Устройство для защиты от обратных токов

Оп ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнхСоцналнстнческикРеслублнк 855830(53) УДК 621.316. .925 (088.8) Опубликовано 15.08.81. Ьюллетень30 по делам изобретений н открытийДата опубликования описания 25.08.81 В. В. Михайлов, Н. Г. Слухаев, С. А. Ярово у Ю. Д. Шиш(71) Заявител 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОБРАТНЫХ ТОКОВ Изобретение относится к релейной зашите и противоаварийной автоматике иможет быть использовано для выявленияобратных токов, сопутствующих аварийным режимам, в электроэнергетических системах постоянного тока, в частности в судовых энергосистемах,Известны устройства, содержащие выходной блок и двухкаскадный магнитный усилитель, работающий в релейном режиме,состоящий из предварительного и выходного каскадов, нагрузкой последнего является электромеханическое реле (11.10Недостатки данного устройства - возможность несрабатывания его в случае появления обратного тока большой кратности.и ложное срабатывание при обрыве кабеля связи между предварительным каскадом и выходным каскадом магнитного усилителя,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для защиты от обратных токов, содержащее датчик контролируемого параметра, представляющий собой предварительный каскад магнитного усилителя, подключенный с помощью кабеля связи к точке соединения последовательно включенных сглаживаюгцего фильтра, выходного каскада магнитного усилителя, первого входа выходного блока и последовательно включенных первого входа схемы сравнения, второй вход которой подкгпочен к выходу сглаживающего фильтра, реагируюше о блока и селектора импульсов по длительности, выход последнего подключен к второму входу выходного блока, выход которого является выходом устройства 2,Недостатком данного устройства является ложное срабатывание при повреждении кабеля связи.Пель изобретения - повышение надежности работы, путем исключения ложных срабатываний устройства при повреждении кабеля связи.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для защиты от обратных токов, содержащем датчик контролируемого параметра, выполненный в виде магнитного усилителя с самонасыщением, выход которого подключен с помощью кабеля связи к последовательно соединенным блоку сравнения и реагирующему блоку, выходной блок, выход последнего является выходом1 О 15 На чертеже представлена функциональная схема устройства загциты от обратных токов.Устройство содеркит датчик 1 контролируемого параметра, выполненный в виде магнитного усилителя с самонасьццением, выход которого с помощью кабеля 2 связи подкгцочсц к последовательно соединенным блоку 3 сравнения, реагирующему блоку 4 и к выходному блоку 5. Блок 3 сравнения выполнен в виде несимметричного резистивного моста 6, элемента 7 ЗАПРЕТ, первого и второго диодов 8 и 9 соответственно и блока О опорных напряжений, выполненного цо мостовой схеме, при этом противоположные плечи моста ооразованы резистором и стабилитроном, первая и вторая вершины первой диагонали моста подключены соответственно к общей шине - Е и к выводу +Е дополнительного источника питания. Выход датчика 1 контролируемого параметра подключен к первой вершине 11 первой диагонали несимметричного резистивного моста 6, вторая вершина 12 указанной диагонали подключена к обшей шине-Е дополнительного источника питания блока 10 опорных напряжений, к первой вершине 13 второй диагонали несимметричного резистивного моста 6 подключен вход 14 реагирующего блока 4 и через последовательно соединенные элемент 7 ЗАПРЕТ и первый диод 8, включенный в обратном направлении, первая вершина 15 второй диагона 40 45 50 55 устройства, указанный блок сравнения выполнен в виде несимметричного резистивного моста, элемента ЗАПРЕТ, двух диодов и блока опорных напряжений, выполненного по мостовой схеме, при этом противоположные плечи моста образованы резистором и стабилитроном, первая и вторая вершины первой диагонали моста подключены соответственно к общей шине и к выводу дополнительного источника питания, причем выход магнитного усилителя с само- насыщением подключен к первой вершине первой диагонали несимметричцсго резистивцого моста, вторая вершина указанной диагонали подкл 1 очеца к обшей шине дополнительного источника питания блока опорных напряжений, к первой вершине второй диагонали несимметричного рсзистивного моста подключены один из входов реагирующего блока и через г оследовательно соединенные элемент ЗАПРЕТ и первый диод, включенный в обратном направлении, первая вершина второй диагонали моста олока опорных напряжений, вторая вершина указанной диагонали через второй диод, включенный в прямом направлении, под. ключена к точке соединения второй вершины второй диагонали несимметричного резистивного моста и другого входа реагирующего блока, выход последнего соединен с запрешаюгцим входом элемента ЗАПРЕТ и входом выходного блока. 20 25 Зо 35 ли моста блока 10 опорных напряжений, вторая вершина 16 указанной диагонали через второй диод 9, включенный в прямом направлении, подключена к точке соединения второй вершины 17 второй диагонали несимметричного резистивного моста 6 и входа 18 реагирующего блока 4, выход последнего соединен с запрещающим входом элемента 7 ЗАПРЕТ и входом выходного блока 5.Устройство работает следующим образом.Для определения полярности тока используется различие формы выходного напряжения магнитного усилителя с самонасыщением (МУС) на левой ветви характеристики в области отрицательной обратной связи (ООС) и на правой ветви характеристики в области положительной обратной связи (ПОС). В ПОС напряжение на выходе МУС в интервале полупериода питающего напряжения 0С 1( ;, где а( - угол насыщения сердечников МУСа, т. е. когда ооа сердечника МУСа не насыщены, равно напряжению холостого хода с) х.х После насыщения одного из сердечников, т. е. в интервале с- (ит (7 Гвыходцое напряжение представляет собой прямоугольные импульсы, амплитуда которых равна напряжению питанияНа левой ветви выходное напряжение МУС в 1-ом и 2-ом интервалах полупериода практически равны, а их мгновенные значения пропорциональны току, протекающему в зашишаемом участке сети.Соотношение между резисторами несимметричного резистивного моста 6 выбрано таким образом, чтобы выполнялось условие%).)аБлок 1 О опорных напряжений формирует два стабилизированных напряжения: на выходе равное (0,6 - 0,8) 1 п, глемп амплитуда выходного напряжения МУС, а на выходе 16 равное (1,1 - 1,2) х.х, где Ух.х. -- напряжение холостого хода МУС.Протекание токов нормальных эксплуатационных режимов через защищаемый участок сети, соответствующих работе МУС на правой ветви характеристики в интервале 0 (ы 1 (приводит к отпиранию диода 9 и появлению во второй вершине 17 второй диагонали несимметричного резистивного моста с напряжением равным (1,1 - ,2)ЪХ, определяемым стабилизированным напряжением во второй вершине 16 второй диагонали блока 10 опорных напряжений. Под действием обратного напряжения, п)эиложеццого к диоду 8, последний запирается и отключает первую вершину 13 второй диагонали несимметричного резистивного моста 6 от первой вершины 15 второй диагонали моста блока 10 опорных напряжений.ЮЗ017, Уд(1 ГХ,Х.1.у 1 т=(1,1- 1,2) Ь,х,5 10 15 20 25 30 ФОГсчп.а изобретения 35 40 45 50 55 Поэтому в интервале 0 4 М (выполняется следующее соотношение между напряжениями в вершинах 13 и 17 несимметричного резистивного моста 6. Из условия (2) следует, что на вход 18 реагируюшего органа 4 поступает напряжение 1 большее чем на вход 14. Под действием указанной разницы напряжений в вершинах 13 и 17 несимметричного резистивного моста 6, сигнал на выходе реагирующего органа 4 удерживается в состоянии, соответствуюшем логическому нулю.В интервале с 4 сд 1 (Я выходное напряжение МУС представляет собой. прямоугольные импульсы, амплитуда которых равна напряжению питания МУС, поэтому согласно условию (1), напряжение в первой вершине 13 второй диагонали несимметричного моста 6 возрастает быстрее, чем напряжение во второй вершине 17 указанной диагонали, однако срабатывания реагируюшего органа 4 не происходит, ввиду того, что последний имеет задержку на срабатывание, равную (0,1 - 0,2) Т, где Т - период питающего напряжения МУС. В момент равенства напряжения в первой вершине 15 второй диагонали моста блока 10 опорных напряжений и напряжения в первой вершине 13 второй диагонали несимметричного резистивного моста 6 отпирается диод 8 и через элемент 7 ЗАПРЕТ осуществляется стабилизация напряжения в первой вершине 13 второй диагонали несимметричного резистивного моста 6 до уровня, задаваемого с помошью блока 1 О опорных напряжений в первой вершине 15 второй диагонали моста, так как на входе элемента 7 ЗАПРЕТ присутствует разрешаюший сигнал с выхода реагирующего органа 4. Во второй вершине 17 второй диагонали несимметричного резистивного моста 6 напряжение в этом полупериоде возрастает до величины большей, чем в первой вершине 13 второй диагонали указанного моста, так как в это время запирается диод 9, который отключает его от второй вершины 16 второй диагонали блока 10 опорных напряжений.Таким образом, как в первом 0 Са 1(А так и во втором с 6 И 1,1),интервалах реагирующий орган 4 удерживается в состоянии, соответствуюшем логическому нулю.При обрыве кабеля 2 связи в нормальных эксплуатационных режимах напряжение во второй вершине 17 второй диагонали несимметричного резистивного моста 6 устанавливается равным напряжению во второй диагонали 16 второй диагонали блока 10 опорных напряжений, а напряжение в первой вершине 13 второй диагонали несимметричного резистивного моста 6 становится равным нулю, так как диод 8 будет закрыт обратным напряжением в первоц вершине 15 второй диагонали блока 1 д опорных напряжений, что соответствует условию (2) нормального эксплуатационногоо режима. Поэтому реагирующий орган 4 остается в первоначальном положении и ложных срабатываний устройства не происходит.Появление обратных токов практически с любой скоростью нарастания и любой кратности вызывает переход МУС на левую ветвь характеристики, которая характерна тем, что выходное напряжение МУС как в интервале 0 (И 1 о гак и в о (сМ11, практически равно. В результате чего напряжение в первой вершине 13 второй диагонали несимметричного моста 6 возрастает быстрее чем напряжение во второй вершинс 17 второй диагонали указанного моста УвУл, что приводит к срабатыванию реагирующего органа защиты, а тдкже к появлению здпрешающего сигнала цз входе элемента 7 ЗАПРЕТ, который отключает перву 1 о вс - шину 13 второй диагонали несимметричного резистивного моста 6 от первой вершины5 второй диагонали блока 1 О опорных напряжений и исключает цесрабатывацие зашиты прц больших кратностях обратного тока. Таким образом, предложенное техническое решение, позволяет повысить надежность работы, путем исключения логцчцых срабатываний устройства цри поврсждсццц кабеля связи. Устройство для запиты от обратных токов, содержашсе ддтчцк контролируемого параметра, выполненный в виде магнитного усилителя с самондсышенцем, выход которого подключен с помогцыо кабеля связи к последовательно соединенным блоку сравнения и реагирующему блоку. выходной блок, выход последнего является выходом устройства, отличающееся тем, что, с цел ькэ повыгпения надежности раооты, путем исключения ложных срабатываний устройства прц повреждении кабеля связи, указанный блок сравнения выпо,шец в виде несимметричного резистивцого моста, элемента ЗАГ- РЕТ, двух диодов и блока опорных напряжений, выполненного по мостовой схеме, прц этом противоположные плечи моста образованы резистором и стабцлитроном, пер- . вая и вторая вершины первой диагонали моста подключены соответственно к обшей шине и к выводу дополнительного источника питания, причемвыход магнитного усилителя с самоцасышением подключен к первой вершине первой диагонали несцммстричцого резистивцого моста, вторая вершина указанной диагонали подключена к обшей шине дополнительного источника питания блока опорных напряжений, к пер855830 вой вершине второй диагонали несимметричного резистивного моста подключены один из входов реагирующего блока и через последовательно соединенные элемент ЗАПРЕТ и первый диод, включенный в обратном направлении, первая вершина второй диагонали моста блока опорных напряжений, вторая вершина указанной диагонали через второй диод, включенный в прямом направлении, подключена к точке соединения второй вершины второй диагонали несимметричного резистивного моста и 8другого входа реагирующего блока, выходпоследнего соединен с запрещающим входом элемента, ЗАПРЕТ и входом выходного блока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Кротов А. А. и Максимов М. К. Магнитные элементы в судовых системах автоматики.-Судостроегие, 1970, с. 184 - 187.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 25435624-07, кл. Н 02 Н 318,1978 (прототип) .Редактор Т. Парфенова Закан 6946/77 Составитель Л. Воропаева Тех ред А. Бой кас Корректор С. Корниенко Тираж 675 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП Патен 1, г. Ужгород, ул. Проектная, 4