Устройство для токовой защиты с зависимой выдержкой времени

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ С ЗАВИСИМОЙ ВЫДЕРЖКОЙ ВРЕМЕНИ, содержащее трансформаторы тока, вторичные обмотки которых подключены к входам преобразователей ток-напряжение , выходы последних через комбинированный фильтр подключены к входу выпрямителя, к выходу которого подключен конденсатор, блок токовой отсечки, выход которого подключен к первому входу выходного блока, и функциональный преобразователь , выход которого через интегратор подключен к входу порогового элемента, выход порогового элемента -, к второму входу выходного блока, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе путем увеличения быстродействия устройства при срабатывании и возврате, к выходу выпрямителя подключены входы вновь введенных первого и второго блоков подавления пульсаций, перйый и второй выходы первого блока подавления пульсаций подключены к первому и второму входам блока токовой отсечки, в каждом из блоков подавления пульсаций вход и первый выход объединены с первым полюсом конденсатора, i второй полюс которого через резистор под (Л ключен к подвижному контакту переменного резистора, первый вывод послднего подключен к заземленной шинке устройства, а второй - является вторым выходом блока подавления пульсаций.

Сешеа С0ВЕТаа4Х

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

g g Н 02 Н 3/08

HOMY С ЕТЕЛЬСТВУ (21) 3438813/24-07 (22) 18.05.82 (46) 23.02.85. Бюл. № 7 (72) Э. Х. Альтуве (Куба), Г. П. Касьянов, Б. Е. Костржевский и Н. Н. Левковский (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой

Октябрьской социалистической революции (53) 621.316.925 (088.8) (56). 1. Федосеев А. М. Релейная защита электрических систем. М., «Энергия», 1976, с. 1 1 1.

2. Авторское свидетельство СССР, № 748629, кл. Н 02 Н 3/08, 1980. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКОВОЙ

ЗАЩИТЫ С ЗАВИСИМОЙ ВЫДЕРЖКОЙ

ВРЕМЕНИ, содержащее трансформаторы тока, вторичные обмотки которых подключены к входам преобразователей ток-напряжение, выходы последних через комбинированный фильтр подключены к входу выпрямителя, к выходу которого подключен конденсатор, блок токовой отсечки, выход которого подключен к первому входу выходного блока, и функциональный преобразователь, выход которого через интегратор подключен к входу порогового элемента, выход порогового элемента — к второму входу выходного блока, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе путем увеличения быстродействия устройства при срабатывании и возврате, к выходу выпрямителя подключены входы вновь введенных первого и второго блоков подавления пульсаций, первый и второй выходы первого блока подавления пульсаций подключены к первому и второму входам блока токовой отсечки, в каждом из блоков подавления пульсаций вход и первый выход объединены с первым полюсом конденсатора, д е второй полюс которого через резистор подключен к подвижному контакту переменного резистора, первый вывод послднего подключен к заземленной шинке устройства, а С второй — является вторым выходом блока подавления пульсаций.

1141491

56

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите, и может быть использовано для максимальной токовой защиты с зависимыми время-токовыми характеристиками обрабатывания.

Известны устройства для токовой защиты, выполненные с применением электромеханических элементов на основе индукционного принципа (1).

К недостаткам этих индукционных реле относятся сложность .кинематической схемы, затрудняющей как изготовление реле, так и его эксплуатацию, большое потребление энергии от источников тока, невысокая точность и надежность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для защиты от сверхтоков и перегрузок, содержащее преобразователи ток-напряжение, совмещенный фильтр, формирователь модуля, функциональный преобразователь, интегратор, детектор уровня, блок отсечки и выходной блок (2) .

Недостатком известного устройства является то, что быстродействие срабатывания при больших кратностях тока ограничено относительно большой постоянной времени блока формирования модуля (содержащего выпрямитель и фильтр Кроме того> возврат осуществляется с выдержкой времени, зависящей от послеаварийного тока защищаемого объекта, что не всегда допустимо, особенно при совместной работе данного устройства и устройства АПВ.

К недостаткам относится также то, что нет достаточно точной результирующей времятоковой характеристики.

Цель изобретения — повышение надежности в работе путем увеличения быстродействия устройства при срабатывании и возврате.

Поставленная цель достигается, тем, что в устройство для токовой защиты с зависимой выдержкой времени, содержащее трансформаторы тока, вторичные обмотки которых подключены к входам преобразователей ток-напряжение, выходы последних через комбинированный фильтр подключены к входу выпрямителя, к выходу которого подключен конденсатор, блок токовой отсечки, выход которого подключен к первому входу выходного блока, и функциональный преобразователь, выход которого через интегратор подключен к входу порогового элемента, а выход порогового элемента-к второму входу выходного блока, к выходу выпрямителя подключены входы вновь введенных первого и второго блоков подавления пульсаций, первый и второй выходы первого блока подавления пульсаций подключены к первому и второму входам блока токовой отсечки, в каждом из блоков подавления пульсаций вход и первый выход объединены с первым полюсом конденсатора, второй полюс которого через резистор подключен к подвижному контакту переменного резистора, первый вывод последнего подключен к заземленной шинке устройства, а второй — - является вторым выходом блока подавления пульсаций.

На чертеже приведена упрощенная принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит преобразователи

1 — 3, ток-напряжение, на выходе промежуточных трансформаторов 4 — 6 тока которых параллельно нагрузочным резисторам

7 — 9 включены усилители напряжения, выполненные на операционных усилителях

10 — 12. Выходы преобразователей подключены через комбинированный фильтр 13, содержац ий фильтр симметричНых составляющих и частотный фильтр, к входу выпрямителя 14, выход которого заземлен через сглаживающий конденсатор 15 и подключен к входам первого и второго блоков 16 и 17 подавления пульсаций. Каждая схема подавления пульсаций содержит последовательную цепочку из конденсатора 18 и резистора 19, первый конец которого является одновременно входом и выходом схемы подавления пульсации, а второй конец подключен к подвижному. контакту переменного резистора 20, первый контакт которого заземлен, а второй контакт является вторым выходом схемы подавления пульсаций. Выходы схемы 16 подавления пульсаций подключены к входам функционального преобразователя 21, выполненного на операционных усилителях 22 и 23. Входы операционного усилителя 22, охваченного обратной связью через переменный резистор 24, являются входами функционального преобразователя, к инвертирующему входу операционного усилителя 22 через переменный резистор 25 дополнительно подано регулирующее напряжение, выход операционного усилителя 22 подключен к инвертирующему входу операционного усилителя 23, инвертирующий вход которого заземлен, а выходы обоих операционных усилителей

22 и 23 через переменные резисторы 26 и 27 соответственно подключены к входам сумматора 28, выход которого является выходом функционального преобразователя 21.

Сумматор 28 содержит резисторы 29 и 30, первые зажимы которых являются входами сумматора, а вторые зажимы подключены к первому зажиму резистора 31, второй зажим которого заземлен, а первый зажим резистора 31 является выходом сумматора.

Выход функционального преобразователя 21 подключен через интегратор 32, выполненный на операционном усилителе 33, охваченном конденсатором 34 обратной связи, к входу порогового элемента 35, выполнен1 141491 ного на операционном усилителе 36. Выход порогового элемента соединен с первым входом выходного блока 37, выполненного на операционном усилителе 38. Выходы схемы 17 подавления пульсаций подключены к входам блока 39 токовой отсечки, содержащего операционный усилитель 40, охваченный резистором обратной связи, и операционный усилитель 41. К инвертирующему входу усилителя 40, являющемуся входом токовой отсечки, через переменный резистор 42 дополнительно подано регулирующее напряжение, выход усилителя 40 подключен к инвертирующему входу операционного усилителя 41, неинвертирующий вход которого заземлен, а выход усилителя 41 является выходом блока 39 токовой отсечки.

Выход блока 39 токовой отсечки подключен к второму входу выходного блока 37.

Устройства работает следующим образом. 20

При обтекании током входов промежуточных трансформаторов 4 — 6 тока преобразователей 1 — 3 ток-напряжение на нагрузочных резисторах 7 — 9 возникает напряжение, пропорциональное соответствующему току. Эти напряжения усиливаются операционными усилителями

10 — 12 и поступают на комбинированный фильтр 13, содержащий фильтр симметричных составляющих и фильтр основной частоты, благодаря чему на выходе комбинированного фильтра 13 получается однофазное напряжение переменного тока, пропорциональное основной составляющей тока положительной последовательности.

Выходное напряжение фильтра 13 выпрямляется выпрямителем 14 и сглаживается конденсатором 15. Полученное напряжение отрицательной полярности на незаземленном зажиме конденсатора 15 поступает через блок 17 подавления пульсаций на вход операционного усилителя 40 блока 39 токовой отсечки, где суммируется с напряжением установки отсечки, а также поступает через блок 16 на вход операционного усилителя 22 функционального преобразователя 21 элемента с выдержкой времени, где суммируется е напряжением уставки элемента с выдержкой времени.

При значении тока, меньшем тока .срабатывания элемента с выдержкой времени (т. е. при отсутствии сверхтоков), напряжение на зажимах конденсатора 15 меньше по величине, чем напряжение уставок любого токового элемента защиты. Выходное напряжение операционного усилителя 22 отрицательно и операционный усилитель 23 насыщен в отрицательную область своей характеристики, в результате чего на выходе функционального преобразователя 21 имеется некоторое отрицательное напряже25

55 ние. При отрицательном входном сигнале интегратор 32 имеет нулевое выходное напряжение в результате наличия диода, заземляющего инвертирующий вход операционного усилителя 33. При этом пороговый элемент 35 имеет положительное выходное напряжение, так как операционный усилитель 36 насыщен в положительную область своей характеристики. Кроме того, иа выходе операционного усилителя 40 блока 39 токовой отсечки имеется некоторое отрицательное напряжение, в результате чего операционный усилитель 41 насыщен в положительную область, и выходное напряжение блока 39 токовой отсечки положительно.

При положительных входных сигналах на входах выходного блока 37 операционный усилитель 38 насыщен в отрицательную область, т. е. - выходной блок выдает сигнал несрабатывания отрицательной полярности.

При значении тока, большем тока срабатывания токовой отсечки, отрицательное напряжение на зажимах конденсатора 15, пропорциональнОе входному току, преодолевает значение уставки элемента с выдержкой времени. При этом выходное напряжение операционного усилителя 22 принимает некоторое положительное значение, операционный усилитель 23 насыщается в положительную область и выходное напряжение функционального преобразователя 21, результирующее из суммы выходных напряжений операционных усилителей

22 и 23, положительно. При этом конденсатор 34 интегратора 32 линейно заряжается и выходное напряжение интегратора увеличивается линейно во времени с наклоном, зависящим от постоянной времени цепи заряда и от значения входного напряжения.

Когда положительное выходное напряжение интегратора достигает значения Ug уставки порогового элемента 35, операционный усилитель 36 насыщается в отрицательную область, в результате чего на выходной блок 37 поступает отрицательный сигнал и последний - выдает сигнал положительной полярности, свидетельствующий о срабатывании устройства. При токе, большем тока срабатывания отсечки, напряжение на зажимах сглаживающего конденсатора 15 превышает уставку токовой отсечки, в результате чего на выходе операционного усилителя 40 возникает некоторое положительное напряжение. Операционный усилитель 41 насыщается в отрицательную область и на выходе блока 39 отсечки возникает отрицательное напряжение, в результате чего выходной блок 37 выдает положительный сигнал срабатывания. Так как описанный процесс происходит мгновенно, время срабатывания токовой отсечки практически зависит только от времени за1141491

Составитель В. Молчанов

Техред И. Верес Корректор E. Рошко

Тираж 620 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н. Яцола

За каз 507/40 ряда сглаживающего конденсатора 15, которое невелико.

При уменьшении тока защищаемого объекта знак напряжения на выходе блока токовой отсечки становится вновь положительным и на выходе выходного блока возникает отрицательный сигнал несрабатывания. Кроме того, выходное напряжение функционального преобразователя принимает вновь отрицательный знак, конденсатор 34 интегратора 32 мгновенно разряжается через диод, заземляющий инвертирующий вход операционного усилителя 33, и на выходе порогового элемента 35 вновь появляется положительное напряжение, весь этот процесс происходит практически мгновенно и время возврата устройства в целом зависит от времени разряда сглаживающего конденсатора 15, которое невелико.

Схемы 16 и 17 подавления пульсаций состоят из конденсаторов 18, резисторов 19 и переменных резисторов 20. Они работают как фильтры, пропускающие переменную слагающую выходного напряжения конденсатора 15.

Таким образом, переменная слагающая поступает одновременно к инвертирующему и неинвертирующему входам операционных усилителей 22 и 40, в результате чего пульсации усиливаются в противофазе и стремятся к взаимокомпенсации на выходе каждого операционного усилителя. При помощи переменных резисторов 20 можно достигать уровня полной компенсации, при котором практически устраняются пульсации.

Таким образом. в результате применения схем подавления пульсаций можно значительно уменьшить емкость сглаживающего конденсатора при данном уровне пульсаций, чем уменьшаются время срабатыва20 ния при больших кратностях тока и время возврата устройства.