Результат интеллектуальной деятельности: РЕЛЕ ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве электронного реле тока.

Известно устройство, содержащее последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, двоичный счетчик импульсов, дешифратор, формирователь импульсов и исполнительный элемент, выполненный в виде транзистора [1].

Недостатками устройства являются относительно узкие функциональные возможности, не позволяющие использовать его в качестве реле тока.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство, содержащее последовательно соединенные промежуточный трансформатор тока, выпрямитель, сглаживающий фильтр, пороговый блок и исполнительный элемент [2].

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая помехоустойчивость.

Требуемый технический результат заключается в повышении помехоустойчивости.

Этот технический результат достигается тем, что в реле тока, содержащее исполнительный элемент и последовательно соединенные промежуточный трансформатор тока, выпрямитель и первый пороговый блок, при этом вход промежуточного трансформатора тока является информационным входом реле тока, отличающееся тем, что введены первый и второй элементы И, реверсивный счетчик, одновибратор, второй и третий пороговые блоки 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. 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.

На фиг.1 представлена электрическая структурная схема реле тока; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Реле тока содержит последовательно соединенные промежуточный трансформатор 1 тока, вход которого является информационным входом реле, выпрямитель 2 и первый пороговый блок 3, первый 4 и второй 5 элементы И, первые входы которых соединены соответственно с выходом "меньше" и выходом "больше" первого порогового блока 3, 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 со вторым входом второго элемента И 5, 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, при этом исполнительный элемент 9 может быть выполнен в виде порогового блока 13, вход которого является входом исполнительного элемента, а выход непосредственно или через усилительный элемент соединен со входом реле с замыкающими контактами.

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 [3, стр. 177, 187], промежуточный трансформатор 1 тока и выпрямитель - по схеме, приведенной в [2, стр. 113], делитель 11 - в виде двоичного счетчика. Остальные элементы являются стандартными элементами электронной техники.

Вход промежуточного трансформатора 1 тока является информационным входом реле, а вход одновибратора 12 является входом запуска реле тока.

На фиг.2 представлены следующие временные диаграммы: на фиг.2,а - сигнал U₂ на выходе выпрямителя 2; на фиг.2,б - сигнал Е₆ на выходе реверсивного счетчика 6 в аналоговом виде; на фиг.2,в - сигнал U₁₃ на выходе порогового блока 13.

Реле тока работает следующим образом.

При включении устройства 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 выпрямительного блока 2 формируется двухполупериодное выпрямленное и несглаженное напряжение (фиг.2,а). Это напряжение сравнивается в первом пороговым блоке 3 с опорным уровнем U_оп. 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 И 5 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 И 4 поступают на его вход сложения (фиг.2,б). В результате этого при значительном увеличении амплитуды входного тока сигнал на выходе реверсивного счетчика 6 относительно быстро станет ниже порогового уровня исполнительного элемента U_иэ, что приведет к формированию на выходе порогового блока 13 уровня логической единицы - сигнала короткого замыкания КЗ (фиг.2,в) и срабатыванию замыкающего контакта реле тока.

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 позволяют стать меньше минимально заданного уровня сигнала U_п-.

Тем самым повышается помехоустойчивость реле тока и обеспечивается быстрая реакция реле на изменения входного сигнала.

Источники информации
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.

2. Ченобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем. - М.: Энергоатомиздат, 1998, с. 112, рис. 2.66 (прототип).

3. Букреев и др. Микроэлектронные схемы цифровых устройств. -М.: Советское ради, 1975.