Реле тока с зависимой выдержкой времени Советский патент 1982 года по МПК H02H3/08 

Изобретение относится к релейной защите и может быть использовано, в част ности, для защиты распределительных линий электропередачи от перегрузок и коротких замыканий. Известно реле тока с зависимой выдержкой времени, содержащее преобразователь контролируемых токов в вьшрямленное напряжение, функциональный преобразователь, интегратор, пороговый детектор и выходной орган Cl3 В данном, устройстве преобразователь тока выполнен в виде одного, двух или трех трансформаторов тока, нагруженных на одинаковые резисторы, блока вьшрямления переменных напряжений, пропорциональных фазным токам, являющегося селектором максимальных мгновенных значений напряжения, и блока амплитудного сглаживания, состоящего из диода и конденсатора, нагруженного на входное сопротивление функционального преобразователя. С выхода функционального преобразователя сигнал поступает на вход интегратора, уровень заряда которого фиксируется пороговым детектором, возбеждающим выходной блок. Если постоянная времени разряда конденсатора блока амплитудного сглаживания на входное сопротивление функционального преобразователя много больше постоянной времени его заряда, то среднее значение напряжения на конденсаторе будет близко к амплитудной величине и, следовательно, пропорционально максимальному фазному току независимо от вида питания. Однако такое выполнение реле приводит к увеличению инерционной ощибки, т.е. к возможности ложного срабатывания реле уже после снижения тока на его входе до нуля за счет медленного разряда конденсатора на входное сопротивление функционального преобразователя. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является реле тока с запиСИМОЙ выдержкой ёременв содержащее датчик контролируемого параметра, вт1 ричные обмотки которых под|Елюче1а)1 к входам переменного тока трех вадпрям тепьных мостов, выходы прстояняого тока которых соединены послэдоэательво и нагружены на обпий {(адластный ре зистор, к выходным зажимам котор(н подключены последовательно соединенные блок преобразования BXOOHinro сигнала функционального преофааователя на опе рационном усилителе, ввшолненного в виде амплитудного детектора, состоящего из диода и конденсатора, интеграт чр. пороговый и выходной блоки, пусковой бпоЕ вход которого подключен к первому зажи му балластного резистора, выход - к втр рому ВХОДУ интегратора 2 . Однако известное реле имеет большую инерционную погрешность и низкую стаг бильностъ характеристик при малых Kpaav ностях входного сигнала за счет температурных вариаций падения напряжения на диоде амплитудного детектора. Цель изобретения - повышение точности работы. Поставленная цель достигается тем, что в реле тока с зависимой вьздержкой времени, содержащее датчики контролируемого параметра, вторичные O&vIDTKH которых подключены к входам переменного тока трех выпрямительных мостов, вы ходы постоянного тока которых соединены последовательно и нагружены на общий балластный резистор, к выходным зажимам которого подключены последовательно соединенные блок преобразования вход ного сигнала функционального преобразователя на операционном усилителе, v тегратор, пороговый и выходной блоки, пусковой блок, вход которого подключен к одному из зажимов балластного резистора, выход - ко второму входу интегратора, блок преобразования ксодного сигнала функционального преофазователя выполнен в виде двух параллельных цепей, одна из которых осстоит из однополупериодного выпрямителя на сшерационн усилителе, инвертирующий .вход которого через RC-цепь подключен к первому . зажиму балластного резистора, неинвертирукяций вход - ко второму зажиму бал ластного резистора, выход через несимметричный Т-образный ЯС-фил)втр - к инвертирующему входу операционнсипо усилителя функционального преобразователя, к перёому зажиму балластного резистора, инвертирующему и неинвертирующему входам указанного операдионноо усилителя подключена вторая цепь, ыполненная в ввде симметричного Т-обазного RC-фильтра. На чертеже представлена функпиональна1Я схема реле тока. Реле тока с зависимой выдержкой времени содержит датчики контролируемого п аметра - трансформаторы тока 1, 2 и 3,, выпрямительные мосты 4, 5 и 6, балластный,резистор 7, блок 8 преобразования входного сигнала функ1шонального преофазователя 9 на сшерашюнном усилителе Ю, интетт атор 11, пороговый 12 и выходной 13 блоки, пусковой блок 14. Блок 8 преобразования входного сигнала функшюнального преофазователя 9 выполнен в виде однополупериодного выпрямителя на операционном усилителе 15, с резисторами 16 - 18 и диодами 19 и 20, инвертирукмций вход операционного усилителя 15 через RC-цепь 21 и 2 подключен к первому зажиму балластного резистора 7, выход через несимметричный Т-образный RC-фильтр, резисто 23 и 24, конденсатор 25 - к инвертирующему входу операционного усилителя Ю функционального преофазователя 9, между инвертирующим и неинвертирукщим входами операционного усилителя Ю включен симметричный Т-офазный КС-фильтр, резисторы 26 и 27, конденсатор 28. Pehe работает следующим образом. При отсутствии повреждения на линии токи фаз малы и недостаточны для срабатывания пускового блока 14, в связи с чем напряжение на выходе интегратора 11, пороговсвх 12 и выходного 13 блоков равно нулю. При возникновении короткого замыкания в зависимости от его вида появляются токя в первичных о6«готках одного, двух либо трех трансформаторов тока 1-3. На балластном резисторе 7 выделяется выпрямленное напряжение. С помошью симметричного Т-о азного моста 26-28 напряжение сглаживается с сохранением среднего значения и поступает на суммирукжий вход операционного усилителя 10 функционального пдейфазователя 9. Цепь 21 тя. 22 выделяет переменную составляющую выпрямленного . сигнала. Операционный усилитель 15 совместнд с диодами 19 и 20 и резисторшл -16-18 осуществляет прецезионное однополуперио;шое выпрямление, инвертирование и усиление входного сигнала, в результате.чего на выходе каскада (точки f) появляется последовательность импульсов почти треугольной формы, амплитудные значения которых соответствуК7Г минимальным значениям вьшрямленного сигнала на балластном резисторе 7. Среднее значение импульсов пропорционально разности между амплитудным и сред ним значениями напряжения на балластном резисторе 7 при любых видах питания - однофазном, двухфазном и трехфазном. Импульсный сигнал сглаживается несимметричным Т-образным мостом 23-25 и nocTjTiaeT на суммирующую точку О операционного усили еля 10 функционального преобразователя 9. Коэффициент передачи всего канала выбором сопротивлений резисторов 23 и 24 устанавпив; ется таким, чтобы среднее значение fosat в суммирующей точке было прсэтррционалЁг но амплитуде тока на входе реле независимо от вида питания и короткого замЫка . ния. Постоянные времени заряда и разряд конденсатора 25 выбором соотношения со противлений резисторов 23 и 24 устанавли ваются таким, чтобы переменные составляю шие Токов через резисторы 27 и 24 находи лись в противофазе. Это соответствует минимуму пульсаций суммарного сигнала при минимальной постоянной времени всег преобразователя. Выходной сигнал функционального преобразователя 9 подается на вход интегратора 11 .с фиксированными преде лами интегрирования, устанавливаемыми пусковым органом 14 и пороговым бло-. ком 12. Сигнал срабатывания на выходе последнего управляет выходным блоком 13 реле. В рассмотренном реле среднее значение сигнала на входе, а следовательно, и на выходе функционального преобразователя 9 зависит только от фазного тока, и лишь уровень пульсаций определяется видом питания, что повышает точность работы. Испытания макетов реле показали, что при постоянной времени цепи 22 и 21 «9 - 10 мс, постоянных времени цепей дополнительного сглаживания (3-5)м зависимость среднего значения напряжени на выходе функционального преобразователя 9 от вида короткого замыкания не превышает 1,О%, в то время как для получения таких -результатов в схеме с амплитудным детектором потребоваяаеь бы постоянная времени кошеное тора порядка (4О-50) мс. Формула изобретения Реле тока с зависимой выдержкоИ времени, содержащее датчики контролируемого параметра, вторичные обматкн ко торых подключены к входам переменного тока трех выпрямительных мостов, выходы постоянного тока которых ооеди иены последовательно и Harpjfxelibi на . рбогай балластный резнете, к выходным зажимам которого подключены последр&а тельно соединенные блок преобраастання входного сигнала функционального преобразователя на операционном усилителе, интегратор, пороговый и выходной бпркн, пуековой блок, вход которого подключен к йервому зажиму балластного резистора, выход - ко второму входу интегратора, о т л и ч а ю щ е ё с я тем, что. с целью повышения точности работы, блок преобразования входного сигнала фушшнонального преобразователя выполгнен в виде двух параллельных цепей, одна нз которых состоит из однсяюлупериодного выпрямителя на операционном усилителе, инвертирующий вход которого через RC-цепь подключен к первому зажиму балластного резистора, неинверч рукаций вход - ко второму зшкиму балластного резистора, выход через неснмметричйый Т-образный RC-фильтр - к ннверггнруюищему входу отерационного усилителя функционального преобразователя, к первому зажиму балластного резистс ра, инBepi ирухяцему и неинвертирующему входам указанного операционного усигаггеля подключена вторая цепь,- выполненная в виде симметричного Т-обрааного ЛС-фюогтра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Реле АК 301 фирмы АЕ . Каталог фирмы AEQ MelbfeKois Б+юЬ гееЫз ivi b vi cV ubtecV viiVl , 1978. 2.Реле типа RSACCRtLAlS STATlQUE AMKXmuWT E COURANT INVERSE). Фирма COMPAGCNIE БЕ5 CXDftfvpTEURS. Каталог TEP4375.