Реле сопротивления

 

Союз Советских

Сециапнстическия

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ НИЛЬСТВУ о»771792 (6t) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 250978 (21) 266634 3/24-07 (я)м. к,. с присоединением заявки Но

Н 02 Н 3/40

Н 01 Н 83/16

Государствеииый комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 151080. Бюллетень No 38

Дата опубликования описания 15,10.80 (5Ç) УДХ 621. 316. . 925 (088. 8) (72) Автор изобретения

Е. В. Лысенко

Ордена Октябрьской Революции всесоюзный государственный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт энергетических систем и электрических сетей: "Энергосетьпроект" (71) Заявитель (54) PЕЛЕ СОПPOTИВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве элемента дистанционной защиты. 5

Известны реле сопротивления, основанные на сравнении синусоидальных величин, пропорциональных току, а также геометрической сумме тока и напряжения в четырехполюсной индукционной системе с цилиндричес(1).

К недостаткам этих реле относятся значительное потребление в цепях тока и напряжения, большое время действия, ненадежная работа контактов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является время-импульсное реле сопротивления, содержащее блок формирования сравниваемых величин, блок формирования импульсов совпадения мгновенных значений величин, блок, измеряющий длительность сигналов совпадения, и выходной элемент 2с (23.

Недостатком этого реле сопротивления является его срабатывание при качаниях, если центр качаний окажется в пределах защищаемой зоны, что требует применения специальных блокировок при качаниях.

Целью изобретения является исключение срабатывания реле при качаниях.

Поставленная цель достигается тем, что в реле сопротивления, содержащее измерительные преобразователи тока и напряжения, подключенные входами к фазам защищаемого элемента, а выходами — ко входам блока формирования двух сравниваемых величин, имеющего четыре выхода, подключенные ко входам блока формирования импульсов совпадениц мгновенных значений сравниваемых величин, выходы которого подключены ко входам блока измерения длительности сигналов совпадения, выход которого подключен к выходному элементу, дополнительно введены инвертирующий элемент И . два формирователя импульсов, два интегратора, два пороговых элемента, два элемента ИЛИ, одновибратор и элемент И, причем второй и четвертый выходы блока формирования двух сравниваемых величин подключены также ко входам инвертирующего элемента И, выход которого под=, ключен к одному из входов каждого ин771792 Мгратора и через один из формирова телей импульсов — к управляющему входу одного из интеграторов, один из выходов блока формирования импульсов совпадения мгновенных значений сравниваемых величин подключен также к

5 другим входам интеграторов и через другой формирователь импульсов — к управляющему входу другого интеграто- ра, выход каждого из интеграторов через соответствующий пороговый элемент подключен ко входу одного элемента

ИЛИ, выход которого через одновибратор подключен к одному из входов другого элемента ИЛИ, к другому входу кото, рого подключен выход элемента И, подключенного входами к выходному элемен- 5 гу и выходу последнего из вышеупомянутых элементов ИЛИ.

На фиг. 1 приведена функциональная схема реле, на фиг. 2 и 3 . — временные диаграммы, поясняющие работу реле 20 при наличии качаний и при возникновении повреждения соответственно. Реле сопротивления содержит блок 1 формирования двух сравниваемых величин, блок 2 формирования импульсов совпадения мгновенных значений сравниваемых величин, блок 3 измерения длительности сигналоэ совпадения, зыходной элемент 4, первый, второй, третий и четвертый выходы 5, 6, 7 и 8 блока формирования двух сравниваемых величин соответственно, инвертирующий элемент И 9 интеграторы 10 и 11,формирователи 12 и 13 импульсов,пороговые элементы 14 и 15,элементы ИЛИ

16 и 17, одновибратор 18, элемент И

19, Выходы измерительных преобразователей тока и напряжения подключены ко входам блока 1 формирования двух сравниваемых величин, на выходах 5 и 40

7 которого образуются положительные прямоугольные импульсы со стабилизированной амплитудой, которые совпадают по времени и продолжительности с положительными полуволнами формируемых напряжений, а на выходах 6 и 8 — аналогичные положительные импульсы, совпадающие с отрицательными полуволнами формируемых напряжений. Выходы блока 1 подключены ко входам блока 2 формирования импульсов совпадения мгновенных значений, а его выходы — ко входам блока 3 измерения длительности сигналов совпадения. На выходе блока 3 включен выходной элемент 4. Выходы

6 и 8 блока 1 подключены ко входам ин.вертирующего элемента И 9, выход которого подключен к интеграторам 10 и

11 и через формирователь 13 импульсоэк управляющему входу интегратора 10. Щ

Один выход блока 2 подключен также к другому входу интеграторов 10 и

11 и через формирователь 12 импульсов — к управляющему входу интегратора 11. Выходы интеграторов 10 и

11 через пороговые элементы 14 и 15 подключены ко входам элемента ИЛИ 16, выход которого через одноэибратор 18 подключен к элементу ИЛИ 17, к которому подключен также выход элемента

И 19. Ко входам элемента И 19 подключены выход элемента 4 и выход элемента ИЛИ 17.

Реле сопротивления работает следующим образом.

В блоке 1 производятся линейные преобразования вторичных величин тока и напряжения, такие как гальваническое разделение цепей, геометричес- кое суммирование, сдвиг по фазе и формирование импульсов.

На один вход блока 2 подаются импульсы с выходов 5 и 7, и на его выходе образуются также положительные импульсы со стабилизированной амплитудой, совпадающие и равны по продолжительности времени совпадения положительных полуволн сформированных напряжений. На другой вход блока 2 подаются импульсы с выходов 6 и 8, и на его выходе образуются также положительные импульсы, соответствующие времени совпадения отрицательных полуволн сформированных напряжений.

Эти импульсы подаются на блок 3 измерения длительности сигналов совпадения с уставкой 5 мс. В области срабатывания время совпадения положительных и отрицательных полуволн превышает установку блока 3 и на его выходе появляются короткие импульсы, продолжительность которых равна разнрсти между продолжительностью совпадения и уставкой блока 3, период следования этих импульсов равен T/2. Элемент 4 превращает последовательность коротких импульсов в непрерывный положительный стандартный сигнал.

К выходам 6 и. 8 блока 1 подключен также элемент И 9 с инвертированием выходного сигнала, и при совпадении по времени отрицательных полуволн входных напряжений, то есть положительных импульсов на входе И 9, на его выходе появляются отрицательные импульсы, во время несовпадения или отсутствия входных импульсов на выходе имеется нулевой сигнал.

На вход формирователя 12 импульсов поступают отрицательные им ульсы, и на его выходе образуются короткие положительные импульсы с длительностью 0,1 — 0,15 мс ° фронт которых совпадают с фронтом пускового импульса. Аналогично работает формирователь 13.

Импульсы совпадения положительных полуволн синусоидальных величин, имеющие положительный знак, с выхода блока 2 и импульсы совпадения отрицательных полуволн, имеющие отрицательный знак, с выхода элемента И

9 подаются на входы. интеграторов 10 и 11, выполненных, например, на осно771792 ве операционных усилителей по схеме с заземленным конденсатором.

Во время положительного входного импульса выходное напряжение интегратора и напряжение на интегрирующем конденсаторе возрастает, в паузу между импульсами интегратор переходит в режим хранения информации, при отрицательном импульсе выходное напряжение и напряжение на конденсаторе уменьшаются. Поскольку амплитуды как положительного, так и отрицательного входного импульса строго одинаковы и стабилизированы, выходное напряжение интегратора к моменту завершения импульса пропорционально длительности импульса. При появлении на выходе t5 блока 2 положительного импульса немедленно появляется кратковременный импульс на выходе формирователя 13, при помощи которого производится полный разряд интегрирующего конденса- 2О тора интегратора 10, после чего он начинает заряжаться. После окончания положительного импульса интегратор переходит в режим запоминания до начала отрицательного импульса, когда конденсатор начинает разряжаться, и, если продолжительность отрицательного импульса равна длительности положительного, то к концу отрицательного импульса конденсатор разряжается до нуля. Далее рассмотренный процесс повторяется и в таком режиме работает, схема в нормальном состоянии энергосистемы при отсутствии качаний.

На фиг. 2 показаны временные диаграммы работы реле при возникновении качаний, в частности, когда центр качаний приближается к границе защищаемой зоны.

Номерами обозначены напряжения на 4{) выходе элементов, обозначенных этими номерами.

В рассматриваемом режиме продолжительность каждого последующего по времени выходного импульса элементов 4

2 и 9 больше предыдущего.

Тогда для интегратора 10 при окончании отрицательного импульса выходное напряжение интегратора приобре.тает некоторое отрицательное значение, пропорциональное разности длительностей последующего отрицательного и предыдущего положительного импульса.

Для интегратора 11 после окончания положительного импульса ОВы, приобре-55 тает положительное значение, пропорциональное разности длительностей последующего положительного и предшествующего отрицательного импульса.

Каждый из интеграторов по окончаниии как положительного, так и отрицательного импульса переходит в режим запоминания, и на входе пороговых элементов 14 и 15, которые реагируют соответственно на заданный уровень отрицательного и положительного входного напряжения, имеется напряжение соответствующего знака.

При качаниях продолжительность каждого последующего полупериода как до срабатывания, так и после срабатывания реле сопротивления отличается от предыдущего на 8 — 12%. Уставка пороговых элементов принята большей, и при качаниях ни один из них не срабатывает, при этом сигнал на выходе элементов 17, 18 и 19 отсутствует.

При возникновении к. э. в защищаемой зоне (см. фиг. 3) продолжительность какого-либо из выходных импульсов увеличивается до значения, превышающего Т/4, что необходимо для срабатывания реле сопротивления и, следовательно, заметно отличается по продолжительности от предшествующего импульса, причем далее в процессе к. з. продолжительность импульсов остается неизменной.

При этом на выходе одного из интеграторов, в данном случае 11, возникает импульс, превышающий по амплитуде уставку порогового элемента

15, а по длительности близкий к паузе между импульсами. Элемент 15 срабатывает и через элементы 16, 17 подает сигнал на второй вход элемента И 19, выходной сигнал которого через второй вход элемента ИЛИ 17 обеспечивает удерживание кратковременного импульса порогового элемента 15.

При возникновении к. э.. в другой момент времени может произойти увеличение отрицательного импульса по отношению к предыдущему положительному, что приведет к появлению отрицательного выходного напряжения на выходе интегратора 10 и срабатыванию порогового элемента 14 °

Данное реле сопротивления позволяет отстаивать его от качаний в системе беэ применения специальных блокировок от качаний. Такое выполнение реле позволит повысить надежность и быстродействие дистанционной защиты.

Формула изобретения

Реле сопротивления, содержащее измерительные преобразователи тока и напряжения, подключенные входами к фазам защищаемого элемента, а выходами - ко входам блока формирования двух сравниваемых величин, имеющего четыре выхода, подключенные ко входам блока формирования импульсов совпадения мгновенных значений сравниваемых величин, выходы которого подключены ко входам блока измерения длительности сигналов совпадения, выход которого подключен к вы771792

U модному элементу, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью исключе ния срабатывания реле при качаниях, дополнительно введены инвертирующий элемент И, два формирователя импульсов, два интегратора, два пороговых элемента, два элемента ИЛИ, одновибратор и элемент И, причем второй и четвертый выходы блока формирования двух сравниваемых величин подключены также ко входам инвертирующего элемента И, выход которого подключен к одному из входов каждого интегратора и через один из формирователей импульсов — к управляющему входу одного иэ интеграторов, один из выходов блока формирования импуль- !5 сов совпадения мгновенных значений сравниваемых величин подключен также к другим входам интеграторов и через другой. формирователь импульсов — к управляющему входу другого интегратора, выход каждого из интеграторов через соответствующий пороговый элемент подключен ко входу одного элемента ИЛИ, выход которого . через одновибратор подключен к одному из входов другого элемента ИЛИ, к другому входу которого подключен выход элемента И, подключенного входами к выходному элементу и выходу последнего из вышеупомянутых элементов

ИЛИ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Федосеев A. М. Релейная защита электрических систем. ГЭИ, 1952, с. 175, фиг. 4-9.

2. Шнеерсон Э. М. полупроводниковые реле сопротивления. И., "Энергия", 1975, с. 63, рис. 39-а.

771792

6

В!

18

Заказ 6712/67 Тираж 783

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал. ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Т. Щеголькова

Редактор Т. Лошкарева Техред M.Ïåòêo Корректор М. Шароши