Реле тока

О П И С А Н И Е 11) 815821ИЗОБВЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(23) Приоритет -Опубликовано 23.03.81. Бюллетень11Дата опубликования описания 27.03.81 ао делам изобретений и открытий(54) РЕЛЕ ТОКА 1Изобретение относится к автоматизации и релейной защите электроустановок переменного тока и может быть использовано при построении различных устройств, работающих в условиях повышенной погрешности измерительных трансформаторов тока.Известно устройство для защиты электроустановок переменного тока, содержащее трансформатор тока, зашунтированный стабилитронами, переменный резистор для регулирования установок, преобразователь тока в напряжение, выпрямитель, формирующий и логический блоки и реагирующий орган 11.Однако устройство обладает пониженной помехоустойчивостью, что объясняется способностью срабатывать без выдержки времени, Наряду с этим оно имеет недостаточ ную точность работы при насыщении измерительных трансформаторов тока.Известно также устройство, содержащее промежуточный трансформатор тока, зашунтированный регулируемым резистором и двусторонним стабилитроном, к выходу которого подключен преобразователь тока в напряжение, детектор положительного сигнала, к выходу которого подключены 2конденсатор с разрядным резистором, последовательно соединенные формирующий, логический и реагирующий блоки 2.Однако устройство обладает пониженной надежностью при глубоком насыщении трансформаторов тока, когда кривая вторичного тока искажена уже в первой четверти периода. Кроме того, в данном устройстве не корректируются моменты перехода. вторич. ного тока через нулевые значения, что ограничивает фунциональные возможности устройства, т. е. устройство не предназначается для использования в качестве токового блока реле направления мощности, реле сопротивления и других фазосравнивающих реле.Целью изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей при насыщении измерительного трансформатора тока.Г 1 оставленная цель достигается тем, что в реле тока, содержащее промежуточный трансформатор тока, зашунтированный регулируемым резистором и двусторонним стабилитроном, к входу которого подключен преобразователь тока в напряжение, детектор положительного сигнала, к выходу которого подключены конденсатор с разрядным815821ходам детекторов положительного и отрицательного сигнала подключены, соответственно, конденсатор 8 с разрядным резистором 11 и конденсатор 9 с разрядным резистором 12, а вход аналогового сумматора 10 подключен к точке соединения разрядных резисторов, выход - к последовательно соединенным формирующему 14, логическому 15 и реагирующему 16 блокам. 3резистором, последовательно соединенные формирующий, логический и реагирующий блоки, дополнительно введены фазосме 1 цаюший блок, детектор отрицательного сигнала конденсатор с разрядным резистором и аналоговый сумматор, причем вход фазосме шаюшего блока подключен к выходу преоб зователя тока в напряжение, выход - к входу детектора положительного сигнала и, входу дополнительного введенного детектора отрицательного сигнала, к выходу которого подключен конденсатор с разрядным резистором, вход аналогового сумматора подключен к точке соединения разрядных резисторов, выход - к входу формируюшего блока. Для повышения точности детектированияполуволн входного сигнала детекторы выполнены на операционных усилителях, между инвертируюшими входами и выходамикоторых в соответствуюших направленияхвключены диоды, причем в качестве входныхзажимов детекторов использованы неинвертируюшие входы операционных усилителей,а в качестве выходных - их инвертируюшиевходы,С целью упрощения устройства детекторы могут быть выполнены на диодах, смешенных постоянным током.Для повышения точности суммированиясигналов сумматор выполнен на операционном усилителе, к неинвертируюшему входукоторого подключены разрядные резисторы.На фиг. 1 приведена принципиальнаясхема предлагаемого реле тока; на фиг. 2 -вариант выполнения детекторов на диодах,смещенных постоянным током; на фиг. 3 -6 - диаграммы, поясняющие работу предлагаемого реле тока.Реле тока содержит промежуточный трансформатор 1 тока, зашунтированный переменным резистором 2 и двусторонним стабилитроном 3, преобразователь 4 тока внапряжение, выполненным на операционномусилителе, фазосмешаюший блок 5, предназначенный для получения сигнала с опережающей фазой, детекторы 6 и 7 положительного и отрицательного сигналов, к выходам которых подключены конденсаторы 8,9, сумматор 10, выполненный на разрядныхрезисторах 11, 12 и операционном усилителе 13, формируюший и логический блоки 14и 15 и реагирующий орган 16. Реле токаподключено к измерительному трансформатору 17 тока. Промежуточный трансформатор 1 тока зашунтирован переменным резистором 2 и двусторонним стабилитроном 3, к выходу которого подключен преобразователь 4 тока в напряжение, вход фазосмешаюшего блока 5 подключен к выходу преобразователя 4 тока в напряжение, выход - к входу детектора 6 положительного сигнала и входу детектора 7 отрицательного сигнала, к выРеле тока работает следуюшим образом.1 О В случае, когда измерительный трансформатор 17 ненасышен и напряжение на регулируемом резисторе 2 недостаточно для пробоя двустороннего стабилитрона 3, выходной сигнал преобразователя 4 тока в напряжение синусоидален (фиг. 3), где 1)в напряжение на выходе фазосмешающего блока 5, 11+ и У -- напряжение на конденсаторах 8 и 9, 1) - напряжение на выходе сумматора 10 (Ьр - угол между напряжением 11 и И). Каждый полупериод выходного сигнала преобразователя 4 тока в напряжение отрабатывается детекторами 6, 7 отдельно: положительная полуволна выделяется детектором 6, а отрицательная детектором 7, Знаки полуволн при этом сохраняются. Далее напряжения конденсаторов 8 и 9, полключенных к выходам детекторов 6, 7, соответственно У + и 1 Л - , через разрядные резисторы 11, 12 поступают на инвертируюший вход операционного усилителя 13, напряжение на выходе которого 303 имеет вид, показанный на фиг. 2. Фазы напряжений 11 и 1.) не совпадают, причем суммарное напряжение 1.1 отстает от напряжения на входах детекторов на угол Ьр.С целью компенсации этого угла в устройство специально введен фазосмешаюший блок З 5 5, с выхода которого на входы детекторов 6,поступает сигнал с опережаюшей фазой, равной Ьр. Благодаря этому при синусоидальном токе фазы первичного тока и суммарного сигнала 13 совпадают. 40 Наряду с этим фазосмешаюший блок 5служит для подавления апериодических составляющих входного сигнала. При большой кратности тока вступает в действие двусторонний стабилитрон 3. Сигнал на выходе преобразователя 4 тока в напряжение 45при этом представляет собои скачкообразное знакопеременное напряжение (фиг. 4). Этот сигнал пропускается фазосмешаюшим блоком 5 без изменения фазы. Суммарный сигнал 1)е, как видно из фиг. 4, по фазе сов падает с напряжением на выходе преобразователя 4, а, значит, и с первичным током измерительного трансформатора 17 тока.Следовательно, при прямоугольном сигнале на выходе преобразователя 4 тока в напряжение погрешность измерения фазы не возникает,В случае неглубокого насыщения измерительного трансформатора 17 тока работа реле тока аналогична работе реле при ненаФормула изобретения 50 сьпценном измерительном трансформаторе 17 тока (фиг. 5).В случае глубокого насышения. измерительного трансформатора 17 тока насыщение на каждом полупериоде наступает раньше, чем первичный ток и достигнет своего амплитудного значения (фиг. 6).Суммарное напряжение 3 (фиг. 6) в этом случае имеет незначительный фазовый сдвиг относительно продолженной синусоидальной части напряжения Б на выходе фазосмешаюшего блока 5 (на фиг. 5 и 6 пунктирными линиями показано продолжение синусоидальной части кривой 11). Этот сдвиг с увеличением степени насьпцения уменьшается, стремясь в пределе к нулю. Одновременно с этим уменьшается и фазовый сдвиг, создаваемый фазосмешаюшим блоком 5, Последнее объясняется тем, что синусоидальная часть напряжения 11 превращается в узкий импульс, который проходит сквозь фазосмешаюший блок 5 без ощутимых изменений. Следовательно, и при повышении степени насыщения кривая суммарного напряжения 11 остается близкой по фазе к первичному току измерительного трансформатора 17. Разность фаз суммарного напряжения 1.) и первичного тока измерительного трансформатора 17 во всем реальном диапазоне изменения степени насышения не превышает 10.Сумматор 10 в предлагаемом устройстве выполнен на операционном усилителе 13, что исключает взаимное влияние цепей заряда-разряда конденсаторов 8 и 9 друг на друга.Для получения высокой чувствительности детекторы 6 и 7 выполнены на операционных усилителях. В распространенных схемах детекторов имеются паразитные пути разряда конденсаторов 8, 9 на входные цепи. Поэтому в устройстве использована схема детектора, имеющего характеристику идеального диода как в прямом, так и в обратном направлениях. В тех случаях, когда не требуется особо высокая чувствительность, детекторы 6, 7 могут быть выполнены на диодах (фиг. 2), смещенных постоянным током. Смещение постоянным током необходимо для обеспечения стабильности уставки по току и фазового сдвига суммарного сигнала Б. Потенциалы на обкладках конденсаторов 8, 9, создаваемые прямыми падениями напряжения на диодах 6 и 7, после преобразования в сумматоре 10 компенсируют друг друга и практически не влияют на работу схемы.Таким образом, путем раздельной обработки положительной и отрицательной полу- волн входного сигнала и использования 15 2 О 25 зо 35 4 О 45 в дальнейшей. обработке суммарного сигнала достигается высокая точность и надежность реле тока. Реле тока также корректирует момент перехода вторичного тока через нулевое значение, фазная погрешность реле тока не превышает 10, что позволяет использовать реле в качестве токового блока фазосравниваюших реле. 1. Реле тока, содержащее промежуточный трансформатор тока, зашунтированный регулируемым резистором и двусторонним стабилитроном, к выходу которого подключен преобразователь тока в напряжение, детектор положительного сигнала, к выходу которого подключены конденсатор и разрядный резистор, последовательно соединенные формирующий, логический и реагирующий блоки, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей при насышении измерительного трансформатора тока, дополнительно введены фазосмешаюший блок, детектор ртрицательного сигнала, конденсатор с разрядным резистором и аналоговый сумматор, причем вход фазосмешаюшего блока подключен к выходу преобразователя тока в напряжение, выход - к входу детектора положительного сигнала и входу дополнительно введенного детектора отрицательного сигнала, к выходу которого подключен конденсатор с разрядным резистором, вход аналогового сумматора подключен к точке соединения разрядных резисторов, выход - к входу формирующего блока.2. Реле по п. 1, отличающееся тем, что детекторы положительного и отрицательного сигналов выполнены на операционных усилителях, между инвертируюшими входами и выходами которых в соответствуюших направлениях включены диоды, причем в качестве входных зажимов детекторов использованы неинвертируюшие входы операционных усилителей, а в качестве выходных - их инвертируюшие входы.3. Реле по п. 1, отличающееся тем, что сумматор выполнен на операционном усилителе, к суммирующей точке которого подключены разрядные резисторы. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе .1. Авторское свидетельство СССР448529, кл. Н 02 Н 3/08, 1974.2. Авторское свидетельство СССР540304, кл. Н 01 Н 47/18, Н 02 Н 3/08,197.815821 фиг б Составитель Г. Цыкарев Техред А. Бойкас Корректор М. Коста Тираж 675 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4