RU2004041C1 - Устройство дл максимальной токовой защиты от перегрузки группы электроустановок - Google Patents

Abstract

Сущность изобретений в режиме минимальной нагрузки группы электроустановок с уменьшением входного сигнала, подаваемого на первый вход второго блока сравнени  через резистор, автоматически уменьшаетс  напр жение уставки срабатывани , которое соответствует входному сигналу, подаваемому на второй вход второго блока сравнени  через пассивный четырехполюсник. 4 ил

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  использовани  в максимальной токовой защите от перегрузок группы электроустановок.

Известно устройство максимальной токовой защиты 1, содержащее последовательно соединенные датчик тока (трансформатор тока), блок сравнени  (реле тока) и исполнительный (выходной) блок.

Такое устройство, выполненное нп электромеханических реле, имеет р д недостатков: большое потребление мощности от датчика тока, большие габариты, низкое значение коэффициента возврата.

Прототип 2 содержит последовательно включенные датчик roica, преобразователь тока в напр жение, блок формировани  модул  входного сигнал., блок сравнени , исполнительный блок а также блок задани  установки, выход которого подключен к второму входу блока сравнени . При этом ос- ноеньюОлоки выполнены на операционных усилител х и элементах вычислительной техники.

Недостаток прототипа заключаетс  в значительном снижении чувстоительности защиты к перегрузкам, возникающим в период минимальных нагрузок группы электроустановок . Это подтверждаетс  следующим примером. Известно, что суммарна  нагрузка группы электроустановок измен етс  а течение суток или в течение времени прохождени  определенного технологического процесса. Это изменение отображаетс  соответствующим графиком нагрузки, например, изображенным на фиг.1. На фиг.1 на оси абсцисс указано врем , а на оси ординат указан ток н нагрузки группы потребителей и отмечены его максимальное IH.MCKC, и минимальное in.мин. значени  за период изменени  нагрузки. При цикличности технологического процесса график нагрузки группы электропотребителей за определенный период времени повтор етс  по форме, т.е.  вл етс  в значительной степени стабильным, фиксированным дл  значительной части потребителей , В рассматриваемом примере 1цл-экс 2 in.мин. Известно, что ток срабатывани  максимальной токовой защиты от перегрузки ic.3. определ етс  выражением

1с.з. - 1,2,.,1,4 in.макст .е. защита реагирует на перегрузки, ток которых на 20-40% превосходит максимальный рабочий ток нагрузки. Така  защита не сработает, если аналогична  относительна  перегрузка возникнет во врем  минимальной нагрузки группы электроустановок , т.к.

1,2...1.4-|н.мин. 0,6...0,7- IH.HDKC с.з.

Таким образом, чувствительность прототипа к перегрузкам в режиме минимальных нагрузок электроустановок в несколько

раз меньше, чем в режиме максимальных нагрузок. Это может приводить к перерастанию перегрузок в короткие замыкани , выходу из стро  электрооборудовани , перерыву в электроснабжении.

Целью изобретени   вл етс  увеличение Чувствительности максимальной токовой защиты от перегрузки группы электроустановок з режиме минимальной нагрузки этой группы.

Цель достигаетс  тем, что в устройстве максимальной токовой защиты от перегрузки , содержащем последовательно соединенные датчик тока, преобразователь тока в напр жение, блок формировани  модул 

входного сигнала, блок сравнени ,исполнительный блок, а также блок задани  уставки срабатывани , подключенный к второму входу блока сравнени , дополнительно установлены логический блок ИЛИ, который

размещен между блоком сравнени  и исполнительным блоком, резистор, пассивный четырехполюсник с посто нным запаздыванием и второй блок сравнени , при этом вход резистора и вход пассивного

четырехполюсника соединены с выходом

блока формировани  модул  входного сигнала , выход резистора соединен с первым входом второго блока сравнени , выход пассивного четырехполюсника соединен с вто5 рым входом второго блока сравнени , а выход второго блока сравнени  соединен с вторым входом логического элемента ИЛИ. Такое решение позвол ет повысить чувствительность защиты в режиме минималь0 ной нагрузки группы электроустановок, что достиг&етс  за счет автоматического изменени  величины уставки срабатывани  в соответствии с изменением графика нагрузки. Автоматическое изменение уставки сраба5 тывани  в режиме минимальной нагрузки группы электроустановок достигаетс  путем подачи на второй вход второго блока сравнени  сигнала с выхода блока формировани  модул  входного сигнала через

0 пассивный четырехполюсник о посто нным запаздыванием.

Новым по отношению к прототипу  пл - етс  то, что входы дополнительно установленных резистора и пассивного

5

четырехполюсника с посто нным запаздыванием соединены с выходом блока формировани  модул  входного сигнала, выход резистора соединен с первым входом дополнительно установленного второго блока сравнени , выход пассивного четырехполюсника соединен с вторым входом второго блока сравнени , а выход второго блока сравнени  соединен с вторым входом логического блока ИЛИ, размещенного между первым блоком сравнени  и исполнитель- ным блоком.

Исследовани  известных устройств максимальной токовой защиты от перегрузки не вы вили совместного применени  резистора и пассивного четырехполюсника с посто нным запаздыванием, входы которых соединены с выходом блока формировани  модул  входного сигнала, выход резистора соединен с первым входом второго блока сравнени , выход пассивного че- тырехполюсника соединен с вторым входом второго блока сравнени , а выход второго блока сравнени  соединен с вторым входом логического блока ИЛИ, установленного между первым блоком сравнени  и исполнительным блоком. Именно совместное применение перечисленных признаков изобретени  приводит к достижению поставленной цели.

Было найдено техническое решение, со- держащее первый и второй блоки сравнени , как и в за вл емом устройстве. Однако в этом решении второй блок сравнени , как и первый, подключен к выходу блока задани  уставки срабатывани , т.е. имеет неиз- менную величину уставки срабатывани , что не позвол ет вы вл ть перегрузки в режиме минимальной нагрузки защищаемой группы электроустановок. В за вл емом устройстве второй блок сравнени  благодар  за вл емой схеме его включени  дополнительно выполн ет новую функцию: автоматическое изменение уставки срабатывани  в режиме минимальной нагрузки защищаемой группы электроустановок, что позвол - ет повысить чувствительность защиты к перегрузкам в указанном режиме.

Это свидетельствует о соответствии за вл емого устройства критерию Существенные отличи .

Положительный эффект достигаетс  за счет того, что в режиме минимальной нагрузки группы электроустановок с уменьшением сходного сигнала, подаваемого на первый вход второго блока сравнени  через резистор, автоматически уменьшаетс  (с посто нным временем запаздывани ) напр жение уставки срабатывани , которое соответствует входному сигналу, подаваемому на второй вход второго блока сравне- ни  через пассивный четырехполюсник.

Наличие положительного эффекта подтверждаетс  результатами сравнительных

испытаний в лаборатории за вител  прототипа и за вл емого устройства.

Сущность изобретени  по сн етс  фиг.2, где приведена блок-схема за вл емого устройства.

В его состав вход т датчик 1 тока, выход которого через преобразователь 2 тока в напр жение подключен к блоку 3 формировани  модул  входного сигнала, выход которого подключен к первому входу блока 4 сравнени , к второму входу блока 4 сравнени  подключен выход блока 5 задани  уставки , выход блока 4 соединен с первым входом логического блока ИЛИ 6, выход которого подключен к входу исполнительного блока 7. Кроме того, выход блока 3 формировани  модул  через резистор 8 и пассивный четырехполюсник 9 с посто нным запаздыванием подключен соответственно к первому и второму входам второго блока 10 сравнени , выход которого соединен с вторым входом логического блока ИЛИ 6. Конструкци  блоков 1-5 полностью соответствует прототипу. Логический блок ИЛИ 6 и .исполнительный блок 7 выполнены, например , на основе типовых интегральных микросхем серии К511. Блок 10 сравнени  выполнен по типовой схеме в виде компаратора на основе операционного усилител , например, серии К140 с использованием инвертирующего (первого) и неинвертирующего (второго) входов. Пассивный четырехполюсник 9 с посто нным запаздыванием выполн етс , например, по Т-образной схеме с двум  резисторами в плечах и конденсатором в основании. При этом реализуетс  наиболее проста  передаточна  функци  посто нного запаздывани  на втором входе компаратора 10:

W(p) Zo(p)/Zb(p)-1/A(H-pT) где Zo(p), Zb(p) - соответственно сопротивлени  цепи обратной св зи и входной цепи.

Передаточна  функци  W(p) определ етс  следующим образом: р d/dt - символ дифференцировани ; А - коэффициент передачи; Т - посто нна  времени запаздыва- ни . Значени  А и Т определ ютс  параметрами пассивных элементов четырехполюсника 9 и выбираютс  в соответствии с формой графика нагрузки защищаемой группы электроустановок и с учетом величины Re. В частности, в режиме максимальной нагрузки группы электроустановок должно выполн тьс  условие Ra А.

Работа устройства происходит следующим образом. На первый вход блока 4 сравнени  от датчика 1 тока через блоки 2 и 3 подаетс  входной сигнал UBX, пропорцио- альный току защищаемой группы электроустановок . На второй вход блока 4 сравнени  с выхода блока 5 задани  уставки подаетс  напр жение уставки Us, величина которого определ ет порог срабатывани  защиты от перегрузки в соответствии с выражением (1). Если lUBxl lUsI, блок 4 сравнени  находитс  в исходном состо нии . Если lUBxl iUs, происходит срабатывание блока 4 сравнени , на его выходе по вл етс  соответствующий сигнал, который через блок ИЛИ 6 поступает на исполнительный блок 7, который осуществл ет отключение электроустановок и (или) сигнализацию перегрузки. Таким образом, блок 4 сравнени  обеспечивает работу защиты при перегрузках, превышающих максимальный рабочий ток группы электроустановок в ,2- 1,4 раза и более. Одновременно напр жение UBX с выхода блока 3 подаетс  через резистор 8 на первый (инвертирующий) вход второго блока 10 сравнени  и через пассивный четырехполюсник 9 - на второй (неинвертирующий) вход второго блока 10 сравнени . Условие срабатываний второго блока 10 сравнени  определ етс  выражением

UBx(p)/Ra lUBx(p)l /Z9(p) Швх(р) I/ A-(1 +pT),(2)

где Zg(p) А -(1 + рТ) - операторное сопротивление пассивного четырехполюсника 9 с посто нным запаздыванием. Переход  в выражении (2) к единичной временной функции , получим условие срабатывани  блока 10 сравнени  в виде

M(t)/R8 M(t)l (1-et/T)/A. (3) Таким образом, сигнал на втором входе блока 10 сравнени  по вл етс  с некоторым запаздыванием по отношению к сигналу на первом входе этого блока, что отражено на фиг.З с учетом определенных выше соотношений между RS и А. На фиг.З на оси абсцисс указана посто нна  Т запаздывани , на оси ординат указаны ивх.макс, USX.MHH - входные напр жени , пропорциональные соответственно максимальному и минимальному току нагрузки защищаемой группы электроустановок; Uю-1. U10-2 сигналы соответственно на первом и втором входах блока 10 сравнени .

В соответствии с выражением (3) и фиг.З порог срабатывани  блока 10 сравнени  измен етс  с изменением нагрузки защищаемой группы электроприемников с запаздыванием по времени, определ емым величиной Т.

Уменьшение порога срабатывани  приводит к тому, что при возникновении перегрузки в режиме минимальной нагрузки

группы электроустановок в соответствии с выражени ми (2), (3) происходит срабатывание блока 10 сравнени  (см. фиг.4, точка а), на выходе которого по вл етс  соответствующий сигнал, который подаетс  на второй вход блока ИЛИ бис выхода блока б - на вход Исполнительного блока 1. Происходит срабатывание защиты при перегрузках, величина которых меньше максимальной нагрузки группы электроустановок.

Из фиг.З и 4 следует, что при возникновении перегрузки в минимальном режиме нагрузка защищаемой группы электроустановок срабатывани  защиты происходит

при определенной скорости нарастани  перегрузки . Граничное значение этой скорости определ етс  соотношением

AU/T AUBx/At,(4)

где A U (А - 1) ивх.макс. превышение

напр жени  уставки над входным напр жением в режиме максимальной нагрузки группы электроустановок; A UBX - приращение входного сигнала за врем  At. Выражение (4) позвол ет определить

дополнительные услови  дл  нахождени  значений Т и А пассивного четырехполюсника .

Сравнение за вл емого устройства с прототипом показывает, что при защите

группы электроустановок от перегрузки достигаетс  повышение чувствительности защиты в режиме минимальной нагрузки. Действительно, в рассмотренном выше примере прототип не чувствителен к перегрузкам , величина которых меньше 1,2-1,4х .макс, в то врем  как за вл емое устройство при тех же услови х обеспечивает срабатывание защиты в режиме максимальной нагрузки группы электроустановок при токах 0,6-0,8 Мн.макс. Это значительно повышает эффективность максимальной токовой защиты от перегрузки группы электроустановок в режиме минимальных нагрузок за счет повышени  чувствительности, уменьшени  тем самым веро тности развити  аварии, перерастани  режима перегрузки в режим короткого замыкани , перерывов в электроснабжении.

(56)1. Андреев В,А. Бондаренко И.В. Релейна  защита, автоматика и телемеханика в системах электроснабжени . М.: Высша  школа, 1975, с.113, рис.5.1.

2. Вапин В.К. и Г.М.Павлов. Релейна 

защита на элементах аналоговой вычислительной техники. Л.: Энергоатомиздат, 1983, с.127-128, рис.3-10.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ ГРУППЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК, содержащее последовательно соединенные датчик тока, преобразователь тока в напр жение, блок формировани  модул  входного сигнала и первый блок сравнени , исполнительный блок, блок задани  уставки срабатывани , подключенный к второму входу блока сравнени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  чувствительности защиты к перегрузкам о режиме мини- iмальной нагрузки группы электроустановок , дополнительно введены элемент ИЛИ,

   7

   5

   резистор, пассивный четырехполюсник с посто нным запаздыванием и второй блок сравнени , при этом к выходу блока формировани  модул  входного сигнала подключены первый вывод резистора и вход пассивного четырехполюсника с посто нным запаздыванием, выход которого и второй вывод резистора подключены к пр мому и инверсному входам второго блока сравнени  соответственно, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого блока сравнени , а выход - с входом исполнительного блока.

   M1.1L

   I 6ПГ

   Itt.MlStf

   фиг.1

   7

   cp&e.Z

   У