Реле направления мощности

)5 Н 02 Н 3/38 ИЕ ИЗОБ ТЕН ОПИСА К АВТОРСКО СВИДЕТЕЛЬСТВ М О ГОСУДАРСТВЕННый КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Невинномысское производственное объединение "Азот"(56) Авторское свидетельство СССР Ь 1095297, кл. Н 02 Н 3/38, 1984.Авторское свидетельство СССР М 1487118, кл. Н 02 Н 3/38, 1987.(54) РЕЛЕ НАПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТИ (57) Использование: релейная защита линий электропередач с повышенной чувствительностью, Сущность изобретения:, устройство содержит блок сравнения фаз, состоящий Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите, и может быть использовано в устройствах релейной защиты линий электропередачи.Известно реле направления мощности, содержащее блоки совпадения положительных и отрицательных знаков тока и напряжения, счетчик надва импульса, интегратор и блок сброса интегратора, реагирующий орган,. Недостаток этого реле заключается в том, что оно может ложно срабатывать при наличии апериодической слагающей полного тока.Известно также устройство для направленной токовой защиты, содержащее датчики тока и напряжения, пороговый блок, три формирователя прямоугольных импульсов, два блока задержки, два блока дифференцииз четырехвходового сумматора 12 с одинаковыми входными резисторами 13 - 16, к каждому входу которого подключены попарно диоды 17 и 18, 19 и 20, 21 и 22, 23 и 24, причем к резисторам 13 и 14 диоды подключены анодами, а к резисторам 15 и 16 - катодами, Катоды каждой парыля,диодов 17, 18 и 19, 20 подключены к однополярным выводам двухобмоточных вторичных обмоток датчиков напряжения 1 и тока 2, аноды каждой пары диодов 21, 22 и 23, 24 подключены к разнополярным выводам датчиков напряжения и тока соответственно. Ширина импульса на выходе сумматора ",2 пропорциональна фазовому углу. Фиксация заданного угла осуществляется при совпадении импульсов одновибраторов 7, 8 с сигналом высокого уровня формирователя 5. 3 ил. рования, инвертор, ограничитель импульсов, элемент И, исполнительный блок.Недостатком известного устройства яв-4 ляется то обстоятельство, что при токах ко Я роткого замыкания трансформаторы тока С) насыщаются и форма кривой тока становится несинусоидальной, при этом однократное . и тем более двукратное дифференцирование такого сигнала может принести к неселективноыу срабатыванию устройства.Наиболее близким к предлагаемому является реле направления мощности, содержащее датчики напряжения и тока, блок геометрической разности и блок арифметического суммирования, элемент сравнения, два формирователя импульсов, инвертор, два одновибратора, два О-триггера, логический элемент И и исполнительный орган,10 20 причем блок арифметического суммирования выполнен в виде двух последовательно соединенных диодных мостов, а блок гео.- метрической разности - в виде диодного моста с разделительными диодами.Недостатком этого реле является наличие зоны нечувствительности, обусловленной порогом открытия четырех последовательно соединенных диодов в блоке арифметического суммирования и трех последовательно соединенных диодов в блоке геометрической разности.Целью изобретения является повышение чувствительности и упрощение реле,Поставленная цель достигается тем, что в реле направления мощности, содержащее датчики тока и напряжения, два формирователя прямоугольных импульсов, вход первого из которых подключен к выходу датчика напряжения, а вход второго подключен к выходу блока сравнения, вход которого подключен к выходам блоков геометрической разности и арифметического суммирования, при этом выход первого формирователя прямоугольных импульсов подключен через последовательно соединенные инвертор и первый одновибратор к С-входу второго О-триггера, О-вход которого подключен к выходу второго формирователя прямоугольных импульсов и 0-входу первого О-триггера, С-вход которого через второй одновибратор подключен ко входу инвертора и исполнительный орган, датчики тока и напряжения выполнены в виде промежуточного трансреактора и трансформатора соответственно с двумя одинаковыми последовательно соединенными вторичными обмотками, точка соединения которых подключена к клемме для соединения с общей шиной устройства, блок геометриче-. ской разности выполнен в виде четырех диодов, катоды которых подключены к одномерным выводам вторичных обмоток датчиков напряжения и тока, а блок арифметической суммы выполнен в виде четырех диодов, аноды которых подключены к разномерным выводам датчиков напряжения и тока, второй О-триггер снабжен й-входом, соединенным с выходом первого О-триггера, а выход второго О-триггера подключен к исполнительному органу.,На фиг.1 изображена функциональная схема реле; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Реле содержит датчик 1 напряжения и датчик 2 тока. выполненные в виде промежуточного трансформатора и трансреактора соответственно с двумя одинаковыми последовательно соединенными вторичными обмотками, точка соединения которых 25 30 35 40 45 50 55 подключена к общей шине устройства, блок геометрической разности 3, выполненный в виде четырех диодов; катоды которых подключены к одномерным выводам вторичных обмоток датчиков напряжения 1 и тока 2, блок арифметической суммы 4, выполненный в виде четырех диодов, аноды которых подключены к разномерным выводам датчиков напряжения 1 и тока 2, блок 5 сравнения; ко входу которого подключены блоки геометрической разности 3 и арифметической суммы 4, формирователь прямоугольных импульсов б, вход которого подключен ко вторичной обмотке датчика напряжения 1, формирователь прямоугольных импульсов 7, вход которого подключен к выходу блока 5 сравнения, инвертор 8, вход которого подключен к выходу формирователя прямоугольных импульсов б, одновибратор 9,вход которого подключен к выходу формирователя прямоугольных импульсов б, одновибратор 10, вход которого подключен к выходу инвертора 8, О-триггер 11, С-вход которого подключен к выходу одновибратора 9, а 0-вход - к формирователю прямоугольных импульсов 7, О-триггер 12, С-вход которого подключен к выходу одновибратора 10, О-вход - к формирователю прямоугольных импульсов 7, а В-вход - к выходу О-триггера 11, исполнительный орган 13, вход которого подключен к выходу О-триггера 12,Блок 5 сравнения выполнен в виде четырехвходового. сумматора 14 с одинаковыми входными резисторами 15 - 18, к входу каждого из резисторов 15 и 16 подключены по- парные диоды блока 3 геометрической разности, при этом катоды каждой пары диодов подключены к однополярным выводам датчиков напряжения 1 и тока 2, а к входам резисторов 17 и 18 подключены попарно диоды блока 4 арифметической суммы, при этом аноды каждой пары диодов подключены к разнополярным выводам датчиков напряжения 1 и тока 2 соответственно.Реле работает следующим образом.Выходные сигналы блока 3 геометрической разности зависят от угла между векторами напряжений вторичных обмоток датчиков напряжения 1 и тока 2, причем каждой парой диодов определяется разность для положительной и отрицательной полуволн напряжения соответственно.Каждая пара диодов блока 4 арифметической суммы является двухполупериодным выпрямителем датчиков напряжения 1 и тока 2 соответственно,йирина результирующего сигнала Ор (фиг.2) на выходе блока 5 сравнения в диапазоне углов между векторами напряженияи тока 180-360 пропорциональна фаэовому углу, причем начала передних фронтов кривой напряжения и результирующего сигнала совпадают. а в диапазоне углов 0 - 180 ширина результирующего сигнала Ор обратно пропорциональна фазовому углу, при этом совпадают концы задних фронтов кривой напряжения и результирующего сигнала (фиг.2 а).При наличии апериодической слагающей в полном токе зона совпадения начал и концов фронтов кривой напряжения и результирующего сигнала сужается по синусоидальному закону, Это сужение, например, при 30% апериодической слагающей составляет агсэ 1 п 0,3 = 17,5 О для каждого квадранта, т.е, ширина зоны срабатывания реле с такой апериодической слагающей будет 145 (фиг,2 б), для 707 ь апериодической слагающей зона срабатывания реле составит 91 (фиг. 2 в),.Когда апериодическая слагающая превышает периодическую. в течение целого периода, реле не срабатывает.Фаэнце напряжения и ток подаются на входы датчиков напряжения и тока, с выхода которых преобразованные и находящиеся в противофазе напряжения 01 и 01. 02 и 02 подаются на вход блока 5 сравнения (фиг.З, напряжения 01 и 02 не показаны), причем напряжения на выходе трансреактора 02 и 02 смещены по отношению к первичному току на 90 (исходя иэ принципа работы разомкнутого трансреактора). Напряжение 01 подается также на вход формирователя импульсов 6. Результирующий сигнал Оз иэ блока 5 сравнения подается на .формирователь прямоугольных импульсов 7 (фиг.З), В формирователях 7 и 6 сигналы преобразуются в прямоугольные импульсы 04 и 05 соответственно (фиг,З), Сформированные в формирователе 7 импульсы 04 подаются на О-входы триггеров 11 и 12. Прямой соответствующий положительной полуволне напряжения импульс с формирователя 6 подается на вход одновибратора 9, а инверсный соответствующий отрицательной полуволне напряжения импульс Об с инвертора 8 подается на вход одновибратора 10. Импульсы низкого уровня От и Ов (фиг.З) с одновибраторов 9 и 10 подаются на С-входы триггеров 11 и 12 соответственно. При одинаковом изменении ширины импульсов обоих одновибраторов изменяется эона срабатывания реле беэ изменения диапазона углрв срабатывания, например при ширине импульсов на выходе обоих одновибраторов 30 зона срабатывания будет находиться в диапазоне 150 ЗЗОО, т,е. диапазгн срабатывания остался 330-150-180 О.В режиме прямого тока в диапазоне углов 0-180 с апериодической слагающей 5 полного тока или беэ нее передний фронтимпульсов с формирователя 7 не совпадает с передними фронтами импульсов с формирователя 6 и инвертора 8, следовательно. не совпадают передние фронты синхронизиру ющих импульсов с одновибраторови 10 наС-входах триггеров 11 и 12 с импульсами высокого уровня на О-входах этих триггеров, Триггеры не переключаются, реле не срабатывает (фиг,За,б).15 В режиме обратного тока в диапазонеуглов 180-360 с, апериодической слагающей полного тока или без нее передние фронты синхронизирующих импульсов совпадают с импульсами высокого уровня на 20 О-входах триггеров 11 и 12. Триггер 11 переключается, снимает запрет с установочного й-входа триггера 12 (Оя), последний переключается (О ю), реле срабатывает (011, фиг.Зв, г).25 В нормальном режиме угол между напряжением и током на входе датчиков напряжения и тока принимается близким к нулю, Угол между напряжениями на вторичных обмотках датчиков напряжения и тока 30 (трансреактор не нагружен) составляет примерно 90 О, При углах между первичными напряжением и током 0-180 и без апериодической слагающей реле не срабатывает, а при углах 180-360" срабатывает. При 506 35 апериодической слагающей эона срабатывания реле находится между 210 - ЗЗОО,Реле не срабатывает при обрыве цепейтрансформаторов напряжения, так как в этом случае отсутствуют сигналы с блока 5 40 сравнения (токовый сигнал взаимно компенсируется на входе сумматора 14) и формирователя 6.Реле обладает высокой помехоустойчивостью, так как его срабатывание при дей ствии помех может произойти только придвукратном совпадении помехи в коротком промежутке времени действия одновибраторов, т,е. должен совпадать передний фронт сигнала одновибратора 9 с высоким 50 уровнем сигнала формирователя 7 в одномполупериоде и передний фрон: сигнала одновибратора 10 с высоким уровнем формирователя 7 в другом полупериоде, На всем остальном промежутке времени, когда од новибраторы не возбуждаются, триггеры 11и 12 не меняют своего состояния.На входе блока 5 срвпения в цепяхвыпрямления применегто по одному диоду, в результате чегт чсс ,вствительности по сравнению с и,1 нг,.1 сниженапри одновременном упрощении реле. Срабатывание реле обеспечивается при 1 остаточного напряжения.Формула изобретения Реле направления мощности, содержащее датчики тока и напряжения, два формирователя прямоугольных импульсов, вход первого из которых подключен к выходу датчика напряжения, а вход второго - к выходу блока сравнения, вход которого подключен к выходам блоков геометрической разности и арифметического суммирования, при этом выход первого формирователя прямоугольных импульсов подключен через последовательно соединенные инвертор и первый одновибратор к С-входу второго О-триггера, О-вход которого подключен к выходу второго формирователя прямоугольных импульсов; и О-входу первого О-триггера. С-вход которого через второй одновибратор подключен к входу инвертора, и исполнительный орган, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности И упрощения реле, датчики тока и напряжения выполнены в виде промежуточного транс реактора и трансформатора соответственно с двумя одинаковыми последовательно соединенными вторичными обмотками, точка соединения которых подключена к клемме для соединения с общей шиной 10 устройства, блок геометрической разностивыполнен в виде четырех диодов, катоды которых подключены к одномерным выводам вторичных обмоток датчиков напряжения и тока, а блок арифметической суммы 15 выполнен в аиде четырех диодов, аноды которых подключены к разнополярным выводам датчиков напряжения и тока, второй О-триггер снабжен В-входом, соединенным с выходом первого О-триггера, а выход вто рого О-триггера подключен к исполнительному органу.1720122 Составитель П,СуворовТехред М.Моргентал Редактор Н.Горват Корре арош изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина. 1 аз 775 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5