Реле сопротивления

Реле сопротивления относится к электротехнике, в частности, к релейной защите и может применяться для защиты линий электропередач. Принцип такого реле основывается на полупроводниковых схемах сравнения двух электрических величин. Устройство характеризуется тем, что содержит преобразователь тока, выполненный в виде трансформатора с вращающимся магнитным полем и двумя многофазными вторичными обмотками, преобразователь напряжения, выполненный в виде трансформатора с вращающимся магнитным полем с многофазной вторичной обмоткой. Одна вторичная обмотка преобразователя тока соединена с первым многофазным выпрямителем, другая вторичная обмотка преобразователя тока соединена с вторичной обмоткой преобразователя напряжения и с входом второго многофазного выпрямителя. К выходам многофазных выпрямителей через фильтр постоянного тока, подключен нуль-индикатор. Техническим результатом полезной модели является увеличение быстродействия и точности работы реле сопротивления, за счет снижения пульсаций напряжения на нуль-индикаторе.

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к релейной защите и может применяться для защиты линий электропередач.

Принцип такого реле основывается на полупроводниковых схемах сравнения двух электрических величин.

Известно реле сопротивления, наиболее близкое по своей технической сущности, типа ДЗ-2, описанное в [Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем [Текст] // - М.: Изд. «Энергоатомиздат», 1998. - 800 с.], серийно устанавливаемое в панели защиты ВЛ 110-220 кВ типа ЭПЗ-1636-67 (ЗАО «ЧЭАЗ», Россия), работа которого основана на сравнении электрических величин по абсолютному значению, принятое в качестве прототипа, состоящее из преобразователя тока, выполненного в виде трансреактора с двумя однофазными вторичными обмотками, преобразователя напряжения, выполненного в виде трансформатора с однофазной вторичной обмоткой, одна вторичная обмотка преобразователя тока соединена с входом первого однофазного выпрямителя, другая вторичная обмотка преобразователя тока соединена с вторичной обмоткой преобразователя напряжения и с входом второго однофазного выпрямителя, к выходам выпрямителей через фильтр постоянного тока, подключен орган сравнения электрических величин, выполненный в виде нуль-индикатора.

Недостатком этого устройства является то, что оно, вследствие конструктивных особенностей, имеет низкие параметры по быстродействию и точности работы.

Известны реле сопротивления, описанные в патентах РФ 2246152 и 33260, аналогичные по назначению и принципу работы предлагаемому устройству, имеющие сходные с прототипом показатели быстродействия. Увеличение показателя точности работы данных реле, по сравнению с прототипом, достигается значительным усложнением конструкции органа сравнения электрических величин.

Задачей полезной модели является создание реле с улучшенными техническими характеристиками.

Техническим результатом является увеличение быстродействия и точности работы реле.

Указанный технический результат достигается предложенным реле сопротивления, содержащим преобразователь тока, выполненный с двумя вторичными обмотками, преобразователь напряжения, выполненный с вторичной обмоткой, одной вторичной обмоткой преобразователя тока, соединенной с входом первого выпрямителя, другой вторичной обмоткой преобразователя тока, соединенной с вторичной обмоткой преобразователя напряжения и с входом второго выпрямителя, к выходам выпрямителей подключенный нуль-индикатор, отличающимся тем, что преобразователи тока и напряжения выполнены в виде трансформаторов с вращающимся магнитным полем и многофазными вторичными обмотками, выпрямители выполнены многофазными.

Применение трансформаторов с вращающимся магнитным полем с многофазной вторичной обмоткой (например, описанных в патенте РФ 2333562, 2007 г.) дает возможность использования многофазного выпрямления вместо однофазного, что позволяет существенно уменьшить пульсации напряжения на нуль-индикаторе, применить сглаживающий фильтр с меньшей постоянной времени, и как следствие повысить быстродействие и точность работы реле.

В состав устройства (фигура 1) входят трансформатор с вращающимся магнитным полем 1 с двумя группами многофазных вторичных обмоток 3,5, трансформатор с вращающимся магнитным полем 2 с многофазной вторичной обмоткой 4, многофазные выпрямители 6,7, сглаживающий конденсатор 8 и нуль-индикатор 9.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Входы реле образуют входы трансформаторов с вращающимся магнитным полем 1,2. К реле подводятся две электрические синусоидально изменяющиеся величины, значения которых в комплексном виде выражены величинами , . Область срабатывания реле будет определяться величиной , значение которой может быть отложено в комплексной плоскости Z. Предлагаемое реле сопротивления имеет граничную линию срабатывания в плоскости Z в виде окружности заданного радиуса с центром в заданной точке плоскости Z. На многофазной вторичной обмотке 3 формируется величина:

На электрически соединенных многофазных вторичных обмоток 4,5 формируются величина:

где , , , - постоянные комплексные коэффициенты, формируемые пространственным расположением и электрическим соединением групп вторичных многофазных обмоток 3,4,5 трансформаторов 1, 2.

Условие срабатывания реле выглядит следующим образом:

Подставив выражения (1), (2) в (3) и обозначив, получим:

Введем следующие соотношения:

тогда условие (4) примет вид:

Преобразуя (6) находим:

В свою очередь выражение (7) представляет собой уравнение окружности на плоскости Z:

где:

Уравнение (8) можно записать в виде:

Уравнение (10) - характеризует окружность с центром в точке:

и радиусом:

Из приведенных выше выражений видно, что соответствующим выбором коэффициентов , , , возможно получение характеристики срабатывания предлагаемого реле сопротивления в виде окружности радиусом r₀ и с центром в любой точке плоскости Z.

На фигуре 1 представлен пример электрической схемы реле сопротивления, когда пространственный сдвиг групп многофазных обмоток 3, 4 относительного вращающегося магнитного поля равен нулю, а пространственный сдвиг группы многофазной обмотки 5 равен 240° и при этом электродвижущие силы (ЭДС) многофазной обмотки 3 равны ЭДС группы многофазных обмоток 4 и 5. В этом случае:

После подстановки приведенных коэффициентов в выражения (9)-(12), уравнение характеристики срабатывания примет вид окружности с центром в точке и радиусом r₀=1.

На фигуре 2 показана характеристика срабатывания реле сопротивления для указанных коэффициентов.

Величины , , формируемые на электрически соединенных группах многофазных вторичных обмоток 3, 4, 5, поступают на многофазные выпрямители 6, 7 и затем сравниваются нуль индикатором 9. Для сглаживания незначительных пульсаций на нуль-индикаторе, параллельно ему включен конденсатор 8.

Использование вращающегося магнитного поля и многофазного выпрямления позволяет уменьшить пульсации напряжения на нуль индикаторе и позволяет повысить быстродействие и точность работы реле.

Реле сопротивления, содержащее преобразователь тока, выполненный с двумя вторичными обмотками, преобразователь напряжения, выполненный с вторичной обмоткой, одной вторичной обмоткой преобразователя тока, соединенной с входом первого выпрямителя, другой вторичной обмоткой преобразователя тока, соединенной с вторичной обмоткой преобразователя напряжения и с входом второго выпрямителя, к выходам выпрямителей подключен нуль-индикатор, отличающееся тем, что преобразователи тока и напряжения выполнены в виде трансформаторов с вращающимся магнитным полем и многофазными вторичными обмотками, выпрямители выполнены многофазными.