RU2417497C1

RU2417497C1 - Current relay

Info

Publication number: RU2417497C1
Application number: RU2010101951/07A
Authority: RU
Inventors: Владимир Юрьевич Анисимов (RU); Владимир Юрьевич Анисимов; Эдуард Васильевич Борисов (RU); Эдуард Васильевич Борисов; Руслан Сергеевич Явтушенко (RU); Руслан Сергеевич Явтушенко; Геннадий Геннадиевич Молоканов (RU); Геннадий Геннадиевич Молоканов
Priority date: 2010-01-22
Filing date: 2010-01-22
Publication date: 2011-04-27

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: device comprises an intermediate current transformer, input of which is an information input of the current relay, a rectifier, an actuating element, five threshold units, two AND elements, a reversible counter, a gate multivibrator, a clock pulse generator, a frequency divider, a subtraction unit, a delay element and an averaging filter.

EFFECT: expansion of functional capabilities.

2 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, 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, причем 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].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, 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 And, respectively Naturally, 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 And element 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 is “greater” than the second threshold block and the output is “less” of the third threshold about the block are connected to the inverse inputs of the first and second elements And, accordingly, the output of the single vibrator is connected to the installation input 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, and the actuator contains a threshold block, input which is the input of the actuating element, and the output directly or through an amplifying element is connected to the relay input with make contacts [3].

Недостатком этого технического решения являются относительно узкие функциональные возможности, обусловленные тем, что оно реагирует на абсолютную величину тока и не обеспечивает одновременный контроль скорости увеличения амплитуды тока, что необходимо для ряда технологических процессов контроля цепей.The disadvantage of this technical solution is the relatively narrow functionality, due to the fact that it responds to the absolute value of the current and does not provide simultaneous control of the rate of increase in the amplitude of the current, which is necessary for a number of technological processes for monitoring circuits.

Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей.The required technical result is to expand the functionality.

Этот технический результат достигается тем, что в реле тока, содержащее 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 выход выпрямителя соединен со входом первого порогового блока, входы сложения и вычитания реверсивного счетчика соединены с выходами первого и второго элементов И, соответственно, первые прямые входы первого и второго элементов И соединены, соответственно, с выходом «меньше» и с выходом «больше» первого порогового блока, 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, исполнительный элемент содержит четвертый пороговый блок, вход которого является входом исполнительного элемента, а выход соединен со входом исполнительного реле с замыкающими контактами, введены элемент задержки, блок вычитания, первый вход которого соединен с входом элемента задержки и с выходом реверсивного счетчика, а второй вход соединен с выходом элемента задержки, фильтр-усреднитель, вход которого соединен с выходом блока вычитания, и пятый пороговый блок, вход которого соединен с выходом фильтра-усреднителя, а выход является выходом сигнала контроля скорости приращения тока реле тока, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен со вторым прямым входом второго элемента И, а выход делителя частоты импульсов соединен со вторым прямым входом первого 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 a series-connected clock generator and a frequency divider, while the rectifier output is connected to the input of the first threshold block, the addition and subtraction inputs of a reversible counter are connected with the outputs of the first and second elements And, respectively, the first direct inputs of the first and second elements And are connected, respectively, with the output "less" and with the output "more" of the first threshold block, the output of the reverse counter is connected to the input of the actuating element and to the inputs of the second and the 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 single-vibrator is connected to the input of the installation at the beginning the 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, the actuator contains a fourth threshold block, the input of which is the input of the actuator, and the output is connected to the input of the actuator relay with make contacts, a delay element is introduced, block a subtraction, the first input of which is connected to the input of the delay element and to the output of the reverse counter, and the second input is connected to the output of the delay element, filter averager, input for which it is connected to the output of the subtraction unit, and the fifth threshold unit, the input of which is connected to the output of the averaging filter, and the output is the output of the signal for monitoring the current increment speed of the current relay, while the output of the clock generator is connected to the second direct input of the second element And, and the output of the pulse frequency divider is connected to the second direct input of the first element I.

На фиг.1 представлена электрическая структурная схема реле тока на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу (на фиг.2,а - сигнал U2 на выходе выпрямителя 2, на фиг.2,б - сигнал E₆ на выходе реверсивного счетчика 6 в аналоговом виде, на фиг.2,в - сигнал U₁₃ на выходе четвертого порогового блока 13).Figure 1 presents the electrical structural diagram of the current relay in figure 2 - timing diagrams explaining its operation (figure 2, a - signal U2 at the output of the rectifier 2, figure 2, b - signal E ₆ at the output of the reversible counter 6 in analog form, FIG. 2, c - signal U ₁₃ at the output of the fourth threshold block 13).

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, второй элемент 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.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, the second element And 5, a reversible 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, respectively -retarded and the actuator 9 having an input connected to the output down counter 6.

Устройство содержит также последовательно соединенные генератор 10 тактовых импульсов (ГТИ), выход которого соединен со вторым прямым входом второго элемента И 5, и делитель 11 частоты импульсов, выход которого соединен со вторым прямым входом первого элемента И 4, 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, причем исполнительный элемент 9 выполнен в виде четвертого порогового блока 13, вход которого является входом исполнительного элемента 9, а выход непосредственно или через усилительный элемент соединен со входом исполнительного реле с замыкающими контактами..The device also contains a series-connected clock pulse generator (GTI) 10, the output of which is connected to the second direct input of the second element And 5, and a pulse frequency divider 11, the output of which is connected to the second direct input of the first element And 4, also a 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, and the actuating element 9 is made in the form of a fourth threshold block 13, the input of which is Odom actuator 9, and the output directly or through the amplifier element is connected to the input of executive relay make contact ..

Кроме того, реле тока содержит элемент задержки 14, блок вычитания 15, первый вход которого соединен с входом элемента задержки 14 и с выходом реверсивного счетчика 6, а второй вход соединен с выходом элемента задержки 14, фильтр-усреднитель 16, вход которого соединен с выходом блока 15 вычитания, и пятый пороговый блок 17, вход которого соединен с выходом фильтра-усреднителя 16, а выход является выходом скорости приращения тока реле тока, при этом выход генератора 10 тактовых импульсов соединен со вторым прямым входом второго элемента И 5, а выход делителя 11 частоты импульсов соединен со вторым прямым входом первого элемента И 4.In addition, the current relay contains a delay element 14, a subtraction unit 15, the first input of which is connected to the input of the delay element 14 and the output of the reverse counter 6, and the second input is connected to the output of the delay element 14, the filter-averager 16, the input of which is connected to the output block 15 subtraction, and the fifth threshold block 17, the input of which is connected to the output of the filter-averager 16, and the output is the output of the current increment speed of the current relay, while the output of the clock generator 10 is connected to the second direct input of the second element And 5, and the output affairs pulse frequency of Tell 11 is connected to a second direct input of the first AND gate 4.

Первый 3, второй 7, третий 8, четвертый 13 и пятый 17 пороговые блоки могут быть выполнены в виде стандартных компараторов, реверсивный счетчик - по схеме, представленной в работе [4, стр.177, 187], промежуточный трансформатор 1 тока и выпрямитель - по схеме, приведенной в работе [2, стр.113], делитель 11 - в виде двоичного счетчика, элемент задержки 14 - в виде сдвигового регистра, фильтр-усреднитель 16 - в виде цифрового фильтра низкой частоты (входы тактирования блоков 14 и 16 для упрощения не показаны). Остальные элементы являются стандартными элементами электронной техники.The first 3, second 7, third 8, fourth 13 and fifth 17 threshold blocks 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 - according to the scheme given in [2, p. 113], the divider 11 is in the form of a binary counter, the delay element 14 is in the form of a shift register, the average filter 16 is in the form of a digital low-pass filter (clock inputs of blocks 14 and 16 for simplifications not shown). The remaining elements are standard elements of electronic technology.

Вход промежуточного трансформатора 1 тока является информационным входом реле тока, вход одновибратора 12 является входом запуска реле тока, выход исполнительного элемента 9 является выходом контроля амплитуды тока реле тока, а выход пятого порогового блока 17 - выходом контроля скорости изменения амплитуды тока реле тока.The input of the intermediate current transformer 1 is the information input of the current relay, the input of the one-shot 12 is the input of the start of the current relay, the output of the actuator 9 is the output of the amplitude control of the current of the current relay, and the output of the fifth threshold block 17 is the output of the speed control of the current amplitude of the current relay.

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 вырабатывает 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 U_иэ (фиг.2,б). На вход промежуточного трансформатора 1 тока, который является информационным входом реле тока, поступает входной сигнал, поэтому на выходе выпрямителя 2 формируется двухполупериодное выпрямленное и несглаженное напряжение U₂ (фиг.2,а). Это напряжение сравнивается в первом пороговом блоке 3 с опорным уровнем U_оп, 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, во втором случае - импульсы ГТИ 10 через первый элемент 4 И поступают на вход сложения реверсивного счетчика 6 (фиг.2,б) после снижения частоты импульсов в делителе 11 частоты импульсов. В результате этого при значительном увеличении амплитуды входного тока сигнал E₆ на выходе реверсивного счетчика 6 относительно быстро станет ниже порогового уровня исполнительного элемента U_иэ, что приведет к формированию в сигнале U₁₃ на выходе четвертого порогового блока 13 уровня логической единицы (например, сигнала короткого замыкания KЗ) 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 received at the input of the installation to the initial state of the reversible 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 the threshold level of the actuating element U _IE (Fig.2, b). 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 non-smoothed voltage U _{2 is formed} (Fig. 2, a). This voltage is compared in the first threshold block 3 with the reference level U _op , 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 is "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, in the second case, the pulses of the GTI 10 through the first element 4 And go to the input of the addition of the reversing counter 6 (Fig.2, b) after reducing the frequency of pulses in divider 11 pulse frequency. 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 actuator element U _IE , which will lead to the formation of a logical unit level (for example, a short signal in the signal U ₁₃ at the output of the fourth threshold block 13 short circuit KZ) and the operation of the make contact of the current relay.

Кроме того, из текущего сигнала с выхода реверсивного счетчика 6 вычитается его задержанное в элементе задержки 14 значение, что приводит к формированию дифференциала амплитудного значения тока. Этот дифференциал, характеризующий скорость изменения амплитуды тока, усредняется в фильтре-усреднителе 16 и сравнивается с пороговым значением U_п в пятом пороговом блоке 17. При недопустимом значении скорости изменения тока на выходе пятого порогового блока 17 формируется уровень логической единицы, который может быть использован для приведения в рабочее состояние внешних исполнительных устройств.In addition, the value delayed in the delay element 14 is subtracted from the current signal from the output of the reversible counter 6, which leads to the formation of a differential of the current amplitude value. This differential, which characterizes the rate of change of the current amplitude, is averaged in the averaging filter 16 and compared with the threshold value U _p in the fifth threshold block 17. If the value of the rate of change of current at the output of the fifth threshold block 17 is invalid, a logical unit level is formed that can be used for bringing into operation the external actuators.

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 U_п+ реверсивного счетчика, при недопустимо большом уровне входного сигнала - не позволяет стать меньше минимально заданного уровня сигнала U_п-.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 U _{p + of the} reverse counter, and with an unacceptably large input signal level it does not allow to become smaller than the minimum preset signal level U _p- .

Таким образом, предложенное устройство обладает более широкими функциональными возможностями, поскольку обеспечивает не только контроль величины амплитуды тока, но и скорости ее изменения.Thus, the proposed device has wider functionality, since it provides not only control of the magnitude of the current amplitude, but also the rate of change.

Источники информацииInformation sources

1. Электротехнический справочник, в 4-х томах, т.2. Электротехнические изделия и устройства. /Под общей ред. 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 ed. 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, 1998, с.112, рис.2.66.2. Chernobrovov N.V., Semenov V.A. Relay protection of energy systems. - M .: Energoatomizdat, 1998, p. 112, fig. 2.66.

3. RU 2192084, H02H 3/06, 3/08, 2001 (прототип).3. RU 2192084, H02H 3/06, 3/08, 2001 (prototype).

4. Букреев И.Н. и др. Микроэлектронные схемы цифровых устройств. - М.: Сов. Радио, 1975.4. Bukreev I.N. and other Microelectronic circuits of digital devices. - M .: Owls. 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 rectifier output is connected to the input of the first threshold block, the addition and subtraction inputs of the reversible counter are connected to the outputs of the first and second elements Actually, the first direct inputs of the first and second AND elements are connected respectively to the output “less” and to the output “more” of the first threshold block, 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 is “greater” of the second threshold block and the output is "less than" the third threshold block 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 installation in the initial state of the reversible counter and with the input for the clock pulse generator, the input of the one-shot is the current relay start input, the actuator contains a fourth threshold block, the input of which is the actuator input, and the output is connected to the actuator relay input with make contacts, characterized in that a delay element, a subtraction unit, are introduced, the first the input of which is connected to the input of the delay element and the output of the reversible counter, and the second input is connected to the output of the delay element, the filter-averager, the input of which is connected to the output a subtraction lock, and a fifth threshold block, the input of which is connected to the output of the averaging filter, and the output is the output of a signal for monitoring the current increment speed of the current relay, while the output of the clock pulse generator is connected to the second direct input of the second element And, and the output of the pulse frequency divider is connected with the second direct input of the first element I.