Реле сопротивления на сравнении фаз двух электрических величин, выполняемые на ИМС

Принцип построения и способы сравнения фаз. На сравне­нии фаз двух величин можно получать PC с характеристиками срабатывания в виде окружности, прямой линии и в виде эл­липса [47].

В качестве сравниваемых величин используются напряже­ния U ₁и U ₂образованные по (11.14) и связанные с сопротивле­нием на зажимах реле Z _p уравнениями (11.14а):

U ₁= К_{U 1} U _Р+ К _{I 1} I _Р= К_{U 1} I _Р(Z _p- Z ₁);

(11.18)

U ₂= К_{U 2} U _Р+ К _{I 2} I _Р= К_{U 2} I _Р(Z _p- Z ₂);

Векторы сопротивлений Z ₁ = - и Z ₂= - являются постоянными величинами, определяющими положение и фор­му характеристики срабатывания на комплексной плоскости Z, часто называемыми векторами особых точек. Активные и реактивные составляющие этих векторов явля­ются координатами двух "особых точек", через которые долж­на проходить характеристика реле. Схема PC, построенного на сравнении фаз, должна осуществлять измерение угла меж­ду U ₁и U ₂и сравнение его значения с заданными углами и , определяющими границы угла (рис. 11.21, а), в пределах которых реле должно срабатывать:

. (11.19)

Для определения граничных условий срабатывания по вы­ражению (11.19) в отечественных PC используются схемы срав­нения (СС), построенные на времяимпульсном принципе.

Времяимпульсный принцип пояснялся в гл. 2 при рассмот­рении устройства органов направления мощности. По этому принципу сравнение фаз двух напряжений U ₁и U ₂осуществля­ется косвенно измерением, а затем сопоставлением времени совпадения и несовпадения их мгновенных значений.

На рис. 11.21,6 показаны синусоиды мгновенных значений u ₁= U_{m 1} sin t и u ₂= U_{m 2} sin ( t - ), сдвинутые по фазе на угол . В заштрихованной части положительного полупериода U ₁знаки мгновенных значений u ₁и u ₂одинаковы, а в незаштрихованной - различны. В отрицательном полупериоде U ₁ картина совпадения и несовпадения повторяется. Угол несовпадения знаков = (углу сдвига фаз), угол совпадения = - . Этим значениям ( и ) соответствуют времена несовпадения и совпадения:

t _нc = / = / ; t _c = / = - / . (11.20)

Из (11.20) следует вывод, что, измерив значения t _нс и t _c, можно однозначно определить значение сдвига фаз между сравниваемыми напряжениями (U ₁и U ₂).

Условие срабатывания PC определяется значением t _нс(t _c) t _у (заданная уставка) либо соотношением длительностей им­пульсов несовпадения и совпадения t _нс к t _c (или t _c к t _нс), на­пример t _нс < t _c (или наоборот).

В первом случае реле срабатывает, если t _нс > t _у, и не дейст­вует, если t _нс < t _у. Заданному значению t _у соответствует наи­меньший угол сдвига фаз между U ₁и U ₂:

= = t _{у .}

Во втором случае задается значение К в выражении t _нс К t _c.

Дляполучения круговой характеристики PC принимается t _у = Т /4 = 0,005 с, К = 1. При этом t _нс = t _c. Тогда условие срабаты­вания PC (11.18) для первого и второго вариантов примет вид:

- /2 /2. (11.21)

Функциональная схема устройства сравнения фаз (УС), по­строенного на времяимпульсном принципе, и диаграммы, характеризующие его работу, приведены на рис. 11.22 и 11.23. Устройство сравнения УС (рис. 11.22) содержит блок 1 ФИН, формирующий импульсы напряжения, характеризующие про­должительность времени t _нс и t _c сравниваемых величин, и блок 2 РО, сравнивающий длительность импульсов с задан­ным t _у или друг с другом. Блок 2 действует на выходной эле­мент 3, формирующий сигнал срабатывания реле. Блок 1 фик­сирует совпадение и несовпадение знаков мгновенных значе­ний входных напряжений U ₁и U ₂и образует выходные сиг­налы в виде прямоугольных импульсов напряжения разных полярностей, показанных на рис. 11.23, а. В течение времени, когда знаки мгновенных значений U ₁ и U ₂ совпадают, выходной сигнал блока 1 имеет положительный знак + U _С, а во время их несовпадения - отрицательный знак - U _нс. Продолжительность сигнала + U _Сравна времени совпадения t _c, а сигнала - U _нc- времени t _нс. Эти сигналы (+ U _С t _c и - U _нс t _нс) посту­пают на вход блока 2, который сопоставляет длительность вход­ных сигналов, определяя таким образом соотношение вре­мен t _c и t _нс, а затем сравнивает t _нс с заданным временем t _ули­бо с Kt _c. Блок 2, действующий по первому варианту, принято называть PO1, а по второму - РО2. Блоки 2 и 3 рассматривают­ся иногда как единый орган сравнения, включающий в себя измерительный и выходной элементы.