Реле тока

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ858162(51)М, К,з Н 02 Н 3/08 Государственный комитет СССР но девам изобретений н открытнй(53) УДК 621. 316. . 925 (088.8) Дата опубликования описания 230881 72) Авторизобретения С, Ну ан(54) РЕЛЕ тОКЛ 15 реле ичес" норон Изобретение относится к электротехнике, а.именно к релейной защите энергосистем и может быть использовано для построения измерительных реле тока.Известно измерительное реле тока, содержащее трансреактор в воспринимающей части реле, позволяющий ослабить влияние апериодической глагаю О щей во входной величине на замер реле, схему сравнения преобразованного сигнала с опорным и реагирующий элемент 1 .Недостаток реле заключаетсю в том, что иэ-за дифференцирующих свойств трансреактора на работу существенно влияют высшие гармон кие во входной величине.Известно также реле тока, содержащее блок пропорционального преоб раэования тока в напряжение, к выходу которого подключены пиковые детекторы положительной и отрицательной полярности, разрядные цепи, соединен-. ные соответственно с каждым из пиковых детекторов, и детектор уровня. При необходимости получения потенциального выходного сигнала к выходу детектора уровня подключается расширитель импульсов, 30 В качестве блокапропорциональногопреобразования использован промежуточный трансформатор тока, нагруженныйна резистор, пиковые детекторы выполнены ра простейшей схеме и состоят каждый иэ диода и конденсатора,каждая разрядная цепь включает реЗистор и стабилитрон, детектор уровнявыполнен на операционном усилителе,к одному из входов которого подключена цепь слторного сигнала, включающая стабилитроны 21,Недостатком этого реле тока является то, что реле удовлетворительнофункционирует лишь прн 1 нулевых"начальных условиях, т.е. когда токпредшествующего режима существенноменьше периодической слагакщей токакороткого, замыкания (КЗ). В противном случае создаются убловия дляизлишнего срабатывания, так как суммарное напряжение на обоих конденсаторах может превысить величинуопорного сигнала (в момент возрастания напряжения на одном конденсаторе сохраняется напряжение на другом конденсаторе),Указанный недостаток реле особенпроявляется на линиях с двухсто"ним питанием,при реверсе мощности, 858162когда апериодическая слагающая токаКЗ может существенно превосходитьамплитуду периодической слагающей,Цель изобретения - повышение селективности работы реле путем уменьшения влияния апериодической составляющей тока короткого замыкания,Поставленная цель достигается тем,что в реле тока, содержащее первыйблок пропорционального преобразова,ния тока в напряжение, вход которогоподключен к выводам защищаемой электроустановки, выход - к входам пиковых детекторов положительной и отрицательной полярности, выходы которых подключены к первым зажимам соЬтветствующих разрядных резисторов, последовательно соединенные детекторуровня и первый расширитель импульсов, дополнительно введены два резистора и второй блок пропорциональногопреобразования тока в напряжение, 20вход которого включен последовательно с входом первого блока пропорционального преобразователя тока внапряжение, выход подключен к первымзажимам дополнительныхрезисторов,вторые зажимы которых соединены свторыми зажимами соответствующихразрядных резисторов и соответствующим входом детектора уровня, выполненного в виде двухполярного порогового элемента,К выходу расширителя импульса подключен элемент времени с выдержкойвремени превышающей Т/2,На фиг, 1 представлена принципиальная электрическая схема реле тока;на фиг, 2, 3 и 4 - временные диаграммы, поясняющие работу реле тока(в режимах короткого замыкания, безапериодической слагающей, при наличии ее, и при наличии элемента времени на выходе расширителх импульсов),Реле тока содержит первый блок 1пропорционального преобразования токав напряжение, пиковый детектор 2 положительной полярности, пиковый детектор 3 отрицательной полярности,разрядные резисторы 4, 5, детектор буровня, расширитель 7 импульсов,второй блок 8 пропорционального преобразования тока в напряжение, дополнительные резисторы 9 и 10, элементы 11 .времени.Вход первого блока 1 пропорционального преобразования тока в напряжение подключен к выводам защищаемой электроустановки, выход - к вхо- Бдам пиковых детекторов положительной2 и отрицательной 3 полярности, выходы которых подключены к первым зажимам разрядных резисторов 4 и 5 соответственно, последовательно соединенные детектор б уровня, расширитель7 импульсов, вход второго блока 8пропорционального преобразования токав напряжение включен последовательнос входом первого блока 1 пропорционального преобразования тока в напряжение, выход подключен к первымзажимам дополнительных резисторов 9и 10, вторые зажимы которых соединены с вторыми зажимами разрядных резисторов 4 и 5 соответственно и с со-.ответствующим входом детектора 6уровня, выполненного в виде двухполярного порогового элемента. К входурасширителя 6 импульсов подключенэлемент 11 времени,Реле тока работает следующим образом.Для того, чтобы детектор б уровня - двухполярный пороговый элементперешел в состояние срабатывания,необходимо и достаточно чтобы результирующий сигнал, поступающий на одиниз выходов его, привел к запираниюсоответствующего диода детектора буровня, причем напряжение, запирающее его, превышает падение напряжения ЬОд на другом (открытом) диодедетектора б уровня на величину, определяемую чувствительностью операционного усилителя детектора б уровня ЬООбозначим величины разрядных резисторов 4 и 5 Рр, напряжение наконденсаторе одного из пиковых детекторов - О , напряжение на выходевторого блока 8 пропорциональногопреобразования тока в напряжение -Особ, величины дополнительных резисторов 9 и 10 - Рдо 5, напряжение смещения, подаваемое на вход детектораб уровня - Р м, величину резисторацепи смещения детектора 6 уровня -ОУсловие срабатывания реле токаопределяется неравенствомФобРдоб Ром+ +Рр Рдоб РомПренебрегая правой частью неравенства, определим условие срабатывания, какОом(2)РР Роб Рс,Напряжение на конденсаторе, одного из пиковых детекторов, когдаоно возрастает, изменяется по закону ОК где 1 - мгновенное знас цчение входного тока К - коэффициент пропорциональности (т,е. полностью повторяет напряжение на выходе блока 1 пропорционального преобразования тока в напряжение),В интервале времени, когда конден-сатор пикового детектора разряжается,т,е. начиная с момента с когдавходной ток достиг своего предельного значения 3 , до момента времени,когда напряжеьйе на выходе блока 1пропорционального преобразованиявновь превышает напряжение на конденсаторе пикового детектора, величина Ос изменяется по закону О: К 3 е р с, где с - текущеевремя,Блок 8 пропорционального преобразования тока в напряжение обеспечивает выходной сигнал О 8 = К 1, гдеК - коэффициент пропорциональности,Если выполнять условие - =-к кди принять соответствующие обозначения, выражение (2) пр"ведется квидуф -Ъ 3 ц, . (3)Огде 3 - значение опорного тока деонтектора б уровня.Граничные условия срабатывания при синусоидальном входном токе соответствуют для выбранной начальной Фазы моменту 1 =Й 7 и всегда опреор,деляются как20где 3 - максимальное значение синусоидального тока,В зависимости от начальной фазытока КЗ время срабатывания реле изменяется в пределах- Т,т25Рассмотрим поведение реле при КЗ вапериодической слагающей, Вначалепредположим, что в момент, предшествующий КЗ, входной ток был равен нулю, Тогда ЗО1=36 о,чЛй 1)+Э е ьсгде ь - постоянная времени сети, вкоторой происходит КЗ, 35Конденсатор одного из пиковых детекторов заряжается по этому законул сф ц =кз ьп(м+-) + е40 но на входе детектора б уровня связанном с этим конденсатором, не создается рабочий сигнал, так как напряжение, подводимое с блока 8 пропорционального преобразования полностью компенсируется напряжением на конденсаторе пикового детектора,Рабочий сигнал создается на другом входе детектора 6 уровня, связанном у с другим конденсатором одного иэ пиковых детекторов, который не заряжен, Этот сигнал определяется напряжением, снимаемым с блока 8 пропор-. ционального преобразования тока, Срабатывание происходит, еслиСравнивая выражения (5) и (4),можно приЯти к выводу, что для срабатывания реле в первый полупериоднеобходимо, чтобыс,/ТРрС в гет.е, чтобы постоянная времени сетиоказалась больше, чем постоянная вре.мени разряда конденсаторов пиковыхдетекторов,Если принять ВРС = 60 мс, то дажепри= 300 мс расширение областисрабатывания реле тока не превысит6,5. Во второй полупериод областьсрабатывания реле тока сократится всоответствии с выражением-т/2 о -т/2 Р с -т(ь (6)еФ где О - сокращение области срабатывания реле тока,Однако (8) ( 0,11,Если ЪсВрср то во второй полупериод возможно расширение областисрабатывания реле тока на незначительную величину. Так при ьс = 30 мси= 20 мс расширение области сра-батывания, возможное во второй полупериод, согласно (б) составит 9,3и 14.Наличие элемента 11 времени навыходе расширителя 7 импульсов исключает воэможность излишнего срабатывания.Установка элемента 11 времени навыходе расширителя 7 импульсов полностью исключает возможность излишнего срабатывания, Однако, нет необходимости в этом элементе, если допустимо расширение области срабаты-.вания в пределах 120,В случае, когда величина тока нагрузочного режима близка к периодической составляющей тока КЗ, в первый и ряд последующих нечетных периодов возникают условия для срабатыва"ния детектора уровня,При наличии элемента времени навыходе расширителя, область возможного срабагывания увеличивается не более, чем в 1,2 раза (фиг, 4), приэтом скважность между импульсами навыходе детектора б уровня не превышает установленную выдержку временирасширителя 7 импульсов(,), Периодическая составляющая тока КЗ равна0,85 от значения величины срабатывания в установившемся режиме КЗ, Амплитуда рабочего сигнала на одном из .входов детектора б уровня в течениевсего времени, пока кривая тока КЗносит однополярный характер, близка-(а срасчетному значению з (1 е фас)Если детектор 6 уровня выполнитьс двумя выходами и дополнить схемуеще одним расширителем импульсов,выходы обоих расширителей объединитьсхемой И, будет полностью исключенавозможность излишнего срабатывания.под воздействием апериодической составляющей тока КЗ в самых неблагоприятных условиях,При практической реализации релетока оба блока пропорциональногопреобразования тока в напряжение мо" гут содержать ряд общчх элементов, в том числе и входной трансформатор тока.Технико-зкономическая эффективность предлагаемого реле тока заключается в значительном снижении ущерба от аварии, благодаря расширению зоны действия быстродействующих ступеней токовых защит и отсечек,Таким образом, предлагаемое реле тока позволяет повысить селективность работы реле тока, путем уменьшения влияния апериодической составляющей тока короткого замыкания.Формула изобретения1. Реле тока, содержащее первый блок пропорциойального преобразования тока в напряжение, вход которого подключен к выводам защищаемой электроустановки, выход - ко входам пиковых детекторов положительной и отрицательной полярности, выходы которых подключены к первым зажимам соответствующих разрядных резисторов, последовательно соединенные детектор уровня и расширитель импульсов, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения селективности работыреле путем уменьшения влияния апериодической составляющей тока короткого замыкания, дополнительно введены два резистора и второй блок пропорционального преобразования тока внапряжение, вход которого включен последовательно с входом первого блокапропорционального преобразования токав напряжение, выход подключен к первым зажимам дополнительных резисторов, вторые зажимы которых соединеныс вторыми зажимами соответствующихразрядных резисторов и соответствующим входом детектора уровня, выполненного в виде двухполярного пороговогоэлемента,2. Реле по п.1, о т л и ч а ю щ.ее с я тем, что к выходу расширителяимпульса подключен элемент времени свыцержкой времени превышающей Т/2,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, федосеев А, М. Релейная защита.электрических систем, "Энергия".М 1976, с.115-120,2, Уйапоч А Рееч И, и Тварег- .Моч Ч, Ове оГ сгсцсв 1 п ргойессчеге 1 аув, Сб, статей СИГРЭ "Релейнаязащита и противоаварийная автоматика", "Энергия", 1976,П "Патентф, г. Ужгород, ул. Проек ИИПИ За 858162 262/88 Тираж 67 одписно