Реле направления мощности на герконах

(51) 01 19/30 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ управления,расположенный под шинами электроустановки и второй замыкающий геркон с обмоткой управления, подключенной к вторичной обмотке трансформатора напряжения,отличающееся тем, что дополнительно введены два диода,катушка индуктивности,усилитель,фазоповоротная схема и микропроцессор,подключенный к контактам герконов, причем катушка индуктивности намотана на первый геркон,выходы катушки подключены к фазоповоротной схеме через усилитель, выходы фазоповоротной схемы подключены к выводам обмотки управления первого геркона через последовательно включенный первый диод,а второй диод включен последовательно в цепь между трансформатором напряжения и обмоткой управления второго геркона. Технико-экономическая эффективность достигается за счет увеличения срока службы реле направления мощности, исключения излишнего срабатывания и уменьшения количества используемых элементов.(72) Исабекова Бибигуль Бейсенбаева Кабдуалиев Нариман Маратович Клецель Марк Яковлевич Нефтисов Александр Витальевич(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) РЕЛЕ НАПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТИ НА ГЕРКОНАХ(57) Изобретение относится к энергетике, а именно релейной защите. Технический результат изобретения исключение излишних срабатываний, увеличение срока службы и надежности путем обеспечения полярности срабатывания герконов с помощью катушки индуктивности и уменьшения количества используемых элементов. Реле направления мощности на герконах,содержащее первый замыкающий геркон с обмоткой Изобретение относится к энергетике, а именно к релейной защите. Известно реле направление мощности (РНМ),содержащее две обмотки, одна из которых подключена к трансформатору напряжения, а другая к трансформатору тока. Взаимодействие токов, проходящих по обмоткам, создает электромагнитный момент, величина и знак которого зависят от напряжения , токаи угла сдвигамежду ними (Чернобровое Н.В. Релейная защита энергетических систем М.Энергоатомиздат, 1998. -800 с илл.). Однако для его работы необходим трансформатор тока,который весьма металлоемок,искажает информацию при насыщении сердечника и создат высокие напряжения во вторичной цепи при е обрывах. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является реле направления мощности на герконах,содержащее первый замыкающий геркон с обмоткой управления, расположенный под шинами электроустановки, и второй замыкающий геркон с обмоткой управления, подключенной к вторичной обмотке трансформатора напряжения А.с. 1686580 СССР. Реле направления мощности/ М.Я. Клецель // Бюл. изобр. -1991.-39. Недостатки этого устройства - для обеспечения полярности срабатывания герконов они постоянно находятся в сработанном состоянии под действием магнитного поля,созданного значительным током в обмотках подмагничивания, что уменьшает срок их службы и увеличивает возможность излишнего срабатывания при больших кратностях тока короткого замыкания. К тому же, устройство использует значительное число элементов, что уменьшает его надежность. Технический результат изобретения исключение излишних срабатываний, увеличение срока службы и надежности путем обеспечения полярности срабатывания герконов с помощью катушки индуктивности и уменьшения количества используемых элементов. Технический результат достигается тем, что в реле направления мощности на герконах,содержащее первый замыкающий геркон с обмоткой управления, расположенный под шинами электроустановки, и второй замыкающий геркон с обмоткой управления, подключенной к вторичной обмотке трансформатора напряжения,дополнительно введены два диода, катушка индуктивности, усилитель, фазоповоротная схема и микропроцессор, подключенный к контактам герконов,причем катушка индуктивности намотана на первый геркон, выходы катушки подключены к фазоповоротной схеме через усилитель, выходы фазоповоротной схемы подключены к выводам обмотки управления первого геркона через последовательно включенный первый диод, а второй диод включен последовательно в цепь между трансформатором напряжения и обмоткой управления второго геркона. Реле направления мощности показано на рисунках(фиг.1,фиг.2),где приведены структурная схема реле магнитные потоки в номинальном режиме, действующие на герконы и характеризующие фазу напряжения и тока. Реле содержит (фиг.1) геркон 1 с катушкой 2 индуктивности и обмоткой 3 управления, геркон 1 жестко закреплен в катушке 2 индуктивности и обмотке 3 управления так, чтобы ось геркона совпадала с осями катушки 2 и обмотки 3 и расположен под шиной электроустановки, на безопасном от нее расстоянии, усилитель 4,входами подключенный к выводам катушки 2,фазоповоротную схему 5, входами подключенную к выходам усилителя 4, а выходами через последовательно включенный диод 6 к выводам обмотки 3, и геркон 7 с обмоткой 8 управления,подключенной через диод 9 к вторичной обмотке трансформатора 10 напряжения, причем контакты герконов 1 и 7 подключены к микропроцессору 11. На фиг.2,а и 2,б представлены суммарный магнитный поток ФФФоб 3 где Ф 1-создан переменным синусоидальным токомв шине электроустановки, вблизи которой установлен геркон 1, Фоб 3 создан током об 3 в обмотке 3 управления, и магнитный поток Фоб 8, созданный током в обмотке 8, которые воздействуют на герконы 1 и 7, соответственно, Фср 1 и Фср 2 магнитные потоки, при которых замыкаются контакты герконов 1 и 7, Фв 1 и Фв 2 - магнитные потоки, при которых они размыкаются, 01 и 02 промежутки времени от моментов перехода через ноль из отрицательных в положительные полуволны синусоид магнитных потоков Ф и Фоб 8 до моментов срабатываний герконов, 1 и 2 - моменты срабатывания герконов, 1 и 2 моменты перехода Ф и Фоб 8 через ноль из отрицательной в положительную полуволну. Реле работает следующим образом. Оно определяет сдвиг фаз между напряжениеми токомпромышленной частоты, используя разность между моментами перехода из отрицательных в положительные полуволны их синусоид. Магнитные потоки Ф и Ф им прямопропорциональны. Поэтому определение сдвига междуиравносильно определению сдвига между Ф и Ф или Ф и Фб 8. Мы будем рассматривать последние, т.к. именно они воздействуют на герконы и достигнув величин Фср 1 и Фср 2 создают магнитодвижущие силы срабатывания,которые определяются в лабораторных условиях и вводятся в микропроцессор ещ до установки герконов вблизи шин электроустановки. После закрепления вблизи шин геркон 1 постоянно находится в работе и срабатывает только в положительную полуволну магнитного Отрицательная полуволна потока Ф компенсируется с помощью магнитного потока Фбз (фиг.2,а). Магнитный поток Ф наводит ЭДС индуктивности. ЭДС подается на входы усилителя 4, где происходит ее увеличение. Оно должно быть таким, чтобы поток Фоб 3 по амплитуде был равен Ф В фазоповоротной схеме 5 ЭДС сдвигается по фазе на 90 градусов так, чтобы об 3 совпадал по фазе с токомв шине электроустановки. Полярность подключения обмотки 3 к выходам фазоповоротной схемы 5 через последовательно включенный диод 6 должна быть такой, чтобы индукция потока Фоб 3 была направлена встречно индукции потока Ф Диод 6 пропускает только одну из полуволн ЭДС в обмотку 3. Следовательно, и ток об 3 и поток Фоб 3 появляются в ней только в эту полуволну. Для определения момента времени перехода синусоиды потока Ф из отрицательной в положительную полуволну через ноль необходимо знать моментсрабатывания геркона и амплитуду Ф 1 магнитного потока,созданного током в шине электроустановки. Микропроцессор запоминает момент 1 измеряет времяот момента его срабатывания до момента возврата и рассчитывает амплитуду Ф 1 по методике,изложенной в статье Способ определения установившегося тока короткого замыкания с помощью замыкающих герконов,М.Я. Клецель, П.Н. Майшев, А.Б. Жантлесова,А.В. Нефтисов / Энергетическое обследование как первый этап реализации концепции энергосбережения материалы Международной молоджной конференции/Национальный исследовательский Томский политехнический университет. - Томск Изд-во ООО СПБ Графике, 2012. .280. Время 01 от момента перехода через ноль синусоиды до момента срабатывания геркона 1 вычисляется по известной формуле 2 Фср 1 Ф 1(01 ) Момент времени перехода через ноль синусоиды Фг из отрицательной в положительную полуволну 1101(3) Геркон 7 постоянно находится в работе, как и геркон 1. Минимальное напряжение, подаваемое на обмотку 8, при котором он срабатывает равно 0,05 н. На него действует только положительная полуволна магнитного потока в обмотке 8,благодаря последовательно включенному диоду 9. Ток в обмотке 8, создающий магнитный поток Фоб 8, сдвинут по фазе на уголотносительно напряжения, подводимого от вторичной обмотки трансформатора 10 напряжения. Поэтомудолжен учитываться при определении угла междуи . Уголназывается углом внутреннего сдвига реле. Он зависит от индуктивного и активного сопротивления обмотки 8. Определение момента времени перехода через ноль синусоиды Фоб 8 из отрицательной в положительную полуволну осуществляется также, как и для геркона 1. Запоминается в микропроцессоре 3,измеряется время 2 замкнутого состояния геркона 7, и по 2 рассчитывается амплитуда Ф 2 по той же методике что и для геркона 1. Затем вычисляется время 03 от момента перехода через ноль синусоиды магнитного потока Фб 8 до момента срабатывания геркона 7,Момент времени перехода через ноль синусоиды Фоб 8 из отрицательной в положительную полуволну 33030,01 / 180(5) где 0,01 - длительность полуволны в секундах,180 - в градусах. Сдвиг фаз между Фоб 8 и Ф, который равен сдвигу между Ф и Ф и равен углу междуи ,определяется по следующей элементарной формуле Для всех операций со временем на микропроцессоре имеются часы, на которых установлено реальное астрономическое время. Время считается с точностью не менее 1 мкс. В момент срабатывания геркона 1 запоминается время 1 на часах. Для определения 1 из 1 вычитается рассчитанное время 01. Например,геркон 1 сработал в 1130501,000155. Переводим это время в секунды по формуле 1(ч 60 мин) 60 с(13 605)601,0001557101,000155 сек(7) Затем по формуле 2 рассчитывается 010,002 с. Из 1 вычитается 01, получается 1 47100,998155 с. Геркон 7 сработал в ср 3 130500,996855. Это время переводится в секунды по формуле 7, и получается 47100,996855 с. Затем по формуле 4 рассчитывается 030,0015 с. Из 3 вычитается 03,получается 347100,995355 с. Угол между напряжением и током находится по формуле 6. Откуда 50,4 градусов. Технико-экономическая эффективность достигается за счет увеличения срока службы реле направления мощности,исключения излишнего срабатывания и уменьшения количества используемых элементов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Реле направления мощности на герконах,содержащее первый замыкающий геркон с обмоткой управления, расположенный под шинами электроустановки и второй замыкающий 3 геркон с обмоткой управления, подключенной к вторичной обмотке трансформатора напряжения,отличающееся тем, что дополнительно введены два диода, катушка индуктивности, усилитель,фазоповоротная схема и микропроцессор,подключенный к контактам герконов, причем катушка индуктивности намотана на первый геркон,выходы катушки подключены к фазоповоротной схеме через усилитель, выходы фазоповоротной схемы подключены к выводам обмотки управления первого геркона через последовательно включенный первый диод, а второй диод включен последовательно в цепь между трансформатором напряжения и обмоткой управления второго геркона.