SU815821A1 - Реле тока - Google Patents

Description

(54) РЕЛЕ ТОКА

1

Изобретение относитс  к автоматизации и релейной защите электроустановок переменного тока и может быть использовано при построении различных устройств, работающих в услови х повышенной погрешности измерительных трансформаторов тока.

Известно устройство дл  защиты электроустановок переменного тока, содержащее трансформатор тока, зашунтированный стабилитронами , переменный резистор дл  регулировани  установок, преобразователь тока в напр жение, выпр митель, формирующий и логический блоки и реагирующий орган 1.

Однако устройство обладает пониженной помехоустойчивостью, что объ сн етс  способностью срабатывать без выдержки времени . Нар ду с этим оно имеет недостаточную точность работы при насыщении измерительных трансформаторов тока.

Известно также устройство, содержащее промежуточный трансформатор тока, защунтированный регулируемым резистором и двусторонним стабилитроном, к выходу которого подключен преобразователь тока в напр жение, детектор положительного сигнала, к выходу которого подключены

конденсатор с разр дным резистором, последовательно соединенные формирующий, логический и реагирующий блоки 2.

Однако устройство обладает пониженной надежностью при глубоком насыщении траноформаторов тока, когда крива  вторичного тока искажена уже в первой четверти периода . Кроме того, в данном устройстве не корректируютс  моменты перехода вторичного тока через нулевые значени , что ограничивает фунциональные возможности устройства , т. е. устройство не предназначаетс 

0 дл  использовани  в качестве токового блока реле направлени  мощности, реле сопротивлени  и других фазосравнивающих реле.

Целью изобретени   вл етс  повыщение надежности и расщирение функциональных 5 возможностей при насыщении измерительного трансформатора тока.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в реле тока, содержащее промежуточный трансформатор тока, зашунтированный регулируемым резистором и двусторонним стабилитроном, к входу которого подключен преобразователь тока в напр жение, детектор положительного сигнала, к выходу которого подключены конденсатор с разр дным

резистором, последовательно соединенные формирующий, логический и реагирующий блоки, дополнительно введены фазосмещающий блок, детектор отрицательного сигнала, конденсатор с разр дным резистором и аналоговый сумматор, причем вход фазосмещающего блока подключен к выходу преобзовател  тока в напр жение, выход - к входу детектора положительного сигнала и.входу дополнительного введенного детектора отрицательного сигнала,- к выходу которого подключен конденсатор с разр дным резистором, вход аналогового сумматора подключен к точке соединени  разр дных резисторов, выход - к входу формирующего блока.

Дл  повыщени  точности детектировани  полуволн входного сигнала детекторы выполнены на операционных усилител х, между инвертирующими входами и выходами которых в соответствующих направлени х включены диоды, причем в качестве входных зажимов детекторов использованы неинвертирующие входы операционных усилителей, а в качестве выходных - их инвертирующие входы.

С целью упрощени  устройства детекторы могут быть выполнены на диодах, смещенных посто нным током.

Дл  повышени  точности суммировани  сигналов сумматор выполнен на операционном усилителе, к неинвертирующему входу которого подключены разр дные резисторы.

На фиг. 1 приведена принципиальна  схема предлагаемого реле тока; на фиг. 2 - вариант выполнени  детекторов на диодах, смещенных посто нным током; на фиг. 3 - 6 - диаграммы, по сн ющие работу предлагаемого реле тока.

Реле тока содержит промежуточный трансформатор 1 тока, защунтированный переменным резистором 2 и двусторонним стабилитроном 3, преобразователь 4 тока в напр жение, выполненным на операционном усилителе, фазосмещающий блок 5, предназначенный дл  получени  сигнала с опережающей фазой, детекторы 6 и 7 положительного и отрицательного сигналов, к выходам которых подключены конденсаторы 8, 9, сумматор 10, выполненный на разр дных резисторах 11, 12 и операционном усилителе 13, формирующий и логический блоки 14 и 15 и реагирующий орган 16. Реле тока подключено к измерительному трансформатору 17 тока.

Промежуточный трансформатор 1 тока защунтирован переменным резистором 2 и двусторонним стабилитроном 3, к выходу которого подключен преобразователь 4 тока в напр жение, вход фазосмещающего блока 5 подключен к выходу преобразовател  4 тока в напр жение, выход - к входу детектора 6 положительного сигнала и входу детектора 7 отрицательного сигнала, к выходам детекторов положительного и отрицательного сигнала подключены, соответственно , конденсатор 8 с разр дным резистором 11 и конденсатор 9 с разр дным резистором 12, а вход аналогового сумматора 10 подключен к точке соединени  разр дных резисторов, выход - к последовательно соединенным формирующему 14, логическому 15 и реагирующему 16 блокам.

Реле тока работает следующим образом.

В случае, когда измерительный трансформатор 17 ненасыщен и напр жение ria регулируемом резисторе 2 недостаточно дл  пробо  двустороннего стабилитрона 3, выходной сигнал преобразовател  4 тока в напр жение синусоидален (фиг. 3), где U - напр жение на выходе фазосмещающего блока 5, и Ч- и и- - напр жение на конденсаторах 8 и , и - напр жение на выходе сумматора 10 {Д(р-угол между напр жением и и Ug). Каждый полупериод выходного сигнала преобразовател  4 тока в напр жение отрабатываетс  детекторами 6, 7 отдельно: положительна  полуволна выдел етс  детектором 6, а отрицательна  - детектором 7. Знаки полуволн при этом сохран ютс . Далее напр жени  конденсаторов 8 и 9, полключенных к выходам детекторов 6, 7, соответственно U -f и U -, через разр дные резисторы 11, 12 поступают на инвертирующий вход операционного усилител  13, напр жение на выходе которого Ug имеет вид, показанный на фиг. 2. Фазы напр жений 0 и U не совпадают, причем суммарное напр жение U отстает от напр жени  на входах детекторов на угол . С целью компенсации этого угла в устройство специально введен фазосмещающий блок 5, с выхода которого на входы детекторов 6, 7 поступает сигнал с опережающей фазой, равной Avp. Благодар  этому при синусоидальном фазы первичного тока и суммарного сигнала Ug совпадают.

Нар ду с этим фазосмещающий блок5 служит дл  подавлени  апериодических составл ющих входного сигнала. При большой кратности тока вступает в действие двусторонний стабилитрон 3. Сигнал на выходе преобразовател  4 тока в напр жение при этом представл ет собой скачкообразное знакопеременное напр жение (фиг. 4). Этот сигнал пропускаетс  фазосмещающим блоком 5 без изменени  фазы. Суммарный сигнал Ug, как видно из фиг. 4, по фазе совпадает с напр жением на выходе преобразовател  4, а, значит, и с первичным током измерительного трансформатора 17 тока. Следовательно, при пр моугольном сигнале на выходе г реобразовател  4 тока в напр жение погрешность измерени  фазы не возникает .

Claims (2)

1. В случае неглубокого насыщени  измерительного трансформатора 17 тока работа реле тока аналогична работе реле при йенасыщенном измерительном трансформаторе 17 ToRa (фиг. 5). В случае глубокого насыщени , измерительного трансформатора 17 тока насыщение на каждом полупериоде наступает раньще, чем первичный ток достигнет своего амплитудного значени  (фиг. 6). Суммарное напр жение Ug (фиг. 6) в этом случае имеет незначительный фазовьш сдвиг относительно продолженной синусоидальной части напр жени  U на выходе фазосмещающего блока 5 (на фиг. 5 и 6 пунктирными лини ми показано продолжение синусоидальной части кривой U). Этот сдвиг с увеличением степени насыщени  уменьщаетс , стрем сь в пределе к нулю Одновременно с этим уменьщаетс  и фазовый сдвиг, создаваемый фазосмещающим блоком 5. Последнее объ сн етс  тем, что синусоидальна  часть напр жени  U превращаетс  в узкий импульс, который проходит сквозь фазосмещающий блок 5 без ощутимых изменений. Следовательно, и при повыщении степени насыщени  крива  суммарного напр жени  U остаетс  близкой по фазе к первичному току измерительного трансформатора 17. Разность фаз суммарного напр жени  Ug и первичного тока измерительного трансформатора 17 во всем реальном диапазоне изменени  степени насыщени  не превыщает 10°. Сумматор 10 в предлагаемом устройстве выполнен на операционном усилителе 13, что исключает взаимное вли ние цепей зар да-разр да конденсаторов 8 и 9 друг на друга. Дл  получени  высокой чувствительности детекторы 6 и 7 выполнены на операционных усилител х. В распространенных схемах детекторов имеютс  паразитные пути разр да конденсаторов 8, 9 на входные цепи. Поэтому в устройстве использована схема детектора, имеющего характеристику идеального диода как в пр мом, так и в обратном направлени х В тех случа х, когда не требуетс  особо высока  чувствительность, детекторы 6, 7 могут быть выполнены на диодах (фиг. 2), смещенных посто нным током. Смещение посто нным током необходимо дл  обеспечени  стабильности уставки по току и фазового сдвига суммарного сигнала Ug. Потенциалы на обкладках конденсаторов 8, 9, создаваемые пр мыми падени ми напр жени  на диодах 6 и 7, после преобразовани  в сумматоре 10 компенсируют друг друга и практически не вли ют на работу схемы. Таким образом, путем раздельной обработки положительной и отрицательной полуволн входного сигнала и использовани  в дальнейщей.обработке суммарного сигнала достигаетс  высока  точность и надежность реле тока. Реле тока также корректирует момент перехода вторичного тока через нулевое значение, фазна  погрешность реле тока не превыщает 10°, что позвол ет использовать реле в качестве токового блока фазосравнивающих реле. Формула изобретени  1. Реле тока, содержащее промежуточный трансформатор тока, защунтированный регулируемым резистором и двусторонним стабилитроном, к выходу которого подключен преобразователь тока в напр жение, детектор положительного сигнала, к выходу которого подключены конденсатор и разр дный резистор, последовательно соединенные формирующий, логический и реагирующий блоки, отличающеес  тем, что, с целью повыщени  надежности и расщирени  функпиокальных возможностей при насыщении измерительного трансформатора тока, дополнительно введены фазосмещающий блок, детектор ртрицательного сигнала, конденсатор с разр дным резистором и аналоговый сумматор, причем вход фазосмещающего блока подключен к выходу преобразовател  тока в напр жение, выход - к входу детектора положительного сигнала и входу дополнительно введенного детектора отрицательного сигнала, к выходу которого подключен конденсатор с разр дным резистором, вход аналогового сумматора подключен к точке соединени  разр дных резисторов, выход - к входу формирующего блока. 2. Реле по п. 1, отличающеес  тем, что детекторы положительного и отрицательного сигналов выполнены на операционных усилител х , между инвертирующими входами и выходами которых в соответствующих направлени х включены диоды, причем в качестве входных зажимов детекторов использованы неинвертирующие входы oneрационных усилителей, а в качестве выходных - их инвертирующие входы. 3. Реле по п. 1, отличающеес  тем, что сумматор выполнен на операционном усилителе , к суммирующей точке которого подключены разр дные резисторы. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе . 1. Авторское свидетельство СССР № 448529, кл. Н 02 Н 3/08, 1974.
2. 2. Авторское свидетельство СССР № 540304, кл. Н 01 Н 47/18, Н 02 Н 3/08, 1977.. ,

   оо

   г||-Ч1 Н

   хЬ

   ;

   1

   СГ

   Г5

   «

   CS4

   От 4

   и

   7

   /

   Фиг. 5