Устройство контроля минимального напряжения

 

Использование: в электротехнике, в частности в устройствах релейной защиты, для повышения надежности и быстродействия работы, а также снижения аппаратных затрат при контроле трехфазной сети. Сущность изобретения: обеспечивается за счет выполнения входного преобразователя напряжения 2, устройства в виде двух трехфазных выпрямителей с нулевым выводом для положительной 3 и отрицательной 4 полярностей . Устройство содержит два канала контроля величины йЭлр яЖёкШ (положительной и отрицательной полярности), выполненных по времяимпульсному принципу, источник опорного напряжения 7, задающий уставку срабатывания устройства для канала положительной полярности непосредственно, а для канала отрицательной полярности через инвертор полярности напряжения 8. Выходы каналов через элемент ИЛ И 13 присоединены ко входу расширителя импульсов, обеспечивающего выработку непрерывного сигнала на выходе при последовательных срабатываниях хотя бы одного канала. С выхода расширителя импульсов сигналы поступают в исполнительный орган устройства. 1 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 02 Н 3/253

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4 (}о V (Л

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4899500/07 (22) 03.01,91 (46) 15.12.92. Бюл. М 46 (71) Харьковский институт инженеров коммунального строительства (72) А.Г.Сосков, Ю.П.Колонтаевский и

А.Г. Омел ья не н ко (56) Лысенко Е,В. Функциональные элементы релейных устройств на интегральных микросхемах, 2-е изд, перераб. и доп„М.:

Энергоатомиздат, 1990, с.192: ил. (см. с.104-113).

Линт Г.Э, Серийные реле защиты, выполненные на интегральных микросхемах, М,: Энергоатомиэдат, 1990, с.112: ил.(см.стр.47 — 49, 65 — 69), (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ МИНИМАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование: в электротехнике, в частности в устройствах релейной защиты, для повышения надежности и быстродействия работы, а также снижения аппаратных

„, SU„„1781758 А1 затрат и ри контроле трехфазной сети. Сущность изобретения: обеспечивается за счет выполнения входного преобразователя напряжения 2, устройства в видедвухтрехфазных выпрямителей с нулевым выводом для положительной 3 и отрицательной 4 полярностей. Устройство содержит два канала контроля величийы" йапряжеййЗГ(положительной и отрицательной полярности), выполненных по времяимпульсному принципу, источник опорного напряжения

7, задающий уставку срабатывания устройства для канала положительной полярности непосредственно, а для"канала"отрицатель- ной полярности через инвертор полярности напряжения 8. Выходы каналов через элемент ИЛИ 13 присоединены ко входу расширителя импульсов, обеспечивающего выработку непрерывного сигнала на выходе при последовательных срабатываниях хотя бы одного канала; С выхода расширителя импульсов сигналы поступают в исполнительный орган устройства, 1 ил.

1781758

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам релейной защиты.

Известны устройства контроля с одной подведенной величиной.

Возмо>кно выполнение такого устройства по принципу сравнения выпрямленного и сглаженного напряжения с опорной величиной при помощи порогового устройства с гистерезисом. Тогда оно содержит узел преобразования входного напряжения, где пройзводится выпрямление последнего, сглаживающий фильтр и пороговый элемент. При этом устройство имеет повышенное время срабатывания.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранное в качестве прототипа реле минимального напряжения, выполненное на времяимпульсном принципе, заключающемся в сравнений промежутков времени, когда . мгновенйое значение входной величины вы, ше и ниже опорной. Данное реле содержит подключенный к сети согласующий трансформатор, соединенный с ним входной преобразователь, производящий двухполупериодное выпрямление входного однофазного напряжения, выход которого подключей к первому входу комларатора напряжения, другой вход компаратора напряжения, другой вход компаратора соединен с выходом источника опорного напряжения,.выход компаратора подключен к интегрирующей цепи, выход которой соединен с входом порогового устройства, а выход последнего — со входом исполнительной части. При этом обеспечива ется время срабатывания защиты при контроле снижения напряжения не менее 8,4 мс (частоты сети 50 Гц).

Для контроля трехфазной сети можно использовать три таких реле, подключаемые к каждой из фаз. Недостатком при этом являются повышенные аппаратные затратьг, а также большое время срабатывания.

Исключить эти недостатки можно, применив в качестве входного преобразователя трехфазный мостовой выпрямитель. При этом, если снижение напряжения во всех .трех фазах будет происходить одновременно и одинаков, то время срабатывания такого устройства будет около 2 мс.

Однако при неодинаковом изменении напряжения в фазах, например, когда снижается напряжение только в одной из фаз, возмо>кно несрабатывайие устройства, т.е. устройство срабатывает при неприемлемо большом (десятки процентов) снижении напряжения относительно контролируемого уровня.

Целью изобретения является повышение надежности работы и быстродействия устройства, а также снижение аппаратных затрат при контроле трехфазной сети.

Это достигается тем, что входной преобразователь напряжения выполняется в виде двух трехфазных выпрямителей с нулевым выводом для положительной и отрицательной полярностей, дополнительно в устройство введены инвертор полярности опорного напряжения, вторые компаратор напряжения, интегрирующая цепь и пороговое устройство, а также схема ИЛИ и расширитель импульсов, причем выход положительной полярности входного пре10

15 образователя соединен с первым входом первого компаратора напряжения, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а выход ко входу

20 первой интегрирующей цепи, соединенной с первым пороговым устройством, выход отрицательной полярности входного преобразователя соединен с первым входом второго компаратора напряжения, второй вход ко25 торого подключен к выходу источника опорного напряжения через инвертор полярности напряжения, а выход — ко входу второй интегрирующей цепи, соединенной динены со входом расширителя импульсов, выход которого подключен к входу исполнительной части, Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что устройство отличается наличием новых элементов: инвертор полярности напряжения, схема ИЛИ, расширитель импульсов и их связями с остальными элементами схемы. Кроме того, 40 введены вторые компаратор напряжения, интегрирующая цепь и пороговое устройство, изменена схема входного преобразователя, Существенными отличиями предлагае45 мого устройства контроля минимального напряжения является то, что дополнительно введенные функциональные элементы в указанной связи с остальными элементами схемы придают устройству новые свойства, 50

55 приводящие к снижению аппаратных затрат и повышению быстродействия при контроле трехфазной сети, а также к обеспечению надежной работы при различных соотношениях величины напряжений в фазах.

На чертеже представлена функциональная схема устройства контроля минимального напряжения.

Устройство содержит подключенный к. трехфазной сети трансформатор 1, соединенный с ним входной преобразователь 2, со вторым пороговым устройством, выходы

30 пороговых устройств через схему ИЛИ сое1781758

20

30

40

55 состоящий из двух трехфазных выпрямителей с нулевым проводом для положительной 3 и отрицательной 4 полярйостей.

Выходы преобразователя подключены к первым входам комлараторов напряжения

5 и 6, вторые входы которых подключены к источнику опорного напряжения 7 — непосредственно у компаратора 5 и через инвертор полярности напряжения 8 у компаратора 6. Выходы компараторов подключены ко входам интегрирующих цепей 9 и 10, соединенных со входом пороговых элементов 11 и 12 соответственно. Выходы пороговых элементов через схему ИЛИ 13 соединены со входом расширителя импульсов.14, выход которого подключен ко входу исполнительной части 15.

Устройство контроля минимального напряжения работает следующим образом

При подключении устройства к трехфазной сети на выходах входного преобразователя 2 появляются выпрямленные несглаженные напряжения положительной и отрицательной полярностей, подаваемые на первые входы компараторов напряжения

5 и 6 соответственно. На вторые входы компараторов подается постоянное напряжение от источника опорного напряжения 7, причем на компаратор 5 — непосредственно, а на компаратор 6 через инвертор полярности напряжения 8. Величина напряжения источника опорного напряжения 7 определяет уставку срабатывания устройства. При снижении выходных напряжений преобразователя 2 ниже опорного (по абсолютной величине) на выходах компараторов появляются импульсы, подаваемые на интегрирующие. цепи 9 и 10. Экспоненциально изменяющееся напряжение с выходов интегрирующих цепей 9 и 10 поступает на входы пороговых устройств 11 и 12 соответственно. При срабатывании последних сигналы через схему ИЛИ 13 запускают расширитель импульсов 14, длительность импульсов которого выбирается такой, чтобы обеспечить выработку непрерывного сигнала на выходе при последовательных срабатываниях. хотя бы одного порогового элемента. С выхода расширителя импульсов.15 сигнал поступает на вход исполнительной части 15, обеспечивающей согласование данного устройства с другими устройствами системы защиты, в которой оно используется. Наличие в данном устройстве двух каналов отдельно для положительной полярности и для отрицательной обеспечивает надежную работу. при любом соотношен ии на и ряжений в фазах сети.

Время срабатывания устройства при выборе уровня срабатывания компараторов 5 и 6 составляет около 5 мс.

Пример. Устройство контроля минимального напряжения было реализовано на микросхемах 1401 УД2 Б (компараторы, источник опорного напряжения, инвертор полярности напряжения) и 1006 ВИ1 (пороговые элементы, расширитель импульсов), а также на дискретных компонентах, В качестве согласующего трансформатора был применен измерительный трансформатор HTC-0,5 УХЛ4, При использовании резисторов с допусками в 1 и конденсаторов с допусками 5% разброс каналов устройства по времени срабатывания составляет порядка 47ь, а по уровню — около 1%, Проверялась работа устройства при разных соотношениях величины напряжений в фазах сети. Наиболее характерными являются следующие случаи: в одной из фаз имеется повышение напряжения, а в двух других снижение; в одной фазе напряжение понижено, а в двух других повышено.

Коэффициенты повышения и снижения напряжения по отношению к номинальному значению принимались 1,15 и 0,65 соответственно, а уровень срабатывания минимальной защиты 0,65 от номинального.

Устройство надежно работает в обоих случаях. При этом во втором случае необходимо снижение напряжения одной из фаз ниже уровня 0,97 х 0,65 от номинального, что можно отнести к недостаткам устройства, обусловленным выбранным времяимпульсным принципом работы.

Устройство может быть применено в системах релейной защиты автоматизированных распределительных устройств систем элекропитания.

Формула изобретения

Устройство контроля минимального напря>кения, содержащее подключенный к клемме для "îåäèíåíèÿ с сетью трансформатор, соединенный с ним входной преобразователь напряжения, источник опорного напряжения, первые компаратор напряжения, интегрирующую цепь, пороговый блок, а также исполнительный орган, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия работы устройства, а также снижения аппаратных затрат при контроле трехфазной сети, в него дополнительно введены инвертор полярности опорного напряжения, вторые компаратор напряжения, интегрирующая цепь и пороговый блок, а также элемент ИЛИ и расширитель импульсов, причем входной преобразователь напряжения выполнен в виде двух трехфазных выпрямителей с нуле1781758

Составитель А.Сосков

Техред М;Моргентал

Редактор

Корректор Н.Ревская

Заказ 4278 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 вым выводом для положительной и отрицательной полярностей, выход преобразователя положительной полярности соединен с первым входом первого компаратора напряжения. второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а выход — к входу первой интегрирующей цепи, соединенной с первым пороговым блоком, выход преобразователя отрицательной полярности соединен с первым входом второго компаратора напряжения, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения через инвертор полярности напряжения, а вы5 ход — к входу второй интегрирующей цепи, соединенной с вторым пороговым блоком, выходы пороговых блоков через элемент

ИЛИ соединены с входом расширителя импульсов, выход которого подключен к входу

10 исполнительного органа.