Приложение 1
ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ФИКСИРУЮЩЕГО ИНДИКАТОРА ИМФ-1
1. Назначение
1.1. Индикатор микропроцессорный фиксирующий ИМФ-1 (в дальнейшем — устройство) предназначен для непосредственного определения расстояния до места короткого замыкания на воздушных линиях электропередачи напряжением 6-35 кВ протяженностью до 100 км с дополнительной фиксацией эффективных значений тока короткого замыкания, токов прямой и обратной последовательности, напряжения прямой и обратной последовательности.
Устройство фиксирует также длительность короткого замыкания, а также первого цикла АПВ.
Устройство предназначено для линий с односторонним питанием с установкой со стороны источника питания.
1.2. Устройство должно устанавливаться на металлических заземленных панелях в помещениях щитов управления и релейной защиты подстанций.
1:3. В части воздействия климатических факторов устройство соответствует исполнению V категории размещения 3.1 ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15513.1-89 с диапазоном рабочих температур от минус 10 до 45°С.
1.4. В части воздействия механических факторов устройство соответствует группе Ml ГОСТ 17516.1-90.
1.5. Устройство соответствует исполнению IP20 ГОСТ 14254-80, кроме выводов подключения.
1.6. Технические данные устройства.
1.6.1. Габаритные размеры:
высота, мм 275
длина, мм 380
глубина, мм 80
Масса, кг Не более 6
1.6.2. Устройство питается от источника постоянного тока напряжением 220 В, либо переменного тока частоты 50 Гц напряжением 220 В.
1.6.3. Устройство подключается измерительным трансформа
торам тока линии фаз А и С с номинальным вторичным током 5 А и диапазоном токов 2-200 А.
Первичные значения измерительных трансформаторов тока могут быть: 20, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 600, 750, 800, 1000, 1200, 1500 А.
1.6.4. Устройство подключается к измерительным трансформаторам напряжения фаз А, В и С с номинальным первичным напряжением 6, 10, 20 или 35 кВ и номинальным вторичным напряжением 100 В. Рабочий диапазон напряжения 1,5-100 В.
1.6.5. Устройство обеспечивает фиксацию расстояния до места повреждения при трехфазных, двухфазных и двойных замыканиях на землю в одной точке.
1.6.6. Устройство обеспечивает вывод на индикатор следующей информации:
время момента короткого замыкания, число, месяц, год, часы, минуты;
поврежденные фазы и расстояние до места короткого замыкания, км;
время короткого замыкания, с; время первого цикла АПВ, с;
действующее значение тока короткого замыкания, кА;
действующее, значение тока прямой последовательности, кА;
действующее значение линейного напряжения прямой последовательности, кВ;
действующее значение тока обратной последовательности, кА;
действующее значение линейного напряжения обратной последовательности, кА;
значения составляющих фазных векторов токов и напряжений.
Данные значения сохраняются о четырех последних коротких замыканиях и могут все индицироваться в любом порядке по желанию оператора.
1.6.7. Устройство обеспечивает ввод следующих уставок и их индикацию для регулировки:
номинальный первичный ток измерительных трансформаторов тока (20-1500 А);
номинальное первичное напряжение измерительных трансформаторов напряжения (6-35 кВ);
удельное реактивное сопротивление линии прямой последовательности (0,05т1,0 Ом/км);
удельное активное сопротивление линии прямой последовательности (0,05-2,0 Ом/км);
коэффициент запуска (0,1-1,0);
коэффициент определения двойных замыканий на землю (0,1-1,0);
время ожидания импульса АПВ (1-99 с);
время фиксации КЗ (40-90 мс);
текущее время и дата.
Примечания: 1. Значения уставок вводятся плавно регулировочными резисторами, выведенными на лицевую панель.
2. Для уставок номинальных первичных токов и напряжений на индикаторе выводятся плавно регулируемое значение и округленное считываемое значение из ряда допустимых значений по пп. 1.6.3, 1.6.4.
Допускается нестабильность индикации значений уставок, не превышающая 1%.
3. Значение текущих времени и даты вводятся с клавиатуры.
1.6.8. Устройство обеспечивает фиксацию входных величин за время от 40 до 90 мс (регулируется уставкой Тфикс с шагом 10 мс).
1.6.9. Средняя относительная аппаратная погрешность определения расстояния до места повреждения не превышает 5% при токе нe менее номинального значения и расстоянии до места повреждения не менее 20 км. При меньшем расстоянии погрешность не должна превышать 1 км.
1.6.10. Устройство обеспечивает следующие режимы работы:
однократное срабатывание, после которого устройство блокируется и сохраняет информацию до считывания оператором, но не более чем на 32 ч, после чего производится автоматическое деблокирование;
условно-однократное срабатывание аналогичное однократному срабатыванию при условии хотя бы кратковременного замыкания внешнего контакта не позднее, чем до прихода первого импульса АПВ или до истечения ТАПВ уставки;
постоянная готовность к последующему срабатыванию, при котором при повторном аварийном режиме производится новая запись информации.
Примечание. В первых двух режимах срабатывание устройства сопровождается замыканием контактов сигнализации.
1.6.11. Устройство имеет буферную память на четыре аварийные ситуации.
1.6.12. Во всех режимах обеспечивается возможность многократного считывания всей имеющейся информации.
Примечание. Режим слежения за линией прекращается во время считывания информации и возобновляется либо при задают режима “Слежение” оператором, либо через 3 мин из любого состояния после последнего нажатия любой кнопки.
1.6.13. Устройство оснащено встроенным тестовым контролем, проходящим автоматически после любого появления напряжения питания или фиксации аварийного режима.
1.6.14. Устройство имеет специальный тестовый режим “Контроль”, позволяющий оператору проконтролировать правильность подключения и работы устройства, позволяющий измерять действующие значения фазных токов и фазных напряжений, а также контролировать правильность хода внутренних часов.
1.6.15. Устройство позволяет осуществлять пробный пуск от
кнопки клавиатуры с целью проверки правильности подключения и работы устройства.
1.6.16. Устройство обеспечивает автоматический переход в режим готовности к срабатыванию через время от 4 до 6 мин из любого состояния, исключая режим блокировки, с возможностью повторного считывания информации.
1.6.17. Сопротивление токовых цепей не превышает 0,05 Ом.
1.6.18. Потребление входных цепей измерительного напряжения не превышает 1,5 В-A на фазу при номинальном фазном напряжении 100/√3 В (58 В).
1.6.19. Входные токовые цепи устройства выдерживают длительное воздействие тока, превышающего номинальное значение на 100%.
Устойчивость к воздействию максимального значения тока рабочего диапазона обеспечивается на время до 2 с.
1.6.20. Входные измерительные цепи напряжения устройства допускают длительное воздействие напряжения, превышающего номинальное значение на 20%.
1.6.21. Устройство сохраняет работоспособность при отклонениях питающего напряжения в следующих пределах номинального значения:
0,85 до 1,2 при постоянном напряжении 220 В, 0,7 до 1,1 при переменном напряжении 220 В.
1.6.22. Устройство допускает снижение напряжения оперативного питания до полного исчезновения на время до 10 с от момента пуска и в режиме хранения информации.
1.6.23. Потребление по цепи питания при номинальном напряжении 220 В переменного тока не превышает 30 Вт.
1.6.24. Дополнительная аппаратная погрешность определения расстояния до места повреждения при изменении температуры окружающей среды в рабочем диапазоне не превышает 3%.
1.6.25. Наработка на отказ устройства составляет 25000 ч.
1.6.26. Электрическое сопротивление изоляции цепей оперативного питания, входных цепей измерительных токов и напряжений относительно корпуса и между собой не менее 10 МОм.
1.6.27. Электрическая прочность изоляции цепей п. 1.6.26 обеспечивает отсутствие ее пробоя и перекрытия при подаче в течение 60 с испытательного напряжения 1500 В переменного тока частоты 50 Гц.
1.7. Состав изделия.
Индикатор микропроцессорный фиксирующий ИМФ-1 1 шт.
Техническое описание, инструкция по эксплуатации, паспорт 1 шт.
1.8. Устройство и работа изделия.
1.8.1. Основные расчетные соотношения
Вычисление расстояния до места повреждения обеспечивается путем предварительного решения следующих задач:
самозапуска устройства в случае возникновения аварийного режима на контролируемой линии;
фиксации значений, токов и напряжений линии в аварийном peжиме;
фильтрации (подавления помех экспоненциальных и высших гармонических составляющих) зафиксированных значений токов и напряжений;
поворот векторов вычисленных значений ввиду последовательного съема данных для компенсации погрешности фазового угла;
определение вида короткого замыкания и расчет расстояния до места КЗ;
непрерывное решение задач, связанных с определением временных параметров. Решение всех задач осуществляется путем цифровой обработки информации по заданной программе.
Задача самозапуска решается путем проверки любого из следующих условий:
(8)
I2 >КпI1 и, одновременно, I1>Imin, (9)
где I1, I2 — модули входного тока прямой и обратной последовательности контролируемой линии;
Iном, Imin — номинальное и минимальное значение тока в контролируемой линии.
Симметричные составляющие, используемые для проверки условий самозапуска (8) и (9), вычисляются на основе мгновенных значений токов двух фаз А и С, поскольку обычно в фазе В измерительный трансформатор тока не устанавливается.
Мгновенные значения отсчитываются с периодичностью в 30 эл. град.
К пусковому органу не предъявляются требования полной селективности, поэтому цифровая фильтрация отсчетов не производится, что позволяет выполнить пусковой орган быстродействующим.
Если условия пуска выполняются, то в течение 10 мс контролируется соответствие значений токов и напряжений диапазону аналого-цифрового преобразователя; в случае необходимости коэффициенты АЦП изменяются в 10 раз раздельно по каждому из каналов.
Далее в течение одного периода производится фиксация значений токов и напряжений всех фаз (по 12 измерений на каждый параметр).
Для определения временных параметров после основного съема значений производится решение пусковой и обратной задач. При этом определяется момент отключения защиты и момент импульса АПВ.
Расчет значений производится после появления фронта импульса АПВ, либо по истечении времени уставки АПВ, устанавливаемой в пределах 1-99 с. Поиск момента отключения устройства защита производится в течение 5 с.
Расчет расстояния до места. КЗ производится по формуле
. (10)
Rуд — удельное активное сопротивление линии прямой последовательности (уставка), Ом/км;
Худ — удельное реактивное сопротивление линии прямой последовательности (уставка), Ом/км;
Uпф — действующее значение линейного напряжения между поврежденными фазами, В;
Iпф — действующее значение разности токов поврежденных фаз линии, А.
Условие трехфазного замыкания — симметричность токов (несимметричность не превышает 10%).
Для выявления двойных замыканий на землю производится расчет и сравнение с уставкой напряжения нулевой последовательности:
где К2 — коэффициент К(1-1), вводимый уставкой,
Uном — номинальное значение первичного напряжения трансформаторов напряжения.
В этом случае информация о виде двухфазного КЗ сопровождается индексом 0, например, ВС0. Следует помнить, что информация о расстоянии до места КЗ в этом случае будет достоверной только при двухфазном замыкании на землю в одной точке.
Структурная схема.
Структурная схема устройства приведена на рис. 8.
Рис. 8. Структурная схема устройства ИМФ-1
Токи и напряжения контролируемой линии поступают на первичные обмотки измерительных трансформаторов блока входного БВ. Кроме трансформаторов этот блок содержит также аналоговые фильтры для предварительной фильтрации высших гармонических составляющих в каждом канале. Отфильтрованные сигналы поступают на вход мультиплексора МП, туда же подаются сигналы с движков резисторов блока задания уставок БЗУ. С мультиплексора сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь АЦП, преобразующий аналоговые сигналы в цифровую форму.
Блок индикации БИ позволяет выводить информацию на табло в буквенно-цифровом виде.
Режимы работы устройства задаются с клавиатуры КЛ, содержащей 4 кнопки (“Начало”, “ВК”).
Блок ввода-вывода информации БВВ обеспечивает прием сигналов от контактов выключателя и дискретных уставок, вводимых перемычками, а также выдачу сигналов контактами реле на внешнюю сигнализацию.
Все управление устройством осуществляет микропроцессорный контроллер ПРЦ, построенный на базе микропроцессора К1810ВМ88 и содержащий постоянное ПЗУ и оперативное ОЗУ запоминающие устройства.
Блок питания обеспечивает все блоки устройства необходимыми напряжениями и выполнен по бестрансформаторной схеме. Это позволяет осуществить питание устройства от источника напряжения 220 В как переменного, так и постоянного тока.
Блок питания выдает следующие стабилизированные напряжения: +5; -5; +15; -15; +27, а также переменное 2,5 В для питания накальных цепей индикатора.
- Внешний вид и габаритные размеры устройства ИМФ-1 приведены на рис. 9.
Рис. 9. Внешний вид и габаритные размеры устройства ИМФ-1