Реле сопротивления

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Соввтскнк Соцналистическик Республик(22) Заявлено 060577 (21) 2482918/24-07 Я)м, Кл,2 Н 02 Н 3/40Н 01 Н 83/16 с присоединением заявки Мо Государствеииый комитет СССР по делам изобретеиий и открытийДата опубликования описания 2607,79(72) Авторы изобретения Я. С, ГельФанд и В,Ш. Перельман Всесоюэ ный научно-исследов ательский институт электроэнергетики(54) РЕЛЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ Изобретение относится к областиэлектротехники и касается релейнойзащиты линий, электропередачи,Известны многозонные дистанционныезащиты, измерительными органами которых являются реле сопротивления,Известны электромеханические релесопротивления, выполненные по электромагнитному йли индукционному принципам; а также полупроводниковые реле сопротивления Г 1, Г 2 и (3Принцип действия перечисленных реле основан на сравнении двух величин,разность которых равна нулю при к,э.,соответствующем срабатывании, т, е. 15Фактическое измерение сопротивлениядо места к.з. не производится. Поэтомунастройка, проверка и непрерывныйконтроль таких реле достаточно сложные 20Наиболее близким по технической.сущности к предложенному является ре-ре сопротивления, основанное на принципе измереНия величины сопротивленияна зажимах реле 4, Такое выполнение реле обеспечивает возможность постоянной проверки исправности цепейпеременного и выпрямленного тока спомощью контроля сопротивления на входе реле в нормальном нагрузочном ре- З 0 жиме. Формы напряжений на выходах ин-.теграторов в цепях тока и напряженияодинаковы и представляют собой пилообразные напряжения, Причем времявозврата интеграторов в исходное положение (при помощи электронных ключей) должно быть как можно меньше времени нарастания напряжения на выходеинтегратора,так как только в этомслучае среднее действунхцее или амплитудное значение напряжения на выходесхемы пропорционально сопротивлениюна входе реле. Время нарастания напряжения на выходе интеграторов до максимального значения обратно пропорционально величине входного тока, а время возврата в нулевые начальные условие ограничено параметрами интеграторов и ключей, в частности предельнойвеличиной тока и частоты, и практически постоянно, 1 Ьэтому при большихвеличинах токов время нарастания становится соизмеримым с временем возврата, и пропорциональность между выходным напряжением и сопротивлением .на входе нарушается. Изменение напряжения возврата происходит по экспоненте с постояиной времени, определяемой параметрами цепи разряда.,цля уменьшения погрешности реленеобходимо параметры этой схемы выбирать так, чтобы время нарастания былодостаточно большим по сравнению свременем возврата, Увеличение времени нарастания напряжения снижает1 быстродействие реле, особенно при малых токах Таким образом, такое релеимеет повышенные погрешности замерапри больших токах и малое быстродействие при малых токах.Целью изобретения является повышение точности и быстродействия реле со.противления.Это достигается тем, что в предложенное реле сопротивления, содержащеЕпромежуточные трансформаторы тока и 15напряжения, к которым подключены выпрямительные мосты, выходы которыхсоединены с первыми входами соответствующих интеграторов, соединенным совходами пороговых блоков и электрон Оные ключи, дополнительно введены дваинвертирующих усилителя, элемент временной памяти и нуль-индикатор. Приэтом выходы выпрямительных мостов через инвертирующие усилители и электронные ключи подключены ко вторым входам интеграторов, выход пороговогоблока в цепи тока соединен через элемент временной памяти с управляющимивходами обоих электронных ключей, авыход интегратора в цепи напряженияподключен через нуль-индикатор к управляющему входу элемента временнойпамяти.На фиг, 1 показана структурная схема предложенного реле; на фиг, 2 формы кривой напряжения на выходе ин".теграторов,Реле содержит промежуточные трансформаторы тока и напряжения 1 и 2,выпрямительные мосты 3 и 4 в цепях то ка и напряжения, инвертирующие усилители 5 и б, электронные ключи 7 и 8,интеграторы 9 и 10, пороговые блоки11 и 12, элемент 13 временной памятии нуль-индикатор 14. 45Инвертирующие усилители 5, б, под"ключенные квыходам выпрямительйыхмостов 3, 4, должны иметь стабильныйкоэффициент усиления, и поворот фазывходного напряжения на 180 , Этимтребсваниям удовлетворяют, например,операционные усилители с использованием интегральных микросхем,Интеграторы 9, 10 имеют по меньшеймере по два входа, один иэ которых 55соединен с выходом соответствующего .выпрямительного моста, а другой черезэлектронный ключ подключен к выходуинвертирующего усилителя, Кроме того,интегратор 9 в цепи тока должен иметь.ограничение величины выходного напря"жения при одной из полярностей, Напряжение на выходе интегратора 9 можетбыть только однополярным. Элементвременной памяти 13, включенный междупороговым блоком 11 и управляющими электродами ключей 7, 8, имеет управляющий вход, при подаче напряжения на который, происходит мгновенный возврат элемента 13 в исходное состояние. Нуль-индикатор 14, подключенный ко входу порогового блока 12, срабатывает в момент изменения знака входного 1 напряжения или в момент перехода этого напряжения через нулевое значение. Выход нуль-индикатора соединен с управляющим входом элемента временной памяти.Схема реле работает следующим образом, От измерительных трансформаторов тока и напряжения к промежуточным трансфорМаторам 1 и 2 подводятся токи и напряжения защищаемого присоединения. Эти величины выпрямляются мостами 3 и 4, сглаживаются и подаются напервые входы интеграторов 9 и 10. При нулевых начальных условиях электронные ключи 7, 8 закрыты, полярность напряжения на выходах выпрямительных мостов такова, что выходные напряжения интеграторов 9, 10 положительны и линейно нарастают (см. фиг. 2),В момент времени 1 линейно нарастающие во времени напряжением,достигает уровняБсп н,при котором порого- . вый блок 11 срабатывает, При этом на выходе элемента временной памяти 13 появляется сигнал, открывающий оба электронных ключа 7 и 8. От инвертирующих усилителей 5, б через эти ключи начинают протекать токи ко вторым входам интеграторов 9, 10. Благодаря инвертирующим усилителям 5, б эти токи имеют противоположное направлениепо сравйению с токами первых входовинтеграторов 9, 10. Поэтому напряжения Уе и Цю начинают снижаться по линейному закону. Пороговый блок 11 возвращается в иоходное состояние, а электронные ключи остаются включенными в течение времени, определяемого уставкой элемента 13 временной памяти. Снижение напряжения Ьо происходитпримерно с той же скоростью, что и нарастание, а снижение напряжения Ц 9 - Несколько быстрее, чем нарастание. Необходимо, чтобы при любых погрешностях элементов схемы напряжение Уз достигало нулевого уровня раньше, чем напряжение Уо .Напряжение на интеграторе 9 не может иметь отрицательного знака, В связи с этим,- когда в момент времени 1 р. напряжение ддостигнет примерно нулевого уровня, дальнейшее его изменение приостанавлйвается. Напряжение У 1 о проходит через нуль в момент времени. При этом срабатывает нуль-индикатор 14, что вызывает сброс фременной памяти и запирание электронных ключей 7 и 8. Процесс нарастания напряжений 09 и р на выходах интегра-. торов начинается снова.При таком выполнении схемы и соответсгвующем выборе параметров каждый5 675 период работы интеграторов начинается обязательно с нулевых начальных условий, что исключает накопление зарядов на конденсаторах интеграторов 9 и 10Амплитуда периодического напряже ни я 0 о в момент времени 1определяет ся следующим образом:у у Узна ф и- и рКак нарастание, так и спад напряжения на выходе интегратора 10 происходят по линейному закону, причем соотношение между скоростяфа .нарастания и спад всегда одно и тоже.Поэтому сред-,15 нее значение напряжения Цю,ограничен нсе прямой нарастания, пропорционально среднему значению этого напряжения, ограниченному прямой спада.По" скольку оба средних значения пропорциональны амплитуде Уо, среднее результирующее выходное напряжение пропорционально сопротивлению на входе реле, как и в прототипе, однако в отличие от последнего отсутствует требование мгновенного возврата интегратора к начальным условиям,В нормальном нагрузочном режиме к реле подводятся номинальное напряжение и ток нагрузки, на интеграторе 10 появляется напряжение, пропорциональ- ЗО ноеопротинлению нагрузки, что можно визуально проконтролировать, например вольтметром. Пороговый блок 12 не работаетПри к.з. на защищаемом присоедине нии сопротивление на зажимах реле падает, напряжение на интеграторе 10 снижается, пороговый блок 12,срабатывает и выдает сигнал на отключение электроустановки. 40Если допустимое по условиям применения операционного усилителя время возврата интегратора к нулевым начальным условкям составляет, минималь ное время нарастания напряжения в ре- ле-прототипе равно около 201, что дает погрешность в замере в зависимости от величины тока около 5%. В предложенном реле .времени, нарастания и спад одинаконы, поэтому при прочих равных условиях допустимая частота напряжения на интеграторе примерно в 515 610 раз выше, чем в прототипеПоскольку быстродействие реле определяется минимально допустимой частотой выходного напряжения (время нарастания до максимума или званное время интегри" рования), при одинаковом диапазоне токов время действия предложенного реле может быть н 10 раз меньше (беэ учета сглаживающих фильтров), чем в прототипе. Возможно некоторое уменьшение быстродействия за счет повышения точности реле.Предложенное реле отличается повышенной надежностью и улучшенными основными характеристиками высокой точностью и быстродействием. Формула изобретенияРеле сопротивления, содержащеепромежуточные трансформаторы тока инапряжения с выпрямительными мостами,выходы последних соединены с первымивходами сботнетствующих интеграторов,выходы которых соединены со входамипороговых блоков, и электронные ключи, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что,с целью повышения точности и быстродействия, дополнительно введены дваиннертирующие усилителя, элемент временной памяти и нуль-индикатор, приэтом выходы вы мостов через инвертирующие усилители и электронные ключи подключены ко вторым входам интеграторов, выход пороговогоблока в цепи тока соединен через элемент временной памяти с управляющимивходами обоих электронных ключей, авыход интегратора в цепи напряженияподключен через нуль-индикатор к управляющему входу элемента временнойпамяти.Источники информации, принятые новнимание при экспертизе1, Чернобровон Н.В. Релейная защита.М., 1 фЭнергияф, 1974, с, 317,2. Чернобронов Н.В. Релейная защита, М., Энергияф, 1974, с. 319.3. Чернобровов Н.В, Релейная защита, М., фЭнергияф, 1974, с. 316.4. Заявка 9 2365721/07,кл, Н 02 Н 3/40 р 197 бр по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.Редактор те Заявка 4 ППП фПатентф, г, Уж од, ул. П ектная,филиалВь:.-.: "--. авитель ЛВаськова О.Андрейко Ко екто 2 3/45 Тираж 856 Подписное цНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий 113035 Москва ЖРа ская наб 4 5