Быстродействующее токовое реле Советский патент 1982 года по МПК H01H83/20 H02H3/08 

(54) БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕЕ ТОКОВОЕ РЕЛЕ

1

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к релейной защи те элементов электрических систем, . и может быть использовано в качестве ,пусковых блоков устройств опережающего деления.

Известно устройство для быстродействующих защит электрических установок переменного тока, реагирующее на возрастание тока и содержащее функциональные и логические элементы

D.

Однако это устройство обладает

недостаточным быстродействием при опережающем делении энергосистем.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство, содержащее промежуточный трансформатор тока, фазоповоротные элементы, осуществляющие сдвиг по фазе на угол, близкий к 90°, два квадратора, сумматор , пороговый элемент (компаратор), логический элемент И с двумя входами.

исполнительный элемент, формироватс ли прямоугольных импульсов и схему блокирювки, выдающий сигнал разрешения срабатывания исполнительного элемента лишь в момент совпадения знаков тока и его первой производной. Блокировка от неправильных срабатываний в устройстве при насыщении трансформатора тока осуществляется элементом совпадения, на выходе которого в моменты насыщения трансформатора тока отсутствует сигнал, разрешающий работу исполнительного элемента 2 .

Однако такой способ отстройки приводит к тому, что исполнительный элемент оказывается заблокированным не только при насыщении трансформатора тока, но и в режимах без насыщения, в моменты несовпадения по знаку тока и его первой производной.

Это приводит к тому,.что при наличии выдержки на срабатывание исполнительного элемента, являющейся обя зательной по условию отстройки от кратковременных выбросов первой и второй производной тока, в некоторых случаях (замыкание с малыми постояннымм времени после прохождения тока через максимум, а также с ненулевыми Hii:альными условиями) время срабатыБ,1ия устройства возрастает. Причино чБляется несрабатывание исполнительilorp элемента в первые моменть из-за задержки и блокировки его за счет не совпадения тока и его производной на миСПадающем участке кривой тока. В случае отсутствия задержки на срабатывание исполнительного органа оно бы ложно работало при набросах нагрузки и смалыми постоянными вре мени. Кроме того, описанный выше способ блокировки приводит к появлению длительных пауз в сигнале исполнительного органа даже без насыщения трансформатора тока, что является нежелательным при необходимости стыковки устройства с другими измерительными органами. Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в .быстродействующее токовое реле, содержащее трансформатор тока, к выходу которого подключены последо вательно соединенные первый и второй фазоповоротные элементы, первый квад ратор, первый вход сумматора, компаратор, первый вход первого элемента И и исполнительный элемент, к входу первого фазоповоротного элемента подключены последовательно .соединенные первый формирователь прямоугольных импульсов и Первый вход второго элемента И, второй вход которого соединен через второй формирователь прямоугольных импульсов с выходом первого фазоповоротного элемента, к которому также подключен вход второго квадратора, выход последнего соединён с вторым входом указанного смматора, дополнительно введены третий формирователь прямоугольных импульсов, инвертор, элемент задер ; ки, элемент ИЛИ и трехвходной элемент И, первый вход которого подключен к выходу второго формирователя прямоугол ных импульсов, второй вход через инвертор - к выходу первого формиро вателя прямоугольных импульсов, третий вход через третий формирователь прямоугольных импульсов - к выходу второго фазоповоротного элемента, выход через элемент задержки - к первому входу элемента ИЛИ, второй вход последнего соединен с выходом второго элемента И, выход элемента ИЛИ подключен к второму входу первого элеминта И. На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема быстродействующего токового реле} на фиг. 2и 3 осциллограммы, поясняющие работу отдельных узлов .и устройства в целом в переходном режиме при насыщении трансформатора тока и без него соответственно. (Номера кривых на осциллограмме соответствуют номерам выходных сигналов элементов схемы), Быстродействующее токовое реле содержит трансформатор 1 тока, к выходу которого подсоединены последовательно соединенные первый и второй фазоповоротные элементы 2 и 3, первый квадратор ., первый вход сумматора 5, к второму входу которого подключен второй квадратор 6, вход, последнего подключен к выходу пер0ОГО фазоповоротного элемента 2. К выходу сумматора 5 подключены последовательно соединенные компаратор 7 первый вход первого элемента И 8, исполнительный элемент 9. Выходы датчика 1 тока, первого фазоповоротного элемента 2 и второго фазоповоротного элемента 3 соединены соответственно с входами первого, второго и третьего формирователей 10 - 12 прямоугольных импульсов. Выход первого формирователя 10 прямоугольных импульсов соединен с первым входом второго элемента И 13 и через инвертор с вторым входом трехвходового элемента И 15, выход второго формирователя 11 прямоугольных импульсов соединен с вторым входом второго элемента И 13 и с первым входом трехвходового элемента И 15, выход третьего формирователя 12 прямоугольных импульсов подключен к третьему входу трехвходового элемента И 15 выход которого через элемент 16 задержки соединен с первым входом элемента ИЛИ 17, а его второй вход соединен с выходом второго элемента И 13. Выход элемента ИЛИ 17 соединен с вторым входом первого элемента И 8. Реле работает следующим образом. Входной сигнал с выхода трансформатора 1 тока поступает на фазоповоротный элемент 2, соединенный последовательно с таким же элементом 3, из которых осуществляет опережающий сдвиг фазы на угол , близкий к1С/2. Сигналы с выхЬдов элементов 3 и 2 поступают соответственно на входы квадраторов t и 6, Входы сумматора 5 подключены к выходам квадраторов k и 6, а выход к компаратору 7. Если амплитуда конт полируемого сигнала меньше установки на выходе компаратора 7 сигнал соответствует логическому нулю, а при повышении - логической единице. При превышении срабатывания компаратора 7 появляется сигнал, равный единице, на первом входе первого элемента И 8 Возникновение сигнала, равного единице, на втором входе первого элемента И 8 определяется формой кривой тока, т.е. зависит от того, насыщается ли трансформатор 1 тока или нет. Цля ненасыщенного трансформатора 1 тока сигнал на выходе элемента ИЛИ 17, равный единице, появляется как в моменты совпадения знаков тока и его первой производной (на выходе первого фазоповоротного элемента 2), так и в моменты, когда знаки тока и его первой производной не совпадают, но при этом совпадают знаки инвертирован ного тока и его второй производной (на выходе второго фазоповоротного элемента З), за счет появления сигнала, равного единице, на выходе трехвходового элемента И 15 (фиг. 2). формирование сигнала блокировки в данном устройстве позволяет уменьшить время срабатывания в тех случаях, когда исполнительный элемент 9 в пере ходном режиме будет блокирован из-за несоответствия знаков тока и его производной . В моменты насыщения трансформатора 1 тока сигнал на выходе элемента ИЛИ 17 равен нулю, так как равны нулю сигналы на выходе второго элемента И 13 вследствие несовпадения знаков тока и его первой производной и трехвходового элемента 15, вследствие несовпадения знаков инвертированного тока и его второй .производной. Так как на переходном участке между режимом насыщения и режимом работы трансформатора 1 тока идеальной трансформацией возможно совпадение по знаку инвертированного тока и его второй произво; ной в течение некоторого промежутка времени (фиг. 3), на выходетрехвходового элемента 15 необходима задержка порядка 0,001 - 0,0015 с, осуществляемая элементом 1б задержки. Данное быстродействующее токовое реле позволяет увеличить скорость отключения токов короткого замыкания. формула изобретения Быстродействующее токовое реле, содержащее трансформатор тока, к выходу которого подключены последовательно соединенные первый и второй фазоповоротные элементы, первый квадратор, первый вход сумматора, компаратор, первый вход первого элемента И и исполнительный элемент, к входу первого фазоповоротного элемента подклю чены последовательно соединенные первый формирователь прямоугольных импульсов и первый вход второго элемента И, второй вход которого соединен через второй формирователь прямоугольных импульсов с выходом первого фазоповоротного элемента, к которому также подключен вход второго квадратора, выход последнего соединен с вторым входом указанного сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены третий формирователь прямоугольных импульсов, инвертор, элемент задержки, элемент ИЛИ и трехвходной элемент И, первый вход которого подключен к выходу второго формирователя прямоугольных импульсов, второй вход через инвертор к выходу первого формирователя прямоугольных импульсов, третий вход через третий формирователь прямоугольных импульсов к выходу второго фазоповоротного элемента, выход через элемент задержки к первому входу элемента ИЛИ, второй вход последнего соединен с выходом второго элемента И, выход элемента ИЛИ подключен к второму входу первого элемента И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N 22Э661, кл. Н 01 Н 83/22, 1965. 2. Авторское свидетельство СССР f 693501 , кл. Н 02 Н 3/08, 1977.

.

r

ш

ff

tJUT ±

u

/gf

г

фуг. pv. Z Редактор А. Мотыль Техред М. Тепер, Корректоре. Щомак

Заказ 138/3 Тираж 757 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и ьткрытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. , д. /Б

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектнля, J -

Составитель Г. Семенов фиг.

фиг. I ш

Фг/г.З