В ряде случаев для определения места повреждения используется метод контроля тока и напряжения обратной последовательности [5, 8]. Достоинство этого метода состоит в том, что с его помощью может быть определено не только место КЗ на землю, но и место двухфазного КЗ без земли. Кроме того, фиксация параметров обратной последовательности на ВЛ напряжением 110 кВ и выше позволяет получить более точные результаты в сетях сложной конфигурации, где трудно учитывается взаимоиндукция со смежными линиями. Например, метод может быть рекомендован для параллельных линий с различной взаимоиндукцией по трассе линии. Этот метод может быть также рекомендован и для линий с ответвлениями в тех случаях, когда можно пренебречь током ответвлений и значительно упростить расчеты расстояния до места повреждения.
Фиксация токов обратной последовательности может быть использована и для определения расстояния до места повреждения в распределительных сетях 6 -20 кВ.
С 1983 г. рижским опытным заводом «Энергоавтоматика» освоен серийный выпуск приборов ФПТ и ФПН для фиксации тока и напряжения обратной последовательности, разработанных заводом совместно с Союзтехэнерго.
Схема приборов ФПТ
Выходные блоки приборов содержат соответственно фильтры токов и напряжений обратной последовательности.
Структурная схема прибора ФПТ представлена на рис. 4. Основными блоками прибора являются входной блок БВ, блок аналого-цифрового преобразования БЦП и блок индикации БИ. При питании or источника переменного тока прибор дополнительно содержит блок питания. Ток обратной последовательности после блока БВ преобразовывается в постоянное напряжение, пропорциональное его значению, которое запоминается кратковременно в блоке БЦП, а затем здесь же преобразуется в пропорциональное число импульсов.
В блоке БИ происходит счет импульсов, длительное запоминание результата и вывод на соответствующее табло. Для учета влияния предаварийного тока нагрузки индикатор ФПТ снабжен узлом коррекции УК в блоке БВ.
При КЗ в электрической сети и появлении на выходе фильтра тока ФТ тока обратной последовательности, превышающего порог срабатывания пускового органа ПО, от последнего запускается элемент времени ЭВ1, который осуществляет задержку запоминания входного сигнала на время затухания переходного процесса в полосовом фильтре Ф.
С фильтра Ф сигнал поступает в масштабный усилитель МУ и реле метки РМ, уставка которого составляет 0,07- 1>,09 наибольшего значения входного тока. После срабатывания реле метки уменьшает коэффициент усиления масштабного усилителя в 10 раз и вырабатывает сигнал Метка, чем обеспечивается пере нос десятичной метки на табло индикации блока БИ на один разряд вправо.
При работе элемента времени ЭВ1 в блок БИ поступает сигнал Сброс триггеров, чем обеспечивается подготовка к счету. Кроме того, на выходе амплитудного детектора АД появляется постоянное напряжение, пропорциональное входному току, которое кратковременно фиксируется элементом памяти ЭП. Время запоминания входного тока (время подключения) определяется выдержкой элемента времени ЭВ2, по истечении которой элемент памяти отделяется от входной цепи.
При помощи элемента времени ЭВЗ осуществляется пуск аналого-цифрового преобразователя АЦП, при этом задержка начала преобразования определяется временем работы реле, отделяющего элемент памяти от входной цепи. При работе узла АЦП на выходе логического элемента ЭЛ существует сигнал «Преобразование», подаваемый в блок БИ, при этом ЭВ2 и ЭВЗ удерживаются в сработанном состоянии. С выхода аналого-цифрового преобразователя в счетчик С блока БИ поступают импульсы, количество которых пропорционально входному току.
Ограничитель длительности сигнала ОДС определяет минимальное время сработанного состояния ЭВ1, которое выбирается из условия превышения выдержек ЭВ2 и ЭВЗ. Оно выбирается из условия обеспечения срабатывания блока БЦП при малой длительности входного сигнала, когда он может исчезнуть до начала преобразования (срабатывание и самоудерживание элемента ЭВЗ). Минимальное время существования входного сигнала /в определяется по формуле
где t0 — время отстройки; ta — время выделения амплитуды (10 мс).
При времени отстройки 35—40 мс длительность существования входного сигнала не превышает 50 мс. Если входная величина увеличится в процессе фиксации, то необходимое время фиксации составляет
где t„ — время подключения, мс (/„ = 30+10 мс).
После исчезновения сигнала «Преобразование» (закончен счет импульсов) на выходе формирователя сигнала записи ФСЗ появляется сигнал, который обеспечивает запись информации с триггеров в элементы энергонезависимости памяти индикаторов числа ИЧ, метки ИМ и переполнения ИП.
При наличии информации в элементах энергозависимой памяти на вход устройства управления У поступает соответствующий сигнал. При селективном пуске устройства срабатывает устройство сигнализации УС, при неселективном — происходит сброс записанной информации. Сигнал о наличии информации также блокирует формирователь сигнала записи.
В селективном режиме информация сохраняется только при поступлении в устройство управления У разрешающего сигнала PC (замыкании внешнего контакта аварийной сигнализации подстанции).
В сетях 6—35 кВ индикатор ФПТ устанавливается на вводе к шинам подстанции, при этом обеспечивается возможность определения места двухфазных КЗ на любой из питаемых трансформатором линий. В этом случае на точность определения расстояния до, места повреждения влияет нагрузка неповрежденных линий.
Погрешность измерения при этом характеризуется величиной, %
где Z„2 — сопротивление обратной последовательности нагрузки, отн. ед.; U„OK — номинальное напряжение установки. В; /н— ток нагрузки, A; ZT2 — сопротивление обратной последовательности трансформатора, Ом.
Для снижения влияния тока нагрузки на показания устройства используется специальный узел коррекции УК, установленный в блоке БВ, который формирует вводимое в аналого-цифровой преобразователь напряжение с учетом значения тока нагрузки в предаварийном режиме таким образом, что результат фиксации N определяется выражением
где /2 — ток обратной последовательности, протекающий через прибор, А; Кп — коэффициент пропорциональности между током обратной последовательности и показаниями индикатора; Д н — коэффициент, учитывающий влияние нагрузки неповрежденных линий подстанции:
где Zt2 — сопротивление обратной последовательности трансформатора подстанции, отн. ед. (2т2=щ); ^ — сопротивление обратной последовательности нагрузки неповрежденных линий, отн. ед. (ZH2 = 0,35); 1„мок— ток нагрузки трансформатора, отнесеный к его номинальному току.
Индикатор напряжения обратной последовательности имеет ту же функциональную схему, что и индикатор ФПТ, однако в блоки БВ отсутствует узел коррекции, а входной сигнал проходит через фильтр напряжения обратной последовательности.
Основные технические характеристики приборов ФПТ и ФПН.
Прибор ФПТ фиксирует значения тока обратной последовательности в диапазоне 0,2—100 А с пределами измерения: 0,2--10, 0,4—20, 1,0—50 и 2,0—100 А.
Прибор фиксирует значения линейного напряжения обратной последовательности в пределах 2—100 В. Основная относительная погрешность и нелинейность выходной характеристики не превышают ±5%. Фиксация происходит в течение времени не более 0,1 с, при этом время подключения аналого-цифрового преобразователя к входным цепям составляет (0,03 + 0,01) с. Рабочий диапазон температур от —10 до +50° С.
Входное сопротивление прибора ФПТ не превышает 0,1 Ом при работе с пределами измерения 1 50 и 2—100 А; 0,3 Ом — при работе с пределами 0,2—10 и 0,4—20 А.
Потребляемая прибором ФПН мощность по входным цепям напряжения при номинальном значении напряжения прямой последовательности не превышает 4 В-А на фазу.
Прибор ФПТ обеспечивает возможность регулировки порога срабатывания в пределах 0,5— 5 максимального значения тока обратной последовательности используемого диапазона. Порог срабатывания прибора ФПН регулируется в пределах 2—20 В напряжения обратной последовательности.
Питание приборов ФПТ и ФПН осуществляется от источника постоянного тока напряжением 110 или 220 В, а с блоком питания — от источника переменного тока напряжением 100. 127 и 220 В. Потребляемая от источника питания мощность при номинальном напряжении не превышает 35 Вт при питании от источника постоянного тока и 55 В-А при питании от источника переменного тока. Приборы снабжены встроенным устройством для контроля работоспособности в процессе эксплуатации.
