Реле защиты, выполненные на интегральных микросхемах

У реле защиты, содержащих операционные усилители, имеется ряд узлов, которыми не располагают электромеханические реле:

Структурная схема статического реле защиты:

узел измерения (УИ), содержащий измерительные преобразователи или датчики тока и напряжения, подаваемых на реле от измерительных трансформаторов тока и напряжения защищаемого объекта;

узел формирования (УФ), в котором получают из поступающих вход­ных сигналов специально сформированные напряжения переменного или выпрямленного тока, требуемые для реализации характеристики реле после их сопоставления в узле сравнения;

узел сравнения (УС), служащий для дальнейшего преобразования сравниваемых напряжений в форму, удобную для сравнения, собственно сравнения и получения на выходе узла управляющего сигнала, когда результат сравнения свидетельствует о соответствии поданных на реле токов и напряжений условиям его срабатывания;

узел выхода (УВ) обеспечивает действие содержащегося в нем электромеханического реле при поступлении управляющего сигнала из узла сравнения;

узел питания (УП) предназначен для получения от источника опера­тивного тока защищаемого объекта стабилизированных напряжений постоянного тока, требующихся для работы интегральных микросхем и исполнительного выходного реле.

Содержащиеся в УИизмерительные преобразователи (датчики) представляют собой промежуточные трансформаторы или трансреакторы, предназначенные для отделения полупроводниковой части реле от вто­ричных цепей защищаемого объекта. Одновременно эти преобразовате­ли служат для трансформации токов и напряжений. Уровень трансфор­мированных сигналов выбирается по условиям управления операцион­ными усилителями.

Число датчиков определяется схемой реле. В токовых реле приме­няют один или несколько датчиков тока, а в реле напряжения - соот­ветствующее число датчиков напряжения. В реле сопротивления и в реле направления мощности устанавливают как датчики тока, так и датчики напряжения.

В УФпроизводится обработка сигналов, поступающих из датчиков тока и напряжения. Объем такой обработки зависит от типа реле и может сильно различаться. В одних - это только выпрямление, в других — усиление и сдвиг по фазе, в третьих - дифференцирование поступаю­щих сигналов, а в четвертых, наиболее сложных - это создание не­скольких сравниваемых напряжений, полученных путем суммирования и сдвига по фазе трансформированных сигналов, пропорциональных поданным на вход реле токам и напряжениям. Кроме того, в узле фор­мирования производится при необходимости подавление или выделе­ние отдельных гармоник в сформированных сигналах. Для этой цели используют преимущественно различные фильтры низших и высших частот.

В преобразующей части ПЧ узла сравнения осуществляется превращение поступающих из узла формирования синусоидальных или выпрямлен­ных сигналов в импульсы определенной формы, наиболее удобной для выполнения операции сравнения. Чаще всего используются импульсы прямоугольной формы заданной длительности. Предварительно на этой стадии при необходимости проверяется, что поступающие сиг­налы превышают заданные схемой узла минимальные уровни. В ряде типов реле в этой части УСпроизводится сопоставление полученных импульсов между собой или с заранее подготовленным сигналом уста­новленного уровня или продолжительности. В качестве сигнала задан­ного уровня чаще всего используется напряжение постоянного тока стабильного значения, названное опорным U_on.

Другой составной частью узла сравнения является схема сравнения СС, в которой сравниваемые импульсы сопоставляются между собой не только по значению, но и по длительности их возникновения. Эти операции могут производиться раздельно в разных звеньях схемы срав­нения. Применяется несколько вариантов схем сравнения сигналов по продолжительности, в том числе такие, где сравниваемый сигнал пред­варительно проходит операцию интегрирования. Различие в вариан­тах схем сравнения сигналов по длительности обусловливается задачей получения требуемой характеристики реле.

Схемы сравнения, в которых происходит сравнение входных сигна­лов с опорным напряжением, применяются в основном в реле тока и в реле напряжения общего назначения.

В конце узла сравнения имеется исполнительная часть ИЧ, в которой создается командный сигнал, если результат сравнения показывает, что параметры токов и напряжений, поступающих в реле, соответству­ют условиям его срабатывания. Обычно она представляет собой усили­тель с положительной обратной связью, обеспечивающей "релейный" эффект при действии реле.