Исследование основных характеристик измерительных органов тока

7. Исследование основных характеристик измерительных органов тока

Измерительные органы тока мгновенного действия широко используются для выполнения токовых защит электроустановок. К ИОТ с учетом свойств защиты и режимов работы трансформаторов тока обычно предъявляются следующие основные требования:

коэффициент возврата для повышения чувствительности защиты должен быть близок к единице с обеспечением четкой работы при токах, находящихся вблизи области срабатывания;

погрешности в токе срабатывания не должны превосходить несколько процентов;

высокое быстродействие;

время возврата в исходное состояние должно быть минимальным;

функционирование органа должно как можно меньше зависеть от тока предшествующего режима, частоты и формы кривой входного тока;

потребляемые мощности должны обеспечивать возможность работы ТТ с необходимой точностью.

Наиболее полный учет этих требований может быть выполнен в ИОT, использующих цифровые методы преобразования информации. Несмотря на возможно большое количество исполнений ИОТ, алгоритмы их функционирования относительно немногочисленны. В основe их построения лежит принцип сравнения контролируемого параметра входного тока с заданным значением. Применительно к микроконтроллерным ИОТ реализацию этого принципа поясняет блок-схема, приведенная на рис. 7.1, которая отражает общие положения алгоритма функционирования ЦЧ.

Следует отметить, что алгоритм функционирования ИОТ включает предварительную обработку входной величины и основную обработку ее информационных параметров. Предварительная обработка

выполняется аппаратными средствами АЧ, а основная — програмными средствами ЦЧ.

При «сбросе», а также включении ИОТ в работу устанавливается его несработанное состояние путем задания признака PSR = 0 и снимаются все виды сигнализации. Затем выполняется подсчет контрольной суммы кодов программы КС. Если КС не совпадает с заранее вычисленным значением КСВ, то с задержкой вырабатывается сигнал о неисправности. Работа ИОТ при этом блокируется. В противном случае считывается относительное значение установленного тока срабатывания I_*cр и по заданному коэффициенту возврата вычисляется относительное значение тока возврата I_*в , а управление передается подпрограмме определения контролируемого параметра входного тока I_*вх. Если в процессе нахождения I_*вхвыявлятся неисправность или сбой, то работа ИОТ блокируется.

По окончании работы подпрограммы осуществляется проверка условий срабатывания и возврата органа с формированием признака состояния PSR. Если после очередного определения I_*вх ИОТ находился в несработанном состоянии (PSR = 0), то проверяется условие его срабатывания. При этом вычисляется разность ΔI_*= I_*ср- I_*вх  и если ΔI_* ≤ 0, то задается признак PSR=1 срабатывания ИОТ и выдаётся сигнал об этом факте. В противном случае состояние органа не изменяется и выполняется очередной цикл считывания I_*ср и определения I_*вх.

Если после очередного получения I_*вх ИОТ находился в сработанном состоянии (PSR = 1), то вычисляется разность ΔI_*= I_*ср- I_*вх, и при выполнении условия ΔI_* ≥ 0 задается признак PSR = 0 возврата органа и снимается соответствующий сигнал. После проверки условий возврата производится считывание I_*срс последующим определением I_*вх.

Приведенный алгоритм функционирования ЦЧ положен в основу выполнения ИОТ с цифровой обработкой сигналов, формируемых из входного тока.

Основными характеристиками органов тока являются  амплитудо-частотная и переходная.  В основе выполнения  ИОТ лежат следующие теоретические предпосылки. Предположим, требуется сформировать ортогональные составляющие входного синусоидального сигнала

;                                         (7.1)

где  U_{m ,}ω - соответственно амплитуда и угловая частота сигнала.

Путем фазового сдвига  без изменения амплитуды в произвольную сторону, например в сторону отставания, на угол α получим вспомогательный сигнал  (рис. 7.2)

.                                         (7.2)

Рис. 7.2. Векторная диаграмма формируемых сигналов

Угол α выбирается в диапазоне 0 < α ≤ π/2. При α, близком к 0,  обеспечивается максимальное быстродействие формирования вспомогательного сигнала. Если │α│= π/2, то достигается наиболее высокая точность получения дополнительных сигналов. Конкретное значение угла α выбирают в зависимости от того, которое из указанных требований является определяющим.

Из и сформируем первый  и второй    дополнительные сигналы соответственно как их полусумму и полуразность (риc.7.2):

;

.                                     (7.3)