Реле направления мощности

 

Изобретение относится к области релейной защиты. Технический результат заключается в повышении быстродействия устройства. Для этого реле направления мощности содержит преобразователь напряжения, преобразователь тока, четыре компаратора, генератор импульсов, четыре ключа, два формирователя импульсов, два элемента задержки, два реверсивных счетчика, два регистра памяти, формирователь двоичного кода, два цифровых компаратора, элемент 2 ИЛИ. 2 ил.

Изобретение относится к области релейной защиты и может применяться, в частности, для дистанционной быстродействующей защиты линий электропередачи.

Известно реле направления мощности [1], использующее аналоговый способ сравнения входных величин посредством применения формирователя модуля, включающего в себя низкочастотные фильтры, сумматора и нуль-индикатора и вследствие этого имеющее малую точность, низкое быстродействие и требует внесения изменений в конструкцию реле при необходимости изменения угла максимальной чувствительности реле.

Предлагаемое изобретение позволяет устранить указанные недостатки, используя цифровой способ сравнения входных величин по фазе в каждый полупериод их следования. Это достигается тем, что в реле дополнительно введены: четыре компаратора, четыре ключа, два формирователя импульсов, два элемента задержки, два реверсивных счетчика, генератор импульсов, два регистра памяти, формирователь двоичного кода, два цифровых компаратора, элемент 2ИЛИ, причем выход преобразователя напряжения связан со сравниваемым входом первого компаратора и с инверсным сравниваемым входом второго компаратора, выход преобразователя тока связан со сравниваемым входом третьего и с инверсным сравниваемым входом четвертого компаратора, выход первого компаратора связан с управляющим входом первого ключа, выход второго компаратора связан с управляющим входом второго ключа, выход третьего компаратора связан с управляющим входом третьего ключа, выход четвертого компаратора связан с управляющим входом четвертого ключа, выход генератора импульсов связан с рабочими входами четырех ключей, выход первого ключа связан с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, а также с первым входом первого формирователя импульсов, выход второго ключа связан с суммирующим входом второго реверсивного счетчика, а также с первым входом второго формирователя импульсов, выход третьего ключа связан с вычитающим входом первого реверсивного счетчика, а также со вторым входом первого формирователя импульсов, выход четвертого ключа связан с вычитающим входом второго реверсивного счетчика, а также со вторым входом второго формирователя импульсов, выход первого формирователя импульсов связан с записывающим входом С первого регистра памяти и через первый элемент задержки со входом сброса R первого реверсивного счетчика, выход второго формирователя импульсов связан с записывающим входом С второго регистра памяти и через второй элемент задержки со входом сброса R второго реверсивного счетчика, выход первого реверсивного счетчика связан с информационным входом D первого регистра памяти, выход второго реверсивного счетчика связан с информационным входом D второго регистра памяти, выход первого регистра памяти связан со входом А первого цифрового компаратора, выход второго регистра памяти связан со входом А второго цифрового компаратора, выход формирователя двоичного кода связан со входами В первого и второго цифровых компараторов, выход В > первого цифрового компаратора связан с первым входом элемента 2ИЛИ, выход В > второго цифрового компаратора связан со вторым входом элемента 2ИЛИ, выход элемента 2ИЛИ является выходом реле направления мощности.

На фиг. 1 изображена функциональная схема реле направления мощности, на фиг.2 - временная диаграмма его работы.

Реле содержит: преобразователь напряжения (1), преобразователь тока (2), четыре компаратора (3-6), генератор импульсов (7), четыре ключа (8-11), два формирователя импульсов (12, 15), два элемента задержки (13, 16), два реверсивных счетчика (14, 17), два регистра памяти (18, 19), формирователь двоичного кода (20), два цифровых компаратора (21, 22), элемент 2ИЛИ (23).

Реле работает следующим образом.

Сигнал напряжения (фиг. 2, U₁) поступает на преобразователь напряжения (фиг.1, 1), служащий для масштабного преобразования данного сигнала в напряжение, соответствующее входному уровню реле. Сигнал тока (фиг.2, U₂) поступает на преобразователь тока (фиг.1, 2), служащий для масштабного преобразования тока в напряжение, соответствующее входному уровню реле, далее сигнал с выхода преобразователя напряжения поступает на сравниваемый вход первого компаратора (фиг. 1, 3) и на инверсный сравниваемый вход второго компаратора (фиг. 1, 4), с выхода преобразователя тока сигнал поступает на сравниваемый вход третьего компаратора (фиг.1, 5) и на инверсный сравниваемый вход четвертого компаратора (фиг. 1, 6). Компараторы соответственно формируют на своем выходе импульсы ( фиг.2, ₃, U₄, U₅, U₆), равные по длительности полуволнам сигналов, поступающих на их входы.

Сигналы с выходов первого, второго, третьего и четвертого компараторов поступают на управляющие входы первого, второго, третьего и четвертого ключа (фиг. 1, 8-11) соответственно. На рабочие входы четырех ключей поступают импульсы с выхода генератора импульсов (фиг.1, 7).

Таким образом, на выходе ключей будут формироваться последовательности импульсов, укладывающихся во время существования импульсов, поступающих с соответствующих компараторов. Последовательность импульсов, сформированная на выходе первого ключа, поступает на суммирующий вход C₁ первого реверсивного счетчика (фиг.1, 14), а также на первый вход первого формирователя импульсов (фиг. 1, 12), последовательность импульсов, сформированная на выходе второго ключа, поступает на суммирующий вход C₁ второго реверсивного счетчика (фиг.1, 17), а также на первый вход второго формирователя импульсов (фиг.1, 15), последовательность импульсов, сформированная на выходе третьего ключа, поступает на вычитающий вход С₂ первого реверсивного счетчика, а также на второй вход первого формирователя импульсов, последовательность импульсов, сформированная на выходе четвертого ключа, поступает на вычитающий вход С₂ второго реверсивного счетчика, а также на второй вход второго формирователя импульсов.

Первый и второй формирователи импульсов формируют на своих выходах единичные импульсы по заднему фронту каждого второго входного импульса. Реверсивные счетчики выполняют подсчет разности числа импульсов, поступивших на их входы C₁ и С₂. Результат разности с выходов первого (фиг.2, U_cт1) и второго (фиг. 2, U_cт2) реверсивных счетчиков поступает на информационные входы D первого (фиг. 1, 18) и второго (фиг.1, 19) регистров памяти соответственно. Единичные импульсы с выходов первого и второго формироватей импульсов поступают на входы записи С первого и второго регистров памяти соответственно, а также через первый (фиг.1, 13) и второй (фиг.1, 16) элемент задержки на входы сброса R первого и второго реверсивного счетчика соответственно.

Таким образом, в первый и второй регистры памяти записывается в двоичном виде разность фаз соответственно между положительными и отрицательными полуволнами входных сигналов напряжения и тока, а также с задержкой времени осуществляется сброс счетчиков. Сигнал с выходов первого (фиг.2, U_21A) и второго (фиг. 2, U_22A) регистров памяти поступает на входы А соответственно первого (фиг.1, 21) и второго (фиг.1, 22) цифровых компараторов. На входы В первого и второго цифровых компараторов с выхода формирователя двоичного кода (фиг.1, 20) поступает предельно допустимое значение разности фаз между входными величинами напряжения и тока (фиг.2, U_21B, U_22B). В случае превышения двоичного числа на входе В одного из цифровых компараторов над двоичным числом на его входе А, на выходе В > данного цифрового компаратора формируется импульс (фиг.2, U_вых), поступающий на один из двух входов элемента 2ИЛИ (фиг.1, 23). Выход элемента 2ИЛИ является выходом реле направления мощности.

Таким образом, предлагаемое реле направления мощности позволяет осуществить быстрое и точное определение изменения направления потока мощности.

Источник информации 1. Ванин В. К., Павлов Г. М. Релейная защита на элементах вычислительной техники. - Л: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1983, - 206 с.

Формула изобретения

Реле направления мощности, содержащее преобразователь напряжения, преобразователь тока, отличающееся тем, что в него дополнительно введены четыре компаратора, четыре ключа, два формирователя импульсов, два элемента задержки, два реверсивных счетчика, генератор импульсов, два регистра памяти, формирователь двоичного кода, два цифровых компаратора, элемент 2ИЛИ, причем выход преобразователя напряжения связан со сравниваемым входом первого компаратора и с инверсным сравниваемым входом второго компаратора, выход преобразователя тока связан со сравниваемым входом третьего и с инверсным сравниваемым входом четвертого компаратора, выход первого компаратора связан с управляющим входом первого ключа, выход второго компаратора связан с управляющим входом второго ключа, выход третьего компаратора связан с управляющим входом третьего ключа, выход четвертого компаратора связан с управляющим входом четвертого ключа, выход генератора импульсов связан с рабочими входами четырех ключей, выход первого ключа связан с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, а также с первым входом первого формирователя импульсов, выход второго ключа связан с суммирующим входом второго реверсивного счетчика, а также с первым входом второго формирователя импульсов, выход третьего ключа связан с вычитающим входом первого реверсивного счетчика, а также со вторым входом первого формирователя импульсов, выход четвертого ключа связан с вычитающим входом второго реверсивного счетчика, а также со вторым входом второго формирователя импульсов, выход первого формирователя импульсов связан с записывающим входом С первого регистра памяти и через первый элемент задержки со входом сброса R первого реверсивного счетчика, выход второго формирователя импульсов связан с записывающим входом С второго регистра памяти и через второй элемент задержки со входом сброса R второго реверсивного счетчика, выход первого реверсивного счетчика связан с информационным входом D первого регистра памяти, выход второго реверсивного счетчика связан с информационным входом D второго регистра памяти, выход первого регистра памяти связан со входом А первого цифрового компаратора, выход второго регистра памяти связан со входом А второго цифрового компаратора, выход формирователя двоичного кода связан со входом В первого и второго цифровых компараторов, выход В > первого цифрового компаратора связан с первым входом элемента 2ИЛИ, выход В > второго цифрового компаратора связан со вторым входом элемента 2ИЛИ, выход элемента 2ИЛИ является выходом реле направления мощности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2