Устройство максимальной токовой защиты от перегрузки группы электроустановок

Авторы патента:

H02H3/087 - для цепей постоянного тока

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в максимальной токовой защите от перегрузок группы электроустановок. Устройство максимальной токовой защиты от перегрузки группы электроустановок содержит датчик тока, преобразователь тока в напряжение, блок формирования модуля входного сигнала, последовательно соединенные между собой, два блока сравнения, исполнительный блок, блок задания уставки срабатывания, элемент ИЛИ, резистор и пассивный четырехполюсник с постоянным запаздыванием. Выходы первого и второго блоков сравнения через элемент ИЛИ подключены ко входу исполнительного блока. Последовательно соединенные между собой датчик тока, преобразователь тока в напряжение и блок формирования модуля входного сигнала установлены в цепь каждой электроустановки. Выходы каждого блока формирования модуля входного сигнала подсоединены к входу дополнительно введенного сумматора, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, с резистором и пассивным четырехполюсником с постоянным запаздыванием. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в максимальной токовой защите от перегрузок группы электроустановок.

Известное устройство максимальной токовой защиты (Ванин В.К. и Павлов Г.М. Релейная защита на элементах аналоговой вычислительной техники. Л.: Энергоатомиздат, 1983, с.127-128, рис.3-10), содержащее последовательно соединенные датчик тока, преобразователь тока в напряжение, блок формирования модуля входного сигнала, блок сравнения, исполнительный блок, а также блок задания уставки, выход которого подключен ко второму входу блока сравнения, предназначенное для защиты электроустановок от короткого замыкания и перегрузки. Основные блоки такого устройства выполнены на операционных усилителях и элементах вычислительной техники.

Недостаток аналога заключается в значительном снижении чувствительности защиты к перегрузкам, возникающим в период минимальных нагрузок группы электроустановок.

Свободным от указанного недостатка является прототип (RU 2004041 С1, кл. Н 02 Н 3/08, 1993 г.), содержащий последовательно включенные датчик тока, преобразователь тока в напряжение, блок формирования модуля входного сигнала, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, к второму входу блока сравнения подключен выход блока задания уставки, выход блока сравнения соединен с входом логического блока ИЛИ, выход которого подключен к входу исполнительного блока. Кроме того, выход блока формирования модуля сигнала через резистор и пассивный четырехполюсник с постоянным запаздыванием подключен соответственно к первому и второму входам второго блока сравнения, выход которого соединен со вторым входом логического блока ИЛИ.

Недостаток прототипа заключается в снижении чувствительности защиты к перегрузкам группы электроустановок, работающих с различными коэффициентами мощности (cos ).

Задачей изобретения является уменьшение погрешности и увеличение чувствительности максимальной токовой защиты от перегрузки группы электроустановок.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве максимальной токовой защиты от перегрузки группы электроустановок, содержащем датчик тока, преобразователь тока в напряжение, блок формирования модуля входного сигнала, последовательно соединенные между собой, первый и второй блоки сравнения, исполнительный блок, блок задания уставки срабатывания, подключенный ко второму входу первого блока сравнения, элемент ИЛИ, резистор и пассивный четырехполюсник с постоянным запаздыванием, подключенные соответственно к первому и второму входу второго блока сравнения, при этом выходы первого и второго блоков сравнения через элемент ИЛИ подключены ко входу исполнительного блока, согласно изобретению последовательно соединенные между собой датчик тока, преобразователь тока в напряжение и блок формирования модуля входного сигнала установлены в цепь каждой электроустановки, при этом выходы каждого блока формирования модуля входного сигнала подсоединены к входу дополнительно введенного сумматора, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, с резистором и пассивным четырехполюсником с постоянным запаздыванием. При этом сумматор выполнен на основе активных элементов, а датчик тока - в виде бесконтактного датчика тока, или в виде электромагнитного трансформатора тока, или в виде шунта, или в виде накладного трансформатора тока. Преобразователь тока в напряжение выполнен на полупроводниковых элементах или на микросхемах или в виде шунтового преобразователя. Блок формирования модуля входного сигнала выполнен в виде выпрямителя с управляемой схемой преобразования или с использованием средств электронно-вычислительной техники.

Введение в устройство сумматора и установка датчика тока, преобразователя тока в напряжение и блока формирования модуля входного сигнала непосредственно в каждую цепь потребителя обеспечивает повышение чувствительности защиты от перегрузок группы электроустановок.

Положительный эффект, заключающийся в уменьшение погрешности и увеличение чувствительности максимальной токовой защиты от перегрузки группы электроустановок, достигается за счет того, что величина сигнала на выходе сумматора равна сумме сигналов амплитудных значений токов каждой электроустановки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена блок-схема заявляемого устройства, на фиг.2 - график зависимости величины суммы токов от разницы углов между ними.

Устройство выполнено следующим образом. В электрическую цепь 1 последовательно установлены датчик 2 тока, преобразователь 3 тока в напряжение и блок 4 формирования модуля входного сигнала. Элементы 2, 3 и 4 последовательно включены в электрической цепи 1 каждой защищаемой электроустановки 5. Выходы каждого блока 4 формирования модуля входного сигнала подключены к сумматору 6, выход которого подключен к первому входу блока 7 сравнения, ко второму входу блока 7 сравнения подключен выход блока 8 задания уставки, выход блока 7 соединен с первым входом логического блока ИЛИ 9, выход которого подключен к входу исполнительного блока 10. Кроме того, выход сумматора 6 через резистор 11 и пассивный четырехполюсник 12 с постоянным запаздыванием подключен соответственно к первому и второму входам второго блока 13 сравнения, выход которого соединен со вторым входом логического блока ИЛИ 9.

Работа устройства осуществляется следующим образом. От датчика 2 тока через блоки 3 и 4, установленные в электрической цепи 1 каждой защищаемой электроустановки 5, на входы сумматора 6 подаются сигналы, равные амплитудным значениям токов электроустановок 5. На первый вход блока 7 сравнения от сумматора 6 подается входной сигнал Uвх, пропорциональный сумме амплитудных значений токов защищаемых электроустановок 5. На второй вход блока 7 сравнения с выхода блока 8 задания уставки подается напряжение уставки U₈, величина которого определяет порог срабатывания защиты от перегрузки. Если | U_вх|<| U₈|, блок 7 сравнения находится в исходном состоянии. Если | U_вх|>| U₈|, происходит срабатывание блока 7 сравнения, на его выходе появляется соответствующий сигнал, который через блок ИЛИ 9 поступает на исполнительный блок 10, который осуществляет отключение электроустановок и (или) сигнализацию перегрузки. Одновременно напряжение U_вх с выхода сумматора 6 подается через резистор 11 на первый (инвертирующий) вход второго блока 13 сравнения и через пассивный четырехполюсник 12 - на второй (неинвертирующий) вход второго блока 13 сравнения. Условие срабатывания второго блока 13 сравнения определяется выражением

где Z_12(p)=A (1+pT) - операторное сопротивление пассивного четырехполюсника 12 с постоянным запаздыванием. Переходя в выражении (1) к единичной временной функции, получим условие срабатывания блока 13 сравнения в виде

Таким образом, сигнал на втором входе блока 13 сравнения появляется с некоторым запаздыванием по отношению к сигналу на первом входе этого блока с учетом определенных выше соотношений между R₁₁ и А.

В соответствии с выражениями (1, 2) порог срабатывания блока 13 сравнения изменяется с изменением нагрузки защищаемой группы электроприемников с запаздыванием по времени, определяемым величиной Т.

Работа устройства поясняется на примере, где рассматривается работа двух электроустановок одинаковой мощности P₁=P₂. Суммарный ток электроустановок изменяется в пределах значений, соответствующих тому cos с которым они будут работать. Это изменение отображается соответствующим графиком, изображенным на фиг.2, где на оси абсцисс указано изменение угла между токами , а на оси ординат - отношение суммарного тока I к току одного потребителя I₁. На графике изображены пределы изменения тока. В рассматриваемом примере видно, что значение отношения тока меняется от максимального, равного 2, до минимального - 1,41. Таким образом, суммарный рабочий ток уменьшается с увеличением угла между токами , а максимальная погрешность может достигать 30%.

Рассмотрение заявляемого устройства и сравнение его с прототипом показывает, что при защите группы электроустановок от перегрузки достигается уменьшение погрешности и повышение чувствительности защиты.

В настоящее время изготовлен опытный образец устройства и проведены его успешные лабораторные и натуральные испытания в Учебно-научно-производственном центре "Энергоэффективность" Тверского государственного технического университета.

Производство устройства может изготавливаться на заводах электротехнической промышленности.

Устройство может широко применяться во всех распределительных электрических сетях для защиты группы электроустановок, например для защиты от перегрузки многодвигательных электроприводов.

Формула изобретения

1. Устройство максимальной токовой защиты от перегрузки группы электроустановок, содержащее датчик тока, преобразователь тока в напряжение, блок формирования модуля входного сигнала, последовательно соединенные между собой, первый и второй блоки сравнения, исполнительный блок, блок задания уставки срабатывания, подключенный ко второму входу первого блока сравнения, элемент ИЛИ, резистор и пассивный четырехполюсник с постоянным запаздыванием, подключенные соответственно к первому и второму входам второго блока сравнения, при этом выходы первого и второго блоков сравнения через элемент ИЛИ подключены ко входу исполнительного блока, отличающееся тем, что последовательно соединенные между собой датчик тока, преобразователь тока в напряжение и блок формирования модуля входного сигнала установлены в цепь каждой электроустановки, при этом выходы каждого блока формирования модуля входного сигнала подсоединены к входу дополнительно введенного сумматора, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, с резистором и пассивным четырехполюсником с постоянным запаздыванием.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сумматор выполнен на основе активных элементов.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчик тока выполнен в виде бесконтактного датчика тока.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчик тока выполнен в виде электромагнитного трансформатора тока.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчик тока выполнен в виде шунта.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчик тока выполнен в виде накладного трансформатора тока.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что преобразователь тока в напряжение выполнен на полупроводниковых элементах.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что преобразователь тока в напряжение выполнен на микросхемах.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что преобразователь тока в напряжение выполнен в виде шунтового преобразователя.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок формирования модуля входного сигнала выполнен в виде выпрямителя с управляемой схемой преобразования.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок формирования модуля входного сигнала выполнен с использованием средств электронно-вычислительной техники.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2

Похожие патенты:

Электронный предохранитель // 2185016

Изобретение относится к устройствам защиты нагрузок и силовых цепей вторичных источников электропитания от перегрузок и коротких замыканий по току

Автоматический выключатель постоянного тока // 2167478

Изобретение относится к электротехнике может быть использовано в качестве устройства защиты транспортного оборудования

Устройство для коммутации и токовой защиты цепей постоянного тока // 2153217

Устройство токовой защиты для цепей постоянного тока // 2124257

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности, к устройствам токовой защиты

Устройство для защиты контактной сети постоянного тока от токов короткого замыкания // 2058642

Изобретение относится к устройствам для защиты контактной сети постоянного тока электрофицированных железных дорог метрополитенов от токов короткого замыкания и может быть использовано для защиты фидеров контактной сети от перегрузки и в устройстве резервирования отказа быстродействующих выключателей

Устройство для быстродействующей защиты сети постоянного тока от коротких замыканий // 1781763

Устройство быстродействующей защиты сети постоянного тока от коротких замыканий // 1774423

Устройство для защиты по импульсу тока // 1721689

Изобретение относится к электротехнике

Измерительный блок для токовой защиты сети постоянного тока // 1709454

Изобретение относится к защитам сетей постоянного тока от токов короткого замыкания

Устройство для защиты сети постоянного тока // 1700671

Изобретение относится к электротехнике , в частности к релейной защите сети постоянного тока

Способ автоматического выключения постоянного тока и устройство для его осуществления // 2274937

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты транспортного и промышленного электрооборудования от аварийных ситуаций - перегрузок, пробоев и утечек изоляции или коротких замыканий

Устройство для защиты электрооборудования постоянного тока // 2333585

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам с использованием быстродействующего автоматического выключателя, и может быть использовано для защиты транспортного и промышленного электрооборудования постоянного тока от аварийных ситуаций - перегрузок или коротких замыканий

Коммутационное устройство для прерывания двунаправленного постоянного тока и установка с фотоэлементами, оборудованная таким устройством // 2510673

Изобретение относится к коммутационным устройствам для прерывания постоянных токов. Технический результат - обеспечение оптимизации работы в соответствии с напряжением на выводах и уменьшение громоздкости. Коммутационное устройство (1) для прерывания двунаправленного постоянного тока в электрической линии (3), содержащее, по меньшей мере, два соединительных вывода (Е1, S1) и четное количество (Np) пар разъемных контактов (11, 12) дугогасительных камер (14, 15), связанных с отдельными парами разъемных контактов, и размыкающие механизмы, связанные с отдельными парами разъемных контактов и соединенные друг с другом механической связью, причем каждая дугогасительная камера снабжена камерой (43, 44) гашения дуги и постоянными магнитами (47, 48) с полярностью, позволяющей перемещать электрическую дугу (52) к камере гашения дуги, когда ток протекает в электрической линии в заданном направлении, причем заданное направление отличается для одной половины дугогасительных камер. 2 н. и 16 з.п.ф-лы, 11 ил.

Многоканальный твердотельный контроллер нагрузки // 2537041

Изобретение относится к средствам коммутации силовых энергетических цепей постоянного и переменного тока. Технический результат заключается в упрощении устройства и обеспечении возможности коммутации силовых энергетических цепей постоянного и переменного тока. В коммутаторе контроллера предусмотрен бесконтактный датчик тока, исключающий необходимость во вторичном питании. Многоканальный твердотельный контроллер нагрузки состоит из буфера (1), узла (2) интерфейса, N узлов (3) гальванической развязки и управления, N коммутаторов (4) и токовой цепи бесконтактного датчика тока. 1 ил.

Устройство контроля амплитудной асимметрии напряжений // 2561505

Устройство относится к области систем управления силовыми преобразователями. Техническим результатом является повышение точности работы и расширение функциональных возможностей устройства. Результат достигается тем, что устройство контроля амплитудной асимметрии напряжений содержит последовательно включенные первый демодулятор, первый сглаживающий фильтр, а также первый пороговый элемент, причем вход первого демодулятора соединен с первой входной клеммой устройства, вторая и третья входные клеммы устройства, выходная клемма, причем согласно изобретению в него введены последовательно включенные второй демодулятор и второй сглаживающий фильтр, последовательно включенные третий демодулятор и третий сглаживающий фильтр, а также первый, второй и третий сумматоры, первый второй и третий пороговые элементы, логический элемент «3И», при этом вход второго и третьего демодулятора подключен к второй и третьей входной клемме устройства соответственно, выход логического элемента «3И» соединен с выходной клеммой устройства, выход первого сглаживающего фильтра соединен с первым входом первого сумматора и подключен ко второму входу третьего сумматора, выход второго сглаживающего фильтра подключен к первому входу второго сумматора и соединен со вторым входом первого сумматора, выход третьего сглаживающего фильтра подключен к первому входу третьего сумматора и соединен со вторым входом второго сумматора, выход первого, второго и третьего сумматоров подключены к входу первого, второго и третьего пороговых элементов соответственно, а выходы пороговых элементов подключены к соответствующему входу логического элемента «3И». 1 ил.

Блок источника постоянного тока для блока обеспечения энергии // 2577031

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение защиты блока питания от повреждения при уменьшении автоматического выключателя. Блок питания постоянного тока (9-1) содержит первое устройство (17) блокирования тока, выполненное с возможностью обеспечения протекания тока в первом направлении (19-1) через (17) первое устройство блокирования тока и блокирования тока, который течет во втором направлении (19-2), противоположном первому направлению (19-1). Первое направление является направлением протекания тока во время нормальной работы сети питания постоянного тока. Блок (9-1) питания постоянного тока дополнительно содержит первый блок (21) переключения, размещенный во встречно-параллельном соединении с первым устройством (17) блокирования тока, который является управляемым в его открытом состоянии для выборочного обеспечения возможности протекания обратного тока во время нормальной работы сети питания постоянного тока через первый блок (21) переключения во втором направлении (19-2), чтобы обойти первое устройство (17) блокирования тока, и в закрытом состоянии для блокирования тока во втором направлении (19-2), когда возникает неисправность в сети питания постоянного тока. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

Силовой переключатель постоянного напряжения // 2584096

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах переключения силовых линий постоянного напряжения. Переключатель 100 постоянного напряжения содержит по меньшей мере один прерыватель 120 и коммутаторное устройство, подключенное параллельно прерывателю, при этом коммутаторное устройство содержит конденсаторную схему, состоящую из параллельно соединенных по меньшей мере двух конденсаторных ветвей. Каждая конденсаторная ветвь содержит конденсатор 170…175, включенный последовательно с переключателем 190…195 конденсаторной ветви. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Твердотельный коммутатор и контроллер нагрузки // 2596620

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности и безотказности устройства. Твердотельный коммутатор и контроллер нагрузки содержит модуль преобразователя напряжения, вход которого соединен с внешней питающей сетью, а выход соединен с силовыми входами n модулей управления и силовым входом модуля связи и резервного управления, n модулей управления, силовой выход каждого из которых соединен с силовым входом трансформаторной развязки, управляющий выход соединен через модуль связи и резервного управления с трансформаторной развязкой модуля драйвера твердотельного коммутатора, первый информационный вход/выход соединен с внешней информационной сетью и вторым информационным входом/выходом модуля связи и резервного управления, второй информационный вход/выход соединен с третьим информационным входом/выходом модуля связи и резервного управления, а информационный вход модуля управления соединен с информационным выходом твердотельного коммутатора с бесконтактным датчиком тока, модуль драйвера твердотельного коммутатора, имеющий трансформаторную гальваническую развязку, управляющий выход которой соединен с управляющим входом схемы ускорения выключения твердотельного коммутатора, и схему ускорения выключения твердотельного коммутатора, управляющий выход которой соединен с управляющим входом модуля твердотельного коммутатора с бесконтактным датчиком тока, n твердотельных коммутаторов с бесконтактным датчиком тока, первый и второй силовые входы/выходы каждого из которых выполнены с возможностью подключения к управляемой нагрузке и управляющему нагрузкой напряжению, модуль связи и резервного управления, первый информационный вход/выход которого подключен к внешней информационной сети. 1 ил.

Устройство обнаружения перегрузки // 2623456

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение надежности восстановления системы постоянного тока после обнаружения перегурузки. Изобретение относится к устройству (1) обнаружения перегрузки для обнаружения состояния перегрузки в системе (5) постоянного тока, содержащей источник (4) напряжения постоянного тока и несколько электрических устройств (8, 9, 10), электрически соединенных с источником напряжения постоянного тока. Устройство обнаружения перегрузки содержит блок обнаружения перегрузки для обнаружения состояния перегрузки и блок снижения для снижения мощности, потребляемой электрическим устройством из нескольких электрических устройств, если блок обнаружения перегрузки обнаруживает состояние перегрузки. При этом блок (203) снижения выполнен с возможностью предотвращения потребления мощности электрическими устройствами (208, 209, 210) одного за другим от источника (4) напряжения постоянного тока в соответствии с порядком, определенным их соответствующими нагрузками, пока обнаруживается состояние перегрузки. Так как устройство обнаружения перегрузки снижает мощность, потребляемую электрическим устройством из нескольких электрических устройств, если блок обнаружения перегрузки обнаруживает состояние перегрузки, состояние перегрузки может быть устранено без необходимости ручного вмешательства. 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.