Реле минимального тока

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическикРеспублик 111964836фФЕ 90 ЮЗИАЬВСЫИЗЭТВК;1 МтЪ .",4БЙБЛ)1" т,-чРЦМК з(22) Заявлено 29.1280 (21) 3226319/24-07 Н 02 Н 3/12Н. 01 Н 83/06 с присоединением заявки М 9 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 07 Л 0.82. Бюллетень М 9 37 53) УДК 621, 316. .925(088,8) Дата опубликования описания 07,1082(72) Авторизобретения Ю,С. Беляков Карельское районное энергетическое управление Карелэнерго(54) РЕЛЕ МИНИМАЛЬНОГО. ТОКА Изобретение относится к электротехнике, а имя.нно к релейной защитеи автоматике энергосистем и можетиспользоваться в схемах противоаварийной автоматики однофазного автоматического повторного включения(ЬАПВ), в устройствах резервированияотказа выключателей, и т.п. в качестве индикатора., отображающего то,что величина перемейного тока сталаменьше некоторой заданной. величины,Известны реле, которые .используются как упомянутые индикаторы..К ним относятся выпускаемые промышленностью реле серии РТи РТ/Р.Кроме того известны разработки реле, которые могут использоватьсядля этих целей, выполненные с применением полупроводниксвой техники1 и 2,Однако электромеханические релеи реле, выполненные на их основе,имеют малую чувствительность, склонность к вибрации контактов при больших кратностях токй, большое потребление мощности. Кроме того, всеупомянутые реле этой группы по сути;дела являются реле максимальноготока, поэтому при наличии тока онинаходятся в сработавшем состоянии,что увеличивает ненадежность их функционирования в качестве реле минимального тока.Известны разработки собственного реле минимальных электрических величин 3,Однако функции, выполняемые этими реле, существенно отличаются от функций реле, используемых в релейной защите и автоматике энергосис,тем для упомянутых целей. Наиболее близким к предлагаемому 15основы используют электромагнитныереле тока, но имеющие дополнительные обмотки, которые наматываютсяповерх токовых, Дополнительные обмотки соединяются последовательнои через регулирующий резистор подключаются к цепям напряжения Ьбмотки и магнитопровод реле по сути являются преобразователями тока исоответственно напряжения в магнитный поток. Кроме того, в магнитопроводе происходит суммированиепотоков и результирующий магнитныйпоток действует. на .основной релейный элемент - подвижный якорь ре- ЗО е 4.Если токовые обмотки включить так, чтобы по ним протекал ток выбранной фазы (например фазы А , а дополнительную обмотку включить на ли нейное напряжение, образуемое фазными, в наименовании которых отсутствует наименование выбранной фазы тока (т .е, в данном случае фаз 3 и С), то при протекании через реле емкостного то 1 а можно получить компенсацию магнитного потока реле, 10 образуемого емкостным током, Основное назначение таких селе - косвенный контроль линии электропередачи, отключенной с противоположного конца. На комплексной плоскости характеристика такого реле представляется в виде окружности с центром, смещеннью вдоль положительной мнимой оси на величину компенсации. При этом в зависимости от величины компенсации, т.е. радиуса окружности, начало координат может находиться как вне, .так и внутри окружности.Однако упомянутые реле не могутудовлетворять многим требованиям, которые обуславливаются режимами энергосистем. Эти реле, используемые в качестве индикатора отключения лирии,электропередачи с противоположного конца, могут компенсировать только емкостный ток линии, В случае ЗО наличия нагрузочных отпаечных подстанций на линии требуется компенсация токов этой нагрузки, что упомянутые реле не .могут выполнить. Чувствительность реле, т.е. в данном 35 случае величина отличия от нуля результирующего магнитного потока, при котором реле отпадает, недостаточна, Так для цепей с номинальным током 5 А по условию термической устойчи О вости возможно использование в качестве основы реле серии РТс номщальным током 2 А и параллельным соединением обмоток, что соответст-вует минимальной уставке 1 А, т.е. 45 20 от номинального тока, Это приводит к тому, что становится большой вероятность попадания вектора тока реальногонагрузочного режима линии внутрь характеристики, это вызывает отпадание реле и, как следствие, ложную работу автоматики. Кроме того, правильность настройки р ле не может быть непосредственно и мерена. На линиях,.оборудованных О В, нередко возникает режим, при 55 котором линия со стороны, где установлены реле контроля тока отключена непалнофазно, а с противоположного конца трехфазно, В этом случае действие автоматики, реагирую щей на .отключение линии,.необходимо, однако известные реле не сработают.Цельюизобретения яэляется устранение вибрацйи при номинальных и. повышенных токах, недостаточнойнадежности функционирования, недостаточной чувствительности, расширение функциональных воэможностейреле и осуществление воэможностиавтоматической перестройки характеристики,Укаэанная цель достигается тем,что в реле минимального, тока, содержащее преобразователи тока и напряжения в пропорциональные им напряжения, элемент сравнения, пороговый и исполнительный элемент, дополнительно введены блок моделирбванияпоперечной проводимости линии электропередачи, сумматор, переключательрежима работы при этом пороговыйэлемент выполнен в виде операционного усилителя постоянного тока в ре-жиме компаратора, вход которого черезсумматор и переключатель режима работы подключен к выходу преобразова-.теля тока в пропорциональное емунапряжейие и к выходу блока моделирования поперечной проводимости линии электропередачи, к выходу порогового элемента подключен исполнительный элемент с двумя входами, .однииз которых, вход срабатывания,.подключен к выходу порогового элементанепосредственно, а другой вход торможение, - через конденсатор.С целью компенсации то(а любойфазы и величины линии электропередачи, отключенной с противоположногоконца, модель поперечной проводимости линии электропередачи выполненав виде фазовращательной йС -цепи,подключенной к трансформатору напряжения и переменного резистора,включенного между средней точкойего вторичной обмотки и точкой соединения резистора и конденсаторафазовращательной ЙС-цепи.На Фиг.1 показана блок-схемаустройства; на Фиг.2 - принципиальная схема. конкретного реле, реагирующего на фазный ток и напряжениена фиг.З - характеристики .предлагаемого реле и реле прототипа,Преобразователи входных величинтока 1 и напряжения 2 (Фиг.1 и 2)предназначены для получения напряжений, пропорциональных требуемымвидам, токов и напряжений. Так могутбыть использованы фазные токи инапряжения, Фазные токи и линейныенапряжения или токи и напряженияотдельных последовательностей, например, прямой последовательности. Модель поперечной проводимости линии3 позволяет получить на ее выходенапряжение, пропорциональное токулинии при отключении ее с противоположного конца. Переключатель 4служит для изменения характеристикиреле, которое может осуществлятьсяавтоматически. Основной релейныйэлемент 5, выполненный на базе операционного усилителя постоянного тока в режиме компаратора, преобразует входной синусоидальный сигнал в напряжение прямоугольной формы, К выходу усилителя подключается конденсатор б, тем самым формируются два сигнала, полный - непосредственно с выхода усилителя и после конденсатора, содержащий только переменную составляющую. Исполнительный орган 7 срабатывает при наличии только первого сигнала и отсутствия второго.Условие срабатывания, таким образом, возникает, если суммарный сигнал на входе операционного усилителя становится ниже порога его чувствительности, при котором усилитель переходит в одно из двух устойчивых состояний и на его выходе исчезает переменная составляющая,На фиг .2 изображена принципиальная схема конкретного реле, реагирующего на фазный ток ы фазное напряжение. Трансреактор Т 1, резистор К 1, конденсатор С 1 и стабилитроны ст 1 и СТ 2 образуют преобразователь фазного тока 5 в пропорциойальное ему .напряжение О (блок 1), С 1 сни-. жает уровень высших гармонических составляющих, СТ 1 и СТ 2 ограничивают напряжение 0 при больших входных .токах, Трансформатор Т 2 преобразует входное фазисе напряжение О в пропорциональное ему напряжение О(блок 2). Регулируемый рЕзистор )12, конденсатор С 2 и регулируемый резистор КЗ, включенный по схеме потенциометра, образуют модель поперечной проводимости пинии, отключенной с противоположного конца (блок 3) За счет фазовращательной цепочки К 2 - С 2 напряжение 0 на выходе устройства, моделирующего поперечную проводимость линии, .может находиться как в 111, так и в 1 У квадрантах, тем самым компенсировать напряжение 0 , пропорциональное току .Э, который может находиться в 1 или 11 квадрантах, в .частности он может быть чисто емкостнни. При изменении полярности выходного напряжения фаэовращательной ЙС-ценочки его вектор может находиться в 1 и 11 квадрантах, тем самым компенсировать ток Р, находящийся в 1,11 и 1 У квадрантах. В итоге с помащью предлагаемой модели поперечной проводимости линии электропередачи можно компенсировать ток линии, находящейся в любом квадранте, Переключатель 4 позволяет изменять характеристику реле, смещая ее на величину, определяемую настройкой блока 3- поперечной проводимости линии, или51 О перенося в начало координатЕслиперемычка установлена в положение0-1, то реле имеет смещение, а вположении 0-2 - не имеет. В положении 0-3 предусматривается автоматическое изменение характеристики,т.е. автоматический ввод смещенияили перенос в начало координат, Переменный резистор К 4, являясь регу"лятором чувствительности основногорелейного элемента, одновременно.суммирует напряжения О и О , формируемые блоками 1 и 3, Операционный усилитель, постоянного тока (ОУ)работает в режиме компаратора с )5 положительной и отрицательной обратной связью, которая определяетсярезисторами Й 5 и Кб (отрицательная)и К 7, К 8 (положительная). В такомрежиме ОУ имеет характеристику в 20 виде прямоугольнойпетли гистерезиса и обладает некоторой зоной нечувствительности. Если входнойсигнал по величинеменьше этой зоны, то усилитель находится в одномиз устойчивых состояний, на выходеего появляется .положительный илиотрицательный, но постоянный во времени сигнал. При превышении сигналана входе усилителя зоны. нечувствительности на выходе его образуетсязнакопеременное. напряжение прямоугольной формы. В целом основнойрелейный элемент дает на выходепостоянное во времени напряжениеположительного:или отрицательногознака, если напряжение на.входе непревышает порога чувствительностикомпаратора, и дает знаконеременное напряжение прямоугольной формы, если - превышаетКонденсатор 40 СЗ (блок б) выделяет переменнуюсоставляющую напряжения, снимаемогона выходе основного релейного эле-.мента 5, Исполнительный орган 7выполнен на основе двухобмоточного 45 :поляризованного реле Рй . Рабочая.обмотка Рт.е. обмотка, действУющая нЪ срабатывание, через диодныйвыпрямительный мостик подключена непосредственно к выходу основногорелейного элемента 5. таким образом, через нее протекает ток, еслиосновной релейный элемент исправен,но находится в любом состоянии,выдавая как знакапеременный, таки постоянный сигнал, Тормозная обмотка (Т),подключена к основномурелейному элементу через конденсатор.б, поэтому она обтекается током только в случае, если на выходе основного релейного элемента знакопереф менное напряжение, В результатеисполнительное реле срабатывает,если на выходе основного релейногоэлемента отсутствует.энакопеременное напряжение, но присутствует 65 постоянное.По отношению к входная величинамиисполнительное реле имеет два ,условия срабатывания, Если характеристика имеет смещение (фиг.3,8), то срабатывание происходит приусловии компенсации тока линии током смоделированным напряжением и поперечной проводимостью лииии. Если характеристика находится в центре (Фиг. 3,9), то срабатываниепроисха, т при уменьшении тока ниже 10 некоторой величины (т.е, как реле минимального тока в чистом виде)Для сравнени на Фиг.3 дана характеристика реле прототипа (10).15формула изобретения1. Реле минимального тока, содер" жащее преобразователи тока и напря- .2 О щения в пропорциональные им напряже. ния, элемент сравнения, пороговый и исполнительный элемент, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и чувствитель- ности реле, устранения вибраций контактов и возможности автоматического изменения характеристики, в него дополнительно введены блок моделирования поперечной проводимости ли :нии электропередачи, сумматор, переключатель режима работы, при этом пароговый элемент выполнен в виде операционного усилителя постоянного тока в режиме компаратара, вход ко- . торого.через сумматор и переключа тель режима работы подключен к выходу преобразователя тока в пропор циональное ему напряжение и к. выходублока моделирования поперечной проводимости линии электропередачи, к выходу порогового элемента подклю-, чен исполнительный элемент с двумя входами, один из которых, вход- срабатывание, подключен к выходу порогового элемента непосредственно, а другой вход, торможение,- через конденсатор.2. Реле по и. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью компенсации тока любой фазы и величины линии электропередачи, отключенной с противоположного конца, .модель поперечной проводимости линии электропередачи выполнена в виде Фазовращательной ЙС-цепи, подключенной к трансформатору напряжения и переменного резистора, включенного между средней точкой его вторичной обмотки и точкой соединения резистора и конденсатора Фазавращательной кС- цепи. Источники информации р принятые во внимание при экспертизе1, Ванин В,К., Павлов И.М, Релейная защита на элементах вычислительной техники. Л., ЛПИ им.М.И,Калинина, 197.2. Паперно Л,Б, Проектирование устройств релейной защиты на бескон- тактнйХ элементах, М Высшая школа, 1979.3. Авторское свидетельство СССР У 441627, кл. Н 02 Н 3/08, 1969.4. Авторское свидетельство СССР Р 309408, кл. Н 01 Н 51/12, 1963,964836 Аг. Р Составитель В. Зимаковра ТехредМ.Гергель , Корректор Н.Бур Редакто аэ 7679/39 Тираж 669 ВНИИПИ Государствен по делам иэобрете 113035, Москва, Ж, РПодписного комитета СССРний и открытийаушская наб д. 4/ Филиал ППП Патент,1 жгород, ул. Проектн