Реле тока

 

О0 ИСAНИE

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 29.06.79 (21) 2786128/24-07 (51) М. К . с присоединением заявки №вЂ”

Н 02 Н 3/08

Гееударстееаный комитет

СССР (23) Приоритет—

Опубликовано 23.03.81. Бюллетень № 11

Дата опубликования описания 27.03.81 ао делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316. .925 (088 8) (72) Авторы изобретения

В. И. Антонов, Ю. Я. Лямец, Г. С. Нудельман и В (54) РЕЛЕ ТОКА

Изобретение относится к автоматизации и релейной защите электроустановок переменного тока и может быть использовано при построении различных устройств, работающих в условиях повышенной погрешности измерительных трансформаторов тока.

Известно устройство для защиты электроустановок переменного тока, содержащее трансформатор тока, зашунтированный стабилитронами, переменный резистор для регулирования установок, преобразователь тока в напряжение, выпрямитель, формирующий и логический блоки и реагирующий орган (1) .

Однако устройство обладает пониженной помехоустойчивостью, что объясняется способностью срабатывать без выдержки времени. Наряду с этим оно имеет недостаточную точность работы при насыщении измерительных трансформаторов тока.

Известно также устройство, содержащее промежуточный трансформатор тока, зашунтированный регулируемым резистором и двусторонним стабилитроном, к выходу которого подключен преобразователь тока в напряжение, детектор положительного сигнала, к выходу которого подключены

2 конденсатор с разрядным резистором, lIOследовательно соединенные формирующий, логический и реагирующий блоки (2).

Однако устройство обладает пониженной надежностью при глубоком насыщении трансформаторов тока, когда кривая вторичного тока искажена уже в первой четверти периода. Кроме того, в данном устройстве не корректируются моменты перехода. вторичного тока через нулевые значения, что ограничивает фунциональные возможности устройства, т. е. устройство не предназначается для использования в качестве токового блока реле направления мощности, реле сопротивления и других фазосравнивающих реле.

Целью изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей при насыщении измерительного трансформатора тока.

Поставленная цель достигается тем, что в реле тока, содержащее промежуточный трансформатор тока, зашунтированный регулируемым резистором и двусторонним стабилитроном, к входу которого подключен преобразователь тока в напряжение, детектор положительного сигнала, к выходу которого подключены конденсатор с разрядным

815821 ходам детекторов положительного и отрицательного сигнала подключены, соответственно, конденсатор 8 с разрядным резистором 11 и конденсатор 9 с разрядным резистором 12, а вход аналогового сумматора 10 подключен к точке соединения разрядных резисторов, выход — к последовательно соединенным формирующему 14, логическому 15 и реагирующему 16 блокам.

3 резистором, последовательно соединенные формирующий, логический и реагирующий блоки, дополнительно введены фазосме1цающий блок, детектор отрицательного сигнала конденсатор с разрядным резистором и аналоговый сумматор, причем вход фазосме щающего блока подключен к выходу преоб зователя тока в напряжение, выход — к входу детектора положительного сигнала и. входу дополнительного введенного детектора отрицательного сигнала,- к выходу которого подключен конденсатор с разрядным резистором, вход аналогового сумматора подключен к точке соединения разрядных резисторов, выход — к входу формирующего блока.

Для повышения точности детектирования полуволн входного сигнала детекторы выполнены на операционных усилителях, между инвертирующими входами и выходами которых в соответствующих направлениях включены диоды, причем в качестве входных зажимов детекторов использованы неинвертируюшие входы операционных усилителей, а в качестве выходных — их инвертируюшие входы.

С целью упрощения устройства детекторы могут быть выполнены на диодах, смещенных постоянным током.

Для повышения точности суммирования сигналов сумматор выполнен на операционном усилителе, к неинвертирующему входу которого подключены разрядные резисторы.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого реле тока; на фиг. 2— вариант выполнения детекторов на диодах, смещенных постоянным током; на фиг. 3—

6 — диаграммы, поясняющие работу предлагаемого реле тока.

Реле тока содержит промежуточный трансформатор 1 тока, зашунтированный переменным резистором 2 и двусторонним стабилитроном 3, преобразователь 4 тока в напряжение, выполненным на операционном усилителе, фазосмещаюший блок 5, предназначенный для получения сигнала с опережающей фазой, детекторы 6 и 7 положительного и отрицательного сигналов, к выходам которых подключены конденсаторы 8, 9, сумматор 10, выполненный на разрядных резисторах 11, 12 и операционном усилителе 13, формирующий и логический блоки 14 и 15 и реагирующий орган 16. Реле тока подключено к измерительному трансформатору 17 тока.

Промежуточный трансформатор 1 тока зашунтирован переменным резистором 2 и двусторонним стабилитроном 3, к выходу которого подключен преобразователь 4 тока в напряжение, вход фазосмещающего блока 5 подключен к выходу преобразователя 4 тока в напряжение, выход — к входу детектора 6 положительного сигнала и входу детектора 7 отрицательного сигнала, к выРеле тока работает следующим образом.

1О В случае, когда измерительный трансформатор 17 ненасыщен и напряжение Иа регулируемом резисторе 2 недостаточно для пробоя двустороннего стабилитрона 3, выходной сигнал преобразователя 4 тока в напряжение синусоидален (фиг. 3), где U— напряжение на выходе фазосмешающего блока 5, U + и U — — напряжение на конденсаторах 8 и 9, U — напряжение на выходе сумматора 10 (hap — угол между напряжением U и U<). Каждый полупериод выходного сигнала преобразователя 4 тока в напряжение отрабатывается детекторами 6, 7 отдельно: положительная полуволна выделяется детектором 6, а отрицательная детектором 7. Знаки полуволн при этом сохраняются. Далее напряжения конденсаторов 8 и 9, полключенных к выходам детекторов 6, 7, соответственно U + и U —, через разрядные резисторы 11, 12 поступают на инвертируюший вход операционного усилителя 13, напряжение на выходе которого

U имеет вид, показанный на фиг. 2. Фазы напряжений U u U не совпадают, причем суммарное напряжение 11 отстает от напряжения на входах детекторов на угол Ьу.

С целью компенсации этого угла в устройство специально введен фазосмешаюший блок з 5, с выхода которого на входы детекторов 6, 7 поступает сигнал с опережающей фазой, равной Ь р. Благодаря этому при синусоидальном токе фазы первичного тока и суммарного сигнала U< совпадают.

4О Наряду с этим фазосмещающий блок 5 служит для подавления апериодических составляющих входного сигнала. При большой кратности тока вступает в действие двусторонний стабилитрон 3. Сигнал на выходе преобразователя 4 тока в напряжение

45 при этом представляет собои скачкообразное знакопеременное напряжение (фиг. 4). Этот сигнал пропускается фазосмещающим блоком 5 без изменения фазы. Суммарный сигнал U как видно из фиг. 4, по фазе сов50 падает с напряжением на выходе преобразователя 4, а, значит, и с первичным током измерительного трансформатора 17 тока.

Следовательно, при прямоугольном сигнале на выходе преобразователя 4 тока в напряжение погрешность измерения фазы не возникает.

В случае неглубокого насыщения измерительного трансформатора 17 тока работа реле тока аналогична работе реле при нена815821

50 сыщенном измерительном трансформаторе 17 тока (фиг. 5).

В случае глубокого насыщения. измерительного трансформатора 17 тока насыщение на каждом полупериоде наступает раньше, чем первичный ток 1 достигнет своего амплитудного значения (фиг. 6).

Суммарное напряжение UK (фиг. 6) в этом случае имеет незначительный фазовый сдвиг относительно продолженной синусоидальной части напряжения U на выходе фазосмещающего блока 5 (на фиг. 5 и 6 пунктирными линиями показано продолжение синусоидальной части кривой U). Этот сдвиг с увеличением степени насыщения уменьшается, стремясь в пределе к нулю.

Одновременно с этим уменьшается и фазовый сдвиг, создаваемый фазосмещающим блоком 5. Последнее объясняется тем, что синусоидальная часть напряжения U превращается в узкий импульс, который проходит сквозь фазосмещающий блок 5 без ощутимых изменений. Следовательно, и при повышении степени насыщения кривая суммарного напряжения 11 остается близкой по фазе к первичному току измерительного трансформатора 17. Разность фаз суммарного напряжения U и первичного тока измерительного трансформатора 17 во всем реальном диапазоне изменения степени насыщения не превышает 10 .

Сумматор 10 в предлагаемом устройстве выполнен на операционном усилителе 13, что исключает взаимное влияние цепей заряда-разряда конденсаторов 8 и 9 друг на друга.

Для получения высокой чувствительности детекторы 6 и 7 выполнены на операционных усилителях. В распространенных схемах детекторов имеются паразитные пути разряда конденсаторов 8, 9 на входные цепи.

Поэтому в устройстве использована схема детектора, имеющего характеристику идеального диода как в прямом, так и в обратном направлениях.

В тех случаях, когда не требуется особо высокая чувствительность, детекторы 6, 7 могут быть выполнены на диодах (фиг. 2), смещенных постоянным током. Смещение постоянным током необходимо для обеспечения стабильности уставки по току и фазового сдвига суммарного сигнала U<. Потенциалы ва обкладках конденсаторов 8, 9, создаваемые прямыми падениями напряжения на диодах 6 и 7, после преобразования в сумматоре 10 компенсируют друг друга и практически не влияют на работу схемы.

Таким образом, путем раздельной обработки положительной и отрицательной полу-волн входного сигнала и использования

Зо

45 в дальнейшей. обработке суммарного сигнала достигается высокая точность и надежность реле тока. Реле тока также корректирует момент перехода вторичного тока через нулевое значение, фазная погрешность реле тока не превышает 10, что позволяет использовать реле в качестве токового блока фазосравнивающих реле.

Формула изобретения

1. Реле тока, содержащее промежуточный трансформатор тока, зашунтированный регулируемым резистором и двусторонним стабилитроном, к выходу которого подключен преобразователь тока в напряжение, детектор положительного сигнала, к выходу которого подключены конденсатор и разрядный резистор, последовательно соединенные формирующий, логический и реагирующий блоки, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей при насыщении измерительного трансформатора тока, дополнительно введены фазосмещающий блок, детектор ртрицательного сигнала, конденсатор с разрядным резистором и аналоговый сумматор, причем вход фазосмещающего блока подключен к выходу преобразователя тока в напряжение, выход — к входу детектора положительного сигнала и входу дополнительно введенного детектора отрицательного сигнала, к выходу которого подключен конденсатор с разрядным резистором, вход аналогового сумматора подключен к точке соединения разрядных резисторов, выход — к входу формирующего блока.

2. Реле по п. 1, отличающееся тем, что детекторы положительного и отрицательного сигналов выполнены на операционных усилителях, между инвертирующими входами и выходами которых в соответствующих направлениях включены диоды, причем в качестве входных зажимов детекторов использованы неинвертирующие входы операционных усилителей, а в качестве выходных — их инвертирующие входы.

3. Реле по п. 1, отличающееся тем, что сумматор выполнен на операционном усилителе, к суммирующей точке которого подключены разрядные резисторы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 448529, кл. Н 02 Н 3/08, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 540304, кл. Н 01 Н 47/18, Н 02 Н 3/08, 1977.

815821

Фиг 5 стиг. О

Редактор М. Лнковнч

Заказ 691/84

Составитель Г. Цыкарев

Техред А. Бойкас Корректор М. Коста

Тираж 675 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4