Материал: РЗА Копьев

Аналого-цифровой преобразователь АЦП выполняет преобразование мгновенного значения входного сигнала в пропорциональное ему цифровое значение. Процесс перехода от аналогового сигнала к дискретному называется квантованием сигнала, Рис.34. Квантование всегда происходит с некоторой потерей информации из-за того, что для точного восстановления первоначального сигнала из его дискретного представления частота выборок должна по крайней мере вдвое превышать самую высокочастотную гармоническую составляющую входного сигнала и, соответственно, из входного сигнала должны быть исключены все гармоники с частотой, более высокой чем частота квантования. В устройствах релейной защиты и автоматики применяют АЦП с частотой выборок от 600 до 2000 Гц.

Рис.34 Квантование входного сигнала

x(t)- входной аналоговый сигнал; T1 - время дискретизации.

Блок питания предназначен для обеспечения стабилизированным напряжением всех узлов реле, независимо от возможных изменений питающей сети. Блок питания может работать от сети постоянного или переменного тока.

Дисплей и клавиатура позволяют оператору получить информацию от устройства, изменить режим его работы, вводить информацию в реле. Дисплей и клавиатура в цифровых реле реализуются в максимально упрощенном виде: дисплей – цифробуквенный, однострочный; клавиатура

– несколько кнопок.

40

Выходной блок формирует дискретный сигнал управления на защищаемый объект с гальванической развязкой коммутируемых цепей.

Микропроцессор является управляющим и решающим блоком реле. Программа его работы хранится в постоянном запоминающем устройстве ПЗУ. Для хранения промежуточных результатов вычислений применяется оперативное запоминающее устройство ОЗУ.

Определение контролируемого параметра, тока, основано на вычислении среднего или действующего значения периодической временной функции x(t)

В реальном времени результат вычисления этого интеграла может быть получен только после наблюдения за контролируемым сигналом x(t) в

течение периода T , поэтому собственное время срабатывания цифровых реле осталось практически таким же, как у их электромеханических аналогов.

Теоретически можно мгновенно определить для любого момента времени амплитуду и фазу синусоидального сигнала x(t) X sin( nt )

частоты n по известному его мгновенному значению и значению производной. Решение системы уравнений

x(t) X sin( nt );

x'(t) n X sin( nt )

относительно X и дает ответ

X x 2(t) x'(t) 2 ;n

arctg n x(t) nt.

x'(t)

Практически такой алгоритм требует усреднения нескольких выборок из-за неточности измерения производной, наличия помех и реального увеличения быстродействия достичь не удается.

41

Однако в целом, полупроводниковые реле, по сравнению с электромагнитными и индукционными, обладают более высокой точностью, требуют меньших затрат на эксплуатацию, более просты в наладке. Важным достоинством полупроводниковых реле является наличие сервисных функций, таких, как тестированиеи самодиагностика.

3.2.1 Схемы включения трансформаторов тока и токовых реле

Практически все электроэнергетические объекты выполняются в трехфазном исполнении. Это обстоятельство должно быть учтено при проектировании устройств релейной защиты и, в частности, при выборе схем соединения обмоток трансформаторов тока и измерительных органов реле.

Наиболеераспространенныесхемырассмотреныниже.

Схема полной звезды

При таком способе соединения трансформаторы тока устанавливаются на все фазы. Во вторичную цепь каждого трансформатора тока подключаются реле, крометого, одно реле ставитсяв нулевомпроводе (Рис.35).

Рис.35 Соединениетрансформаторовтока и релепо схеме полной звез-

ды: а) схема полной звезды; б) векторная диаграмма токов при трехфазном замыкании; в) векторная диаграмма токов при замыкании фаз А и C; г) векторная диаграмма токов при замыкании фазы А на землю.

42

(Рис.35,г) – двареле.

Выводы:

1.Схема полной звезды реагирует на все виды замыканий.

2.Схема одинакова чувствительна ко всем видам повреждений.

3.Схема отличается надежностью, так как при любом замыкании срабатывают, по крайней мере, двареле.

Схема неполной звезды

Трансформаторы тока устанавливаются на двух фазах, обычно на фазах А и С, к ним подключаются реле. Дополнительно, в нулевой провод устанавливаетсяещеодно реле (Рис.36,а).

Рис.36 Схемы соединениятрансформаторов токаи реле: а) в неполнуюзвезду; б) на разность токов двух фаз

Рассмотрев поведение защиты при различных видах замыканий, нетрудно заметить, что при трехфазном замыкании работают три реле, при двухфазном - два; при замыкании фазы В на землю защита не работает.

Выводы

1.Схема неполной звезды реагирует на все виды междуфазных замыканий.

2.Схема достаточна надежна - при любом междуфазном замыкании срабатывают, по крайней мере, двареле.

3.Для ликвидации однофазных замыканий требуется установка дополнительнойзащиты.

43

Схема включения трансформаторов тока и реле на разность токов двух фаз

Для реализации этой схемы трансформаторы тока устанавливаются в двух фазах, начало каждой обмотки трансформатора тока соединяется с концом другой, и параллельнообмоткамподключаетсяреле (Рис.36,б).

Анализ поведения схемы при различных повреждениях показывает, что такое соединение позволяет выполнить защиту от всех видов междуфазных замыканий. Схема отличается экономичностью, но в то же время обладает сравнительно невысокой надежностью - отказ реле ведет к отказу защиты. Защита имеет разную чувствительность к различным видам междуфазных замыканий.

Схема включения трансформаторов тока и реле в фильтр токов нулевой последовательности

Трансформаторы токов устанавливаются во всех трех фазах, их вторичные обмотки соединяются между собой параллельно (Рис. 37).

Рис.37 Схема соединения трансформаторов тока и реле в фильтр токов нулевой последовательности

При возникновениитрехфазного замыкания - релене сработает. При двухфазномзамыкании, напримерфаз А и В - реле не сработает.

При возникновении однофазного короткого замыкания, например, фазы А на землю - реле сработает.

Выводы

1.Схема работаеттолько призамыканиях на землю.

2.Схема находит применение для защиты от замыканий на землю в сетях с глухозаземленной нейтралью.

44