Назначение устройств релейной защиты и предъявляемые к ним требования, страница 16

На рис. 4-1 изображены структурные схемы простого (б) и сложного (а) ИО. В ИО происходит преобразование сигналов с помощью специальных функциональных элементов в соответствии с заранее выбранным алгоритмом,  обеспечивающим выявление КЗ в ЭЭС. Ранее было отмечено, что наиболее устойчивым признаком КЗ является снижение сопротивления, равного отношению напряжения на шинах ПС к току в защищаемом элементе ЭЭС (Z = U/I). Осуществление операции деления в аналоговой форме не могло быть реализовано с помощью тех средств, которые имелись на начальном этапе развития техники РЗ. По этой причине органы сопротивления не могли быть выполнены как омметры, сигнал на выходе которых пропорционален величине сопротивления. Наиболее просто выполняются органы сопротивления (ОС), в которых происходит сравнение двух или более электрических величин (напряжений или токов) по одному из информационных параметров - амплитуде, фазе или частоте. Таким образом, ОС представляет собой автоматическое устройство, сигнал на выходе которого появляется при КЗ в заданной зоне. Основной частью ОС является схема (блок) формирования сравниваемых электрических величин (СФ - на схеме обозначен № 3).  Выбор алгоритма формирования сравниваемых сигналов и коэффициентов преобразования входных величин ИО должны производиться таким образом, чтобы обеспечивалось срабатывание последнего при КЗ внутри защищаемой зоны (К1) и несрабатывание при повреждении за ее пределами (К2, рис. 4-1, а) (например, засчет различия полярности выходного сигнала ИО в указанных случаях; при КЗ на границе защищаемой зоны  выходной сигнал при этом должен быть равен нулю).         

Можно выделить также следующие операции над сигналами:

-  измерительное преобразование входных величин (токаI и напряжения U, подводимых от ТТ и ТН) соответствующими преобразователями (ИП) (КС - канал связи); в качестве таких преобразователей могут использоваться, в частности, фильтры

симметричных составляющих, трансреакторы, вторичные ТТ и ТН (первичные ТТ и ТН к ИО не относятся); 

- запоминание сигналов соответствующими элементами (ЗЭ - на схеме обозначен цифрой 4), что необходимо, в частности, для запоминания (задания) параметра срабатывания ИО (уставки); у простейшего электромагнитного реле ЗЭ выполняется в виде пружины, угол затяжки которой регулируется специальным рычагом, и шкалы;

- сравнение сигналов соответствующими элементами; применяются аналоговые  и дискретные элементы сравнения (ЭС - 5-й элемент на схеме); в аналоговых ЭС сравниваются ЭДС или токи по абсолютному значению или по фазе; выходной сигнал ЭС  Uвых = f(úE1ê- úE2ê) или Uвых = f(E1E2); в ИО различных поколений УРЗ в качестве ЭС применяются электромагнитные устройства или полупроводниковые схемы сравнения (СС), а также дискретные ЭС логического типа или цифровые;

- корректирование частотных спектров сигналов соответствующими элементами (КЭ - 6-й элемент), например, частотными фильтрами, применяемыми для повышения относительного уровня полезного сигнала на фоне помех;

- фиксирование результата сравнения сигналов реагирующими элементами (РЭ - 7-й элемент), в качестве которых в полупроводниковых схемах сравнения используются нуль - индикаторы (НИ); НИ представляют собой магнито - электрические элементы (реле) с малым потреблением мощности при срабатывании или компараторы с электромагнитными реле на выходе; сигнал на выходе ИО, таким образом, всегда является дискретным;

В ИО могут осуществляться и другие операции над электрическими сигналами, в частности, операционное преобразование - суммирование, дифференцирование, интегрирование - с помощью соответствующих преобразователей.

В ИО с одной входной величиной осуществляется сравнение какой - либо электрической величины (напряжения или тока) с уставкой (рис. 4-1,б).

Все элементы, применяемые в автоматических устройствах, делятся на пассивные и активные. Последние получают питание от вспомогательного источника (блока питания), поэтому мощность выходного сигнала у них превышает мощность входного сигнала.