Реагирующий элемент для блоков сравнения органов релейной защиты Советский патент 1982 года по МПК H02H3/38 H02H3/40 H02H7/26 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите и автоматике энергосистем.

В настоящее время подавляющее большинство измерительных органов релейной защиты выполняются на схемах сравнения по фазе или по абсолютному значению.

Измерительные органы релейной защиты подключаются на выход измерительных трансформаторов тока и напряжения, через, которые передается информация о состоянии защищаемого энергообъекта. При сравнениии абсолютных значений подведенных величин для фиксации превыиения одной величины Нс1д другой используется реагирующий элемент, включаемый на выход схемы сравнения и срабатывающий под влиянием заданного или минимально возможного значения постоянной составляющей выходного напряжения схемы сравнения, которое содержит как постоянную, так и переменную составляющую, причем переменная составляющая может в ряде режимов существенно превышать постоянную.

Известно применение в качестве реагирующего элемента высокочувствительного магнитоэлектрического реле, которое в силу инерционности подвижной системы реагирует на постоянную составляющую тока в обкютке 1.

Однако данный реагирующий элемент характеризуется недостаточным быстродействием..

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае10мому эффекту является реагирующий элемент, выполненный на полупроводниковых элементах, содержащий включенные последовательно индикатор уровня, RC-цепь с первым и вторым

15 резисторами, шунтированным диодом и преобразователь импульсов в непрерывный сигнал.

Когда мгновенное значение входно20го напряжения; превышает уровень индикации индикатора уровня (ио„), на его выходе появляется выходное напряжение неизменного значения и конденсатор заряжается через первый

25 резистор и диод. Когда мгновенное значение выходного напряжения падает ниже уровня индикации, его выходное напряжение падает до нуля, . диод запирается, а конденсатор

30 разряжается через включенные последовательно первый и второй резисторы 2. Однако при насыщении измерительным трансформаторов тока, к которым подключен измерительный орган, и значительной токовой погрешности (50% и более) в кривой входного сиг нала имеются участки с низким уров нем тока, что приводит к о тказу в действии реагирующего элемента. Цель изобретения - о спечение срабатывания реагирующего элемента при значительной токовой погрешности трансформаторов тока, вызванной их насыщением. Указанная цель достигается тем, что реагирующий элемент, содержащий включенные последовательно индикатор уровня, RC -цепь с первым и вто рым резисторами шунтированным диодом и преобразователь импульсов в непрерывный сигнал, дополнительно содержит второй индикатор уровня, коммутируемый ключ с блоком управления и третий резистор, при этом вход второго индикатора уровня объе динен с входом первого, а выход второго индикатора уровня - с выхо дом первого, к которому подключены входы коммутируемого ключа и бдока 51 правления, выход которого подключен к управляющему входу коммутируе . МОго ключа, выход которого через третий резистор подключен к конден сатору. Кроме того, первый и второй индикаторы уровня объединены и выполнены в виде блока с областью не . чувствительности на операционном усилителе. На фиг.1 представлена структурная функциональная схема предлагаемого элемента; на фиг.2 и 3 - диаграммы изменения напряжения. Схема содержит индикатор 1 уровня, реагирующий на положительное на пряжение Uex и соединенныйвходом и выходом соответственно с входом и выходом второго индикатора 2 уровня реагирующего на отрицательное напряжение UBX. К их объединенному вы ходу подключены входы коммутируемо го ключа 3 и блока 4 управления клю чом, причем выход блока 4 управлен подключен к управляющему входу клю ча 3. К объединенному выходу индикато цов 1 и 2. уровня подключенс1 RC-цеп состоящая из резистора 5, последов тельно с которым включен резистор шунтирующий диодом 7, и конденсато ра 8. Между выходом ключа 3 и конденсатором 8 включен резистор 9, а к конденсатору 8 подключен преобра зователь 10 импульсов. Элемент работает следующим обра зом. При нулевом входном напряжении на объединенном выходе индикаторов i и 2 имеется нулевое напряжение, на выходе блока 4 управления отсутствует выходной сигнал и коммутирующий ключ 3 закрыт. Конденсатор 8 разряжен и на вход преобразователя 10 импульсов не подается сигнала. При наличии входного напряжения в тот интервгш времени, когда его положительное мгновенное значение превышает опорное напряжение индикатора 1 уровня (Uon,t) на объединенном выходе индикаторов появляется положительное напряжение заданного неизменного уровня. Конденсатор 8 заряжается через резистор 5 и диод-7. Блок 4 управления не работает под влиянием положительного напряжения на его входе и коммутируемый ключ 3 остается закрыт. В тот интервал времени, когда положительное мгновенное значение входного напряжения ниже UQ, -j , а отрицательное мгновенное значение входного напря сения остается ниже Uon,2f на выходе индикаторов 1 и 2 уровня имеется нулевое напряжение и конденсатор 8 разряжается через включенные последовательно резисторы 5 и 6, поскольку диод 7 и коммутируемый ключ 3 в этом случае закрыты. В тот интервал времени, когда отрицательное мгновенное значение входного напряжения превыилает опорное напряжение индикатора 2 уровня (Uon.a) на объединенном выходе индикаторов 1 и 2 уровня появляется отрицательное выходное напряжение заданного неизменного уровня. Под влиянием этого напряжения появляется сигнал на выходе блока 4 управления и коммутируемый ключ 3 открывается, в этот интервал времени конденсатор 8 перезаряжается через резисторы 5, 6 и 9. Когда входное напряжение пред- . : ставляет собой пульсирующее напряжение, в котором нет постоянной составляющей, то время заряда и перезаряда одинаковы и выбором значений резисторов 5 и 9 обеспечивается положение, когда положительная амплитудао напряжения на конденсаторе 8 ниже, чем опорное напряжение преобразователя 10 импульсов (Up ) и он не работает. Когда в упомянутом входном напряжении появляется постоянная составляющая (фиг.2) время заряда конденсатора увеличивается, время перезаряда уменьшается, а положительная амплитуда напряжения на конденсаторе 8 превышает опорное напряжение Upu , на вход преобразователя 10 импульсов поступсцот импульсы, которые он преобразует в непрерывный сигнал.

Сопротивление резистора 6 выбирается в несколько раз большим сопротивления резистора 9 и при этом, когда lUgxt Uon.-f и разряд конденсатора происходив через суммарное сопротивление резисторов 5 и 6, напряжение конденсатора за период изменения входного напряжения изменяется мало.

В случае насыщения измерительных трансформаторов тока, на, которые включаются измерительные органы релейной защиты, входное напряжение реагирующего элемента может, иметь как положительные, так и отрицательные полуволны.

Надежное срабатывание реагирующего элемента в этом режиме (фиг.3 обеспечивается за счет большей продолжительности заряда конденсатора через резистор 5 по сравнению с временем перезаряда его через резистор 9.

Если отрицательные полуволны отсутствуют или их амплитуда меньше Ugp 2, то срабатывание реагирующего элемента еще более надежно и время срабатывания в этом режиме снижается.

Для уменьшения времени срабатывания в режиме, когда перед появлением положительной постоянной составляющей длительно существовала отрицательная постоянная составляющая конденсатор 8 может быть шунтирован диодом, катод которого подключен к входу реагирующего органа. Следует отметить,, что достигаемый эффект наиболее полно проявляется, когда в условиях срабатывания с реальной кратностью к уставке пороговое напряжение (Uon.i и Uof,,2) составляет не менее 7-10% от сравниваемых величин.

Предлагаемая структурная схема реализована, причем первый и второй индикаторы 1 и 2 объединены и выполнены по схеме звена с областью нечувствительности на операционном усилителе, коммутируемый ключ 3 выполнен на полевом транзисторе по схеме с плавающим затвором, блок управления коммутируемым ключом 3 выполнен на биполярном транзисторе.

преобразователь импульсов выполнен на логической микросхеме с рядом дополнительных деталей.

Применять предлагаемый реагирующий элемент наиболее целесообразно .в измерительных органах тока с торможением, что позволяет обеспечить надежную их работу при насыщении измерительных трансформаторов тока.

10

Формула изобретения

1.Реагирующий элемент для блоков сравнения органов релейной защиты,

подключаемых к измерительным трансформаторам тока и напряжения, содержащий включенные последовательно индикатор уровня, иС-цепь с первым и вторым резисторг1ми, шунтированным

диодом и преобразователь импульсов в непрерывный сигнал, отличающийся тем, что, с целью обеспечения срабатывания при значительной токовой погрешности трансфо{ а-

торов .тока,вызванной их насыл ением, он дополнительно содержит второй индикатор уровня, коммутируемый ключ с блоком управления и третий резистор, при этом вход второго индикатора урювня объединен с входом первого, а выход второго индикатора уровня - с выходом первого, к которюму подключены входы коммутируемого ключа и блока управления, выход которого подключен к управля.ющему входу коммутируемого ключа, выход которого через третий резистор подключен к конденсатору.

2.Элемент поп.1, отличающийся тем, что, с целью упрощения, первый и второй индикаторы уровня объединены и выполнены в виде блока с областью нечувствительности на операционном усилителе. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Федосеев A.M. Релейная защита электрических систем. М., Энергия, 1976, с. 182-183.

2.Лысенко Е.В. Реагирующие элементы для измерительных органов релейной защиты и автоматики. - Электричесво, 1970, 3.

Ооп.

i/m

IpH

П