Реле активного тока

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к релейной защите . Цель изобретения - расширение функциональных возможностей реле активного тока. В конце каждого периода импульсом с выхода дифференцирующего, элемента 10 сбрасывается выходное напряжение интегратора, после чего проИ цесс повторяется. Значение напряжения в конце периода непосредственно перед сбросом оценивается стробирующим компаратором 7, на стробирующий вход которого подается стробирующий импульс с выхода дифференцирующего элемента 11. Задержка импульса с выхода дифференцирующего элемента 10 относительно импульса с выхода дифференцирующего элемента 11 обеспечивается блоком задержки 9. Расширитель импульсов 8 расширяет узкий импульс с выхода стробирующего компаратора 7. При его появлении в триггере расширителя импульсов 8 на его прямом выходе появляется положительное напряжение , соответствующее уровню логической 1. После прекращения поступления импульсов напряжение на конденсаторе расширителя импульсов 8 нарастает вьш1е активного уровня, и триггер возвращается в исходное состояние , при этом условие срабатывания реле активного тока не зависит от частоты сети. 1 з,п, ф-лы. 3 ил. (О (Л to со СП l4 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 3730205/24-07 (22) 28.04.84 (46) 07.03.87. Бюл. 11 - 9 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения (72) И.И. Кашицин и А.П. Рукавишников (53) 621.316. 925 (088. 8) (56) Гринштейн В.И. и др. Судовые бесконтактные реле и устройства защиты и управления ° — Л.: Судостроение, 197 1, с. 204, рис. 7-6.

Известия вузов Электромеханика, 1980, Р 5, с. 538, рис. 2. (54) РЕЛЕ АКТИВНОГО ТОКА (57) Из бретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей реле активного тока. В конце каждого периода импульсом с выхода дифференцирующего, элемента 10 сбрасывается выходное напряжение интегратора, после чего про„„Я0„„1295473 A 1 бИ4 Н 02 Н 3/38 Н 01 Н 83 18 цесс повторяется. Значение напряжения в конце периода непосредственно перед сбросом оценивается стробирующим компаратором 7, на стробирующий вход которого подается стробирующий импульс с выхода дифференцирующего элемента 11. Задержка импульса с выхода дифференцирующего элемента 10 относительно импульса с выхода дифференцирующего элемента 11 обеспечивается блоком задержки 9. Расширитель импульсов 8 расширяет узкий импульс с выхода стробирующего компаратора

7. При его появлении в триггере расширителя импульсов 8 на его прямом выходе появляется положительное на- пряжение, соответствующее уровню логической "I". После прекращения поступления импульсов напряжение на конденсаторе расширителя импульсов

8 нарастает выше активного уровня, и триггер возвращается в исходное состояние, при этом условие срабатывания реле активного тока не зависит от частоты сети. 1 з.п. ф-лы. 3 ил.

1295473

Изобретение относится к элек гротехнике и может быть использовано в устройствах релейной защиты и автоматики электроустановок переменного токл в качестве реле обратного тока и реле разгрузки по активному току.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей реле активного тока.

На фиг. 1 изображена функциональная схема реле активного тока; на фиг. 2 — принципиальная схема расширителя импульсов; на фиг. 3 — вре менные диаграммы, поясняющие работу реле.

Реле (фиг. 1) содержит измерительный преобразователь 1 тока, подклю1 ченный выходом к одному входу фаэо-чувствительного выпрямителя 2, изме, рительный преобразователь 3 .напряя<ения, подключенный выходом к входу усилителя-ограничителя 4, выход которого подключен к другому входу фазочувствительного выпрямителя 2, подклю-25 ченного выходом к одному входу суммирующего интегратора 5, к другому входу которого подключен выход элемента 5 задания уставки, стробируемый компаратор 7, подключенный сигнальным вхо- 0 дом к выходу суммирующего интегратора

5, " выходом — к входу расширителя 8 импульсов, блок 9 задержки, подключенный входом к выхоцу усилителя-ограничителя 4, а выходом — через один дифференци ующий элемент 10 к входу сброса суммирующего интегратора 5, и второй дифференцирующий элемент 11, подключенный входом к выходу усилителя-ограничителя 4, а выходом — к стробирующему входу компаратора 7.

Расширитель 8 импульсов (фиг.2) содержит КЯ-триггер 12, резисторы !3 и 14, транзистор 15 и конденсатор 16.

Реле работает следующим образом„

Ток 17 (фиг. 3) с выхода измерительного преобразователя 1 тока поступает на один вход фазочувствительного выпрямителя 2, напряжение 18 с выхода измерительного преобразователя

3 напряжения поступает на вход усилителя-ограничителя 4, на выходе которого формируется сигнал 19 в ниде последовательности прямоугольных двухполярных импульсов, поступающий на другой вход фазочувствительного выпрямителя 2, напряжение 20 с выхода фазочувствительного выпрямителя 2 поступает на один из входов суммирующего интегратора 5 со сбросом, на другой вход которого поступает напряжение 21 с элемента 6 задания уставки. Напряжения 20 и 21 суммируются с соответствующими весовыми коэффициентами, а затем интегрируются напряжение 22. В конце каждого периода импульс 23 с выхода дифференцирующего элемента 10 сбрасывает выходное напряжение 22 интегратора,после чего процесс повторяется. Значение напряжения 22 в конце периода непосредственно перед сбросом оцениваетI ся стробируемым компаратором 7, на стробирующий вход которого в это время подается стробирующий импульс

24 с выхода дифференцирующего элемента 11. Задержка импульса 23 относительно импульса 24 обеспечивается блоком 9 задержки, напряжения 25 на входе и 26, на выходе которого показаны на фиг. 3..

Итак, напряжение на выходе интегратора 5 в конце периода сначала оценивается по значению, для чего на стробирующий вход компаратора 7 подается стробирующий импульс 24, и„в случае его положительного знака, на вьгходе компаратора появляется импульс

27, после чего интегратор 6 сбрасывается импульсом 23, Длительность каждого импульса 23 и 24 равна 10 мкм, что .в сумме составляет 0,17. длительности периода напряжения сети. Значение ошибки в выходном напряжении, вызванное ими, тоже не превышает 0,1_#_, и при точности реле +57 пренебрежимо мало.

Расширитель 8 импульсов расширяет узкий импульс 27 с выхода стробируемого компаратора 7. При его появлении в RS-триггере 12 íà его прямом выходе появляется положительное напряжение

28, соответствующее уровню логической

"1", конденсатор 16 через резистор

14 заряжается с постоянной времени, превышающей длительность периода напряжения сети; Импульс, появляющийся в конце следующего периода, подтверждает состояние RS-триггера 12 и одновременно через резистор 13 открывает транзистор 15 и разряжает конденсатор 16, не давая напряжению на нем нарасти выше активного уровня входа

R триггера 12. После прекращения поступления имлульсов напряжение на конденсаторе 16 нарастает выше активного уровня входа R и триггер возвращается н исходное состояние, когда на его инверсном выходе держится уровень логической "1", а на прямом

1I i 1 выходе — уровень логического О

Физическая сущность процессов, протекающих в реле активного тока, описывается следующими математическими соотношениями.

Напряжение на выходе инвертирующего интегратора 5 в конце периода 1О определяется согласно выражению т — U,„ (t) dt, () где R — резистор на входе интегра15 тора;

С вЂ” конденсатор, подключенный между его выходом и иннертирующим входом.

Напряжение 20 на выходе фазочувст- 20 вительного выпрямителя в пределах полупериода. от 0 до Т/2 (фиг. 3) ран— - сов(Ыс-В) 2 U

R С ) " т f. (7) !

Отсюда

4Б„,,соя 2 E„T(R,Ñ с (А +S„C (s) U = К А„,„, В, в но

А

U (t) =U sin(t+4()-М) =U 1sin(dt-(I)). (2)

O В)в S,tiI (3) U,(t) = К, К„ где К вЂ” коэффициент пропорциональ( ности.

Величина сопротивления, связывающего нход интегратора 5 с иннертиру- 35 к)щим входом операционного усилителя, В. = R, а. величина сопротивления, b и связывающая элемент задания устанхи с тем же входом — R ч = R(1 + R I,Òîãäà напряжение на выходе интегратора определяется как т т

U = — — U (t).dt — — E„dt„(4)

Н, С о .0

Напряжение U (t) в течение периода 5 и терпит разрыв и изменяется с периодом Т/2 (фиг. 3), отсюда та т

U = — — U (t) r1t — I E dt. (5).

КC .3 Р С о ч ()

Подставляя выражения (2) и (3) в формулу (5), получаем

Отсюда соотношение

55 21(Е„

А соЯ е ) А(Н +Н

1 fl (1 3).

Напряжение на выходе элемента задатчика устанки постоянно

712

U = 1 + U sin(aft- 9)dt

К Нс C 3 Bill) о т

Е„- dt. (6) (R +R„

73 4

Замена переменной интегрирования в уравнении (6) дает

U = — — f — ° (П (ВС-V) ddt

2U

R, С) Учитьгваяв что U пропорционально измеряемому полному току, где К вЂ” коэффициент пропорциональности;

? — амплитудное значение измеряемого тока, из уравнения {8) получаем — — савв — — А) (9)

1 4K., 21 Е

C.d R R +R 2 1

Для синусоидального напряжения верно соотношение где I — действуюшее значение тока.

Тогда

U = — (1 costi — — .) (10)

1 4К Л 2пЕ

Си> Н R +R

Приравняв 4K/2/R = А, получаем окончательное соотношение

1 2((Е

U = — (А t с.аВ(— — —  — )

С ) R +R„

Стробируемый компаратор срабатывает при условии, что U„ з О, т.е, U = (А I соя(() — ") О (12)

1 2((. E ч

С Ы R,+R„ является условием срабатывания реле активного тока.

3 12954

Как видно из выражения (13), условие срабатывания реле активного така не зависит от частоты сети. Это достигается пропусканием напряжения уставки Е„ через тот же, что и для измеряемого сигнала, интегратор. Регулировать уставку можно изменением напряжения Е„, значений сопротивления резисторов R и RÄ, а также ко4 эффициента. l0

Очевидно также, что время оценки значения активного тока не превышает длительности одного периода напряжения сети. Отсутствие фильтрации и наличие расширителя импульсов позволяет выполнить реле активного тока с коэффициентом возврата, равным единице. Это особенно важно для применения реле активного тока в сетях с загрузкой, близкой к номинальной, где реле с низким коэффициентом возврата может не возвратиться после кратковременных пусковых перегрузок, несмотря на наличие выдержки времени. 25

Формула изобретения

1. Реле активного тока, содержащее измерительный преобразователь тока, подключенный выходом к одному входу фазочувствительного выпрямителя, измерительный преобразователь напряжения, подключенный выходом к входу усилителя-ограничителя, выход которого подключен к другому входу фазочувствительного выпрямителя, и элемен задания уставки, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены суммирующий интегратор, стробируемый компаратор, расширитель импульсов, блок задержки и два дифференцирующих элемента; при этом выходы фазочувствительного выпрямителя и элемента задания уставки подключены к соответствующим входам суммирующего интегратора, вход сброса которого подключен через последовательно включенные первый дифференцирующий элемент и блок задержки к выходу усилителя-ограничителя, выход суммирующего интегратора подключен к сигнальному входу стробируемого компаратора, подключенного выходом к входу расширителя импульсов, а стробирующий вход стробируемого компаратора через второй дифференцируюЩий элемент подключен к выходу упомянутоЕЪ усилителя-ограничителя.

2. Реле по п.1, о т л и ч а ю—

m e e с я тем, что расширитель импульеов выполнен в виде RS-триггера, прямой выход которого„ являющийся выходом расширителя импульсов, подключен через. один резистор к R-входу триггера, коллектору транзистора и одному выводу конденсатора, другой вывод которого и эмиттер транзистора соединены с общей шиной, а база транзистора через другой резистор подключена к S-входу триггера.

1295473

22

26

2Х

27 .

Составитель Т. Щеголькова

Редактор И.Николайчук Техред В.Кадар Корректор В. Бутяга

Заказ 624/59 Тираж 619

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.-4/5 г

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4