RU2091948C1 - Устройство для защиты низковольтного автоматического выключателя - Google Patents
Устройство для защиты низковольтного автоматического выключателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2091948C1 RU2091948C1 RU93027584A RU93027584A RU2091948C1 RU 2091948 C1 RU2091948 C1 RU 2091948C1 RU 93027584 A RU93027584 A RU 93027584A RU 93027584 A RU93027584 A RU 93027584A RU 2091948 C1 RU2091948 C1 RU 2091948C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- operational amplifier
- resistor
- current
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Использование: относится к электроэнергетике, в частности к устройствам релейной защиты. Сущность изобретения: содержит трансформаторы тока 1, выход которых соединен со входом фильтра токов нулевой последовательности 2, выход фильтра - со входом первого операционного усилителя 4 и входом амплитудного детектора 9, выход амплитудного детектора - с первым входом компаратора 10, второй вход которого соединен с источником тока смещения 3, выход первого операционного усилителя подключен к резистору 6 RC-цепочки, общая точка резистора 6 и конденсатора 7 RC-цепочки подключена ко входу второго операционного усилителя 5 и через разделительный диод 7 - к выходу компаратора 10, а выход второго операционного усилителя 5 подключен ко входу исполнительного органа 8. Устройство обеспечивает повышение точности устройства в условиях изменения температуры окружающей среды. 2 ил.
Description
Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к устройствам релейной защиты.
Известно устройство для защиты низковольтных установок [1] осуществляющее защиту от однофазных коротких замыканий, содержащее в качестве фильтра токов нулевой последовательности трансформатор, значительно увеличивающий габариты устройства.
Этот недостаток устранен в устройстве [2] для защиты низковольтного автоматического выключателя, обеспечивающем высокочувствительную защиту от токов однофазного короткого замыкания и являющемся наиболее близким к предлагаемому. Оно содержит трансформаторы тока, фильтр токов нулевой последовательности, источник тока смещения, два операционных усилителя, время задающую RC-цепочку и исполнительный орган. В этом устройстве выход трансформаторов тока соединен со входом фильтра токов нулевой последовательности, выход фильтра токов нулевой последовательности и источник тока смещения с одним входом первого операционного усилителя, выход которого подключен к резистору время задающей RC-цепочки, общая точка резистора и конденсатора RC-цепочки подключена ко входу второго операционного усилителя, а его выход ко входу исполнительного органа.
Структурная схема устройства прототипа [2] приведена на фиг. 2.
Устройство содержит трансформаторы тока 1, фильтр токов нулевой последовательности 2, источник тока смещения 3, первый 4 и второй 5 операционные усилители, время задающую RC-цепочку из резистора 6 и конденсатора 7 и исполнительный орган 8. Выход трансформаторов тока 1 соединен со входом фильтра токов нулевой последовательности 2, выход фильтра 2 и источник тока смещения 3 с одним входом первого операционного усилителя 4, выход которого подключен к резистору 6, общая точка резистора 6 и конденсатора 7 подключена ко входу второго операционного усилителя 5, а его выход ко входу исполнительного органа 8.
В симметричном режиме при отсутствии однофазного замыкания и насыщения трансформаторов тока ток на выходе фильтра токов нулевой последовательности 2 отсутствует, первый 4 и второй 5 операционные усилители, работающие в релейном режиме, находятся в одном из двух устойчивых состояний. При возникновении однофазного короткого замыкания, когда величина тока нулевой последовательности на выходе фильтра 2 в течение определенного времени превышает величину тока смещения от источника 3, на выходе первого операционного усилителя 4 появляются импульсы, заряжающие (перезаряжающие) конденсатор 7. Если конденсатор 7 за время действия импульса успевает зарядиться (перезарядиться) до напряжения, при котором второй операционный усилитель 5 переходит в другое устойчивое состояние, срабатывает исполнительный орган 8.
Появление импульсов на выходе первого операционного усилителя 4 может происходить и в симметричном режиме при больших токах перегрузки, когда насыщаются трансформаторы тока 1. В этом случае на выходе фильтра токов нулевой последовательности 2 появляются токи небаланса, которые имеют утроенную частоту по сравнению с частотой тока нулевой последовательности. Соответственно этому длительность импульсов на выходе операционного усилителя также втрое меньше, чем при однофазном коротком замыкании. Постоянная времени RC-цепочки из резистора 6 и конденсатора 7 выбирается таким образом, чтобы при токах небаланса конденсатор 7 не успел зарядиться (перезарядиться) до напряжения, при котором операционный усилитель 5 изменяет одно устойчивое состояние на другое, поэтому срабатывание исполнительного органа 8 не происходит.
Длительность полупериода тока промышленной частоты 50 Гц равна 0,01 с, а для утроенной частоты около 0,0033 с, исходя из чего длительность импульсов на выходе операционного усилителя 4, при которой конденсатор 7 успевает зарядиться (перезарядиться) до необходимого уровня напряжения, обычно выбирается равной 0,006 с, что соответствует углу 108o. Если принять максимальную амплитуду тока однофазного короткого замыкания, при котором срабатывает устройство, за единицу, то импульс на выходе операционного усилителя 4 начнется при угле 36o и заканчивается при угле 144o, когда амплитуда тока равна 0,6 от максимальной. С учетом диапазона изменения окружающей температуры, при которой работает устойчиво, и реальные значения ТКС резисторов и ТКЕ конденсаторов RC-цепочки, емкость конденсатора 7 изменяется на 10% сопротивление резистора 6 на 5% постоянное времени RC-цепочки на 15% При линейном характере изменения напряжения на конденсаторе 7 и возрастании постоянной времени на 15% необходимая длительность заряда изменяется с 0,006 до 0,0069 с, а углы начала и конца импульса на выходе операционного усилителя 4 соответственно будут равны 28 и 152o. Этим значениям углов соответствуют амплитуды тока однофазного короткого замыкания, равные 0,46 от максимальной. Если ток смешения на входе операционного усилителя 4 не изменился, то справедливо равенство
0,6Um1=0,46Um2,
где Um1 и Um2 соответственно максимальные амплитуды тока срабатывания при однофазном коротком замыкании в условиях нормальной и предельной температур окружающей среды.
0,6Um1=0,46Um2,
где Um1 и Um2 соответственно максимальные амплитуды тока срабатывания при однофазном коротком замыкании в условиях нормальной и предельной температур окружающей среды.
Таким образом, нестабильность тока срабатывания от изменения постоянной времени RC-цепи при изменении окружающей температуры для этого устройства составляет 30% что является его недостатком.
Задачей, решаемой предлагаемым устройством, является исключение влияния нестабильности постоянной времени время-задающей RC-цепи в условиях изменения температуры окружающей среды на уставку тока срабатывания при однофазном коротком замыкании.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в устройстве для защиты низковольтного автоматического выключателя от токов однофазного короткого замыкания, содержащее трансформаторы тока, фильтр токов нулевой последовательности, источник тока смещения, два операционных усилителя, время-задающую RC-цепочку и исполнительный орган, в котором выход трансформаторов тока соединен со входом фильтра токов нулевой последовательности, выход фильтра со входом первого операционного усилителя, выход которого подключен к резистору RC-цепочки подключена ко входу второго операционного усилителя, а его выход ко входу исполнительного органа, дополнительно введены амплитудный детектор, компаратор и разделительный диод, вход амплитудного детектора подключен к выходу фильтра токов нулевой последовательности, выход амплитудного детектора подключен к одному входу компаратора, второй вход которого подключен к источнику тока смещения, выход компаратора подключен к одному из выводов разделительного диода, второй вывод которого подключен к общей точке резистора и конденсатора время-задающей RC-цепочки.
Структурная схема предлагаемого устройства приведена на фиг. 1.
Устройство содержит трансформаторы тока 1, фильтр токов нулевой последовательности 2, источник тока смещения 3, первый 4 и второй 5 операционные усилители, время-задающую RC-цепочку из резистора 6 и конденсатора 7, исполнительный орган 8, амплитудный детектор 9, компаратор 10 и разделительный диод 11. Выход трансформаторов тока 1 соединен со входом фильтра токов нулевой последовательности 2, выход которого соединен со входом первого операционного усилителя 4, выход которого подключен к резистору 6, общая точка резистора 6 и конденсатора 7 подключена ко входу второго операционного усилителя 5, его выход ко входу исполнительного органа 8, вход амплитудного детектора 9 подключен к выходу фильтра токов нулевой последовательности 2, выход амплитудного детектора 9 подключен к одному входу компаратора 10, второй вход которого подключен к источнику тока смещения 3, выход компаратора 10 подключен к одному из выводов разделительного диода 11, второй выход которого подключен к общей точке резистора 6 и конденсатора 7 время-задающей RC-цепочки.
В симметричном режиме при отсутствии однофазного замыкания и насыщения трансформаторов тока 1, ток на выходе фильтра токов нулевой последовательности 2 отсутствует; напряжение на выходе первого операционного усилителя 4 отсутствует (его выходной каскад в режиме насыщения); конденсатор 7 разряжен; напряжение на выходе второго операционного усилителя 5 отсутствует; напряжение на выходе амплитудного детектора 9 отсутствует; под действием тока смещения от источника 3 выходной каскад компаратора 10 в режиме насыщения и через диод 11 шунтирует конденсатор 7 и вход второго операционного усилителя 5.
При возникновении тока однофазного короткого замыкания любой величины на выходе фильтра токов нулевой последовательности 2 появляются однополярные полуволны выпрямленного напряжения с длительностью 0,01 с, соответствующей частоте сети 50 Гц, а на выходе первого операционного усилителя 4 (выходной каскад которого переходит в режим отсечки) прямоугольные импульсы практически такой же длительности. При токах однофазного короткого замыкания, ниже уставки срабатывания, определяемой величиной тока смешения от источника 3 на входе компаратора 10, компаратор 10 не изменяет своего состояния, шунтирует конденсатор 7, в результате чего последний не может зарядиться выходными импульсами первого операционного усилителя 4. При токах однофазного короткого замыкания, превышающих уставку срабатывания, компаратор 10 изменяет свое состояние (его выходной каскад из режима насыщения переходит в режим отсечки) и остается в этом втором состоянии до тех пор, пока ток не снизится до величины тока, определяемой коэффициентом возврата устройства. Выходное напряжение компаратора 10 закрывает разделительный диод 11, в результате чего конденсатор 7 получает возможность заряжаться выходными импульсами операционного усилителя 4. Назначение RC-цепочки из конденсатора 7 и резистора 6 только отличить длительность импульсов, соответствующих частоте сети, от длительности импульсов тока небаланса, которая в 3 раза меньше. При соответствующем выборе времени заряда конденсатора 7 до уровня, необходимого для срабатывания операционного усилителя 5 и исполнительного органа 8 (например, те же 0,006 с), изменения постоянной времени даже в более широких пределах, чем ±15% не влияют на величину уставки тока срабатывания устройства при однофазном коротком замыкании.
Таким образом, предлагаемое устройство решает поставленную задачу - исключает влияние нестабильности постоянной времени время-задающей RC-цепочки в условиях изменения температуры окружающей среды на уставку тока срабатывания при однофазном коротком замыкании, что повышает точность работы устройства.
Claims (1)
- Устройство для защиты низковольтного автоматического выключателя от токов однофазного короткого замыкания, содержащее трансформаторы тока, фильтр токов нулевой последовательности, источник тока смещения, два операционных усилителя, времязадающую RC-цепочку и исполнительный орган, в котором выход трансформаторов тока соединен с входом фильтра токов нулевой последовательности, выход фильтра с входом первого операционного усилителя, выход которого подключен к резистору RC-цепочки, общая точка резистора и конденсатора RC-цепочки подключена к входу второго операционного усилителя, а его выход к входу исполнительного органа, отличающееся тем, что в него дополнительно введены амплитудный детектор, компаратор и разделительный диод, вход амплитудного детектора подключен к выходу фильтра токов нулевой последовательности, выход амплитудного детектора подключен к одному входу компаратора, второй вход которого подключен к источнику тока смещения, выход компаратора подключен к одному из выводов разделительного диода, второй вывод которого подключен к общей точке резистора и конденсатора времязадающей RC-цепочки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93027584A RU2091948C1 (ru) | 1993-05-11 | 1993-05-11 | Устройство для защиты низковольтного автоматического выключателя |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93027584A RU2091948C1 (ru) | 1993-05-11 | 1993-05-11 | Устройство для защиты низковольтного автоматического выключателя |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93027584A RU93027584A (ru) | 1995-07-20 |
RU2091948C1 true RU2091948C1 (ru) | 1997-09-27 |
Family
ID=20141964
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93027584A RU2091948C1 (ru) | 1993-05-11 | 1993-05-11 | Устройство для защиты низковольтного автоматического выключателя |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2091948C1 (ru) |
-
1993
- 1993-05-11 RU RU93027584A patent/RU2091948C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 519807, кл. H 02 H 3/08, 1976. Авторское свидетельство СССР N 807425, кл. H 02 H 3/08, 1981. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0748021B1 (en) | Low cost apparatus for detecting arcing faults and circuit breaker incorporating same | |
US7304829B2 (en) | Apparatus and method for filtering current sensor output signals | |
US4685022A (en) | Ground fault circuit interrupter capable of deriving energy from ground fault current in order to achieve circuit interruption in the presence of a reduced supply voltage | |
US4216515A (en) | Ground fault interrupter | |
GB2269064A (en) | Ground fault circuit interrupter. | |
CA2639864C (en) | Circuit interrupter | |
US4259706A (en) | Solid state relay | |
US4642724A (en) | Trip signal generator for a circuit interrupter | |
US5969921A (en) | Ground fault electrical switching apparatus for coordinating tripping with a downstream ground fault switch | |
US4571659A (en) | Static overcurrent trip device to operate a circuit breaker in response of fault conditions in an alternating current net system | |
US3602771A (en) | Solid state de-energizer having current sensing loops | |
RU2091948C1 (ru) | Устройство для защиты низковольтного автоматического выключателя | |
NZ197780A (en) | Earth leakage detection by digital sampling of current difference in live and neutral lines | |
US5243489A (en) | Protection circuit for multiple phase power system | |
EP0330148A3 (en) | Circuit breaker | |
GB1572457A (en) | Fault detecting and indicating apparatus | |
JP3112310B2 (ja) | 漏電保護システムと漏電遮断器 | |
EP0311649B1 (en) | Add-on ground fault module | |
US4428021A (en) | Current monitoring apparatus | |
US5598315A (en) | Self-power tripping relay with balanced power supply current and measurement current | |
GB2251741A (en) | Rapid response ground fault circuit interrupter | |
RU1772859C (ru) | Датчик защиты электрической цепи переменного тока от перегрузки и обрыва | |
RU1831743C (ru) | Устройство дл защиты трехфазной электрической сети переменного тока от замыкани на землю | |
GB2301498A (en) | Ground fault circuit interrupter | |
RU2043216C1 (ru) | Устройство для защиты от перенапряжения выпрямительного агрегата |