Приборы серии ФИС разработаны рижским заводом «Энергоавтоматика» совместно с Союзтехэнерго на основе фиксирующих приборов серии ЛИФП. Приборы ФИС предназначены для определения мест повреждений всех видов на линиях 35—750 кВ. Приборы имеют линейную зависимость показаний счетчика от фиксируемого отношения контролируемых величин. Шкала приборов градуируется непосредственно в километрах.
При повреждениях, связанных с землей, фиксируется отношение минимального фазного напряжения и максимального фазного тока, компенсированного током нулевой последовательности. При повреждениях, не связанных с землей, фиксируется
Рис. 5. Функциональная схема приборов ФИС
отношение минимального междуфазного напряжения и максимальной разности фазных токов. Для снижения погрешности, вносимой переходным сопротивлением в месте повреждения, прибор реагирует на реактивную составляющую сопротивления линии.
Принцип действия приборов ФИС основан на использовании запоминающих конденсаторов [5, 9]. Функциональная схема прибора (рис. 5) содержит запоминающие конденсаторы С1 и С2.
При КЗ на контролируемой линии конденсатор С1 емкостью С| заряжается до напряжения
а конденсатор С2 емкостью Сг заряжается до напряжения
где А\, А^ — коэффициенты пропорциональности; UB, I в — амплитуды фиксируемых напряжения и тока.
При замыкании контактов органа управления КУ1 и КУ2 происходит заряд вспомогательного конденсатора СЗ емкостью Сз через транзистор VT1 конденсатора С1 до напряжения
и снижение напряжения на конденсаторе С1 до значения
где Uц2 — напряжение вспомогательного источника напряжения; Рз — коэффициент усиления по току транзистора VT1; UT — падение напряжения на переходе база — эмиттер транзистора 1/77.
При этом срабатывает реле К и контактами К1 и К2 отключает и закорачивает конденсатор СЗ, а контактом КЗ подает импульс на счетчик импульсов СИ, который отсчитывает первый импульс. Затем реле К возвращается и циклы повторяются пока напряжение на конденсаторе С1 не снизится после очередного цикла N до значения
при котором напряжение UK-\-UH\, подводимое к преобразователю, окажется равным напряжению порога срабатывания реле U„.
Число импульсов N, отсчитанных счетчиком, можно найти из равенства
Структурная схема прибора ФИС (рис. 6) состоит из трех блоков: входного блока БВ, блока аналого-цифрового преобразования БЦП и блока индикации БИ.
Входной блок БВ осуществляет предварительную обработку входных значений токов и напряжений поврежденной линии электропередачи и пуск индикатора. Он содержит входное устройство ВУ, устройство коммутации УК, избиратель поврежденных фаз ИПФ, фильтры Ф/ и Ф2, устройство управления УУ, датчик реактивной составляющей напряжения ДРС, амплитудный детектор АД и индикатор поврежденных фаз ИФ.
Токи и напряжения от трансформаторов тока и напряжения поступают в ВУ, где они после преобразования в пропорциональные значения напряжений подаются в УК и ИПФ. Последний выполняет также функции пускового органа.
Рис. 6. Структурная схема приборов ФИС
В зависимости от вида КЗ устройство управления формирует сигналы для управления устройством коммутации.
При однофазных КЗ на землю с помощью устройства коммутации к фильтру Ф1 подводится напряжение U, пропорциональное напряжению поврежденной фазы Uф, а к фильтру Ф2 - напряжение, пропорциональное величине
где /ф — ток поврежденной фазы; /» — ток нулевой последовательности; /Co=(Z«o — Z„i)/3Zf/i - коэффициент компенсации; Z,„. Zy\ — удельное сопротивление соответственно нулевой и прямой последовательности ВЛ, Ом/км.
Аналогично при двухфазных КЗ и двухфазных КЗ на землю к фильтру Ф/ подводится напряжение, пропорциональное разности напряжений поврежденных фаз, т. е. U = — t/фг, а к фильтру Ф2 — напряжение, пропорциональное разности токов поврежденных фаз, т. е. / = /ф|—/фг-
С выхода фильтра Ф1 сигнал поступает в датчик реактивной составляющей напряжения ДРС, а с выхода фильтра Ф2 — в
амплитудный детектор АД и датчик реактивной составляющей напряжения.
На выходе БВ формируются напряжение, равное K,U sin if,, и напряжение, равное /(гЛ где U — амплитуда напряжения петли КЗ (в зависимости от вида КЗ); / — амплитуда тока петли КЗ (в зависимости от вида КЗ); ф — угол сдвига между током и напряжением; Кi, К> — коэффициенты пропорциональности.
Для обеспечения отстройки от переходного процесса, в фильтрах Ф1 и Ф2 создается выдержка времени. Индикатор поврежденных фаз ИФ срабатывает от УУ.
Блок аналого-цифрового преобразования БЦП служит для преобразования двух напряжений, формируемых БВ, в число импульсов, пропорциональное их отношению. Он содержит запоминающее устройство ЗУ, формирователь ФР, аналого-цифровой преобразователь АЦП, реле сопротивления PC, три элемента времени ЭВ1, ЭВ2 и ЭВЗ, ограничитель длительности сигнала ОДС и. элемент логический ЭЛ.
По команде Пуск срабатывает ЭВ1, который определяет время отстройки от переходного процесса в фильтрах Ф/ и Ф2 и подготавливает сигналы «Измерение» и «Сброс триггеров». Поступающие в ФР и ЗУ параметры аварийного режима запоминаются здесь на время их преобразования в цифровой код. Кроме того, формирователь ФР обеспечивает возможность автоматической коррекции по входному сигналу для компенсации влияния подпитки на линиях с ответвлениями.
В период работы элемента времени ЭВ2 происходит запоминание параметров аварийного режима, после чего формирователь и запоминающее устройство отделяются от входных цепей и запускается ЭВЗ. Последний производит пуск аналого-цифрового преобразователя АЦП, с выхода которого импульс поступает в БИ На все время работы А ЦП элементы времени ЭВ2 и ЭВЗ удерживаются в сработанном состоянии, а на выходе ЭЛ существует сигнал «Преобразование», который также поступает в БИ.
После окончания процесса преобразования с выхода преобразователя на ЭЛ поступает сигнал, обеспечивающий исчезновение сигнала «Преобразование» и деблокирование ЭВ2 и ЭВЗ.
Ограничитель длительности сигнала ОДС определяет минимальное время сработанного состояния ЭВ1, которое выбирается из условия превышения суммарной выдержки времени элементов ЭВ2 и ЭВЗ. Этим обеспечивается правильная работа БЦП при условии исчезновения сигнала Пуск до срабатывания ЭВЗ. Минимальное необходимое время существования входного сигнала при этом составляет
t = to + t*.
где U1—интервал времени до срабатывания ЭВ2\ ta — время выделения амплитуды, равное 10 мс.
С помощью PC обеспечивается блокирование работы ВЦП при условии превышения на зажимах индикатора значения уставки сопротивления.
Блок индикации БИ содержит счетчик С, индикатор числа ИЧ, индикатор метки ИМ, индикатор переполнения ИП, формирователь сигнала записи ФСЗ, устройство управления УУ и устройство сигнализации.
При работе индикатора из БЦП в БИ вначале поступает сигнал "Сброс триггеров", что приводит все триггеры БИ в исходное Состояние. С выхода аналого-цифрового преобразователя БЦП на вход счетчика БИ поступают импульсы. Одновременно, на формирователь сигнала записи с выхода ЭЛ поступает сигнал «(Преобразование». После окончания процесса счета (исчезает сигнал «Преобразование») на выходе ФСЗ появляется сигнал, обеспечивающий запись информации с триггеров в элементы неразрушающейся памяти индикаторов числа, метки. Сигнал о наличии этой информации поступает на вход УУ. При наличии сигнала от контактов аварийной сигнализации АС подается команда на работу устройства сигнализации, в противном случае производится сброс записанной информации.
В индикаторе типа ФИС предусмотрены три режима получения информации, выбираемые в зависимости от конкретных условий эксплуатации. Селективный режим 1 применяется при необходимости получения информации как при неуспешных, так и при успешных АПВ линии электропередачи. Селективный режим 2 обеспечивает фиксацию показаний только при неуспешных АПВ. Неселективный режим обеспечивает работу индикатора без подведения внешнего сигнала. Сохранение или сброс информации производится в зависимости от наличия сигнала аварийной сигнализации и выбранного режима.
Устройство управления УУ позволяет, кроме того, осуществлять контроль исправности элементов энергонезависимости памяти. Если записанная в режиме неселективной работы информация не сбрасывается, срабатывает устройство сигнализации, при этом нажатие кнопки Сброс сигнала не снимает.
Основные технические характеристики приборов ФИС.
Приборы ФИС предназначены для определения расстояния до места повреждения на ВЛ электропередачи 110—750 кВ и могут быть использованы на линиях 6 -35 кВ.
По роду тока источника питания прибор выполняется в двух исполнениях: при питании от источника переменного тока напряжением 100, 127 и 220 В; при питании от источника постоянного тока напряжением 110 или 220 В.
По значению номинального тока прибор предусматривает также два исполнения: на номинальный ток 1 и 5 А.
Прибор фиксирует сопротивления в диапазоне от 0,005 до 100 Ом при номинальном токе 5 А и от 0,025 до 500 Ом при номинальном токе 1 А с кратностью измерения входных величин до 50. При этом диапазон подводимых к прибору токов составляет от 0,2 до 200 А с переключением пределов: 0,2—20; 0,4— 40; 1,0 100 и 2,0—200 А, а диапазон подводимых напряжений 1,0—100 В.
Основная относительная погрешность и нелинейность выходной характеристики не превышают 3%.
Время фиксации не более 0,1 с, при этом время подключения блока аналого-цифрового преобразования к входному блоку составляет (0,03±0,01) с.
Рабочий диапазон температур от — 10 до +50° С.
Сопротивление входных токовых цепей не превышает 0,1 Ом при номинальном токе 1 А и 0,05 Ом при номинальном токе 5 А.
Потребление по входным цепям напряжения не превышает 0,5 В-А на фазу. Прибор обеспечивает работу в неселективном режиме с сохранением информации во всех случаях, а также в селективном режиме с сохранением информации при условии замыкания внешнего контакта управления. Прибор снабжен встроенным устройством для контроля работоспособности в процессе эксплуатации.
