Меню

Уставки реле направления мощности



Моделирование реле направления мощности

Возможно, для турбо-версии статьи у вас некорректно отображаются формулы. Для корректного отображения статьи посмотрите оригинальную версию.

Реле направления мощности (РНМ) используется при реализации направленных защит, позволяющих обеспечить срабатывание только при определённом направлении мощности в определённом режиме работы сети.

Обычно используются РНМ с характеристикой срабатывания, приведённой на рис. 1 [1].

Рис. 1. Характеристика реле направления мощности

У представленного на рис. 1 РНМ 2 уставки: угол максимальной чувствительности $ \varphi_<\textrm<м.ч>> $ и ширина зоны $ \varphi_<\textrm<з>> $. Учёт минимального значения тока и напряжения при расчёте мощности предполагается вне логики данного реле.

Реле реагирует на значение угла входного замера комплексной мощности $ \underline $. Срабатывание реле происходит при выполнении условия

При реализации данного условия в Simulink необходимо учесть, что стандартный элемент расчёта фазы выдаёт значение угла комплексного числа в диапазоне от $ -\pi $ до $ \pi $. В связи с этим возникают определённые сложности при реализации реле, у которого нет ограничений при задании его уставок.

Будем считать, что угол максимальной чувствительности можно задавать в диапазоне $ \varphi_<\textrm<м.ч>> $ от 0° до 360°, а ширина зоны не превышает 180°. При реализации реле, помимо приведённого выше, необходимо учесть следующие условия:

  1. если $ \varphi_<\textrm<м.ч>> + \frac<\varphi_<\textrm<з>>><2>\ge 180 \degree $, то если $ \angle \underline \lt 0 $, то на вход реле подаётся замер угла мощности $ \angle \underline = \angle \underline + 360 \degree $;
  2. если $ \varphi_<\textrm<м.ч>> + \frac<\varphi_<\textrm<з>>><2>\gt 360 \degree $, то из значений углов границы зоны срабатывания реле необходимо вычесть 360°.

Вариант реализации реле направления мощности в Simulink вы можете скачать бесплатно в магазине. Вид схемы приведён на рис. 2. На вход реле подаётся значение комплексной мощности.

Рис. 2. Реализация РНМ в Simulink

Протестируем полученное реле. Для этого будем использовать схему, представленную на рис. 3.

Рис. 3. Схема для тестирования инверсной выдержки времени в Simulink

Будем изменять значение мощности на входе реле и проверять срабатывание. Выставим уставки реле $ \varphi_<\textrm<м.ч>> = 45 \degree $ и $ \varphi_<\textrm<з>> = 180 \degree $. На рис. 4 приведены результаты срабатывания РНМ при различных значениях входной мощности.

Рис. 4. Результаты тестирования РНМ

Выставим уставки реле $ \varphi_<\textrm<м.ч>> = 225 \degree $ и $ \varphi_<\textrm<з>> = 180 \degree $. На рис. 5 приведены результаты срабатывания РНМ при различных значениях входной мощности.

Рис. 5. Результаты тестирования РНМ

Итак, мы смоделировали и протестировали РНМ.

Источник

ИНДУКЦИОННЫЕ РЕЛЕ НАПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТИ

Назначение и требования к реле.Реле направления мощ­ности (РНМ) реагируют на значение и знак мощности S, подве­денной к их зажимам. Они используются в схемах как орган, определяющий по направлению (знаку) мощности (протека­ющей по защищенной ЛЭП), где произошло повреждение на защищаемой ЛЭП или на других присоединениях, отходя­щих от шин подстанции (рис. 2.32, а). В первом случае при КЗ в К1 мощность КЗ S К1 направлена от шин в ЛЭП, и РНМ должно срабатывать и замыкать свои контакты, во втором — при КЗ в К2 — мощность КЗ S K 2 направлена к шинам, в этом случае ре­ле не должно замыкать контакты.

Реле мощности имеет две обмотки: одна питается напря­жением U p, а другая — током сети 7 р (рис. 2.32, б).

Взаимодей­ствие токов, проходящих по обмоткам, создает электромагнитный момент, значение и знак которого зависят от напряжения U р, тока I р и угла сдвига φ р между ними.

Чувствительность РНМ оценивается минимальной мощ­ностью, при которой реле замыкает свои контакты. Эта мощ­ность называется — мощностью срабатывания и обозна­чается S cp.

Реле направления мощности выполняются мгновенными. Время срабатывания РНМ должно быть минимальным.

Конструкция и принципы действия индукционных реле мощности.Индукционные реле мощности выполняются с по­движной системой в виде цилиндрического ротора (рис. 2.33, а). Реле имеет замкнутый четырехполюсный магнитопровод 1 с выступающими внутрь полюсами. Между полюсами установлен стальной цилиндр (сердечник) 2, повышающий магнитную проницаемость междуполюсного пространства. Алюминиевый цилиндр (ротор) 3 может поворачиваться в зазоре между сталь­ным сердечником и полюсами. При повороте ротора 3 проис­ходит замыкание контактов реле 6.

Для возврата ротора и контактов в исходное положение предусматривается противодействующая пружина 7 (рис.2.33,б).

Основные характеристики реле мощности.Мощность сраба­тывания. Наименьшая мощность на зажимах реле, при кото­рой оно срабатывает, называется мощностью срабаты­вания S .

Зависимость мощности срабатывания от тока I р и угла φ р принято оценивать характеристикой чувствительности и уг­ловой характеристикой.

Полярность обмоток.Знак электромагнитного момента реле зависит от относительного направления токов Iни Ip в его обмотках. Условились изготовлять РНМ так, что при оди­наковом направлении токов в обмотках напряжения и тока реле замыкает свои контакты. Одинаковым на­зывается направление тока в обеих обмотках от начала к кон­цу обмотки или наоборот. Заводы, изготовляющие реле, указы­вают однополярные зажимы обмоток, отмечая их условным знаком.

Явление самохода.Самоходом называют срабатывание РНМ при прохождении тока только в одной его обмотке — токовой или напряжения. Реле, имеющее самоход от тока, может не­правильно сработать при обратном направлении мощности, когда повреждение возникает в непосредственной близости от реле в зоне его недействия, в результате чего напряжение на его зажимах будет равно нулю.

Причиной самохода обычно является несимметрия магнит­ных систем реле относительно цилиндрического ротора.

Реле направления мощности (РМ) применяются в различных устройствах релейной защиты для определения знака мощности при К.З.

Реле имеет две обмотки. Одна из них подключается к ТТ и обтекается вторичным током Iр, а вторая- к ТН и обтекается током, пропорциональным напряжению Uр на зажимах обмотки.

Каждый из токов создает магнитный поток. Поскольку один из магнитных потоков пропорционален току Iр, а второй напряжению Uр, то вращающий момент возникающий на подвижной части реле оказывается пропорциональным величине мощности на зажимах реле, а его направление (знак) зависит от направления этой мощности.

В схемах релейной защиты используется главным образом однофазные индукционные реле направления мощности с цилиндрическим ротором типов РБМ-170 и РБМ-270.

Токовая обмотка расположенная на полюсах и создает через них проходящий магнитный поток Фт. Обмотка напряжения расположенная на ярме и состоит из четырех секций, который соединены между собой так, что магнитный поток Фн создаваемый ими проходил через другую пару полюсов. При таком выполнении обмоток магнитный потоки Фт иФн оказываются сдвинутыми в пространстве относительно друг друга на угол 90 0 . Магнитные потоки Фт и Фн создают токи в стенках алюминиевого сердечника пропорциональные им на угол y токи I dт и I dн. В результате взаимодействия магнитного потока Фт с током I dн и Фн с током I dт на цилиндр действуют силы:

Суммарная сила создает на цилиндре вращающий момент Мвр, под действием которого цилиндр поворачивается и с помощью подвижных контактов замыкает неподвижные

Таким образом, рассмотренное реле реагирует не только на величину мощности, но и на ее направление, т.е. является направленным.

Изменение знаков момента происходит при изменении направления тока в токовой обмотке или обмотке напряжения. Изменение направления Iр может происходить в токовой обмотке реле при изменении направления первичного тока и при изменении схемы подключения токовой обмотки к ТТ. Изменение направления тока Iн в обмотке напряжения реле может быть при изменении схемы подключения этой обмотки к ТН.

Таким образом знак Мвр зависит от схемы включения тока и напряжения. При согласном включении Мвр положителен, т.к. ток протекает от начала к концу обмотки или наоборот от конца к началу в обоих обмотках. Зажимы обмоток, на которые выведены начало обмоток называются однополярными и обозначаются точками (звездочками).

Для защит линий промышленностью выпускаются реле направления мощности двух основных типов:

1. Реле типа РБМ-171 одностороннего и РБМ-271 двухстороннего действия. Применяется для схем защит от междуфазных К.З. ВЛ.

К РМ в защитах от замыканий на землю подводиться ток и напряжение нулевой последовательности. Токовая обмотка этого реле включается обычно в нулевой провод трех ТТ, соединенных в звезду. Для питания обмотки напряжения реле используется в большинстве случаев специальные обмотки ТН, соединенные на сумму фазных напряжений (разомкнутый треугольник).

Отсечка является разновидностью МТЗ, позволяющей обес­печить быстрое отключение КЗ. Токовые отсечки подразделяются на отсечки мгновенного действия и от­сечки с выдержкой времени.

То́ковая отсе́чка — вид релейной защиты, действие которой связано с повышением значения силы тока на защищаемом участке электрической сети.

Предохранитель с плавкой вставкой

Устройства данной защиты контролируют величину силы тока на защищаемом участке. В случае увеличения силы тока выше определённого значения защита срабатывает на отключение этого участка. Значение величины силы тока, при котором срабатывает защита, называется уставка. Уставку обычно выбирают таким образом, чтобы цепь обесточилась быстрее, чем в ней произойдут серьёзные разрушения. Реализуют токовую отсечку разными способами. Чаще всего для отключения применяют электромагнитные реле тока, в которых под воздействием электромагнитной силы замыкаются контакты, выдавая сигнал на отключение выключателя защищаемого элемента. По тому же принципу действуют различные автоматические выключатели. Температура, повышающаяся за счет электрического тока, является воздействующей величиной для других защитных электрических аппаратов: предохранителей. При достижении определённого значения температуры плавкая вставка в предохранителе разрушается, обрывая электрическую цепь.

Величина электрического тока, протекающего через цепь во время короткого замыкания, зависит от того, в каком месте это замыкание произошло. Чем это место ближе к источнику тока, тем больше величина силы тока. Это свойство позволяет обеспечивать данной защитой требование селективности. Для того, чтобы защита срабатывала непосредственно на том участке, на котором она установлена, её уставку принимают большей, чем значение силы тока короткого замыкания вне защищаемого участка. В этом случае защита не сработает, если короткое замыкание произойдёт вне защищаемого участка. Благодаря этому, токовую отсечку называют защитой с абсолютной селективностью.

В отдельных случаях токовая отсечка может быть выполнена неселективной. В этом случае она защищает не отдельный участок линии, а всю линию целиком. Выполнение такой защиты оправдано тем, что сразу после её действия начинает работать устройство АПВ. Если АПВ оказывается неуспешным, то срабатывает дифференциальная защита шин.

Автомати́ческое повто́рное включе́ние (АПВ) — одно из средств релейной защиты, повторно включает отключившийся выключатель через определённое время, бывает однократного, двукратного и трехкратного действия ( в некоторых современных схемах возможно до восьми циклов АПВ).

Достоинства токовой отсечки:

5. Мгновение отключение тока короткого замыкания (без выдержки времени)

6. Возможность обеспечения ближнего резервирования защит.

Недостатки токовой отсечки:

3. Невозможно обеспечить защиту с относительной селективностью

4. Большое количество аппаратов релейной защиты по сравнению с МТЗ

Токовая отсечка применяется без выдержки времени, поэтому ее использование не подразумевает относительную селективность релейной защиты. (Автомат низковольтный, токовое реле без выдержки времени).

Источник

Читайте также:  Модели телефонов по мощности