Реле сопротивления

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к устройствам защиты от токов короткого замыкания. Цель изобретения - повышение надежности. Сигналы с выходов управляемого интегратора 4 и управляемого интегратора 5 поступают на входы элемента 10 сравнения, где они сравниваются в течение заданного времени. Если амплитуда сигнала с интегратора 5 больше , чем амплитуда сигнала с интегратора 4, то элемент 10 сравнения срабатывает, и сигнал с его выхода поступает на входы элементов И 17 и 22. Сигнал с выхода элемента И 17 через элемент ИЛИ 23 воздействует на исполнительный орган 31, вызывая отключение фидера. Аналогично и для элемента И 22. 3 ил. (Л OJ о го со 05 05

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5f) 4 Н 02 Н 3/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АBTQPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Риг /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3798699/24-07 (22) 03.08.84 (46) 07.04.87. Бюл. № 13 (71) Московский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) В. Н. Пупынин и Ю. H. Березуцкий (53) 621.316.925 (088.8) (56) Шнеерсон Э. М. Полупроводниковые реле сопротивления. М.: Энергия, 1975, с. 143.

Авторское свидетельство СССР № 1152062, кл. Н 02 Н 3/40, 1985. (54) РЕЛЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам защиты

ÄÄSUÄÄ 1302366 от токов короткого замыкания. Цель изобретения — повышение надежности. Сигналы с выходов управляемого интегратора 4 и управляемого интегратора 5 поступают на входы элемента 10 сравнения, где они сравниваются в течение заданного времени. Если амплитуда сигнала с интегратора 5 больше, чем амплитуда сигнала с интегратора 4, то элемент 10 сравнения срабатывает, и сигнал с его выхода поступает на входы элементов И 17 и 22. Сигнал с выхода элемента И 17 через элемент ИЛИ 23 воздействует на исполнительный орган 31, вызывая отключение фидера. Аналогично и для элемента И 22. 3 ил.

1302366

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области релейной защиты, и может быть использовано при разработке устройств от токов короткого замыкания (особенно целесообразно использование изобретения в системах с существенно несунусоидальными токами, в частности на электрических железных дорогах переменного тока).

Целью изобретения является повышение надежности путем снижения влияния на функционирование реле высших гармоник в токе и напряжении.

На фиг. 1. изображена функциональная схема реле; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 3— характеристика срабатывания реле в комплексной плоскости сопротивления.

Реле содержит промежуточные трансформаторы тока 1 и напряжения 2, потенциометр 3, подключенный к вторичной обмотке трансформатора 1 тока, первый 4 и второй 5 управляемые интеграторы, первый 6, второй 7, третий 8 и четвертый 9 ключи, элемент 10 сравнения, один вход которого подключен через второй ключ 7 к выходу второго управляемого интегратора 5, один входной вывод которого подключен через первый ключ 6 и первый резистор 11 к регулировочному выводу потенциометра 3, а второй входной вывод интегратора 5 подключен к одному из выводов вторичной обмотки промежуточного трансформатора 1 тока, другой вход элемента 10 сравнения подключен через третий ключ 8 к выходу управляемого интегратора 4, один входной вывод которого подключен через четвертый ключ 9 и второй резистор 12 к одному выводу вторичной обмотки промежуточного трансформатора 2 напряжения, другой вывод вторичной обмотки которого подключен к другому входному выводу управляемого интегратора 4.

Пороговый элемент 13 подключен входом через третий резистор 14 к одному выводу вторичной обмотки трансформатора 2, а выходом через последовательно включенные первый инвертор 15 и первый элемент 16 формирования импульсов заданной длительности !6 — к одному входу первого элемента И 17, а также к одному входу первого элемента ИЛИ 18, другой вход которого подключен к выходу второго элемента 19 формирования импульсов заданной длительности, подключенного входом к выходу порогового элемента 13, третий элемент 20 формирования импульсов заданной длительности, подключенный входом к выходу первого элемента ИЛИ 18, а выходом через второй инвертор 21 — к управляющему входу четвертого ключа 9, второй элемент И 22, подключенный одним входом к выходу второго элемента 19 формирования импульсов заданной длительности, а вы5

55 ходом к одному входу второго элемента

ИЛИ 23, к другому входу которого под ключен выход первого элемента И 17, четвертый элемент 24 формирования импульсов заданной длительности, подключенный входом к выходу порогового элемента 13, а выходом — к другому входу второго элемента И 22 и к одному входу третьего элемента И 22 и к одному входу третьего элемента ИЛИ 25, к другому входу которого подключен выход пятого элемента 26 формирования импульсов заданной длительности, подключенного входом к выходу первого инвертора 15.

Шестой элемент 27 формирования импульсов заданной длительности подключен входом к выходу третьего элемента ИЛИ 25, а выходом — через третий инвертор 28 к управляющему входу первого ключа 6, седьмой элемент .29 формирования импульсов заданной длительности, подключенный входом к выходу первого элемента ИЛИ 18, а выходом — к управляющим входам вто— рого 7 и третьего 8 ключей и к входу вось мого элемента 30 формирования импульсов заданной длительности, подключенного выходом к управляющим входам первого 4 и второго 5 интеграторов, и исполнительный орган 31, подключенный входом к выходу второго элемента ИЛИ 23.

Устройство работает следующим образом.

При изменении тока фидера тяговой сети пропорционально изменяется также и ток во вторичной обмотке промежуточного трансформатора 1 тока. Этот ток вызывает изменение падения напряжения на потенциометре 3, сигнал 32 с которого (фиг. 2) через первый резистор 11 и первый ключ 6 поступает на вход управляемого интегратора 5.

Одновременно изменяется контролируемое напряжение, которое подается на промежуточный трансформатор 2 напряжения и через второй резистор 12 и четвертый ключ 9 на вход управляемого интегратора 4 — сигнал 33. В течение времени, соответствующего положительной полуволне напряжения, на выходе порогового элемента !3 будет сигнал 34 низкого уровня, в то же время на выходе первого интегратора 15 — сигнал

35 высокого уровня. При изменении полярности полуволны напряжения сигнал 34 имеет высокий уровень, а сигнал 35 — соответственно низкий.

На фронтах сигнала 35, совпадающих с моментами перехода положительной полуволны напряжения через нуль, срабатывают первый !6 и пятый 26 элементы формирования импульсов заданной длительности.

На выходе элемента 16 будет сигнал 36 высокого уровня продолжительностью t,, на выходе элемента 26 — сигнал 37 высокого уровня продолжительностью 4. На фронтах сигнала 34, совпадающих с моментом первого перехода отрицательной полуволны напряжения через нуль, срабатывают эле1302366

3 менты 19 и 24 формирования импульсов заданной длительности, на выходе элемента 19 будет сигнал 38 высокого уровня продолжительностью t3, на выходе элемента

24 — сигнал 39 высокого уровня продолжительностьюью 4.

Сигналы 36 и 38 суммирует первый элемент ИЛИ 18, а сигналы 37 и 39 — третий элемент ИЛИ 25.

Сигнал 40 с выхода элемента ИЛИ 18 поступает на входы элементов 20 и 29 формирования импульсов заданной длительности. На задних фронтах сигнала 40 срабатывает элемент 20 формирования импульсов заданной-длительности, и его сигнал 41 высокого уровня продолжительностью t> поступает на вход второго инвертора 21. На выходе инвертора 21 будет сигнал 42 высокого уровня продолжительностью 4, который поступает на ключ 9 управляемого интегратора 4. На передних фронтах сигнала 42 ключ 9 замыкается, и начинается заряд конденсатора в интеграторе 4,. После окончания времени 4 заканчивается заряд конденсатора.

Сигнал 43 с выхода элемента ИЛИ 25 поступает на вход элемента 27 формирования импульса заданной длительности. На задних фронтах сигнала 43 срабатывает элемент 27 формирования импульсов заданной длительности, и его сигнал 44 высокого уровня продолжительностью 4 поступают на вход инвертора 28. На выходе инвертора 28 будет сигнал 45 высокого уровня продолжительностью 4, который поступает на ключ 6 управляемого интегратора 5.

На передних фронтах сигнала 45 ключ 6 замыкается, и начинается заряд конденсатора в интеграторе 5. После окончания времени 4 заканчивается заряд конденсатора.

На передних фронтах сигнала 40 срабатывает элемент 29 формирования импульсов заданной длительности, сигнал 46 высокого уровня продолжительностью 4 с его выхода поступает на вход элемента 30 формирования импульсов заданной длительности и на ключи 7 и 8. Ключи 7 и 8 замыкаются, соединяя выходы. управляемых интеграторов 4 и 5 с соответствующими входами элемента 10 сравнения на время tg.

На задних фронтах сигнала 46 срабатывает элемент 30 формирования импульсов заданной длительности, и его сигнал 47 высокого уровня продолжительностью t o поступает на управляющие входы интеграторов 4 и 5, что приводит к разряду конденсаторов, тем самым задаются нулевые начальные условия.

На выходе управляемого интегратора 4 будет сигнал 48, на выходе управляемого интегратора 5 — сигнал 49, эти сигналы подаются на входы сравнения элемента 10, где они сравниваются между собой в течение времени 4, и еспи амплитуда сигнала 49 в те5

4 чение времени сравнения 4 (величина А ) оказывается больше амплитуды сигнала 48 (величина А ), то э.пемент 10 срабатывает, что соответствует сигналу 50 высокого уровня на его выходе. Этот сигнал поступает на входы элементов И 17 и 22. Если совпадает высокий уровень сигна.ча 50 с высоким уровнем сигналов 36 и 37, то на выходе элемента И 17 будет сигнал 51 высокого уровня, который через элемент ИЛИ

23 воздействует на исполнительный орган 31, вызывая отключение фидера. Аналогично и для элемента И 22, на входы которого поступают сигналы 50 с выхода элемента 10 сравнения и сигналы 38 и 39 с выходов элементов формирования импульсов 19 и 24 заданной длительности соответственно.

При совпадении высокого уровня этих сигналов сигнал 52 будет также высокого уровня. Этот сигнал через элемент ИЛИ 23 воздействует на исполнительный орган 31.

Если условие A )A не выполняется, то элемент 10 сравнения не срабатывает и на его выходе будет сигнал низкого уровня, тогда и на выходах элементов И 17 и 22 будут сигналы низкого уровня, и устройство не даст сигнал на отключение фидера.

Начало и окончание интегрирования сигнала 33 определяется сигналом 42 высокого уровня продолжительностью 1 .„Поступающим с выхода инвертора 2! на ключ 9 управляемого интегратора 4, а сигнала 32 — сигналом 45 высокого уровня продолжительностью 4, поступающим с выхода инвертора 28 на ключ 6 управляемого интегратора 5. При этом 4=2htь а 4=2Л4 (фиг. 2).

Время сравнения сформированных интегральных значений величин А и. А определяется сигналом 46 высокого уровня продолжительностью 49, подаваемым с выхода элемента 29 формирования импульсов заданной длительности на ключи 7 и 8.

Время разряда конденсаторов управляемых .интеграторов 4 и 5 задается сигналом 47 высокого уровня продол жительностью tio Выполнение условия срабатывания элемента 10 (А )А ) в общем случае определяется значениями площадей — площади, ограниченной отрезком оси времени и сигналом 32 в полосе +w-Л4 относительно момента t (AS;) и сигналом 33 в полосе +-Л/ относительно момента Т/4 и соответствующим ей отрезком на оси времени AS; (фиг. 2).

Граничная линия характеристики срабатывания реле определяется при условии, что эти величины равны между собой, т.е.

А — — А, следовательно, получаем где первый интеграл — — площадь, ограниченная сигналом 33 в полосе +Ati, а второй — сигналом 32 в полосе —,Л4;

1302366

ʄ— коэффициент пропорциональности для напряжения, К„- 1/В С, Ki — коэффициент пропорциональности для тока, К1=1/АС; цт — угловая частота; — время; — угол между контрблируемыми током и напряжением.

Решение этого уравнения имеет вид

Zc= Zcvaac СОЯ ((pay — (pl ), где zc — сопротивление срабатывания реле, zc=U/1;

Z a« — МаКСИМаЛЬНОЕ ЗНаЧЕНИЕ СОПрОтИВления срабатывания;

Ясмакс = — — (Q i )

Ку кя (p — — угол максимальной чувствительности реле, определяющий наклон характеристики срабатывания относительно действительной оси комплексной плоскости, при котоРО vl ZC=Zcaaac

Полученному уравнению соответствует граничная линия круговой характеристики срабатывания. проходящей через начало

Koopäèllçò — — линия 53 (фиг. 3) .

Выбирая ве. ичину 3, а значит величину дополнительного угла V, пропорционального отрезку времени t, можно произвольно менять наклон характеристики срабатывания относительно действительной оси комплексной плоскости, необходимую уставку реле сопротивления можно получить при любой длительности интегрирования. Следовательно при выборе соответствукгщей длительности интегрирования можно исключить влияния тех или иных гармоник в токе или в на- 35 пряжении, или в том и другом. Поэтому, выбирая, например, длительность интегрирования равной или кратной периоду третьей гармоники, имеюгцей наибольшую амплитуду исклк)чается влияние на, форму характеристики срабатывания этой гармоники, а так- 4О же кратных ей гармоник, обеспечивая, в то же время, возможность регулировки уставки рел» сопротивления как по углу максимальной чувствительности, так и по активному сопротивлению. Причем обеснечи- 4 вается возможность осуществления раздельной взаимнонезависимой регулировки уста вки.

Формула изобретения 50

Реле сопротивления, содержащее промежуточный трансформатор тока, выводы вторичной обмотки которого подключены к основным выводам нотенциометра, подключенного регулировочным выводом к одному Bblводу первого резистора, промежуточный

55 трансформа rop напряжения, один вывод вторичной обмотки которого подключен к одним выводам второго и третьего резисторов, а другой вывод вторичной обмотки подключен к одному входному выводу первого управляемого интегратора, пороговый элемент, подключенный входом к другому выводу третьего резистора, а выходом к входу первого интегратора, подключенного выходом к входу первого элемента формирования импульсов заданной длительности, выход которого подключен к одному входу первого элемента И, а также к одному входу первого элемента ИЛИ, второй элемент формирования импульсов заданной длительности, подключенный входом к выходу порогового элемента, а выходом — к другому входу первого элемента ИЛИ и одному входу второго элемента И, подключенного выходом к одному входу второго элемента ИЛИ, к другому входу которого подключен выход первого элемента И, третий элемент формирования импульсов заданной длительности, подключенный входом к выходу первого элемента ИЛИ, второй инвертор и исполнительный орган, подключенный входом к выходу второго элемента ИЛИ, отлииающеес» тем, что, с целью повышения надежности путем снижения влияния на функционирование реле высших гармоник в токе и í"ïðÿæåíèè,,,дополнительно введены второй управляемый интегратор, четыре ключа, элемент сравнения, третий элемент ИЛИ, третий инвертор, а также четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой элементы формирования импульсов заданной длительности, при этом выход порогового элемеllT3 подключен также к входу четвертого элемента формирования импульсов заданной длительности, подключенного выходом к одному входу третьего элемента ИЛИ, а также к другому входу второго элемента И, к третьему входу которого подключен выход элемента сравнения, подключенный также к другому входу первого элемента И, выход первого инвертора подключен также к входу пятого элемента формирования импульсов заданной длительности, подключенного выходом к третьему входу первого элемента И, а также к другому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого через последовательно включенные шестой элемент формирования импульсов заданной длительности и третий инвертор подключен к управлякхщему входу первого ключа, включенного между другим выводом первого резистора и одним входным выводом второго управляемого интегратора, подключенного выходом через второй ключ к одному входу элемента сравнения, к другому входу которого через третий ключ подключен выход первого управляемого интегратора, подключенного другим входным выводом через четвертый ключ к другому выводу второго резистора, выход первого элемента ИЛИ подключен также к входу седьмого элемента формирования импульсов за1302366

Лб сг сз с4 а

Й\

И сб

z ст св

5/

5Г

Фиг. Г

Состав итсл» H. K y 3HHa

Редактор Г. Волкова Техред И. Верее Корректор М. Самборская

Заказ 952/2 Тираж оо19 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород. ул. Г!роектная, 4

7 данной длительности, подключенного выходом к управляющим входам второго и третьего ключей, а также к входу восьмого элемента формирования импульсов заданной длительности, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго интеграторов, выход третьего элемента форми8 рования импульсов заданной длительности через второй инвертор подключен к управляющему входу четвертого ключа, а другой входной вывод второго управляемого интегратора подключен к одному из выводов вторичной обмотки промежуточного трансформатора тока.