Цифровой осциллограф блока бмрз-фкс

Блок обеспечивает запись мгновенных значений трех аналоговых сигналов и тридцати двух дискретных сигналов (входных, выходных и внутренних сигналов алгоритмов). Состав записываемых сигналов согласуется с заказчиком.

Цифровой осциллограф запускается при пуске любой защиты. Длительность регистрируемого процесса составляет 2,5 с, при этом 0,5 с –предыстория аварии (до пуска защиты) и 2 с – аварийный процесс.

Блок обеспечивает регистрацию восьми аварийных процессов. При заполнении буфера аварийных событий и возникновении следующей аварии самая старая запись стирается. Очистка буфера возможна командой по последовательному каналу.

В осциллограммах БМРЗ-ФКС регистрируются:

входные токи и напряжения;

входные дискретные сигналы "РПО ВВ", "РПВ ВВ", "Откл. ВВ", "ЗЗ", "Откл. ВВ";

выходные дискретные сигналы "ВВ откл.", "ВВ откл. Ф2", "Аварийное откл.", "ЛЗШ_д" и "УРОВ_д";

внутренние сигналы пусков и срабатывания алгоритмов защит блока;

сигналы синхронизации и теста аналоговых цепей.

Чтение записи аварийного процесса возможно только по последовательному каналу с помощью ПЭВМ или АСУ.

При отключении питания время сохранения записи аварийного процесса в памяти блока составляет не менее 200 ч.

Программа просмотра осциллограмм на компьютере позволяет выбирать и увеличивать любые фрагменты осциллограмм для удобного их просмотра и анализа. Эта программа также позволяет определять точные мгновенные и действующие значения аналоговых сигналов в любой выбранной точке.

Запись данных в осциллограммах осуществляется с учетом требований международного формата COMTRADE, что позволяет:

использовать для обработки осциллограмм распространенные пакеты математических программ, например MathCad;

передавать осциллограммы в генераторы испытательных сигналов, например РЕТОМ-41М, для воспроизведения аварийной ситуации.

3.3.2. Примеры зарегистрированных аварий

Для иллюстрации возможностей БМРЗ по идентификации аварийной ситуации приведем несколько характерных примеров осциллограмм, полученных при испытаниях, а также во время опытной эксплуатации блоков БМРЗ-ФКС на подстанциях Няндома и Обозерская Северной ж.д. и Минск-Северный Белорусской ж.д.

Первые испытания опытного образца БМРЗ-ФКС проходили в сентябре 2000 г. путем проведения опытных коротких замыканий на контактной сети участка Няндома – Шалакуша. Проверка правильности функционирования БМРЗ-ФКС при опытном КЗ для варианта консольной схемы питания контактной сети производилась путем включения запасного выключателя ТП Шалакуша "на землю" и его отключением через 2 с; при этом сработала 2-я ступень дистанционной защиты с уставкой 26,2 Ом и выдержкой времени 0,3 с. Через 5 с БМРЗ-ФКС выполнил успешное АПВ.

Общий вид осциллограммы в этом опыте КЗ представлен в прил. 3 на рис. П3.1, где использованы следующие обозначения сигналов:

I – ток фидера;

U – напряжение на фидере (пунктирная линия);

РПО – реле-повторитель отключенного положения выключателя;

РПВ – реле-повторитель включенного положения выключателя;

ДЗ2 – пуск 2-й ступени дистанционной защиты;

ОТКЛ – внутренняя команда отключения, формируемая процессором.

Все сигналы приведены в относительных масштабах для удобства анализа временных параметров работы БМРЗ-ФКС в этом опыте. Из осциллограммы (см. рис. П3.1) следует, что выставленное время ДЗ2 0,3 с выдержано достаточно точно.

На рис. П3.2 представлен концевой фрагмент этой осциллограммы, иллюстрирующий момент формирования внутренней команды отключения (ОТКЛ), момент выдачи этой команды на привод выключателя – снятие сигнала РПВ (выходное реле ОТКЛ ВВ шунтирует РПВ своим контактом), а также момент перехода привода в отключенное состояние – появление сигнала РПО. Из этой осциллограммы (см. рис. П3.2) следует, что время срабатывания реле ОТКЛ ВВ составляет в этом опыте почти 20 мс, а собственное время отключения выключателя (типа ВВС-27,5) – всего 30 мс. Анализ показал, что такое большое (20 мс) значение времени срабатывания реле в опытном блоке получилось из-за некорректной схемы включения этого реле – команда на отключение формировалась путем вывода тока из обмотки реле. После коррекции схемы время срабатывания реле было уменьшено до паспортного значения – не более 5 мс, что подтверждается осциллограммой, зарегистрированной серийным образцом БМРЗ-ФКС и представленной на рис. П3.5 (разность по времени между изменениями сигналов ОТКЛ и РПВ, которые изображены внизу рис. П3.5).

Записи осциллограмм позволяют выявить дефекты оборудования, которые раньше были незаметны. Например, на рис. П3.3 приведена осциллограмма, записанная при проведении опытного КЗ на подстанции Обозерская. После успешного отключения КЗ новым вакуумным выключателем примерно через 0,3 с на осциллограмме видна полуволна тока пробоя вакуумной камеры выключателя. На рис. П3.4 фрагмент пробоя изображен более детально; при этом заметно, что пробой произошел при максимальном значении напряжения и амплитуда напряжения при пробое снизилась, как и при КЗ (физическое замыкание в это время продолжало существовать). По мнению специалистов по выключателям, зафиксированный факт свидетельствует о том, что выключатель ранее не подвергался "тренировке" на отключение с номинальным напряжением и током. А для вакуумных выключателей проведение такой "тренировки" является необходимым для приработки поверхностей главных контактов, при которой происходит "выжигание" остаточных дефектов на контактных поверхностях.

На рис. П3.5 приведена осциллограмма реального КЗ на станционном фидере подстанции Минск-Северный. В этом случае использовался серийный блок БМРЗ-ФКС, у которого время срабатывания выходного реле составило 5 мс, а полное время срабатывания блока (с начала возникновения аварийного тока) – 20 мс. Из этой осциллограммы видно, что после срабатывания выключателя ток не сразу становится равным нулю, т.к., во-первых, существует остаточная ионизация в вакуумной камере выключателя после разрыва большого тока, во-вторых, заметна апериодическая составляющая от остаточной намагниченности измерительного трансформатора тока.

В ходе опытной эксплуатации на ТП Няндома блоком БМРЗ-ФКС было осуществлено аварийное отключение фидера №5 в 21 ч 45 мин 27.09.00. Анализ зарегистрированных блоком параметров аварии и осциллограмм позволил выявить факт реального короткого замыкания – перекрытия нейтральной вставки на перегоне Няндома – Шестиозерский токоприемниками "сплотки" из трех электровозов. Осциллограммы сигналов для этого случая приведены на рис. П3.6. Время срабатывания токовой отсечки от момента возникновения тока до выдачи команды ОТКЛ составило в этом случае 11 мс; время срабатывания реле ОТКЛ ВВ составляет в этом опыте примерно 18 мс (до коррекции схемы реле), а собственное время отключения выключателя – примерно 40 мс. Характерно, что при таком типе КЗ напряжение на фидере U_aс практически не меняется по амплитуде, а уменьшается линейное напряжение U_ab, которое не измеряется. Фаза между напряжением и током в этом случае близка к нулю, т.к. реактивное сопротивление петли КЗ значительно меньше внутреннего сопротивления питающей цепи.

При испытаниях на станционном фидере подстанции Минск-Северный БМРЗ-ФКС был сначала включен "на сигнал" параллельно штатным электронным защитам типа УЭЗФТ. При этом неоднократно фиксировались случаи, когда штатные защиты отключали фидер, а БМРЗ-ФКС сигнала на отключение не формировал. Анализ записанных при этом осциллограмм показал, что отключения были ложными, т.к. происходили из-за бросков токов намагничивания трансформаторов на электровозах. Пример такой осциллограммы приведен на рис. П3.7, из которого видно, что ток намагничивания явно несимметричен и несинусоидален. Зафиксированные осциллограммы показывают, что наличие в БМРЗ цифровой фильтрации первой гармонической составляющей и сравнение с уставкой только этой составляющей обеспечивают эффективную отстройку от бросков токов намагничивания.

На рис. П3.8 показан специфический вид осциллограммы токов и напряжений при КЗ на смежном фидере. На время существования КЗ

напряжение падает (пунктирная линия) и ток уменьшается, причем резко изменяется его фаза, т.к. через этот фидер начинается подпитка КЗ от смежной подстанции. После отключения КЗ напряжение восстанавливается, а в токе становятся заметными броски токов намагничивания трансформаторов электровозов, хотя и не такие большие, как при пуске на холостом ходу.

Таким образом, анализ осциллограммы позволяет весьма точно определить и параметры работы самого БМРЗ в конкретной ситуации, и характеристики электрических процессов, происходящих в защищаемом фидере. При этом удается установить точный вид аварии, причину ее возникновения, ход ее развития и принять меры к снижению вероятности появления подобных аварий. Все эти операции могут быть выполнены с помощью АРМ релейщика (см. п. 3.2.4), что существенно экономит время, необходимое на ликвидацию последствий аварий, а также существенно упрощает техническое обслуживание энергоучастка в целом.