6 Лекция. Реле сопротивления со сложными характеристиками срабатывания, выполненные на имс. Выбор уставок дистанционной защиты

         Содержание лекции: приведены основные принципы выполнения реле сопротивления на интегральных микросхемах входящих в комплект панели ШДЭ-2801 . Приведена методика расчета уставок дистанционной защиты.

         Цель лекции: изучить принципы выполнения реле сопротивления на интегральных микросхемами и методику методика расчета уставок дистанционной защиты. 

          6.1 Виды и особенности сложных характеристик. Сложными принято называть характеристики, имеющие форму много­угольника, либо образованные из сочетания дуг окружностей с отрезками прямых.       Сложные характеристики по сравнению с круговыми и эл­липтическими позволяют повысить чувствительность PC к повреждениям через переходное сопротивление R_п и увели­чить их зону действия на протяженных ЛЭП, обеспечивая при этом отстройку от сопротивлений в максимальных нагрузочных режимах. Реле со сложными характеристиками выполня­ются на сравнении фаз или абсолютных значений трех, четы­рех напряжений, образованных по (4.1). Практическое приме­нение нашли характеристики в форме четырехугольника, треугольника. Реле сопротивления ДЗ с четырехугольной характеристикой, выполняемое на сравнении фаз четырех величин в одной схеме сравнения. Сравниваемые величины (в виде напряжений U₁ – U₄) формируются, как обычно:

U₁ = K_U1U_P  + K_II_p  = К_U1 I_P(Z_P –Z₁) = K_U1 I_p Z₁;

Z₁ =  -K_I1 K_U1 ;

U₂ = K_U2U_p + K_I2I_p = K_U2I_p(Z_p –Z₂) = K_U2 I_p Z₂;

Z₂ = -K_I2 / K_U2;

 U₃ = K_U3U_p + K_I3I_p = K_U3I_p(Z_p -Z₃) = K_U3I_p Z₃;                               (6.1)

Z₃ = -K_I3 / K_U3;

U₄ = K_U4U_p + K_I4I_p = K_U4I_p(Z_p – Z₄) = K_U4I_p Z₄;

Z₄ = -K_I4 / K_U4.

         В этих уравнениях сопротивления Z_l, Z₂, Z₃, Z₄ определяют положение особых точек. Характеристиками срабатывания у четырехугольника с особыми точками, определяющими его форму, площадь дей­ствия реле на комплексной плоскости R, jX (и соответствующую ей зону действия ИО на контролируемом им участке сети), являются четыре вершины 1, 2, 3, 4, показанные на рисунке 6.1, а. Поэтому при формировании напряжений U₁ – U₄, коэффициенты К_U1 – К_U4 и K_I1 – K_I4 должны быть подобраны так, чтобы особые точки совпадали с вершинами заданного четырехугольника, показанного на  рисунке 6.1, а. Из (6.1) сле­дует важный вывод о том, что фазные соотношения (иначе говоря, сдвиги фаз) между векторами сравниваемых напряже­ний U₁, U₂, U₃, U₄ соответствуют (а точнее, равны) фазным соотношениям между векторами (Z_p – Z₁), (Z_p - Z₂), (Z_p - Z₃), (Z_p - Z₄). Положение последних будет изменяться с измене­нием конца вектора Z_p = U_p/I_p, которое зависит от режима контролируемой сети. Для выявления фазных соотношений U₁ - U₄ при которых ИО должен срабатывать, рассмотрим, как будут изменяться фазные соотношения векторов (Z_p – Z₁),..., (Z_p -Z₄) при повреждении в зоне действия, охваченной четырехугольной характеристикой, когда Z_p = Z', и вне ее при Z_p = Z".      Как видно из векторной диаграммы на  рисунке 6.1, а, в первом случае (соответствующем КЗ в зоне действия ИО) угол ' меж­ду крайними векторами рассматриваемой системы векторов (разности двух сопротивлений), а следовательно, и векторов       U₁ - U₄ всегда больше 180° ( '> ). Во втором случае, соответствующем КЗ вне зоны действия ДЗ (рисунок 6.1, б), угол " меж­ду крайними векторами всегда меньше 180° ( " < ).

а) –при КЗ в зоне; б) – при КЗ вне зоны

Рисунок 6.1- Векторные диаграммы реле сопротивления с четырехугольной характеристикой

 

          В третьем случае - при КЗ на границе срабатывания защиты угол = 180° (на рисунке 6.1 не показан). В каждом из перечисленных случаев углы ос между пучком векторов U₁ – U₄ будут такими же, как между пучками векторов сопротивлений. Это означа­ет, что по фиксации факта расположения векторов U₁ - U₄, осуществляемой в схеме сравнения при  > 180°, на выходе схемы появится сигнал о срабатывании PC (ДО), а при < 180° - сигнал о недействии реле (ДО).

         Обнаружить отмеченные фазные различия в процессе срав­нения фаз можно, сопоставляя знаки мгновенных значений синусоидальных напряжений U₁ — U₄ с помощью времяимпульсного метода. Действительно, из рассмотрения диаграмм мгновенных зна­чений сравниваемых напряжений u_l – и₄ (рисунок 6.2, б) можно заключить, что при повреждении в зоне действия PC мгновен­ные значения u₁ - и₂ в каждый момент полупериода Т/2 = 0,01 с имеют разные знаки, совпадение их знаков исключается, так как векторы четырех напряжений всегда расположены в обеих полуплоскостях. Если же повреждение возникло вне плоскости, охваченной характеристикой (рисунок 6.2, а), то в течение каждого полупериода имеет место хотя бы кратко­временное совпадение знаков всех четырех напряжений. Та­ким образом, по совпадению и несовпадению фаз можно вы­явить зону КЗ и построить на этой основе PC с четырехугольной характеристикой. Совпадение или несовпадение знаков срав­ниваемых напряжений определяется с помощью специальной схемы сравнения.

а) –при КЗ в зоне; б) – при КЗ вне зоны

Рисунок 6.2- Векторные диаграммы функционирования схемы сравнения с реагирующим органом РО1