RU2224322C1

RU2224322C1 - Resistance relay

Info

Publication number: RU2224322C1
Application number: RU2002123903/09A
Authority: RU
Inventors: И.К. Пухов
Original assignee: Пухов Игорь Константинович
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2004-02-20
Also published as: RU2002123903A

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: given resistance relay includes final-control element, intermediate voltage transformer, intermediate current transformer, clock pulse generator, five comparators, three OR gates, nonrecursive filter, reversible counter, former of short pulses by leading edge, six AND gates, delay element. EFFECT: increased precision of resistance relay. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве реле сопротивления дистанционной защиты, выполняемое на основе сравнения фаз напряжения и тока. The invention relates to electrical engineering and can be used as a resistance relay for distance protection, performed on the basis of a comparison of the phases of voltage and current.

Известно устройство, содержащее последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, двоичный счетчик, дешифратор, формирователь импульсов и исполнительный элемент, выполненный в виде транзистора [1]. A device is known that contains a series-connected clock generator, a binary counter, a decoder, a pulse shaper and an actuator made in the form of a transistor [1].

Недостаток устройства - относительно узкие функциональные возможности, не позволяющие использовать его в качестве реле сопротивления. The disadvantage of this device is its relatively narrow functionality, which does not allow its use as a resistance relay.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее блок формирования сравниваемых напряжений, выполненный в виде промежуточного трансформатора тока и промежуточного трансформатора напряжения, выходы каждого из которых соединены соответственно с первыми и вторыми входами первого, второго, третьего и четвертого сумматоров, выходы которых соединены с входами соответствующих частотных фильтров, выходы которых являются выходами блока формирования сравниваемых напряжений, а также преобразователь сравниваемых напряжений, первый, второй, третий и четвертый входы которого соединены с соответствующими выходами блока формирования сравниваемых напряжений, и исполнительный элемент, вход которого соединен с выходом преобразователя сравниваемых напряжений [2, стр. 414, рис. 11.32]. The closest in technical essence to the proposed one is a device containing a unit for generating the compared voltages, made in the form of an intermediate current transformer and an intermediate voltage transformer, the outputs of each of which are connected respectively to the first and second inputs of the first, second, third and fourth adders, the outputs of which are connected with the inputs of the corresponding frequency filters, the outputs of which are the outputs of the unit for forming the compared voltages, as well as a converter with equalized voltages, the first, second, third and fourth inputs of which are connected to the corresponding outputs of the unit for comparing the compared voltages, and an actuator whose input is connected to the output of the converter of the compared voltages [2, p. 414, Fig. 11.32].

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая точность в условиях действия помех. The disadvantage of the closest technical solution is the relatively low accuracy under the influence of interference.

Техническим результатом изобретения является повышение точности. The technical result of the invention is to increase accuracy.

Этот технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее промежуточный трансформатор напряжения, промежуточный трансформатор тока и исполнительный элемент, введены первый компаратор, вход которого соединен с выходом промежуточного трансформатора напряжения, второй компаратор, вход которого соединен с выходом промежуточного трансформатора тока, первый элемент И, первый и второй входы которого соединены с выходами "Меньше" первого и второго компараторов соответственно, второй элемент И, первый и второй входы которого соединены с выходами "Больше" первого и второго компараторов соответственно, третий элемент И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом "Больше" первого компаратора и выходом "Меньше" второго компаратора, четвертый элемент И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом "Меньше" первого компаратора и выходом "больше" второго компаратора, первый элемент ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с выходами первого и второго элементов И соответственно, второй элемент ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с выходами третьего и четвертого элементов И соответственно, пятый элемент И, первый прямой вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, шестой элемент И, первый прямой вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, последовательно соединенные одновибратор и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен со вторыми прямыми входами пятого и шестого элементов И, элемент задержки, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, реверсивный счетчик, суммирующий и вычитающий входы которого соединены с выходами соответственно пятого и шестого элементов И, третий и четвертый компараторы, входы которых соединены с выходом реверсивного счетчика, а выходы соединены с инверсными входами соответственно пятого и шестого элементов И, нерекурсивный фильтр, информационный вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, а вход установки в нулевое состояние соединен с выходом одновибратора и со вторым входом третьего элемента ИЛИ, пятый компаратор, вход которого соединен с выходом нерекурсивного фильтра, а выход соединен с входом исполнительного элемента, а также формирователь короткого импульса по переднему фронту, вход которого соединен с выходом первого компаратора, а выход - с управляющим входом нерекурсивного фильтра и выходом элемента задержки. This technical result is achieved in that a first comparator, the input of which is connected to the output of the intermediate voltage transformer, a second comparator, the input of which is connected to the output of the intermediate current transformer, the first element And, is introduced into the device containing the intermediate voltage transformer, the intermediate current transformer and the actuating element. , the first and second inputs of which are connected to the outputs "Less" of the first and second comparators, respectively, the second element And, the first and second inputs of which are connected with the outputs “More” of the first and second comparators, respectively, the third element And, the first and second inputs of which are connected respectively to the output “More” of the first comparator and the output “Less” of the second comparator, the fourth element And, the first and second inputs of which are connected respectively to output “Less” of the first comparator and output “greater” of the second comparator, the first OR element, the first and second inputs of which are connected to the outputs of the first and second elements And, respectively, the second OR element, the first and second inputs to otorogo connected to the outputs of the third and fourth elements AND, respectively, the fifth element And, the first direct input of which is connected to the output of the first OR element, the sixth element And, the first direct input of which is connected to the output of the second OR element, serially connected single-oscillator and clock generator, output which is connected to the second direct inputs of the fifth and sixth AND elements, the delay element, the output of which is connected to the first input of the third OR element, is a reversible counter that sums and subtracts the inputs to the second are connected to the outputs of the fifth and sixth elements And, the third and fourth comparators, the inputs of which are connected to the output of the reversible counter, and the outputs are connected to the inverse inputs of the fifth and sixth elements And, a non-recursive filter, the information input of which is connected to the output of the reversible counter, and the input to the zero state is connected to the output of the one-shot and to the second input of the third OR element, the fifth comparator, the input of which is connected to the output of the non-recursive filter, and the output is connected nen with the input of the executive element, as well as a short-pulse shaper along the leading edge, the input of which is connected to the output of the first comparator, and the output to the control input of the non-recursive filter and the output of the delay element.

На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема реле сопротивления; на фиг.2 - то же, нерекурсивного фильтра. In FIG. 1 is an electrical block diagram of a resistance relay; figure 2 is the same non-recursive filter.

Реле сопротивления (фиг.1) содержит промежуточный трансформатор 1 напряжения, промежуточный трансформатор 2 тока, исполнительный элемент 3, первый компаратор 4, вход которого соединен с выходом промежуточного трансформатора 1 напряжения, второй компаратор 5, вход которого соединен с выходом промежуточного трансформатора 2 тока, первый элемент И 6, первый и второй входы которого соединены с выходами "Меньше" первого 1 и второго 2 компараторов, соответственно, второй элемент И 7, первый и второй входы которого соединены с выходами "Больше" первого 1 и второго 2 компараторов соответственно, третий элемент И 8, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом "Больше" первого компаратора 1 и выходом "Меньше" второго компаратора 2, четвертый элемент И 9, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом "Меньше" первого компаратора 1 и выходом "Больше" второго компаратора 2, первый элемент ИЛИ 10, первый и второй входы которого соединены с выходами первого 6 и второго 7 элементов И, второй элемент ИЛИ 11, первый и второй входы которого соединены с выходами третьего 8 и четвертого 9 элементов И, пятый элемент И 12, первый вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ 10, шестой элемент И 13, первый вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ 11, последовательно соединенные одновибратор 14 и генератор 15 тактовых импульсов (ГТИ), выход которого соединен со вторыми входами пятого 12 и шестого 13 элементов И, последовательно соединенные элемент задержки 16 и третий элемент ИЛИ 17, реверсивный счетчик 18, суммирующий и вычитающий входы которого соединены с выходами соответственно пятого 12 и шестого 13 элементов И, третий 19 и четвертый 20 компараторы, входы которых соединены с выходом реверсивного счетчика 18, а выходы - с инверсными входами соответственно пятого 12 и шестого 13 элементов И, нерекурсивный фильтр 21, информационный вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика 18, а вход установки в нулевое состояние - с выходом одновибратора 14 и со вторым входом третьего элемента ИЛИ 17, пятый компаратор 22, вход которого соединен с выходом нерекурсивного фильтра 21, а выход соединен с входом исполнительного элемента 3, а также формирователь 23 короткого импульса, вход которого соединен с выходом "Меньше" первого компаратора 4, а выход соединен с управляющим входом нерекурсивного фильтра 21. The resistance relay (figure 1) contains an intermediate voltage transformer 1, an intermediate current transformer 2, an actuator 3, a first comparator 4, the input of which is connected to the output of the intermediate voltage transformer 1, a second comparator 5, the input of which is connected to the output of the intermediate current transformer 2, the first element And 6, the first and second inputs of which are connected to the outputs "Less" of the first 1 and second 2 comparators, respectively, the second element And 7, the first and second inputs of which are connected to the outputs "More" of the first 1 and second 2 comparators, respectively, the third element And 8, the first and second inputs of which are connected respectively to the output "More" of the first comparator 1 and the output "Less" of the second comparator 2, the fourth element And 9, the first and second inputs of which are connected respectively to the output "Less" of the first comparator 1 and the output "More" of the second comparator 2, the first element OR 10, the first and second inputs of which are connected to the outputs of the first 6 and second 7 elements And, the second element OR 11, the first and second inputs of which are connected to the outputs of the third about 8 and the fourth 9 elements AND, the fifth element And 12, the first input of which is connected to the output of the first element OR 10, the sixth element And 13, the first input of which is connected to the output of the second element OR 11, serially connected one-shot 14 and the clock generator 15 ( GTI), the output of which is connected to the second inputs of the fifth 12 and sixth 13 elements AND, series-connected delay element 16 and the third element OR 17, a reversible counter 18, the summing and subtracting inputs of which are connected to the outputs of the fifth 12 and sixth 1, respectively 3 And elements, the third 19 and fourth 20 comparators, the inputs of which are connected to the output of the reversible counter 18, and the outputs - with inverse inputs of the fifth 12 and sixth 13, respectively, the And elements, a non-recursive filter 21, the information input of which is connected to the output of the reversible counter 18, and the input of the installation to zero state - with the output of the single-shot 14 and with the second input of the third element OR 17, the fifth comparator 22, the input of which is connected to the output of the non-recursive filter 21, and the output is connected to the input of the actuating element 3, and also form 23 l of a short pulse, whose input is connected to the output "DOWN" of the first comparator 4, and an output coupled to the control input of the FIR filter 21.

Нерекурсивный фильтр (фиг.2) содержит последовательно соединенные параллельные регистры 24-1...24-к памяти, вход первого из которых является информационным входом фильтра, а выходы которых через соответствующие умножители на 1/к 25-1...25-к соединены с входами сумматора 26, где к - число последовательно соединенных регистров. Выход сумматора 26 является выходом нерекурсивного фильтра. The non-recursive filter (Fig. 2) contains parallel-connected parallel registers 24-1 ... 24-memory, the input of the first of which is the information input of the filter, and the outputs of which through the corresponding multipliers by 1 / k 25-1 ... 25- k connected to the inputs of the adder 26, where k is the number of series-connected registers. The output of the adder 26 is the output of a non-recursive filter.

Исполнительный элемент 3 может быть выполнен в виде обмотки реле с соответствующим контактом, которая через усилитель или непосредственно соединена с выходом пятого компаратора 22. Формирователь 23 вырабатывает короткий импульс по переднему фронту импульса на выходе первого компаратора 4. Остальные элементы устройства являются стандартными элементами цифровой техники. Цепи питания на чертежах опущены как несущественные. The actuator 3 can be made in the form of a relay coil with a corresponding contact, which is connected via an amplifier or directly to the output of the fifth comparator 22. The driver 23 generates a short pulse along the leading edge of the pulse at the output of the first comparator 4. The remaining elements of the device are standard elements of digital technology. The power circuits in the drawings are omitted as non-essential.

Работает реле сопротивления следующим образом. The resistance relay operates as follows.

В основу его работы положен принцип сравнения интервалов времени совпадения и несовпадения знаков мгновенных значений напряжения и тока в цепи. The basis of his work is the principle of comparing the time intervals of coincidence and mismatch of the signs of the instantaneous values of voltage and current in the circuit.

Этот принцип реализуется в предложенном устройстве следующим образом. This principle is implemented in the proposed device as follows.

При включении устройства питание подается на все его элементы, в том числе, на вход одновибратора 14, который вырабатывает одиночный импульс, поступающий на вход запуска ГТИ 15, на вход установки в нулевое состояние нерекурсивного фильтра 21 и через третий элемент ИЛИ 17 - на вход установки в ноль реверсивного счетчика 18. When the device is turned on, power is supplied to all its elements, including the input of the single-shot 14, which generates a single pulse, which is input to the start of the GTI 15, to the input of the installation to the zero state of the non-recursive filter 21, and through the third element OR 17 to the installation input zero counter counter 18.

На входы промежуточного трансформатора 1 и промежуточного трансформатора 2 поступают входные сигналы соответственно напряжения и тока, которые после трансформации поступают соответственно на входы первого 4 и второго 5 компараторов с нулевыми порогами, где сигналы преобразуются в прямоугольные. Выходы "Больше" первого 4 и второго 5 компараторов соединены с входами второго элемента И 7, а выходы "Меньше" - с входами первого элемента И 6. Поэтому на выходе первого элемента ИЛИ 10 сигнал с уровнем логической единицы формируется в течение интервалов времени, когда знаки мгновенных значений напряжения и тока совпадают. В эти интервалы времени через пятый элемент И 12 импульсы ГТИ 15 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 18, число которых пропорционально времени совпадения. Аналогично на выходе второго элемента ИЛИ 11 сигнал логической единицы формируется в течение интервалов времени, когда знаки мгновенных значений напряжения и тока не совпадают. В эти интервалы времени через шестой элемент И 13 импульсы ГТИ 15 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 18, число которых пропорционально времени несовпадения. В начале каждого периода напряжения формирователь 23 короткого импульса вырабатывает короткий импульс, по которому содержимое реверсивного счетчика 18 переписывается в нерекурсивный фильтр 21, а содержимое реверсивного счетчика 18 обнуляется после малой задержки импульса в элементе задержки 16 на время переходных процессов в нерекурсивном фильтре 21. В результате в нерекурсивном фильтре 21 формируется усредненное значение разности временных интервалов несовпадения и совпадения знаков мгновенных значений напряжения и тока за временной интервал, равный периоду сигнала. Выходной сигнал нерекурсивного фильтра 21 поступает на вход пятого компаратора 22, уровень логической единицы на выходе которого соответствует случаю, когда среднее значение интервала совпадения знаков мгновенных значений напряжения и тока будет меньше среднего значения интервала несовпадения знаков мгновенных значений напряжения и тока. Это приводит к срабатыванию исполнительного элемента 3. The inputs of the intermediate transformer 1 and the intermediate transformer 2 receive input signals of voltage and current, respectively, which, after transformation, are respectively supplied to the inputs of the first 4 and second 5 comparators with zero thresholds, where the signals are converted into rectangular ones. The outputs “More” of the first 4 and second 5 comparators are connected to the inputs of the second element And 7, and the outputs “Less” are connected to the inputs of the first element And 6. Therefore, at the output of the first element OR 10, a signal with the level of a logical unit is generated during time intervals when signs of instantaneous values of voltage and current coincide. In these time intervals through the fifth element And 12, the pulses of the GTI 15 are fed to the summing input of the reversible counter 18, the number of which is proportional to the coincidence time. Similarly, at the output of the second element OR 11, a signal of a logical unit is generated during time intervals when the signs of the instantaneous values of voltage and current do not coincide. In these time intervals through the sixth element And 13, the pulses of the GTI 15 are fed to the subtracting input of the reversible counter 18, the number of which is proportional to the time of mismatch. At the beginning of each voltage period, the short pulse generator 23 generates a short pulse, according to which the contents of the reverse counter 18 are transferred to the non-recursive filter 21, and the contents of the reverse counter 18 are reset after a small delay of the pulse in the delay element 16 for the duration of the transients in the non-recursive filter 21. As a result in the non-recursive filter 21, an average value of the difference in the time intervals of the mismatch and coincidence of the signs of the instantaneous values of voltage and current for the time erval equal to the period of the signal. The output signal of the non-recursive filter 21 is fed to the input of the fifth comparator 22, the level of the logical unit at the output of which corresponds to the case when the average value of the interval of coincidence of signs of instantaneous values of voltage and current is less than the average value of the interval of mismatch of signs of instantaneous values of voltage and current. This leads to the actuation of the actuator 3.

Кроме того, с целью исключения влияния сбоев в работе устройства в случае переполнения реверсивного счетчика 18 в положительную или отрицательную сторону (например, при сбое работы компаратора 4 или формирователя 23 в условиях влияния случайных искажений сигнала цепи), предусмотрено блокирование его суммирующих и вычитающих входов при срабатывании соответственно третьего 19 и четвертого 20 компараторов, выходные сигналы которых с уровнем логической единицы поступают на инверсные входы соответственно пятого 12 и шестого 13 элементов И. In addition, in order to eliminate the effect of malfunctions in the operation of the device in the event of overflow of the reverse counter 18 in the positive or negative direction (for example, when the comparator 4 or the shaper 23 malfunctions under the influence of random distortions of the circuit signal), it is possible to block its summing and subtracting inputs when tripping, respectively, of the third 19 and fourth 20 comparators, the output signals of which with the level of a logical unit are fed to the inverse inputs of the fifth 12 and sixth 13 elements, respectively.

Таким образом, предложенное устройство обладает более высокой точностью, поскольку уменьшается влияние помех и кратковременных искажений сигналов. Thus, the proposed device has a higher accuracy, since the influence of interference and short-term distortion of the signals is reduced.

Источники информации, принятые во внимание
1. Электротехнический справочник, в 4-х томах, т.2. Электротехнические изделия и устройства. Под общей редакцией В.Г. Герасимова и др. - М.: Издательство МЭИ, 1998г., с.390, рис.35.10.Sources of information taken into account
1. Electrical reference book, in 4 volumes, t.2. Electrical products and devices. Under the general editorship of V.G. Gerasimova et al. - M.: Publishing House MPEI, 1998, p. 390, fig. 35.10.

2. Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем. - М.: Энергоатомиздат, 1998г., стр. 414 (прототип). 2. Chernobrovov N.V., Semenov V.A. Relay protection of energy systems. - M .: Energoatomizdat, 1998, p. 414 (prototype).

Claims

A resistance relay comprising an intermediate voltage transformer, an intermediate current transformer and an actuating element, characterized in that a first comparator is introduced, the input of which is connected to the output of the intermediate voltage transformer, a second comparator whose input is connected to the output of the intermediate voltage transformer, the first element And, the first and the second inputs of which are connected to the outputs “Less” of the first and second comparators, respectively, the second element And, the first and second inputs of which are connected to the outputs and “More” of the first and second comparators, respectively, the third element And, the first and second inputs of which are connected respectively to the output “More” of the first comparator and the output “Less” of the second comparator, the fourth element And, the first and second inputs of which are connected respectively to the output “ Less than the first comparator and an output “More” of the second comparator, the first OR element, the first and second inputs of which are connected to the outputs of the first and second AND elements, respectively, the second OR element, the first and second inputs of which connected to the outputs of the third and fourth elements AND, respectively, the fifth element And, the first input of which is connected to the output of the first OR element, the sixth element And, the first input of which is connected to the output of the second OR element, serially connected one-shot and a clock generator, the output of which is connected to the second inputs of the fifth and sixth elements AND, the delay element, the output of which is connected to the first input of the third OR element, a reversible counter, summing and subtracting the inputs of which are connected to the outputs respectively, the fifth and sixth elements And, the third and fourth comparators, the inputs of which are connected to the output of the reversible counter, and the outputs are connected to the inverse inputs of the fifth and sixth elements And, respectively, a non-recursive filter, the information input of which is connected to the output of the reversible counter, and the installation input is zero the state is connected to the output of the one-shot and to the second input of the third OR element, the fifth comparator, the input of which is connected to the output of the non-recursive filter, and the output is connected to the input of the executive element, as well as a short-pulse shaper on the leading edge, the input of which is connected to the “Less” output of the first comparator, and the output is connected to the control input of the non-recursive filter, and the single-shot generates a single pulse, which is transmitted through the third element OR to the input of the unit at "0" reverse counter, and the content of the reverse counter is reset after a short delay from the moment of generation of the pulse by the shaper of the short pulse on the leading edge.