[实用新型]功率方向继电器

说明书

本实用新型是涉及电力系统继电保护的一种功率方向继电器。

目前公知的感应型功率方向继电器，利用电磁感应原理，正向电磁转距与阻力转距相互作用达到使触点闭合的作用，由于电压、电流回路感应的影响，有可能造成潜动；另外当电压过低时，由于电磁转距太小又有拒动的可能（即死区）。此外由于机械结构复杂，受环境温度和振动影响较大，造价也高。

本实用新型的目的就是提供一种功率方向继电器，使在正方向功率时动作，反向功率时不动作，起到功率保护作用。

本实用新型的目的是这样实现的：一种功率方向继电器，是由电流信号移相电路，电流、电压矢量乘法器和电压相位锁相器构成，其特征在于：移相电路的输入端接电抗变压器DK的付边，移相电路的输出端接乘法器的输入端，电压相位锁相器的输入端接电压互感器DY的付边，其输出端通过电阻及场效应管输入到运算放大器A₄的负输入端。

本实用新型进一步的特征在于：所述的电流信号移相电路是电抗变压器DK，运算放大器A₁，开关K₁、K₂，电位器W₁、W₂，电容器C₁及电阻R₁～R₅构成。

本实用新型再一个特征是：所述的电流电压矢量乘法器是由运算放大器A₂、A₃、A₄，场效应管CK及相应的辅助元件构成；其中A₂、A₃构成方波发生器，A₄构成低通滤波器。

本实用新型另一个特征在于：所述的电压相位锁相器是由电压互感器DY，电压比较器A₆，运算放大器A₇及相应的辅助元件构成，其中电压比较器A₆的正相输入端与电阻R₁₈和双向稳压管D₃的连接点相接，负输入端接地，输出端通过电阻R₁₉及电位器W₄接场效应管。

本实用新型的工作原理为：放大器把已经变成电压信号的电流信号进行移相，电压信号经比较器后变成同相位的方波信号，而与电压幅值无关，移相后的电流信号与方波信号进行矢量乘积运算，输出电平经比较器后控制继电器动作。由于有上述电路构造使本实用新型在正方向功率时动作，反方向功率时不动作，起到功率方向保护的作用。

下面结合说明书附图及实施例对本实用新型作进一步阐述

附图为本实用新型的电路原理图及实施例。

图中A₁～A₄、A₇为运算放大器，A₅、A₆为电压比较器，R₁～R₂₃为电阻；C_1～C4为电容；D₂、D₄为二极管；D₁、D₃为双向稳压二极管，CK为场效应管；W₁～W₄为电位器；J为继电器；DK为电抗变压器，DY为电压互感器。

如图所示，原理主要为三个部分，电流移相，矢量乘法器和电压相位锁相器，其工作原理如下：以A₁构成的移相器将已变成电压信号的电流信号移相30°或45°后，再输入到乘法器。以A₂～A₄，CK为主要元件构成的脉宽调制模拟乘法器，其中，A₂、A₃构成方波发生器，其输出的方波宽度受电流信号调制，这输出的方波控制场效应管（CK）的开断时间，同时由A₆输出的与电压信号同步的方波信号通过R₁₉及CK输入到A₄的负输入端，A₄构成低通滤波器，这样A₄的输出信号V0就有如下关系：

V0＝KIcos（φ－α）

其中：K：常数，I：电流幅值，φ：电流与电压之间的相位角，

α：电流移相角。

由上式可知，V₀达到某一值，电压与电流间相位角为α时，电流I为最小，即动作灵敏角为α。另外由公式可见V0与电压幅值无关，达到了尽量减小死区的目的。