/цАп ).t/nop. ор, а потому при входном напряжении ( пороговый орган 7 срабатывает с задержкой tcv относительно срабатывания пускового органа 2 в момент, когда t/Bx+fe cp Unop. op, а из выражения f - пор.ср - Jследует, что при f/Bx f/nop. ср время срабатывания является линейной функцией разности напряжений t/nop. ср и t/вх, а форма характеристики определяется функцией fi преобразования тока в напряжение входным преобразователем 1. Сигнал о срабатывании порогового органа 7 через стробируемый ключ 8 подводится к интегрирующему счетчику 9, который при полном заполнении импульсами с выхода ключа 8 включает исполнительный орган 10. Интегрирующий счетчик 9 введен в схему устройства для того, чтобы выдержка времени Т от момента срабатывания пускового органа 2 до срабатывания исполнительного органа 10 зависела от значения интеграла площади под кривой (0 гак как время tuf срабатывания порогового органа 7 зависит от мгновенного значения /вх на момент его срабатывания и не учитывает возможного изменения величины С/вх за время набора выдержки времени ср. При объеме п интегрирующего счетчика 9 он срабатывает на включение исполнительного органа 10 в момент поступления п-ного импульса на его вход, при этом выдержка времени Т срабатывания всего устройства составляет . . 2+ - . n-i+ +/ср. п, т. е. представляет собой сумму длительности отдельных циклов срабатывания порогового органа 7, величины которых зависят от значения f/вх на момент окончания каждого цикла. Связь выхода ключа 8 с установочным входом измерительного счетчика 4 через логический элемент 11 ИЛИ задает циклический режим работы устройства путем сброса счетчика 4 в нуль после каждого срабатывания порогового органа 7. Ключ 8 стробируется импульсами с выхода генератора 3, и в режиме циклического срабатывания порогового органа 7 не вносит заметных задержек в цепь прохождения сигнала от порогового органа к интегрирующему счетчику 9 и через логический элемент 11 ИЛИ к измерительному счетчику 4. При . ср устройство работает в независимой части временной характеристики, и условие срабатывания порогового органа 7 выполняется уже без участия составляющей i/цАп , а потому непрерывному в этом случае сигналу на выходе порогового органа импульсный характер придается путем стробирования ключа 8 импульсами с выхода генератора 3. При этом выдержка времени Т срабатывания устройства уже не зависит от конкретной величины напряжения /вх и составляет по длительности п периодов поступления импульсов с выхода генератора 3. При снижении значения напряжения t/si ниже уровня возврата пускового органа 2 последний воздействует на выключение генератора 3 с одновременной подачей сигнала сброса счетчиков в нуль с выхода логического элемента 12 НЕ на установочный вход интегрирующего счетчика 9 и через логический элемент 11 ИЛИ на установочный вход измерительного счетчика 4. Исполнительный орган 10 при этом выключается, а вся остальная часть схемы устройства возвращается в исходное состояние.

Устройство обладает тем преимуществом, что масштабы характеристики срабатывания по различным осям координат могут регулироваться различными органами реле (масштаб времени - частотой генератора, масштаб токов - пороговым органом), а форма характеристики срабатывания реле задается функцией преобразования тока в напряжение входным преобразователем.

Высокая точность и стабильность характеристик срабатывания реле позволяет улучшить селективность срабатывания устройств максимальной токовой защиты и тем самым повысить эффективность ее деистВИЯ.

Формула изобретения

Устройство для токовой защиты с зависимой выдержкой времени срабатывания, содержащее последовательно включенные

входной преобразователь тока в напряжение и пусковой орган, последовательно соединенные интегрирующий счетчик и исполнительный орган, а также пороговый орган, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, дополнительно введены логический элемент НЕ, логический элемент ИЛИ, стробируемый ключ, а также включенные между выходом пускового органа и входом порогового органа последовательно соединенные генератор импульсов стабильной частоты, измерительный счетчик, подключенный к цифроаналоговому преобразователю поразрядно, и сумматор, причем первый вход логического элемента ИЛИ подключен к установочному входу интегрирующего счетчика и через логический элемент НЕ - к выходу пускового органа, второй вход-к выходу стробируемого ключа, а выход - к установочному входу измерительного счетчика, второй вход сумматора подключен к выходу входного преобразователя тока в напряжение, стробируемый ключ включен между выходом порогового органа и тактовым входом интегрирующего счетчика, а выход генератора импульсов подключен также к управляющему входу стробируемого ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 231655, кл. Н 01Н 50/86, 12.07.65.

2.Иванов Е. Е. Реле защиты от перегрузки со счетным накопителем. - Известия ВУЗов. «Электромеханика, № 5,1972, с. 530.