Многофункциональное устройство для релейной защиты электроустановки

СОЮЭ ажтсНИКСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 02 Н 3/38 С 51) ГОСУДАРСТВЕННЬ 1 Й КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ С ТВ(54) МНОГОФУНКЦИ ЛЛЯ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩ (57) Изобретение технике, в части щите. Цель изобр функциональных в ние его настройк НАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ относится к электрости к релейной затения - расширение зможностей и упрощеПри подведении к(71) Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, Ленинградский политехнический институти Всесоюзный научно-исследовательский,проектно-конструкторский и технологический институт релестроения(56) Авторское свидетельство СССРй 799067, 1981.Авторское свидетельство СССРИ 1356106, 1987.Авторское свидетельство СССРй 1396196, 1988. 2 зажимам устройства сигналов напряже 1 ния и тока с контролируемой электро. установки на входы пороговых элементов 15-18 поступают рабочие сигналы. Эти сигналы пропорциональны активной и реактивной мощностям, квадрату действующих значений тока и напряжения Пороговые элементы срабатывают в соответствии с заданными установками, Блок 12 формирования характеристики реализует заданный алгоритм с помощью перемножителей, делительного блока и сумматора. На входы перемножителей поступают сигналы, пропорциональные активной и реактивной мощностям. Ралее сигналы с перемножителей поступа- с ют на сумматор. Выходной сигнал с сумматора используется в делительном блоке для формирования трех слагаемых, срабатывает нуль-орган. В результате устройство формирует величины, пропорциональные квадратам действующих зна- Б чений тока и напряжения,и на их основе июль выполняет реле сопротивления с эллип тической, круговой и характеристикой в виде линзы. 3 ил, Сп17059 Формула изобретения55Многофункциональное устройстводля релейной защиты электроустановки,содержащее датчики тока и напряжения,9 ц -(г-г )т -2 Р,ГХ,аО; ц - (Е -г )1-2 К РХ ( (О.(19)о 1 оа 02В рассматриваемом случае входными величинами блока 12 являются, как и в 5 прелыдущем варианте, ранее сформированные параметры КР, К, Кф,1 и К Б, т.е. ключи 13 и 11 замкнуты.Система неравенств (19) реализует" ся сумматорами 58 и 59, нуль-органа 1 О ми 60 и 61, а также логическим элементом И 62.Принципиальная схема многофункционального устройст.ва выполняется на стандартных элементах. 8 качестве ос 15 новного Функционального элементаперемножителя - в устройстве испЬльзуется серийный аналоговый перемножитель 525 ПС 2, а основу низкочастотных и режекторных фильтров, сумматоров, пороговых элементов составляет операционный усилитель 1 чОУ/320,Предлагаемое многофункциональное устройство со сравнительно простой и однотипной структурой выполняет одновременно Функции реле активной и реактивной мощности, реле тока и напряжения, а также Функции реле с двумя подводимыми величинами (реле направления мощности и сопротивления), причем измерительный орган сопротивления может реализовывать эллиптическую, круговую характеристику срабатывания и характеристику срабатывания в виде "линзы", что расширяет Функциональные35 возможности устройства и обеспечивает широкую область его применения. При этом значительно упрощена настрой- - ка устройства. Так, при реализации 40 реле активной и реактивной мощности, реле тока и напряжения не возникает необходимости в настройке,а при выполнении реле с двумя подводимыми величинами количество настроек колеблется от 2 до 8, в зависимости от вида реализуемой характеристики, По сравнению с прототипом, где количество настроек реле с двумя подводимыми величинами равно 12, значительно упрощена настройка, что сказывается на50 упрощении процесса производства и эксплуатации устройства.41 20 подкгюченные к двум входам блока формирования ортогональных составляющих, первый и второй перемножители, два сумматора, два Формирователя модуля и два пороговых элемента, причем один и другой выходы блока формирования ортогональных составляющих подключенык входам первого перемножителя, третийи четвертый выходы - к входам второгоперемножителя, выходы первого и второго перемножителей соединены со входами первого сумматора, к выходу которого подключен первый пороговый элемент, а второй пороговый элемент подключен к выходу первого формирователямодуля, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей и упрощения настройки, в него дополнительно введены третий и четвертый перемножители, блокформирования характеристики срабатывания реле с двумя подводимыми величинами, третий и четвертый пороговые элементы и первый и второй ;лючи,при этом входы вновь введенных третьего и четвертого перемножителей соединены соответственно с первым, четвертым и вторым, третьим выходами блока Формирования ортогональных составляющих, выходы третьего и четвертого перемножителей соединены с входами второго сумматора, к выходу которого подключен третий пороговый элемент, входы первого и второго формирователей модуля соединены соответственно с первым, третьим и вторым, четвертым вы-" ходами блока формирования ортогональных составляющих, четвертый пороговый элемент подключен на выходе второго формирователя модуля, выходы обоих сумматоров непосредственно, первого и второго формирователей модуля соответственно через первый и второй ключи соединены с входами блока формирования характеристики срабатывания реле с двумя подводимыми величинами, при этом блок Формирования характеристики срабатывания реле с двумя подводимыми величинами выполнен в виде трех перемножителей, делительного блока, двух сумматоров и нуль-органа, при этом объединенные входы первого и второго перемножителей, являющиеся первым и третьим входами блока формирования характеристики, соединены соответственно с первым и вторым входами третьего перемножителя и одновременно с двумя входами первогосумматора, третий вход которого, являющийся вторым входом блока, соединенс одним входом делительного блока, свыходом которого соединен четвертыйвход первого сумматора, выходы перемножителей соединены с входами второго сумматора, выход последнего под-,ключен к другому входу делительногоблока, а пороговый элемент подключенна выходе сумматора, при этом блокформирования характеристики выполненв виде каскадно включенных четырехвходового сумматора, входы которогоявляются входами блока, и нуль"органа,кроме тог, блок формирования характеристики срабатывания реле с двумяпорволимыми величинами может быть выполнен в виде пары каскадно включенных четырехвходового сумматора, инуль-органа, и элемента И, входыкоторого подключены к нуль-органам,а входы сумматоров включены параллельно и являются входами блока формирования,Заказ 200 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по иэобре 113035, Москва, Ж, РаушИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано вмногофункциональном устройстве релейной защиты, выполняющем одновременноФункции реле тока и напряжения, релеактивной и реактивной мощности, релесопротивления и реле направления мощности, в системах комплексной защитыавтономных систем электроснабжения, 10комплексной защите мощных синхронныхгенераторов и защите линий электропередач, где оно может выполнятьфункции максимально-токовой защиты,защиты от повышения (понижения) напря жения, защиты от перегрузки и перехода в двигательный режим, защиты отасинхронного хода и дистанционнойзащиты,Известно устройство, предназначенное для комплексной защиты электроустановки, выполненное из отдельныхблоков, каждый из которых предназначендля защиты только по одному параметру, и имеющее сложную структуру. Кроме 25того, устройство имеет область применения, ограниченную только защитойсинхронных генераторов малой мощности,что объясняется его недостаточнымиФункциональными возможностями. 30Известно реле с двумя подводимымивеличинами, содержащее блок формирования ортогональных составляющих, выполненный в виде четырех умножителей,4четырех блоков частотной фильтрации,каждый из которых выполнен в видепоследовательно включенных низкочастотного и заграждающего фильтров, генератора опорных ортогональных синусоидальных сигналов, один выход которого подключен к одним входам двух,умножителей, другой выход - к однимвходам двух других умножителей, квыходам умножителей подключены блокичастотной фильтрации, выходы которых 45являются выходами блока формированияортогональных составляющих, а еговходами являются попарно объединенныедругие входы умножителей, два сумматора, два формирователя модуля, пороговый элемент, включвнный на выходеодного формирователя модуля Однако реле обладает недостаточными Функциональными возможностями, так как оно может быть использовано в релейной защите электроустановки только в качестве измерительного органа сопротивления или реле направления мощности, В реле для формированияхарактеристики измерительного органасопротивления (или реле направлениямощности) используются четыре трехвходовых сумматора с пятью различными(в, Ь а, Ь, Ь) масштабными коэффициентами, Наличие большого числанастроек (двенадцать) делает трудоемким процесс формирования необходимойхарактеристики измерительного органасопротивления (или направления мощности), что усложняет производствои эксплуатацию реле.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсячастотно-независимое трехфазное реленапряжения, схему которого можно использовать также в качестве частотнонезависимого реле реактивной мощности, содсржащее датчики тока и напряжения, подключенные к двум входамблока формирования ортогональных составляющих, один и другой выходы которого подключены к входам первого перемножителя, третий и четвертый выходы - к входам второго перемножителя,выходы первого и второго перемножителей соединены с входами сумматора,к выходу которого подключен пороговыйэлемент. К реле (при использованииего в качестве реле реактивной мощности) на выходе сумматора выделяетсяпостоянный сигнал, пропорциональныйреактивной мощности, даже при значительных уходах частоты сети от номинального значения,Недостатками известного устройства являются ограниченные функциональные воэможности, так как в релейнойзащите электроустановки оно может выполнять функции только реле реактивноймощности (или трехфазного реле напряжения, реагирующего на площадь треугольника линейных напряжений),Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей устройстваи упрощение его настройкиУказанная цель достигается тем,что в многофункциональное устройство,содержащее датчики тока и напряжения,подключенные к двум входам блока формирования ортогональных составляющих,один и другой выходы которого подключены к входам первого перемножителя,третий и четвертый выходы - к вхорамвторого перемножителя, выходы первогои второго перемножителай соединены свходами первого сумматора, к выходукоторого подключен первый пороговыйэлемент, вторые сумматор и пороговыйэлемент, два формирователя модуля,дополнительно введены третий и четвертый перемножители, блок формированияхарактеристики срабатывания реле сдвумя подводимыми величинами, третийи четвертый пороговые эпементы и первый и второй ключи, При этом входывновь введенных третьего и четвертогоперемножителей соединены соответственно с первым, четвертым и вторым,третьим выходами блока формированияортогональных составляющих, выходытретьего и четвертого перемножителейсоединены с входами второго сумматора, к выходу которого подключен третий пороговый элемент, входы первогои второго формирователей модуля соединены соответственно с первым, третьим и вторым, четвертым выходами блокаформирования ортогональных составляющих, четвертый пороговый элемент подключен на выходе второго формирователя модуля, выходы обоих сумматоровнепосредственно, первого и второгоформирователей модуля соответственночерез первый и второй ключи соединеныс входами блока формирования характе- З 0ристики срабатывания реле с двумяподводимыми величинами, при этом блокформирования характеристики срабатывания реле с двумя подводимыми величинами выполнен в виде трех перемножителей, делительного блока, двух сумматоров и порогового элемента, при этомобъединенные входы первого и второгоперемножителей, являющиеся первым итретьим входами блока, соединены 40соответственно с одним и вторым входами третьего перемножителя и одновременно с двумя входами первого сумматора, третий вход которого, являющийся вторым входом блока, соединен с 45одним входом делительного блока, свыходом которого соединен четвертыйвход первого сумматора, выходы перемножителей соединены с входами второго сумматора, выход последнего подключен к другому входу делительного блока, а пороговый элемент подключен навыходе первого сумматора Кроме того,блок Формирования характеристики выполнен в виде каскадно включенныхчетырехвходового сумматора, входы которого являются входами блока, инуль-органа, Укаэанная цель достигается выполнением блока формирования характеристики срабатывания реле сдвумя подводимыми величинами в видепары каскадно включенных четырехвходового сумматора, и нуль-органа, иэлемента И, входы которого подключенык нуль-органам, а входы сумматороввключены параллельно и являются входами блока формирования,Введение в устройство третьего ичетвертого перемножителей, блока формирования характеристики срабатыванияреле с двумя подводимыми величинамис различными вариантами его выполнения, третьего и четвертого пороговыхэлементов, первого и второго ключей,а также дополнительных связей позволяет в одном устройстве выполнить следующие измерительные органы, предназначенные для релейной защиты электроустановки; тока, напряжения, активнойи реактивной мощности, направлениямощности, сопротивления с характеристикой срабатывания в виде эллипса,окружности "линзы". Таким образом, посравнению с аналогом и прототипомзначительно повышены функциональныевозможности устройства.Недостаток аналога, заключающийсяв сложности настройки реле с двумяподводимыми величинами (направлениямощности и сопротивления), так кактребуется настройка 12 коэффициентовпередачи, в предлагаемом устройстве устранен. О многофункциональномустройстве количество настроек в зависимости от характеристики измерительного органа с двумя подводимымивеличинами колеблется от 2 до 8,На фиг, 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг, 2характеристика низкочастотного (а)и режекторного (б) фильтров; на фиг.3 примеры выполнения блока формирования характеристики срабатывания релес двумя подводимыми величинами,Схема содержит датчик 1 напряженияи датчик 2 тока, подключенные к входам блока 3 Формирования ортогональных составляющих, первый 4, второй 5,третий 6 и четвертый 7 перемножители,первый и второй формирователи 8 и 9модуля, подключенные входами к соответствующим выходам блока 3 формирования ортогональных составляющих,сумматоры 10 и 11, соединенные соответственно .с выходами первого 4 и второго 5, третьего 6 и четвертого 7перемножителей, блок 12 формированияНомер входа Г 40 Коэффициент еееее е ее ее е ее ее е е е е е е ее Блок 12 формирования характеристики срабатывания реле с двумя подводимыми величинами для формирования эллиптической характеристики реле сопротивления выполнен в виде трех перемножителей 36 е 38, делительного блока 39, состоящего иэ перемножителя 40, включенного в обратную связь операционного усилителя 41, сумматоров 42 и 43 и нуль-органа 44, При50 этом объединенные входы перемножителей 36 и 37 соединены соответственно с разными входами перемножителя 38 и одновременно с двумя входами сумматора 42, третий вход которого соединен с одним входом делительного блока 39, с выходом которого соединен четвертый вход сумматора 42. Выходы характеристики срабатывания реле с двумя подводимыми величинами, подключенный входами к выходу сумматоров 1 О и 11 непосрелственно,а к выходам Формирователей 8 и 9 модуля соот ветственно через первый 13 и второй 14 ключи, и пороговые элементы 15 е 18, соединенные с выходами формирователей 8 и 9 модуля и сумматоров 10 и 11,Блок 3 формирования ортогональных ,составляющих выполнен в виде четырех перемножителей 19 е 22, четырех блоков 23-26 частотной Фильтрации, каждый из которых состоит иэ последовательно включенных низкочастотного 27 и режекторного 28 фильтров, генератора 29Ъ опорных ортогональных синусоидальных сигналов, выходы 30 и 31 которого подключены соответственно к одним входамперемножителей 19, 22 и 20, 21, объединенные другие входы которых являются входами блока 3 формирования ортогональных составляющих.Блок 12 Формирования характеристи ки срабатывания реле с двумя подводи- мыми величинами для Формирования характеристики реле направления мощности (РНМ) выполнен ввиде каскадно включенных двухвходового сумматора 32, входы которого являются входами блока, и нуль-органа 33. Масштабные коэффициенты входов 34 и 35 сумматора 32 приведены в табл, 1.перемножителей 36-38 соединены с входами сумматора 43. Выход последнего подключен к другому входу делительного блока 39 Нуль-орган 44 подключен на выходе сумматора 42.Иасштабные коэффициенты по входам 45-51 сумматоров 42 и 43 приведены в табл, 2,Таблица 2 Сумматор 42тНомервхода 45 4 б 4 7 48 Сумматор 43 49 50 51 Коэф- фиЯцмент 1 Е/Х. 2 е/Х 24/К С 2 Ь а Блок 12 формирования характеристики срабатывания реле с двумя подводи- мыми величинами для формирования круговой характеристики реле сопротивления выполнен в виде каскадно включенных четырехвходового сумматора 52 и нуль-органа 53.Масштабные коэффициенты по входам 54 е 57 сумматора 52 приведены в табл.3.Т а б л и ц а 3 157 Номервхода 54 55 Коэф- фиг г г г циент - 2 Х /К 1/К -(Е -г ) /К, -2 К /КО Ч о о Блок 12 формирования характеристики срабатывания реле с двумя подводимыми величинами для формирования характеристики реле сопротивления в форме "линзы" выполнен в виде пары каскадно включенных четырехвходовых сумматоров 58 и 59, нуль-органов 60 и 61, а также элемента И 62, входы которого подключены к выходам нуль- органов 60 и 61, причем входы сумматоров 58 и 59 включены параллельно и являются входами блока,Устройство работает следующим образомПри подаче на датчик 1 напряжения и датчик 2 тока входных величин, на их выходах формируются сигналы напряжения, пропорциональные им: 01 - КЧ-Г 0 зп(Ю+Ж)и - К, Г 2 1 зал(И+ ,),+ в(п(2 у.с +)о+ ); 9где Кц, К - коэффициенты трансформации датчиков 1 и 2;О, 1 - действующие значениявходных величин напряжения и тока;5(д - угловая частота сети;41,(; - начальные фазы входныхвеличин напряжения итока;(фц-ф ф( - величина угла сдвига фаэ 10между напряжением и током.В блоке 3 формирования ортогональных составляющих генератор 29 опорных ортогональных синусоидальных сигналов вырабатывает на выходах 30 и 31 сигналы с напряжениями: где Я - угловая частота генератора, близкая к угловой частоте сети, Я-Я.25 При этом напряжения на выходах пере- множителей 19-22 представляются в следующем виде: ц,ц, в ц - КЯ 0 в(п(ясвцв)в30 )(2 в(пУвв К 0 сов(Я.Св сов(уввпв)00 = 0 х 331К; 2 1 вдп(Я+Ц)х Ь 2 СОВЯвйК, 1 В(П (ЯСН)ВВ(П(Увс+Ц), )у00х Ц Кц 12 0 в п )+(фц) х5 в 2 совУ,ВКоЦв 1 пкц.с+)+в(п(у 1+)о)2;0 по 112 Х О 20 св К п 12 1 81 п(Ц 1 +(, )Х в 2 в(пупс.-к 1 сов(У.свц 3 ) сов(У он)0 где Ь) =(к) -Я 8 - раэностная угловаячастота;(д =Я +Яо - суммарная угловая частота.В устройстве играющие полезную роль составляющие разностной угловой частоты выделяются на выходах блоков 23-26 частотной фильтрации; фильтры 28. Низкочастотные фильтры27 служат для подавления случайныхвысокочастотных помех. Кроме того,они попутно выполняют функцию частотного подавления слагаемых суммарнойугловой частоты (д в напряженияхобеспечивая в совокупностис режекторными фильтрами 28 наиболееточное выделение ортогональных состд Вляюцих Уу Буб входных величин токаи напряжения,Диапазон колебаний угловой частотысети Я , при котором обеспечиваетсявысокая точность выделения ортогондльных состдвляОцих И - 00 учитывается таким выбором шйрины полосыподавления режекторных Фильтров ичастоты среза низкочастотных Фильтров,цтобы суммарная частота Ю+= (д +Сд)находилась в полосе подавления режекторных Фильтров, а разностная частотаЯ .= Я - Я - на участках характеристик низкочастотных и заграждающихФильтров, где коэффициент усиленияпрактически неизменен (фиг, 2),Выходные сигналы блоков 23-26 частотной фильтрации (или то же самоевыходные сигналы блока 3 Формированияортогональных составляющих) далееобрабатываются перемножителями 4-7,формирователями 8 и 9 модуля и сумматорами 10 и 11 с целью получения величин, пропорциональных активной иреактивной мощности (Р ии действующим значениям тока и напряжения(1 и Юф) контролируемой электроустановки,Описание работы этой части схемыустройства приводится ниже,Выходные сигналы перемножителей4-7 можно представить в виде0 УК 0 СО 8 д+(.(2 ) ф0 К;1 81 п(Я й +ц 2; );ф 5 Кцвв ВкП(кк) С + Чвц )Оу пв Кв 1 С 08(Я С + (1оВыделению составляющих разностной угловой частоты в блоках 23-26 служат, главным образом, режекторные 50 Б 5 = Ох 0 = К(,0 81 п(Я С + ) х1в К, 1 сов(У.С + ); ) =КК 01 в(п (Уо --СОЯ(2 Я.г + ггг (ггг Я т К 1 СОВЦгсоя(2(2.1 яг(г яг, ),ОгдеЦ) =( + (1; - угол сдвига фаз;К КК ц - эквивалентный коэфв цфициент передачи,Сумматорами 10 и 11 осуществляется выделение полезных рабочих сигнаг 5лов, пропорциональных активной и реактивной мощности контролируемой электроустановки (Р и 0), и подавлениегармонического сигнала помехи с уд 20военной разностной частотой:У0 - 0 1 ИТз 1 пЩ %2О %Ю11 + 0 КЮТсозКР,ц 6 Т где Р=ЦТсоз Ч - активная мощность;О 01 зт) Ц) - реактивная мощность.формирователи 8 и 9 модуля осуществляют вычисление полезных рабочих сигналов, пропорциональных действую" щим значениям тока и напряжения (12 30 И Ц 2)я с 2 г -1 й11 + 11КБсоз(И.(. +Яц) +8 к 2 г 51)з 1 Я +(т) ) 2- К 112Й35г+(К,1 СОВг).г Я(гг)12 Кг 1 Ягде 12 Ю 02 - квадраты действующихзначений тока и напряжения,Таким образом, при подведении кзажимам устройства сигналов напряжения и тока с контролируемой электроустановки на входы порогов элементов 4515-18 поступают рабочие сигналы, пропорциональные активной и реактивноймощности, квадрату действующих значений тока и напряжения. Указанныепороговые элементы срабатывают в соответствии с заданными уставками,т.е, при выполнении условий; Подробнее рассмотрим работу блока 12 формирования характеристики срабатывания реле с двумя подводимыми величинами (т.е, измерительного органа направления мощности или сопротивления).Остановимся на измерительном органе направления мощности с углом максимальной чувствительности Цц и зоной в 180".В координатах (Р, О, Х) уравнение характеристики срабатывания этого измерительного органа представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат: ггзе- угловой коэффициент прямой,- -сУм,чЦкк(,- угол максимальной чувствительности.Областью срабатывания измерительного органа направления мощности (эащтрихованная часть на фиг, З,а) является множество пар значений Р, Х, лежащих по одну сторону от характеристики срабатывания и удовлетворяющих неравенству. ХК (2)Учитывая, что К0 созф 1; ХУз 1 л Ц 2/т. и умножая обе части неравенства (2) на 1, получим(- зал )12 )(- соз12;0 111 1 01 згп Ъ01 соз,а так как Т 11 зп Ч ся 1 (реактивная мощность), 01 созЦг Р (активная мощность), то неравенство (2) примет окончательный вид: Я )Р или С - ) РО. (3) Последнее соотношение и являетсяалгоритмом работы измерительного ор"гана направления мощности Этот случай предусматривает использование в качестве входных величин блока 12 формирования характеристик срабатывания реле с двумя подводимыми величинами только двух ранеесформированных параметров, а именно КР и КО, в связи с чем ключи 13 и 14 разомкнуты.ЗО 35 Поворот системы координат (К,О,Х ) на угол Ч м ч по часовой стрелке (на отрицательный угол -ч 1 преобразует уравнение (5) следу щим образом:2Ясов( щ)-;ью(-Чмц) -2 аф Э ХКя 1 п(-му )+Хсоя (-Чмч)1 1 (6) 55рЬПреобразуя (6), получим каноническую Форму записи уравнения эллипса Левая часть неравенства (3) реа"лизуется двухеходовым сумматором 32,имеющим коэфФициенты передачи по входам, указанные в табл. 1.Нуль-орган 33 срабатывает в соот 5ветствии с условием (3).Далее рассмотрим работу измерительного органа сопротивления, реализующего эллиптическую характеристикусрабатывания,Обычно большая ось эллипса такойхарактеристики направлена вдоль угламаксимальной чувствительности и центрэллипса отстоит от начала координатнд расстояние 00,(2 э). й связи сэтим такое окончательное положениеэллипса можно рассматривать как результат поворота на угол (м ч и параллельного переноса в новой системе координат на расстояние 00(2 ОЭ) вдолькоординаты К(Р ).Воспользовавшись правилами преобразования координат осуществим вначале параллельный перенос системы координат (Гц, 01, Хц) в (Р, О, Х ), азатем поворот системы координат-(К ) (Х )а7 + - - = 1 ф (4)где ОЭ, Э- соответственно большие ималые полуоси эллипса.Параллельный перенос только вдольйкоординаты Р. (К ) приведет к следующему видоизменению уравнения (6);1+ -- =1, Ь)4где 200 - расстояние между центОЗ 1рами систем координат(величина смещенияцентра эллипса вдольугла максимальной чувствительности).,7 -1я 1 п 2(Рм,ч(я 1 п 4 м,ч соя Рм,чеще у. ее + уф щр Ф где аэллипса (КеХ)0 илИ аКф+2 ЬКХ+сХ+2 Ф+2 еХ+й ( 0 (8) Учитывая.то, что активное Р и реактивное Х сопротивления можно выразить через отношения действующих значений напряжения и тона и угла Ч"0 БР = - соя (; Х = - я 1 пс, (9) неравенство (8) преобразуется к видуа(-сов( )+2 Ь(-соя (- я 1 п Ц) +Б У 01 1 11ц 0(10) Смысл неравенства (10) не изменится, если обе его части умножить на положительное значение 1: а(3 соя р)+2 Ь(02 соя р я 1, ф,р) ++с(1 я 1 п (1" + 2 сЩ 1 соя р+ 2 е 01 я 1 пЦ)+ + й 1( О. (11) Известные соотношения Р = Щсоя( и 0 = 01 я 1 пЦ (12)еще более упрощаот неравенство (10); д 2 оэя 1 п Чмч 1Фг 0(Э 2 оЭ фХэОбласть срабатывания измерительного органа сопротивления (заштрихованная часть на фиг. 3,6) представляет собой множество пар значений (К,Х), лежащих на плоскости по одну сторону от характеристики срабатывания и удовлетворяющих неравенствуЭто неравенство поясняет принцип работы реле сопротивления в предлагаемом устройстве.Блок 12 формирования характеристики срабатывания реле с двумя подводи" мыми величинами реализует алгоритм 1 О (13) следующим образом.1, Первые три слагаемых в неравенстве (13) формируются с помощью пере- множителей 36-38, делительного блока 39 и сумматора 42 по следующему алго ритму;На входы перемножителей 36-38 поступают сформированные в устройстве сигналы, пропорциональные активной и реактивной мощностям КР и К 0. На вы О ходе перемножителей 36-38 присутствуют следующие сигналы напряжений: 11(КО) й.,Кг (1)тв 1 п(р) г 25ИКО КР - Кф(БТвРЧ(1 ПсовС) ЗО 36 Кф 1 ф (Юф в 1 РЦ 7 сов(Р ). Далее сигналы 0- Ив поступают насумматор 43, выходной сигнал которогоравен: 35 0 э абдт+ 2 ЬО 8+ сОКг 1 г а (г)со в г г в 2 Ь ) г сов гв в гп (в ) +всгв 1 п(г)гА так как в этом случае ключ 13 .замкнут, а 14 разомкнут, то на входблока 12 поступает дополнительно пбласть срабатывания измерительного органа сопротивления (эавтрихованная часть на фиг З,в) описывает ся неравенством сигнал К 1 . С использованием этого1сигнала делительный блок 39 формирует первые три. слагаемых неравенства (13):г)вв ;Г а(г)сову)г ++ 2 Ь(0 фсовфвьРЯ )+с(Ув 1 Р. Ч)ф . 2, Окончательно левую часть неравенства (13) получают на выходе сумматора 42: га г.+ с(Овдлцф + 2 аР + 2 еО + 1 ф. Нуль-орган 44 срабатывает в соответствии с условием (11),Настройка устройства для работы измерительного органа сопротивления, реализующего круговую характеристикусрабатывания, осуществляется следующим образом,Так как окружность является частным случаем эллипса, для полученияуравнения круговой характеристикиизмерительного органа сопротивлениявоспользуемся выражением (7), уцитывая, что в этом случаеМ =градиус окружности, Отсюда следует,что коэффициенты а - г становятсяследующими (для того, цтобы разлицатьрассматриваемый и предыдущий случаи,снабдим коэффициенты индексами кркруговая характеристика); со в фн,ц в 1 Р фц 4 1 - , -- ;1 г 1 . 1 1 Ьр у в 1 Р 2 Щ ч(р- -- , ) Ов1 так как Е совмч К ю2 в Р(юм Хва г где К и Хо - координаты центра окружности О. 1- Кф Ф Х 2 - К Ъ- Х +1 1 Кгг Хог гюУмножим обе части неравенства на г и воспользуемся известными соотношениями для Р и Х (9):0 11-2 Х - втоц - (Е 2 - г) С О. (15)о Упростим неравенство (15), умно жив обе части на 1 и учитывая известное тригонометрическое соотношение: 32 - 2 Ко(01 созс)-2 Хо (01 в 2.п с( )-(Е 2 - г 2)12 ( ОО15или с учетом (12) 112 - (2 о 2 - г)1-2 КоРХоО (О, (16) 25 В данном случае входными величинами блока 12 формирования характеристики срабатывания реле с двумя подводимыми величинами являются все ранеесформированные параметры: КР, КО,К 2,12 и К И 2, т, е. ключи 13 и 141замкнуты.Алгоритм (16) реализуется четырехвходовым сумматором 52, имеющим коэффициенты передачи по входам, указанные в табл. 3.С помощью этих коэффициентов передачи условие срабатывания (16) релесопротивления формируется не иэ "чистых" величин Р, О, 1 и 02, а иэ величин, им пропорциональным; КР, К 1,К 2 12 и К 2 Ц 235ОНуль-орган 53 срабатывает в соответствии с условием (16),В ряде случаев в релейной защитеиспользуются измерительные органы сопротивления с характеристикой, получаемой соединением двух одинаковыхсегментов окружностей, так называемых "линз", "Линзу" можно рассматривать также как общую часть двух ок 45ружностей, причем обычно линия, соединяющая точки пересечения окружностей, направлена вдоль линии, соответствующей углу максимальной чувствительности,Таким образом, задача при известных большой 04 и ма.ойполуосях,смещении Еот начала координат 0до центра лйнэы 0 (точка пересечениябольшой и малой осей) заключается вопределении рариуса г и центров О, и0 ,.образующих "линзу" окружностей.Запишем уравнение для прямоугольного треугольника 04104.или 2 гд Фф + Я откуда г (012 + 2)/2/4, (18)Перейдем к определению координат центров 04 и 0 окружностей, образующих "линзу".Центры окружностей 0 и 0 отделены от начала координат на расстояния г, - г +(ОО,)2 Углы направления на 01ляют соответственно: гссгр о определит как проек мости мо ров 01 и ОХ Обноголинз К,Х) с А так как определены радиус и координаты центров окружностей, то сис тема неравенств может быть раскрыта с учетом (16): кро Рм,ч+Чм.цагссд(О ОдЕол гре 9=При необхо координаты це ции на оси ОКК ф Еосо Р.- Есов Уо Хо 1" Ео здорХ З ЕЗ з 1 п( пастью сра органа сопы" (захтри фиг. З,г) являе ти, лежащей вну Эта область опи равенств атывани отивлен ованная ся обща Ри двух ывается измерителья в вире часть начасть облас окружностей, системой не