Фазосравнивающий релейный орган

 

па<ен ",не техническая иот

<11702448

Союз Советеинк

Соцнапистичесии к

Республик

О Il

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 24.10.77 (gi) 2535872/24-07 (g) ) Я (л

Н 02 Н 3/38 с присоединением заявки М

Ввудлрстввнввй каивтет

СССР

Вв ЯМИМ II896p8TOHRA н вткритвй (2З) Приоритет

Опубликовано 05.12.79. Бюллетень 3445 (53) УДК 621.316.925(088 8) Дата опубликования описания 07.12.79 (72) Авторы изобретения

Э. К. Федоров и Э. М. Шнеерсон (7l ) Заявитель (54) ФАЗОСРАВНИВАЮЩИЙ РЕЛЕЙНЫЙ ОРГАН

Изобретение относится-к области релейной защиты и автоматики энергетических систем, в частности, к пусковым и измерительным органам сопротивления защит линий электропередач.

-Известны релейные органы на основе сравнения двух и более электрических величин, выполненные с применением в цепях формирования сравниваемых величин операционных (решающих) усилителей 1).

Известныеустройства содержат блоки цатчиков тока и напряжения, сумматоры на основе onepaaaoHHbrx усилителей для формирования сравниваемых величин, 15 пропорпкональных току и напряжению защищаемой цепи, схему сравнения электрических величин и выходной элемент.

Обладая рядом достоинств, прежде воет о уменьшенными габаритами и малым потреблением по входным цепям тока и напряжения, указанные органы не обеспечивают правильной работы в широких диапазонах входных сигналов вследствие ограниченного диапазона входных сигналов операционного усилителя, при превыI. шенин которого он переходит в режим насыщения и не выполняетосновной своей функ ции - обеспечения суммирования нескольких переменных входных сигналов, про-. порциональных току н напряжению защища- емой пепи.

Известно также устройство, которое содержит датчики тока и напряжения, формирователи сравниваемых величин на основе операционных усилителей, активные частотные фильтры на основе операционных усилителей, схеМу сравнения и выходной элемент .,(2)..

Решение, примененное в прототипе, не позволяет обеспечить правильное функционирование устройства в широком диапазоне входных сигналов тока .и напряжения, вследствие ограниченного диапазона линейности, операционных усилителей и конечной чувствительности операционных усилителей. Указанное существенно ограничивает возможности применения

Каждый из входов блока 15 сравнения обладает определенным порогом по напряжению и току, необходимым для обеспечения правильного функционирования и стабильного состояния блока при отсутствии входных сигналов и для обеспечения ее помехоустойчивости. т

10 Для обеспечения чувствительности и точности работы устройства при малых уровнях входных сигналов необходимо преодоление указанных выше порогов чувствительности, т.е. сравнительно высокий результирующий коэффициент усиления операционных усилителей, охваченных обратной связью, позволяющий иметь значительное тгревышение минимально возможной сравниваемой величины Я „„ над порогом чувствительности- блока сравнения E . Так, для получения фазовой погрешности 6 (5 необходимо условие о-осо -р ооткуаа саеаует, что пра

;; реалы1ой величине порога чувствительнос25 ти Со= 20-30 мВ, минимальная ампли- .туда сравниваемого сигнала на входе 1 5 должна быть Е И юоИ » О,БВ Однако требования к необходимому диапазону входI аых сигаааоа и кор соприаооиг х

Ед юц тому, что в режиме больших сигналов операционные усилители переходят в режим насыщения и не могут выполнять. .

Ьсновные функции суммирования на своем входе синусоидальнйх величин, пропорциональных току и напряжению защищаемой цепи, т.е. измерительный орган перестает . функционировать правильно.

С целью обеспечения правильного функционирования в режимах больших входных сигналов при получении необходимой точности работы и чувствительнос-. ти в режимах малых входных сигналов

45 между суммирующими входами операцион» ных усилителей 3, 4.... p и их выходами параллельно частотно- зависимым блокам О, 10 ...tl включены соответственно последовательно соединенные двух50 полярные нелинейные пороговые элементы (диоды, стабилитронь ) 11, 12 .... и фазосдвигающие RG -цепочки 13, 14... tl.

При малых уровнях входных сигналов по-. (5 роговые элементы закрыты и резуль.. тирующий коэффициент передачи формирователей сигналов достаточно высок, что обеспечивает значительное превышение о уровня иеличин Е, Е ...., P> над горогом з 70 измерительных органов на основе операционных усилителей в реальных условия: энергетических систем, где возможные

"в зависимости от режима системы изменения уровней входных сигналов не позволяют производить суммирование входных сигналов операционными усилителями, что приводит к неправильному функционированию измерительных органов.

Цель изобретения — повышение чувст. вительности и обеспечение правильного функционирования в широком диапазоне входных сигналов.

Для этого фазосравнивающий релейный орган, содержащий датчики тока и напряжения, присоединяемые к источкам тока и напряжения, формирователи сравниваемых величин, выполненные на основе операционных усилителей с частотно-зависимым блоком в цепи обратной связи, подключенные через входные сопротивления к датчикам тока и напряжения, а выходы формирователей через блок сравнения подключены к выходному эле: менту, снабжен по числу сравниваемыхвеличин последовательно соединенными двухполярным нелинейным элементом: и фазосравнивающей RC -цепочкой, подключенными параллельно каждому частотно-зависимому блоку.

На чертеже приведен описываемый релейный орган.

Релейный орган содержит датчики 42 напряжения и тока, операционные усилители 3-4 и цепи формирования каждой из сравниваемых величин, входные сопротивления 5, 6,..., И со стороны цепей напряжения на суммирующих входах операционных усилителей, входные сопро тивления 7, 8,... g со стороны йепей тока на суммирующих входах операиаоНных усилителей, частотно-зависимые блоки 9, 10.... g в цепях обратной связи операционных усилителей, двухполярные нелинейные пороговые 11„12... 3l элементы (стабилитроны, диоды), фазосдвигающие РС-цепочки 13; 14 ... 11, блок 1 5 сравнения фаз, выходной элемент

16.

Датчики 1 и 2 соединены сопротив лениайи с суммирующими входами операционных усилителей 3, 4 ... p в цепи .обратной связи операционных усилителей, включены частотно-зависимые блоки

9, 10.... И, нелинейные пороговые элементы и фазосдвигающие RC -цепочки

13, 14, а выходы операционных усилиФелей соединены с соответствующими вх

2448 4 дами блока 15 сравнения фаз нескольких электрических величин, 702448 6 сигналов, что имеет место в реальных условиях при применения измерительных органов.

5 схемы сравнения о . С увеличением уровней входных сигналов происходит открытие пороговых элементов 11, 12 п. При этом результирующий коэффициент передачи сигнала уменьшается, что обеспечивает линейный режим операционных усилителей при болыцих уровнях сигналов и правильное функционирование схемы. Модуль результирующего сопротивления 9G -цепи 13, 14.... И выби- 10 рается из условия обеспечения линейного режима операционного усилителя с максимально возможными значениями входных сигналов при коротких замыканиях на границе эоны действия. Для умень- t5 щения фазовых погрешностей аргумент сопротивления, RG-цепи 13, 14... 11 выбирается близким к аргументу входного со;противления частотно- ависимого элемента.

Таким образом, включение между 20 суммирующим входом операционного усилителя и его выходом цепочки иэ последовательно включенных двухполярного нелинейного порогового элемента и фаэосдвигакхцей RG »uenm позволяет обеспе- 5 чить правильное функционирование изме рительных органов на основе фаэосравнивающих схем с сумматорами сигналов на основе операциойнйх усилителей в широком диапазоне входных сигналов при одновременном обеспечении:необходимой чувствительности и точности в режимах малых входных сигналов. Указанное де,лает возможным использование операционных усилителей дли суммирования сигна-. лов в цепях формирования сравниваемых величин и вьшолнения активных частот- ных фильтров в измерительных органах устройств защит различных напряжений, 40 предназначенных для работы в, условиях широкого изменения величин входных

Формула изобретения

Фаэосравнивающий релейный орган, содержащий датчики тока и напряжения, присоединяемые к источникам тока и напряжения, формирователи сравниваемых величин, выполненные на основе операционных усилителей, с частотно-зависимым блоком в цепи обратной связи, подключенные через входное сопротивление к датчикам тока и напряжения, а выходы формирователей через блок сравнения фаз подключены к. выходному элементу, отличающийся тем, что,с целью повышения чувствительности и обеспечения правильного функционирования в широком диапазоне входных сигналов, снабжен по числу сравниваемых величин последовательпо соединенными двухцолярными нелинейным элементом и фаэосдвигающей RC -цепочкой, подключенными параллельно каждому частотнозависимому блоку.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ванин Б. К., Енин А. С. Реле направления мощности на операционных усилителях, М., Электричество", 1975, % 7.

2. Тишкин Ф. В., Некоторые вопросы построения схем реле сопротивления на активных звеньях с операционными усилителями, труды МЭИ, М., вып. 271, 1975, с. 68-80, Составитель Т. Шеголькова

Редактор Ю, Челпанов Техред О. Андрейко Корректор Н, Задерновская

Заказ 7604/50 Тираж 857 . Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4