11.9. 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 U₁ и U₂ образованные по (11.14) и связанные с сопротивле­нием на зажимах реле Z_p уравнениями (11.14а):

U₁= К_U1 U_Р+ К_I1 I_Р= К_U1 I_Р(Z_p- Z₁);

(11.18)

U₂= К_U2 U_Р+ К_I2 I_Р= К_U2 I_Р(Z_p- Z₂);

Векторы сопротивлений Z₁ = -иZ₂ = -являютсяпостоянными 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 меж­дуU₁ и U₂ и 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 U₁ и U₂ осуществля­ется косвенно измерением, а затем сопоставлением времени совпадения и несовпадения их мгновенных значений.

На рис. 11.21,6 показаны синусоиды мгновенных значений u₁ = U_m1 sint и u₂ = U_m2 sin (t - ), сдвинутые по фазе на угол. В заштрихованной части положительного полупериодаU₁ знаки мгновенных значений u₁ и u₂ одинаковы, а в незаштрихованной - различны. В отрицательном полупериоде U₁ 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 (U₁ и U₂).

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 U₁ и U₂ :

== t_у.

Во втором случае задается значение К в выражении t_нс К t_c.

Для получения 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 U₁ и U₂ и образует выходные сиг­налы в виде прямоугольных импульсов напряжения разных полярностей, показанных на рис. 11.23, а. В течение времени, когда знаки мгновенных значений U₁ и U₂ совпадают, выходной сигнал блока 1 имеет положительный знак +U_С, а во время их несовпадения - отрицательный знак -U_нс. Продолжительность сигнала +U_С равна 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_у ли­бо 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.