Реле минимального тока
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
<111964836 @ФНЮОЮЗ Hi. ь йлЫ4ШиТВОМ„1М к" Ф Я
i ЙБЛ c l
РЦМК з (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено. 291280 (21) 3226319/24-07
Н 02 Н 3/12
Н. 01 Н 83/06 с присоединением заявки ¹
Государственный комитет
СССР но де.чам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 07Л0.82. Бюллетень ¹ 37 (53) УДК 621. 316. . 925 (088. 8) Дата опубликования описания 07.1082 (72) Автор изобретения
Ю.С. Беляков
Карельское районное энергетическое управление Карелэнерго (71) Заявитель (54) РЕЛЕ МИНИМАЛЬНОГО. ТОКА
Изобретение относится к электротехнике, а имя. нно к релейной защите и автоматике энергосистем,, и может использоваться в схемах противоаварийной автоматики однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ), в устройствах резервирования отказа выключателей, и т.п. в качестве индикатора., отображающего то, что величина перемейного тока стала меньше некоторой заданной. величины.
Известны реле, которые .используются как упомянутые индикаторы. .К ним относятся выпускаемые промышленностью реле серии РТ-40 и PT-40/P.
Кроме того известны разработки реле, которые могут использоваться для этих целей, выполненные с применением полупроводниксвой техники (1) и (2) .
Однако электромеханические реле и реле, выполненные на их основе, имеют малую чувствительность, склонность к вибрации контактов при больших кратностях тока, большое потребление мощности. Кроме того, все упомянутые реле этой группы по сути
;дела являются реле максимального тока, поэтому при наличии тока они находятся в сработавшем состоянии, что увеличивает ненадежность их функционирования в качестве реле минимального тока.
Известны разработки собственного реле минимальных электрических величин (3).
Однако функции, выполняемые этими реле, существенно отличаются от функций реле, используемых в релейной защите и автоматике энергосис,тем для упомянутых целей. .1
Наиболее близким к предлагаемому является реле, в котором в качестве основы используют электромагнитные реле тока, но имеющие дополнительные обмотки, которые наматываются поверх токовых. Дополнительные обмотки соединяются последовательно и через регулирующий резистор подключаются к цепям напряжения . Обмотки и магнитопровод реле по сути являются преобразователями тока и соответственно напряжения в магнитный поток. Кроме того, в магнитопроводе происходит суммирование потоков и результирующий магнитный поток действует. на основной релейный элемент — подвижный якорь реЗО (4).
96483б
Если токовые обмотки включить так, чтобы по ним протекал ток выбранной фазы (например фазы А ), а дополнительную обмотку включить на ли. нейное напряжение, образуемое фазными, в наименовании которых отсутствует наименование выбранной фазы тока (т.е, в данном случае фаз З и
С), то при протекании через реле емкостного то:а можно получить ком пенсацию магь nного потока реле, 10 образуемого емкостным током. Основное назначение таких геле - косвенный контроль линии электропередачи, отключенной с противоположного конца. На комплексной плоскости характеристика такого реле представляется в виде окружности с центром, смещеннщю вдоль положительной мнимой оси на величину компенсации. При этом s зависимости от величины компенсации, -т.е. радиуса окружности, начало координат может находить.ся как вне, .так и внутри окружности.
Однако упомянутые реле не могут удовлетворять многим требованиям, которые обуславливаются режимами энергосистем. Эти реле, используемые в качестве индикатора отключения линии .электропередачи с противоположного конца, могут компенсировать только емкостный ток линии. В случае ЗО наличия нагрузочных отпаечных подстанций на линии требуется компенсация токов этой нагрузки, что упомянутые реле не .могут выполнить. Чувствительность реле, т.е. в данном 35 случае величина отличия от нуля результирующего магнитного потока, при котором реле отпадает, недостаточна, Так для цепей с номинальным током
5А по условию термической устойчи- 4() вости возможно использование в качестве основы реле серии РТ-40 с номьщальным током 2А и параллельным соединением обмоток, что соответст- вует минимальной уставке IA, т.е. 45
20% от номинального тока. Это приводит к тому, что становится большой вероятность попадания вектора тока реального..нагрузочного режима линии внутрь характеристики, это вызывает отпадание реле и, как следствие, ложную работу автоматики.
Кроме того, правильность настройки р ле не может быть непосредственно и мерена. На линиях,.оборудованных
О В, нередко возникает режим, при 55 котором линия со стороны, где установлены реле контроля тока„ отключена непалнофазно, а с противоположного конца трехфазно. В этом случае действие автоматики, реагирую- 60 щей на .отключение линии,.необходимо, однако известные реле не сработают. Целью изобретения яэляется устранение вибрацйи при номинальных и. повышенных токах, недостаточной надежности функционирования, недостаточной чувствительности, расширение функциональных воэможностей реле и осуществление воэможности автоматической перестройки характеристики.
Укаэанная цель достигается тем, что в реле минимального, тока, содержащее преобразователи тока и напряжения в пропорциональные им напряжения, элемент сравнения, пороговый и исполнительный элемент, дополнительно введены блок моделирования поперечной проводимости линии электропередачи, сумматор, переключатель режима работы„ при этом пороговый элемент выполнен в виде операционного усилителя постоянного тока в ре- жиме компаратора, вход которого через сумматор и переключатель режима работы подключен к выходу преобразова-. теля тока в пропорциональное ему напряжейие и к выходу блока моделирования поперечной проводимости линии электропередачи, к выходу порогового элемента подключен исполнительный элемент с двумя входами, .одИн из которых, вход срабатывания,.подключен .к выходу порогового элемента непосредственно,. а другой вход торможение, — через конденсатор.
С целью -компенсации то (а любой фазы и величины линии электропередачи, отключенной с противоположного конца, модель поперечной проводимости линии электропередачи выполнена в виде фазовращательной R< -цепи., подключенной к трансформатору напряжения и переменного резистора, включенного между средней точкой его вторичной обмотки и точкой соединения резистора и конденсатора фазовращательной kC-цепи.
На фиг.1 показана блок-схема устройства; на фиг.2 — принципиальная схема. конкретного реле, реаги« рующего на фазный ток-и напряжение) на фиг.З вЂ” характеристики .предлагаемого реле и реле прототипа, Преобразователи входных величин тока 1 и напряжения 2 (фиг.1 и 2) предназначены для получения напряжений, пропорциональных требуемым видам, токов и напряжений. Так могут. быть использованы фазные токи и напряжения, фазные токи и линейные напряжения или токи и напряжения отдельных последовательностей, например, прямой последовательности. Модель поперечной проводимости линии
3 позволяет получить на ее выходе напряжение, пропорциональное току линии при отключении ее с противоположного конца. Переключатель 4 служит для изменения характеристики реле, которое может осуществляться автоматически. Основной релейный
964836 элемент 5, выполненный на базе операционного усилителя постоянного тока в режиме компаратора, преобразует входной синусоидальный сигнал в напряжение прямоугольной формы.
К выходу усилителя подключается конденсатор 6, тем самым формируются два сигнала, полный — непосредственно с выхода усилителя и после конденсатора, содержащий только переменную составляющую. Исполнительный орган 7 срабатывает при наличии только первого сигнала и отсутствия второго.
Условие срабатывания, таким образом, возникает, если суммарный сигнал на входе операционного усилителя становится ниже порога его чувствительности, при котором усилитель .переходит в одно из двух устойчивых состояний и на его выходе исчезает переменная составляющая.
На фиг.2 изображена принципиальная схема конкретного реле, реагирующего на фазный ток ы фазное напряжение. Трансреактор Т 1, резистор
kl, конденсатор С1 и стабилитроны ст 1 и СТ2 образуют преобразователь фазного тока 5 в пропорциойальное ему напряжение О„ (блок 1) . С1 сни-. жает уровень высших гармонических составляющих, СТ1 и GT2 ограничивают напряжение 0 при больших входных .токах, Трансформатор Т 2 преобразует входное фазисе напряжение U в пропорциональное ему напряжение
U .(блок 2) . Регулируемый резистор
R2, конденсатор С2 и регулируемый резистор.КЗ, включенный по схеме потенциометра, образуют модель паперечной. проводимости пинии, отключенной с противоположного конца (блок 3)
За счет фазовращательной цепочки
k2 — С2 напряжение U на выходе устройства, моделирующего поперечную проводимость линии, .может находиться как в III, так и в IV квадрантах, тем самым компенсировать напряжение 0, пропорциональное току .Э, который может находиться в I или
Н квадрантах, в .частности он может быть чисто емкостнни. При изменении полярности выходного напряжения фаэовращательной RC-цепочки его вектор может находиться в 1 и II квадрантах, тем самым компенсировать ток 3, находящийся a III u IV квадрантах. B итоге с помощью предлагаемой модели поперечной проводимости линии электропередачи можно компенсировать ток линии, находящейся в любом квадранте. Переключатель 4 позволяет изменять характеристику реле, смещая ее на величину, определяемую настройкой блока 3поперечной проводимости линии, или
1О перенося в начало координат..Если перемычка установлена в положение
0-1, то реле имеет смещение, а в положении 0-2 — не имеет. В положении 0-3 предусматривается автоматическое изменение характеристики, т.е. автоматический ввод смещения или перенос в начало координат. Переменный резистор R4, являясь регулятором чувствительности основного релейного элемента, одновременно.суммирует напряжения ()„и О, формируемые блоками 1 и 3. Операционный усилитель. постоянного тока (ОУ) работает в режиме компаратора с
)5 положительной и отрицательной обратной связью, которая определяется резисторами R5 и Кб (отрицательная) и R7i RS (положительная) . В таком режиме ОУ имеет характеристику в
70 виде прямоугольной петли гистерезиса и обладает некоторой зоной нечувствительности. Если входной сигнал по величине меньше .этой зоны, то усилитель находится в одном из устойчивых состояний, на выходе его появляется положительный или отрицательный, но постоянный во времени сигнал. При превышении сигнала на входе усилителя зоны. нечувствительности на выходе его образуется знакопеременное. напряжение прямоугольной формы. В целом основной релейный элемент дает на выходе постоянное во времени напряжение положительного или отрицательного знака, если напряжение на-входе не превышает порога чувствительности компаратора, и дает знаконеременное напряжение прямоугольной формы, если - превышает..Конденсатор
40 СЗ (блок 6) выделяет переменную составляющую напряжения, снимаемого на выходе основного релейного элемента 5. Исполнительный орган 7 выполнен на основе двухобмоточного
45 поляризованного реле Рй . Рабочая . обмотка р, т.е. обмотка, действующая н срабатывание, через диодный выпрямительный мостик подключена непосредственно к выходу основного релейного элемента 5. Таким сОразом, через нее протекает ток, если основной релейный элемент исправен, но находится в любом состоянии, выдавая как знакапеременный, так и постоянный сигнал. Тормозная обмотка (T), подключена к основному релейному элементу через конденсатор . 6, поэтому она обтекается током только в случае, если на выходе основного релейного элемента знакопеременнае напряжение. В результате исполнительное реле срабатывает, если на выходе основного релейного элемента отсутствует.знакопеременное напряжение, но присутствует
6> постоянное.
964836
По отношению к входными величинам () и исполнительное реле имеет два .условия срабатывания. Если характеристика имеет смещение (фиг.3,8), то срабатывание происходит при условии комйенсации тока линии током смоделированным напряжением и поперечной проводимостью лииии. Если характеристика находится в центре (фиг. 3,9), то срабатывание происхо.:. т при уменьшении тока ниже 1О некоторой величины (т.е. как реле минимального тока в чистом виде)..
Для сравнени на фиг.3 дана характеристика реле прототипа (10).
Формула изобретения
1. Реле минимального тока, содер" жащее преобразователи тока и напря-- .20 щения в пропорциональные им напряжения, элемент сравнения, пороговый и исполнительный элемент, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения .надежности и чувствительности реле, устранения вибраций контактов и возможности автоматического изменения характеристики, в него дополнительно введены блок моделирования поперечной проводимости ли-:нии электропередачи, сумматор, переключатель режима -работы, при этом пороговый элемент выполнен в виде операционного усилителя «постоянного тока в режиме компаратора, вход которого.через сумматор и переключа- 35 тель режима работы подключен к выходу преобразователя тока в пропор1 циональное ему напряжение и к. выходу блока моделирования поперечной проводимости линии электропередачи, к выходу порогового элемента подклю-, чен исполнительный элемент с двумя входами, один из которых, входсрабатывание, подключен к выходу порогового элемента непосредственно, а другой вход, торможение,- через конденсатор.
2. Реле по и. l о т л .и ч а ющ е е с я тем, что, с целью компенсации тока любой фазы и величины линии электропередачи, отключенной с противоположного конца, .модель поперечной проводимости линии электропередачи выполнена в виде фазовращательной ЙС-цепи, подключенной к трансформатору напряжения и переменного резистора, включенного между средней точкой его вторичной обмотки и точкой соединения резистора и конденсатора фазовращательной РСцепи.
Источники информации р принятые во внимание при экспертизе
1. Ванин В.К., Павдов И.N. Релейная защита на элементах вычислительной техники. Л., ЛПИ им.М.И,Калинина, 1977.
2. Паперно Л.B. Проектирование устройств релейной защиты на бесконтактнйх элементах. и., Высшая ипсола, 1979.
3. Авторское свидетельство СССР
9 441627, кл. Н 02 Н 3/08, 1969.
4. Авторское свидетельство СССР
Р 309408, кл. Н 01 Н 51/12, 1963.
964836
Составитель В. Зимаков
Редактор М. Бандура ТехредМ.Гергель, Корректор Н.Буряк
Заказ 7679/39 тираж 669 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4