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
§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 Z—Ь. В |
комплексной |
плоскости |
Z векторы Z—а 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 (а 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 (а 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