Реле сопротивления

 

Изобретение откосится к электротехнике , в частности к релейной защите . Цель - повышение точности реле путем улучшения отстройки от свободных составляющих переходных процессов . При повреждении в системе через 1,7 мс после срабатывания пускового органа исчезают запрещаюлц й сигнал с управляющего входа элемента ЗАПРЕТ 2 и сигнал сброса с управляющих входов коммутируемых фильтров 5, 6, 11 и 12 и появляется запрещающий сигнал на управляющих входах элементов ЗАПРЕТ 3 и 4 на время 15 мс. Следовательно , сигнал с рабочего входа блока формирования сравниваемых величин 1 сможет проходить через элемент ЗАПРЕТ 2, коммутируемые низкодобротные фильтры промьшшенной частоты 5 и 6, усилитель-ограничитель 8, умножитель 9 частот 50 и 600 Гц и коммутируемый фильтр 11. 1 ил. Q & /д /а /лв 4, Ф Ф К СП се 09 am ni cKoSeto органа Ш

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (д) Н 02 Н 3/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 а (IÀ8

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3678154/24-07

{22) 23.12.83. (46) 23.09.86. Бюл. 11 35 (72) В,А Зильберман (53) 621.316 .925{088.8) (56) Овчаренко Н.И. Полупроводниковые элементы автоматических устройств энергосистем. — М.: Энергоиздат, 1981, с. 346-372. .Авторское свидетельство СССР

Р 233056, кл. Н 02 Н 3/38, 1967. (54) РЕПЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите. Цель — повышение точности реле путем улучшения отстройки от свободных составляющих переходных процессов. При повреждении в системе чеpcs 1,7 мс после срабатывания пускового органа исчезают запрещающий сигнал с управляющего входа элемента ЗАПРЕТ 2 и сигнал сброса с управляющих входов коммутируемых фильтров 5, 6, ll и 12 и появляется запрещающий сигнал на управляющих входах элементов

ЗАПРЕТ 3 и 4 на время 15 мс. Следовательно, сигнал с рабочего входа блока формирования сравниваемых величин 1 сможет проходить через элемент

ЗАПРЕТ 2, коммутируемые ниэкодобротные фильтры промьппленной частоты 5 и 6, усилитель-ограничитель 8, умно- Я житель 9 частот 50 и 600 Гц и коммутируемый фильтр 11. 1 ил.

12 93.>п

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах релейной защиты энергетических обьектов.

Цель изобретения — повышение то .— ности реле путем улучшения отстроенности от свободных составляющих переходных процессов.

На чертеже изображена функциональная схема реле сопротивления.

Реле содержит блок 1 формирования сравниваемых величин, элементы ЗАПРЕТ 2-4, коммутируемые низкодобротные фильтры 5 и 6, полосовой частотный фильтр 7, усилитель-ограничитель 8, умножители 9 и !О частот, коммутируемые высокодобротные фильтры 11 и 12, элемент 13 сравнения, нуль-индикатор 14, генератор 15 тональной частоты, делитель 16 частоты, формирователь 17 управляющих сигналов и элемент 18 выдержки времени.

При этом один выход блока 1 формирования сравниваемых величин подключен через последовательно соединенные элемент ЗАПРЕТ 2, коммутируемые низкодобротные фильтры 5 и 6 и усилитель-ограничитель 8 к одному входу умножителя 9 частот, выход которого через последовательно соединенные коммутируемый высокодобротный фильтр

11 и элемент ЗАПРЕТ 3 подключен к одному входу элемента 13 сравнения, выход которого подключен к входу нуль-индикатора 14. Другой выход бло— ка 1 формирования сравниваемых величин подключен через полосовой частотный фильтр 7 к одному входу умно— жителя 10 частот, выход которого подключен через последовательно соединенные коммутируемый высокодобротный фильтр 12 в элемент ЗАПРЕТ 4 к другому входу элемента 13 сравнения.

Управляющие входы коммутируемых фильтров 5, 6, ll и 12 подключены к выходу элемента 18 выдержки времени, подключенного входом к одному выходу формирователя 17 управляющих сигналов, другой выход которого подключен к управляющим входам элементов ЗАПРЕТ 3 и 4, а вход формирователя 17 управляющих сигналов, подключен к выходу делителя 16 частоты, подключенного входом к выходу генератора 15 тональной частоты, когорый подключен также к входам умножителей 9 и 10 частот.

Реле работает следующим образом.

Генератор 14 тональной частоты вь1— рабатывает сину< оидальный сигнал частотой 600 Гц, амплитуда и фаза кото— рого соответственно равны 1! и Ч т

5 в течение всего времени, пока на его управляющем входе присутствует сигнал от пускового органа (устройства блокировки при качаниях), При подаче сигнала частотой 600 Гц на вход делителя 16 частоты, который уменьшает частоту входного сигнала в 20 раз, на его выходе появляется синусоидальный сигнал с периодом Т 20/600 =

33,3 мс и амплитудой U

Если принять, что формирователь 17 управляющих сигналов вырабатывает сигнал на своем прямом входе все время, пока (U,(t)) o 0,15 U, а на инверсном выходе — все время, пока

2С 111 t)j c 0,15 11„, то через 1,7 мс после запуска генератора 15 управляющий сигнал исчезает с инверсного выхода формирователя 17 и в течение

15 мс присутствует на прямом выходе этого формирователя. Затем в течение

1,7 мс сигнал вновь появляется на инверсном выходе, а затем в течение

15 мс — на прямом выходе формирователя 17 и т.д, Этот процесс нродол3С жается в течение всего времени работы генератора 15 тональной частоты.

Следовательно, в режиме дежурства, когда отсутствует сигнал на выходе пускового органа, а значит и на выходе генератора 15 и делителя 16, управляющий сигнал присутствует только на инверсном выходе формирователя 17 и на выходе элемента 18 выдерж-. ки времени. При этом запрещается прощС хождение любых сигналов через элемент ЗАПРЕТ 2, закорочены коммутируемые фильтры 5, 6, 11 и 12, на входах элемента 13 сравнения сигналы отсутствуют и реле не срабатывает. !

При повреждении в системе через

1,7 мс после срабатывания пускового органа исчезают запрещающий сигнал с управляющего входа элемента ЗАПРЕТ.2 и сигнал сброса с управляющих входов

5С коммутируемых фильтров 5, 6, 11 и !2 и появляется запрещающий сигнал на управляющих входах элементов ЗАПРЕТ 3 и 4 на время 15 мс. Следовательно,в течение 15 мс сигнал с "рабочего"

5 выхода блока 1 формирования сравниваемых величин может проходить через элемент ЗАПРЕТ 2, коммутируемые низкодобротные (q 1,1) фильтры 5 и 6

1259

15 (т т) промышленной частоты, усилитель-ограничитель 8, умножитель 9 частот 50 и 600 Гц и коммутируемый фильтр 11 добротностью Q, равной 22, настроен,ный на частоту 650 Гц. 5

Для определения места повреждения (на защищаемом участке или вне его) достаточно сравнить по фазе "рабочую"

ЗДС, которая на рабочем выходе формирователя 1 для реле сопротивления, включенного на фазы А и В, равна

-J — ю

= Е, sin(dt+q, } и тормозную ЭДС 15

ЬПяе E

Z - вторичная уставка реле;

< — промышленная частота.

При подключении резонансного фильтра к источнику синусоидальной ЭДС время установки фазы сигнала на его выкоде с погрешностью 5Х по отношению 2 к фазе сигнала на его входе равно

t„ = 0,7 = 1,4 Q u). (1)

Прй добротности фильтров 5 и 6

0в = Q = 1,1 чеРез 9,3 мс после подключения этих фильтров к рабочему выходу блока 1 фаза сигнала на выкоде фильтра 6 не более, чем на 57, отличается от фазы ЭДС Е,, равнойЧ,. . Однако в реальных условиях эти фильтры подключаются.к несинусоидальной

ЭДС и любая гармоника, расположенная за пределами полосы пропускания каждого фильтра, обуславливает возникновение на его выходе свободных колебаний промышпенной частоты вида

i > = -K„Ò „„, (s in+(cos uD t

sindt d 1 — — — -) + — cosЧ sinu0t) е С, 2Q г где Х,„, — ам литуд; 4 - частота гармоники"

45 ч — угол начальная фаза

К = 1/ I 1+ j Q (- — —.— )) — козф

Л.r и3 и) фициент затухания фильтра на частоте гармоники.

1 — 50

390 .4

1,45, а на выходе фильтра 6 — п, Результирующий сигнал с выхода фильтра 6 поступает на вход усилителя-ограничителя 8, в котором сигнал с большей амплитудой подавляет сигнал с меньшей амплитудой, причем есги отношение амплитуд сигналов на входе ограничителя равно n = 4, то вхс отношение амплитуд этих же сигналов на выходе ограничителя равно п вых с

= 5,4. Так как остальные гармоники переходного процесса ослабляются фильтрами 5 и 6 на порядок сильнее, чем гармоника 18,6 Гц, то влиянием этих гармоник на выходе усилителя ограничителя можно пренебречь. Усилитель-ограничитель 8 является безынерционным элементом, поэтому через

9,3 мс после подключения коммутируемых фильтров 5 и 6 к рабочему выходу блока 1 даже без учета затухания свободных составляющих в этих фильтрах на выходе усилителя-ограничителя 8 получают сигнал

11 = sin (>at +Ч, ) — 0,185 cosset.

Сигнал U поступает на первый вход умножителя 9 частот, на другой вход которого поступает сигнал с генератора 15

На выходе умножителя получают сигнал

U> = 0,5 sin ((1т+1) t + M,+ Q 3 — 0,0925 sin ("1т+ ) ) t + т 23

+ 0,5 sin ((-),-d) t + Ч, - V „)—

0,0925 sin С()т -> ) t + MT

IT

Сигнал U> проходит через настроенный на частоту (И1+ о))/2 = 650 Гц коммутируемый фильтр 11 с добротностью (= 22 и на выходе этого фильтра получают сигнал

Б„Б = 0,5 sin 2П 650 t +

+ Ч, + Ч„) — K«s 0,0925 sin (2П

° 618t + y + ><) — К „. 0,0925

»и (2> 582е + Ч + g) Квво

Если в соответствии с равенством (1) принять, что в наихудшем случае

l1 при Ч = — отношение амплитуд ЭДС про2 мышленной частоты и ближайшей к ней гармоники с -, = 18,6 Гц равно n „

0,53, то на выходе фильтра 5.это отношение составит пв = n>/К„в< = 0,5 sin (2П 550 t + Чт -u, )

= 0,5 sin (2У 650 t +ч + Ч„)

+ +

lT — 0,034 sin (2 П 582t + q + — ) +

Л

+ 0,067 sin (2IT 550t + V, — 1„), 20

ЗО ких передач.

46

$ 125 гдн К > — коэффициент затухания фильтра 11 на частотеи).

Тормозная ЭДС Е„. = Е sin(Dt +ip ) проходит через полосовой (Я = 1С) фильтр 7, поэтому в течение 60 мс фаза сигнала Ч на выходе этого фильтра остается неизменной, осуществляя для реле сопротивления функцию памяти при близких к .з. Следовательно, после прохождения через умножитель 10 и коммутируемый фильтр 12, характеристики которого аналогичны характеристикам фильтра 11, тормозной сигнал на выходе фильтра 12 имеет только две составляющие

= 11, = 0,5 sin (2TT 650t+p +Ч„)+

+ 0,067 sin (21T 550t + - 1„. — .1 ) °

Так как время установки фазы сигналов в коммутируемых фильтрах 11 и 1.2 = 6,3:мс, то через 15 мс после подключения фильтров 5 и 6 к формирователю 1 (к моменту пре1раще1тия прохождения сигнала Е через элемент

ЗАПРЕТ 2 и к моменту разрешения прохождения сигналов Б и б через элемент ЗАПРЕТ 3 и 4) на входы элемен— та 13 сравнения поступают сигналы U, Г и U,, фазы которых равны соответственно tp + у, и - + q причем в

Т т связи с тем, что максимальная амплитуда помехи меньше амплитуды полезной составляющей в 7,4 раза, макси- мальная фазовая погрешность сигналов

U è U вызванная помехами и нижними боковыми частотами, образующимися в результате перемножения сигна-. лов тональной и промышленной частот, не превышает 2,5%. Элемент 13 сравнения с нуль-индикатором 14 ча выходе реагирует на

arg (U U ) = O, :" Ô вЂ” М -V

Р т- р т — а

Следовательно, при сравнении фаз сигналов U, и U сохраняется необходимая характеристика реле сспротивления.

Процесс сравнения фаз сигналов U> и Uвэлемента:х 13 и 14 происходит в течение 1,5 мс до появления сигнала на выходе элемента 18 выдержки времени, который на 0,2 мс закорачивает коммутируемые фильтры 5, 6, 11 и 12, что приводит к исчезновению информации, накопленной в этих фильтрах в течение предыдущих 15 мс, и вновь подготавливает эти фильтры к работе с нулевыми начальными условиями. Следовательно, элемент 13 срав9390 б нения, работающий на частоте 650 Рц может быть выполнен двухполупериодным, что повышает точность определения мест к.з. в защищаемой зоне или вне ее

Если выполнить блокировку при ка,:чаниях с t „= 2-2,5 мс, то суммарное время срабатывания реле с погрешностью о = 2,5% и указанной отстройкой от составляющих переходного процесса равно

С . tn C "и 6 Р "М Ф

20,2 мс и практически не превышает периода промьппленной частоты.

Таким образом, благодаря переносу сравниваемых величин в диапазоне тональных частот и применению для выделения принужденной составляющей рабочей ЭДС последовательно включенных коммутируемых низкодобротных фильтров в сочетании с усилителем-ограничителем удается выполнить однопериодное реле сопротивления или реле направления мощности с повышенной надежностью, отстройкой от составляющих переходного процесса, возникающих на линиях электропередачи сверхвысокого напряжения, что повышает надежность и устойчивость работы таформула изобретения

Реле сопротивления, содержащее блок формирования сравниваемых величин, генератор тональной частоты, нодключенный выл.одом к одним входам двух умножителей частот, полосовой частотный фильтр и элемент сравнения, подключенный выходом к входу нуль-HH. дикатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности реле путем улучшения отстройки от свободных составляющих переходных процессов, в него введены три элемента

ЗАПРЕТ, два коммутируемых низкодобротных фильтра, усилитель †oiраничитель, два коммутируемых высакодобротных фильтра, делитель частоты, формирователь управляющих сигналов и элемент выдержки времени, при этом один выход блока формирования сравниваемых величин подключен -«врез nof следовательно соединенные один элемент ЗАПРЕТ, два комму.гируемых низкоцобротных фильтра и усилитель-ограничитель к другому входу первого ум!

?59390

Составитель Т. Цеголькова

Редактор И. Дербак Техред И.Ходанич Корректор.В. Вут«а

Заказ 5132/53 Тираж 612 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. ч/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r Ужгород, ул. Проектная,4 ножителя частот, подключенного выходом через последовательно соеднненн«е один коммутируемый высокодобротный фильтр и другой элемент ЗАПРЕТ к одному входу элемента сравнения, другой выход блока формирования срав и— ваемых величин подключен через полосовой частотный фильтр к другому входу второго умножителя частот, выход которого подключен через последовательно соединенные другой коммутируемый высокодобротный фильтр и третий элемент ЗЛГ".ЕТ к другому входу элемента сравнения, управляющие входы всех коммутируемых фильтров подключены к выходу элемента выдержки времени, подключенного входом к одному выходу формирователя управляющих сигналов, к которому подключен также. управляющий вход одного элемента ЗАПРЕТ, другой выход формировате— ля управляющих ="Hãíàïîâ подключен к управляющим входам двух других элементов ЗАПРЕТ, а sxop формирователя управляющих сигналов подключен к выходу делителя частоты, подключенного входом к выходу генератора тональной частоты.