Фазосравнивающий релейный орган

па%антее техническая е нот а в 702448 ОПИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветеинкСоцнапистичесии креспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 24.10,77 (21) 2535872/24-07 с присоединением заявки М ВвуюрстювыЯ квивтвт ь.ь.ь.р Вв ЛОзм нэвбрвтениЯ н вткритвЯ(53) УДК 621,316. 92 5 ( 088.8) Дата опубликования описания 07.12.79(54) ФАЗОСРАВНИВАЮЩИЙ РЕЛЕЙНЫЙ ОРГАН 1Изобретение относится"к областирелейной защиты и автоматики энергетических систем, в частности, к пусковым и измерительным органам сопротивления защит линий электропередач..Известны релейные органы на основесравнения двух и более электрическихвеличин, выполненные с применениемв цепях формирования сравниваемых величин операционных (решающих) усилителей 11,Известные устройства содержат блокидатчиков тока и напряжения, сумматорына основе операционных усилителей дляформирования сравниваемых величин,пропорциональных току и напряжениюзащищаемой цепи,схему сравнения электрических величин и выходной элемент.Обладая рядом достоинств, преждевсего уменьшенными габаритами и малымпотреблением по входным цепям тока инапряжения, указанные органы не обеспечивают правильной работы в широкихдиапазонах входных сигналов вследствие ограниченного диапазона входных сигналов операционного усилителя, при превышенин которого он переходит в режим насыщения и не выполняетосновной своей функции - обеспечения суммирования нескольких переменных входных сигналов; про-,упорциональных току и напряжению защища-емой цепи,Известно также устройство, котороесодержит датчики тока и напряжения,формирователи сравниваемых величинна основе операционных усилителей, ак. тивные частотные фильтры на основеоперационных усилителей, схеМу сравнения и выходной элемент .215/Решение, примененное в прототипе,не позволяет обеспечить правильноефункционирование устройства в широкомдиапазоне входных сигналов тока.и напра 20жения вследствие ограниченного диапа 3зона линейности, операционных усилителейи конечной чувствительности операционных усилителей. Указанное существенноограничивает возможности применения3 70измерительных органов на основе операционных усилителей в реальных условия:энергетических систем, где возможные"в зависимости от режима системы изменения уровней входных сигналов не позволяют производить суммирование входных сигналов операционными усилителями,что приводит к неправильному функционированию измерительных органов,Цель изобретения - повышение чувсгвительности и обеспечение правильногофункционирования в широком диапазоневходных сигналов.Для этого фазосравнивающий релейный орган, содержащий датчики токаи напряжения, присоединяемые к источкам тока и напряжения, формирователисравниваемых величин, выполненные наоснове операционных усилителей с частотно-зависимым блоком в цепи обратнойсвязи, подключенные через входныесопротивления к датчикам тока и напряжния, а выходы формирователей через блоксравнения подключены к выходному эле:менту, снабжен по числу сравниваемыхвеличин последовательно соединеннымидвухполярным нелинейным элементоми фазосравниваюшей ЯС -цепочкой,подключенными параллельно каждомучастотно-зависимому блоку,На чертеже приведен описываемыйрелейный орган.Релейный орган содержит датчики 42напряжения и тока, операционные усилители 3-4 в цепи формирования каждойиз сравнимемых величин, входные сопротивления 5, 6,., и со стороны цепейнапряжения на суммирующих входахоперационных усилителей, входные сопротивления 7, 8,.п со стороны йепейтока на суммирующих входах операционных усилителей, частотно-зависимыеблоки 9, 10в цепях обратной связи операционных усилителей, двухполярные нелинейные пороговые 11, 12,И .элементы (стабилитроны, диоды), фазосдвигающие ЙС-цепочки 13; 14и,блок 15 сравнения фаз, выходной элеме16,Датчики 1 и 2 соединены сопротив лениМи с суммирующими входами операционных усилителей 3, 4и в цепи.обратной связи операционных усилителей,включены частотно-зависимые блоки9, 10, и, нелинейные пороговые элементы и фазосдвигающие ЯС -цепочки13, 14, а выходы операционных усилиФелей соединены с соответствующими вх 2448дами блока 1 5 сравнения фаз нескольких электрических величин,Каждый из входов блока 1 5 сравненияобладает определенным порогом по напряжению и току, необходимым для обеспечения правильного функционирования истабильного состояния блока при отсутствии входных сигналов и для обеспечения ее помехоустойчивости,10 Для обеспечения чувствительностии точности работы устройства при малыхуровнях входных сигналов необходимопреодоление указанных выше пороговчувствительности, т.е. сравнительно15 высокий результирующий коэффициент усиления операционных усилителей, охваченных обратной связью, позволяющий иметьзначительное тгревышение минимальновозможной сравниваемой величины Янад порогом чувствительности блока сравнения 80 , Так, для получения фазовойе- погрешности 6 ( 5 о необходимо условие, - -пшено -р тооткуда сдедует, что пригреалы 1 ой величине порога чувствительнос 25 ти 6 о= 20-30 мВ, минимальная ампли-.туда сравниваемого сигнала на входе 15должна быть Е -0,5 В, Однако треб ФОи убования к необходимому диапазону входаых сигаадоа ЙЮкорсоприаодет хЕ п п 1 цитому, что в режиме больших сигналовоперационные усилители переходят в ре жим насыщения и не могут выполнятьЬсновные функции суммиромния на своемвходе синусоидальнйх величин, пропорциональных току и напряжению защищаемойцепи, т.е, измерительный орган перестаетфункционировать правильно,С целью обеспечения правильногофункционирования в режимах большихвходных сигналов при получении необходимой точности работы и чувствительности в режимах малыхвходных сигналов45между суммирующими входами операционных усилителей 3, 4,. и их выходами параллельно частотно-зависимымниблокам 9, 10 П включены соответственно последовательно соединенные двух 50полярные нелинейные пороговые элементы(диоды, стабилитроны) 11, 12,ифазосдвигающие ЯС -цепочки 13, 14 п.При малых уровнях входных сигналов по-.5роговые элементы закрыты и резуль. тирующий коэффициент передачи формирователей сигналов достаточно высок, чтообеспечимет значительное превышениео уровня величин Б, ЕР над горогом702448 6сигналов, что имеет место в реальныхусловиях при применения измерительныхорганов. 5схемы сравнения 6 о, С увеличением уровней входных сигналов происходитоткрытие пороговых элементов 11, 12п, При этом результирующий коэффициент передачи сигнала уменьшается, что обеспечивает линейный режим операционных усилителей при болыцих уровнях сигналов и правильное функционирование схемы. Модуль результируюшего сопротивления ЯС -цепи 13, 14 И выби О рается из условия обеспечения линейного режима операционного усилителя с максимально возможными значениями входных сигналов при коротких замыканиях на границе эоны действия. Для умень шения фазовых погрешностей аргумент сопротивления, ЯС-цепи 13, 14 увыбирается близким к аргументу входного со;- противления частотно-ависимого элемента.Таким образом, включение между 20 суммирующим входом операционного усилителя и его выходом цепочки иэ последовательно включенных двухполярного нелинейного порогового элемента и фаэосдвигаюШей %С цепи позволяет обеспе-5 чить правильное функционирование измерительных органов на основе фаэосравнивающих схем с сумматорами сигналов на основе операциойньх усилителей в широком диапазоне входных сигналов при одновременном обеспечении необходимой чувствительности и точности в режимах малых входных сигналов. Указанное де,лает возможным использование операционных усилителей дли суммирования сигналов в цепях формирования сравниваемых величин и вьшолнения активных частот- ных фильтров в измерительных органах устройств защит различных напряжений,40 предназначенных для работы в, условиях широкого изменения величин входных формула изобретения фаэосравниваюший релейный орган, содержащий датчики тока и напряжения, присоединяемые к источникам тока и напряжения, формирователи сравниваемых величин, выполненные на основе операционных усилителей, с частотно-зависимым блоком в цепи обратной связи, подключенные через входное сопротивление к датчикам тока и напряжения, а выходы формирователей через блок сравнения фаз подключены к. выходному элементу, отличающийсятем, что,с целью повышения чувствительности и обеспечения правильного функционирования в широком диапазоне входных сигналов, снабжен по числу сравниваемых величин последовательпо соединенными двухцолярными нелинейным элементом и фаэосдвигающей ЯС -цепочкой, подключенными параллельно каждому частотно- зависимому блоку. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ванин Б, КЕнин А. С. Реленаправления мощности на операционныхусилителях, М., фЭлектричествоф, 1975,% 7.2. Тишкин ф. В., Некоторые вопросыпостроения схем реле сопротивления наактивных звеньях с операционными усилителями, труды МЭИ, Мвып, 271,1975, с. 68-80,ор Ю, Ч но 04/80 Тираж ЦНИИ ПИ Государствеин по делам изобрете 113035, Москва, Ж57 . Подписноеого комитета СССРний и открытий5, Раушская наб., д. 4 иал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проект оставитель Т. Шегольковаред О. Андрейко Корректор Н, Задерновская8