SU714556A1

SU714556A1 - Digital current relay with dependent time lag characteristic

Info

Publication number: SU714556A1
Application number: SU782606960A
Authority: SU
Inventors: Вадим Наркисович Бочкарев
Original assignee: Предприятие П/Я А-7374
Priority date: 1978-04-18
Filing date: 1978-04-18
Publication date: 1980-02-05

Description

Изобретение относится к области релейной защиты и может быть использовано в токовой защите электрооборудования от перегрузки.The invention relates to the field of relay protection and can be used in current protection of electrical equipment from overload.

Известно токовое реле защиты, имеющее обратно-зависимую ампер-секундную характери- $ стику, учитывающую перегрузочную способность защищаемого электрооборудования, содержащее датчики, пороговые органы, блоки выдержки времени на базе интегрирующей RC-цепи и исполнительные органы [1]. ^,0 A current protection relay is known that has an inverse-dependent ampere-second characteristic that takes into account the overload capacity of the protected electrical equipment, which contains sensors, threshold organs, time delay units based on an integrating RC circuit and actuators [1]. ⁰

Особенностью требуемой защитной характеристики является большая выдержка времени (до 2-х часов) при 10%-ной перегрузке и очень большая кратность изменения этой выдержки в (240 раз) при изменении входной величины (тока) всего в 2 раза. Эти обстоятельства приводят к следующим сложностям в реализации характеристики в блоках выдержки времени, выполненных на базе интегрирующей RC-цепи: очень малые зарядные токи времязадающего конденсатора и, значит, высокие требования к качеству конденсатора, качеству поверхности печатных плат и монтажа; сложность точной аппроксимации заданной ампер-секундной характеристики с помощью нелинейных элементов (диодов, стабилитронов и т.п.). Все это увеличивает трудоемкость изделий.A feature of the required protective characteristic is a long time delay (up to 2 hours) at 10% overload and a very large fold change in this exposure (240 times) when the input value (current) changes only 2 times. These circumstances lead to the following difficulties in the implementation of the characteristic in time delay units based on an integrating RC circuit: very small charging currents of the timing capacitor and, therefore, high demands on the quality of the capacitor, the surface quality of the printed circuit boards and installation; the complexity of accurate approximation of a given ampere-second characteristic using nonlinear elements (diodes, zener diodes, etc.). All this increases the complexity of products.

Кроме того, принципиально неустранимой является температурная нестабильность выдержки времени, определяемая нестабильностью элементов интегрирующей RC-цепи и пороговых элементов.In addition, the temperature instability of the time delay, determined by the instability of the elements of the integrating RC circuit and threshold elements, is fundamentally unrecoverable.

Перечисленные недостатки устраняются в реле содержащем датчик, погоровый орган, счетчик импульсов тока короткого замыкания, дешифратор и исполнительный орган [2].These shortcomings are eliminated in the relay containing the sensor, pogorovy body, pulse counter of the short circuit current, the decoder and the executive body [2].

Введением известных схемных решений, таких, например, как транзисторный автогенератор, частота генерации которого обратно пропорциональна входному току, можно получить зависимую характеристику выдержки времени, однако и автогенератор, и необходимый при этом, по-прежнему, нелинейный аппроксиматор требуют настройки и являются источниками погрешностей и температурной нестабильности.By introducing well-known circuit solutions, such as, for example, a transistor oscillator, the generation frequency of which is inversely proportional to the input current, it is possible to obtain a dependent time delay characteristic, however, both the oscillator and the nonlinear approximator required in this case still require adjustment and are sources of errors and temperature instability.

rWVb_ί..·χ714556 ³ rWVb _ί .. · χ714556 ³

Поставленная цель достигается тем, что в Известное цифровое реле тока с зависимой характеристикой выдержки времени, . содержащее последовательно соединенные датчик то₍ ка, пороговый элемент и реверсивный счетчик импульсов, а также исполнительный Орган, дополнительно введены логический элемент ИЛИ, логические элементы И и 'пороговые элементы с уставками выше значения номинального тока защищаемого объекта, число которых соответствует требуемой точности аппроксимации характеристики выдержки времени, причем выходы вновь введенных пороговых элементов й выходы отдельных разрядов реверсивного счетчика ймйульсов попарно через упомянутые логические . элементы И включены на входы указанного логического элемента ИЛИ, выход которого подключен к исполнительному органу, входы • дополнительных пороговых элементов подключены к выходу датчика тока, и прямой и инверсный входы реверсивного счетчика импульсов подключены соответственно к выходу Порогового элемента, имеющего наименьшую уставку, превышающую номинальный ток, и выходу порогового элемента, имеющего уставку, равную номинальному току.^ Кроме того, дополнительно введены Второй дополнительный логический элемент ИЛИ, логические элементы И и подключенные входами к выходу датчика тока пороговые элементы с уставками ниже номинального тока защищаемого объекта, число которых соответствует требуемой точности аппроксимации характеристики Выдержки времени, инверсные выходы которых й выходы Отдельных разрядов реверсивного сЧетЧйка импульсов попарно через дополнительно указанные логические элементы И включены на Вход второго дополнительного логического элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу сброса реверсивного счетчика импульсов.This goal is achieved by the fact that in the well-known digital current relay with a dependent characteristic time delay,. containing a sensor connected in series _(a threshold element and a reversible pulse counter, as well as an executive body), an OR logic element, logical elements AND and 'threshold elements with settings higher than the rated current of the protected object, the number of which corresponds to the required accuracy of approximation of the exposure time, are additionally introduced time, and the outputs of the newly introduced threshold elements and the outputs of the individual bits of the reversible counter of mjuls in pairs through the aforementioned logical ones. AND inputs are connected to the inputs of the indicated OR gate, the output of which is connected to the executive body, the inputs of • additional threshold elements are connected to the output of the current sensor, and the direct and inverse inputs of the reversible pulse counter are connected respectively to the output of the Threshold element having the lowest setting exceeding the rated current , and the output of a threshold element having a setting equal to the rated current. In addition, the Second additional logical element OR, logical elements And the threshold elements connected with inputs to the output of the current sensor with settings below the rated current of the protected object, the number of which corresponds to the required accuracy of approximating the characteristics of the time delay, the inverse outputs of which are the outputs of the individual bits of the reversible pulse counter in pairs through the additionally indicated logic elements AND are connected to the input of the second additional logical element OR, the output of which is connected to the reset input of the reversible pulse counter.

Кроме того, на входах указанных Логических элементов И попарно объединены! выходы дополнительных пороговых элементов с уставками в порядке возрастания с выходами разрядов реверсивного счетчикй импуль- . сов в порядке убывания.In addition, the inputs of the specified logical elements AND are paired together! the outputs of additional threshold elements with settings in ascending order with the outputs of the bits of a reversible pulse counter. owls in descending order.

'25'25

На чертеже приведена функциональная схема реле.The drawing shows a functional diagram of the relay.

₍ Реле содержит ряд пороговых элементов (ПЭ), подключенных к логическим элементам И й .реверсивному счетчику (PC) импульсов. Выход первого логического элемента _(The relay contains a number of threshold elements (PE) connected to the logical elements And th. Reverse counter (PC) pulses. The output of the first logical element

ИЛИ подключен к'исполнительному органу (ИО), а второго -к входу сброса реверсив. ного счетчика (PC).OR is connected to the executive body (IO), and the second to the reset input is reversed. counter (PC).

Реле работает следующим образом.The relay operates as follows.

' . Sv, .-5'. Sv.-5

Выпрямленный входной сигнал, пропорциональный контролируемому току 1, подается на входы ”п” пороговых элементов, имеющих уставки срабатывания выше номинального тока, и на входы ”rri” пороговых эле- _ ментов, имеющих уставки ниже Номинального тока. Пороговые элементы реагируют на мгновенное значение входного тока и формируют на своих выходах прямоугольные импульсы, следующие с частотой 100 Гц при /фвухполуперирднрй схеме выпрямления. С выхода порогового элемента с уставкой 1,1 прямоугольные импульсы поступают на суммирующий вход счетчика. С выходов других пороговых элементов импульсы поступа' ют на Входы двухвходовых логических элементов. И. По мере заполнения счетчика на . выходах его разрядов ’’нули” сменяются ’’единицами”, которые поступают на вторые входы логических' элементов И, и при наличии сигналов на обоих входах какого-либо логического элемента И его выходной сигнал через логический 'элемент ИЛИ. подается на управляющий ’электрод' тиристора исполнительного ' Органа. Требуемый вид ампер-секундной характеристики реле обеспечивается соот- . Ветствующим выбором разрядов счетчика и выходов пороговых элементов, которые объединяются на входах логических элементов И. Характеристика получается ступенчато-падающей, число / ступеней, а значит и точность аппроксимации Заданной ’’гладкой”: аналитической зависимости, Определяется числом пороговых элементов, так как выдержка ' времени при заданном токе перегрузки может быть выставлена любой, с точностью 0,01 с - периода следования выпрямленных импульсов ' тока перегрузки (при частоте сети 50 Гц).A rectified input signal proportional to the monitored current 1 is applied to the inputs “p” of the threshold elements having the operation settings above the rated current, and to the inputs “rri” of the threshold elements having the settings below the rated current. The threshold elements respond to the instantaneous value of the input current and form rectangular pulses at their outputs, following at a frequency of 100 Hz with a half-full rectification circuit. From the output of the threshold element with a setting of 1.1, rectangular pulses are fed to the summing input of the counter. From the outputs of other threshold elements, the pulses arrive at the inputs of two-input logic elements. I. As the counter fills in. the outputs of its bits ’’ zeros ”are replaced by’ ’ones”, which are fed to the second inputs of the logical AND elements, and if there are signals at both inputs of any logical AND element, its output signal is through the logical OR element. fed to the control ’electrode of the 'executive thyristor' Authority. The required type of ampere-second characteristic of the relay is provided accordingly. The culminating choice of the bits of the counter and the outputs of the threshold elements, which are combined at the inputs of the logic elements I. The characteristic turns out to be stepwise falling, the number / steps, and therefore the approximation accuracy of the Given `` smooth '': analytical dependence, Determined by the number of threshold elements, since the shutter speed ' time for a given overload current can be set to any, with an accuracy of 0.01 s - the repetition period of the rectified pulses of the overload current (at a network frequency of 50 Hz).

На фигуре показаны двухвходовые логические элементы. И, для получения заданной выдержки времёйй Могут понадобиться много' входовые, собирающие сигналы с нескольких. разрядов счетчика, что не имеет, однако, принЦйПйайьйого значения.The figure shows two-input logic elements. And, to obtain a given exposure time, you may need a lot of input, collecting signals from several. bits of the counter, which, however, does not have a princiPal value.

После снятия перегрузки и снижения тока до ноьганальногб и ниже импульсы перестают поступ/пь на суммирующий вход, а посту/ дают с порогового элемента с уставкой 1,0 Зи на вход ’’вычитание”. После ’’стирания” всей информации, записанной во время перегрузки в счетчик, сигнал поступает на вход ’’сброс” и 'счетчик приведен . в исходное состояние. Время ’’записи”, ’’стирания”, т.е. полная емкость счетчика в'ыбирается в соответствии с тепловой постоянной времени защищаемой электрической машины или кабеля. Поскольку время охлаждения оборудования после предшествующей перегрузки до допустимой • температуры перегрева зависит также и отAfter removing the overload and reducing the current to a minimum or lower, the pulses cease to arrive / pi to the summing input, and when they are / they give / from the threshold element with a setting of 1.0 Zi to the input ’’ subtraction ”. After ’’ erasing ’all the information recorded during the overload to the counter, the signal goes to the’ ’reset’ input and the counter is displayed. in the initial state. ’’ ’Recording time’ ’’ erase time ’ The total capacity of the meter is selected in accordance with the thermal time constant of the protected electric machine or cable. Since the cooling time of the equipment after the previous overload to the permissible overheating temperature depends also on

⁵перепада начальной и конечной температур, определяемой величиной оставшегося нагрузочного тока, в схему введены пороговые элементы с уставками ниже номинального тока, инверсные выходы которых и выходы разрядов счетчика, объединенные на логических элементах И, подаются через второй логический элемент ИЛИ на вход ’’сброс” . Объединение производится таким образом, что чем ниже значение нагрузочного тока, оставшегося после перегрузки, тем меНыпё выдержка времени, набираемая ¹ на счетчике 'р. режиме ’’вычитания”, тем быстрее подаетёя сигнал на ’’сброс”, что имитирует более быстрое охлаждение защищаемого оборудования. Если последующая перегрузка оборудования в повторно-кратковременном режиме работы возникнет раньше, чем закончится ’’очистка” -счетчика, запись, суммирование начнется к тому, что осталось в счетчике, т.е. выдержка времени будет меньше при том же токе перегрузки, чем «имитируется более быстрое нагревание оборудования до предельно допустимой температуры, если одно до этого не остыло до номинальной температуры после предшествующей перегрузки. ^{5, the} difference between the initial and final temperatures, determined by the amount of the remaining load current, the threshold elements with settings below the rated current are introduced into the circuit, the inverse outputs of which and the outputs of the counter bits combined on the AND gate are fed through the second OR gate to the “reset” input . The combination is performed in such a way that the lower the value of the load current remaining after the overload, the less the time delay typed ¹ on the counter 'p. In the “'subtraction” mode, the faster the signal is sent to the ““ reset ”, which simulates the faster cooling of the protected equipment. If subsequent overload of equipment in the intermittent operation occurs before the “cleaning” of the counter ends, recording, summing starts to what remains in the counter, i.e. the time delay will be less at the same overload current than “a more rapid heating of the equipment to the maximum permissible temperature is simulated if one has not cooled down to the rated temperature after the previous overload.

Техяйко-экокомический эффект от внедрения Предлагаемого изобретения определяется: большой точностью и стабильностью амперсекундной характеристики реле, что позволяет полностью использовать перегрузочную способность защищаемого электрооборудования, устранить излишние' его отключения и снизить ущерб у потребителя от недоотпуска электроэнергий; практически полным исключением настройки и регулировки реле, т.е. снижением его трудоемкости в серийном Производстве; возможностью уменьшения времени испытаний готовых изделий, путем повышения частоты входного тока.The technical and eco-economic effect from the implementation of the proposed invention is determined by: high accuracy and stability of the ampere-second characteristic of the relay, which makes it possible to fully utilize the overload capacity of the protected electrical equipment, eliminate unnecessary shutdowns and reduce damage to consumers from lack of electricity supply; almost complete exception of setting and adjusting the relay, i.e. reducing its complexity in serial production; the possibility of reducing the test time of finished products by increasing the frequency of the input current.

Claims

(54) DIGITAL CURRENT RELAYS WITH A DEPENDENT TIME PERFORMANCE CHARACTERISTIC 3 as well as the executive body, the logic element OR, the logic elements AND and the threshold elements with the settings of the rated current of the protected object are entered, the number of which corresponds to the required approximation accuracy of the time characteristics, and the outputs of the newly introduced threshold elements and the outputs of the individual bits Dov reversing pulse counter in pairs through the mentioned AND logical elements are included at the inputs of the specified logical element OR, the output of which is connected to the performer To the authority, the inputs of the JOPspecific threshold elements are connected to the output of the current sensor, and the direct and inverse inputs of the reversible pulse counter are connected respectively to the output of the ftopOroBoro element, which has the smallest setpoint exceeding the nominal current, and the output of the threshold element, which has the voltage, and the headpiece has a halogen shape. rated current. In addition, the second additional logical element OR the LO elements AND and the threshold elements connected to the output of the current sensor are additionally introduced with setpoints below the nominal current of the protected object, the number of which corresponds to the required TO4HOctH approximation of the time delay, the inbers outputs of which are also individual separate reverse blocks CALCULATIONS of pulses in pairs through additional (the specified logical elements AND are included in the input of the second additional logical element OR, output which is connected to the reset input of the reversible pulse counter.Also, at the inputs of these logic elements And additional threshold elements are combined in pairs with settings in the order of increasing with the outputs of the discharging of the reverse pulse counters in decreasing order. relay., The relay contains ptr of the top elec tents (PE) connected to the logic gates And and the reversible counter (PC) of impulses. The entry of the first logical element of the CMB pbDKLYCHen. To the executive authority (IO), and the second to the input of the reset of the reversible. Nogr counter (PC). The relay works as follows. The rectified input signal, proportional to the monitored current 1, is fed to the inputs n of the threshold elements having the pickup settings of the nominal current, and to the inputs of the threshold elements that have the settings below the rated current. The threshold elements react to the instantaneous value of the input current and form at their outputs the pulsed pulses that follow at a frequency of 100 Hz during the half-half-open circuit of the rectifier. From the output of the threshold element with a setpoint of 1.1 Zz, rectangular pulses arrive at the summing input of the counter. From the outputs of other threshold elements Pulses arrive at two-input logic elements. I. As the counter at the outputs ejo is filled, the bits and zeros change to units that are post-connected to the second inputs of the AND gates, and if there is an EOb signal on both inputs of any logical element AND its output signal through the OR gage. Serves on. Control the thyristor electrode and the V additional organ. The required type of ampere-second characteristic of a high-power relay is provided by the corresponding high voltage of the meter and the outputs of the threshold elements, which are combined at the inputs of the logic elements I. Harak; the sequence is shifted by a step-falling, number; steps, and the accuracy of the approximation of a given smooth analytic borrower is determined by the number of threshold values of the elements, as in the delay: any given overcurrent of the overcurrent can be set with a current of overcurrent With a network frequency of 50 Hz). The figure shows two-input logic Ktie elements. .And dy obtaining a predetermined shutter speed of the time of the GGT. It is necessary to have multiple input signals collecting signals from several. counter bits, which does not, however, have a value of. After the overload and current decrease to the current level and below, the pulses cease to arrive at the summing input, and a standard element with a setting of 1.. 03n is input to the subtraction input. After erasing all information recorded during the overload in the counter, the signal is input to the reset and the counter is reset. Write time, erase, i.e. The total capacity of the meter is selected according to the thermal constant of the time of the protected electrical machine or cable. Since the equipment cooling time after the preceding overload to the permissible overheating temperature also depends on the difference between the initial and final temperatures, determined by the remaining load current, threshold elements with settings lower than the nominal current are entered into the circuit, the inverse outputs and outputs of the counter bits combined on the AND gates, they are fed through the second logic element OR to the reset input, the merging is performed in such a way that the lower the value of the load current, Leaving EGOS after the acceleration, the less Derzhko time nabiraema a counter p. the subtraction mode, the faster the reset signal is given, which simulates faster cooling of the protected equipment. If the subsequent neperpy3ka of the equipment in the intermittent mode of operation arises before the cleaning of the counter, recording, and end, the summation will begin to what is left in the counter, i.e. The time delay will be less at the same overload current than the more rapid heating of the equipment to the maximum permissible temperature is simulated, if one has not yet reached the nominal temperature After the previous overheating. Technical and economic effect of the proposed invention Oiredereyets; high accuracy and stability of the amysecond characteristic of the relay, that is; 11yet to fully utilize the overload of the protected electrical equipment, to eliminate its unnecessary shutdowns and to reduce damage to the consumer from the electric power output; Practically complete assertion settings and adjustments, ie. reduction of its labor intensity in serial production; the possibility of reducing the time of testing finished products, by increasing the frequency of the input current. The claims 1. A digital current relay with a dependent time delay characteristic containing successively connected current sensors, a biblious element and a reversible counter pulses, as well as an actuator, in order to noBbioi tffifl accuracy, a logical element is additionally introduced OR, AND gates and threshold elements with settings higher than the nominal current of the protected object, the number of which corresponds to the required accuracy annjJOKCHMacisM time delay characteristics, and exit again of the input horn elements, the outputs of the individual bits of the reversible counter impu7psov pairs through the mentioned logic elements AND, are connected to the inputs of the specified OR logic element, the output of which is connected tc to the executive circuit, the inputs of the additional section X sh) {K tapping elements are connected to the output of the current sensor , and the direct and inverse inputs of the reversible counter of the iojpyucheny impulses, respectively, to the output of the threshold element having the smallest exceeding the rated current, and the output of the threshold element having a setpoint, avnuyu rated current. 2.Digital relay Yuka according to claim 1, of which there are entered the second additional logical element OR, logical Emegugs AND to the toka sensors connected to the output, with threshold elements with settings lower than the current of the protected object , the number of which corresponds to the prediction accuracy accuracy of the characteristics. Extracts times and Versybutter outputs for individual and individual bits of the reversing pulse counter in pairs through the specified logic elements AND are included at the input of the second OR logic element, the output of which is keyed to the reset pulse reversal input. 3. The digital current relay according to item I, which is based on the fact that at the inputs of the indicated logical elements I, the outputs of additional threshold elements are set in pairs with the setting of the increase order and the output of the bits of the reversible pulse counter S in the decreasing order. Sources of information taken into account in the examination 1.ABTOpcfcoe USSR certificate № 261609,: N 02 M 7/10, 21.12.67.

2 ... USSR author's certificate No. 316147, kp. H 02 H 3/08, 03.30.70.