В учебнике представлены основы теории построения измерительных органов устройств релейной защиты и автоматики на базе элементов аналоговой электроники: полупроводниковых приборов, операционных усилителей и схем на их основе. Рассмотрены принципы построения аналоговых активных и пассивных фильтров для выделения основной и высших гармоник электрических сигналов; представлены схемы фильтров симметричных составляющих токов и напряжений. Рассмотрены способы построения дистанционных аналоговых реле и определение параметров схемы для получения заданных характеристик срабатывания в комплексной плоскости. Рассмотрены принципы функционирования серийных аналоговых реле, выпускаемых отечественной промышленностью, таких как РСТ-13, РСН-16 и др. Отдельный раздел посвящен вопросам проектирования нетиповых аналоговых реле, выполняющих заданные функции защиты и автоматики.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение .......................................................................................................................... 6
Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ
ЭЛЕКТРОННЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ ............................. 7
1.1. Входные сигналы устройств релейной защиты и автоматики ....................... 7
1.2. Выходные сигналы устройств релейной защиты и автоматики ..................... 8
1.3. Структура устройств релейной защиты и автоматики .................................... 9
1.4. Основная классификация элементов устройств
релейной защиты и автоматики ....................................................................... 11
1.5. Направленность элементов. Обратные связи ................................................. 14
1.6. Надежность элементов ..................................................................................... 15
Глава 2. ПРИНЦИПЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ ...... 17
2.1. Классификация измерительных органов ........................................................ 17
2.2. Принципы осуществления схем сравнения .................................................... 18
2.3. Зона действия органа с одной электрической величиной ............................. 18
2.4. Принципы осуществления измерительных органов
с одной электрической величиной .................................................................. 20
2.5. Зона действия органа с двумя электрическими величинами ........................ 23
2.6. Принципы построения органов с двумя электрическими величинами ....... 25
2.7. Зона действия ИО при применении схемы сравнения двух
электрических величин по абсолютному значению ...................................... 26
2.8. Определение коэффициентов k1, k2, k3 и k4 для получения заданной зоны
действия ИО при применении схемы сравнения двух электрических
величин по абсолютному значению ................................................................ 29
2.9. Использование свободы выбора коэффициентов k1, k2, k3 и k4 ............... 31
2.10. Зона действия ИО при применении схемы сравнения
двух электрических величин по фазе ............................................................ 33
2.11. Определение коэффициентов k1, k2, k3 и k4 для получения
заданной зоны действия при применении двух электрических величин
по фазе при φ2 = φ1+π ................................................................................. 36
2.12. Поведение органа при малых значениях подведенных величин ................ 39
2.13. Зона действия органа с тремя и более электрическими величинами ......... 44
Задачи к главе 2 ............................................................................................................. 45
Глава 3. ЛИНЕЙНОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СИНУСОИДАЛЬНЫХ
НАПРЯЖЕНИЙ И ТОКОВ ........................................................................... 49
3.1. Классификация преобразователей непрерывных величин
в непрерывные ................................................................................................... 49
3.2. Линейное преобразование синусоидальных напряжений и токов
в синусоидальное напряжение или ток ........................................................... 50
3.3. Линейное преобразование напряжения в напряжение .................................. 50
3.4. Линейное преобразование тока I в напряжение kI ................................... 53
3.5. Получение суммарной ЭДС от нескольких преобразователей .................... 54
3.6. Получение суммарного тока ............................................................................ 57
3.7. Аппараты, входящие в схемы линейных преобразований ............................ 61
3.8. Сопротивления, регулируемые по величине и углу ...................................... 61
3.9. Регулируемый потенциометр ........................................................................... 65
3.10. Регулируемый трансформатор и автотрансформатор напряжения ............ 66
3.11. Угловые погрешности промежуточных трансформаторов ......................... 70
3.12. Трансреактор и требования к нему ............................................................... 72
Контрольные вопросы к главе 3 .................................................................................. 78
Глава 4. ФИЛЬТРЫ СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ............................... 79
4.1. Основные требования, предъявляемые к фильтрам
симметричных составляющих ..................................................................................... 79
4.2. ФНОП. Основные соотношения и сопротивления нагрузки ........................ 82
4.3. Потребление и энергетические показатели α и β ФНОП ....................... 85
4.4. Напряжение небаланса ФТОП и показатели γ ............................................. 87
4.5. Потенциальные диаграммы простейших ФНОП.
Конструирование фильтров ............................................................................. 89
4.6. Фильтры напряжения прямой последовательности (ФНПП)
и их особенности ............................................................................................... 95
4.7. Фильтры тока прямой (ФТПП) и обратной (ФТОП)
последовательности ......................................................................................... 97
Контрольные вопросы к главе 4 ................................................................................ 106
Глава 5. МАГНИТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ ..................................................................... 107
5.1. Основные понятия и область применения .................................................... 107
5.2. Принцип действия и основные режимы работы дроссельных
магнитных усилителей ................................................................................... 107
5.3. Дроссельный магнитный усилитель в режиме
свободного намагничивания .......................................................................... 109
5.4. Характеристика управления дроссельным магнитным усилителем
с малым сопротивлением в цепи управления ............................................... 115
5.5. Дроссельный магнитный усилитель с большим сопротивлением
цепи управления .............................................................................................. 118
Контрольные вопросы к главе 5 ................................................................................ 122
Глава 6. ОСНОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ ........... 123
6.1. Идеальный операционный усилитель ........................................................... 123
6.2. Классификация операционных схем ............................................................. 125
6.3. Параллельные операционные схемы............................................................. 129
6.4. Последовательные операционные схемы ..................................................... 144
6.5. Комбинированные операционные схемы ..................................................... 147
6.6. Комбинированная положительная и отрицательная обратная связь ......... 156
6.7. Операционные схемы с несколькими усилителями .................................... 161
6.8. Некоторые операционные схемы, используемые в УРЗА .......................... 164
6.9. Реализация измерительных органов с одной электрической величиной
с использованием времяимпульсных схем сравнения ................................. 184
Глава 7. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ .................................................................. 201
Библиографический список ....................................................................................... 251
Приложение ................................................................................................................. 252