Реле тока

Авторы патента:

Анисимов Владимир Юрьевич (RU)

Борисов Эдуард Васильевич (RU)

Явтушенко Руслан Сергеевич (RU)

Молоканов Геннадий Геннадиевич (RU)

H02H3/06 - обеспечивающие автоматическое восстановление соединения

Владельцы патента RU 2417497:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ (RU)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве электронных реле тока, реагирующих на приращение тока, например тока обратной последовательности. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей. Для этого заявленное устройство содержит промежуточный трансформатор тока, вход которого является информационным входом реле тока, выпрямитель, исполнительный элемент, пять пороговых блока, два элемента И, реверсивный счетчик, одновибратор, генератор тактовых импульсов, делитель частоты, блок вычитания, элемент задержки и фильтр-усреднитель. 2 ил.

Известно устройство, содержащее последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, двоичный счетчик импульсов, дешифратор, формирователь импульсов и исполнительный элемент, выполненный в виде транзистора [1].

Недостатком устройства являются относительно узкие функциональные возможности, не позволяющие использовать его в качестве реле тока.

Известно также устройство, содержащее последовательно соединенные промежуточный трансформатор тока, выпрямитель, сглаживающий фильтр, пороговый блок и исполнительный элемент [2].

Недостатком этого технического решения является относительно низкая помехоустойчивость.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство, содержащее исполнительный элемент, последовательно соединенные промежуточный трансформатор тока, вход которого является информационным входом реле тока, выпрямитель, первый, второй и третий пороговые блоки, первый и второй элементы И, реверсивный счетчик, одновибратор, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и делитель частоты, при этом входы сложения и вычитания реверсивного счетчика соединены с выходами первого и второго элементов И, соответственно, первый прямой вход первого элемента И соединен с выходом «меньше» первого порогового блока, с выходом «больше» которого соединен первый прямой вход второго элемента И, второй прямой вход первого элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а второй прямой вход второго элемента И соединен с выходом делителя частоты, выход реверсивного счетчика соединен со входом исполнительного элемента и с входами второго и третьего пороговых блоков, выход «больше» второго порогового блока и выход «меньше» третьего порогового блока соединены с инверсными входами первого и второго элементов И, соответственно, выход одновибратора соединен с входом установки в начальное состояние реверсивного счетчика и с входом запуска генератора тактовых импульсов, вход одновибратора является входом запуска генератора тактовых импульсов, причем исполнительный элемент содержит пороговый блок, вход которого является входом исполнительного элемента, а выход непосредственно или через усилительный элемент соединен со входом реле с замыкающими контактами [3].

Недостатком этого технического решения являются относительно узкие функциональные возможности, обусловленные тем, что оно реагирует на абсолютную величину тока и не обеспечивает одновременный контроль скорости увеличения амплитуды тока, что необходимо для ряда технологических процессов контроля цепей.

Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей.

Этот технический результат достигается тем, что в реле тока, содержащее последовательно соединенные промежуточный трансформатор тока, вход которого является информационным входом реле тока, и выпрямитель, исполнительный элемент, первый, второй и третий пороговые блоки, первый и второй элементы И, реверсивный счетчик, одновибратор и последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и делитель частоты, при этом выход выпрямителя соединен со входом первого порогового блока, входы сложения и вычитания реверсивного счетчика соединены с выходами первого и второго элементов И, соответственно, первые прямые входы первого и второго элементов И соединены, соответственно, с выходом «меньше» и с выходом «больше» первого порогового блока, выход реверсивного счетчика соединен со входом исполнительного элемента и с входами второго и третьего пороговых блоков, выход «больше» второго порогового блока и выход «меньше» третьего порогового блока соединены с инверсными входами первого и второго элементов И, соответственно, выход одновибратора соединен с входом установки в начальное состояние реверсивного счетчика и с входом запуска генератора тактовых импульсов, вход одновибратора является входом запуска реле тока, исполнительный элемент содержит четвертый пороговый блок, вход которого является входом исполнительного элемента, а выход соединен со входом исполнительного реле с замыкающими контактами, введены элемент задержки, блок вычитания, первый вход которого соединен с входом элемента задержки и с выходом реверсивного счетчика, а второй вход соединен с выходом элемента задержки, фильтр-усреднитель, вход которого соединен с выходом блока вычитания, и пятый пороговый блок, вход которого соединен с выходом фильтра-усреднителя, а выход является выходом сигнала контроля скорости приращения тока реле тока, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен со вторым прямым входом второго элемента И, а выход делителя частоты импульсов соединен со вторым прямым входом первого элемента И.

На фиг.1 представлена электрическая структурная схема реле тока на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу (на фиг.2,а - сигнал U2 на выходе выпрямителя 2, на фиг.2,б - сигнал E₆ на выходе реверсивного счетчика 6 в аналоговом виде, на фиг.2,в - сигнал U₁₃ на выходе четвертого порогового блока 13).

Реле тока содержит последовательно соединенные промежуточный трансформатор 1 тока, вход которого является информационным входом реле тока, и выпрямитель 2, первый пороговый блок 3, первый элемент И 4, первый вход которого соединен с выходом «меньше» первого порогового блока, второй элемент И 5, реверсивный счетчик 6, вход сложения и вход вычитания которого соединены с выходом первого 4 и второго 5 элементов И соответственно, второй 7 и третий 8 пороговые блоки, выходы которых соединены с инверсными входами первого 4 и второго 5 элементов И соответственно, и исполнительный элемент 9, вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика 6.

Устройство содержит также последовательно соединенные генератор 10 тактовых импульсов (ГТИ), выход которого соединен со вторым прямым входом второго элемента И 5, и делитель 11 частоты импульсов, выход которого соединен со вторым прямым входом первого элемента И 4, также одновибратор 12, вход которого является входом запуска реле тока, а выход соединен с входом установки в начальное состояние реверсивного счетчика 6 и с входом запуска ГТИ 10, причем исполнительный элемент 9 выполнен в виде четвертого порогового блока 13, вход которого является входом исполнительного элемента 9, а выход непосредственно или через усилительный элемент соединен со входом исполнительного реле с замыкающими контактами..

Кроме того, реле тока содержит элемент задержки 14, блок вычитания 15, первый вход которого соединен с входом элемента задержки 14 и с выходом реверсивного счетчика 6, а второй вход соединен с выходом элемента задержки 14, фильтр-усреднитель 16, вход которого соединен с выходом блока 15 вычитания, и пятый пороговый блок 17, вход которого соединен с выходом фильтра-усреднителя 16, а выход является выходом скорости приращения тока реле тока, при этом выход генератора 10 тактовых импульсов соединен со вторым прямым входом второго элемента И 5, а выход делителя 11 частоты импульсов соединен со вторым прямым входом первого элемента И 4.

Первый 3, второй 7, третий 8, четвертый 13 и пятый 17 пороговые блоки могут быть выполнены в виде стандартных компараторов, реверсивный счетчик - по схеме, представленной в работе [4, стр.177, 187], промежуточный трансформатор 1 тока и выпрямитель - по схеме, приведенной в работе [2, стр.113], делитель 11 - в виде двоичного счетчика, элемент задержки 14 - в виде сдвигового регистра, фильтр-усреднитель 16 - в виде цифрового фильтра низкой частоты (входы тактирования блоков 14 и 16 для упрощения не показаны). Остальные элементы являются стандартными элементами электронной техники.

Вход промежуточного трансформатора 1 тока является информационным входом реле тока, вход одновибратора 12 является входом запуска реле тока, выход исполнительного элемента 9 является выходом контроля амплитуды тока реле тока, а выход пятого порогового блока 17 - выходом контроля скорости изменения амплитуды тока реле тока.

Реле тока работает следующим образом.

При включении реле тока питание подается на все его элементы, в том числе на вход запуска одновибратора 12, который вырабатывает импульс, поступающий на вход установки в начальное состояние реверсивного счетчика 6 и на вход запуска ГТИ 10. Начальное состояние счетчика целесообразно устанавливать равным или несколько выше порогового уровня исполнительного элемента U_иэ (фиг.2,б). На вход промежуточного трансформатора 1 тока, который является информационным входом реле тока, поступает входной сигнал, поэтому на выходе выпрямителя 2 формируется двухполупериодное выпрямленное и несглаженное напряжение U₂ (фиг.2,а). Это напряжение сравнивается в первом пороговом блоке 3 с опорным уровнем U_оп, которое может выбираться исходя из допустимых изменений величины тока в обычных условиях эксплуатации защищаемой цепи. Если напряжение больше опорного уровня, то уровень логической единицы формируется на выходе «больше» первого порогового блока 3, в противном случае - на его выходе «меньше». В первом случае импульсы ГТИ 10 через второй элемент 5 И поступают на вход вычитания реверсивного счетчика 6, во втором случае - импульсы ГТИ 10 через первый элемент 4 И поступают на вход сложения реверсивного счетчика 6 (фиг.2,б) после снижения частоты импульсов в делителе 11 частоты импульсов. В результате этого при значительном увеличении амплитуды входного тока сигнал E₆ на выходе реверсивного счетчика 6 относительно быстро станет ниже порогового уровня исполнительного элемента U_иэ, что приведет к формированию в сигнале U₁₃ на выходе четвертого порогового блока 13 уровня логической единицы (например, сигнала короткого замыкания KЗ) и срабатыванию замыкающего контакта реле тока.

Кроме того, из текущего сигнала с выхода реверсивного счетчика 6 вычитается его задержанное в элементе задержки 14 значение, что приводит к формированию дифференциала амплитудного значения тока. Этот дифференциал, характеризующий скорость изменения амплитуды тока, усредняется в фильтре-усреднителе 16 и сравнивается с пороговым значением U_п в пятом пороговом блоке 17. При недопустимом значении скорости изменения тока на выходе пятого порогового блока 17 формируется уровень логической единицы, который может быть использован для приведения в рабочее состояние внешних исполнительных устройств.

Второй 7 и третий 8 пороговые блоки обеспечивают устойчивость работы реле тока. При длительной работе в нормальном режиме, когда входной ток находится в допустимых пределах, они не позволяют превысить максимально заданный уровень сигнала U_п+ реверсивного счетчика, при недопустимо большом уровне входного сигнала - не позволяет стать меньше минимально заданного уровня сигнала U_п-.

Таким образом, предложенное устройство обладает более широкими функциональными возможностями, поскольку обеспечивает не только контроль величины амплитуды тока, но и скорости ее изменения.

Источники информации

1. Электротехнический справочник, в 4-х томах, т.2. Электротехнические изделия и устройства. /Под общей ред. В.Г.Герасимова и др. - М.: Издательство МЭИ, 1998 г., с.390, рис.35.10.

2. Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем. - М.: Энергоатомиздат, 1998, с.112, рис.2.66.

3. RU 2192084, H02H 3/06, 3/08, 2001 (прототип).

4. Букреев И.Н. и др. Микроэлектронные схемы цифровых устройств. - М.: Сов. Радио, 1975.

Реле тока, содержащее последовательно соединенные промежуточный трансформатор тока, вход которого является информационным входом реле тока, и выпрямитель, исполнительный элемент, первый, второй и третий пороговые блоки, первый и второй элементы И, реверсивный счетчик, одновибратор и последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и делитель частоты, при этом выход выпрямителя соединен со входом первого порогового блока, входы сложения и вычитания реверсивного счетчика соединены с выходами первого и второго элементов И соответственно, первые прямые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с выходом «меньше» и с выходом «больше» первого порогового блока, выход реверсивного счетчика соединен со входом исполнительного элемента и с входами второго и третьего пороговых блоков, выход «больше» второго порогового блока и выход «меньше» третьего порогового блока соединены с инверсными входами первого и второго элементов И соответственно, выход одновибратора соединен с входом установки в начальное состояние реверсивного счетчика и с входом запуска генератора тактовых импульсов, вход одновибратора является входом запуска реле тока, исполнительный элемент содержит четвертый пороговый блок, вход которого является входом исполнительного элемента, а выход соединен со входом исполнительного реле с замыкающими контактами, отличающееся тем, что введены элемент задержки, блок вычитания, первый вход которого соединен с входом элемента задержки и с выходом реверсивного счетчика, а второй вход соединен с выходом элемента задержки, фильтр-усреднитель, вход которого соединен с выходом блока вычитания, и пятый пороговый блок, вход которого соединен с выходом фильтра-усреднителя, а выход является выходом сигнала контроля скорости приращения тока реле тока, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен со вторым прямым входом второго элемента И, а выход делителя частоты импульсов соединен со вторым прямым входом первого элемента И.

Изобретение относится к технике передачи электроэнергии переменным током, а именно к электропередачам сверхвысокого напряжения (СВН). .

Устройство динамического восстановления провалов напряжения // 2393611

Изобретение относится к электротехнике. .

Способ автоматического повторного включения линии электропередачи // 2365013

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для линий электропередачи (ЛЭП). .

Устройство и способ управления аварийным отключением для автоматического выключателя // 2360347

Способ включения трехфазной линии электропередачи // 2358368

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть применено в аппаратуре релейной защиты и автоматики для управления включением трехфазной линии электропередачи (ЛЭП).

Способ гашения дуги однофазного замыкания на землю в паузе оапв линии электропередачи с шунтирующим трехфазным реактором // 2341858

Изобретение относится к области электротехники, в частности к защите и автоматике энергосистем, и может использоваться для эффективного гашения дуги емкостного тока в цикле однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ) линии электропередач при возникновении однофазных замыканий на землю.

Устройство автоматического повторного включения, в частности, для управляемых током нулевой последовательности выключателей // 2323511

Способ управления фидерным выключателем тяговой подстанции переменного тока 27,5 кв и 2 × 27,5 кв и устройство для его реализации // 2317622

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам управления коммутационными аппаратами, в частности фидерными выключателями тяговых подстанций переменного тока 27,5 кВ и 2×27,5 кВ.

Блок включения фидера // 2297086

Изобретение относится к области автоматизации устройств электроснабжения железнодорожной автоматики и телемеханики, в частности к устройствам включения фидера. .

Устройство автоматического повторного включения // 2272347

Изобретение относится к автоматизации энергосистем и может быть использовано в защите устройств электроснабжения от превышения токов нагрузки предельно-допустимых значений.

Способ и система для перераспределения исправных проводников в параллельных линиях электропередачи // 2454768

Изобретение относится к области передачи электроэнергии, и более точно, к способу и системе для перераспределения исправных проводников в параллельных линиях при передаче электроэнергии, чтобы сформировать восстановленную линию для возобновления передачи электроэнергии по одной линии в параллельных линиях

Автоматический выключатель с улучшенной функцией повторного замыкания // 2491690

Способ включения трехфазной линии электропередачи // 2510115

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - расширение области применения и повышение безопасности. Способ заключается в том, что включают первую фазу, измеряют напряжение на второй и третьей фазах, проверяют превышение первой контрольной величиной каждого из измеренных напряжений и при положительном результате проверки включают вторую фазу, измеряют напряжение на третьей фазе, проверяют превышение второй контрольной величиной напряжения, измеренного на третьей фазе, и при положительном результате проверки включают третью фазу, а при отрицательном результате проверки превышения первой контрольной величиной напряжений, измеренных на второй и третьей фазах, и превышения второй контрольной величиной напряжения, измеренного на третьей фазе, последующие фазы не включают, а ранее включенные - отключают, причем, при получении сигнала о наличии короткого замыкания на землю первой фазы при ее включении ее отключают и последующие фазы не включают, после включения второй и третьей фаз сравнивают модули |U12(13)| векторной разности напряжений фаз первой и второй |U12| и первой и третьей |U13| с малой контрольной величиной 0,1|U фн|, где |U фн| - номинальное фазное напряжение, и при выполнении условия |U12(13)|<0,1|U фн| фиксируют замыкание, соответственно, первой и второй и первой и третьей фаз между собой, после чего отключают первую и вторую и третью фазы, соответственно.

Способ автоматического повторного включения воздушной линии электропередачи при плавке гололеда // 2521970

Изобретение относится к области электроэнергетики и может найти применение при эксплуатации воздушных линий (ВЛ) в условиях гололедообразования. Технический результат изобретения - снижение вероятности повреждения линии при использовании быстродействующего автоматического повторного включения (АПВ) в режиме плавки гололеда. Способ АПВ заключается в том, что определяют участок воздушной линии, на котором произошло КЗ, измеряют суммарную нагрузку на провод этого участка и интервал времени от начала плавки до возникновения КЗ и разрешают автоматическое повторное включение линии при выполнении определенных условий .

Способ адаптивного однофазного автоматического повторного включения воздушных линий электропередачи переменного тока // 2535654

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - упрощение алгоритма обработки напряжения на отключенной фазе, снижение трудоемкости реализации способа и повышение надежности. Согласно способу напряжение на отключенном фазном проводе воздушной линии электропередачи измеряется посредством электромагнитного (измерительного) трансформатора. Спустя два периода промышленной частоты после подачи команды на отключение линейных выключателей поврежденной фазы на скользящем временном отрезке, равном одному периоду промышленной частоты, вычисляют среднее значение измеренного напряжения (ucp) и амплитуду его промышленной составляющей (u~). Определяют соотношение среднего значения к амплитуде напряжения промышленной частоты K=ucp/u~ и обрабатывают сигнал К линейным цифровым фильтром нижних частот с частотой среза в 3-4 раза меньше промышленной. В момент времени, когда модуль сигнала K* на выходе линейного цифрового фильтра превысит пороговое значение, фиксируют время гашения (tгаш), устанавливают факт гашения дуги подпитки и выдают разрешающую команду на повторное включение линейных выключателей отключенной фазы. 2 ил.

Реле тока // 2563959

Изобретение относится к электротехнике и, в частности, к электронным реле тока. Реле тока содержит промежуточный трансформатор тока, выпрямитель, исполнительный элемент, четыре пороговых блока, два элемента И, реверсивный счетчик, счетчик импульсов, одновибратор, генератор тактовых импульсов, делитель частоты, блок вычитания, сумматор, двухсторонний ограничитель, нерекурсивный фильтр, формирователь коротких импульсов, RS-триггер, два ключа, блок элементов ИЛИ. Технический результат состоит в повышении помехоустойчивости. 2 ил.

Способ включения линии электропередачи переменного тока // 2565053

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - расширение области применения и повышение безопасности включения линий электропередачи переменного тока. Способ основан на включении первой фазы, измерении напряжения на второй и третьей фазах, проверке превышения первой контрольной величиной каждого из измеренных напряжений и при положительном результате проверки включения второй фазы, измерении напряжения на третьей фазе, проверке превышения второй контрольной величиной напряжения, измеренного на третьей фазе, и при положительном результате проверки включения третьей фазы, а при отрицательном результате проверки превышения первой контрольной величиной напряжений, измеренных на второй и третьей фазах, и превышения второй контрольной величиной напряжения, измеренного на третьей фазе, последующие фазы не включают, а ранее включенные - отключают, при получении сигнала о наличии короткого замыкания на землю первой фазы при ее включении ее отключают и последующие фазы не включают, после включения второй и третьей фаз сравнивают модули | U 1 2 ( 1 3 ) | векторной разности напряжений фаз первой и второй | U 1 2 | и первой и третьей | U 1 3 | с малой контрольной величиной 0 , 1 | U ф н | , где | U ф н | - номинальное фазное напряжение, и при выполнении условия | U 1 2 ( 1 3 ) | < 0 , 1 | U ф н | фиксируют замыкание, соответственно, первой и второй и первой и третьей фаз между собой, после чего отключают первую и вторую и третью фазы, соответственно, при этом проверку превышения первой контрольной величиной измеренных напряжений на второй и третьей фазах после включения первой фазы и проверку превышения второй контрольной величиной напряжения, измеренного на третьей фазе после включения второй фазы, а также проверку выполнения условия | U 1 2 ( 1 3 ) | < 0 , 1 | U ф н | после сравнения модулей | U 1 2 ( 1 3 ) | векторной разности напряжений фаз первой и второй | U 1 2 | и первой и третьей | U 1 3 | после включения второй и третьей фаз проводят сериями по N проверок подряд от момента включения первой фазы, второй фазы и второй и третьей фаз, соответственно, причем каждую из серий проверок проводят на интервале времени, длительность которого равна N периодам номинальной частоты линии электропередачи переменного тока, а результаты проверок по итогам серии принимают по большему числу одинаковых результатов мажоритарной обработки зафиксированных результатов проверок в соответствующей серии. 2 з.п. ф-лы.

Устройство защиты от потери питания // 2573603

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в технике релейной защиты и автоматики. Технический результат - повышение устойчивости технологических систем за счет ускорения действия защиты и снижения времени простоя технологических агрегатов. Устройство содержит: блок контроля направления мощности, пусковой блок минимальной частоты, реле сопротивления, первый логический блок, первый таймер, первый блок контроля минимального напряжения, второй логический блок, второй таймер, третий логический блок, первый исполнительный блок, второй блок контроля минимального напряжения, третий таймер и второй исполнительный блок. Первый таймер является выходом защиты минимальной частоты с контролем направления мощности. Второй таймер является выходом первой ступени защиты минимального напряжения с контролем направления мощности. Третий таймер является выходом второй ступени защиты минимального напряжения. Первый исполнительный блок действует на отключение ввода секции шин, потерявшей питание, и на гашение поля синхронных электродвигателей на секции шин, потерявшей питание. Второй исполнительный блок действует на отключение электродвигателей. 2 ил.

Способ компенсации тока подпитки дуги однофазного замыкания линии электропередачи // 2631260

Изобретение относится к защите и автоматике линий электропередачи и может найти применение при выполнении однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ) на линиях высокого и сверхвысокого напряжения с глухозаземленной нейтралью. Ток подпитки однофазного короткого замыкания (КЗ) компенсируют с помощью управляемого шунтирующего реактора трансформаторного типа (УШРТ), подключенного к линии электропередачи первичными обмотками, соединенными в звезду с глухозаземленной нейтралью. Выявляют паузу ОАПВ линии электропередачи и переводят УШРТ из режима компенсации реактивной мощности в режим компенсации тока подпитки дуги КЗ. В указанном режиме замыкают свободные выводы соединенных в звезду вторичных обмоток УШРТ путем воздействия на его двунаправленные тиристорные вентили. При наличии в УШРТ дополнительных вторичных обмоток, соединенных в треугольник, определяют поврежденную фазу линии электропередачи и путем воздействия на соответствующие двунаправленные тиристорные вентили шунтируют обмотки указанного треугольника, магнитосвязанные с первичными обмотками неповрежденных фаз линии. Воздействие на тиристорный вентиль начинают при максимуме напряжения на нем. Технический результат - отпадает необходимость в использовании дополнительного силового оборудовании (реакторов и коммутаторов) для выполнения шунтирующим реактором функции компенсации тока подпитки дуги КЗ в паузе ОАПВ. Не требуется усиление изоляции первичных обмоток шунтирующего реактора, соединенных в звезду, поскольку сохраняется глухое заземление их нейтрали. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.