Фильтр-реле тока

(54) ФИЛ (57) Сущн енный техн ла, опр литудь включа рямлен выпрям вый и в НЕ, поз условия й госуда етев, С.В.Чуидетельст02 Н 3/08идетельст02 Н 3/08 н о СССР1987.о СССР1991. Изобретение относится к области автоматизации энергетических систем и можетбыть использовано в релейной защите. ипротивоаварийной автоматике,Цель изобретения - повышение чувствительности устройства в условиях изменения нагрузки.На чертеже представлена схема фильтрреле тока, Фильтр-реле тока содержит формирователь 1 контролируемого сигнала,включающий трансформаторы 2-4 тока;входные преобразователи 5-7 тока и фильтр8 симметричных составляющих, первый эле мент задержки 10, фильтр 9 прямой последовательнрсти, амплитудный детектор 11,элементзадержки йа срабатывание 12, элемент НЕ 13, элемент И-НЕ 14, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15, блок формированияуставки 19, включающий фазовый детектор20, второй элемент задержки 21, генераторстабильной частоты 22, счетчик 23 и регистрпамяти 24, цифровой сумматор 25, ключ 26,сумматор 27, сравнивающий блок 28, вклю- . ив ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) авЬТР-РЕЛЕ ТОКАость изобретения; введение канаеделяющего знак приращения ампконтролируемого сигнала и ющего формирователь средневыпного значения, двухполупериодный итель, компаратор, ЙЯ-триггер, перторой элементы И, второй элемент воляет повысить чувствительность-в х изменения нагрузки, 1 ил. чающий аналого-цифровой преобразова тель 29 и цифровой компаратор 30, реагирующий элемент 31, Формирователь средневыпрямленного значения 33, двухполупериодный выпрямитель 34, компаратор 35, ВЯ-триггер 36, элементы И 32 и 37 и , элемент НЕ 38.Устройство работает следующим обра- ь зом, На выходе формирователя 1 формиру- СО ется сигнал О в виде напряжения пропорциональнОго току прямой, обратной или нулевой последовательности, или их комбинации. На выходе сумматора 27 выде- ф ляется аварийная составляющая сигнала Ок Ы путем суммирования его с выходным сигна- ф лом элемента задержки 10, представляющимсобой фааовий фиввтр с ) коэффициентом передачи по амплитуде, равным единице, и фазовым запаздыванием, равным 1800, на частоте 50 Гц, Цифровым компаратором 30 сравнивающего блока 28 производится сравнение кода аналого-цифровогб преобразователя 29 Кцк икода на выходе цифрового сумматора 25 Куст, Причем Куст - Козу + Ккор, где. Кьзу - код на выходе мультиплексора 18, Ккор - код на выходе регистра памяти 24 блока 19 формирования сигнала коррекции уставки. Значение кода уставки Кьзу может принимать два значения - К 1 и К 2, в зависимости от режима работы защищаемой линии, При частоте сигнала Ок, равной 50 Гц, значение Ккор равно нулю,В режиме, когда защищаемая линия отключена, уровень выходных сигналов сравнивающего .блока 28, реагирующего элемента 31, компаратора 35 и ЯЯ-триггера 36 и амплитудного детектора 11 соответствует логическому нулю. При этом ключ 26 замкнут, на выходе элемента И-НЕ 14 формируется сигнал логической единицы, В результате на выходе мультиплексора 18 в виде и-разрядного кода коммутируется уставка по входу Х - К 1, заданная в формирователе кода уставок 17, путем подключения соответствующих входов Х 1.Хп к шинам с потенциалами логических нуля и единицы, Уставка К 1 выбирается исходя из отстройкимакс от максимального тока самозапуска Ьап .т,Е, К 1К аап, ГдЕ К - КОЭффИцИЕНтпреобразования,При включении линии под нагрузку на выходе формирователя 1 возникает напряжение Ок и формируется сигнал на выходах сумматора 27 и компаратора 35. Но этот сигнал не приводит к срабатыванию реагирующего элемента 31 и, следовательно, первого элемента 2 И-НЕ 32, т.к. КокКуст = Кьзу = К 1. Появление напряжения нулевой последовательности приводит к срабатыванию амплитудного детектора 11 и с задержкой элемента 12 задержки на срабатывание.Величина временц задержки определяется максимально возможной длительностью переходного процесса в элементе 10 задержки, После перехода в состояние логической единицы элемента 12 на выходе элемента И-НЕ 14 появляется логический нуль. В результате на выходе мультиплексора 18 коммутируется уставка по входу У-К 2, определяемая исходя из величины.наибольшего броска тока нагрузки в нагрузочном режименагр Р К 2нагр Р, Очевидно при этом, что К 2К 1В случае включения линии из отключенного состояния на короткое замыкание величина напряжения на выходе сумматора 27 пРевышает УставкУ К 1, т,е, КокКуст = К 1, Реагирующий элемент и элемент И 32 срабатывают, и линия отключается,В случае возникновения короткого замыкания на линии, включенной под нагруэ уставок 16 происходит переключение уставки с К 2 на К 1, Под действием выходного сигнала элемента И 32 происходит отключение защищаемой линии, и фильтр-реле тока возвращается в исходное состояние,В случае отключения нагрузки защищаемой линии уровень скачка напряжения на выходе сумматора 27 и соответственно в цифровом коде на выходе преобразователя 29 также оказывается выше значения К 2,50 55 срабатывает цифровой компаратор 30 и реагирующий элемент 31, на первый вход элемента И 32 поступает логическая единица, Но выходной сигнал двухполупериодного выпрямителя 34, поступающий на неинвертирующий вход компаратора 35, оказываетку, уровень скачка напряжения на выходе сумматора 27 и соответственно в цифровом коде на выходе преобразователя 29 оказывается выше значения К 2, срабатывает циф ровой компаратор 30 и реагирующийэлемент 31, на йервый вход элемента И 32 поступает логическая единица, Одновременно сигнал с выхода формирователя контролируемого сигнала поступает на вход "0 двухполупериодного выпрямителя 34, навыходе которого формируются положительные полуволны напряжения, а через элес мент задержки 10 - на вход формирователя средневыпрямленного значения 33. На вы ходе формирователя ЗЗ появляется сигналпостоянного уровня, поступающий через цепи делителя напряжения на инвертирующий вход компаратора 35, на неинвертирующий вход которого через 20 соответствующий делитель напряжения поступает сигнал с выхода двухполупериодного выпрямителя 34, Параметры делителей напряжения выбираются так, что напряжение на инвертирующем входе было больше, 25 чем на неинвертирующем входе. В режль.тате этого компаратор 35 формирует импульсы, поступающие на 3-вход ВЯ-триггера 36, на В-вход которого поступают импульсы с генератора стабильной час таты 22 через элемент И 37. На выходеВЯ-триггера 36 формируется сигнал логической единицы, поступающий на второй вход элемента И 32 и переводящий его в состояние логической единицы. Срабатывание 35 фильтра-реле тока приводит к размь 1 каниюключа 26, обеспечивая надежное самоудерживание устройства в сработанном состоянии и подаче через элемент НЕ 38 логического нуля на первый вход элемента 40 И 37, с выхода которого сигнал логическогонуля, поступающий на В-вход триггера 36 самоудерживает его в сработанном состоянии, Элемент И-НЕ 14 переходит в состояние логической единицы и в блоке задания10 20 Ок импульс нулевого уровня, длительного которого таад пропорциональна отклойе нию частоты О, Генератор 22 вырабатывает 30 импульсы с частотой 1 ги, которыми наполняется счетчик 23 за время вафд,.Сигнал в виде кода Йкор переписывается из счетчика 23 в регистр 24 памяти в момент появления им-, пульса единичного уровня на выходе детек тора 20. Элемент задержки 21 в виде ВС-цепи служит для задержки поступления импульса единичного уровня на В-вход счетчика 23 с целью надежного считывания кода йкор регистром памяти 24. Значение кода 40 коррекции уставки: г,д и К д45 50 йкорМнв. Загрублениефильтра-реле тока в этом случае происходит только при 1 =- 55 =тном.Таким образом, введение канала, определяющего знак приращения амплитуды контролируемого сигнала, позволяет обесся меньше, чем выходной сигнал Формирователя средневыпрямленного значения 33, поступающий на инвертирующий вход компаратора 35, 8 результате этого на выходе компаратора 35 присутствует сигнал логического нуля, поступающий на Я-входтриггера 36 и не приводящий к его срабатыванию, Следовательно, логический нуль, поступающий с выхода триггера 36 на второй вход элемента И 32, блокирует его срабатывание и соответственно всего устройства в целом. При работе на номинальной частоте Ьо входное и выходное напряжения элемента 10 задержки находятся в противофазе. На выходе Фазового детектора 20 формйруется сигнал логической единицы, через элемент задержки 21 удерживая счетчик в обнуленном состоянии. В результате Иор = О.При отклонении частоты сигнала от номинальной (1 + Ьо) на выходе сумматора 27 возникает напряжение небапанса Оне, а на выходе аналого-циФрового преобразователя 29 - код небаланса ИНБ, Одновременно фазовый сдвиг. входного и выходного напряжений элемента задержки 10 становится отличным на 180 о, на выходе детектора 20 появляется дважды за период е где Кд - коэффициент деления счетчика 23,Работа формирователя сигнала коррекции уставки идентична при 11 ном и 11 ном,Цифровым сумматором 25 производится сложение кодов Кьзу и Ккор, т.е, круст = - -йкор + ИБзу, В результате при отклонении в нормальном режиме частоты от номинальной производится коррекция Йуот так; что печить высокую чувствительность фильтра- реле тока в условиях изменения нагрузки,Формула изобретения Фильтр-реле тока, содержащий форми роаатель контролируемого сигнала, выполненный в виде входных преобразователей тока, подключенных входами к соответствующим трансформаторам тока линии, а выходами к входал 1 фильтра симметричных составляющих, выход которого является выходом формирователя контролируемого сигнала и подключен к первому входу сумматора и через последовательно соединенные,первый элемент задержки и 5 информационный вход ключа к второму входу сумматора, выход которого соединен с первым входом сравнивающего блока, выход которого соединен с входом реагирующего элемента, к выходам входных преобразователей тока формирователя контролируемого сигнала подключены последовательно соединенные фильтр прямой последовательности, амплитудный детектор и элемент задержки на срабатывание, 5 выход последнего подключен к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и первому входу элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с Выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а выход - с первым входом блока задания уставки и с входом первого элемента НЕ, выход которого подключен к второму входу блока задания уставки, выход которого соединен с первыми входами цифрового сумматора, к вторым входам которого подключен выход формирователя сигнала коррекции уставки, выполненного в аиде генератора стабильной частоты и последовательно соединенных фазового детектора второго элемента задержки, В-входа счетчика и О-входов регистра памяти, причел первый и второй входы Фазового детектора подключены соответст. венно к входу и выходу первого элементазадержки, выход генератора стабильной частоты подключен к 3-входу счетчика, выход фазового детектора также подключен к С- входу регистра памяти, выход которогс является выходом Фоомирователя сигнала коррекции сигнала, выходы цифрового сумматора подключены к вторым входам срав.ниаающего блока, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности в условиях изменения нагрузки, в негодополнительно введены формирователь средневып.рямленного значения, двухполупериодный выпрямитель, компаратор, ВЯ-триггер, первый и второй элементы И и второй элемент НЕ, причем двухполупериодный выпрямитель входом подключен к выходу формирователя контролируемого сигнала, а выходом - к7 1814131 81первому ьходу компаратора, формирова- равляющим входом ключа, с вторым входом тель средневыпрямленного значения вхо- элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и с выходом подключен к выходу первого элемента дом второго элемента И, который своим задержки, а выходом - к второму входу ком- первым входом соединен с выходом реагипаратора, выход которого подключен к Б рующего элемента. а вторым входом - с входу ВЗ-триггера, Й-вход которого выходом М-триггера. второй вход первого подключен к выходу первого элемента И, элемента И соединен с выходом генератора первый вход которого подключен к выходу стабильной частоты формирователя сигнала элемента НЕ, вход которого соединен с уп- . коррекции уставки,аа т ею ее Составитель А.ТаджТехред М. Моргента баев Корректор М, Ткач Редактор Тираж Государственного комитета по и 113035, Москва, Ж, Подписноебретениям и открытиям при ГКНТ СССРушская наб., 4/5 аказ 1829 ВНИИП венно-издательский комбинат "Патент", г. Уж на, 101 ро