Реле активного тока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 91 Ц 83/18 ТЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АНИЕ ИЗОБ ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Чувашский государственныйуниверситет им, И,Н.Ульянова иВсесоюзный научно-исследовательскипроектно-конструкторский и технологический институт релестроения(56) 1, Авторское свидетельство ССФ 213192, кл. Н 01 Н 83/18, 1968.2, Авторское свидетельство СССРР 760231, кл, Н 01 Н 83/18, 1980.(54) (57) РЕЛЕ АКТИВНОГО ТОКА, содержащее преобразователь тока в напряжейие, подвлюченный выходом к входу Фазочувствительного выпрямителя, на, выходе которого включены последовательно соединенные сглаживающийдыр, пороговый элемент, элемент ыдержки времени и реагирующий орган, логический элемент И, подключенный одним входом к выходу порогового элемента, делитель напряжения источника питания с тремя промежуточными выводами, два диода, переменный резистор и последовательно включенные диод и конденсатор, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повыщения быстродействия, в него дополнительно введены делитель напряжения истоЧника питания с двумя промежуточными выводами и логический элемент ИЛИ, а преобразователь тока в напряжение выполнен на дифференциальном операционном усилителе с резистором в цепи отрицательной обратной связи, при этом выход преобразователя тока в напряжение подключен через переменный резистор к среднему промежуточному выводу делителя напряжения, два других прбмежуточных вывода которого через соответствующие диоды подключены к неинвертирующему входу .дифференциального операционного уси- рС лителя, а выход Фазочувствительного выпрямителя подключен также к аноду диода, включенного последовательно с конденсатором, вывод средней точки которых подключен к одному промежуточному выводу вновь введен- Я ного делителя напряжения, другой промежуточный вывод которого подключен к другому входу логического элемента И, выход которого подключен к одному входу логического элемента ИЛИ, к другому входу которого подключен выход реагирующего органа.И обретение относится к электротехнике и мо,т быть использованов устройствах защиты генераторов отперехода в двигательный режим,Известно реле активного тока,построенное по двухканальной схеме,Первый канал срабатывает с выдержкой времени и состоит из датчикаактивного тока, элемента времени ипорогового элемента,. Второй каналсрабатывает без замедления канал10отсечки и состоит из логического элемента И, подключенного одним из входов к выходу датчика, а другим - через отдельньй пороговый элемент квходу реле 11 . 15Датчик активного тока в данномреле представляет собой диодную схему сравнения фаз, которая обладаетневысокой точностью,Известно реле активного тока, содержащее соединенные каскадно преобразователь тока в напряжение, фазочувствительный выпрямитель, сглаживающий фильтр, пороговый усилитель иэлемент времени, выход которого соединенс первым входом первого порогового элемента, одновременно выполняющего функции логического элементаИЛИ. Другой вход порогового элемента подключен к выходу логическогоэлемента И, первый вход которого соединен с выходом порогового усилителя, а второй вход через второй пороговый элемент - с выходом преобразо.вателя тока в напряжение.Высокая точность измерения активного тока достигается увеличением постоянной времени сглаживающего фильтра 2,Однако выходной сигнал фильтра 40 используется и для срабатывания канала отсечки, поэтому быстродействие отсечки понижается.Целью изобретения является повышение быстродействия реле, 45Поставленная цель достигается тем, что в реле активного тока, содержащее преобразователь тока в напряжение, подключенный выходом к входу фазочувствительного выпрямителя, на выхоце которого включены последовательно соединенные сглаживающий фильтр, пороговый элемент, эле. - мент выдержки времени и реагирующий орган, логический элемент И, подключенный одним входом к выходу порогового элемента, делитель напряжения источника питания с тремя промежуточными выводами, два диода, переменный резистор и последовательно включенные диод и конденсатор, до полнительно введены делитель напряжения источника питания с двумя промежуточными выводами и логический элемент ИЛИ, а преобразователь тока в напряжение выполнен на диференциальном операционном усилителе с резистором в цепи отрицательной обратнойсвязи, при этом выход преобразовате -ля тока в напряжение подклкчен через переменный резистор к среднемупромежуточному выводу делителя напряжения, два других промежуточньхвывода которого через соответствующимидиоды подклкченык неинвертирующемувходу дифференциального операционного усилителя, а выход фазочувствительного выпрямителя подключен также к аноду диода, включенного последовательно с конденсатором, вывод,средней точки которых подключен к,одному промежуточному выводу вновьвведенного делителя напряжения, другой промежуточный вывод которогоподключен к другому входу логического элемента И, выход которого подключен к одному входу логическогоэЛемента ИЛИ, к другому входу которого подключен выход реагирующего органа,На фиг 1 представлена функциональная схема реле, на фиг.2 - кривыеизменения напряжений на выходах преобразователя тока и фазочувствительного выпрямителяРеле соцержит преобразователь 1тока в напряжение, выполненный наоперационном усилителе 2 с резистором 3 в цепи отрицательной обратнойсвязи, один делитель 4 напряжения стремя промежуточными выводами, второй делитель 5 напряжения с двумяпромежуточными выводами, диоды б и 7,общая точка которых подключена кнеинвертирующему входу огерационного усилителя 2 непосредственно, переменный резистор 8, включенный между выходом операционного усилителя 2и средним выводом первого делителянапряжения, конденсатор 9, один вывод которого соединен с общей шиной,а.другой - через третий диод 10 свыходом фазочувствительного выпрямителя 11 и непосредственно с однимвыводом делителя 5 напряжения, дру-гой вывод которого подключен к одному входу логического элемента И 12,каскадно соединенные сглаживающийфильтр 13, пороговый элемент 14,элемент 15 выдержки времени, реагирующий орган 16 и элемент ИЛИ 17,Реле работает следующим образом, Если уровень тока в сети недостаточен для срабатывания отсечки, т,е, напряжение на выходе преобразователя тока не достигает величины напряжения срабатывания отсечки 0 (Фиг.2, 11 Д, то диоды б и 7 заперты обратным напряжением и операционный усилитель 2 работает в режиме линейного усилителя. Так как в указанном режиме разность потенциалов междус входами равна нулю, то трансформатор100671, тока, который подает сигнал на входреле, работает в оптимальном длянего режиме короткого замыкания.В режиме передачи мощности от защищаемого генератора в сеть угол между токоми напряжением О 180Ц (6360 . Поэтому среднее значение напряжения 01, на выходе Фазочувствительного выпрямителя 11, пропорциональное активной составляющей токасети, имеет отрицательный знак, Реле в этом случае не срабатывает,Переход генератора в двигательныйрежим характеризуется потреблениемактивного тока из сети, при этомугол 0(180 О, Напряжение на выходе 15сглаживающего фильтра 13 в этом случае положительно, При достиженииим порога переключения пороговый элемент 14 скачком меняет знак напряжения на своем выходе, одновременноустанавливая его уровень пропорциональным величине активного тока сети,Так как указанное напряжение подводится к элементу времени 15, то величина его выдержки времени зависит 25от уровня активной составляющей токасети,Порог срабатывания отсечки Ц определяется соотношением сопротивленийрезисторов первого делителя 4 напряжения и переменного резистора 8, Таккак при закрытых диодах б и 7 потенциал их общей точки равен нулю, тодля отпирания диода б необходимоуменьшить потенциал вывода, к которому подключен диод до этого уровня, а для отпирания диода 7, наоборот, нужно поднять до него потенциалдругого вывода, Благодаря тому, чтосредний вывод делителя 4 соединенрезистором 8 с выходом усилителя 2,изменение входного тока 1, вызываетсинхронное изменение распределенияпотенциалов выводов, к которым подключены диоды б и 7, Поэтому придостижении током сети порога срабатывания отсечки в каждом полупериоде имеет место интервал, в течениекоторого выходное напряжение операционного усилителя 2 скачком принимает высокий уровень, близкий к напряжению источника питания 1,фиг.2,1 ),В режиме передачи активного токанапряжение на входе порогового элемента 14 имеет полярность, при которой тот не срабатывает, Поэтому 55даже при высокой кратности входноготокасрабатывание реле не происходит,Лишь в том случае, когда защищаемый генератор переходит в дигательный режим и угол 0 с ц с 180 , созо даются предпосылки для срабатывания реле, И если ток 1 при этом превыиает порог срабатывания отсечки, импульсы высокого уровня на выходе усилителя 2 отпирают диод 10, КонлРнсатор 9 быс Гро заряжается до амплитудного значения напряжения на выходе Фазочувствительного выпрямителя 11 практически до Ол), Напряжение на выходе второго вывода делителя 5 изменяет знак на противоположный и превышает внутренний порог переключения (уровень логической единицы 1 логического элемента И 12.Однако отсечка не срабатывает до тех пор, пока напряжение на выходе фильтра 13, пропорциональное уровню активной составляющей тока сети, не достигнет порога срабатывания порогового элемента 14 - источника другого необходимого логического сигнала на втором входе элемента И 12. Установленная логика взаимодействия каналов обеспечивает направленность действия отсечки: благодаря ей отсечка имеет возможность воздействовать на выход реле лишь в рабочей зоне углов. Это означает, что быстродействие отсечки практически зависит только от того, какое замедление ,вносят в ее работу Фазочувствительный выпрямитель 11, сглаживающий Фильтр 13 и пороговый элемент 14 канала с зависимои выдержкой времени, 1Так как ко входу сглаживающего фильтра 13 при этом подводятся импульсы высокого уровня, в несколько раз превышающего уровень сигнала в нормальном режиме, то напряжение на его выходе в этом случае достигнет порога срабатывания элемента 14 намного быстрее. Этим и объясняется повышение быстродействия отсечки в предлагаемом реле по сравнению с известным, в котором при заряде сглаживающего Фильтра не делается различие в подводимых к нему сигналах в диапазоне работы отсечки и вне его.Необходимо отметить, что включение диода 10, второго делителя 5 напряжения и конденсатора 9 только после фазочувствительного выпрямителя 11, а не на выходе операционного усилителя 2, делает отсечку двухполупериодной. Это неожиданное свойство схемы станет понятным, если обратить внимание на тот факт, что в угловой зоне срабатывания реле амплитудные значения напряжения на выходе фазочувствительного выпрямителя во всех полупериодах одинакового знака,С целью устранения вибрации реле при большом токе отсечке придан гистерезис по току срабатывания. На фиг, 2 ему соответствует разность уровней Оцс и О ь Конденсатор 9 при этом йоддерживает сигнал на входе элемента И 12 на необходимом уровне на интервалах между импульсами.1096715 40 Тираж 683 Подписное з 38 НИИПИ илиал ППП 1 Патент", г. Ужгород, ул, Ндоектная,Порог срабатывания отсечки Орегулируется резистором 9. Таким образом, введение в реледополнительных элементов позволило повысить его быстродействие, чтоповышает эфФективность функционирования защиты и, как следствие, снижает вероятность возникновения аварийв электрической системе,