Устройство для запоминания фазы

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПОМИНАНИЯ ФАЗЫ, содержащее последовательно включенные колебательный контур и ключ и пороговый элемент, подключенный входом ко входу колебательного контура, а выходом - к управляющему входу ключа, отличающееся тем, что, с целью повышения точности запоминания фазы и расширения функциональных возможностей устройства, в него дополнительно введены фазовый детектор , ключ, запоминающий элемент, фазосдвигающий блок и сумматор, при этом один вход фазового детектора подключен к рабочему входу фазосдвигающего блока, выход упомянутого ключа подключен к одному входу сумматора и другому входу фазового детектора, на выходе которого последовательно включены вновь введенный ключ и запоминающий элемент, подключенный выходом к управляющему входу фазосдвигающего блока, ВЫХ051 которого подключен к другому входу сумматора, а выход порогового элемента подключен также к управляющему входу вновь введенного ключа.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН з(50 Н 02 Н 338

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3339418/24-07 (22) 23.09.81 . (46) 15.07.83. Бюл. № 26 (72) Б. Н. Коврижин и В. К. Скрипко

1 (7l) Омский политехнический институт (53) 621.316.925 (088.8) (56) l. Акцептованная заявка ФРГ № 2228328, кл. Н 02 Н 7/24, 1974.

2; Авторское свидетельство СССР № 353311, кл. Н 02 Н 3/38, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР № 65751,2, кл. Н 02 Н 3/38, 1976. (54) (57) УСТРОЛСТВО ДЛЯ ЗАПОМИНАНИЯ ФАЗЫ, содержащее последовательН0 включенные колебательный контур и ключ и пороговый элемент, подключенный входом ко входу колебательного контура, а

„„SU„„1029304 А выходом — к управляющему входу ключа, отличающееся тем, что, с целью повышения точности запоминания фазы и расширения функциональных возможностей устройства, в него дополнительно введены фазовый детектор, ключ, запоминающий элемент, фазосдвигающий блок и сумматор, при этом один вход фазового детектора подключен к рабочему входу фазосдвигающего блока, выход упомянутого ключа подключен к одному входу сумматора и другому входу фазового детектора, на выходе которого последовательно включены вновь введенный ключ и запоминающий элемент, подключенный выходом к управляющему входу фазосдвигающего блока, выход которого подключен к другому входу сумматора, а выход порогового элемента подключен также к управляющему входу вновь введенного ключа.

1029304

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для устранения

«мертвой зоны» по напряжению у направленных устройств релейной защиты, а также для фиксации фазовых соотношений параметров доаварийного режима или режима короткого замыКания.

Известны устройства для запоминания фазы напряжения предшествующего режима, содержащее генератор с подстраиваемым колебательным контуром, частота которого регулируется частотой напряжения предаварийного режима (1).

Недостатком этих устройств является возможность неправильных действий в случае изменения частоты в сети после возникновения короткого замыкания.

Известно также устройство для запоминания фазы напряжения предшествующего режима, содержащее удвоитель и делитель частоты, частота напряжения «памяти» в которых синхронизируется частотой тока (2).

Недостатками этого устройства являются наличие только двух стабильных значений разности фаз выходного сигнала и входного тока, т. е. входное напряжение в общем случае не синфазно с выходным сигналом, наличие перерыва между моментом исчезновения напряжения сети и моментом возбуждения делителя, что приводит к замедлению срабатывания, сложность выполнения и настройки электромагнитного параметрического делителя частоты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффектц к изобретению является устройство для запоминания фазы напряжения режима, предшествующего короткому замыканию, содержащее трансформатор тока и трансформатор напряжения, к выходу которого подключен колебательный контур, три формирователя импульсов, ключ, пороговый элемент и триггер, причем входы двух формирователей импульсов подключены через ключ к выходу колебательного контура, а выходы подключены к установочным входам триггера, счетный вход которого подключен:,:.к выходу третьего формирователя импульсов, подсоединенного к трансформатору тока, управляющий вход ключа соединен с выходом порогового элемента, вход которого подключен к трансформатору напряжения (3).

Недостатком этого устройства является ограниченная область его применения в направленных устройствах релейной защиты.

При использовании устройства в реле направления мощности невозможно получить область срабатывания реле в виде сектора с центральным углом, отличным от 180 .

При использовании устройства в реле сопротивления при подключении к одному входу устройства. поляризующей, а к второму зходу — рабочей ЭДС также невозможно получить характеристику срабатывания реле в плоскости Z, отличную от окружности или прямой линии. С другой стороны, использование выходного сигнала устройства в качестве поляризующей ЭДС при подключении его входам тока и напряжения обеспечивает низкую точность запоминания фазы напряжения, поскольку смещение по времени импульсов выходного сигнала относительно соответствующих полуволн входного напряжения может достичь четверти периода, что вызывает значительное смещение характеристики срабатывания в плоскости z, а также не позволяет использовать устройство для фиксации доаварийных фазовых соотношений входных сигналов в режме короткого замыкания.

Целью изобретения является повышение точности запоминания фазы и расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для запоминания фазы, содержащее последовательно включенные колебательный контур и ключ и пороговый элемент, подключенный входом ко входу колебательного контура, а выходом к управляющему входу ключа, дополнительно введены фазовый детектор, ключ, запоминающий элемент, фазосдвигающий блок и сумматор, при этом один вход фазового детектора подключен к рабочему входу фазосдвигающего блока, выход упомянутого ключа подключен к одному входу сумматора и другому входу фазового детектора, на выходе которого пос ледовательно включены вновь введенный ключ и запоминающий элемент, подключенный выходом к управляющему входу фазосдвигающего блока, выход которого подключен к другому входу сумматора, а выход порогового элемента подключен также к управляющему входу вновь введенного ключа.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — функциональная схема реле сопротивления с использованием устройства для. запоминания фазы.

Устройство содержит колебательный контур 1, пороговый элемент 2, один ключ 3, сумматор 4, фазовый детектор 5, другой ключ 6, запоминающий элемент 7, фазосдвигающий блок 8. Вход колебательного контура 1 подключен ко входу порогового элемента 2 и является одним входом устройства для запоминания фазы, другим входом которого является вход фазосдвигающего блока 8, подключенного к другому входу фазового детектора 5. Выход колебательного контура 1 через один ключ 3 соединен с одним входом сумматора 4 и одним входом фазового детектора 5, выход которого через другой ключ 6 подключен к запоминающему элементу 7, выход которого подключен к управляющему входу фазосдвигающего блока 8, подключенного к другому входу сумматора 4. Выход порогового элемента 2 соединен с управляющими входами 3 и 6 ключей.

Первым выходом устройства является выход сумматора 4, вторым — выход запоминающего элемента 7.

Работу устройства удобно рассмотреть на примере его использования в схеме реле

1029304

3. сопротивления с целью устранения «мертвои зоны» по напряжению. Схема реле сопротивления содержит устройство для запоминания фаз 9, блок 10 формирования сравниваемых

ЭДС, блок 11 сравнения по фазе. Входы колебательного контура 1 и порогового элемента 2 подключены к первому выходу блока 10, второй выход которого соединен с вторым входом блока 11 и входом фазосдвигающего блока 8. Выход сумматора 4 подключен к первому входу блока 11. К одному входу блока 10 подведено. напряжение,- а к другому — ток защищаемого объекта. На первом выходе блока 10 формируется поляризующая ЭДС Е, подаваемая на входы колебательного контура 1 и порогового элемента 2, а на втором выходе блока 10 формируется рабочая ЭДС Ер, подаваемая на второй вход блока 11, другой вход фазового детектора 5 и вход фазосдвигающего блока 8. В общем случае, если характеристика срабатывания реле сопротивления в плоскости z проходит через начало координат, то

E,= Ki U>

Ер = К. U + К4 1.

В доаварийном режиме на входы блока

10, поданы нормальное напряжение и ток нагрузки защищаемого объекта. Поскольку величина Eä определяется входным напряжением, то в доаварийном режиме Е„имеет номинальное значение, превышающее. порог срабатывания порогового элемента 2, и на управляющие входы ключей 3 и 6 подан открывающий сигнал. При этом сигнал с выхода колебательного контура 1, определяемый значением и фазой Е„, поступает на входы сумматора 4 и фазового детектора

5. Таким образом, в доаварийном режиме на входы фазового детектора 5 поступают сигналы, разность фаз которых и равна разности фаз между Е„и Ер, а на его выходе формируется сигнал, пропорциональный Ь,который через открытый ключ 6 поступает на запоминающий элемент 7 и далее на управляющий вход фазосдвигающего блока 8, на выходе которого формируется сигнал, смещенный по фазе на угол (— hq) относительно входного сигнала Ер и, следовательно, синфазный с Е„. Таким образом, на входы сумматора 4 поступают синфазные Е„сигналы, поэтому на выходе сумматора 4 формируется также синфазный Е„,сигнал E„. Поскольку сопротивление z = —. на выходе реле сопротивления находится вне области срабатьР б 1вания в плоскости z и фазовые соотношения сигналов на входе блока 11 равны фазовым соотношениям Е и Е, то на выходе блока

ll сигнал отсутствует.

В установившемся режиме удаленного короткого замыкания в зоне действия реле сопротивления работа устройства аналогична, однако фазовые соотношения между

Е и Е при этом обуславливают срабатыП р вание реле сопротивления.

В установившемся режиме близкого кооткого замыкания напряжение U и связанр ная с ним величина Ед уменьшаются до з начения меньшего порога срабатывания порогового элемента 2, на выходе которого формируется сигнал, закрывающии ключи 3 и

3 6.

При этом сигналы на входе сумматора 4 и на входе запоминающего элемента 7 равны нулю. Фаза сигнала на выходе фазосдвигаюшего блока 8, определяется фазой Ер, 10 и значением сигнала на его управляющем входе, получаемого с выхода запоминающего элемента 7, сигнал на выходе которого формируется в первые 1 — 1,5 периода после возникновения короткого замыкания за счет задержки на отключение порогового элемен15 та та 2. При этом после исчезновения входного напряжения, а следовательно, и Е сигнал на выходе колебательного контура 1 представляет собой затухающие свободные колебания с частотой, близкой к частоте сети и обусловленной настройкой колебатель20 ного контура 1 и фазой, соответствующей фазе Е„доаварийного режима. Поскольку во время задержки на отключение порогового элемента 2 ключи 3 и 6 открыты сигналом с выхода порогового элемента 2, то на входы сумматора 4 и фазового детектора 5

25 поступает сигнал синфазныи Ед, Так как на другой вход фазового детектора 5 поступает сигнал Е, то выходной сигнал фазового детектора 5, пропорциональный разности фаз и между Е„и Ер в ре30 жиме близкого короткого замыкания, через открытый ключ 6 поступает на вход запоминающего элемента 7 и фиксируется после отключения пороговым элементом 2 ключа 6.

Таким образом, в режиме установившегося близкого короткого замыкания на выходе фазосдвигающего блока 8 формируется сигнал, смещенный по фазе относительно Е на угол (— Ae„g, равный разности фаз между Е> и 1 =р, следовательно, синфазный E„. . Так как сигнал на одном входе сумматора 4, отсутствует, то выходной сигнал суммато40 ра 4 также синфазен E„. При этом фазовые соотношения между Е„и Ер обуславливают срабатывание блока 11. Время установле- ния нужной фазы E„зависит от постоянных времени фазового детектора 5, цепи

45 записи запоминающего элемента 7 и фазосдвигающего блока 8 и должно быть меньше задержки на отключение порогового элемента 2 и выдержки времени защиты в целом.

Устройство может быть также использо50 вано в реле сопротивления и устроиствах фиксации места повреждения с отстройкой от тока нагрузки. При удаленных коротких замыканиях и наличии нагрузки, подключенной между местом устанойки защиты и

55 местом короткого замыкания, сопротивление на зажимах защиты в общем случае не равно сопротивлению линии от места установки защиты до точки повреждения из-за

1029304

Ь.2

Составитель Т. Щеголькова

Редактор Т. Парфенова Техред И. Верес Корректор B. Бутяга

Заказ 4994 53 Тираж б!7 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! !3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 шунтирующего влияния сопротивления нагрузки, для отстройки от которого необходимо знать как его значение, так и характер, который с достаточной степенью точности можно определить, фиксируя разность фаз между напряжением и током защищаемого объекта в доаварийном режиме.

Для использования устройства с цлью определения и фиксации характера нагрузки необходимо на первый вход устройства подать сигнал, .синфазный с током защищаемого объекта, например, с выхо трансформатора тока, а на второй вход устройства подать сигнал, синфазный с напряжением защищаемого объекта, например, с выхода трансформатора напряжения.

Пороговый элемент 2. при этом должен быть выполнен с инверсным выходом, т. е. при снижении входного сигнала порогово.го элемента 2 ниже заданного уровня на входе порогового элемента 2 формируется сигнал, открывающий ключи 3 и 6, а постоянная времени цепи записи запоминающего элемента 7 выбирается много большей, чем время задержки порогового элемента 2.

В доаварийном режиме на первый вход устройства подается сигнал, фаза и значение которого определяется током нагрузочного режима. Порог срабатывания порогового элемента 2 выбирается таким, что в этом режиме на выходе порогового элемента 2 формируется сигнал, открывающий ключи 3 и 6. При этом работа устройства аналогична описанной выше в доаварийном режиме. При возникновении короткого замыкания входной ток становится больше порога срабатывания порогового элемента 2, на выходе которого формируется сигнал, закрывающий ключи 3 и 6.. Фаза входного тока изменяется, что вызывает изменение сигнала на выходе детектора 5. однако цепь записи запоминающего элемента

7 разомкнута ключом 6, следовательно, сигнал на выходе запоминающего элемента пропорционален разности фаз между током и напряжением в доаварийном режиме. В остальном работа устройства аналогична описанной выше в режиме установившегося удаленного короткого замыкания. При этом сигналы на выходе фазосдвигающего блока 8 и сумматора 4 синфазны доаварийному току.