Получение показаний ФП с двух концов ВЛ (или большего числа точек сети) требует либо организации автоматических каналов передачи информации, либо возложения этой задачи на оперативный персонал электросистем в наиболее напряженный период после аварийного отключения ВЛ. Поэтому одностороннее ОМП, не нуждающееся в передаче информации и позволяющее непосредственно фиксировать искомое расстояние в километрах, представляет практический интерес.
Недостатком одностороннего ОМП является меньшая достижимая точность по сравнению с двусторонними замерами. Влияние переходного сопротивления, особенно при однополюсных КЗ, на результат измерения при односторонних измерениях снизить значительно сложнее, чем при двусторонних. Переходное сопротивление в случае однополюсных КЗ на ВЛ с металлическими и железобетонными опорами составляет при перекрытиях на тело опоры от единиц до 30—40 Ом и при перекрытиях в пролетах (на
подрастающие деревья и проезжающие механизмы) может превышать 100 Ом. Для ВЛ с деревянными опорами переходные сопротивления при однополюсных КЗ, составляющие несколько десятков и сотен Ом, имеют место и при пробоях изоляции на тело опоры. Поэтому главной характеристикой методов одностороннего ОМП является степень учета влияния переходного сопротивления в места КЗ на результат измерения.
Классификация методов одностороннего ОМП приведена на рис. 7.6. В ее основу положены параметры аварийного режима, измеряемые при различных методах. Наряду с используемыми для двустороннего ОМП составляющими нулевой и обратной последовательностей измеряются фазные токи и напряжения и фазовые углы, а также мгновенные значения отдельных переменных величин.
В ряде энергосистем СССР и США место КЗ на землю определяется по данным измерений абсолютного значения (модуля) тока (I'0) или напряжения (U'0) нулевой последовательности на одном конце линии. Вычисления расстояния I производятся по кривым спада токов нулевой последовательности при перемещении точки КЗ вдоль линии, составленным отдельно для одно- и двухфазных металлических замыканий на землю. Переходное сопротивление в месте КЗ не учитывается. Для разных режимов примыкающей к ВЛ сети необходимо построить соответствующие кривые спада токов.
При большом числе (более двух-трех) характерных режимов работы, влияющих на ток I'0, данный способ практически нецелесообразен. Неприменим он и для ВЛ с деревянными опорами, где обычно велики переходные сопротивления, и на относительно длинных ВЛ, где крутизна спада тока вдоль ВЛ становится незначительной.
где хх — удельное индуктивное сопротивление прямой последовательности обслуживаемой ВЛ.
В приборе предусмотрена установка заданного значения х1, так что цифровой индикатор прибора ФИС фиксирует расстояние в виде числа километров до места КЗ. При междуфазных КЗ (кроме трехфазных) фиксируется отношение междуфазного напряжения поврежденных фаз к разности их токов, также пропорциональное расстоянию до места КЗ. Одновременно с искомым расстоянием индикатор прибора показывает поврежденную фазу (или две фазы).
В приборе предусмотрена возможность автоматической коррекции показаний за счет влияния ответвления на линии [70]. При расстоянии до места КЗ, превышающем расстояние до места ответвления, учитывается ток ответвления. Для этого предусмотрено наборное поле, коммутируемое при установке прибора на конкретной ВЛ с ответвлением.
К недостаткам прибора ФИС следует отнести ограниченную надежность и чувствительность избирателя поврежденных фаз, значительное влияние переходного сопротивления в месте КЗ на результат измерений при однополюсных повреждениях, большое собственное время измерения (90—100 мс).
При переходном сопротивления формула (7.20) даже в случае одностороннего питания не является точной, в частности из-за неизвестного заранее сдвига фаз компенсированного тока и тока нулевой последовательности, так как коэффициент k выбирается независимо от значения переходного сопротивления. При двустороннем же питании (точнее, при наличии тока нулевой последовательности с другого конца ВЛ) погрешности существенно возрастают, так как появляется фазовый сдвиг между током в ответвлении КЗ и током нулевой последовательности с измерительного конца ВЛ.
Опыт эксплуатации в ближайшие годы выявит эффективность приборов типа ФИС. Прежде всего их целесообразно устанавливать на тупиковых ВЛ, где нет возможности использовать двусторонние измерения. Однако и в других условиях можно ожидать приемлемых для эксплуатации результатов.
Более совершенным односторонним измерителем является прибор типа ИРА, разработанный во ВНИИЭ. Измеритель использует мгновенные значения токов и напряжений аварийного режима как для выбора поврежденной фазы (фаз), так и для определения искомого расстояния l. Оба типа операций осуществляются параллельно во времени, так что обеспечивается максимальное быстродействие. Собственное время измерения прибора типа ИРА не превышает 30—40 мс.
В избирателе поврежденных фаз используются фазовые соотношения между токами нулевой и обратной последовательностей и фазовые соотношения между токами нулевой последовательности и междуфазными напряжениями. Б. В. Борозинцом предложен и разработан избиратель, реализующий эти соотношения по знакам (полярности) указанных величин в два фиксированных момента времени.
При однополюсных КЗ расстояние I определяется как частное от деления:
К достоинствам прибора ИРА помимо существенно большего по сравнению с прибором ФИС быстродействия относятся меньшее влияние переходного сопротивления при однополюсных КЗ на результат измерения, учет асимметрии ВЛ, большие надежность и чувствительность избирателя поврежденных фаз.
Фиксация величин, соответствующих моменту ί0, обеспечивает меньшее влияние переходного сопротивления на результаты измерения, чем замеры, основанные на учете фазы компенсированного тока Iк. Однако наличие тока нулевой последовательности от противоположного конца ВЛ приводит к погрешностям и при измерениях прибором ИРА.
В последние годы начаты работы по использованию микро-ЭВМ для устройств одностороннего ОМП. Реализация принципа фиксирования мгновенных значений токов и напряжений в таких устройствах является весьма перспективной для минимизации погрешностей при сохранении достаточно высокого быстродействия. При этом создаются благоприятные условия для сочетания устройств ОМП с дистанционными релейными защитами ВЛ.