3tom248

8. ELEKTROENERGETYCZNA AUTOMATYKA ZABEZPIECZENIOWA 498

8.5.3.    Filtry częstotliwościowe

Zadaniem filtrów częstotliwościowych jest wydobycie z sygnałów tych składowych, które przenoszą informacje o stanie obiektu zabezpieczanego. Najczęściej jest to składowa podstawowa o częstotliwości 50 Hz, która jednak może być zniekształcona wyższymi harmonicznymi oraz składowymi swobodnymi (aperiodyczne, oscylacyjne — p. 8.2.2). Niekiedy zawartość harmonicznych, np. drugiej, jest wykorzystywana jako kryterium działania zabezpieczeń, co wymaga jej wyfiltrowania.

Filtry częstotliwościowe mogą być wykonane jako pasywne lub aktywne. Te ostatnie buduje się przy użyciu wzmacniaczy operacyjnych o odpowiednio dobranej impedancji wejściowej i impedancji sprzężenia zwrotnego.

8.5.4.    Elementy pomiarowe

Elementy pomiarowe analogowej automatyki zabezpieczeniowej nie dokonują pomiarów wielkości kryterialnych, a jedynie stwierdzają czy wielkości te są większe, czy też mniejsze od wartości granicznych wyznaczających próg działania. Stąd dość ograniczone wymagania metrologiczne, dokładność pomiaru bowiem wymagana jest tylko w zakresie wartości zbliżonych do granicy działania.

Elementy pomiarowe dzielą się na dwie zasadnicze grupy:

—    jednowejściowe, stwierdzające czy dany parametr sygnału wejściowego (np. amplituda, częstotliwość itp.) jest większy (mniejszy) od wyznaczonego progu pobudzenia;

—    wielowejściowe, (najczęściej dwuwejściowe), których zadaniem jest stwierdzenie, czy relacje między sygnałami wejściowymi (np. przesunięcie fazowe, iloczyn itp.) są zawarte w wyznaczonych granicach.

Charakterystyczne cechy elementów pomiarowych w automatyce zabezpieczeniowej są następujące:

—    dwustanowe właściwości sygnału wyjściowego elementu pomiarowego;

—    histereza, sprawiająca, że zmiana stanu sygnału wyjściowego odbywa się przy nieco innych wartościach podczas narastania niż podczas opadania.

Miarą histerezy jest tzw. współczynnik powrotu k_p, określany jako iloraz wartości zakończenia powrotu przekaźnika W. do wartości rozruchowej W_u wyrażony wzorem

k_p = W-JW,    (8.25)

W przekaźnikach elektromechanicznych zmiana sygnału wyjściowego odbywa się przez zamknięcie lub otwarcie zestyku, a więc obwody przekaźnika — wejściowy i wyjściowy — są od siebie galwanicznie izolowane. W przekaźnikach statycznych, zbudowanych z podzespołów elektronicznych, zmiana sygnału wyjściowego jest zmianą poziomu napięcia na zaciskach wyjściowych. W przekaźnikach tych na ogół obwody wejściowe nie są izolowane od wyjściowych.

Pomiarowe przekaźniki stosowane w EAZ mają nastawianą wartość rozruchową, a więc są wyposażone w podziałkę, na której w sposób ciągły lub skokowy można nastawiać tę wartość. Miarą dokładności działania przekaźnika jest uchyb podzialki, czyli różnica między wartością nastawioną a wartością, przy której nastąpiło zadziałanie, oraz rozrzut — różnica między wartościami rozruchowymi w kolejnych próbach.

Rozróżnia się przekaźniki pomiarowe:

—    bezzwłoczne, w których zmiana sygnału wyjściowego następuje możliwie szybko po spełnieniu warunku działania;

—    zwloczne, w których zmiana ta jest celowo opóźniona, a opóźnienie to najczęściej zależy od poziomu mierzonego sygnału.

Określone właściwości przekaźników' sprawiają, że dzieli się je na klasy dokładności.

Kryteria te są różnorodne, gdyż podziału na klasy można dokonać ze względu na:

—    uchyb podziałki i rozrzut,

—    współczynnik powrotu,

—    czas działania (tylko dla przekaźników bezzwłocznych).

Niezwykle ważnym parametrem przekaźników pomiarowych jest pobór mocy z obwodów doprowadzających sygnały mierzone (zazwyczaj z przekładników prądowych i napięciowych). Typowe wartości poboru mocy w zależności od zasady działania przekaźnika podano w tabl. 8.6.

Tablica 8.6. Moc potrzebna do pobudzenia przekaźników

Rodzaj przekaźnika	Moc, W	Rodzaj przekaźnika	Moc, W
Elektromagnetyczny	10"'	Polaryzowany	10'^4
Indukcyjny	10“^1	Magnetoelektryczny	10 *
Kontaktronowy	10~^2	Elektroniczny	10“'

Jednowejściowe elementy pomiarowe

Większość sygnałów mierzonych przez elementy jednowejściowe ma charakter przebiegów sinusoidalnych, zazwyczaj o częstotliwości zbliżonej do 50 Hz. Sygnały te bywają odkształcone (wpływ wyższych harmonicznych, składowe nieokrcsowe), co może stać się przyczyną błędów pomiaru. Najczęściej mierzoną właściwością sygnału jest jego wartość, np.:

—    wartość skuteczna,

—    wartość średnia sygnału wyprostowanego,

—    wartość maksymalna (pomiar największej wartości chwilowej z zapamiętaniem w jakimś czasie przekroczenia poziomu rozruchowego).

Drugą grupą elementów jednowejściowych są układy, w których sygnał na wyjściu pojawia się z pewnym opóźnieniem, zależnym od wartości sygnału wejściowego. Elementy takie — zwykle nadmiarowe prądowe — noszą nazwę elementów zależnych. Charakterystyki wyznaczające tę zależność są różne. Niekiedy dzieli się je na trzy kategorie:

—    normalnie zależne,

—    bardzo zależne,

—    nadzwyczaj zależne.

Konstrukcyjne rozwiązania elementów pomiarowych o charakterystykach zależnych mogą być różnorodne: indukcyjne, bimetalowe, termistorowe i elektroniczne.

Osobną grupę elementów jednowejściowych stanowią te, które mierzą inny parametr układu niż wartość sygnału wejściowego. Najczęściej jest nim częstotliwość, niekiedy też szybkość zmian częstotliwości.

Wielowejściowe elementy pomiarowe

Wielowejściowe — zazwyczaj dwuwejściowe — elementy pomiarowe mierzą relacje między dwoma sygnałami wejściowymi. Elementy takie są najczęściej nazywane komparatorami. Rozróżnia się dwa podstawowe ich typy:

—    komparatory amplitudy, których działanie następuje wówczas, gdy amplituda sinusoidalnego sygnału rozruchowego jest większa niż amplituda sygnału hamującego;

—    komparatory fazy, których działanie następuje wówczas, gdy kąt fazowy między dwoma sygnałami wejściowymi mieści się w wymaganych granicach (zazwyczaj między 0 a tt/2 lub między — ji/2 a n/2).

Najczęstszy sposób realizacji komparatorów amplitudy polega na porównaniu

32*