Датчик переменного тока

Авторы патента:

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОВСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтскик

Социалистических

Республик (1)886129 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11. 03. 80 (21) 2905958/24-07 с присоединениезт заявки М (23) Приоритет (53)М. Кд.

Н 02 Н 3/08

G 05 В 23/02

3Ъеударственный квинтет

СССР пе делам изобретений и еткрытнй

Опубликовано 30.11.81. Бюллетень М 44 ,д,ата опубликования описания 30. 1 1. 81 (53) УДК 621..316.925 (088.8) (72) Авторы изобретения.А.И. Артемов и С.А. Вирский

Смоленский филиал Иосковского ордена ".Яенина энергетическс1го института (71) Заявитель (54) ДАТЧИК ПЕРЕИЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к измерению токов и может быть использовано а устройствах релейной защиты электроустановок переменного тока.

В известных датчиках используется геркон,размещенный в поле, образованном измеряемым током, и различные элементы электрической цепи (емкость, резисторы и индуктивность), которые преобразуют время замкнутого и разомкнутого состояния контактов в величину тока или напряжения определенной величины 11 ), Наиболее близок к предлагаемому датчик переменного тока, содержащий геркон, предназначенный для установки вблизи токоведущей. шины, стабиI лизированный источник питания, подключенный к геркону, и интегрирую-, щий блок 12).

Увеличение тока в шине ведет к увеличению. длительности замкнутого состояния контактов геркона и, со:ответственно, к росту амплитуды вы2 ходного сигнала. Таким образом, время замкнутого состояния контактов геркона t> в течение одного полупериода является функцией кратности то-. ка в шине i к току срабатывания (замыкания)- геркона i, т.е.

= f(i/!сР).

Исследование этой функции реальных герконов показывает, что при -токах, превышающих ток срабатывания в 34 раза, кривая t 3 = f(i/i ) имеет точку перегиба, йосле которой прсиращение времени замкнутого состояния контактов незначительно и соизмеримо с разбросом времени замкнутого состояния у партии и того же типа герконов.

Отсюда следует, что точность измерения токов уменьшается в диапазоне больших токов (при i/i p > 3-4), следовательно, использование этого датчика в элементах защиты приведет к трудностям настройки на выбранную установку, особенно при отстройке от токов пуска (самопуска), которые со3 8861 измеримы с токами коротких замыканий, а это может служить причиной отказов или ложной работы защиты.

Чтобы исключить ложные срабатывания релейной защиты, в существующих устройствах ведется отстройка от бросков тока намагничивания или пусковых токов мощных электродвигателей, но это приводит к снижению таких важных показателей, как чувствительность и быстродействие, более того, часть коротких замыканий не может быть своевременно распознана.

Типичная картина изменения полного тока при внезапном коротком замыкании (см. фиг. 1) и пускового тока описывается уравнениями ,()= К Г= т„Е

«Ц»

51n(lgt (-Я ) j (1)

-+tv

i„(t)=rнg (Ч g

- cos.(Ìt+ß„) 1, (2) 25 где K,К вЂ” крастность токов короткого замыкания и пуска по отношению к установившемуся (периодическому) значению пускового тока (- У ) вЂ” начальные углы токов короткого замыкания и пускового; вЂ” постоянные времени сети и электродвигателя; вЂ” текущее время; вЂ” угловая частота сети. К, Тл

Если обозначить через уровень срабатывания (замыкание) геркона, 40 то в моменты времени й4, t, Q, t4 (фиг. 1) текущее значение тока (уравнения 1 и 2) становится равным току срабатывания геркона.

Известно, что параметры К, Кп, 45

К, п, (;к, С:и носят случайный характер, поэтому и время С, t<, t >, t4 случайно, поэтому уравнения (1) и (2) решены с помощью цифровой вычислительной машины методом статических испытаний (методом Монте-Карло) с пределами измерений К,, (;, взятых из анализа реальных сетей промышленных предприятий.

Время замкнутого состояния геркона в первую полуволну изменения тока определяется t>< = t < - t< (фиг. 1), а во вторую и д =, - t 3 (Фиг. 1) °

29 4

Суммарное время замкнутого состояния геркона при коротком замыкании и при пуске электродвигателей составляет:

1. 3а один полупериод (0,39 - 16,39) мс вЂ” для короткйх замыканий; (0,67 - 10,9) мс вЂ” для пуска электродвигателей-.

2. 3а два полупериода (15,06 - 31,6) мс вЂ” для короткого замыкания; (2,83 - 19,45) мс вЂ” для пуска электродвигателей.

Эти расчеты показывают, что невозможно распознать появление короткого замыкания на фоне нормального пускового режима электродвигателей по суммарному времени замкнутого состояния геркона (преобразование времени замкнутого состояния геркона в интегрирующем блоке в непрерывный сигнал в известных датчиках тока), т.к. зоны . времени замкнутого состояния геркона при этих режимах перекрываются, т.е. максимальное время замкнутого состояния геркона при пуске больше, чем минимальное время замкнутого со- стояния при коротком замыкании. Это принципиальный вывод для всех датчиков тока, которые используются в устройствах релейной защиты, дающих измерение фактических токов, т.е. всегда будет ложная работа защиты, либо снижение чувствительности ее

1 и быстродействия.

Цель изобретения вЂ” повышение достоверности измерений и повышение надежности защиты токов короткого замыкания.

Указанная цель достигается тем, что в известный датчик переменного тока, содержащий геркон, предназначенный для установки вблизи токоведущей шины, стабилизированный источник питания, подключенный к гер" кону, и интегрирующий блок, введен временной ключ, вход которого подключен к геркону, а выход вЂ” к интегрирующему блоку.

На фиг. 1 изображен график изменения полного тока короткого замыкания 1 К(й) и время превышения током заданного уровня т. ; на фиг.2вЂ” зоны времени замкнутого сотояния геркона за один и за два полупериода изменений полного тока; на фиг.3эона времени замкнутого состояния геркона за базисное время td (на"

Формула изобретения

5 88 пример tg = 15 мс); на фиг. 4 вЂ” функциональная схема датчика переменного тока на герконах.

Датчик переменного тока (фиг..4) содержит последовательно соединенный стабилизированный блок. 1 питания, геркон 2, расположенный вблизи токо" ведущей шины, временной ключ 3, пропускающий сигнал от геркона только в течение базисного времени t Д (например, t d = 15 - 20 мс) с момента перво. го превышения. тока (срабатывание геркона t, см. Фиг. 1), и интегрирующий блок 4, в котором импульсный сигнал от геркона преобразуется в непрерывный выходной сигнал.

На основании расчетов на ЦВИ время замкнутого состояния геркона методом Монте-Карло за некоторое базисное время, не равное кратности 2-х полупериодов переходного процесса (t d = =20 мс„ td = 15 мс) получены следующие результаты: ЗК 2О = (15,06 - 19,04) мс вЂ” для коооткого замыкания; зд о = (3 33 - 13,43) мс вЂ” для пуска электродвигателей; (12,28 - 15,0) мс вЂ” для . короткого замыкания; (2,83 - 11,26) мс вЂ” для пуска электродвигателей.

3а базисное время tg эона времени замкнутого состояния геркона (фиг. 3) при пуске (самозапуске) 6129 Ь электродвигателей не перекрывается .с зоной замкнутого состояния геркона при коротком замыкании в электрической системе. Наличие разрыва межу ду зонами замкнутого состояния герконов за базисное время td позволяет,быстро различить режим короткого замыкания от пуска электродвигателей и повысить чувствительность защиты а (нет надобности отстраиваться от пусковых токов) при несложной конструкции измерительного органа.

Датчик переменного тока, содержащий геркон, предназначенный для установки вблизи токоведущей шины, стабилизированный источник питания, подключенный к геркону, и интегрирующий блок, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности измерений и повышения надежности защиты от токов короткого замыкания, в него введен временной ключ, вход которого подключен к геркону, а выходвЂ” к интегрирующему блоку.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции Р 2024987, кл. Н 02 Н 3/08, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

У 531087, кл. Н 02 Н 3/08, 1975 (прототип).

886129

Фиэ. 2 им к.а.

tg ме

Ьыкад

Фиа. Ф

-Составитель А. Пучков

Редактор Н. Бушаева Техред A.Бабинец,Корректор А. Дзятко

Тираж 678 Подписное