ОМП ЛЭП с заземленной нейтралью - Принципы выполнения фиксирующих вольтметров и амперметров

§ 5. ПРИНЦИПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ФИКСИРУЮЩИХ ВОЛЬТМЕТРОВ И АМПЕРМЕТРОВ
Под влиянием необходимости повышения производительности труда за счет применения технических средств для ОМП в ряде энергосистем СССР были разработаны и выпущены ФП более 20 конструкций. В них были использованы различные принципы запоминания значений электрических величин — магнитный, механический, электрический, комбинированный и т. д. В ФП с магнитной памятью выпрямленное значение вторичного тока или напряжения в течение заданного времени изменяет магнитное состояние магнитопровода ФП. Затем, после исчезновения фиксируемых величин, по значению остаточной намагниченности определяют показания ФП. В некоторых типах ФП с магнитной памятью используется магнитная система магнитоэлектрического прибора.

Для снятия показаний в обмотку на рамке со стрелкой подается постоянный ток. Отклонение стрелки зависит от значения этого постоянного тока и остаточной намагниченности магнитопровода ФП. После снятия показаний для подготовки такого ФП к последующим измерениям производят размагничивание магнитопровода. В приборах с механической памятью запоминание осуществлялось с помощью прижима стрелки электромагнитного измерительного прибора в момент фиксации. Прижим осуществлялся при первом максимальном отклонении стрелки, так как именно в этом положении скорость движения стрелки невелика и обеспечивается минимальная погрешность ФП.
Общим недостатком ФП с магнитной и механической памятью является невозможность удовлетворения стрелочным механизмом отсчета требований в части точности и кратности рабочего диапазона при однопредельной шкале.
Наиболее полно отвечающими предъявленным требованиям оказались ФП с комбинированной памятью. В таких приборах запоминание осуществляется в два этапа. На первом этапе используется электрическая память, реализуемая на запоминающем конденсаторе. Эта память используется как относительно кратковременная с длительностью запоминания не более чем 1 мин. После пуска ФП заряд запоминающего конденсатора осуществляется в течение ограниченного интервала времени (около 0,1 с). Путем подбора постоянной времени цепи заряда и интервала времени заряда обеспечивается отстройка от свободных апериодических составляющих в токах и напряжениях КЗ. На втором этапе заряд на запоминающем конденсаторе, пропорциональный значению фиксируемой величины, преобразуется в показания на шкале ФП. На втором этапе не требуется быстроты преобразования — вполне допустимо формировать показания на шкале в течение единиц и даже десятков секунд после окончания КЗ, в этом случае легче обеспечить удовлетворение требований к ФП в части кратности диапазона, точности, длительности запоминания, телепередачи показаний.

В ФП типа АИ-2 разряд запоминающего конденсатора осуществляется на баллистический гальванометр, не имеющий противодействующего механического момента. Результирующее значение угла поворота стрелки гальванометра пропорционально начальному заряду запоминающего конденсатора и, следовательно, пропорционально фиксируемой величине.
Удовлетворение всех перечисленных выше требований удалось обеспечить в приборах с импульсным характером преобразования заряда на запоминающем конденсаторе с помощью так называемого считывающего конденсатора, как это предусмотрено в фиксирующем импульсном вольтметре типа ФИВО-65 и последующих промышленных конструкциях импульсных фиксирующих приборов типов ФИП, ФИП-1, ФИП-2 и ЛИФП.
Конструктивно фиксирующие приборы выполняются в виде трех блоков: измерительного (БИ), отсчета и управления (БОУ), питания (БП).
Элементами БИ являются входной аналоговый преобразователь, пусковой орган, кратковременная электрическая память на запоминающем конденсаторе С1, комплект элементов задержки и управления (ЗУ), аналого- цифровой измерительный преобразователь (АЦП) с компаратором (К).
Упрощенная схема БИ импульсных ФП с запоминающим конденсатором приведена на рис. 3.

Рис. 3. Упрощенная принципиальная схема измерительного блока импульсных ФП

Входной аналоговый преобразователь выполнен в виде входного трансформатора Т и двухполупериодного выпрямительного моста VD1—VD4. У фиксирующих амперметров входной трансформатор Т работает в режиме промежуточного трансформатора тока, нагруженного на добавочный резистор, с сопротивлением Rдоб. Напряжение на этом резисторе выпрямляется диодным мостом и подается на элементы БИ. Пределы измерения фиксирующих амперметров могут изменяться в зависимости от количества витков W1 первичной обмотки трансформатора. Чем меньше W1, тем больше верхний предел измерения фиксирующего амперметра. При уменьшении W1 увеличивается и нижний предел измерения, причем отношение верхнего предела к нижнему, т. е. кратность диапазона при изменении W1, не изменяется.
При изменении W1 изменяется входное сопротивление фиксирующих амперметров. Данные по пределам измерения и входным сопротивлениям фиксирующих амперметров типов ФИП, ФИП-1 и ФИП-2 приведены в табл. 1.

Таблица 1

Фиксирующий амперметр типа ЛИФП имеет кратность диапазона 100 и может включаться на следующие пределы измерения: 0,2—20; 0,4—40; 1,0—100 и 2,0— 200 А.
У фиксирующих вольтметров входной измерительный трансформатор Т работает в режиме промежуточного трансформатора напряжения, поэтому добавочный резистор в цепи его вторичной обмотки W2 отсутствует. Кратность диапазона фиксирующих вольтметров типов ФИП, ФИП-1 и ФИП-2 столь велика, что охватывает все возможные случаи практического применения одним диапазоном от 5 до 250 В. Фиксирующий вольтметр типа ЛИФП имеет диапазон от 2,5 до 250 В. Входное сопротивление фиксирующих вольтметров этих типов не менее 3,3 кОм. При необходимости изменения пределов измерения фиксирующего вольтметра перематывают входной трансформатор. Чем меньше W1, тем пропорционально меньше верхний и соответственно нижний пределы измерения напряжения. Для смещения диапазона фиксации в сторону больших напряжений придется пропорционально увеличить количество витков W1. Кратность диапазона у вольтметров, как и у амперметров, в результате изменения W1 не изменяется.
Фиксирующие амперметры отличаются от фиксирующих вольтметров количеством витков и сечением первичной обмотки входного трансформатора, а также наличием добавочного резистора в цепи вторичной обмотки. Пусковой орган (ПО) измерительного блока выполняется в виде реле напряжения. Значение параметра пуска ФП регулируется переменным резистором R1. Время срабатывания ПО не превышает 10 мс.
Своим выходным сигналом ПО запускает комплект элементов задержки и управления (ЗУ), который своими контактами обеспечивает:
с помощью ЗУ1.1 подключение запоминающего конденсатора C1 к выходу выпрямительного моста VD1— VD4 для его зарядки до напряжения, пропорционального значению фиксируемой величины;
с помощью ЗУ 1.2 разряд запоминающего конденсатора C1 до нуля в случае неполучения сигнала от аварийной сигнализации подстанции при селективном включении ФП;
с помощью ЗУ 1.3 подключение запоминающего конденсатора С1 к измерительному аналого-цифровому преобразователю во всех случаях после пуска (при неселективном включении ФП) или только после получения сигнала от аварийной сигнализации подстанции (при селективном включении ФП). Время ожидания сигнала аварийной сигнализации отстраивается от самых медленно действующих резервных защит обслуживаемой ВЛ. После замыкания контакта ЗУ1.3 и действия АЦП долговременная память в БОУ оказывается заполненной информацией. Для ее сохранения требуется исключить дополнительные запуски АЦП при срабатываниях ПО (неуспешное АПВ или следующее КЗ). Эта функция обеспечивается алгоритмом ЗУ, который блокируется после замыкания контакта ЗУ1.3. Операция деблокирования ЗУ производится путем нажатия кнопки «Сброс» в БОУ дежурным персоналом после снятия показаний ФП.