Реле тока

Авторы патента:

H02H3/08 - реагирующие на токовые перегрузки (реагирующие на чрезмерное повышение температуры, вызванное токовой перегрузкой H02H 5/04)

Владельцы патента RU 2628090:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для создания электронных реле, реагирующих на амплитуду тока. Реле тока содержит промежуточный трансформатор тока, выпрямитель, исполнительный элемент, четыре пороговых блока, два элемента И, реверсивный счетчик, одновибратор, генератор тактовых импульсов, делитель частоты, блок вычитания, сумматор, двухсторонний ограничитель, нерекурсивный фильтр. Технический результат - изобретение позволяет повысить помехоустойчивость реле тока в условиях кратковременных аномальных искажениях входного сигнала. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве электронных реле тока, реагирующих на приращение тока, например тока обратной последовательности.

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 и 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 [1].

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая помехоустойчивость, обусловленная отсутствием средств защиты от аномальных искажений входного сигнала, проявляющихся в его случайных кратковременных импульсных искажениях. Это существенно снижает помехоустойчивость устройства.

Задачей, которая решается в изобретении, является создание реле тока, обладающего повышенной помехоустойчивостью в условиях аномальных искажений входного сигнала.

Требуемый технический результат заключается в повышении помехоустойчивости.

Поставленная задача решается, а требуемый 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 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 «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, а исполнительный элемент содержит четвертый пороговый блок, вход которого является входом исполнительного элемента и соединен с выходом нерекурсивного фильтра, а выход четвертого порогового блока соединен со входом реле с замыкающими контактами, согласно изобретению, введены блок вычитания, первый вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, двухсторонний ограничитель, вход которого соединен с выходом блока вычитания, сумматор, первый вход которого соединен с выходом двухстороннего ограничителя, и нерекурсивный фильтр, вход которого соединен с выходом сумматора, а выход соединен с входами второго и третьего пороговых блоков и со вторыми входами блока вычитания и сумматора, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен со вторым прямым входом второго элемента И, выход делителя частоты импульсов соединен со вторым прямым входом первого элемента И, а выход выпрямителя соединен со входом первого порогового блока.

На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема реле тока, на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Реле тока содержит последовательно соединенные промежуточный трансформатор 1 тока, вход которого является информационным входом реле тока, выпрямитель 2 и первый пороговый блок 3, первый элемент И 4, первый прямой вход которого соединен с выходом «меньше» первого порогового блока 3, второй элемент И 5, первый прямой вход которого соединен с выходом «больше» второго порогового блока 3, 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, а также исполнительный элемент 9.

Реле тока также содержит 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, а 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 реле с замыкающими контактами.

Кроме того, реле тока содержит блок 14 вычитания, первый вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика 6, двухсторонний ограничитель 15, вход которого соединен с выходом блока 14 вычитания, сумматор 16, первый вход которого соединен с выходом двухстороннего ограничителя 15, и нерекурсивный фильтр 17, вход которого соединен с выходом сумматора 16, а выход соединен с входами второго 7 и третьего 8 пороговых блоков и со вторыми входами блока 14 вычитания и сумматора 16, 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 и четвертый 13 пороговые блоки могут быть выполнены в виде стандартных компараторов, реверсивный счетчик - по схеме, представленной в [2], промежуточный трансформатор 1 тока и выпрямитель - по схеме, приведенной в [3], а делитель 11 - в виде двоичного счетчика. Нерекурсивный фильтр 17 может быть выполнен в виде стандартного цифрового фильтра, содержащего сдвиговый регистр, информационный вход которого является входом нерекурсивного фильтра (тактовый вход для подачи сигнала от генератора 10 для упрощения на фиг.1 не показан), а выходы ячеек регистра сдвига через соответствующие умножители соединены с входами сумматора, выход которого является выходом нерекурсивного фильтра. 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, а выход исполнительного элемента 9 является выходом контроля амплитуды тока реле тока.

На фиг.2 представлены следующие временные диаграммы: на фиг. 2,а - сигнал U₂ на выходе выпрямителя 2, на фиг. 2,б - сигнал Е₆ на выходе реверсивного счетчика 6 в аналоговом виде, на фиг. 2,в - сигнал U₁₃ на выходе четвертого порогового блока 13.

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 (U_С), поэтому на выходе выпрямителя 2 формируется двухполупериодное выпрямленное и не сглаженное 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 его вход сложения (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 КЗ) и срабатыванию замыкающего контакта реле тока. При этом для уменьшения влияния кратковременных аномальных искажений входного сигнала на работу реле тока выходной сигнал реверсивного счетчика 6, проходя блок 14 вычитания, двухсторонний ограничитель 15 и сумматор 16, усредняется в нерекурсивном фильтре 17, используемом в качестве низкочастотного фильтра. В случае отсутствия аномальных искажений двухсторонний ограничитель не ограничивает сигнал, а блок 14 вычитания и сумматор 16 не оказывают влияние на величину сигнала, поступающего на вход нерекурсивного фильтра 17, поскольку в них происходит вычитание и суммирование одного и того же сигнала (сигнала с выхода нерекурсивного фильтра 17). При аномальных искажениях на выходе блока 14 вычитания наблюдаются выбросы сигнала относительно среднего значения, формируемого нерекурсивным фильтром 17, которые ограничиваются двухсторонним ограничителем 15. Этим самым снижается влияние аномальных искажений и повышается помехоустойчивость реле тока.

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 6, при недопустимо большом уровне входного сигнала - не позволяют стать меньше минимально заданного уровня сигнала U_П-.

Таким образом, предложенное устройство обладает более высокой помехоустойчивостью в условиях кратковременных аномальных искажений входного сигнала и повышенной устойчивостью.

Источники

1. Патент РФ на изобретение 2192084 C1 Н02Н 3/06, 3/08. Реле тока / Э.В. Борисов. Опубл. 27.01.2006.

2. Букреев и др. Микроэлектронные схемы цифровых устройств. - М.: Советское радио, 1975 стр. 177, 187.

3. Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем. - М.: Энергоатомиздат, 1998, стр. 113.

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 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 «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, а исполнительный элемент содержит четвертый пороговый блок, вход которого является входом исполнительного элемента и соединен с выходом нерекурсивного фильтра, а выход четвертого порогового блока соединен со входом реле с замыкающими контактами, отличающееся тем, что введены блок вычитания, первый вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, двухсторонний ограничитель, вход которого соединен с выходом блока вычитания, сумматор, первый вход которого соединен с выходом двухстороннего ограничителя, и нерекурсивный фильтр, вход которого соединен с выходом сумматора, а выход - с входами второго и третьего пороговых блоков и со вторыми входами блока вычитания и сумматора, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен со вторым прямым входом второго элемента И, выход делителя частоты импульсов соединен со вторым прямым входом первого элемента И, а выход выпрямителя соединен со входом первого порогового блока.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение чувствительности устройства.

Устройство обнаружения перегрузки // 2623456

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение надежности восстановления системы постоянного тока после обнаружения перегурузки.

Способ измерения для обнаружения повреждения трехфазной сети // 2611059

Использование – в области электротехники. Технический результат – сокращение времени обнаружения повреждений.

Обнаружение неисправностей в системе энергоснабжения с децентрализованным энергоснабжением // 2608555

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – повышение надежности распознавания неисправностей.

Твердотельный коммутатор и контроллер нагрузки // 2596620

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности и безотказности устройства.

Адаптивное детектирование света для систем ослабления дуги // 2591847

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение чувствительности и надежности защиты.

Устройство для максимальной токовой защиты электроустановок // 2584548

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат: обеспечение регулирования уставок срабатывания защит в отсеках ячеек комплектных распределительных устройств напряжением 6-10 кВ.

Силовой переключатель постоянного напряжения // 2584096

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах переключения силовых линий постоянного напряжения. Переключатель 100 постоянного напряжения содержит по меньшей мере один прерыватель 120 и коммутаторное устройство, подключенное параллельно прерывателю, при этом коммутаторное устройство содержит конденсаторную схему, состоящую из параллельно соединенных по меньшей мере двух конденсаторных ветвей.

Блок источника постоянного тока для блока обеспечения энергии // 2577031

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение защиты блока питания от повреждения при уменьшении автоматического выключателя.

Устройство контроля амплитудной асимметрии напряжений // 2561505

Устройство относится к области систем управления силовыми преобразователями. Техническим результатом является повышение точности работы и расширение функциональных возможностей устройства.

Измерительный орган для токовой защиты кабельных линий // 2629757

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение точности настройки токовых защит кабелей. Измерительный орган для токовой защиты кабельных линий содержит корпус с крышкой, подвижные направляющие звенья. Корпус выполнен в виде параллелепипеда. Крышка с помощью винтов закреплена на корпусе. В торцевой стенке одной стороны корпуса выполнены отверстия, в которые вставлена П-образная скоба и при помощи винта закреплена снаружи так, что полки П-образной скобы выступают внутри корпуса. Ниже полок П-образной скобы на внутренней стороне торцевой стенки корпуса зафиксирован уголок. На больших сторонах корпуса, ближе к его дну, симметрично проделаны сквозные отверстия, в которые вставлены две шпильки с резьбой. Каждая шпилька при помощи хомута и винтов жестко зафиксирована на дне корпуса. На концах шпилек с помощью гаек закреплены подвижные направляющие звенья, которые выполнены с возможностью охвата токоведущего кабеля. Внутри корпуса наклонно расположена планка, нижний конец которой прикреплен к шарниру, зафиксированному на дне корпуса. Верхний конец планки выполнен с возможностью упора или на верхнюю полку П-образной скобы, или на уголок. На верхней и на нижней сторонах планки на равном расстоянии и параллельно друг другу при помощи хомутов и винтов закреплены n магнитоуправляемые элементы, которые проводами параллельно соединены и подключены к клеммной колодке, закрепленной на дне корпуса. 4 ил.

Устройство для токовой защиты электроустановки // 2629958

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности работы устройства. Устройство для токовой защиты электроустановки содержит геркон, установленный в магнитном поле токоведущей шины электроустановки. Замыкающий контакт геркона через первый резистор подключен к переключающему контакту герконового реле, к первому концу обмотки управления промежуточного реле и к первой обкладке первого конденсатора. Переключающий контакт геркона, первый конец обмотки управления герконового реле и первая обкладка второго конденсатора подключены к положительному полюсу источника постоянного оперативного тока. Размыкающий контакт геркона, второй конец обмотки управления герконового реле и вторая обкладка второго конденсатора через второй резистор подключены к отрицательному полюсу источника постоянного оперативного тока, к которому подключены второй конец обмотки управления промежуточного реле и вторая обкладка первого конденсатора. Замыкающий контакт герконового реле подключен к сигнальной лампе. Размыкающий контакт герконового реле через замыкающий контакт промежуточного реле подключен в цепь отключения выключателя электроустановки. 1 ил.

Измерительный орган для токовых защит электродвигателя // 2637781

Использование – в области электротехники. Технический результат - осуществление дифференциальной защиты и защиты от обрыва фаз электродвигателя малой мощности. Согласно изобретению измерительный орган для токовых защит электродвигателей содержит блок крепления, выполненный в виде прямоугольного параллелепипеда, на дне которого вблизи первой боковой грани закреплены блок регулировки, первая и вторая клеммные колодки. Вблизи другой боковой грани, противоположной первой, закреплены третья и четвертая клеммные колодки. На дне блока крепления в его центре закреплены четыре прямоугольных корпуса, в каждом их которых расположен геркон: соответственно первый, второй, третий и четвертый. При этом первый геркон снабжен четырьмя обмотками управления, а второй третий и четвертый герконы - одной обмоткой управления. Первая и вторая обмотки управления первого геркона концами подключены к первой клеммной колодке. Третья и четвертая обмотки управления первого геркона первыми концами подключены к третьей клеммной колодке, а вторыми концами - к первым концам обмоток управления третьего и четвертого герконов соответственно. Первый конец обмотки управления второго геркона подключен к третьей клеммной колодке. Обмотки управления второго, третьего и четвертого герконов вторыми концами подключены к четвертой клеммной колодке. Первый, второй, третий и четвертый герконы своими контактами подключены к входам блока регулировки. Выходы блока регулировки подключены к второй клеммной колодке. В первой боковой грани и на дне блока крепления вблизи клеммных колодок проделаны отверстия, через которые к первой клеммной колодке подключены концы обмоток фаз А и В электродвигателя со стороны нулевых выводов, ко второй клеммной колодке подключены провода, соединяющие блок регулировки с источником оперативного тока и катушкой отключения выключателя электродвигателя, к третьей клеммной колодке подключены концы обмоток фаз А, В, С электродвигателя со стороны питания, к четвертой клеммной колодке подключен кабель, питающий электродвигатель. По углам блока крепления проделаны отверстия для его крепления к клеммной коробке электродвигателя. 2 ил.

Способ настройки токовой защиты на герконах // 2640036

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение точности настройки токовой защиты. Способ позволяет точно настроить токовую защиту на герконах за счет определения в расчетной точке A истинной напряженности HАист, которая равна произведению рассчитываемой напряженности HА в расчетной точке A на коэффициент, который в свою очередь определяется из отношения измеренной с помощью второй катушки индуктивности ЭДС E1 в расчетной точке A к рассчитанной ЭДС E2 на выводах второй катушки индуктивности, а также за счет выбора геркона с магнитодвижущей силой срабатывания Fcp, соответствующей истинной напряженности HАист в расчетной точке A, а также проверки правильности установки геркона внутри второй катушки индуктивности. 1 ил.

Способ дифференциальной защиты участка электрической сети // 2648249

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности способа дифференциальной защиты. Согласно способу защиты участка электрической сети, содержащего, по меньшей мере, одну пару систем шин, соединенных между собой в каждой паре через трехфазный шиносоединительный выключатель, в трансформаторах тока преобразуют токи каждой из фаз каждого присоединения, подключенного к соответствующей шине через свой выключатель, а также токи каждой фазы шиносоединительного выключателя со стороны каждой из систем шин, формируют трехфазную последовательность токов путем геометрического суммирования токов, полученных в результате преобразований токов соответствующих фаз всех присоединений, а также протекающих через шиносоединительный выключатель, при отклонении результирующих токов пороговых уровней подают сигнал на отключение поврежденного элемента. При этом в состав участка электрической сети включены кабельные участки присоединений кабельно-воздушных линий электропередачи, в трансформаторах тока преобразуют токи каждой из фаз по концам кабельных участков присоединений кабельно-воздушных линий электропередачи, в состав трехфазной последовательности токов включаются токи каждой из фаз по концам кабельных участков присоединений кабельно-воздушных линий электропередачи, дополнительно для получения результирующих токов, обеспечивающих проверку условий срабатывания дифференциальной защиты участка электрической сети, формируют комбинации сумм и разностей последовательностей токов с применением метода двойной записи, выявляют неисправности трансформаторов тока присоединений шин, кабельных участков присоединений кабельно-воздушных линий электропередачи и шиносоединительного выключателя по соотношению результирующих токов. При выявленных неисправностях соответствующих трансформаторов тока выдают сигнал для вывода трансформаторов тока в ремонт и исключения излишних срабатываний дифференциальной защиты. 4 ил., 1 табл.