RU2248653C2

RU2248653C2 - Current relay

Info

Publication number: RU2248653C2
Application number: RU2003113400/09A
Authority: RU
Inventors: Г.П. Варганов (RU); Г.П. Варганов; Р.З. Розенблюм (RU); Р.З. Розенблюм
Original assignee: ОАО "Чебоксарский электроаппаратный завод"
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2005-03-20

Abstract

FIELD: electrical engineering; electronic relays responding to increment in current, for instance reverse-sequence current.

SUBSTANCE: proposed relay has intervening current transformer whose input functions as information input of current relay; rectifier; final element; first, second, and third threshold units; first and second AND gates; reversing counter; monostable multivibrator; clock generator; and frequency sensor; monostable multivibrator input functions as trigger input of current relay; newly introduced in device are algebraic adder whose output is connected to first threshold unit input; delay unit whose input is connected to addition input of algebraic adder and to rectifier output and output, to algebraic adder subtraction input; short-pulse shaper; and third AND gate whose direct input is connected to second short-pulse shaper and to HIGHER output of first threshold unit, inverse input, to short-pulse shaper output; output of third AND gate is connected to second direct input of second AND gate.

EFFECT: enhanced noise immunity.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве электронных реле тока, реагирующих на приращение тока, например тока обратной последовательности.The invention relates to electrical engineering and can be used as electronic current relays that respond to a current increment, for example, a negative sequence current.

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

Недостатком устройства являются относительно узкие функциональные возможности, не позволяющие использовать его в качестве реле тока.The disadvantage of this device is the relatively narrow functionality that does not allow its use as a current relay.

Известно также устройство, содержащее последовательно соединенные промежуточный трансформатор тока, выпрямитель, сглаживающий фильтр, пороговый блок и исполнительный элемент [2].It is also known a device containing a series-connected intermediate current transformer, a rectifier, a smoothing filter, a threshold block and an actuator [2].

Недостатком этого технического решения является относительно низкая помехоустойчивость.The disadvantage of this technical solution is the relatively low noise immunity.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство, содержащее исполнительный элемент, последовательно соединенные промежуточный трансформатор тока, вход которого является информационным входом реле тока, выпрямитель, первый, второй и третий пороговые блоки, первый и второй элементы И, реверсивный счетчик, одновибратор и последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и делитель частоты, при этом входы сложения и вычитания реверсивного счетчика соединены с выходами первого и второго элементов И соответственно, первый прямой вход первого элемента И соединен с выходом “меньше” первого порогового блока, с выходом “больше” которого соединен первый прямой вход второго элемента И, второй прямой вход первого элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а второй прямой вход второго элемента И соединен с выходом делителя частоты, выход реверсивного счетчика соединен со входом исполнительного элемента и с входами второго и третьего пороговых блоков, выход “больше” второго порогового блока и выход “меньше” третьего порогового блока соединены с инверсными входами первого и второго элементов И соответственно, выход одновибратора соединен с входом установки в начальное состояние реверсивного счетчика и с входом запуска генератора тактовых импульсов, вход одновибратора является входом запуска генератора тактовых импульсов.The closest in technical essence to the claimed is a device containing an actuator, a series-connected intermediate current transformer, the input of which is an information input of a current relay, a rectifier, the first, second and third threshold blocks, the first and second elements And, a reversible counter, one-shot and sequentially connected by a clock generator and a frequency divider, while the inputs of addition and subtraction of the reversible counter are connected to the outputs of the first and second elements Accordingly, the first direct input of the first element And is connected to the output “less” of the first threshold block, with the output “more” of which the first direct input of the second element And is connected, the second direct input of the first element And is connected to the output of the clock generator, and the second direct input of the second element And is connected to the output of the frequency divider, the output of the reverse counter is connected to the input of the actuator and to the inputs of the second and third threshold blocks, the output is “greater” than the second threshold block and the output is “less” of the third por The unit is connected to the inverse inputs of the first and second elements. And, accordingly, the output of the single vibrator is connected to the input of the unit in the initial state of the reverse counter and to the start input of the clock generator, the input of the single vibrator is the start input of the clock generator.

Кроме того, исполнительный элемент содержит пороговый блок, вход которого является входом исполнительного элемента, а выход непосредственно или через усилительный элемент соединен со входом реле с замыкающими контактами [3].In addition, the actuator contains a threshold block, the input of which is the input of the actuator, and the output directly or through an amplifying element is connected to the relay input with make contacts [3].

Требуемый технический результат заключается в повышении помехоустойчивости.The required technical result is to increase the noise immunity.

Этот технический результат достигается тем, что в реле тока, содержащем последовательно соединенные промежуточный трансформатор тока, вход которого является информационным входом реле тока, и выпрямитель, исполнительный элемент, первый, второй и третий пороговые блоки, первый и второй элементы И, реверсивный счетчик, одновибратор и последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и делитель частоты, при этом входы сложения и вычитания реверсивного счетчика соединены с выходами первого и второго элементов И соответственно, первый прямой вход первого элемента И соединен с выходом “меньше” первого порогового блока, второй прямой вход первого элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый прямой вход второго элемента И соединен с выходом делителя частоты, выход реверсивного счетчика соединен со входом исполнительного элемента и с входами второго и третьего пороговых блоков, выход “больше” второго порогового блока и выход “меньше” третьего порогового блока соединены с инверсными входами первого и второго элементов И соответственно, выход одновибратора соединен с входом установки в начальное состояние реверсивного счетчика и с входом запуска генератора тактовых импульсов, вход одновибратора является входом запуска реле тока, введены алгебраический сумматор, выход которого соединен с входом первого порогового блока, блок задержки, вход которого соединен с входом сложения алгебраического сумматора и с выходом выпрямителя, а выход соединен с входом вычитания алгебраического сумматора, формирователь коротких импульсов и третий элемент И, прямой вход которого соединен с входом формирователя коротких импульсов и с выходом “больше” первого порогового блока, инверсный вход соединен с выходом формирователя коротких импульсов, а выход третьего элемента И соединен со вторым прямым входом второго элемента И.This technical result is achieved by the fact that in the current relay containing an intermediate current transformer connected in series, the input of which is the information input of the current relay, and a rectifier, actuator, first, second and third threshold blocks, first and second elements And, reversible counter, one-shot and series-connected clock generator and frequency divider, while the inputs of addition and subtraction of the reversible counter are connected to the outputs of the first and second elements AND, respectively, the first direct input of the first element And is connected to the output “less” of the first threshold block, the second direct input of the first element And is connected to the output of the clock generator, the first direct input of the second element And is connected to the output of the frequency divider, the output of the reverse counter is connected to the input of the actuator and with the inputs of the second and third threshold blocks, the output is “greater than” the second threshold block and the output is “less” of the third threshold block are connected to the inverse inputs of the first and second elements AND, respectively, the outputs One vibrator is connected to the input of the installation in the initial state of the reverse counter and to the start input of the clock pulse generator, the input of the single vibrator is the input of the current relay start, an algebraic adder is introduced, the output of which is connected to the input of the first threshold block, the delay unit, the input of which is connected to the algebraic addition the adder and the rectifier output, and the output is connected to the subtraction input of the algebraic adder, the short-pulse shaper and the third element And, the direct input of which is connected input of the short pulses, and a yield of "more" first threshold block inverse input connected to the output of the short pulse, and the output of the third AND element is connected to a second input of the second straight element I.

На фиг.1 представлена электрическая структурная схема реле тока, на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Figure 1 presents the electrical structural diagram of a current relay, figure 2 is a timing diagram explaining its operation.

Реле тока содержит последовательно соединенные промежуточный трансформатор 1 тока, вход которого является информационным входом реле тока, и выпрямитель 2, первый пороговый блок 3, первый элемент И 4, первый вход которого соединен с выходом “меньше” первого порогового блока 3, второй элементы И 5, реверсивный счетчик 6, вход сложения и вход вычитания которого соединены с выходом первого 4 и второго 5 элементов И соответственно, второй 7 и третий 8 пороговые блоки, выходы которых соединены с инверсными входами первого 4 и второго 5 элементов И соответственно, и исполнительный элемент 9, вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика 6. Устройство также содержит последовательно соединенные генератор 10 тактовых импульсов (ГТИ), выход которого соединен со вторым входом первого элемента И 4, и делитель 11 частоты импульсов, выход которого соединен с первым входом второго элемента 5 И, а также одновибратор 12, вход которого является входом запуска реле тока, а выход соединен с входом установки в начальное состояние реверсивного счетчика 6 и с входом запуска ГТИ 10. Кроме того, устройство содержит алгебраический сумматор 14, выход которого соединен с входом первого порогового блока 3, и блок 15 задержки, вход которого соединен с входом сложения алгебраического сумматора 15 и с выходом выпрямителя 2, а выход соединен с входом вычитания алгебраического сумматора 14. Устройство содержит также формирователь 16 коротких импульсов и третий элемент И 17, прямой вход которого соединен с входом формирователя 16 коротких импульсов и с выходом “больше” первого порогового блока 3. Инверсный вход третьего элемента И 17 соединен с выходом формирователя 16 коротких импульсов, а выход соединен со вторым прямым входом второго элемента И 5. При этом исполнительный элемент 9 может быть выполнен в виде порогового блока 13, вход которого является входом исполнительного элемента 9, а выход непосредственно или через усилительный элемент соединен со входом реле с замыкающими контактами.The current relay contains a series-connected intermediate current transformer 1, the input of which is the information input of the current relay, and a rectifier 2, the first threshold block 3, the first element And 4, the first input of which is connected to the output “less” of the first threshold block 3, the second elements And 5 , a reverse counter 6, the addition input and the subtraction input of which are connected to the output of the first 4 and second 5 elements And, respectively, the second 7 and third 8 threshold blocks, the outputs of which are connected to the inverse inputs of the first 4 and second 5 elements And accordingly, the actuator 9, the input of which is connected to the output of the reversible counter 6. The device also contains a series-connected clock generator 10 (GTI), the output of which is connected to the second input of the first element And 4, and a pulse frequency divider 11, the output of which is connected to the first input of the second element 5 And, as well as the one-shot 12, the input of which is the input of the start of the current relay, and the output is connected to the installation input in the initial state of the reverse counter 6 and to the start input of the GTI 10. In addition, the device your contains an algebraic adder 14, the output of which is connected to the input of the first threshold block 3, and a delay unit 15, whose input is connected to the addition input of the algebraic adder 15 and with the output of the rectifier 2, and the output is connected to the subtraction input of the algebraic adder 14. The device also contains a shaper 16 short pulses and the third element And 17, the direct input of which is connected to the input of the shaper 16 short pulses and with the output “more” of the first threshold block 3. The inverse input of the third element And 17 is connected to the output formulator 16 short pulses, and the output is connected to the second direct input of the second element And 5. In this case, the actuator 9 can be made in the form of a threshold unit 13, the input of which is the input of the actuator 9, and the output directly or through an amplifier element is connected to the relay input with make contacts.

Первый 3, второй 7 и третий 8 пороговые блоки, а также пороговый блок 13 могут быть выполнены в виде стандартных компараторов, реверсивный счетчик - по схеме, представленной в [4, стр. 177, 187], промежуточный трансформатор 1 тока и выпрямитель 2 - по схеме, приведенной в [2, стр. 113], делитель 11 - в виде двоичного счетчика. Остальные элементы являются стандартными элементами электронной техники.The first 3, second 7 and third 8 threshold blocks, as well as threshold block 13 can be made in the form of standard comparators, a reversible counter according to the scheme presented in [4, p. 177, 187], an intermediate current transformer 1 and a rectifier 2 - according to the scheme given in [2, p. 113], the divider 11 is in the form of a binary counter. The remaining elements are standard elements of electronic technology.

Вход промежуточного трансформатора 1 тока является информационным входом реле тока, а вход одновибратора 12 является входом запуска реле тока.The input of the intermediate current transformer 1 is the information input of the current relay, and the input of the one-shot 12 is the input of the start of the current relay.

На фиг.2 представлены следующие временные диаграммы: на фиг.2а - сигнал U₂ на выходе выпрямителя 2, на фиг.2б - сигнал Е₆ на выходе реверсивного счетчика 6 в аналоговом виде, на фиг.2в - сигнал U₁₃ на выходе порогового блока 13.Figure 2 presents the following timing diagrams: in Fig.2a - the signal U ₂ at the output of the rectifier 2, in Fig.2b - the signal E ₆ at the output of the reversible counter 6 in analog form, in Fig.2b - the signal U ₁₃ at the output of the threshold block 13.

Реле тока работает следующим образом.The current relay operates as follows.

При включении реле тока питание подается на все его элементы, в том числе на вход запуска одновибратора 12, который вырабатывается импульс, поступающий на вход установки в начальное состояние реверсивного счетчика 6 и на вход запуска ГТИ 10. Начальное состояние счетчика целесообразно устанавливать равным или несколько выше порогового уровня исполнительного элемента Uиэ (фиг.2б). На вход промежуточного трансформатора 1 тока, который является информационным входом реле тока, поступает входной сигнал, поэтому на выходе выпрямителя 2 формируется двухполупериодное выпрямленное и не сглаженное напряжение U₂ (фиг.2а). В алгебраическом сумматоре 14 из выпрямленного напряжения U₂ вычитается то же самое напряжение, но задержанное в блоке 15 задержки. Таким образом, на выходе алгебраического сумматора 14 формируется напряжение, пропорциональное текущему приращению тока на выходе выпрямителя 2, т.е. на входе реле тока. Это напряжение сравнивается в первом пороговым блоке 3 с опорным уровнем Uоп, которое может выбираться исходя из допустимых изменений величины тока в обычных условиях эксплуатации защищаемой цепи. Если напряжение больше опорного уровня, то уровень логической единицы формируется на выходе “больше” первого порогового блока 3, в противном случае на его выходе “меньше”. В первом случае импульсы ГТИ 10 через второй элемент 5 И поступают на вход вычитания реверсивного счетчика 6 после снижения частоты импульсов в делителе 11 частоты импульсов, во втором случае импульсы ГТИ 10 через первый элемент 4 И поступают на его вход сложения (фиг.2б). В результате этого при значительном увеличении амплитуды входного тока сигнал Е₆ на выходе реверсивного счетчика 6 относительно быстро станет ниже порогового уровня исполнительного элемента Uиэ, что приведет к формированию в сигнале U₁₃ на выходе порогового блока 13 уровня логической единицы (сигнала короткого замыкания КЗ) и срабатыванию замыкающего контакта реле тока.When the current relay is turned on, power is supplied to all its elements, including the start-up input of the one-shot 12, which generates a pulse that goes to the installation input in the initial state of the reverse counter 6 and to the start-up input of the GTI 10. It is advisable to set the initial state of the counter to or slightly higher threshold level of the actuating element Uie (fig.2b). At the input of the intermediate current transformer 1, which is the information input of the current relay, an input signal is received, therefore, at the output of the rectifier 2, a half-wave rectified and not smoothed voltage U _{2 is formed} (Fig. 2a). In the algebraic adder 14 from the rectified voltage U ₂ is subtracted the same voltage, but delayed in block 15 delay. Thus, at the output of the algebraic adder 14, a voltage is generated proportional to the current current increment at the output of the rectifier 2, i.e. at the input of the current relay. This voltage is compared in the first threshold block 3 with the reference level Uop, which can be selected on the basis of permissible changes in the current value under normal operating conditions of the protected circuit. If the voltage is greater than the reference level, then the level of the logical unit is formed at the output “more” of the first threshold block 3, otherwise, at its output “less”. In the first case, the pulses of the GTI 10 through the second element 5 And go to the input of the subtraction of the reversing counter 6 after reducing the frequency of the pulses in the pulse frequency divider 11, in the second case, the pulses of the GTI 10 through the first element 4 And go to its addition input (Fig.2b). As a result of this, with a significant increase in the amplitude of the input current, the signal E ₆ at the output of the reversible counter 6 will relatively quickly become lower than the threshold level of the actuating element Uee, which will lead to the formation of a logic unit level (short circuit signal) in the signal U ₁₃ at the output of the threshold block 13 operation of the closing contact of the current relay.

Коме того, появление уровня логической единицы на выходе “больше” первого порогового блока 3 приведет к формированию короткого импульса формирователем 16, подача которого на инверсный вход третьего элемента И 17 исключит на время длительности короткого импульса подачу уровня логической единицы на второй вход второго элемента И 5. Следовательно, если недопустимо большое приращение амплитуды тока будет кратковременным, то это исключит срабатывание реле из-за кратковременных бросков тока.Moreover, the appearance of the level of a logical unit at the output “greater” than the first threshold block 3 will lead to the formation of a short pulse by the driver 16, the supply of which to the inverse input of the third element And 17 will exclude for the duration of the short pulse the supply of the level of the logical unit to the second input of the second element And 5 Therefore, if an unacceptably large increment in the current amplitude is short-term, then this will exclude the relay from tripping due to short-term inrush currents.

Второй 7 и третий 8 пороговые блоки обеспечивают устойчивость работы реле тока. При длительной работе в нормальном режиме, когда входной ток находится в допустимых пределах, они не позволяют превысить максимально заданный уровень сигнала Uп+ реверсивного счетчика, при недопустимо большом уровне входного сигнала не позволяют стать меньше минимально заданного уровня сигнала Uп-.The second 7 and third 8 threshold blocks ensure the stability of the current relay. During prolonged operation in normal mode, when the input current is within acceptable limits, they do not allow to exceed the maximum preset signal level Uп + of the reversible counter; when the input signal is unacceptably high, they do not allow to become less than the minimum preset signal level Uп-.

Тем самым повышается помехоустойчивость и надежность реле тока, т.к. обеспечивается быстрая реакция реле на приращение входного тока и исключается срабатывание реле из-за его кратковременных бросков.This increases the noise immunity and reliability of the current relay, because provides a quick reaction of the relay to the increment of the input current and excludes the relay due to its short-term inrush.

Источники информацииSources of information

1. Электротехнический справочник, в 4-х томах, т.2. Электротехнические изделия и устройства. Под общей редакцией В.Г.Герасимова и др. - М.: Издательство МЭИ, 1998 г., с.390, рис.35.10.1. Electrical reference book, in 4 volumes, t.2. Electrical products and devices. Under the general editorship of V.G. Gerasimov et al. - M.: Publishing House MPEI, 1998, p. 390, Fig. 35.10.

2. Ченобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем. - М.: Энергоатомиздат, 1998, с.112, рис.2.66 (прототип).2. Chenobrovov N.V., Semenov V.A. Relay protection of energy systems. - M .: Energoatomizdat, 1998, p. 112, fig. 2.66 (prototype).

3. Патент РФ № 2192084, МПК⁷ Н 02 Н 3/06, 3/08, 2002.3. RF patent No. 2192084, IPC ⁷ N 02 N 3/06, 3/08, 2002.

4. Букреев и др. Микроэлектронные схемы цифровых устройств. - М.: Советское радио, 1975.4. Bukreev and others. Microelectronic circuits of digital devices. - M .: Soviet Radio, 1975.

Claims

A current relay containing an intermediate current transformer connected in series, the input of which is an information input of the current relay, and a rectifier, actuator, first, second and third threshold blocks, first and second elements AND, a reversible counter, a single-shot and a series-connected clock generator and divider frequency, while the inputs of addition and subtraction of the reversible counter are connected to the outputs of the first and second elements And, accordingly, the first direct input of the first element And is connected to the output the house is “smaller” than the first threshold block, the second direct input of the first element And is connected to the output of the clock generator, the first direct input of the second element And is connected to the output of the frequency divider, the output of the reverse counter is connected to the input of the actuating element and to the inputs of the second and third threshold blocks, the output “more” of the second threshold block and the output “less” of the third threshold block are connected to the inverse inputs of the first and second elements And, accordingly, the output of the one-shot is connected to the input of the installation in The current state of the reversible counter and with the start input of the clock generator, the input of the one-shot is the input of the start of the current relay, characterized in that an algebraic adder is introduced, the output of which is connected to the input of the first threshold block, the delay unit, the input of which is connected to the addition input of the algebraic adder and the output of the rectifier, and the output is connected to the subtraction input of the algebraic adder, the shaper of short pulses and the third element And, the direct input of which is connected to the input of the shaper of pulses and with an output “greater” than the first threshold block, the inverse input is connected to the output of the shaper of short pulses, and the output of the third element And is connected to the second direct input of the second element I.