Устройство для токовой защиты с зависимой характеристикой срабатывания

 

Изобретение относится к релейной защите электроустановок. Цель изобретения - повышение точности работы. Поставленная цель достигается тем, что значение моделируемой устройством температуры хранится в регистре памяти 16. Нагрев электроустановки моделируется за счет накопления за равные промежутки времени в регистре памяти 16 суммы слагаемых, числовые значения которых пропорциональны квадратам значений входного тока. Охлаждению электроустановки соответствует многократное уменьшение в течение времени каждого цикла преобразования аналого-цифрового преобразователем 3 содержимого регистра памяти 16 за интервалы времени, длительность которых обратно пропорциональна числовому значению кода, записанного в регистр памяти 16. В зависимости от режима работы электроустановки автоматически выбирается одно из двух заданных значений постоянной времени ее охлаждения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

1 (l9) (Ю

250 A) (51) 5 Н 02 Н 3/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР оп сАН Е ЭОБРЕтеН Г ::.

:В

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4443453/24-07 (22) 21 ° 04.88 (46) 30.07.90. Бюл, д 28 (71) Рижский политехнический институт им. А.Я. Пельше (72) А.Н. Новогрудский, Л.Б. Паперно и А.-С.С. Саухатас (53) 621.316.925(088.8)

{56) Авторское свидетельство СССР й" 1138873, кл. H 02 H 3/08, 1983.

Авторское свидетельство СССР

И 1274052, кл. Н 02 и 3/08, 1984, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ С ЗАВИСИМОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ СРАБАТЫВАНИЯ (57) Изобретение относится к релейной защите электроустановок. Цель изобретения - повышение точности работы. Поставленная цель достигается тем, что значение моделируемой устрой2 ством температуры хранится,в регистре

16 памяти. Нагрев электроустановки моделируется за счет накопления за равные промежутки времени в регистре

16 памяти суммы слагаемых, числовые значения которых пропорциональны квадратам значений входного тока. Охлаждению электроустановки соответствует многократное уменьшение в течение времени каждого цикла преобразования аналого-цифровым: преобразователем

3 содержимого регистра 16 памяти за интервалы времени, длительность которых обратно пропорциональна числовому значению кода, записанного в регистр 16 памяти. В зависимости от режима работы электроустановки автоматически выбирается одно из двух заданных значений постоянной времени ее охлаждения. 1 ил.

1582250

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам релейной защиты, которые контролируют

zoê нагрузки защищаемой электроустановки, моделируют процессы ее нагре5 .sa и охлаждения и воздействуют на отключение с выдержкой времени, за1 висящей от интенсивности этих процесов, в случае, когда перегрев превыает допустимый.

Цель изобретения - повышение точйости работы устройства.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройСтва.

Устройство содержит преобразова-тель 1 входного тока в напряжение, нуль-орган 2, аналого-цифровой префразователь (АЦП) 3, квадратор 4., 2п два мультиплексора 5 и 6, эадатчик 7 ага уменьшения температуры, сумматор таймер 9, задатчик 10 времени ус авки, три компаратора 11-13, вычитающий счетчик 14, преобразователь 15 25 кода в частоту, регистр 16 памяти, задатчик 17 температурной уставки, формирователь 18 сигнала нача""üíîé установки и исполнительный элемент !9.

Устройство работает следующим об- щ разом.

При отключенной электроустановке ток нагрузки равен нулю, нуль-орган

2 находится в сработанном состоянии, сигнал с его выхода поступает на управляющий вход второго мультиплексора 6, выполненного в виде логического переключателя. Электроустановка находится в состоянии теплового равноВесия с окружающей средой При 40 включении питания формирователь 18 сигнала начальной установки вырабатывает сигнал, поступающий на входы установки нулей регистра !6 памяти и вычитающего счетчика 14, а также на вход запуска таймера 9.

Происходит очистка содержимого регистра 16 памяти и вычитающего сче- -чика 14. Так как значение временной установки положительно, то третий цифровой компаратор 13 срабатывает и выдает управляющий сигнал на управляющий вход записи регистра 16 памяти, Запускается таймер 9, выполненный в виде счетного таймера. Так как вход

Я сброса таймера 9 соединен с общей шиной схемы, то таймер 9, начиная с момента запуска, непрерывно работает в автоколебательном режиме. На выходах таймера 9 формируются последовательности импул сов с периодами следования, равными от 2Т до 2"Т (k= .2, 3, ..., m), одна из которых (с большей частотой) поступает на тактовые входы АЦП 3 и преобразователя !5 кода в частоту, а другая последовательность импульсов по другому входу управляет запуском АЦП 3 через равные промежутки времени.

Преобразователь 1 преобразует ток

I нагрузки электроустановки в однополярное сглаженное напряжение U, пропорциональное току I, равное

U = a ° I (1) где а — коэффициент пропорциональнос-:и.

Это напряжение поступает на информационный вход АЦП 3. На информационных выходах АЦП 3 по окончании каждого i-го цикла преобразования входного сигнала формируется в виде двоичного кода результат п аналого1 цифрового преобразования напряжения

U„ а значит„ тока

n; = b I,, где Ь - коэффициент пропорциональности.

При этом на выходах цифрового квадратора 4 в виде цифрового слова фор мируется число, равное

А. =- n2 (3)

Сигнал окончания преобразования АЦП 3 с его выхода поступает на управляющий вход первого мультиплексора 5, используемого в качестве логического переключателя. При этом вторые информационные входы сумматора 8 на время, достаточное для записи информации в регистр 16 памяти, подключаются через первый мультиплексор 5 к выходам цифрового квадратора 4. Сумматор 8 осуществляет сложение поступающих на его входы чисел в обратном коде с круговым переносом иэ старшего разряда в младший. В сумматоре 8 число

А; суммируется с числом, хранящимся в данный момент в регистре 16 памяти.

С приходом очередного управляющего импульса на управляющий вход записи регистра 16 памяти эта сумма в него записывается. Таким образом, в уст" ройство моделируется адиабатический нагрев защищаемого обьекта под действием тока нагрузки. Дополнительный

6 определяется выражением

41 -. = У-, (6)

С

) где С - коэффициент пропорциональност.и

С учетом (4)

gt ° =

Й (7)

f,,М где d - коэффициент пропорциональности, зависящий от значений временной уставки, тактовой частоты сигнала на выходе таймера 9 и коэффициента счета преобразователя 15 кода в частоту.

Известно, что для достаточно близких значений М . и N +, экспоненциально убывающеи функции справедлива аппрокv

3 симация вида 1 .,„, — N . (1 — —.— ), dt (8) где - значение постоянной времени охлаждения электроустановки.

С учетом (6) выражение (8) преобразуется к виду

Sn т (9)

Выражения (7) и {9) тождественны лачуг другу при определенном значении коэффициента й. Таким образом„ настройка временной уставки и шага уменьшения температуры электроустановки позвопяет моделировать i роцесс ее охл-.ждения под действием окружающей среды с заданной постоянной времени охлаждения, Каждое полученное на выходах суммэтора 8 число А поступает на зторые входы первого цифрового компаратора

11, где сравнивается с его уставкой

Т, поданной с выходов задатчика 17 температурной уставки на первые входы первого цифрового компаратора 11, Задатчик 17 температурной уставки (как задатчик 10 времени уставки и задатчик 7 шага уменьшения температуры) может быть выполнен, например, в виде наЬора перемычек или тумблеров, с помощью которых отдельные разряды выхода задатчика подключаются к соответствующему логическому уровню

"О" или "1". В случае перегрузки электроустановки выполняется условие!

Ф где Е - значение тактовой частоты 50 сигнала на выходе таймера 9;

К вЂ” значение коэффициента счета преобразователя 15 кода в частоту.

Интервалz tg времени между записью 55

М в регистр 1Ь памяти числа N и числа

5 15822 учет охлаждения электроустановки под действием окружающей среды дает модель, адекватную реальному процессу изменения температуры электроустановки во времени. Свободное охлаждение защищаемого обьекта моделируется в устройстве многократным за время формирования выходного сигнала АЦП 3 последовательным уменьшением содер.жимого регистра 16 памяти на постоянную положительную величину S, числовое значение которой определяется двоичным кодом, установленным на первых выходах задатчика 7 шага умень шения температуры. Вычитание организовано на сумматоре-8 как сложение в обратном коде с круговым переносом из старшего разряда в младший содержимого регистра 16 памяти, и числа S, 20 поступающего на вторые входы сумматора 8 с инвертирующих выходов второго мультиплексора 6 через первый мультиплексор 5, Формированием временных интервалов, по окончании которых температура электроустановки уменьшается на величину S шага, управляют преобразователем 15 кода в частоту и двоичным вычитающим счетчиком 14.

Для сохранения точности разрядность счетчика 14 должна быть не ниже разрядности преоЬразователя 15 кода в частоту. При достижении числовым значением кода на выходах вычитающего счетчика 14 величины временной уста- 35 вки третий цифровой компаратор 13 срабатывает и выдает импульс на управляющий вход записи регистра 16 памяти. Содержимое сумматора 8 записывается в регистр 16 памяти. Если в ре- 40 гистре 16 памяти записано число И то средняя частота f следования йм1 пульсов с выхода преоЬразователя 15 кода в частоту на вход вычитающего счетчика 14 в соответствии с принци- 45 пом работы преобразователя 15 равна

N т. (4)

) К

А 3Т, (10) Иj 8ю и первый цифровой компаратор 11 выдает управляющий сигнал на исполнитель1582250 8 ный элемент 19, действующий на отключение защищаемого объекта.

При отключении электроустановки ток нагрузки равен нулю, поэтому срабатывает нуль-орган 2 и выдает сигнал на управляющий вход второго муль::типлексора 6. При этом со вторых выходов задатчика 7 шага уменьшения температуры через второй мультиплек1 сор 6 и первый мультиплексор 5 на

;:вторые входы сумматора 8 поступает двоичный код, соответствующий новому значению S шага уменьшения темпера туры, а значит, новому значению по1

:,стоянной времени охлаждения без при, нудительной вентиляции отключенной, электроустановки. На выходах цифро вого квадратора 4 получается число, равное нулю, и устройство вплоть до

: последующего включения электроустановки моделирует только ее свободное, охлаждение. При выполнении условия

l0

A (S

° (11) 25 срабатывает второй цифровой компа ратор 13 и выдает управляющий сиг, нал на формирователь 18 сигнала на, чальной .установки, который производит обнуление регистра 16 памяти и вычитающего счетчика 14. При этом двоичный код на выходах сумматора 8, может принимать числовое значение, равное

A=0;

35 или

А = -S

7 в зависимости от наличия управляющего сигнала на выходе АЦП 3. B обоих случаях усЛовие (11) выполняется. Таким образом, вплоть до включения электроустановки сохраняется исходное рабочее состояние устройства.

После включения электроустановки нуль-орган 2 снимает управляющий сигнал со второго мультиплексора 6, в результате чего йа его первые входы с первых выходов задатчика 7 шага уменьшения температуры поступает двоичный код, соответствующий шагу S уменьшения температуры электроуста.новки при ее охлаждении в рабочем . режиме с принудительной вентиляцией.

i5

При работе электроустановки в режиме частых пусков и остановок накопление суммы в регистре 16 памяти каждый раз начинается не с нуля, а со знаФ чения температуры электроустановки в момент ее очередного включения.

Устройство позволяет с большей точностью моделировать процессы. нагрева и охлаждения электроустановки и максимально полно использовать перегрузочную способность электроустановки при одновременном повышении надежности ее защиты.

Формула изобретения

Устройство для токовой защиты с зависимой характеристикой срабатывания, содержащее преобразователь тока в напряжение, аналого-цифровой преобразователь, квадратор, последовательно соединенные сумматор, первый компаратор и исполнительный элемент, выход которого является выходом устройства, выходы сумматора также соединены с информационными входами регистра памяти, вход начальной установки которого соединен с выходом формирователя сигнала начальной установки, к вторым входам первого компаратора подключен задатчик температурной ус"тавки,отличающееся тем, что, с целью повышения точности работы, в него дополнительно введены таймер, последовательно соединенные преобразователь кода в частоту, вычитающий счетчик и второй компаратор, к второму входу последнего подключен задатчик временной уставки, нуль-орган, задатчик шага уменьшения температуры, два мультиплексора третий компаратор, при этом выход преобразо" вателя тока в напряжение подключен к входу нуль-органа и информационному входу аналого-цифрового преобразователя, информационный и управляющий выходы которого соединены через квадратор с первыми входами и с управляющим входом первого мультиплексора соответственно, выход нуль-органа и выходы задатчика шага уменьшения температуры подключены к управляющему входу и к первым вторым информационным входам второго мультиплексора соответственно, инвертирующие выходы которого подключены к вторым входам первого мультиплексора, а прямые выходы - к первым входам третьего компаратора, выходы первого мультиплексора подключены к первым входам сумматора„ к вторым входам которого подклю" чены информационные выходы регистра

1582250

Составитель Л. Воропаева

Техред Л.Сердюкова Корректор Н. Король

Редактор й. Ревин

Заказ 2092 Тираж 477 Подписное .ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 памяти и преобразователя кода в частоту, выходы сумматора также подключены к вторым входам третьего компаратора, выход которого соединен с входом формирователя сигнала началь5 ной установки, выход которого соединен с входом начальной установки вычитающего счетчика, и входом запуска таймера, первый выход которого подключен к тактовым входам преобразователя кода в частоту и аналого-цифрового преобразователя, вход запуска последнего соединен с вторым выходом таймера, выход второго компарато" ра подключен к управляющему входу регистра памяти.