В сетях сложной конфигурации с несколькими источниками питания простые и направленные МТЗ (НТЗ) не могут обеспечить селективного отключения КЗ. Так, например, при КЗ на W2 (рис.11.1) НТЗ 3 должна подействовать быстрее РЗ 1,а при КЗ на W1,наоборот, НТЗ 1 должна подействовать быстрее РЗ 3. Эти противоречивые требования не могут быть выполнены с помощью НТЗ. Кроме того, МТЗ и НТЗ часто не удовлетворяют требованиям быстродействия и чувствительности. Селективное отключение КЗ в сложных кольцевых сетях может быть обеспечено с помощью дистанционной РЗ (ДЗ).

Выдержка времени ДЗ t3 зависит от расстояния (дистанции) t3 = f(lр.к) (рис.11.2) между местом установки РЗ (точка Р) и точкой КЗ (К),т.е. lр.к, и нарастает с увеличением этого расстояния. Ближайшая к месту повреждения ДЗ имеет меньшую выдержку времени, чем более удаленные ДЗ.

Зависимость времени действия ДЗ от расстояния или сопротивления до места КЗ t3= f(lp.к) или t3= f(Zp.к) называется характеристикой выдержки времени ДЗ. По характеру этой зависимости ДЗ делятся на три группы: с плавнонарастающими (наклонными) характеристиками времени действия, ступенчатыми и комбинированными характеристиками (рис.11.4). Ступенчатые ДЗ действуют быстрее, чем ДЗ с наклонной и комбинированной характеристиками и, как правило, получаются проще в конструктивном исполнении. Наиболее распространенные ДЗ со ступенчатой характеристикой выполняются обычно с тремя ступенями времени: tI, tII, tIII, соответствующими трем зонам действия ДЗ (рис.11.4).

На ЛЭП с двусторонним питанием ДЗ устанавливаются с обеих сторон каждой ЛЭП и должны действовать при направлении мощности от шин в ЛЭП. Дистанционные РЗ, действующие при одном направлении мощности, необходимо согласовать между собой по времени и по зоне действия так, чтобы обеспечивалось селективное отключение КЗ. В рассматриваемой схеме (рис.11.5) согласуются между собой ДЗ1, ДЗ3, ДЗ5 и ДЗ6, ДЗ4, ДЗ2.

В отечественных энергосистемах ДЗ применяется для действия при междуфазных КЗ, а для действия при однофазных КЗ используется более простая ступенчатая МТЗ НП, рассмотренная в гл. 8. На рис.11.6 приведена упрощенная структурная схема трехступенчатой ДЗ от междуфазных КЗ с направленными измерительными ДО. Защита имеет четыре функциональные части, обведенные пунктиром на рис.11.6, а: измерительную 1,логическую 2,исполнительную 3,вспомогательную 4.

Измерительная часть 1 состоит из измерительных ДО, определяющих удаленность места КЗ или, точнее говоря, всю зону степени, в пределах которой возникло повреждение. Дистанционный ИО выполняется с помощью направленных минимальных PC, действующих при определенном направлении мощности КЗ (от шин в линию). Реле сопротивления включается через ТН и ТТ на первичные напряжения Up.п и ток Iр.п в начале защищаемой ЛЭП. Вторичное напряжение на зажимах PC Uр = Up.п/КU, а вторичный ток Iр = Iр.п/КI.

Требования к схемам включения. Измерительные ДО, выполняемые с помощью PC, должны включаться на такие напряжения и токи сети, при которых сопротивление на зажимах реле Zp, во-первых, будет пропорционально расстоянию Zp.к до места повреждения и, во-вторых, будет иметь одинаковые значения (по модулю и углу) при всех видах КЗ в одной точке. Для соблюдения этих требований к ДО необходимо подводить напряжение в месте установки ДЗ, равное падению напряжения в сопротивлении Zp.к до точки К: Up = IкZp.к (рис.11.7). При этом для обеспечения одинакового Zp при всех видах КЗ ток Iр, подводимый к PC, должен равняться току КЗ Iк,определяющему падение напряжения в сопротивлении Zp.к:

Использование комплексной плоскости для изображения характеристик PC. Сопротивление является комплексной величиной, поэтому характеристики срабатывания PC Zcp (Zp, φр)и сопротивления на их зажимах Zp удобно изображать на комплексной плоскости в осях R,jX(рис.11.13). В этом случае по оси вещественных величин откладываются активные сопротивления R, а по оси мнимых величин — реактивные сопротивления X. Полное сопротивление на зажимах реле Zp = Up/Ipможет быть выражено через активные и реактивные составляющие в виде комплексного числа Zp = Rp + jXp = Zpe^jφ и изображено в осях R,jXвектором с координатами Rp и jXp(рис.11.13, а).

Элементные базы изготовления PC. Первоначально PC, как и другие виды реле, выполнялись на электромеханических элементах главным образом на индукционном принципе. С развитием полупроводниковой техники получили широкое применение статические конструкции PC сначала на полупроводниковых приборах, выполняемые из отдельных (дискретных) элементов: транзисторов, диодов, резисторов, конденсаторов.

Принципы выполнения. Полупроводниковые PC, основанные на сравнении абсолютных значений двух электрических величин, обычно выполняются посредством сравнения этих величин после их выпрямления диодными выпрямителями. В качестве сравниваемых величин служат напряжения U1 и U2,образованные из Upи Iр по (11.14). Принцип устройства и работы PC, построенных на сравнении двух выпрямленных напряжений, поясняется схемой на рис.11.16, уточняющей схему на рис.11.15 в части выполнения структуры УФ и схемы сравнения. Реле состоит из суммирующих устройств 1 и 2,формирующих напряжения U1 и U2 по (11.14), двухполупериодных выпрямителей на полупроводниковых диодах 3 и 4,образующих схему сравнения 5 на балансе напряжений или токов, и реагирующего органа 6, выдающего сигнал о срабатывании PC [52, 53].

Принцип построения и способы сравнения фаз. На сравнении фаз двух величин можно получать PC с характеристиками срабатывания в виде окружности, прямой линии и в виде эллипса [47].

В качестве сравниваемых величин используются напряжения U1и U2,образованные по (11.14) и связанные с сопротивлением на зажимах реле Zp уравнениями (11.14а):

Реле сопротивления состоит из функциональных элементов, входящих в состав общей структурной схемы PC (см. рис.11.15) и структурной схемы (рис.11.22). Схемы этих элементов однотипны, они применяются с небольшими изменениями в реле на сравнении фаз двух, трех и четырех сравниваемых величин.

Преобразователи напряжения и тока воспринимают сигналы (Up и Iр), поступающие от ТН и ТТ, уменьшают их и превращают в напряжения, пропорциональные Up и Iр и совпадающие с ними по фазе. В качестве преобразователей используются промежуточные ТН (ПТН) и ТТ (ПТТ), их упрощенные схемы приведены на рис.11.24.