Реле минимального тока Советский патент 1982 года по МПК H02H3/12 H01H83/06 

.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной за:1ците и автоматике энергосистем,, и может использоваться в схемах противоаварийной автоматики однофазного автсяиатического пойторного включения (ОАПВ), в устройствах резервирования отказа выключателей, и т.п. в качестве индикатора., отображающего то, что величина переменного тока стала меньше некоторой заданной величины.

Известны реле, которые используются как упомянутые индикаторы. .К ним Относятся выпускаемые промышленностью реле серии РТ-40 и РТ--40/Р. Кроме того известны разработки реле, которые могут использоваться ДЛЯ этих целей, выполненные с применением полупроводниковой техники 1 и 2 .

Однако электромеханические реле и реле, выполненные на их основе, имеют малую чувствительность, склонность к вибрации контактов при больших кратностях токА, большое потребление мощности. Кроме того, все упомянутые реле этой группы по сути |Дела ЯВЛЯЮТСЯ реле максимального тока, поэтому при наличии тока они находятся в сработавшем состоянии.

.что увеличивает ненадежность их функционир.ования в качестве реле минимального тока.

Известны разработки собственного реле минимальных электрических величин 3 .

Однако функции, выполняемые эти,ми реле, существенно отличаются от функций реле, используемых в релей10ной защите и автоматике энергосистем уцля упомянутых целей. . . Л

Наиболее близким к предлагаемому является реле, в котором в качестве

15 основы используют электромагнитные реле тока, но имеющие дополнительные обмотки, которые наматываются поверх токовых. Дополнительные обмотки соединяются последовательно

20 и через регулирующий резистор подк.точаются к цепям напряжения . Обмотки и матритопровод реле по сути являются преобразователями тока и соответственно напряжения в магнит25ный поток. Кроме того, в магнитопроводе про.исходит суммирование потоков.и результирующий магнитный поток действует, на .основной релейный элемент - подвижный якорь ре30 ijie 4.

Если токовые обмотки включить так, чтобы по ним протекал ток выбранной фйзы (например фазы А), а дополнительную обмотку включить на линейное напряжение, образуемое фазными, в наименовании которых отсутствует наименование выбранной фазы тока (т.е. в данном случае фаз В и С)г то при протекании через реле емкостного тот:а можно получить ком|пенсацию маг.;iTHoro потока реле, образуемого емкостным током. Основное назначение таких оеле - косвенныЙ контроль линии электропередачи,

отклю.ченной с противоположного конца. На комплексной плоскости характеристика такого реле представляется в виде окружности с центром, смевденньзм вдоль положительной -мнимой оси на величину компенсации. При этом в зависимости от величины компенсации, ,е, радиуса окружности, начало координат может находиться как -вне, так и внутри окружности, . Однако упомянутые реле не могут уд звлетворять многим требованиям, которые обуславливаются режимами энергосистем. Эти реле, используемые в ка:честве индикатора отключения лирик .электропередачи с противоположного конца, могут компенсировать только емкостный ток линии. В случае наличия нагрузочных отпаечных подстанций на линии требуется компенсация ГОКОВ этой нагрузки, что упомянутые еле не ,могут выполнить, Чувствитель11ость реле, т,е. в анном случае величина отличия от нуля результирующего магнитного потока, при котором реле отпадает, недостаточна. Так для цепей с номинальным током 5А по условию термической устойчивости возможно использование в качест ве основы реле серии РТ-4р с ншгЭДЬльным током 2А и параллельным соединением обмоток, что соответствует минимальной уставке lA, т,е, 20% от номинального тока. Это приводит |с тому, что становится большой вероятность попадания вектора тока реального, нагрузочного режима линии внутрь характеристики, это вызтывает отпадание реле и, как следствие , ложную работу автоматики. Кроме того, правильность настройки реле не может быть непосредственно ивмереиа. На линиях,.оборудованных ОяЯВ, нередко возникает режим, при котором линия со стороны, где установлены реле контроля тока, отключена неполнофазно, а с противополож.ного конца трехфазно. в этом случае действие автоматийи, реагирую.- щей на отк;гшчение линии, необходио, однако известные реле не срабоают,

Цельюизобретения ябляется устранение вибрации при номинальных и

првышенных токах, недостаточной наде)ности функционирования, недостаточной чувствительности, расширение функциональных возможностей реле и осуществление возможности автоматической перестройки характеристики.

Указанная цель достигается тем, что в реле минимального тока, содержащее преобразователи тока и напряжения в пропорциональные им напряжения, элемент сравнения, пороговый и исполнительный элемент, дополнительно аведены блок моделирования поперечной проводимости линии электропередачи, сумматор, переключатель режима работы, при этом пороговый элемент выполнен в виде операционного усилителя постоянного тока в режиме компаратора, вхОд которого чер сумматор и переключатель режима работы подключен к выходу преобразова т.еля тока в пропорциональное ему напряжейие и к выходу блока моделирования поперечной проводимости линии электропередачи, к выходу порогового элемента подключен, исполнительный элемент с двумя входами, сщ из которых, вход срабатывания, подключен к выходу -порогового элемента непосредственно,- а другой вход торможение - через койденсатор

С целью -компенсации любой фазы и величины лийии электропередачи, о ключенйой с противоположного конца, модель поперечной проводимое ти линии электропередачи выполнена в виде фазрвращательной RC,-цепи,, подключенной к трансформатору напряжения и переменного резистора, включенного между средней точкой его вторичной обмотки и тонкой соединения резистора и конденсатора фазовращательной RC-цепи.

На фиг,1 показана блок-схема устройства; на фиг.2 - принципиальная схема конкретного реле, реагиР5пощего на фазный ток и напряжение; на фиг,3 - характеристики предлагаемого реле и реле прототипа.

Преобразователи входных величин тока 1 и напряжения 2 (фиг,1 и 2) предназначены для получения напряжений, пропорциональных требуемым . видам .токов и напряжений. Так могут быть использованы фазные токи и напряженияf фазные токи и линейные напряжения или токи и напряжения отдельных последовательностей, напрмер, прямой последовательности. Модель поперечной проводимости линии 3 позволяет получить на ее выходе напряжение, пропорциональное току линии при отключении ее с противоположного конца, Переключатель 4 служит для изменения характеристики реле, которое Может осуществляться автоматически. Основной релейный

элемент 5, выполненный на базе операционного усилителя постоянного тока в режиме компаратора, преобразует входной синусоидальный сигнал в напряжение прямоугольной формы. К выходу усилителя подключается конденсатор 6, тем самым формируются два сигнала, полный - непосредственно с выхода усилителя и после конденсатора, содержащий только переменную составляющую. Исполнительный орган 7 срабатывает при наличии только первого сигнала и отсутствия второго.

Условие срабатывания, таким образом, возникает, если суммарный сигнал на входе операционного усилитвля становится ниже порога его чувствительности, при котором усилитель переходит в одно из двух устойчивых состсэ1ний и на его выходе исчезает переменная составляющая.

На фиг.2 изображена принципиальная схема конкретного реле, реагирующего на фазный ток и фазное напряжение . Трансреактор Т 1,. резистор RI, конденсатор С1 и стабилитроны т 1 и СТ2 образуют преобразователь фазного тока 3 в пропорциональное ему напряжение ij (блок 1) . СГ снижает уровень высших гармонических составляющих, СТ1 и СТ2 ограничив вают напряжение. при большик входных токах. Трансформатор Т 2 прербра31ует входное фазное напряжение U в пропорциональное ему напряжение и (блок 2). Регулируемый реаистор R2, конденсатор С2 и регулируемый резистор R3, включенный по схеме потенциометра, образуют модель поперечной проводимости Линии OTKjno4eHной с противоположного конца (блок 3) За счет фазовращатбльной цепочки R2 - С2 напряжение Oi на выходе устройства, моделирующего поперечную проводимость линии, .может находиться как в III, так и в IV квадрантах, тем самым компенсировать «апряжение 0 , пропорциональное току 3, который может находиться в I или II квадрантах, в частности он может быть чисто емкостньм. При изменении полярности выходного напряжения фаз овращательной RC-цепочки его вектор может находиться в I и II квадрантах, тем самым компенсировать ток У , находящийся в 1.11 и 1У квадрантах, в итоге с псялощью предлагаемой модели поперечной проводимости линии электропередачи можно компенсировать ток линии, находящейся в любом квадрантеi Переключатель 4 позволяет изменять характеристику реле, смещая ее на величину, определяемую настройкой блока 3 поперечной проводимости линии, или

перенося в начало координат. Если перемычка установлена в положение 0-1, то реле имеет смещение, а в положении 0-2 - не имеет. В положении 0-3 предусматривается автоматическое из.менение характеристики, т.е. автоматический ввод смещения или перенос в начало координат. Переменный резистор R4, являясь регулятором чувствительности основного

0 релейного элемента, одновременно .cyvMHpyeT напряжения 0 и й, ФоР мируемые блоками 1 и 3. Операционный усилитель, постоянного тока (ОУ) работает в режиме компаратора с положительной и отрицательной обрат5ной связью, которая определяется резисторами R5 и R6 (отрицательная) и R.7, R8 (положительная), в таком режиме ОУ имеет характеристику в виде прямоугольной : петли гистере0зиса и обладает некоторой зоной нечувствительности. Если входной сигнал по величине меньше-ЭТОЙ зоны, то усилитель находится в одном из устойчивых состояний, на выходе

5 его появляется положительный или отрицательный, но постоянный во времени сигнал. При превышении сигнала на входе усилителя:зоны нечувствительности на даходе его образуется

0 знакопеременное, напряжение прямоугольной формы. В целом основной релейный элемент дает на выходе постоянное во эремени напряжение положительного иди отрицательного

5 знака, если напряжение на-входе не превышает порога чувствительности компаратора, и дает знакопер1еменное напряжение прямоугольной формы, если - превышает. Ко.нденсатор

0 СЗ (блок 6) выделяет переменную составляющую напряжения, снимаемого на .выходе основного релейного элемента 5. Исполнительный орган 7 выполнен на основе двухобмоточного :йоляризованногО реле Pfir. Рабочая

5 обмотка р, т.е. обмотка, действующа я нэ ера батыва ние, ч ере з диодный выйрямительный мостик подключена не.посредственно к выходу основного релейного .элемента 5. Таким обра0зом, через нее протекает ток, если основной релейный элемент исправен, но находится в любом состоянии, выдавая как энакопеременный, так и постоянный сигнал. Тормозная об5мотка (Т).подключена к основному релейному элементу через конденсатор б, поэтому она обтекается током только в случае, если на выходе основного релейного элемента знакопере0менное напряжение. В результате исполнительное реле срабатывает, если на выходе основного релейного элемента отсутствует знакопеременное напряжение, но присутствует

5 постоянное.

По отношению к входным величинам Они исполнительное реле имеет два .условия срабатьшания. Если характеристика имеет смещение (фиг.3,8), то срабатывание происходит при условии компенсации тока линии током смоделированным напряжением и поперечной проводимостью линии. Если характеристика находится в центре (фиг. 3,9), то срабатывание происхо;,.1т при уменьшении тока ниже некоторой величины (т.е. как реле минимального тока в чистом виде). дая сравнени на фиг.З дана характеристика реле прототипа (10).

Формула изобретения

1. Реле минимального тока, содержащее преобразоватеий тока и напря-жёния в пропорциональные им,напряжения, элемент сравнения, пороговый и исполнительный элемент, о т л кч а ю и ее с я тем что, с целью повышения надежности и чувствительности реле, устранения вибраций контактов и возможности автоматического изменения характеристики, в него дополнительно введены блок моделирования поперечной проводимости лИ НИИ эле4 тропередачи, сумматор переключатель режима работы, при этом пороговый элемент выполнен в виде операционного усилителя постоянного тока в режиме компаратора, вход которого через сумматор и переключатель режима работы подключен к ВЫХОДУ преобразователя тока в пропорциональное ему напряжение и к выходу блока моделирования поперечной проводимости линии электропередачи, к выходу порогового элемента подклю-, чен исполнительный элемент с двумя

входами, один из которых, входсрабатывание, подключен к выходу порогового элемента непосредственно, а другой вход, торможение,- через конденсатор.

2. Реле по п. 1, от л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью компенсации тока любой фазы и величины ли,нии электропередачи, отключенной с противоположного конца, модель поперечной проводимости линии электропередачи вьшолнена в виде фазовращательнойКС-цепи, подключенной к трансформатору напряжения и переменного резистора, включенного между

средней точкой его вторичной обмотки и точкой соединения резистора и конденсатора Фазовращательной RC цепи. . -, ,/: , ,, .

Источники инфору1ацйи, принятые во внимание при экспертизе

1.Ванин В.К., Павлов и.М. Релейная защита на элементах вычислительной техники. Л., ЛПИ им,М,И.Калинина 1977.

2.Паперно Л.В. Проектирование устройств релейной защиты на бесконтактных 31лементах. М., Внсзная школа , 1979.

3.Авторское свидетельство СССР № 441627, кл.Н 02 Н 3/08, 1969.

4.авторское свидетельство СССР № ЗОН08, кл. Н 01 Н 51/12, 1963.

.ff)

V,- lf-ff |

г

$i/i.f

fff

fpfff.3