SU1127035A1

SU1127035A1 - Current fault protection device with dependent actuation time characteristic

Info

Publication number: SU1127035A1
Application number: SU833589417A
Authority: SU
Inventors: Леонид Борисович Паперно; Янис Иванович Кузмин
Original assignee: Рижский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт
Priority date: 1983-05-12
Filing date: 1983-05-12
Publication date: 1984-11-30

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ОТ ПОВРЕВДЕНИЯ С ЗАВИСИМОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ ВРЕМЕНИ СРАБАТЫВАНИЯ, содержащее входной линейный преобразователь тока в напр жение, пусковой орган, одновибратор, счётчик импульсов и выходной триггер, отличающийс тем, что, с целью повышени точности согласовани защитных характеристик в него введены решающий усилитель, блок сравнени , блок задержки, интегратор, источник опорного напр жени , потенциометр, два диода и п ть резисторов, причем последовательно соединены входной линейный преобразователь тока в напр жение, интегратор, блок сравнени , одновибратор, счетчик импульсов и выходной триггер, к второму входу блока сравнени подключены последовательно соединенные счетчик опорного напр жени , потенцибметр и первый резистор, первый вход решающего усилител подключен к выходу источника опорного напр жени , второй к выходу входного линейного преобразовател тока в напр жение, a выход через второй резистор - к второму входу блока сравнени , выход источника опорного напр жени подключен также к второму входу интегратрра, вход пускового органа через третий резистор подключен к выходу входного линейного преобразовател тока в напр жение, через четвертый резистор - к выходу источника опорного напр жени и через последовательно соединенные п тый .резистор и первый диод - к выходу одновибратора, а выход через второй диод - к третьему входу интегратора и через блок за (Л держки - к установочным входам счетС чика импульсов и выходного триггера. 2.Устройство по п. 1, о т л ичающеес тем, что интегратор содержит операционный усилитель, в . обратной св зи которого включены параллельно соединенные конденсатор и диод, причем, инвертирующий вход операционного усилител через резисторы подключен к входным клеммам . интегратора, 3.Устройство по п. 1, отличающеес тем, что решающий . усилитель содержит усилитель напр жени с регулируемым коэффициентом усилени , вход которого через резисторы подключен к входным клеммам решающего усилител .1. DEVICE FOR CURRENT PROTECTION POVREVDENIYA C DEPENDENT TIME RESPONSE CHARACTERISTIC comprising linear converter input current into voltage, the trigger body monostable multivibrator, the pulse counter and the output trigger, characterized in that, in order to increase the accuracy of matching security features incorporated therein decisive amplifier, comparator, delay unit, integrator, reference voltage source, potentiometer, two diodes and five resistors, the input linear converter being serially connected An voltage, an integrator, a comparison unit, a single-oscillator, a pulse counter and an output flip-flop are connected to the second input of the comparison unit, a series-connected reference voltage counter, a potentimeter and a first resistor, the first input of the decision amplifier is connected to the output of the reference voltage source, the second to the output of the input linear current converter to voltage, and the output through the second resistor to the second input of the comparator unit, the output of the reference voltage source is also connected to the second input of the integrator, input the starting organ through the third resistor is connected to the output of the input linear current-to-voltage converter, through the fourth resistor to the output of the reference voltage source and through the fifth resistor and the first diode connected in series to the single-oscillator output, and the output through the second diode to the third to the integrator input and through the unit for (L support - to the installation inputs of the pulse counter and the output trigger. 2. The device according to claim 1, which is based on the fact that the integrator contains an operational amplifier, c. the feedback of which is connected to a parallel-connected capacitor and a diode, moreover, the inverting input of the operational amplifier is connected via resistors to the input terminals. integrator, 3. The device according to claim 1, characterized in that it is decisive. the amplifier contains a voltage amplifier with adjustable gain, the input of which is connected through resistors to the input terminals of the decision amplifier.

Description

Изобретение относитс к электротехнике , а именно к устройствам релейной защиты электроустановок от сверхтоков и переГрузок, действующиз с вьщержкой времени, зависимой от входного тока.The invention relates to electrical engineering, in particular, to devices for the relay protection of electrical installations against overcurrents and overloads, operating with a time dependent on the input current.

Известно устройство дл защиты от сверхтоков и перегрузок в электрической сети переменного тока, содер .жащее трансформаторы тока с преобразовател ми ток-напр жение, фильтры симметричных составл ющих,, формирователь модул , функциональный преобразователь , интегратор, детектор уровн , блок отсечки и выходной блок J. ..A device for protection against overcurrents and overloads in an electrical AC network is known, containing current transformers with current-voltage converters, filters of symmetrical components, module driver, functional converter, integrator, level detector, cut-off unit and output block J ...

Недостатками данного устройства вл ютс относительно низка точность получени требуемой врем токовой характеристики, обусловленна применением в составе функциональных преобразователей нелинейных элементов, . также относительно больша сложность регулировки характеристики.The disadvantages of this device are relatively low accuracy of obtaining the required time current characteristics, due to the use of nonlinear elements in the functional transducers. also relatively large is the difficulty of adjusting the characteristic.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс устройство дл токовой защиты от повреждени с зависимой характеристикой втемени срабатывани , содержащее входной линейный преобразователь тока в напр жение, пусковой орган, преобразователь напр жени в пропорциональную частоту импульсов, последовательно включенные счетчик импульсов дешифратор и выходной триггер, а также делитель частоты, одновибратор и элемент И 2 J.The closest to the proposed technical entity is a device for current protection against damage with a dependent response characteristic, comprising an input linear current-to-voltage converter, a starting organ, a voltage-proportional converter of a pulse frequency, a sequentially-connected pulse counter, a decoder, and an output trigger, as well as a frequency divider, one-shot and element And 2 J.

Недостатком указанного устройства вл етс низка точность при согл1асовании его характеристики со смежными защитами в случа х, когда необходимо иметь характеристику времени срабатывани , отличную от обратноквадратиЧНОЙоThe disadvantage of this device is its low accuracy when matching its characteristics with adjacent protections in cases when it is necessary to have a response time characteristic different from the reverse square.

Цель изобретени - повьшение точности согласовани защитных характеристик .The purpose of the invention is to improve the accuracy of the coordination of protective characteristics.

Поставленна цель достигаетс тем что в устройство дл токовой защиты от повреждени с зависимой характеристикой времени срабатывани , содержащее входной линейный преобразователь тока в напр жение, пусковой орган, одновибратор, счетчик импульсов и выходной триггер, введены решающий усилитель, блок сравнени , блок задержки , интегратор, источник опорного напр жени , потенциометр, два диодаThe goal is achieved by the fact that a current-to-current protection device with a dependent response time characteristic, containing an input linear current-to-voltage converter, a triggering device, a single vibrator, a pulse counter and an output trigger, a decisive amplifier, a comparison unit, a delay unit, an integrator, voltage source, potentiometer, two diodes

и п ть резисторов, причем последовательно соединены входной линейный преобразователь тока в напр жение, интегратор, блок сравнени , одновибратор , счетчик импульсов и выходной триггер, к второму входу блока сравнени подключены последовательно соединенные источник опорного напр жени , потенциометр и первый резистор, первый вход решающего усилител подключен к выходу источника опорного напр жени , второй - выходу входного линейного ipeo6pзовател; тока в напр жение, а выход через второй резистор - к второму входу блока сравнени , выход источника опорного напр жени подключен также к второму входу интегратора, вход пускового органа через третий резистор подключен к выходу второго линейного преобразовател тока в напр жение, через четвертый резистор - к выходу источника опорного . напр жени и через последовательно соединенные п тый резистор и первый диод - к выходу одновибратора, а выход через второй диод - к третьему входу интегратора и через блок задержки - к установочным входам счетчика импульсов-и выходного триггера .and five resistors, the input linear current-to-voltage converter, the integrator, the comparison unit, one-shot, pulse counter and output trigger, are connected in series to the second input of the comparison unit connected in series by a reference voltage source, a potentiometer and the first resistor, the first input solver the amplifier is connected to the output of the voltage source, the second to the output of the input linear ipeo6pzatel; current to voltage, and the output through the second resistor to the second input of the comparator unit, the output of the reference voltage source is also connected to the second input of the integrator, the input of the starting device through the third resistor is connected to the output of the second linear current-voltage converter, through the fourth resistor to the output of the reference source. the voltages and through the series-connected fifth resistor and the first diode to the one-shot output, and the output through the second diode to the third input of the integrator and through the delay unit to the installation inputs of the pulse counter and the output trigger.

При этом интегратор содержит операционный усилитель, в обратной св зи которого включены параллельно соединенные конденсатор, и диод, причем инвертирующий вход операционного усилител через резисторы подключен к входным клеммам интегратора.In this case, the integrator contains an operational amplifier, in the feedback of which a parallel-connected capacitor is connected, and a diode, and the inverting input of the operational amplifier is connected via resistors to the input terminals of the integrator.

Решающий усилитель содержит усилитель напр жени с регулируемым коэффициентом усилени , вход которого через резисторы подключен к входным клеммам решающего усилител .The decision amplifier contains a voltage amplifier with adjustable gain, the input of which is connected via resistors to the input terminals of the decision amplifier.

На чертеже приведена схема устройства .The drawing shows a diagram of the device.

.Устройство содержит входной линейный преобразователь 1 тока в напр жение , на выходе которого формируетс посто нное напр жение, пусковой орган 2, источник 3 опорного напр жени , интегратор 4, резисторы 5-9, диоды 10-11, блок сравнени 12, блок задержки 13, одноэибратор 14, счетчик импульсов 15, выходной триггер 16, решающий усилитель 17, потенциометр 18. Интегратор 5 содержит операционный усилитель 19, диод 20, конденсатор 21 и резисторы 22-24.The device contains an input linear current converter 1 to a voltage, the output of which forms a constant voltage, a starting element 2, a source 3 of the reference voltage, an integrator 4, resistors 5-9, diodes 10-11, comparison unit 12, delay unit 13, a single electrolyte 14, a pulse counter 15, an output trigger 16, a decisive amplifier 17, a potentiometer 18. The integrator 5 includes an operational amplifier 19, a diode 20, a capacitor 21 and resistors 22-24.

Решающий усилитель 17 содержит усилитель напр жени 25 и резисторы .26 и 27. Резистор 26 может иметь сопротивление, близкое к бесконечности - отсутствует св зь решающего .усилител 17 с выходом источника 3.Solver amplifier 17 contains voltage amplifier 25 and resistors .26 and 27. Resistor 26 may have a resistance close to infinity - there is no connection between the decisive amplifier 17 and source 3.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Требуема врем токова характеристика воспроизводитс точно в трех ее характерных точках, соответствующих начальной, средней (по току) и конечной точкам характеристики. В остальных точках врем токова характеристика реле достаточно близко про ходит относительно требуемой, что обеспечиваетс монотоностью получаемой зависимости времени срабатывани от тока.- Йабор необходимой выдержки времени происходит циклически Число циклов равно объему счетчика 1 Выдержка времени в течение каждого цикла определ етс суммой времени действи интегратора 4 и возврата . его в исходное состо ние. При этом врем действи интегратора 4 зависит от уровн входного тока, а врем возврат .а определ етс длительностью импульса одновибратора 14.The required time current characteristic is reproduced exactly at its three characteristic points, corresponding to the initial, average (in current) and end points of the characteristic. At the other points, the time characteristic of the relay is sufficiently close relative to the required one, which is ensured by the monotonicity of the resulting dependence of the response time on the current. The required time delay occurs cyclically. The number of cycles is equal to the counter 1 volume. The time delay for each cycle is determined by the sum of the integrator time 4 and return. it is in its original state. In this case, the time of operation of the integrator 4 depends on the level of the input current, and the time of return a is determined by the pulse duration of the one-shot 14.

Дл получени врем токовой характеристики , совпадающей с заданной, в трех точках определ ютс три значени времени действи интегратора 4 путем решени системы, состо щей из трех линейных уравнений, св зывающих врем действи интегратора 4 и входной токTo obtain the time characteristic of the current characteristic coinciding with the given one, three values of the action time of the integrator 4 are determined at three points by solving a system consisting of three linear equations connecting the action times of the integrator 4 and the input current

Напр жени на выходе преобразовател 1 и источника 3 имеют различные пол рности. Когда на выходе одновибратора 14 нет импульса, диод 10 закрыт и состо ние пускового органа 2 . определ етс знаком эквивалентного напр жени на его входе, завис щего, в свою очередь, от сопротивлений резисторов 7 и 8 и уровцей напр жений на выходах элементов 1 и 3. При входном токе, меньшем тока срабатывани реле, пусковой орган 2 находитс в состо нии несрабатывани . При этом второй диод 11 открыт и на третий вход интегратора 4 подан достаточно высокий потенциал, обеспечивающий отрицательный сигнал на выходе интегратора 4. Диод 20 открыт и напр жение на конденсаторе 21 равно падению напр жени на диоде 20. Пуско вой орган 2 через блок задер жки 13 подает также положительный потенцигшThe voltages at the output of converter 1 and source 3 have different polarities. When there is no pulse at the output of the one-shot 14, the diode 10 is closed and the state of the starting organ 2. is determined by the sign of the equivalent voltage at its input, depending, in turn, on the resistances of resistors 7 and 8 and the level of voltages at the outputs of elements 1 and 3. At an input current less than the relay operation current, the triggering organ 2 is in the state failure. At the same time, the second diode 11 is open and a sufficiently high potential is applied to the third input of the integrator 4, which provides a negative signal at the output of the integrator 4. The diode 20 is open and the voltage on the capacitor 21 is equal to the voltage drop on the diode 20. Starting organ 2 through the delay unit 13 also delivers positive potentials.

на установочные входы счетчика 15 и выходного триггера 16, обеспечива благодар этому нулевое состо ние всех триггеров счетчика 15 и выходного триггера 16. Блок сравнени 12 срабатывает, конда положительный потенциал на его первом входе оказываетс больше потенциала второго входа При токе, меньшем тока срабатывани потенциал первого входа отрицателен а второго положителен. Поэтому сигнал на выходе блока сравнени 12 отсутствует и одновибратор 14 находитс в исходном состо нии.to the installation inputs of the counter 15 and the output trigger 16, thereby ensuring the zero state of all the triggers of the counter 15 and the output trigger 16. Comparison unit 12 triggers when the positive potential at its first input turns out to be greater than the potential of the second input. The input is negative and the second is positive. Therefore, the signal at the output of comparator unit 12 is absent and the one-shot 14 is in the initial state.

В случа х, когда входной ток повьшхает ток срабатывани реле, срабатывает пусковой орган 2. При этом закрываетс второй диод 11, что разрешает действие интегратора 4 на зар д конденсатора 21, и снимаютс установочные сигналы со счетчика 15 и выходного триггера 16, разреша тем самым их действие.In cases when the input current increases the relay operating current, the triggering organ 2 is triggered. This closes the second diode 11, which permits the action of the integrator 4 on the charge of the capacitor 21, and the setup signals from the counter 15 and the output trigger 16 are removed, thereby allowing their action.

После закрыти второго диода 11 мен етс пол рность суммарного входного тока интегратора 4 - он становитс отрицательным. При этом выходной сигнал интегратора 4 измен етс с отрицательного на положительный , что приводит к закрыванию диода 20 и началу зар да конденсатора 21. .After the second diode 11 is closed, the polarity of the total input current of the integrator 4 changes, it becomes negative. In this case, the output signal of the integrator 4 changes from negative to positive, which causes the diode 20 to close and the capacitor 21 to start charging.

Напр жение интегратора 4 подводитс к первому входу блока сравнени 12. К второму его входу подводитс тормозное напр жение, пропорциональное разности напр жений на выходе элементов 1 и 3, коэффициенты пропорщюнальности регулируютс потенциометром 18 и усилителем 25....The voltage of the integrator 4 is supplied to the first input of the comparator unit 12. A braking voltage proportional to the difference of the voltages at the output of the elements 1 and 3 is supplied to its second input, the proportional factors are adjusted by a potentiometer 18 and the amplifier 25 ....

Через некоторое врем от начала зар да конденсатора 10 напр жение на первом входе блока 12 становитс больше напр жени на его втором входе. Это приводит к срабатыванию блока 12 и запуску одновибратора 14. Одновибратор 14 вьщает на своем выходе импульс, который воздействует на счетчик 15, осуществл увеличение записанного в него числа на единицу, а также через диод 10 и восьмой резистор 9 воздействует на перевод пускового органа 2 в состо ние несрабатывани .. Выходной сигнал пускового органа 2, всвою очередь, через . диод 11 и резистор 24 воздействует на интегратор 4, в результате чего происходит перезар д конденсатора 21After some time from the beginning of the charge of the capacitor 10, the voltage at the first input of the unit 12 becomes greater than the voltage at its second input. This triggers the block 12 and starts the one-shot 14. The one-shot 14 pulses at its output, which acts on the counter 15, increased the number written to it by one, as well as through the diode 10 and the eighth resistor 9 affects the translation of the starting organ 2 into failure state .. The output signal of the starting organ 2, in turn, through. the diode 11 and the resistor 24 acts on the integrator 4, as a result of which the capacitor 21 is recharged

Напр жение на конденсаторе 21 при его перезар де ограничиваетс до уровн , равного падению напр жени на открытом диоде 20. После окончани импульса одновибратора 14 процесс s повтор етс в следующем цикле, если входной ток остаетс большю тока срабатывани , что вызывает срабатывание пускового органа 2 в начале / цикла. Если же во врем очередного io цикла входной ток стал меньше тока срабатывани , то пусковой орган 2 либо сразу перейдет в состо ние несрабатывани (при условии, что результирующий ток на его входе изме- 15 НИЛ пол рность)t либо если он остаетс на грани срабатывани (за счет гистерезиса выходной характеристики), после поступлени на его вход импульса от одиови(атора 14.Таким образом, 20 коэффициент возврата по току равен единице..The voltage on the capacitor 21 when it is recharged is limited to a level equal to the voltage drop on the open diode 20. After the end of the pulse of the one-shot 14, the process s is repeated in the next cycle if the input current remains high operating current, which causes the trigger body 2 to operate start / cycle. If, during the next io cycle, the input current is less than the actuation current, then the triggering organ 2 will either immediately go into a state of non-operation (provided that the resulting current at its input is measured by 15 NIL polarity) t or if it remains on the verge of operation (due to the hysteresis of the output characteristic), after a pulse arrives at its input from odiowi (ator 14. Thus, 20 current return coefficient is equal to one ..

Дли того чтобы кратковременные переходы в течение каждого цикла пускового органа 2 из состо ни срабаМ тывани в состо ние несрабатывани не . вли ли на работу счетчика 15 и выходного триггера 16, между-выходом пуско-вого органа 2 и установочными входами счетчика 15 и выходного триггера 16 включен блок задержки 13. Поэтому при срабатывании пускового органа 2 сигнал на установочных входах счетчика 15 и триггера 16 в течение каждого цикла не мен етс . После заполнени всего объема счетчика 15 на его выходе по вл етс импульс, привод щий к срабатыванию выходного триггера 16 и срабатыванию защиты. После отключени защищаемой установки пусковой орган 2 переходит в состо ние несрабатывани и спуст врем задер ски блока задержки 13 переводит счетчик 15 в начальное состо ние и выключает триггер 16.In order for the short-term transitions during each cycle of the triggering organ 2 from the state of failure to the state of non-operation to fail. affected the operation of the counter 15 and the output trigger 16, between the output of the start body 2 and the installation inputs of the counter 15 and the output trigger 16 included a delay unit 13. Therefore, when the start body 2 is triggered, the signal on the installation inputs of the counter 15 and trigger 16 for each cycle does not change. After filling the entire volume of the counter 15, an impulse appears at its output leading to the triggering of the output trigger 16 and the triggering of the protection. After shutting down the protected installation, the triggering organ 2 goes into a state of non-operation and after a delay of the delay unit 13, the counter 15 switches to the initial state and turns off the trigger 16.

Таким образом, в предлагаемом устройстве повышена эффективность действи защиты от перегрузок и коротких замыканий вследств ие большой точности согласовани згицитных характеристик защиты и защищаемого объекта, большого удобства регулировки требуемой защитной характеристики и повышени коэффициента чувствительности по току благодар выполнению его с коэффициентом возврата, равным единице.Thus, in the proposed device, the effectiveness of protection against overloads and short circuits is increased due to high accuracy of matching the protective characteristics of the protection and the protected object, greater convenience of adjusting the required protective characteristic and increasing the current sensitivity coefficient by performing it with a return factor of one.

ВьнюЗVNUZ

Claims

1. DEVICE FOR CURRENT PROTECTION AGAINST DAMAGE WITH DEPENDING CHARACTERISTIC OF TIME OF WORK,. containing an input linear converter of current to voltage, a trigger, a single vibrator, a pulse counter and an output trigger, characterized in that, in order to improve the accuracy of matching the protective characteristics, a decoding amplifier, a comparison unit, a delay unit, an integrator, a reference voltage source, a potentiometer are introduced , two diodes and five resistors, and the input linear converter of current to voltage, an integrator, a comparison unit, a single vibrator, a pulse counter and an output trigger are connected in series to the second a reference voltage counter, a potentiometer and a first resistor are connected in series at the input of the comparison unit, the first input of the resolving amplifier is connected to the output of the reference voltage source, the second to the output of the input linear current to voltage converter, and the output through the second resistor to the second input of the comparison unit, the output of the reference voltage source is also connected to the second input of the integrator, the input of the trigger through the third resistor is connected to the output of the input linear current-voltage converter , Via the fourth resistor - to the output of the reference voltage source and through the serially connected first and fifth .rezistor diode - to the output of monostable multivibrator, and the output through the second diode - to the third input of the integrator, and through a delay unit - to the adjusting inputs and an output trigger pulse counter.

2. The device pop. 1, characterized in that the integrator · contains an operational amplifier, in the ‘feedback of which are connected a parallel connected capacitor and a diode, moreover, the inverting input of the operational amplifier through resistors is connected to the input terminals of the integrator.

3. The device according to claim 1, wherein the decision amplifier comprises a voltage amplifier with an adjustable gain, the input of which is connected through resistors to the input terminals of the decision amplifier.

»SU η .. 1127035

1 1127035