Реле активного тока

 

РЕЛЕ АКТИВНОГО ТОКА, содержащее преобразователь тока в напряжейие , подвлюченный выходом к входу фазочувствительного выпрямителя, на. выходе которого включены последовательно соединенные сглаживающий фильтр, пороговый элемент, элемент вьщержки времени и реагирующий орган, логический элемент И, подключенный одним входом к выходу порогового элемента, делитель напряжения источника питания с тремя промежуточными выводами, два диода, переменный резистор и последовательно включенные диод и конденсатор, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены делитель напряжения источника питания с двумя промежуточными выводами и логический элемент ИЛИ, а преобразователь тока в напряжение выполнен на дифференциальном операционном усилителе с резистором в цепи отрицательной обратной связи, при этом выход преобразователя тока в напряжение подключен через переменный резистор к среднему промежуточному выводу делителя напряжения, два других промежуточных вывода которого через соответствующие диоды подключены к неинвертирующему входу дифференциального операционного усилителя , а выход фазочувствительного (Л выпрямителя подключен также к аноду диода, включенного последовательс но с конденсатором, вывод средней точки которых подключен к одному промежуточному выводу вновь введенного делителя напряжения, другой промежуточный вывод которого подключен к другому входу логического элемента И, выход которого подключен к одному входу логического элемента ИЛИ, к Другому -входу которого со подключен выход реагирующего орга05 на.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„ЯО„дяяядд А

mn и 01 Н 83/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3399872/24-07 (22) 22.02.82 (46) 07.06.84. Вюл. Р 21 (72) В.И.Антонов и Ю.Я.Лямец (71) Чувашский государственный университет им. И.Н.Ульянова и

Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения (531 621. 316. 925 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 213192, кл. Н 01 Н 83/18, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

9 776600223311, кл. Н 01 Н 83/18, 1980. (54) (57) РЕЛЕ АКТИВНОГО ТОКА, содержащее преобразователь тока в напряжейие, подвлюченный выходом к входу фазочувствительного выпрямителя, на, выходе которого включены последовательно соединенные сглаживающий фильтр, пороговый элемент, элемент выдержки времени и реагирующий орган, логический элемент И, подключенный одним входом к выходу порогового элемента, делитель напряжения источника питания с тремя промежуточными выводами, два диода, переменный резистор и последовательно включенные диод и конденсатор, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повыщения быстродействия, в него дополнительно введены делитель напряжения истоЧника питания с двумя промежуточными выводами и логический элемент ИЛИ, а преобразователь тока в напряжение выполнен на дифференциальном операционном усилителе с резистором в цепи отрицательной обратной связи, при этом выход преобразователя тока в напряжение подключен через переменный резистор к среднему промежуточному выводу делителя напряжения,. два других прбмежуточных вывода которого через соответствующие диоды подключены к неинвертирующему входу дифференциального операционного усилителя, а выход фазочувствительного выпрямителя подключен также к аноду диода, включенного последовательно с конденсатором, вывод средней точки которых подключен к одному промежуточному выводу вновь введен- ного делителя напряжения, другой промежуточный вывод которого подключен к другому входу логического элемента И, выход которого подключен к одному входу логического элемента ИЛИ, к другому входу которого подключен выход реагирующего органа.

10 36715

ИзобретенIIP. относится к элОKTpo— технике и мо>,.=.т быть использовано

B "у. сoт рpоoIйIсo тTIв>а х защиты генераторов от перехода в двигательный режим.

Известно реле активного тока, построенное по двухканальной схеме.

Первый канал срабатывает с выдержкой времени и состоит из датчика актив IQI o тока, элемента времени и порогового элемента,. Второй канал срабатывает без замедления канал 10 отсечки и состоит из логического элемента И, подключенного одним из входов к выходу датчика, а другим — через отдельнь и пороговый элемент к входу реле (11 . 15

Датчик активного тока в данном реле представляет собой диодную схему сравнения фаз, которая обладает невысокой точностью, Известно реле активного тока, со- .>и держащее соединенные каскадно преобразователь тока в напряжение, фазочувствительный выпрямитель, сглаживающий фильтр, пороговый усилитель и элемент времени, выход которого сое- 25 динен с первым входом первого порогового элемента, одновременно выполняющего функции логического элемента

ИЛИ. Другой вход порогового элемента подключен к выходу логического элемента И, первый вход которого соединен с выходом порогового усилителя, а второй вход через второй пороговый элемент — с выходом преобразо.вателя тока в напряжение.

Высокая точность измерения активного тока достигается увеличением постоянной времени сглаживающего фильтра N.

Однако выходной сигнал фильтра .4О используется и для срабатывания канала отсечки, поэтому быстродействие отсечки понижается.

Целью изобретения является повышение быстродействия реле. 45

Поставленная цель достигается тем, что в реле активного тока, содержащее преобразователь тока в напряжение, подключенный выходом к входу фазочувствительного выпрямителя, на выхоце которого включены последовательно соединенные сглаживающий фильтр, пороговый элемент, эле.— мент выдержки времени и реагирующий орган, логический элемент И, подключенный одним входом к выходу порогового элемента, делитель напряжения источника питания с тремя промежуточными выводами, два диода, переменный резистор и последовательно включенные диод и конденсатор, до- 60 полнительно введены делитель напряжения источника питания с двумя промежуточными выводами и логический элемент ИЛИ, а преобразователь тока в напряжение выполнен на диф >еренциаль-gg ном операционном усилителе с резистором в цепи отрицательной обратной связи, при этом выход преобразователя тока, в напряжение подклк>чен через переменный резистор к среднему промежуточному выводу делителя напряжения, два других промежуточных вывода которого через соответствующими диоды подклк>чены к неинвертирующему входу дифФеренциального операционного усилителя, а выход фазочувствительного выпрямителя подключен также к аноду диода, включенного последовательно с конденсатором, вывод

; средней точки которых подключен к ,:одному промежуточному выводу HHGBb введенного делителя напряжения, другой промежуточный вывод которого подключен к другому входу логического элемента И, выход которого подключен к одному входу логического эЛемента ИЛИ, к другому входу которого подключен выход реагирующего органа.

На фиг.1 представлена функциональная схема реле, на фи-..2 — кривые изменения напряжений на выходах преобразователя тока и фазочувствительного выпрямителя.

Реле соцержит преобразователь 1 тока в напряжение, выполненный на операционном усилителе 2 с резистором 3 в цепи отрицательной обратной связи, один делитель 4 напряжения с тремя промежуточными выводами, второй делитель 5 напряжения с двумя промежуточными выводами, диоды б и 7, общая точка которых подключена к неинвертирующему входу огерационного усилителя 2 непосредственно, переменный резистор 8, включенный между выходом операционного усилителя 2 и средним выводом первого делителя напряжения, конденсатор 9, один вывод которого соединен с общей шиной, а.другой — через третий диод 10 с выходом фазочувствительного выпрямителя 11 и непосредственно с одним выводом делителя 5 напряжения, дру- гой вывод которого подключен к одному входу логического элемента И 12, каскадно соединенные сглаживающий фильтр 13, пороговый элемент 14, элемент 15 выдержки времени, реагирующий орган 16 и элемент ИЛИ 17.

Реле работает следующим образом.

Если уровень тока в сети недостаточен для срабатывания отсечки, т.е. напряжение на выходе преобразователя тока не достигает величины напряжения срабатывания отсечки 0 (фиг.2, < 1 Д, то диоды б и 7 заперты обратным напряжением и операционный усилитель 2 работает в режиме линейного усилителя. Так как в указанном режиме разность потенциалов между с входами равна нулю, то трансформатор

1006715 тока, который подает сигнал tice вход реле, работает в оптимальном для него режиме короткого замыкания.

В режиме передачи мощности от защищаемого генератора в сеть угол между током i и напряжением U 180 Ц

6360 . Поэтому среднее значение напряжения О, на выходе фазочувствительного выпрямителя 11, пропорциональное активной составляющей тока сети, имеет отрицательный знак. Ре- 10 ле в этом случае не срабатывает.

Переход генератора в двигательный режим характеризуется потреблением активного тока из сети, при этом угол 0 (180o. Напряжение на выходе 15 сглаживающего фильтра 13 в этом случае положительно. При достижении им порога переключения пороговый элемент 14 скачком меняет знак напряже ния на своем выходе, одновременно устанавливая его уровень пропорциональным величине активного тока сети.

Так как указанное напряжение подводится к элементу времени 15, то величина его выдержки времени зависит 25 от уровня активной составляющей тока сети, Порог срабатывания отсечки Ц определяется соотношением сопротивлений резисторов первого делителя 4 напряжения и переменного резистора 8. Так как при закрытых диодах 6 и 7 потенциал их общей точки равен нулю, то для отпирания диода 6 необходимо уменьшить потенциал вывода, к которому подключен диод до этого уровня, а для отпирания диода 7, наоборот, нужно поднять до него потенциал другого вывода. Благодаря тому, что средний вывод делителя 4 соединен резистором 8 с выходом усилителя 2, изменение входного тока, вызывает синхронное изменение распределения потенциалов выводов, к которым подключены диоды 6 и 7. Поэтому при достижении током сети порога сраба- 45 тывания отсечки в каждом полупериоде имеет место интервал, в течение которого выходное напряжение операционного усилителя 2 скачком принимает высокий уровень, близкий к напря- 59 жению источника питания (фиг.2,t> 1 ).

В режиме передачи активного тока напряжение на входе порогового элемента 14 имеет полярность, при которой тот не срабатывает. Поэтому 55 даже при высокой кратности входного тока срабатывание реле не происходит, Лишь в том случае, когда защищаемый генератор переходит в дигатель-60 ный режим и угол 0 с q < 11880 ©, созо даются предпосылки для срабатывания реле, И если ток при этом превышает порог срабатывания отсечки, импульсы высокого уровня на выходе уси-65 лителя 2 с>тиирают диод 10. Конденса.тор 9 быстро заряжается до амплитудного значения напряжения на выходе фазочувствительного выпрямителя,1 (практичес ки до 0 ), Напряжение иа выходе второго вывода делителя 5 изменяет знак на противоположный и превышает внутренний порог переклкчения (уровень логической единицы) логического элемента И 12.

Однако отсечка не срабатывает до тех пор, пока напряжение на выходе фильтра 13, пропорциональное уровню активной составляющей тока сети, не достигнет порога срабатывания порогового элемента 14 — источника другого необходимого логического сигнала на втором входе элемента И 12. Установленная логика взаимодействия каналов обеспечивает направленность действия отсечки: благодаря ей отсечка имеет возможность воздействовать на выход реле лишь в рабочей зоне углов. Это означает, что быстродействие отсечки практически зависит только от того, какое замедление ,вносят в ее работу фазочувствитель ный выпрямитель 11, сглаживающий фильтр 13 и пороговый элемент 14 канала с зависимои выдержкой времени.

Так как ко входу сглаживающего фильтра 13 при этом подводятся импульсы высокого уровня, в несколько раз превышающего уровень сигнала в нормальном режиме, то напряжение на

его выходе в этом случае достигнет порога срабатывания элемента 14 намного быстрее. Этим и объясняется повышение быстродействия отсечки в предлагаемом реле по сравнению с известным, в котором при заряде сглаживающего фильтра не делается различие в подводимых к нему сигналах в диапазоне работы отсечки и вне его.

Необходимо отметить, что включение диода 10, второго делителя 5 напряжения и конденсатора 9 только после фазочувствительного выпрямителя 11, а не на выходе операционного усилителя 2, делает отсечку двухполупериодной. Это неожиданное свойство схемы станет понятным, если обратить внимание на тот факт, что в угловой зоне срабатывания реле амплитудные значения напряжения на выходе фазочувствительного выпрямителя во всех полупериодах одинакового знака.

С целью устранения вибрации реле при большом токе отсечке придан.гистерезис по току срабатывания. На фиг. 2 ему соответствует разность уровней Uqс и U b Конденсатор 9 при этом йоддерживает сигнал на входе элемента И 12 на необходимом уровне на интервалах между импульсами.

1096715

ВНИИПИ Заказ 3835/40 Тираж 683 Подписное

Филиал ППП "Патент", -г. Ужгород, ул. Проектная,4

Порог срабатывания отсечки Uz« регулируется резистором 9.

Таким образом, введение в реле дополнительных элементов позволило повысить его быстродействие. что повышает эфФективность функционирования защиты и, как следствие, снижает вероятность возникновения аварий в электрической системе.