Структурные части и основные элементы релейной защиты
Каждое устройство релейной защиты должно обнаружить повреждение и дать команду на отключение силового выключателя. Оно имеет три структурные части: измерительную (реагирующую), логическую (оперативную), управляющую (исполнительную).
Измерительная часть осуществляет непрерывный контроль за состоянием защищаемого объекта и, реагируя на проявление в нем повреждений (или нормального режима), срабатывает и выдает дискретные сигналы на выход логической части, приводящие ее в действие.
В качестве контролируемых величин (выходных сигналов) служит в зависимости от вида релейной защиты ток или (и) напряжение защищаемого объекта. Эти величины в установках с рабочим напряжением выше 1000В подводятся к измерительной части защиты через измерительные трансформаторы тока и напряжения.
Логическая часть воспринимает дискретные сигналы измерительной части, производит с помощью логических элементов (реле) по заданной программе логические операции и подает выходной сигнал о срабатывании релейной защиты на управляемую часть.
Управляющая (исполнительная) часть служит для усиления сигнала логической части до значения, необходимого для отключения выключателя и приведения в действии других устройств, поскольку сигнал логической части (особенно при выполнении ее на полупроводниковых элементах) обычно имеют недостаточную мощность, и для размножения сигнала логической части.
Источник питания. Для приведения в действие элементов логической и управляющей частей, подачи команды на отключение выключателей, а также для питания полупроводниковых элементов исполнительной и логической частей предусматривается специальный источник стабильного напряжения.
Элементные базы. В практике современного релестроения используются три типа элементных баз:
- электромеханическая, которая может использоваться для осуществления всех функциональных частей и органов релейной защиты в виде электромеханических реле;
- полупроводниковая, которая может использоваться для осуществления всех функциональных частей и органов релейной защиты в виде полупроводниковых элементов, аналоговых и цифровых микросхем;
- микропроцессорная, которая может использоваться для осуществления измерительной и логической частей релейной защиты на базе микроЭВМ или многопроцессорных систем, основным элементом которого являются микропроцессоры.
Основные элементы релейной защиты. Устройство релейной защиты состоит из реле, соединенных между собой по определенной схеме.
Реле представляет собой автоматически действующий аппарат, реагирующий на изменение подводимой к его входу электрический величины Х. При определенном значении входной величины Х, называемой параметром срабатывания Хс.р, реле приходит в действие – срабатывает. При этом на его выходе скачком появится выходной сигнал, воздействующий на подключенную к выходным зажимам реле цепь управления каким-либо устройством, например другим реле или приводом силового выключателя.
В технике релейная защита длительное время применяются с реле с коммутирующими контактами – электромеханические, имеющие подвижные части. В последние годы широкое распространение получают более совершенные реле – бесконтактные, статистические без подвижных частей, выполнение на полупроводниковых элементах. У первых при срабатывании подвижная система приходит в действие, контакты замыкаются и подают на управляемую ими цепь напряжения от специального источника питания. Под действием этого напряжения в управляемой цепи возникает ток. У вторых реле при срабатывании на выходе реле возникает сигнал в виде напряжения, вызывающий появление тока в управляющей цепи.
Скачкообразные изменения выходного сигнала в реле называют дискретным, а проходную характеристику – релейной. Выходной сигнал Х может быть непрерывным или дискретным. Автоматы любой конструкции, имеющие релейную проходную характеристику, относятся к классу реле.
Виды реле. Элементы измерительной части. Измерительная часть состоит из измерительных реле, называемой так же измерительными органами релейной защиты. На вход измерительного органа непрерывно подается один, два или несколько входных сигналов в виде тока или напряжения защищаемого объекта, дающие информацию о его состоянии. Измерительный орган срабатывает, если входные сигналы фиксируют появление повреждения. Проходная характеристика измерительного органа имеет релейный характер. Выходной сигнал имеет два дискретных значения, соответствующих действию и недействию исполнительного органа.
В качестве исполнительного органа применяются реле тока, напряжения, сопротивления и др. Измерительные реле, действующие при возрастании величины, на которую они реагируют, называются максимальными, а при снижении этой величины – минимальными.
По способу включения на ток и напряжение сети измерительные реле делятся на вторичные – включаемые на ток и напряжение защищаемого участка через измерительные трансформаторы тока и напряжения, и первичные – включаемые непосредственно на первичные токи и напряжения.
Вторичные реле имеют существенные преимущества по сравнению с первичными – они изолированы с помощью измерительных трансформаторов от высокого напряжения, располагаются в удобном для обслуживания месте на безопасном расстоянии от оборудования высокого напряжения, могут выполняться стандартами на одни и те же номинальные токи 5 или 1 А и номинальное напряжение 100 В вторичных обмоток измерительных трансформаторов, независимо от напряжения и тока первичной цепи защищаемого объекта.
Элементы логической части. Логическая часть состоит из типовых элементов (реле) различного назначения: органов логики, выполняющих типовые логические операции элементов времени или органов времени, создающих выдержки времени; органов памяти, продлевающих действие кратковременного сигнала; сигнальных органов, подающих сигналы о действии релейной защиты или ее отдельных органов. По характеру выполняемых функций эти реле называются логическими или вспомогательными (в отличие от измерительной части, которые считаются основными).
Элементы исполнительной части. В контактных схемах функции усиления выходных сигналов и размножения сигналов выполняются промежуточными электромеханическими реле с контактами, способными замыкать цепь тока до 5-10 А электромагнитов отключения выключателей или других устройств. В бесконтактных схемах эти функции выполняются с помощью промежуточных реле или посредством тиристорных схем управления.