Реле тока

Реле тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ НИЛЬСТВУ

< 858162 (6$) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Эаявлено 030579 (21) 2760510 24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 2ф)8,81.бюллетень М 31 (51)М. Кл.

Н 02 Н 3/08

Государственный комитет

СССР но девам изобретений н открытнй (53) УДК 621. 316. . 925 (088.8) Дата опубликования описания 230881 (72) Автор изобретения

Г, С, Нудельман (71) Заявитель (54) РЕЛЕ ТОКА

Изобретение относится к электротехнике, а.именно к релейной защите энергосистем и может быть использовано для построения измерительных реле тока.

Известно измерительное реле тока, содержащее трансреактор н воспринимающей части реле, позволяющий ослабить влияние апериодической глагаю- О щей во входной величине на замер реле, схему сравнения преобразованного сигнала с опорным и реагирующий элемент 1 .

Недостаток реле заключаетсе в том, что иэ-за дифференцирующих свойств трансреактора на работу реле существенно влияют высшие гармонические во входной величине.

Известно также реле тока, содержащее блок пропорционального преоб- 20 раэования тока в напряжение, к выходу которого подключены пиковые детекторы положительной и отрицательной полярности, разрядные цепи, соединен-. ные соответственно с каждым из пиковых детекторов, и детектор уровня.

При необходимости получения потенциального выходного сигнала к выходу детектора уровня подключается расширитель импульсов.,30

В качестве блока пропорционального преобразования использован промежуточный трансформатор тока, нагруженный на резистор, пиковые детекторы выполнены ра простейшей схеме и состоят каждый иэ диода и конденсатора, каждая разрядная цепь включает реЗистор и стабилитрон, детектор уровня выполнен на операционном усилителе, к одному из входов которого подключена цепь слторного сигнала, включающая стабилитроны (21, Недостатком этого реле тока является то, что реле удовлетворительно функционирует лишь прн "нулевых" начальных условиях, т.е. когда ток предшествующего режима существенно меньше периодической слагакщей тока короткого, замыкания (КЗ). В противном случае создаются убловия для излишнего срабатывания, так как суммарное напряжение на обоих конденсаторах может превысить величину опорного сигнала (в момент возрастания напряжения на одном конденсаторе сохраняется напряжение на другом конденсаторе).

Указанный недостаток реле особенно проявляется на линиях с двухсторонним питанием,при реверсе мсеаности, 858162 когда апериодическая слагающая тока

КЗ может существенно превосходить амплитуду периодической слагающей, Цель изобретения — повышение селективности работы реле путем уменьшения влияния апериодической составляющей тока короткого замыкания, Поставленная цель достигается тем, что в реле тока, содержащее первый блок пропорционального преобразова,ния тока в напряжение, вход которого подключен к выводам защищаемой электроустановки, выход — к входам пиковых детекторов положительной и отрицательной полярности, выходы которых подключены к первым зажимам соЬтветствующих разрядных резисторов, последовательно соединенные детектор уровня и первый расширитель импульсов, дополнительно введены два резистора и второй блок пропорционального преобразования тока в напряжение, 20 вход которого включен последовательно с входом первого блока пропорционального преобразователя тока в напряжение, выход подключен к первым зажимам дополнительных резисторов, вторые зажимы которых соединены с вторыми зажимами соответствующих разрядных резисторов и соответствующим входом детектора уровня, выполненного в виде двухполярного порогового элемента, К выходу расширителя импульса подключен элемент времени с выдержкой времени превышающей Т/2, На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема реле тока; на фиг, 2, 3 и 4 — временные диаграммы, поясняющие работу реле тока (в режимах короткого замыкания, без апериодической слагающей, при наличии ее, и при наличии элемента вре- 4ф мени на выходе расширителя импульсов), Реле тока содержит первый блок 1 пропорционального преобразования тока в напряжение, пиковый детектор 2 положительной полярности, пиковый детектор 3 отрицательчой полярности, разрядные резисторы 4, 5, детектор б уровня, расширитель 7 импульсов, второй блок 8 пропорционального преобразования тока в напряжение, дополнительные резисторы 9 и 10, элементы 11 .времени.

Вход первого блока 1 пропорционального преобразования тока в напряжение подключен к выводам защищаемой электроустановки, выход — к входам пиковых детекторов положительной

2 и отрицательной 3 полярности, выходы которых подключены к первым зажимам разрядных резисторов 4 и 5 соответственно, последовательно соеди- gp ненные детектор б уровня, расширитель

7 импульсов, вход второго блока 8 пропорционального преобразования тока в напряжение включен последовательно с входом первого блока 1 пропорционального преобразования тока в напряжение, выход подключен к первым зажимам дополнительных резисторов 9 и 10, вторые зажимы которых соединены с вторыми зажимами разрядных резисторов 4 и 5 соответственно и с со ответствующим входом детектора 6 уровня, выполненного в виде двухполярного порогового элемента. К входу расширителя 6 импульсов подключен элемент 11 времени, Реле тока работает следующим образом.

Для того, чтобы детектор б уровня — двухполярный пороговый элемент перешел в состояние срабатывания, необходимо и достаточно чтобы результирующий сигнал, поступающий на один из выходов его, привел к запиранию соответствующего диода детектора б уровня, причем напряжение, запирающее его, превышает падение напряжения Ьup на другом (открытом) диоде детектора 6 уровня на величину, определяемую чувствительностью операционного усилителя детектора б уровНа hUh, °

Обозначим величины разрядных резисторов 4 и 5 Q напряжение на конденсаторе одного из пиковых детекторов — U, напряжение на выходе второго блока 8 пропорционального преобразования тока в напряжение—

Upon, величины дополнительных резисторов 9 и 10 — R<О5, напряжение смещения, подаваемое на вход детектора б уровня — R ц, величину резистора цепи смещения детектора 6 уровня—

Ц«

Условие срабатывания реле тока определяется неравенством о u*o6 up

ВАоб ам

+ + р "Доб "см

Пренебрегая правой частью неравенства, определим условие срабатывания, как

0ом (2)

Rp Rgog кс, Напряжение на конденсаторе, одного из пиковых детекторов, когда оно возрастает, изменяется по закону О К ° где i — мгновенное знаю чение входного тока К„- коэффициент пропорциональности (т, е. полностью повторяет напряжение на выходе блока 1 пропорционального преобразования тока в напряжение), В интервале времени, когда конденсатор пикового детектора разряжается, т.е. начиная с момента t когда входной ток достиг своего предельного значения 3, до момента времени, когда напряжеь|йе на выходе блока 1 пропорционального преобразования вновь превышает напряжение на конденсаторе пикового детектора, величина Ос изменяется по закону Ос

858162 .л. где t — текущее время .

Блок 8 пропорционального преобразования тока в напряжение обеспечивает выходной сигнал U> = К21, где

К вЂ” коэффициент пропорциональности, Если выполнять условие - = — к ке и принять соответствующие обозначения, выражение (2) пр"ведется к виду

Л, . (3)

U где 3 — значение опорного тока деоп тектора 6 уровня.

Граничные условия срабатывания при синусоидальном входном токе соответствуют для выбранной начальной фазы моменту t = T и всегда опреср. деляются как (4) .

20 где 3 — максимальное значение синусоидального тока, В зависимости от начальной фазы тока КЗ время срабатывания реле изменяется в пределах « — Т.

«т 25

Рассмотрим поведение реле при КЗ в апериодической слагающей, Вначале предположим, что в момент, предшествующий КЗ, входной ток был равен нулю. Тогда 30

1сЭ В о(мЪй-)+Э Е oo где ь — постоянная времени сети, в которой происходит КЗ. 35

Конденсатор одного из пиковых детекторов заряжается по этому закону

-tp

Uñ "1з„.(sin(wt + ) «+ в 40 но на входе детектора 6 уровня связанном с этим конденсатором, не создается рабочий сигнал, так как напряжение, подводимое с блока 8 45 пропорционального преобразования полностью компенсируется напряжением на конденсаторе пикового детектора, Рабочий сигнал создается на другом входе детектора 6 уровня, связанном у с другим конденсатором одного из пиковых детекторов, который не заряжен. Этот сигнал определяется напряжением, снимаемым с блока 8 пропор-. ционального преобразования тока, Срабатывание происходит, если 3 (< е ) З „

Сравнивая выражения (5) и (4), можно прийти к выводу, что для сра- 40 батывания реле в первый полупериод необходимо, чтобы ъ Т т/R с в с ге

65 т.е, чтобы постоянная времени сети оказалась больше, чем постоянная времени разряда конденсаторов пиковых детекторов.

Если принять R<С = 60 мс, то даже при Ь = 300 мс расширение области срабатывания реле тока не превысит

6,5Ъ. Во второй полупериод область срабатывания реле тока сократится в соответствии с выражением

-Т/2 ос /2Р С -T(t, (6)

О е се Р в. с

Ф где Π— сокращение области срабатывания реле тока, Однако (,8) (0,11, Если Ъс барсу то во второй полупериод возможно расширение области срабатывания реле тока на незначительную величину. Так при с = 30 мс и = 20 мс расширение области сра-„ батывания, возможное во второй нолупериод, согласно (6) составит 9,3% и 14%.

Наличие элемента 11 времени на выходе расширителя 7 импульсов исключает воэможность излишнего срабатывания.

Установка элемента 11 времени на выходе расширителя 7 импульсов полностью исключает возможность излишнего срабатывания, Однако, нет необходимости в этом элементе, если допустимо расширение области срабаты-. вания в пределах 120%.

В случае, когда величина тока нагрузочного режима близка к периодической составляющей тока КЗ, в первый и ряд последующих нечетных периодов возникают условия для срабатывания детектора уровня, При наличии элемента времени на выходе расширителя, область возможного срабагывания увеличивается не более, чем в 1,2 раза (фиг, 4), при этом скважность между импульсами на выходе детектора 6 уровня не превышает установленную выдержку времени расширителя 7 импульсов Я), Периодическая составляющая тока КЗ равна

0,85 от значения величины срабатывания в установившемся режиме КЗ, Амплитуда рабочего сигнала на одном из . входов детектора 6 уровня в течение всего времени, пока кривая тока КЗ носит однополярный характер, близка

- )я с к расчетному значению (з (1 е Р ) °

Если детектор 6 уровня выполнить с двумя выходами и дополнить схему еще одним расширителем импульсов, выходы обоих расширителей объединить схемой И, будет полностью исключена возможность излишнего срабатывания .под воздействием апериодической составляющей тока КЗ в самых неблагоприятных условиях.

При практической реализации реле тока оба блока пропорционального

В5В162 преобразования тока в напряжение мо« гут содержать ряд общчх элементов, в том числе и входной трансформатор тока.

Технико-зкономическая эффектив ность предлагаемого реле тока заключается в значительном снижении ущерба от аварии, благодаря расширению зоны действия быстродействующих ступеней токовых защит и отсечек, Таким образом, предлагаемое реле тока позволяет повысить селективность работы реле тока, путем уменьшения влияния апериодической составляющей тока короткого замыкания.

Формула изобретения

1. Реле тока, содержащее первый блок пропорциойального преобразования тока в напряжение, вход которого подключен к выводам защищаемой электроустановки, выход — ко входам пиковых детекторов положительной и отрицательной полярности, выходы которых . подключены к первым зажимам соответствующих разрядных резисторов, последовательно соединенные детектор уровня и расширитель импульсов, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения селективности работы реле путем уменьшения влияния апериодической составляющей тока короткого замыкания, дополнительно введены два резистора и второй блок пропорционального преобразования тока в . напряжение, вход которого включен последовательно с входом первого блока пропорционального преобразования тока в напряжение, выхОд подключен к первым зажимам дополнительных резисторов, вторые зажимы которых соединены с вторыми зажимами соответствующих разрядных резисторов и соответствующим входом детектора уровня, выполненного в виде двухполярного порогового элемента, 2. Реле по п.1, о т л и ч а ю щ.ее с я тем, что к выходу расширителя импульса подключен элемент времени с выцержкой времени превышающей Т/2, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Федосеев A. М. Релейная защита. электрических систем, "Энергия".

N. 1976, с.115-120, 2. Vitanov А,, Реем И, и Тварег

kov Ч, Use of circuits ln protective

relays, Сб, статей СИГРЭ "Релейная защита и противоаварийная автоматика". "Энергия", 1976.