Устройство для токовой защиты с зависимой характеристикой срабатывания

(71) Рижский политехнический институт им. А.Я. Пельше(56) Авторское свидетельство СССР У 1138873, кл, Н 02 Н ЗЛ 8, 1983.Авторское свидетельство СССР И 1274052, кл. Н 02 й 3/08, 1984, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ С ЗАВИСИМОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ СРАБАТЫВАНИЯ(57) Изобретение относится к релейной защите электроустановок. Цель изобретения - повышение точности работы. Поставленная цель достигается тем, что значение моделируемой устрой ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИН АВЧОРСНОМУ СВИ ством температуры хранится,в регистре16 памяти. Нагрев электроустановкимоделируется за счет накопления заравные промежутки времени в регистре16 памяти суммы слагаемых, числовыезначения которых пропорциональны квадратам значений входного тока. Охлаждению электроустановки соответствуетмногократное уменьшение в течение времени каждого цикла преобразованияаналого-цифровым: преобразователем3 содержимого регистра 16 памяти заинтервалы времени, длительность которых обратно пропорциональна числовому значению кода, записанного врегистр 16 памяти, В зависимости отрежима работы электроустановки автоматически выбирается одно из двухзаданных значений постоянной времениее охлаждения. 1 ил.Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам релейной защиты, которые контролируютток нагрузки защищаемой электроустановки, моделируют процессы ее нагре 5ва и охлаждения и воздействуют наотключение с выдержкой времени, зависящей от интенсивности этих процесов, в слуцае, когда перегрев превыает допустимый,Цель изобретения - повышение точности работы устройства.На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройСтва.Устройство содержит преобразоваГель 1 входного тока в напряжение,нуль-орган 2, аналого-циФровой префразователь (АЦП) 3, квадратор 4.,два мультиплексора 5 и 6, эадатчик 7ага уменьшения температуры, сумматортаймер 9, задатцик 10 времени усавки, три компаратора 11-13, выцитающий счетцик 1 Й, преобразователь 15 25кода в частоту, регистр 16 памяти,задатцик 17 температурной уставки,формирователь 18 сигнала начальнойустановки и исполнительный элемент 9.Устройство работает следующим об- Зп.разом.При отключенной электроустановкеток нагрузки равен нулю, нуль-орган2 находится в сработанном состоянии,сигнал с его выхода поступает на управляющий вход второго мультиплексора 6, выполненного в виде логическогопереключателя. Электроустановка находится в состоянии теплового равновесия с окружающей средой При 40включении питания Формирователь 18сигнала начальной установки вырабатывает сигнал, поступающий навходы установки нулей регистра 6 памяти и вычитающего счетцика 14, атакже на вход запуска таймера 9.Происходит очистка содержимого регистра 16 памяти и выцитающего сцетцика 14, Так как значение временнойустановки положительно, то третийцифровой компаратор 13 срабатывает ивыдает управляющий сигнал на управляющий вход записи регистра 16 памяти,Запускается таймер 9, выполненный ввиде счетного таймера. Так как вход55сброса таймера 9 соединен с общелшиной схемы, то таймер 9, нациная смомента запуска, непрерывно работаетв автоколебательном режиме. На выходах таймера 9 формируются последовательности импульсов с периодами следования, равными от 2 Т до 2"Т (с= = .2, 3, , ш), одна из которых (с большей частотой) поступает на тактовые входы АЦП 3 и преобразователя 15 кода в частоту, а другая последовательность импульсов по другому входу управляет запуском АЦП 3 через равные промежутки времени,Преобразователь 1 преобразует ток 1 нагрузки электроустановки в одно- полярное сглаженное напряжение , пропорциональное току 1, равное= а1, (1)где а - коэффициент пропорциональности,Это напряжение поступает на инФормационный вход АЦП 3. На информационных выходах АЦП 3 по оконцанли каждого -го цикла преобразования входного сигнала Формируется в виде двоицного кода результат и аналого 1 цифрового преобразования напряжения Б а знацит тока 1:и; =Ь 1где Ь - коэффициент пропорциональности,При этом на выходах цифрового квадратора 4 в виде цифрового слова фор мируется число, равноеА =. п 2. (3) Сигнал оконцания преобразования АЦП 3 с его выхода поступает на управляющий вход первого мультиплексора 5, используемого в качестве логического переключателя. При этом вторые информационные входы сумматора 8 на время,достаточное для записи информации врегистр 16 памяти, подключаются черезпервый мультиплексор 5 к выходам цифрового квадратора 4. Сумматор 8 осу"ществляет сложенле поступающих на его входы чисел в обратном коде с круговым переносом иэ старшего разряда в младший, В сумматоре 8 число А; суммируется с числом, хранящимся в данный момент в регистре 16 памяти. С приходом очередного управляющего импульса на управляющий вход записи регистра 16 памяти эта сумма в него записывается, Таким образом, в уст" ройство моделируется адиабатицеский нагрев защищаемого обьекта под действием тока нагрузки, Дополнительный5 15822 учет охлаждения электроустановки под действием окружающей среды дает модель, адекватную реальному процессу изменения температуры электроустановки во времени. Свободное охлаждение защищаемогообьекта моделируется в устройстве многократным за время формирования выходного сигнала АЦП 3 последовательным уменьшением содер.жимого регистра 16 памяти на постоянную положительную величину Я, числовое значение которой определяется двоичным кодом, установленным на первых выходах задатчика 7 шага уменьщения температуры. Вычитание организовано на сумматоре 8 как сложение в обратном коде с круговым переносом из старшего разряда в младший содержимого регистра 16 памяти, и числа Б,20 поступающего на вторые входы сумматора 8 с инвертирующих выходов второго мультиплексора б через первый мультиплексор 5, Формированием временных интервалов, по окончании которых температура электроустановки уменьшается на величину Б шага, управляют преобразователем 15 кода в частоту и двоичным вычитающим счетчиком 1 ч. Для сохранения точности разрядность счетчика 11 должна быть не ниже разрядности преобразователя 15 кода в частоту, При достижении числовым значением кода на выходах вычитающего счетчика 11 величины временной уста вки третий цифровой компаратор 13 срабатывает и выдает импульс на управляющий вход записи регистра 16 памяти. Содержимое сумматора 8 записывается в регистр 16 памяти. Если в ре гистре 16 памяти записано число И то средняя частота Г; следования ймпульсов с выхода преобразователя 15 кода в частоту на вход вычитающего счетчика 1 ч в соответствии с принци пом работы преобразователя 15 равна(4)где Е - значение тактовой частоты 50сигнала на выходе таймера 9;К - значение коэффициента счетапреобразователя 15 кода вчастоту,Интервал ь С 3 времени между записью 55 в регистр 1 Ь памяти числа Ы и чи- сла 506определяется выражением41 = У- (6)Сгде С - коэффициент пропорциональности.С учетом (4)ДС=Й(7)3 ,Мгде д - коэффициент пропорциональ"ности, зависящий от значенийвременной уставки, тактовойчастоты сигнала на выходетаймера 9 и коэффициентасчета преобразователя 15 кодав частоту.Известно, что для достаточно близких значений М . и Н;, экспоненциальноубывающеи Функции справедлива аппрокм3симация видаИ ., = И (1 - ), (8)где- значение постоянной времениохлаждения электроустановки,С учетом (6) выражение (8) преобразуется к видуВл= Г МВыражения (7) и (9) тождественны другдругу при определенном значении коэффициента й, Таким образом настройкавременной уставки и шага уменьшениятемпературы электроустановки позвопяетмоделировать "роцесс ее охлажденияпод действием окружающей среды с заданной постоянной времени , охлаждения,Каждое полученное на выходах суммэтора 8 число А поступает на зторыевходы первого цифрового компаратора11, где сравнивается с его уставкойТ, поданной с выходов задатчика 17температурной уставки на первые входы первого цифрового компаратора 11,Задатчик 17 температурной уставки(как задатчик 10 времени уставки изадатчик 7 шага уменьшения температуры) может быть выполнен, например,в виде наЬора перемычек или тумблеров,с помощью которых отдельные разрядывыхода задатчика подключаются ксоответствующему логическому уровню"О" или "1". В случае перегрузки электроустановки выполняется условие А 3 Т, (10)+ и 1 8 ю и первый цифровой компаратор 11 выдает управляющий сигнал на исполнитель 1582250 8ный элемент 19, действующий на отключение защищаемого объекта.При отключении электроустановки ток нагрузки равен нулю, поэтому срабатывает нуль-орган 2 и выдает сиг" нал на управляющий вход второго мультиплексора 6. При этом со вторых выходов задатцикашага уменьшения температуры через второй мультиплексор 6 и первый мультиплексор 5 на ,;вторые входы сумматора 8 поступает двоичный код, соответствующий новому значению Ь шага уменьшения температуры, а значит, новому значению по:,стоянной времени охлаждения без при,нудительной вентиляции отключенной электроустановки, На выходах цифро вого квадратора 1 получается число,равное нулю, и устройство вплоть до : последующего включения электроустановки моделирует только ее свободное , охлаждение. При выполнении условия 5О 20 А ( Я,срабатывает второй цифровой компа ратор 13 и выдает управляющий сиг, нал на формирователь 18 сигнала на, чальной .установки, который производит обнуление регистра 16 памяти и вычитающего счетчика 14. При этом двоичный код на выходах сумматора 8 , может принимать числовое значение, равное 30 А=О; 35 или А = -Я/7 45После включения электроустановки нуль-орган 2 снимает управляющий сигналсо второго мультиплексора 6, в результате чего йа его первые входы с первых выходов задатчика 7 шага уменьшения температуры поступает двоичный код, соответствующий шагу Б уменьшения температуры электроуста.новки при ее охлаждении в рабочем . режиме с принудительной вентиляцией,5 При работе электроустановки в режиме частых пусков и остановок накопление суммы в регистре 16 памяти каждый раз начинается не с нуля, а со знав зависимости от наличия управляющегосигнала на выходе АЦП 3, В обоих случаях усЛовие (11) выполняется, Таким 40образом, вплоть до включения электроустановки сохраняется исходное рабочее состояние устройства.чения температуры электроустановки в момент ее очередного включения.Устройство позволяет с большей точностью моделировать процессы нагрева и охлаждения электроустановки и максимально полно использовать перегрузочную способность электроустановки при одновременном повышении надежности ее защиты,Формула изобретенияУстройство для токовой защиты с зависимой характеристикой срабатывания, содержащее преобразователь тока в напряжение, аналого-цифровой преобразователь, квадратор, последовательно соединенные сумматор, первый компаратор и исполнительный элемент, выход которого является выходом устройства, выходы сумматора также соединены с информационными входами регистра памяти, вход начальной установки которого соединен с выходом формирователя сигнала начальной установки, к вторым входам первого компаратора подключен задатчик температурной ус"тавки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности работы, в него дополнительно введены таймер, последовательно соединенные преобразователь кода в частоту, вычитающий счетчик и второй компаратор, к второму входу последнего подключен задатчик временной уставки, нуль-орган, задатчик шага уменьшения температуры, два мультиплексора, третий компаратор, при этом выход преобразо" вателя тока в напряжение подключен к входу нуль-органа и информационному входу аналого-цифрового преобразователя, информационный и управляющий выходы которого соединены через квадратор с первыми входами и с управляющим входом первого мультиплексора соответственно, выход нуль-органа и выходы задатцика шага уменьшения температуры подключены к управляющему входу и к первым вторым информационным входам второго мультиплексора соответственно, инвертирующие выходы которого подключены к вторым входам первого мультиплексора, а прямые выходы - к первым входам третьего компаратора, выходы первого мультиплексора подключены к первым входам сумматора к вторым входам которого подклю" чены информационные выходы регистра10 182250 Составитель Л. Воропаева Техред Л.Сердюкова Корректор Н. Король Редактор й. Ревин ищиге тиеиееееве Заказ 2092 Тираж 477 Подписное,ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Иосква, Ж, Раущская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 памяти и преобразователя кода в частоту, выходы сумматора также подключены к вторым входам третьего компаратора, выход которого соединен с входом Формирователя сигнала началь 5 ной установки, выход которого соединен с входом начальной установки вычитающего счетчика, и входом запуска таймера, первый выход которого подключен к тактовым входам преобразователя кода в частоту и аналого-циФрового преобразователя, вход запускапоследнего соединен с вторым выходом таймера, выход второго компарато"ра подключен к управляющему входу регистра памяти.