Дистанционная защита

6.2. Типовая блок-схема реле

Блок-схема РС представлена на рис. 10. Цифрами на рис. обозначены:

1,2 – суммирующие устройства;
3,4 – выпрямители на полупроводниковых диодах;

5 – схема сравнения;

6 – реагирующий исполнительный орган (нуль-индикатор).
В устройствах 1, 2 напряжение подведенное к реле Up, преобразуется с помощью трансформатора в напряжение k₁Up, а ток Ip посредством трансреактора превращается в два напряжения k₂Ip и k₄Ip. Преобразованные величины суммируются согласно формулам (6.1.). Каждое из напряжений U_I и U_II выпрямляется блоками 3,4 и полученные абсолютные значения |U_I| и |U_II| подводятся к схеме сравнения 5, где вычитаются друг из друга.
В ыходное напряжение со схемы сравнения 5 Uвых подводится к исполнительному органу (ИО) 6, обладающему направленностью, т.е. действующему только при определённом (положительном) знаке подведённого к нему напряжения. Полярность включения ИО подбирается так, чтобы он работал при U_II>U_I. В связи с этим напряжение U_I называется тормозным напряжением, U_II – рабочим напряжением. В целом, в РС контур, служащий для создания напряжения U_I – называется тормозным контуром, а U_II – рабочим контуром.
Таким образом поведение реле зависит от соотношения двух величин Up и Ip, т.е. от величины сопротивления подведённого к зажимам реле: .
Так в нормальном режиме напряжение подводимое к реле Up близко к номинальному, а ток Ip относительно невелик, поэтому U_I>U_II – реле не работает. При КЗ в зоне действия ток, подводимый к реле Ip резко возрастает, а напряжение Up, наоборот, снижается, в результате U_II>U_I – реле приходит в действие.

6.3. Элементы блок-схемы реле

Исполнительный орган

ИО выполняется на основе:

1) поляризованного или магнитоэлектрического реле, непосредственно подключенного к зажимам m и n (рис. 10.);
2) те же реле, но включаемые через усилитель, работающий в качестве нуль-индикатора (НИ), т.е. реагирующий на знак сигнала¹.
3) триггера (бесконтактного реле, на выходе которого появляется напряжение в зависимости от знака сигнала.
Перспективным направлением в настоящее время считается использование НИ.
Требования к нуль-индикатору:
1) высокая чувствительность;
2) малое потребление мощности;
3) быстродействие;
4) надёжность работы.
Рассмотрим схему, использующуюся в шкафе ДЗ ЭПЗ-1636-67 (рис. 11.)
С хема представляет собой усилитель на полупроводниковых триодах VT1, VT2, на выходе которого включается поляризованное реле К. Усилитель выполнен двухкаскадным, по схеме с общим эмиттером.
Поляризованное реле имеет следующую особенность, на её рабочий орган воздействуют два магнитных потока: от постоянного магнита и от рабочей обмотки. (Изучение конструкции и типов поляризованных реле - самостоятельная работа студентов.) Преимущества поляризованного реле по сравнению с электромагнитными:
1) высокая чувствительность;
2) быстрота действия (до 0,005 с.).

Более современные устройства используют нуль-индикаторы выполненные на интегральных микросхемах. Одна из схем представлена на рис. 12.

Принцип действия нуль-индикатор основан на сопоставлении длительности положительного (рабочего) и отрицательного (тормозного) сигналов на выходе схемы сравнения и фиксации превышения рабочего сигнала над тормозным. Резисторы R3, R3’ создают опорный уровень (уровень ноля) и определяют чувствительность схемы.

рис. 8.2. Из справочника Мусаэляна

рис. 12.

Сигнал с выхода схемы сравнения KZ через микросхему D1 сравнивается с опорным сигналом. В зависимости от потенциала сигнала схемы сравнения относительно уровня нуля на выходе D1 формируется нормируемый по величине сигнал той или иной полярности.

Через резистор R2 происходит заряд конденсатора С2 током, полярность которого определяется полярностью сигнала на выходе D1. Включённые встречно диоды VD1 и VD2 ограничивают уровень заряда конденсатора при любой полярности. Микросхема D2 по цепи обратной связи, через резистор R5 обеспечивает заданный уровень на неинвертируемом входе. При достижении заданного уровня потенциала на конденсаторе С2 меняется полярность на выходе D2 и полярность опорного сигнала D2. С выхода D2 через согласующий транзистор VT сигнал поступает на исполнительный орган – промежуточное реле К. Схема исполнительных цепей реле сопротивления KZ1, KZ2, KZ3 выполнена с использованием одного выходного промежуточного реле К.


Трансреактор


Т рансреактор – трансформатор с воздушным зазором в магнитопроводе (рис. 13.).
Вторичная обмотка трансреактора замкнута на большое¹ сопротивление - Zн и по существу работает в разомкнутом режиме. Вторичный ток I₂ – очень мал, поэтому можно считать, что Ф₁ – магнитный поток в магнитопроводе создаётся только намагничивающей силой (НС) первичной обмотки. Магнитный поток Ф₁ создаёт во вторичной обмотке ЭДС .
Благодаря воздушному зазору, магнитное сопротивление магнитопровода велико. Это уменьшает величину магнитного потока Ф₁ и ограничивает насыщение магнитопровода трансреактора.
Таким образом трансреактор преобразует первичный ток Ip во вторичное напряжение Е₂, пропорциональное первичному току.


Формирующие устройство

С хема формирующего устройства 1 (на рис. 10.) представлена на рис. 14.

Напряжение на выходе формирующего устройства: .