Дистанционная защита

9. Направленное реле сопротивления с эллиптической характеристикой

9.1. Реле, построенное на сравнении величин трех напряжений

Принципиальная схема органа сравнения представлена на рис. 22. Токи, создаваемые тормозными напряжениями суммируются и с помощью схемы сравнения сопоставляются с рабочим током.

Ток в исполнительном органе (нуль-индикаторе):

Условие начала работы:

,

разделим обе части уравнения на Ip, заменив , получим:

- уравнение эллипса, проходящего через начало координат (см. рис. 9.4)).
Недостаток данной схемы в сложности исполнения, необходим третий контур, что значительно удорожает устройство.

9.3. Реле на сравнении величин 2х напряжений с использованием переменной составляющей выпрямленных напряжений

Общие сведения

Схема аналогична принципиальной схеме реле с круговой характеристикой, изображенной на рис. 15., рис. 16. за исключением двух особенностей:

1) используется НИ замедленного действия с временем срабатывания t=0,01 с.;
2) в схеме не предусматривается сглаживающего устройства, поэтому выпрямленные напряжения |U_I| и |U_II| и напряжение U_mn=|U_II||U_I| имеют пульсирующий характер и состоят из постоянной и переменной составляющих рис. 23.

U_mn=|U_mn|_|U_mn|_~ ,

где:
U_mn_=|U_II|_|U_I|_
U_mn~=|U_II|_~|U_I|_~


постоянная составляющая является арифметической разностью, зависящей только от величины;
переменная составляющая является геометрической разностью, зависящей как от величины амплитуд напряжений, так и от сдвига фаз между ними.

Переменная составляющая на входе НИ в конечном счёте зависит от величины и сдвига фаз между сравниваемыми напряжениями U_I и U_II. Переменная составляющая выпрямленного напряжения примерно равна его второй гармонике и имеет в два раза большую частоту по сравнению с выпрямленным напряжением. Поэтому угол  сдвиг фаз переменных составляющих выпрямленных напряжений в два раза больше угла  - сдвига фаз у выпрямленных напряжений: =2.

При =0 и =0 - |U_II|_~ и |U_I|_~ совпадают по фазе. Напряжение U_mn~ равно арифметической разности их абсолютных значений. (См. рис. 24.)
При =90 =180 - |U_II|_~ и |U_I|_~ противоположны по фазе, вследствие чего U_mn~ равно арифметической сумме |U_II|_~ и |U_I|_~. При одинаковых амплитудах выпрямленных значений, в последнем случае, амплитуда U_mn~ получается в два раза больше. (См. рис. 25.)
При >0, но <90 >0, но <180 напряжение U_mn~ равно геометрической разности |U_II|_~ и |U_I|_~ и имеет промежуточное значение по амплитуде.


Условия срабатывания реле

В ремя срабатывания НИ равно 0,01 с. т.е. равно периоду переменной составляющей (100Гц). При таком исполнении НИ может сработать только, если напряжение U_mn=|U_mn|_|U_mn|_~ имеет положительное значение в течение времени действия НИ. Т.о. для срабатывания необходимо выполнить 2 условия:

1) |U_II|>|U_I|;

2) время, в течение которого напряжение на входе НИ положительно  0,01 с. (см. рис. 26.)


Сопротивление срабатывания