Устройство для защиты от обратных токов Советский патент 1981 года по МПК H02H3/18 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОБРАТНЫХ ТОКОВ

Изобретение относится к релейной защите и противоаварийной автоматике и может быть использовано для выявления обратных токов, сопутствуюпдих аварийным режимам, в электроэнергетических системах постоянного тока, в частности в судовых энергосистемах. Известны устройства, содержащие выходной блок и двухкаскадный магнитный усилитель, работающий в релейном , состоящий из предварительного и выходного каскадов, нагрузкой последнего является электромеханическое реле 1. Недостатки данного устройства - возможность несрабатывания его в случае появления обратного тока больщой кратности и ложное срабатывание при обрыве кабеля связи между предварительным каскадом и выходным каскадом магнитного усилителя. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для защиты от обратных токов, содержащее датчик контролируемого параметра, представляющий собой предварительный каскад магнитного усилителя, подключенный с помощью кабеля связи к точке соединения последовательно включенных сглаживающего фильтра, выходного каскада магнитного усилителя, первого входа выходного блока и последовательно включенных первого входа схемы сравнения, второй вход которой подключен к выходу сглаживающего фильтра, реагирующего блока и селектора импульсов по длительности, выход последнего подключен к второму входу выходного блока, выход которого является выходом устройства 2. Недостатком данного устройства является ложное срабатывание при повреждении кабеля связи. Цель изобретения - повыщение надежности работы, путем исключения ложных срабатываний устройства при повреждении кабеля связи. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для защиты от обратных токов, содержащем датчик контролируемого параметра, выполненный в виде магнитного усилителя с само насыщением, выход которого подключен с помощью кабеля связи к последовательно соединенным блоку сравнения и реагирующему блоку, выходной блок, выход последнего является выходо.м устройства, указанный блок сравнения выполнен в виде несимметричного резистивного моста, элемента ЗАПРЕТ, двух диодов и блока опорных напряжений, выполненного по мостовой схеме, при этом противоположные плечи моста образованы резистором и стабилитроном, первая и вторая вершины первой диагонали моста подключены соответственно к общей шине и к выводу донолнительного источника питания, причем выход магнитного усилителя с самонасыщением подключен к первой верп1ине первой диагонали несимметричного резистивного моста, вторая вершина указанной диагонали подключена к обидей шине дополнительного источника нитания блока опорных напряжений, к первой вершине второй диагонали несимметричного резистивного моста подключены один из входов реагирующего блока и через послед,овательно соединенные элемент ЗАПРЕТ и первый диод, включенный в обратном направлеНИИ, первая вершина второй диагонали моста блока опорных напряжений, вторая верщина указанной диагонали через второй диод, включенный в прямом направлении, подключена к точке соединения второй вершины второй диагонали несимметричного резистивного моста и другого входа реагирующего блока, выход последнего соединен с запрещающим входом элемента ЗАПРЕТ и входом выходного блока. На чертеже предстагзлена функциональная схема устройства зап1иты от обратных токов. Устройство содержит датчик 1 контролируемого параметра, выполненный в виде магнитного усилителя с самонасьппением, выход которого с помощью кабеля 2 связи подключен к последовательно соединенным блоку 3 сравнения, реагирующему блоку 4 и к выходному блоку 5. Блок 3 сравнения выполнен в виде несимметричного резистивного моста 6, элемента 7 ЗАПРЕТ, первого и второго диодов 8 и 9 соответственно и блока 10 опорных напряжений, выполненного по мостовой схеме, при этом противоположные плечи моста образованы резистором и стабилитроном, первая и вторая вершины первой диагонали моста подключены соответственно к общей шине - Е н к выводу -fЕ дополнительного источника питания. Выход датчика 1 контролируемого параметра подключен к первой вершине 11 первой диагонали несимметричного резистивного моста 6, вторая вершина 12 указанной диагонали подключена к общей щине-Е дополнительного источника питания блока 10 опорных напряжений, к первой верщине 13 второй диагопали нееимметричного резистивного моста 6 подключен вход 14 peaпирующего блока 4 и через последовательно соединенные эле.мент 7 ЗАПРЕТ и первый диод 8, включеппый в обратном направлении, первая вершина 15 второй диагонаЛИ .моста блока 10 опорных напряжений, вторая верн1ина 16 указанной диагонали через второй диод 9, включенный в пря.мо.м направлении, подключена к точке соединения второй верщины 17 второй диагонали несимметричного резистивного моста 6 и входа 18 реагирующего блока 4, выход последнего соединен с запрещающим входом элемента 7 ЗАПРЕТ и входо.м выходного блока 5. Устройство работает следующим образом. Для определения полярности тока используется различие фор.мы выходного напряжения магнитного усилителя с самонасыщением (МУС) на левой ветви характеристики в области отрицательной обратной связи (ООС) и на правой ветви характеристики в области положительной обратной связи (ПОС). В ПОС напряжение на выходе МУС в интервале полупериода питаЕощего напряжения О at ct, где ot- угол насыщения сердечников МУСа, т. е. когда оба сердечника МУСа не насыщены, равно напряжению холостого хода U:.x . После насыщения одного из сердечников, т. е. в интервале Гвыходное напряжение представляет собой прямоугольные импульсы, амплитуда которых равна напряжению пита1щя Па левой ветви выходное напряжение МУС в 1-ом и 2-о.м интервалах гголупериода практически равны, а их .мгновенные значения пропорциональны току, протекающему в защищаемом участке сети. Соотношение между резисторами неси.мметричного резистивного моста 6 выбрано таким образо.1, чтобы выполнялось условиеU,Ul7(1) Блок 10 опорных напряжений фор.мирует два стабилизированных напряжения: на выходе равное (0,6-0,8) Un , где Т/п - амплитуда выходного напряжения МУС, а на выходе 16 равное (1,1 - ,2)U.x.x , где 1/х.х. - напряжение холостого хода МУС. Протекание токов нор.мальных эксплуатационных режимов через защищаемый участок сети, соответствующих работе МУС на правой ветви характеристики в интервале О cot о приводит к отпиранию диода 9 и появлению во второй верщине 17 второй диагонали неси.м.метричного резистивного моста с напряжением равным (1,1 -1,2)1/«, онределяе.мым стабилизированны.м напряжением во второй верщине 16 второй диагонали блока 10 опорных напряжений. Под действием обратного напряжения, приложенного к диоду 8, последний запирается и отключает первую верщину 13 второй диагонали несимметричного резистивного моста 6 от первой вершины 15 второй диагонали моста блока 10 опорных напряжений. Поэтому в интервале О cut J-выполняется следующее соотношение между напряжениями в вершинах 13 и 17 несимметричного резистивного моста 6. Vu LTir; .x, Vn-C1,1-l,2)l/x.x. Из условия (2) следует, что на вход 18 реагирующего органа 4 поступает напряжение,большее на вход 14. Под действием указанной разниць напряжений в вершинах 13 и 17 несимметричного резистивного моста 6, сигнал на выходе реагирующего органа 4 удерживается в состоянии, соответствующем логическому нулю. В интервале Ji выходное напряжение МУС представляет собой- прямоугольные импульсы, амплитуда которых равна напряжению питания МУС, поэтому согласно условию (1), напряжение в первой вершине 13 второй диагонали несимметричного моста 6 возрастает быстрее, чем напряжение во второй вершине 17 указанной диагонали, однако срабатывания реагирующего органа 4 не происходит, ввиду того, что последний имеет задержку на срабатывание, равную (0,1-0,2) Т, где Т - период питающего напряжения МУС. В мо.мент равенства напряжения в первой вершине 15 второй диагонали моста блока 10 опорных напряжений и напряжения в первой вершине 13 второй диагонали несимметричного резистивного моста 6 отпирается диод 8 и через элемент 7 ЗАПРЕТ осуществляется стабилизация напряжения в первой вершине 13 второй диагонали несимметричного резистивного моста 6 до уровня, задаваемого с помощью блока 10 опорных напряжений в первой верщине 15 второй диагонали моста, так как на входе элемента 7 ЗАПРЕТ присутствует разрешающий сигнал с выхода реагирующего органа 4. Во второй вершине 17 второй диагонали несимметричного резистивного моста 6 напряжение в этом полупериоде возрастает до величины большей, чем в первой вершине 13 второй диагонали указанного моста, так как в это время запирается диод 9, который отключает его от второй вершины 16 второй диагонали блока 10 опорных напряжений. Таким образом, как в первом О wt : oJтак и во втором )tинтервалах реагирующий орган 4 удерживается в состоянии, соответствующем логическому нулю. При обрыве кабеля 2 связи в нормальных эксплуатационных режимах напряжение во второй верщине 17 второй диагонали несимметричного резистивного моста 6 устанавливается равным напряжению во второй диагонали 16 второй диагонали блока 10 опорных напряжений, а напряжение в первой вершине 13 второй диагонали несимметричного резистивного моста 6 становится равным нулю, так как диод 8 будет закрыт обратным напряжением в первои вершине 15 второй диагонали блока 10 опорных напряжений, что соответствует условию (2) нормального эксплуатационного режима. Поэтому реагирующий орган 4 остается в первоначальном положении и ложных срабатываний устройства не происходит. Появление обратных токов практически с любой скоростью нарастания и любой кратности вызывает пере.ход А1УС на левую ветвь характеристики, которая характерна тем, что выходное напряжение МУС как в интервале так и в практически равно. В результате чего напряжение в первой вершине 13 второй диагонали несимметричного моста 6 возрастает быстрее чем напряжение во второй вершине 17 второй диагонали указанного мостаl/B UiT, что приводит к срабатыванию реагирующего органа защиты, а также к появлению запрещающего сигнала на входе эле.мента 7 ЗАПРЕТ, который отключает первую ве-v шину 13 второй диагонали неси.мметрпчного резистивного моста 6 от первой верщины 15 второй диагонали блока 10 опорных напряжений и исключает несрабатывание защпты при больщих кратностях обратного тока. Таким образом, предложенное техни.ческое решение . позволяет повысить надежность работы, путем исключения логичных срабатываний устройства при повреждеини кабеля связи. .га изобретения Устройство для зашиты от обратных токов, содержащее датчик контролируемого параметра, выполненный в виде .магнитного усилителя с самонасыщением, выход которого подключен с помощью кабеля связи к последовательно соединенным блоку сравнения и реагирующему блоку, выходной блок, выход последнего является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, путем исключения ложных срабатываний устройства при повреждении кабеля связи, указанный блок сравнения выполнен в виде несимметричного резистивного моста, элемента ЗАПРЕТ, двух диодов и блока опорных напряжений, выполненного по мостовой схе.ме, при этом противоположные плечи моста образованы резистором и стабилитроном, пер- . вая и вторая вершины первой диагонали моста подключены соответственно к общей Н1ине и к выводу дополнительного источника питания, причем выход магнитного усилителя с самонасыщением подключен к первой вершине первой диагона,1и несимметричного резистивного моста, вторая вершина указанной диагонали подк.чючена к обшей шине дополнительного источника питания блока опорных напряжений, к первой вершине второй диагонали несимметричного резистивного моста подключены один из входов реагирующего блока и через последовате.тьно соединенные элемент ЗАПРЕТ и первый диод, включенный в обратном направлении, первая вершина второй диагонали моста блока опорных напряжений, вторая вершина указанной диагонали через второй диод, включенный в прямом направлении, подключена к точке соединения второй вершины второй диагонали несимметричного резистивного моста и

другого входа реагирующего блока, выход последнего соединен с запрещаюш.им входом элемента, ЗАПРЕТ и входом выходного блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

по заявке № 254356/24-07, кл. Н 02 Н 3/18, 1978 (прототип).