Устройство для максимальной токовой защиты с зависимой от тока выдержкой времени

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к релейной защите энергосистем, к устройствам, которые контролируют ток защищаемого объекта и воздействуют на его отключение с вьщержкой времени, зависящей от уровня входного тока при превьшении им определенного значения. Цель изобретения - повышение точности путем учета количества тепла, вьщеляемого при входном токе, равном .номинальному току электроустановки. В случае, если до окончания набора вьщержки времени значение входного тока станет меньше тока срабатывания, пусковой орган 2 возвратится в исходное состояние. При этом на его выходе сигнал изменится с 1 на О, сигнал на выходах логических элементов НЕ 9 и ИЛИ 10 станет равным 1, вследствие чего, первый 6 . и второй 11 счетчики импульсов устанавливаются в исходное состояние, а исполнительный орган 12 не срабатывает . 1 ил. & (Л ыход го

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 Н 02 Н 3/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЫМ4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КО;4ИТЕТ СССР

lIO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1265906 (21) 4054561/24-07 (22) 10.04.86 (46) 15. l0.87. Бюл. В 38 (71) Рижский политехнический институт им. А.Я. Пельше (72) Ю.Н. Денщик .и JI.Á. Паперно (53) 621.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1265906, кл. Н 02 Н 3/08, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАКСИМАЛЬНОЙ

ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ С ЗАВИСИМОЙ ОТ ТОКА

ВЫДЕРЖКОЙ ВРЕМЕНИ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите энергосистем, к устройствам, которые контролируют ток защищаемого объекта и воздействуют на его отключение с выдержкой времени, зависящей от уровня входного тока при превышении им определенного значения. Цель изобретения — повышение точности путем учета количества тепла, выделяемого при входном токе, равном номинальному току электроустановки. В случае, если до окончания набора выдержки времени значение входного тока станет меньше тока срабатывания, пусковой орган 2 возвратится в исходное состояние. При этом на его выходе сигнал изменится с "1" на "0", сигнал на выходах логических элементов HE 9 и ИЛИ 10 станет равным "1", вследствие чего первый 6, и второй 11 счетчики импульсов уста@ навливаются в исходное состояние, а исполнительный орган 12 не срабатывает. 1 ил.

С:

1345281

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите энергосистемы, в частности к устройствам, которые контролируют ток защищаемого объекта и воздействуют на его отключение с выдержкой времени, зависящей от уровня входного тока при превышении им определенного значения. 10

Цель изобретения — повьш|ение точности путем учета количества тепла, Выделяемого при входном токе, равном номинальному току электроустановки.

На чертеже изображена функцио- 15 нальная схема предлагаемого устройства.

Входной ток 1в,пропорциональный току защищаемой электроустановки, поступает на вход преобразователя 1 20 переменного тока в постоянное напряжение. Выход преобразователя 1 переменного тока в постоянное напряжение связан с первым входом пускового органа 2, на второй вход которого пода- 25 но опорное напряжение U «<, и первыми входами первого 3 и второго 4 решающих усилителей, на вторые входы которых подано опорное напряжение Uo>,з .

Выход первого решающего усилителя 3 подключен к входу преобразователя

5 постоянного напряжения в частоту следования импульсов, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика 6 импульсов. Разрядные входы

35 первого счетчика 6 импульсов подключен к цифровым входам цифроаналогового преобразователя 7 (ЦАП), аналоговый вход которого соединен с первым входом органа 8 сравнения напряжений, на второй вход которого подано опор ное напряжение U,„ . Выход пускового органа 2 через логический элемент

НЕ 9, соединен с входом логического элемента ИЛИ 10 и установочным входом второго счетчика 11 импульсов. Выход органа 8 сравнения напряжений соединен с вторым входом логического элемента ИЛИ 1I0 и счетным входом второгo счетчика 11 импульсов, к выходу

50 которого подключен вход исполнительного органа 12, действующего. при срабатывании на отключение защищаемой электроустановки.

Первый решающий усилитель 3 состоит из первого операционного усилителя 13 и первого 14, второго 15,третьего 16 и четвертого 17 резисторов.

Первый резистор 14 включен между первым входом первого решающего усилителя 3 и неинвертирующим входом первого операционного усилителя 13 второй резистор 15 — между вторым входом первого решающего усилителя 3 и неинвертирующим входом первого операционного усилителя 13. Выход первого операционного усилителя 13 является выходом первого решающего усилителя 3, к которому подключены соединенные последовательно третий 16 и четвертый 17 резисторы. Второй вывод четвертого резистора 17 соединен с нулевой шиной. Точка соединения третьего 16 и четвертого 17 резисторов подключена к инвертирующему входу первого операционного усилителя 13.

Второй решающий усилитель 4 состоит .из второго операционного усилителя 18 и пятого 19, шестого 20, седьмого 21 и восьмого 22 резисторов. Пятый резистор 19 включен между первым входом второго решающего усилителя

4 и неинвертирующим входом второго операционного усилителя 18, шестой резистор 20 — между инвертирующим входом второго операционного усилителя 18 и нулевой шиной, седьмой резистор 21 — между вторым входом второго, решающего усилителя 4 и инвертирующим входом второго операционного усилителя 18, а восьмой резистор 22 между инвертирующим входом второго операционного усилителя 18 и его "ыходом, являющимся выходом второго решающего усилителя 4.

Устройство рабстает следующим образом.

Преобразователь 1 входного переменного тока Iù в постоянное напряжение формирует напряжение

ПВ Kq Iea где K„ — коэффициент пропорциональности, Напряжение U,.„ подводится к первому входу пускового органа 2, где оно сравнивается с подведенным к второму входу органа 2 опорным напряжением Uon,g равным .значению Ug< при токе срабатывания I< устройства.

Напряжение U„,.z задается равным напряжению Б„ при входном токе, равном номинальному току электроустановки. Сопротивления первого и второго резисторов равны между собой. При этом напряжения на выходах первого

3 (Увы„,) и второго 4 (Ug> p g ) решаю3 13452 щих усилителей определяются зависимостями: (ц + асмам ) у (2).

10 (3) (Твк — Тном ) ь (5) 30

40

При I<„ ) Т, напряжение Ug становится больше напряжения Uon.< и. выходной сигнал пускового органа 2 соответствует сигналу "1", а на выходе логического элемента НЕ 9 сигнал ,"0". При этом на обоих выходах логического элемента ИЛИ 10 присутствуют сигналы "0". На установочных входах первого 6 и второго 11 счетчиков импульсов появляются сигналы "0" и разрешается отсчет импульсов посредством этих счетчиков. Импульсы, поступающие с выхода преобразователя

5 напряжения в частоту следования импульсов, начинают заполнять первый

6 счетчик импульсов, который связан

Using q = К ° (Up „+ Поп.g ) "вы, = К у (Ue> — U«.х ) где K Kp K K5 коэффициенты пропорциональности, определяемые значениями коэффициента К„ и сопротивлений резисторов, входящих в состав решающих усилителей.

Напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 7 зависит от сигналов на его входах следующим образом: и 4ьлд = Пей.а N 1 (4) где n — количество импульсов, записанных в первый счетчик 6 импульсов;

Nq — полный объем первого счетчика 6 импульсов.

При I с I выходной сигнал пускового органа 2 соответствует сигналу "О", а на выходе логического элемента НЕ 9 присутствует сигнал н н

1, вследствие чего на выходе логи- ческого элемента ИЛИ 10 и на установочных входах первого 6 и второго 11 счетчиков импульсов имеются сигналы "1", что соответствует установке, всех триггеров обоих счетчиков в, состояние с выходным сигналом "0".

Тогда в выражении (4) значение и равно нулю и выходное напряжение

Ugg„ цифроаналогового преобразователя 7 также равно нулю. Орган 8 сравнения напряжений сравнивает выходное напряжение Uq>, > цифроаналогового преобразователя 7 с опорным напряжением Ц„з . Первое напряжение является рабочим, а второе — тормозным, Для рассматриваемого режима работы защищаемой электроустановки при

j ц с I получается, что Бцы„ меньше 0 и меньше U и выходной

81

4 сигнал органа 8 сравнения напряжений равен нулю. Этот сигнал поступает на счетный вход второго счетчика 11 импульсов и на второй вход элемента

ИЛИ 10, Второй счетчик 11 импульсов не заполняется, так как на его установочном входе постоянно присутствует сигнал

На выходе преобразователя 5 напряжения в частоту следования импульсов . имеются прямоугольные импульсы с частотой следования f зависящей от напряжения Б „,„, на входе данного преобразователя: где К и К вЂ” коэффициенты пропорциональности.

Практическая реализация такого преобразователя возможна при использовании специализированных микросхем, например, типа КР1008ПП1 или более сложных схем с использованием операционных усилителей.

Зависимость числа входных импульсов п для первого счетчика 6 импульсов, поступивших за время t, определяется так

Однако при Igx с I на установочном входе первого счетчика 6 импульсов постоянно присутствует сигнал

"1", вследствие чего независимо от количества импульсов, поступающих на счетный вход данного счетчика, состояние его выходов не меняется и их сигналы равны нулю.

1345281 своими выходами с цифровыми входами цифроаналогового преобразователя 7.

В соответствии с этим при II> I выходное напряжение цифроаналогового преобразователя 7 с начала очередного цикла отсчета зависит от времени следующим образом: (7) Продолжительность t одного цик.ла отсчета составляет

Uo и-з

К j(тик) 11

Т НОм (8) L

Ks K I(oM где К, = — — — — — — — коэффициент пропорциональности, Напряжение U «, посредством органа 8 сравнения напряжений сравнивается с опорным напряжением Uonз

С начала цикла отсчета напряжения в(«3 со временем линейно возрастает по мере заполнения первого 6 счетчика импульсов. При Ug((gy ) Uon,g выходной сигнал органа 8 сравнения напряжений меняется с "О" на " 1",, в результате появляются сигналы "1" на втором входе и на выходе логического элемента ИЛИ 10, а также на счетном входе второго счетчика 11 импульсов, который отсчитывает очередной импульс. Напряжение U„ должно быть меньше или равно напряжению Увы((,З при входном токе, равном току срабатывания C U»«z = Кв 04„(— Ucoz )), чтобы отсчет выдержки времени происходил при всех значениях Тв„ >

Сигнал н1н с выхода логического элемента ИЛИ 10 поступает также на установочный вход первого счетчика 6 импульсов, что приводит к переводу этого счетчика в исходное состояние с выходными сигналами всех его триггеров,равными "О".Тогда и в (4) становится равным О, что, в свою очередь, приводит к снижению до нуля напряжения U,ö и к изменению выходного сигнала органа 8 сравнения напряжений с "1" на "О". После этого сигналы на обоих входах логического элемента ИЛИ 10 равны "0" и разрешается отсчет импульсов первым счетчиком 6 импульсов в следующем цикле отсчета, По окончании следующего цикла на счетном входе второго счетчика 11 импульсов кратковременно появляется следующий импульс. После заполнения объема N второго счетчика 11 им1 пульсов на его выходе появляется сигнал "1" и срабатывает исполнительный орган 12, подающий сигнал на отключение защищаемой электроустановки.

Таким образом, общее время срабатывания устройства состоит из суммы

Ng временных интервалов

Таким образом, в предлагаемом устройстве осуществляется интегрирование количества тепла, выделившегося за время t в защищаемом объекте, за вычетом количества тепла, отдаваемого при входном токе, равном номинальному току электроустановки, что соответствует учету недопустимого ее перегрева: с

)(" )и 1) dt =А (9}

I. нам

25 При неизменном в течение отсчета выдержки времени уровне входного тока время срабатывания устройства определяется как

N < U--.

t в.

I s((Kg t (— --- -() I нвм (10)

Na U«3 где А

40 в

Величина А зависит от вида и мощности электроустановки. Устройство можно настраивать на защиту различных электроустановок путем изменения

45 этой величины дискретно — изменением объема N второго счетчика 11 импульсов — или плавно — регулированием Uan,з и коэффициента Кв. При этом значение N должно быть дос50 таточно большим, чтобы в каждом цикле отсчета входной ток оставался . практически неизменным, что обеспечи вает высокую точность действия устройства.

В случае, если цо окончания набора выдержки времени значение Хв((станет меньше Х, пусковой орган 2 возвратится в исходное состояние. При этом на его выходе сигнал изменится i 345281

Составитель К. Шилан

Техред А. Кравчук

Корректор М. Максимишинец

Редактор А. Лежнина

Тираж 617

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4928/52

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 с "1" на "0", сигнал на выходах логических элементов НЕ 9 и ИЛИ 10 стастанет равным "1", вследствие чего первый 6 и второй 11 счетчики импуль-.

5 сов устанавливаются в исходное состояние, а исполнительный орган 12 не срабатывает. формула изобретения

Устройство для максимальной токовой защиты с зависимой от тока выдержкой времени по авт.св. Ð 1265906 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности путем учета количества тепла, выделяемого при входном токе, равном номинальному току электроустановки, в него дополнительно введены третий источник опорного напряжения, первый и второй решающие усилители, первые входы этих усилителей подключены к выходу преобразователя переменного тока в постоянное напряжение, их вторые входы подключены к выходу третьего источника опорного напряжения, при этом первый решающий усилитель выполнен состоящим из первого операционного усилителя, первого, второго, третьего и четвертого резисторов, второй решающий усилитель выполнен состоящим из второго операционного усилителя, пятого, шестого, седьмого и восьмого резисторов, первые выводы первого и второго резисторов являются соответственно первым и вторым входами первого решающего усилителя, вторые их выводы подключены к неинвертирующему входу первого операционного усилителя, инвертирующий вход первого операционного усилителя через третий и четвертый резисторы соединен соответственно с выходом первого операционного усилителя, являющегося выходом первого решающего усилителя; и с нулевой шиной, первые выводы пятого и седьмого резисторов являются соответственно первым и вторым входами второго решающего усилителя, второй вывод пятого резистора соединен с неинвертирующим входом второго операционного усилителя и через шестой резистор соединен с нулевой шиной, второй вывод седьмого резистора соединен с инвертирующим входом в горого операционного усилителя и через восьмой резистор подключен к его выходу, который является выходом второго решающего усилителя, а выходы первого и второго решающих усилителей подключены соответственно к входу преобразователя напряжения в частоту следования импульсов и входу опорного напряжения цифроаналогового преобразователя.