Устройство для максимальной токовой защиты с линейной времятоковой характеристикой срабатывания
Патент 907661
Авторы
Классы МПК
Устройство для максимальной токовой защиты с линейной времятоковой характеристикой срабатывания
Иллюстрации
Реферат
Союз Советскик
Социалистических
Республик
ОПИСЛНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и907661 (6I } Дополнительное к авт. свид-ву Н 792409 (22) Заявлено 08. 04. 80 (2) ) 2906874/24-07
v с присоединением заявки РЙ— (23) Приоритет—
Опубликовано 23. 02 ° 82 Бюллетень Юю 7 дата опубликования описания 25 02 82 (5() М. Кл.
Н 02 Н 3/08 Ъоудорстваииый комитет
СССР оо лолам изобретений и открытий (53) УДК621 316. .925(088.8) (72) Авторы изобретения
В.В.Крочакевич, Л. Б. Паперно и A С
Рижский ордена Трудового Красного 3 политехнический институт! (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЦ ИТЫ
С ЛИНЕЙНОЙ ВРЕМЯТОКОВОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ
СРАБАТЫВАНИЯ
Изобретение относится к релейной защите энергосистем, а именно к устройствам, которые контролируют ток защищаемого объекта и воздействуют на его отключение с выдержкой времени, зависящей от величины тока перегрузки или короткого замыкания.
По основному авт,св. N 792409 известно устройство для максимальной токовой защиты с линейной время
10 токовой характеристикой срабатывания, содержащее последовательно включенные преобразователь тока в напряже- . ние и пусковой орган, генератор импульсов стабильной частоты, счетчик
15 импульсов с поразрядно подключенным к его разрядным выходам цифро-аналоговым преобразователем, орган сравнения напряжений, подключенный первым входом к выходу цифро-аналого20 вого преобразователя, делитель частоты и коммутатор, первый коммутирующий вход последнего непосредственно, а второй - через делитель частоты подключены к выходу генератора импульсов стабильной частоты, управляют щий вход коммутатора подключен к выходу органа сравнения, причем выход пускового органа подключен к стартстопному входу генератора импульсов, а выход преобразователя тока в напряжение подключен к второму входу органа сравнения напряжений, и дополнительный орган.
Известное устройство обладает высокой точностью срабатывания; но имеет ограниченные функциональные воэможности, поскольку оно реализует только линейный вид зависимости времени срабатывания от величины тока.
Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем получения нелинейной зависимости времени срабатывания от величины тока.
Поставленная цель дос-,игается тем, что в устройство дополнительно введены регистр памяти и интегрирующий
-o делителя 8 частоты, а потому, заполнившись за время и по (3) до своего полного объема, счетчик 4 импульсов автоматически устанавливается в ноль и начинает новый цикл счета. По 5 переходу счетчика 4 импульсов в ноль напряжение U< по (2 ) становится равным нулю, орган сравнения напряжения возвращает коммутатор 5 в начальное состояние, и вся схема в целом повторяет свою работу, формируя новый временной интервал t . По завершению отработки очередного элементарного интервала t„ на выходе счетчика 4 импульсов в момент его перехода в ноль появляется сигнал переполнения, который тактирует ин-, тегрирующий счетчик 10. Заполнившись импульсами с выхода счетчика импульсов до своего полного объема 20
S, интегрирующий .счетчик 10 включает исполнительный орган 11, который отключает защищаемый объект. При снижении величины тока (ниже уставки пуска устройства выклЮчивший- 25 ся пороговый орган 2 останавливает генератор 3 импульсов стабильной частоты, сбрасывает в ноль счетчики
4 и 10, чем возвращает в исходное состояние исполнительный орган !1. 30
Полное время t- срабатывания с момента пуска устройства до момента включения исполнительного органа 11 есть, практически, сумма S э.пементарных интервалов времени 1:, дли- 35 тельность каждого из которых зависит от величины тока t@y на своем этапе предустановки. Если за время набора выдержки времени ср величина тока изменяется, то интер- 4о валы g будут различны по длительности,. а время t+= Й t,, ãäå t =
=Г(1 т,} по(8) или по ЦО), или любого другого вида, будет соответствовать интегральному значению тока за время набора этой выдержки, т.е. .bQp сР о
Таким образом, для получения нелинейной зависимости выдержки сраба"тывания От величины тока используют устройство с линейной время токовой характеристикой срабатывания, способное работать на любой из определенного множества линейных характеристик, а конкретную характеристику и точку срабатывания на ней определяют по конкретному значению величины тока, при этом требуемую форму нелинейной зависимости задают программой перехода с одной линейной характеристики на другую в зависимости от величины тока, а сам переход осуществляют методом цифрового управления делением частоты импульсов опорного генератора, для чего .в качестве управляющего слова используют ранее полученный на промежуточном этапе работы . устройства с линейной времлтоковой характеристикой результат аналогоцифрового преобразования величины тока в цифровой код.
Широкие функциональные возможности в сочетании с простотой схемы и высокой точностью действия устройства позволяет унифицировать на его основе схемы ряда максимальных токовых защит с различными формами время токовых характеристик и диапазонами времени срабатывания.
Формула изобретения
Устройство для максимальной токовой защиты с линейной .Времятоковой характеристикой срабатывания по авт,св. Il 792409 о т л и ч а щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, путем получения нелинейной зависимости срабатывания от величины тока дополнительно введены регистр памяти и интегрирующий счетчик импульсов, причем первые входы регистра памяти подключены к разрядным выходам счетчика импульсов, управляющий входк выходу органа сравнения напряжений, выходы - к управляющим входам делителя частоты, выполненного йрограммируемым, установочный и тактовый входы интегрирующего счетчика импульсов соединены соответственно с установочным входом и выходом счетчика имп рпьсОВ1 выхОд с ВхОдОИ ис полнит = льного органа. счетчик импульсов, причем первые входы регистра памяти подключены к разрядным выходам счетчика импульсов, управляющий вход — к выходу органа сравнения напряжений, выходы - к управляющим входам делителя частоты, выполненного программируемым, установочный и тактовый входы интегрирующего счетчика импульсов соединены соответственно с установочным входом и выходом счетчика импульсов, выход - с входом исполнительного органа.
На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2,семейство время токовых характеристик устройства.
Устройство содержит преобразова" тель 1 тока в напряжение, пусковой орган 2, генератор 3 импульсов стабильной частоты, счетчик Ч импульсов, коммутатор 5, цифро-аналоговый преобразователь 6, орган 7 сравнения напряжений, программируемый. делитель 8 частоты, регистр 9 памяти, интегрирующий счетчик 10 импульсов, исполнительный орган 11, Устройство работает следующим об" разом, Преобразователь 1 формирует из контролируемого тока !>> однополярное сглаженное напряжение (!) где К вЂ” коэффициент пропорциональности.
Это напряжение подводится к входу пускового органа 2, где оно сравнивается по величине с напряжением
0 уставки срабатывания пускового
И органа 2. При срабатывании пускового органа 2 включается генератор 3 им" пульсов стабильной частоты, а с установочного входа счетчика 4 импуль" сов снимается сигнал сброса в ноль, При этом счетчик ч импульсов начинает тактироваться импульсами с пе,риодом Тр с выхода .генератора 3 импульсов стабильной частоты через коммутатор 5, а на выходе поразрядно связанного со счетчиком 4 импульсов цифро- аналогового преобразователя 6 появляется напряжение
И
Ц = uoÄ Ä—, (2) где U „- опорное напряжение;
n - количество записанных в счетчик импульсов;
N - полный объем счетчика импульсов.
1 4
Напряжение U@ и 0 подведены к
Органу сравнения напряжечий 7, который срабатывает по условию И ) U>< и, воздействуя на коммутатор 5, пере <лючает тактовый вход счетчика"ч импульсов на выход программируемого делителя 8 частоты. Одновременно с переключением коммутатора 5 происходит включение регистра 9 памяти, сохраняющего с этого момента код того числа поступивших на счетчик 4 импульсов, при котором произошло срабатывание органа 7 сравнения напряжений. После переключения коммутатора
5 счетчик 4 импульсов тактируется импульсами с новым периодом КТо, где
К - коэффициент деления частоты программируемого делителя 8 частоты, и формирует на своем выходе сигнал переполнения при последующем заполнении импульсами до своего полного ,объема N. Таким образом, полное время
t заполнения счетчика 4 импульс сов складывается из времени t предустановки счетчика некоторым йислом и импульсов с момента срабатывания пускового органа 2 до момента срабатывания органа 7 сравнения напряжений и времени t
4 импульсов оставшейся части N-n своего объема с момента срабатывания органа 7 сравнения напряжений до полного заполнения счетчика, т.е. где с.= tÄ + „(3), "дс= KTo (N- n) (5)
t„= KTg N — To(K-1}n (6)
Если напряжение Ug достигло уровня U >< с поступлением на счетчик ч импульсов и-ного импульса и орган 7 сравнения напряжений сработал при
U> = U<, то связь между объемом и предустановки и током вхв этот момент, с у4eToH (l) (2), определяется следующим образом:
Клй и= !вх
Отсюда, если К вЂ” const, выражение для по (6) приводится к виду ! 1вх и отображает обратную линейную зависимост1- времени t от величины тока ! Вх(справедливо для тех значений тока l х при которых напряжение Ов„(0 „, оп1 т.е. при !вфЦ
5 даваемым величиной К. Прямая 0-0 представляет собой характеристику зависимости времени предустановки от тока I><, общую для всех линейных характеристик, проходящих через точку S
0 . Р> точке 0 характеристика времеI I ни t переходит в независимую от тока 1я часть, поскольку при любом значении напряжения U><)r U n sxo напряжение Ugq всегда больше Ug, а пото-10 му орган 7 сравнения напряжений не переключит счетчик 4 импульсов из режима предустановки в режим.досчета, и время полного заполнения счетчика
4 импульсов s независимой части характеристики равно максимальному времени пРедУстановки,пР,„ц кс=ПТС,. Наличие в схеме устройства программируемого делителя 8 частоты и регистра
9 памяти позволяет устройству рабо- 20 тать с нелинейной зависимостью времени t от величины тока I,,при этом для получения кусочно-линейной аппроксимации заданной формы используется зависимость наклона каждой линейной (8 ) характеристики от величины коэффициента К деления частоты генератора 3 импульсов стабиль4 ной частоты программируемым делителем 8 частоты. 30
До тех пор пока величина тока l
I превышает уставку тока пуска устэоист" ва, счетчик 4 импульсов непрерывно тактируется через коммутатор 5 импульсами, поступающими либо с выхода генератора 3 импульсов стабильной частоты, либо с выхода программируемоКаждому дискретному интервалу, на которые разбит весь диапазон изменения тока I, задается свой коэффициент К или своя линейная характе35 ристика. Информация о каждом дискретном значении тока 10> подведена к входам программируемого делителя
8 частоты с выходов регистра 9 памяти в виде кода числа и обьема предустановки счетчика 4 импульсов, а это число,n является фактически результатом аналого-цифрового преобразователя конкретной величины тока
1 в цифровой код. Код числа и, та45 ким образом, является управляющим словом для программируемого делителя
8 частоты, программа работы которого задает свое значение коэффициента К каждому конкретному значению числа
50 и, а значит (7 ) — и каждому значе" нию тока I . 8 зависимости от за. данной программируемому делителю 8 частоты программы устройство может работать с обратной времятокоаой характеристикой любой формы. На фиг. 2 показана работа устройства (при близком к нулю тока. пуска) с квадратичной зависимостью времени
61 6 срабатывания от тока 1 „, когда на одну линейную зависимость (8 ) накладывается другая линейная зависимость величины коэффициента К от то» ка l >. В этом случае в качестве программируемого делителя 8 частоты может использоваться, например, простейший делитель с переменным коэффициентом деления, имеющий следующую зависимость (программу ) коэф" фициента К деления частоты от управляющего слова в виде двоичного кода числа n : К =(М - n), где M - максимальный для данного целителя коэффициент деления частоты. При этом, если задать Ий, то K=(N-n) и в выражении (3) R» полного времени за" полнения счетчика 4 слагающая времени досчета по (5) принимает вид
t c = To(N — n).
Тогда, с учетом (4), время t„ =nT>
+Т (й — и ) а с переходом (7) от и к 1 уравнение для t. принимает
Ви 1 вид
-С-01,„+ Е „, (9)
Это уравнение для зависимой от тока части характеристики соответствует квадратичному закону (10), А
BI BX поскольку результат разложения (10) в ряд Тейлора (до второго порядка), например в интервале между током пуска и током перехода в независимую часть характеристики, полностью соответствует виду уравнения (9 ).
Степень точности приближения кусочно-линейной характеристики к плавной кривой принципиально не ограничена, так как количество ступеней на характеристике (фиг.2) определяется разрядностью связи счетчика 4 импульсов с цифро-аналоговым преобразователем
6 и программируемым делителем 8 частоты. Так, если эти элементы связаны между собой, например, десятиразрядной шиной, то количество ступеней о на характеристике составляет 2 - 1 (или 1023), а точность приближения к плавной кривой - порядка 0,14.