Файл: Фабрикант, В. Л. Элементы устройств релейной защиты и автоматики энергосистем и их проектирование учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 142

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

§2.10. Зона действия измерительного органа при применении схемы хрввнения двух электрических величин по фазе

Всоответствии с (2.2) орган действует при

<Pi<(£i. £ ,) < фа.

В данном курсе рассматривается лишь простейший случай, когда

Ф2 = Ф1 + я.

(2.21)

При других соотношениях между <pi и фг могут быть получены более сложные граничные линии, чем рассматриваемые [Л. 12].

Угол между двумя векторами может быть получен как аргу­ мент их отношения:

4>1< a rg (£ 1/£ 2) = a rg r< « p 1 + n.

(2.22)

Рис. 2.19. Зона действия схемы сравнения двух электрических величин

по фазе в плоскости W

Рис. 2.20. Зона действия и граничная линия в плоскос­ ти Z при применении схемы сравнения двух электриче­ ских величин по фазе при

Ф1—Р=И=0 и <pi—р ^ ± л

Граничная линия при достаточно больших

значениях

и £ 2

выражается равенствами:

 

 

 

arg W = фх;

 

(2.23)

arg W =

Ф1 + п

 

(2.24)

и представляется в плоскости W прямой линией (рис. 2.19).

 

Из (2.5) находим

= arg Г-4 z +ktk

 

arg W = arg klZi'.ki' -

 

AjZ -{-kt

L kt

Z -(- k j k3 _

 

32


Учитывая, что аргумент произведения равен сумме аргументов множителей, используя (2.9), (2.10) и вводя обозначение при

и к3ф0,

 

 

arg ( №

) =

?,

 

(2.25)

найдем

 

 

 

 

 

 

 

 

arg W =

arg

Z ~

v- ~f р.

 

 

 

 

 

Z — a

 

 

Подставляя это значение в (2.23) и (2.24)

и вычитая р из обе-

их частей каждого уравнения, получим:

 

 

 

 

2 b

 

а

 

(2.26)

 

arg------- r

= <Pi — Pi

 

 

Z — a

 

 

 

 

 

arg

Z ~ /

=

tpi — P -г я,

(2.27)

 

 

Z a

 

 

 

 

 

Z — f?

— это

угол,

на

который

вектор Z—а отстает от

где arg--------

Z — a

 

 

 

 

 

 

 

вектора ZЬ. В

комплексной

плоскости

Z векторы Zа и Z— Ь

представляются прямыми, соединяющими точку Z с точками а и Ь. Если точка Z лежит на той части граничной линии, которая выражается уравнением (2.26), то угол между прямыми, соеди­

няющими точку Z с двумя неизменными точками плоскости а и Ь, должен быть постоянным и равным q>i—р (рис. 2.20). Эта часть граничной линии является, следовательно, геометрическим местом вершин заданного угла <pi—р, опирающегося на две неизменные точки. Как известно, такое геометрическое место представляет собой при <pi—Р^О и qpi—р=/=я дугу окружности. Заданный угол является вписанным углом этой окружности, опирающимся на две

точки той же окружности. Следовательно, точки а и i должны ле­ жать на граничной линии органа. Следует отметить, что уравне­ нию (2.26) соответствует лишь та часть окружности, по которой

движение от точки Ь к точке а происходит против часовой стрелки

при положительном

значении (pi—р

(утолщенная

линия на

рис. 2.20).

 

 

 

Для точки Z' на второй части окружности вектор Z'—а отстает

от вектора Z'— b на

угол <pi—Р+ я, что

соответствует

уравнению

(2.27). Таким образом, если диапазон углов, в котором реле дей­ ствует, равен углу я и угол <pi—р отличается от 0 и л, то характе­ ристика органа в комплексной плоскости представляется полной окружностью.

Для выяснения того, расположена ли зона действия внутри или

вне окружности, рассмотрим две точки на прямой

ab, из которых

2 Зак. 216

33


одна (m) находится на отрезке ab, т. е. внутри окружности, а другая (п) — на его продолжении, т. е. вне окружности. Для точ­

ки т угол между та и mb, очевидно, равен я. Следовательно, точка т соответствует области действия, если угол я входит в диа­ пазон углов срабатывания, т. е.

Фх — Р < л:< Ф 1 — Р + я.

(2.28)

Для точки п угол между па и nb, очевидно, равен нулю. Следова­ тельно, точка п соответствует области действия, если угол, равный нулю, входит в диапазон углов срабатывания, т. е.

Фх — Р < 0 < ф х — р + я.

 

 

 

(2.29)

В этом случае на рис. 2.20 в качестве угла ф1—Р должен быть

принят внутренний угол при точке Z'

(он

отрицателен,

так как

 

Z'Ь отстает

от

Z'а),

а

в

качестве

 

угла

ф[—р+ я

— внутренний

 

угол при

 

точке

Z

(на

рисунке

он

обозначен

 

ф1—Р). В зависимости от того, какое из

 

условий

выполняется,

(2.28) или (2.29),

 

т. е. угол я или 0 входит в диапазон

 

углов

срабатывания,

область

 

действия

 

расположена, соответственно, внутри или

 

вне окружности.

 

 

или ф!—р = —я,

Рис. 2. 21. Зона действия

Если

угол

ф1—р = 0

то точки Z, удовлетворяющие уравнению

играничная линия в

плоскости 2 при приме­

(2.26), располагаются на прямой, соеди­

нении

схемы

сравнения

няющей точки а и Ь,

вне отрезка ab

на

двух

электрических

ве­

его

продолжениях

(см. утолщенные

ли­

личин

по

фазе

при

нии на рис. 2.21).

 

 

 

ф1 —Р=0 и ф1 —Р= —я

правая часть уравне­

ния (2.27) обращается

в я,

При

ф1—р= 0

и точки Z',

соответствующие этому

уравнению,

располагаются

на

отрезке

ab.

Таким образом,

при

Ф1—р = 0 характеристика

органа

в комплексной

плоскости, описы­

ваемая уравнениями (2.26) и (2.27), представляется прямой, про­ ходящей через точки а и Ь. То же имеет место при ф]—р= —я.

Как легко видеть, для точек Z", расположенных слева от пря­

мой (при движении от а к Ь),

Z"—а отстает от Z"Ь, т. е.

0 < arg

—---- < я. '

 

Z tt

_

 

 

 

а

 

Сравнивая это выражение с (2.26) и (2.27),

находим

у

р =

0.

(2.30)

34


Для точек Z'", расположенных справа от прямой, Z'"—ft отста­ ет от Z'"а, т. е.

ут_ с

— я < arg -------®< 0.

Z"' а

Сравнивая это выражение с (2.26) и (2.27), находим

Фх— р = — я.

(2.31)

Таким образом, область действия органа расположена слева

или справа от прямой ab в зависимости от того, определяется ли диапазон углов срабатывания равенством (2.30) или (2.31).

§ 2.11. Определение коэффициентов

k v k 2, k a И k i

для получения заданной зоны действия при применении схемы сравнения двух электрических величин по фазе при фг=ф1 + я

Из изложенного ясно, что граничной линией может быть либо окружность, либо прямая. Основой определения значений kif

k2, k3 и &4 является и в этом случае выбор положения точек а и ft в комплексной плоскости, в которой задана зона органа.

Как было показано в § 2.10, точки а и ft расположены на ха­

рактеристике органа. Принципиально выбор точек а и ft никакими дополнительными условиями не ограничивается. С точки зрения упрощения схемы было бы желательно, чтобы одна из сравнивае­ мых величин содержала только напряжение или только ток, т. е.

чтобы один из коэффициентов {ku k2, k3 или /г4) был равен нулю. При этом, как следует из (2.9) и (2.10), одна из величин (а или ft) обращается либо в нуль, либо в бесконечность.

Обращение одной из величин или ft) в нуль означает разме­ щение соответствующей точки в начале координат. Поскольку

точки а и ft должны располагаться на характеристике органа, пе­ ренесение одной из них в начало координат возможно лишь в том случае, когда характеристика органа проходит через начало коор­ динат (направленное реле сопротивления, реле направления мощ­

ности). Аналогично обращение одной из величин или ft) в бес­ конечность возможно лишь при наличии бесконечно удаленных то­ чек на характеристике органа. Такие точки имеются на прямой и отсутствуют на окружности. Таким образом, это упрощение воз­ можно лишь для прямолинейной характеристики и невозможно для характеристики в виде окружности.

2*

35


При перенесении точки а в бесконечность коэффициент k3 обра­ щается в нуль, как следует из (2.10). При этом вынесение его из

знаменателя недопустимо. При

k3= 0 знаменатель

в (2.5)

обра­

щается в ki, производя деление, находим

 

 

 

 

 

arg W = arg

4 i- z +

arg

 

Z +

К

 

(2.32)

Учитывая (2.9) и подставляя зйачение argW7 в (2.22), получим

<Pi<arg [A -(Z

-b) = arg L

arg (Z — Ь) < Фх +

я

 

L *4

 

 

 

 

 

 

 

или, вычитая из всех частей неравенства &Tg(k1/kl),

 

 

 

Фх — arg (kjki) < arg (Z — 6) < фх + я — arg (kjk,).

 

(2.33)

 

Область действия органа может быть

 

расположена либо слева, либо справа от

 

характеристики

при движении

в

поло­

 

жительном направлении.

При

располо­

 

жении

слева

от характеристики

(точка

 

Z3 на рис. 2.22)

arg (Z—Ь), как видно из

 

рисунка, изменяется в пределах

 

 

 

 

6 < arg (Z — 6) <

6 + я.

 

(2.34)

Рис. 2.22. Определение зоны действия для пря­ молинейной граничной линии при а—оо

При расположении справа от характери­ стики (точка Z4 на рис. 2.22)

6 — n < a r g ( Z — й) <б .

(2.35)

Соответственно:

при расположении области слева необходимо, чтобы

Фх — arg (kylki) = б

или

 

 

«Pi — [arg ( k / k ) + б] =

0;

(2.36)

при расположении области справа необходимо, чтобы

 

Фх — arg (kjki) = б — я

 

или

 

 

Фх — [a rg (№ ) + 6] = -

я.

(2.37)

Равенства (2.36) и (2.37) идентичны равенствам

(2.30) и (2.31)

при

 

 

Р = arg(fe’x/A4) -f б.

 

(2.38)

Последним выражением и определяется значение Р при а= оо .

36