Пристрій для визначення місця спалаху блискавки

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения координат вспышек молний в целях раннего предуп реждения ремонтного и оперативного персонала электроэнергетических систем. Известны однопунктовые системы определения мест вспышек молний (см. Грозопеленгатор дальномер "Очаг-2П". Л.: Гидрометеоиздат, 1988). Их недостатком является низкая точность определения расстояния до места вспышки, достигающая 20 - 50%. Известны также многопунктовые разностно-дальномерные системы определения мест вспышек молний, которые имеют большую точность. Их недостатком является сложность, обусловленная необходимостью малой погрешности в синхронизации шкал времени разнесенных пунктов, не превышающей 1-2 мкс (см. Кононов И.И., Петренко И.А. Современное состояние пассивных методов местоопределения гроз (обзор). "Радиотехника и электроника", том 37, 1992, № 7, Москва, "Наука"). При этом разнесенные пункты могут находиться на расстоянии нескольких сот километров друг от друга. Координаты грозы определяются по разницам времен регистрации в разнесенных пункта х электромагнитных волн, создаваемых вспышками молний. Наиболее близким по технической сущности является способ определения места вспышки молнии, основанный на использовании многопункто вой пеленгационной системы (см. Кононов И. И., Петренко И. А,, Снегуров В. С. Радиотехнические методы местоопределения грозовых очагов. Л.: Гидрометеоиздат, 1986). При этом способе в каждом разнесенном пункте с помощью рамочной антенны, принимающей электромагнитные волны, определяется пеленг вспышки молнии. Пеленг по выделенным каналам связи передается в центральный пункт обработки информации, где принимаются данные о пеленга х от др угих разнесенных пунктов и происхо дит расчет координат грозы, например, по зоне пересечения пеленгов. При этом для расчета используются пеленги, зафиксированные и переданные в небольшом промежутке времени, длительность которого выбирается достаточной для принятия решения о том, что сработавшими разнесенными пункта ми зафиксирована одна и та же вспышка молнии. Недостатком способа является необхо димость в выделенном канале связи для каждого разнесенного пункта. Целью настоящего изобретения является определение места вспышки молнии с помощью многопункто вой пеленгационной системы без использования выделенных каналов связи между разнесенными пункта ми и центральным пунктом обработки информации. Эта цель достигается тем, что разнесенные пункты располагаются рядом с подстанциями или электростанциями, имеющими каналы связи для передачи технологической информации в оперативный инфор мационный комплекс энергосисте мы, причем в каждом разнесенном пункте контролируют напряжение промышленной частоты. Для этого используется один или несколько трансформаторов напряжения, подключенных к разным системам шин и фа зам, что снижает опасность исчезновения напряжения в разнесенном пункте при коротких замыканиях в энергосисте ме, осуществляют счет числа полупериодов напряжения, то есть осуществляют счет синхронного времени, и при достижении заданного числа полупе риодов, общая длительность которых определяет период синхронного времени и превышает период обновления информации в оперативном информационном комплексе энергосистемы, формируют распределенный синхронный импульс, сбрасывают результа ты счета и счет синхронного времени начинают снова. При регистрации вспышки молнии в элементе памяти запоминают факт регистрации, синхронное время вспышки молнии и уровень сигнала, пропорциональный пеленгу, передают эту информацию по каналу связи в оперативный инфор мационный комплекс, блокируют регистрацию возможных последующи х вспышек молнии и разблокируют ее после передачи информации. Это позволяет передавать информацию без сбоев. В оперативном информационном комплексе запоминают номер периода обновления информации, синхронное время и сигнал, пропорциональный пеленгу, переданный разнесенным пунктом. Для расчета координат вспышки молнии используют данные тех разнесенных пунктов, у которых зафиксированные синхронные времена отличаются не более, чем на один полупе риод промышленной частоты и принадлежат тем периодам обновления информации оперативного информационного комплекса, которые укладываются в период синхронного времени. Это обусловлено тем, что напряжения на разных подстанциях сдвинуты по фазе, не превышающей полупериода промышленной частоты, а распределенные синхронные импульсы возникают с частотой, отличной от частоты обновления информации в оперативном информационном комплексе. Синхронизацию разнесенных пунктов при первом включении или после аварий в энергосистеме, связанных с полным обесточением подстанций или электростанций, рядом с которыми установлены разнесенные пункты, осуществляют из центрального пункта, например, из места размещения оперативного информационного комплекса, где контролируют напряжение промышленной частоты, формируют центральные синхронные импульсы с периодом следования, как и у разнесенных синхронных импульсов, посылают их по коммутируе мому каналу свя зи, например, по телефонной линии, последовательно в каждый разнесенный пункт и синхронизируют его, а затем проверяют результат синхронизации, для чего в обратном направлении из разнесенного пункта по коммутируе мому каналу связи выдают центральному пункту разнесенные синхронные импульсы и сравнивают их положение с положением центральных синхронных импульсов и если они совмещаются в пределах полупериода промышленной частоты, то синхронизацию считают проведенной успешно. В устройстве, реализующем предлагаемую последовательность операций, выход передающего устройства телемеханики, на котором формируются импульсы окончания передачи очередного информационного сообщения в оперативный информационный комплекс, соединен с входом сброса разнесенного пунк та, который имеет также вход синхронизации и выход проверки синхронной работы , которые могут соединяться с коммутируемым каналом связи, например, с телефонной линией, выходы для выдачи передающему устройству те лемеханики сигналов регистрации вспышки молнии, пеленга и синхронного времени, датчик напряжения энергосистемы, выполненный в виде суммирующего трансфор матора тока, первичные обмотки которого с балластными резисторами подключены к трансформаторам напряжения разных систем шин подстанции или электростанции и ко всем трем фазам, причем для одной фазы первичные обмотки включены встречно по отношению к другим фазам, а выход датчика напряжения присоединен к входу разнесенного полосового фильтра, настроенного на промышленную часто ту. Предлагаемое подключение суммирующего трансформатора тока и применение полосового фильтра позволяет использовать напряжение промышленной частоты в качестве сигнала для синхронного счета и сохранить его в распределенном пункте при всех возможных повреждениях в энергосистеме, кроме полного обесточения подстанции или электростанции, что происхо дит крайне редко. Выход разнесенного полосового фильтра подключен к входу разнесенного. фор мирователя тактовых импульсов, вы ход которого присоединен к счетному вхо ду разнесенного счетчика синхронного времени, вход син хронизации которого присоединен к выходу распределенного принимающего фор мирователя центральных синхронных импульсов, а синхронный выход, формирующий распределенные синхронные импульсы, подключен к входу распределенного передающего формирователя распределенных синхронных импульсов, причем вход принимающего формирователя центральных синхронных импульсов и выход передающего формирователя распределенных синхронных импульсов являются вхо дом синхронизации и выходом проверки синхронной работы распределенного пункта. Применение коммутируе мого канала связи позволяет периодически дистанционно проверять синхронность работы разнесенных пунктов и при необходимости осуществлять их синхронизацию. Выход синхронного времени распределенного счетчика синхронного времени присоединен к входу регистра, выход которого образует выход синхронного времени распределенного пункта, у которого выход определителя пеленга присоединен к входу элемента памяти, выход которого образует вы ход пеленга распределенного пункта, причем входы блокирования регистра и элемента памяти объединены с входом дифференциального формирователя импульсов, первыми входами распределенных первого и второго логических элементов "И", Q- выходом распределенного первого RS-триггера, S-вход которого присоединен к выходу распределенного третьего логического элемента "И", a R-вход объединен с R-входом разнесенного вто рого RS-триггера и входом логического элемента "НЕ", выход которого объединен с первым входом распределенного третьего логического элемента "И", и вто рым выходом разнесенного контрольного счетчика, сигналы которого прекращают блокирование регистра и элемента памяти, а вход сброса присоединен к выходу диффе ренциального фор мирователя импульсов, счетный вход объединен с входом сброса разнесеннoго пункта, причем второй вход распределенного третьего логического элемента "И" подключен к выходу релейного элемента, S-вход разнесенного второго RS-триггера присоединен к выходу разнесенного вто рого логического элемента "И", вто рой вход которого подключен к первому выходу разнесенного контрольного счетчика, сигналы на выходе которого разрешают передачу в оперативный информационный комплекс сигнала регистрации вспышки молнии, причем Q-выход разнесенного второго RS-триггера присоединен к второму вхо ду разнесенного первого логического элемента "И", выход которого является одновременно инфор мационным выходом регистрации вспышки молнии разнесенного пункта. Использование разнесенного контрольного счетчика и разнесенных перво го и второго RS-триггеров позволяет информацию о параметрах вспышки молнии сначала подготовить для передачи в оперативный информационный комплекс энергосистемы, а затем передать в одном цикле работы передающего устройства телемеханики, что исключает искажения и потерю инфор мации. У центрального пункта к напряжению энергосистемы подключен вход центрального полосового фильтра, настроенного на промышленную частоту, вы ход которого присоединен к вхо ду центрального формирователя тактовых импульсов, выход которого в свою очередь соединен с первым вхо дом центрального первого логического элемента "И", счетным входом центрального счетчика синхронного времени, синхронный выход которого формирует центральные синхронные импульсы и соединен с центральным передающим формирователем центральных синхронных импульсов и первым вхо дом центрального второго логического элемента "И", второй вход которого, как и второй вход центрального первого логического элемента "И", присоединен к Q -выходу центрального RS-триггера, R-вход которого соединен с ключoм, а S-вход - с вы ходом центрального принимающего фор мирователя распределенных синхронных импульсов, вход которого, как и выход центрального передающего фор мирователя, присоединен к коммутируе мому каналу свя зи через переключатель, имеющий нейтральное положение, и коммутатор для выбора распределенного пункта, причем выход центрального первого логического элемента "И" соединен со счетным входом центрального контрольного счетчика, вход сброса которого подключен к выходу центрального второго логического элемента "И", а выход - к цифровому индикатору. Применение центрального контрольного счетчика позволяет проверять взаимное положение центральных и распределенных синхронных импульсов в единицах синхронного времени. Предлагаемое изобретение поясняется с помощью чертежей фиг. 1-7. На фиг. 1 показана структура связей разнесенных пунктов с энергосисте мой и ее оперативным информационным комплексом, на фиг. 2 отражена схема синхронизации разнесенных п унктов и передачи инфор мации в оперативный информационный комплекс энергосистемы, на фиг. 3 даны диаграммы напряжений энергосистемы в месте установки разнесенного пункта, на фиг. 4 приведена упрощен ная схема замещения энергосисте мы, на фиг. 5 показаны результаты расчета переходных процессов в напряжении на выходе разнесенного полосового фильтра, на фиг, 6 даны диаграммы работы центрального и разнесенного счетчиков синхронного времени, на фиг. 7 отражены диаграммы, поясняющие передачу инфор мации от разнесенного пункта к оперативному информационному комплексу энергосистемы. На фиг, 1 показана энергосистема 1, которая линиями электропередачи связана с шинами подстанций 2, рядом с которыми установлены разнесенные пункты 3 многопункто вой пеленгационной систе мы. Каждый разнесенный пункт 3 имеет три информационных вы хода 4, 5 и 6 для вы дачи сигналов регистрации вспышки молнии, пеленга и синхронного времени существующему на подстанции передающему устройству те лемеханики 7. Передающее устройство те лемеханики 7 своими вхо дами подключено также к имеющимся на подстанции датчикам технологических параметров 8. Получаемую от датчиков информацию передающее устройство телемеханики 7 посылает по линии связи 9 приемному устройству телемеханики 10, соединенному с оперативным информационным комплексом 11. Передающее устройство телемеханики имеет дополнительный выход, на котором формируются импульсы окончания передачи очередного информационного сообще ния в оперативный информационный комплекс . Этот выход соединен с входом сброса 12 разнесенного пункта 3. Каждый разнесенный пункт 3 имеет связь с напряжением подстанции 2, вход синхронизации 13 и выход проверки синхронной работы 14. Вход 13 и выход 14 могут соединяться с коммутируе мым каналом связи 15, например, с телефонной линией. Все применяемые для многопунктовой пеленгационной системы коммутируемые каналы связи используются для настройки и проверки узлов синхронного времени, имеющихся в составе разнесенных пунктов 3. Устройство для настройки и проверки 16 узлов синхронного времени подключается к коммутируемым каналам связи 15 через коммутатор 17 и к напряжению энергосистемы 1 через центральный полосовой фильтр 18, настроенный на промышленную частоту. Устройство для настройки и проверки 16 узлов синхронного времени включает в себя центральный формирователь тактовых импульсов 19. Тактовые импульсы формируются с помощью синусоидального напряжения, имеющегося на выходе полосового фильтра, например, в моменты прохождения этого напряжения через нулевое значение, и имеют период следования Ттакт = Tп/2, где Т п - пе риод промышленной часто ты. Выход центрального формирователя такто вых импульсов соединен с первым входом центрального первого логического элемента "И" 20 и счетным вхо дом центрального счетчика синхронного времени 21, на синхронном выходе которого фор мируются центральные синхронные импульсы с периодом следования Тсин = nсчTтакт, где nсч - число тактовых импульсов, после которых возникает очередной центральный синхронный импульс. Синхронный выход центрального счетчика соединен с центральным передающим формирователем центральных синхронных импульсов 22 и первым входом центрального второго логического элемента "И" 23. Вторые входы центральных первого и второго логических элементов "И" 20 и 23 присоединены к Q -выходу центрального RS-триггера 24, R-вход которого соединен с ключом 25, a S-вход - с вы ходом центрального принимающего формирователя распределенных синхронных импульсов 26. Выход центрального передающего формирователя 22 и вход центрального принимающего формирователя 26 присоединяются к коммутируе мому каналу связи переключателем 27, имеющим нейтральное положение. Выход центрального первого логического элемента "И" 20 соединен со счетным вхо дом центрального контрольного счетчика 28, вход сброса которого подключен к выходу центрального вто рого логического элемента "И" 23, а вы ход - к цифровому индикатору 29. На фиг. 2 о тражена наиболее типичная крупная подстанция 2, имеющая обслуживающий персонал, устройство телемеханики и канал связи с оперативным информационным комплексом энергосисте мы. Подстанция содержит шины высокого 30 и среднего напряжения 31, соединенные автотрансформатором связи 32. Шины присоединены к энергосисте ме с помощью линий электропередачи 33 и 34. К шинам подключены измерительные трансформаторы высокого 35 и среднего 36 напряжения, вторичные обмотки которых соединены с суммирующим устройством разнесенного пункта 3. С уммирующее устройство может быть выполнено в виде комбинированного фильтра симметричных составляющих или, как это проказано на фиг. 2, в виде суммирующего промежуточного трансформатора тока 37 с балластными резисторами 38. Три фазные вторичные обмотки каждого трансформатора напряжения, соединенные в звезду, подключены к соответствующим первичным обмоткам промежуточного трансформатора тока 37. Две первичные обмотки, относящиеся к разным трансформаторам напряжения, но к одной фазе, например, к фазе А, включены встречно по отношению к остальным первичным обмоткам. Промежуточный трансформатор тока 37 имеет одну вторичную обмотку 39, присоединенную к входу разнесенного полосового фильтра 40, настроенного на промышленную частоту. Вы ход разнесенного полосового фильтра подключен к вхо ду разнесенного формирователя тактовых импульсов 41, выход которого присоединен к счетному вхо ду разнесенного счетчика синхронного времени 42. Вход синхронизации этого счетчика присоединен к выходу распределенного принимающего фор мирователя центральных синхронных импульсов 43, а выход распределенных синхронных импульсов подключен к входу распределенного передающего формирователя распределенных синхронных импульсов 44. Вход формирователя 43 и выход формирователя 44 являются входом синхронизации 13 и выходом проверки синхронной работы 14 распределенного пункта 3. Выход синхронного времени счетчика 42 присоединен к входу регистра 45, выход которого образует выход син хронного времени 6 распределенного пункта 3. Распределенный пункт 3 имеет также антенны 46 для приема электромагнитного излучения, создаваемого вспышкой молнии, приемник 47, выход которого подключен к входам определителя пеленга 48 и релейного элемента 49. Выход определителя пеленга 48 присоединен к входу элемента памяти 50, выход которого образует вы ход пеленга 5 распределенного пункта. Вхо ды блокирования регистра 45 и элемента памяти 50, диффе ренциального формирователя импульсов 51, первый вход распределенного первого логического элемента "И" 52 и первый вход распределенного второго логического элемента "И" 53 объединены с Q-выходом распределенного первого RS-триггера 54, S-вход которого присоединен к выходу распределенного третьего логического элемента "И" 55, а R-вход объединен с R-вхо дом разнесенного второго RS-триггера 56, входом логического и вторым выходом разнесенного контрольного счетчика 58. Выход элемента "НЕ" 57 объединен с первым входом распределенного третьего логического элемента "И" 55. Вход сброса разнесенного контрольного счетчика 58 присоединен к выходу диффе ренциального формирователя импульсов 51. Счетный вход разнесенного контрольного счетчика 58 является одновременно входом сброса 12 разнесеннoго пункта. Второй вход распределенного третьего логического элемента "И" 55 подключен к выходу релейного элемента 49. S-вход разнесенного второго RS-триггера 56 подключен к выходу разнесенного вто рого логического элемента "И" 53, второй вход которого присоединен к первому выходу разнесенного контрольного счетчика 58. Q-выход разнесенного вто рого RS-триггера 56 присоединен к второму входу разнесенного первого логического элемента "И" 52, выход которого является одновременно информационным выходом регистрации вспышки молнии 4. На всех подстанциях 2, подключенных к энергосистеме 1, существуют си нусоидальные напряжения одинаковой частоты. На разных подстанциях или в пределах одной подстанции, но на шинах разного класса напряжения, синусоидальные напряжения могут быть сдвинуты по фа зе в пределах 0-30°. Следовательно, эти напряжения можно использовать для синхронного счета вре мени в распределенных пункта х. На линиях электропередачи и подстанциях могут происхо дить однофаз ные, двухфазные, двухфазные на землю и трехфазные короткие замыкания, при которых напряжения на шинах 30 или 31 могут снижаться практически до нуля. Для устойчивого счета синхронного времени необхо димо обеспечить надежную подачу напряжения энергосистемы в распределенный пункт 3. Для этой цели от вто ричных обмоток трансформаторов напряжения 35 и 36, подключенных к разным системам шин 30 и 31, подаются напряжения всех трех фаз. Они поступают на первичные обмотки суммирующего промежуточного трансформатора тока 37 через балластные резисторы 38. Балластные резисторы 38 формируют в первичных обмотках токи, пропорциональные фазным напряжениям. Первичные обмотки трансформатора тока 37 одной фазы, например, фазы А, включены встречно по отношению к другим обмоткам. Поэтому во вторичной обмотке вектора, пропорциональные векто рам фазы А, будут складываться с противоположными знаками. На фиг. 3а показана вектор· ная диаграмма с результирующим вектором напряжения US при отсутствии нарушений в энергосистеме 1. · · Этот вектор складывается из двух векторов U30 S и U'31S , которые в свою очередь определяются из выражений · · · · · · · U30 S = - U30 A + U30B + U30 C, · U'31S = - U'31A + U'31B + U' 31C . Вектора напряжений системы шин 31 сдвинуты относительно векторов напряжений системы шин 30 на угол d из· за индук тивных сопротивлений автотрансформатора связи 32. Результи рующий вектор US повернут о тносительно начала отсчета, совпадающего с направлением вектора · – U30 A , на угол a. Сигнал, пропорциональный напряжению uS, т.е. u39, будет существовать на вхо де полосового фильтра 40, на выходе которого образуется синусоидальное напряжение u40, сдвинутое в установившемся режиме на угол n относительно основной гармоники сигнала u39. При возникновении короткого · · замыкания на сборных ши нах 31, например, между фа зами А и В и землей, напряжение U'31A = U'31B = 0. · Вследствие этого у вектора U'31S изменится модуль и направление. В данном случае получается · · · · U'31S = U'31C . Изменится и вектор US = US КЗ (фиг. 3б), у которого будет новый модуль и угол a КЗ. Аналогич· · ная ситуа ция будет с вектором U 40, который примет значение U40 КЗ и изменит свой угол на величину b=a КЗ–a. После ликвидации короткого замыкания, например, в результате отключения поврежденной линии электропередачи или после ее успешного автоматического повторного включения, произойдет новый ска· чок фазы вектора US . На выходе формирователя тактовых импульсов 41 в моменты прохождения напряжения u40 че рез нулевое значение образуются импульсы напряжения u41 (фиг. 6). При отсутствии разнесенного полосового фильтра 40 тактовые импульсы будут образовываться в моменты прохождения через нулевое значение напряжения uS или uSКЗ . В момент времени t1(фиг. 3в) будет сформирован первый тактовый импульс. При отсутствии КЗ тактовые импульсы должны появляться в моменты t4, t5 и t6 . Поэтому в интервале времени t1-t 6 на счетный вход разнесенного счетчика синхронного времени 42, как и на входы счетчиков синхронного времени остальных разнесенных пунктов, будет поступать всего че тыре импульса. Возможна рассинхронизация счетчика синхронного вре мени разнесенного пункта, расположенного на подстанции, на отходящих ли ниях электропередачи которой или на ее систе мах шин произошло КЗ. Предположим, что КЗ · · происходит в момент времени t2КЗ, когда фазы напряжений US и US КЗ равны s и sКЗ = s+b. При t2КЗ напря жения uS и uSКЗ разнополярны, что вызывает на выходе разнесенного фор мирователя тактовых импульсов 41 дополнительный импульс. В момент времени t3КЗ, когда напряжение uSКЗ перейдет через нулевое значение, возникнет еще один импульс. Следующий импульс появится в момент времени t4КЗ, не совпадающий с временем t4 на величину Dt = |b/w| , где w - угловая частота напряжения энергосистемы. Новый импульс возникнет в момент времени t5КЗ, когда произойдет ликвидация КЗ и порядок следования импульсов · · восстановится. Для t5КЗ фазы напряжений US и US КЗ равны r и r КЗ=r+b. Видно, что в ин терва ле t1¸t6 при возникновении КЗ и последующем его устранения возможно возникновение двух до полнительных тактовых импульсов по сравнению с остальными разнесенными пунктами. · · Точные значения a, a КЗ US и US КЗ определяются с помощью специальных программ расчета токов и · напряжений в энергосистемах при различных повреждениях. Качественная оценка изменений a и US при коротких замыканиях может быть проведена по упрощенной схеме замещения энергосистемы, приведен· · · · · · ной на фиг. 4, где E33 A , E33B , E33C и E'34 A , E'34B , E'34 C - э. д. с. частей энергосистемы, питающих че рез линии электропередач 33 и 34 системы шин высокого 30 и среднего 31 напряжения; Х33 и X' 34 - индуктивные сопротивления прямой последовательности, а X330 и Х'340 - индуктивные сопротивления нулевой последовательности частей энергосистемы, питающих че рез линии электропередачи 33 и 34 системы шин вы· · · · · · сокого 30 и среднего 31 напряжения; U30 A , U30B , U30 C и U'31A , U'31B , U'31C - фазные напряжения на системах шин 30 и 31; X32 - ин дуктивное сопротивление автотрансформатора связи 32; КA, KВ, KC и KAB, K BС, KCA - ключи, создающие однофазные и двухфазные КЗ. Для получения двухфазных КЗ на землю необходимо одновременно замкнуть два соответствующи х ключа, создающи х двухфазное и однофазное КЗ. Трехфазное КЗ можно получить одновременным замыканием ключей КA, KB , KC. Все ве личины приведены к напряжению шин высокого напряжения 30. На практи ке сопротивление X32 в 5-10 раз превышает величину сопротивлений Х33, X330, X'34, X' 340 , чтo позволяет сделать допуще ния, используемые при выводе упрощенных вы ражений для расчета a, a КЗ, · · US и US КЗ : сопротивления X33, X330, X'340 принимаются равными нулю; сопротивления X'34 принимаются равными нулю для неповрежденных фаз. Кроме того, принимается, что амплитуды э. д. с. частей энергосистемы равны одинаковой величине Emax. · Углы векторов отсчитываются от направления вектора – U30 A . Для нормального режима амплитуда напряжения uS US max = 2Emax 2(1+ cos d) и угол sin d , a = arctg 1 + cos d Например, при d = 10° U Smax = 3,98 Emax, a = =5°. Выражения для расчета амплитуды напряжения uSКЗ -USКЗmах и угла a КЗ приведены в таблице. В ней же представлены результаты расчета при d=10о. Выражения для расчета USКЗmах и a КЗ Вид КЗ a КЗ US КЗmах Расчеты при d= 10° US КЗmах Фаза А и 0 Фазы B, С и 0 Emax 5 + 4 cos d arctg Фаза В и 0 Emax 7 + 4 3 cos(d - 30o ) arctg sin d 2 + cos d sin(d - 30 o ) 2 + 3 cos(d - 30o ) a КЗ b 2,99Еmах 3,3° -2,7° 3,67Еmах -5,3° -10,3° Фаза С и 0 arctg Emax 7 + 4 3 cos(d + 30o ) Фазы А, В и 0 Фазы А и В Фазы B и С Фазы С, А и 0 Фазы С и А Фазы А, В и С Emax 5 + 4 cos(d - 60o ) sin(d + 30 o ) 5,9° 2,75Еmах -16,3° -21,3° 3,98Еmах 5° 0 2,52Еmах 21,9° 16,9° 2 Еmах sin( d - 60 o ) 0 -5° o 2 + cos(d - 60 ) arctg Emax 5 + 4 cos(d + 60 o ) 10,9° 2 + 3 cos(d + 30 ) arctg 2Emax 2(1+ cos d ) 3,51Еmах o arctg 2Emax sin d 1 + cos d sin(d + 60 o ) o 2 + cos(d + 60 ) 0 · Они показывают, что наибольшее изменение угла вектора US КЗ происходит при двухфазных КЗ. Использование полосового фильтра 40 позволяет устранить появление дополнительных тактовых импульсов на выходе фор мирователя импульсов 41 при возникновении и последующей ликвидации КЗ. Напряжение в относительных единицах на выходе полосового фильтра после скачка напряжения u 39 изменяется по закону U40КЗ* = e–ht sin(wt + j) + U 40КЗmax* (1–e–ht)sin(wt+j+b), (1) где t - время, отсчитываемое от момента возникновения КЗ; j - фаза синусоидального напряжения на выходе полосового фильтра непосредственно перед возникновением КЗ; U40K3max* - амплитуда в относительных единицах установившегося синусоидального напряжения на выходе полосового фильтра после возникновения КЗ; 1 h = 2TпQ ; Q - добротность полосового фильтра. Угол j=s+n. На фиг. 3а s=a. Напряжения u40КЗ* = U40КЗ/U40mах, U40КЗ max USКЗ max = , US max U40Кзmax* = U40 max где U40mаx - амплитуда синусоидального напряжения на выходе полосового фильтра непосредственно перед возникновением КЗ, взятая в качестве базовой величины. После устранения короткого замыкания и восста новления энергосистемы 1 напряжение на выходе полосового фильтра будет изменяться в соответствии с выражением U40*=U40КЗ max* e–ht sin(wt+j+b)+(1–e–ht) sin(w+j), (2) где время t и угол j - отсчитываются от момента ликвидации КЗ, причем j=r+n (на рис. 3, а r = a); u40* = u 40/U40max. На фиг. 5а представлена кривая напряжения, рассчитанная с помощью выражения (1) при d=10°, a= 5°, j= 30° для КЗ между фа зами A и В, когда b = aКЗ - a = -16,3° - 5° = -21,3° и U40K3max* = =0,69. На рис 4б показана кривая, полученная с использованием выражения (2) при тех же начальных условиях. Кривые показывают, что моменты перехода напряжения u40K3* че рез нулевое значение плавно смещаются на угол b, а затем после устранения КЗ у напряжения u40* эти моменты снова возвращаются в исходные позиции, причем общее количество моментов перехода остается та ким же, как и у напряжения u 40* при отсутствии КЗ. При други х видах КЗ скачки фаз векторов напряжения USКЗ будут меньше, поэтому переходные процессы в полосовом фильтре 40 будут протекать аналогичным образом. Следовательно, предложенная схема обеспечивает синхронную ра боту разнесенных п унктов при возникновении КЗ в энергосистеме. При вводе в эксплуа тацию, после ремонта или ликвидации системной аварии, когда могут обесточиться обе систе мы шин 30 и 31, необходима синхронизация разнесенного пункта. Она осуществляется следующим образом. В устройстве 16 в произвольный момент времени вход центрального полосового фильтра 18 подключается к энергосистеме 1. Нажатием ключа 25 центральный RS-триггер 24 переводится в исходное состояние, при котором на его Q -выходе существует напряжение логической единицы (НЛЕ). Центральный счетчик синхронного времени 21 на своем синхронном выходе фор мирует центральные синхронные импульсы напряжения u21, следующие с периодом Ттакт. В центральном передающем формирователе 22 эти импульсы усиливаются. На фиг. 6 они обозначены u22 и показаны через каждые пять следующи х друг за другом такто вых импульсов напряжения u19 на выходе центрального формирователя тактовых импульсов 19, т. е. nсч = =5. Синусоидальное напряжение на выходе фильтра 18 обозначено u18. Импульсы u19 одновременно поступают на первый вход ло гического элемента "И" 20. Так как на втором входе этого элемента существует НЛЕ, то импульсы u19 поступают также на счетный вход центрального контрольного счетчика 28, показания которого можно контролировать с помощью цифрового индикатора 29. Показания счетчика 28 периодически сбрасываются импульсами напряжения u21. Поэтому на цифровом индикаторе будет происходить непрерывная смена цифр от единицы до пяти. С периодом Ттакт возникают и разнесенные синхронные импульсы u42 на синхронном выходе разнесенного счетчика синхронного времени 42 и выходе распределенного передающего формирователя разнесенных синхронных импульсов 44. На выходе распределенного полосового фильтра существуе т си нусоидальное напряжение u40. В моменты прохождения этого напряжения через нулевое значение на выходе разнесенного формирователя тактовых импульсов 41 возникают тактовые импульсы напряжения u41. Переключатель 27, вхо дящий в состав устройства для настройки и проверки 16 разнесенных счетчиков синхронного времени сначала переводится в нейтральное положение. Коммутатором 17 выбирается коммутируе мый канал связи 15 с разнесенным пунктом 3, который необхо димо синхронизировать. На разнесенном пункте коммутируемый канал связи 15 подключается к входу синхронизации 13. Предположим, что подключение переключателя 27 к выходу центрального передающего формирователя центральных синхронных импульсов 22 произошло в момент времени tс1. В момент времени fc2 нa выходе формирователя 22 возникает центральный синхронный импульс напряжения u22. Он попадает на вход синхронизации разнесенного счетчика синхронного времени 42 и синхронизирует его. Так как синусоидальные напряжения U18 и u40 сдвинуты по фазе, то счет новых пяти импульсов u41 счетчиком 42 начнется несколько раньше (момент tсЗ), чем аналогичный счет импульсов u19 центральным счетчиком синхронного времени 21 и центральным контрольным счетчиком 28 (момент tс4). При проверке проведенной синхронизации переключатель 27 переводят сначала в нейтральное положение. После этого коммутируе мый канал связи 15 присоединяется к выходу проверки синхронной работы 14 разнесенного пункта 3. Затем переключатель 27 переводят в положение, при котором коммутируемый канал связи 15 подключается к входу центрального принимающего формирователя распределенных синхронных импульсов 26. Предположим, что это произошло в момент времени tс5. В момент времени tс6 очередной распределенный синхронный импульс u44 который будет первым для устройства 16, появится на входе фор мирователя 26. Он опрокинет RS-триггер 24 и на его Q -выходе появится напряжение логического нуля (НЛН), что заблокирует поступ ление импульсов u19 и u21 соответственно на счетный вход и цепь сброса центрального контрольного счетчика 28. На цифровом индикаторе 29 появится и сохранится цифра 4, хотя полный счет должен быть равен пяти. При такой процедуре проверки показания индикатора 29 из-за сдви га фаз напряжений u18 и u40 будут всегда меньше nсч на единицу. Описанная последовательность операций повторяется для всех разнесенных пунктов. Можно проводить выборочную синхронизацию разнесенных пунктов. Для этой цели в режиме проверки необходимо сначала проверить положение разнесенных синхронных импульсов у все х разнесенных пунктов относительно центральных синхронных импульсов. Затем нужно выделить разнесенные пункты, у которых отмечены отклонения синхронного времени от части разнесенных пунктов, син хронное время которых одинаково и принимается в качестве базового. Да лее в режиме проверки соединяют выход центрального принимающего формирователя 26 с входом синхронизации центрального счетчика синхронного времени 21(на фиг. 1 это сое динение не показано) и синхронизируют последний с одним из разнесенных пунктов, син хронное время которого принято в качестве базового. За тем проводят корректи ровку синхронного времени у выделенных разнесенных пунктов. Та кая процедура синхронизации разнесенных пунктов более громоздка по сравнению с описанной ранее, так как также требует соединения коммутируе мого канала связи 15 с каждым разнесенным пунктом, причем с выделенными разнесенными пунктами требуется повторное соединение для корректировки синхронного времени. Необхо димость соединения с каждым разнесенным пунктом 3 вытекает из того, что на момент плановой или внеочередной проверки синхронной работы неизвестно состояние счета у каждого разнесенного счетчика синхронного времени 42. Рассмотрим работу разнесенных пунктов при возникновении вспышки молнии. Предположим, что вспышку молнии, возникшую в момент времени tBМ, зафиксировали два разнесенных пункта с номерами l и l+1. Передающее устройство те лемеханики 7 передает информацию по каналу связи 9 приемному устройству те лемеханики 10 в последовательном коде в виде циклов с периодом следования ТУТ. Устройство телемеханики в конце каждого цикла посылает импульс напряжения на вход сброса 12 разнесенного пункта 3. Каждому датчику те хнологических параметров 8 и информационным выходам 4, 5, 6 разнесенного пункта 3 в приемном и передающем устройствах те лемеханики соответствует индивидуальный интервал времени передачи информации. На фиг. 7 в качестве примера показаны устройства телемеханики, способные передавать в каждом цикле десять измерений. У l-го разнесенного пункта сигнал с информационных выходов 4, 5, 6 передается устройством телемеханики соответственно на 4, 5, 6-ом, а у l+1 разнесенного пункта - на 7, 8, 9-ом временных промежутках. На первом выходе распределенного контрольного счетчика 58 формируется импульс напряжения после первого импульса на его счетном входе, а на вто ром его выходе - после второго. Электромагнитное излучение, созданное вспышкой молнии, воспринимается антеннами 46 и преобразуется и усиливается приемником 47. Срабатывает релейный элемент 49. RS-триггер 54 опрокидывается и на его Q-выходе возникает НЛЕ. На переднем фронте НЛЕ на выходе дифференциального формирователя импульсов 51 возникает импульс напряжения, который обнуляет разнесенный контрольный счетчик 58 по входу сброса. Одновременно деблокируются для выдачи информации передающему устройству телемеханики 7 и блокируются для ввода новой информации от определителя пеленга 48 и выхода синхронного времени разнесенного счетчика синхронного времени 42 соответственно элемент памяти 50 и регистр 45. Однако НЛЕ на выходе разнесенного первого логического элемента "И" 52 и, естественно, на выходе 4 разнесенного пункта 3, по наличию которого оперативный информационный комплекс 11 будет воспринимать сигналы с выходов 5 и 6, появится только тогда, когда на первом выходе разнесенного контрольного счетчика появится импульс напряжения, опрокидывающий разнесенный второй RS - триггер 56 в состояние, при котором на его Q-выходе, а следовательно, и на втором входе разнесенного первого логического элемента "И" 52 появится НЛЕ. У l-го и (l+1)-го разнесенных пунктов это произойдет в моменты времени tУТ(l)2 и tУТ(l+1)1. Напряжения на выходах 4, 5, 6 разнесенного пункта 3 буду существовать до тех пор, пока на втором выходе разнесенного контрольного счетчика 58 не возникнет импульс сброса. У l-го разнесенного пункта он возникнет в момент времени tУТ(l)3, а у (l+1)-го - в момент времени tУТ(l+1)2, т. е. при вторых импульсах на вхо дах 12 разнесенных пунктов 3, начиная от момента обнуления счетчиков 58 в момент времени tBM. Первые импульсы поступили в моменты времени tУТ(l)2 и tУТ(l+1)1 соответственно. Использование разнесенного контрольного счетчика 58 позволяет начать передачу инфор мации о параметрах вспышки молнии только на втором цикле работы устройства телемеханики после tBM. Это исключает потерю информации в тех случаях, когда начало вспышки молнии совместится или произойдет позже временных интервалов передачи информации, предназначенных в устройстве телемеханики для разнесенного пункта. Передача инфор мации о параметрах вспышки молнии в оперативный измерительный комплекс 11 начинается сначала от (l+1)-го разнесенного пункта. В момент времени tРП(l+1)1 передается сигнал разряда молнии, в момент времени tРП(l+1)2 - пеленг, в момент времени tРП(l+1)3 - синхронное время начала вспышки молнии. В момент времени tУТ(l+1)2 на втором выходе разнесенного контрольного счетчика 58 возникает импульс напряжения, который возвращает RSтриггеры 54 и 56 в исходное состояние, что у элемента памяти 50 и регистра 45 блокирует выдачу ин формации передающему устройству телемеханики 7 и разрешает ввод новой инфор мации от определителя пеленга 48 и вы хода синхронного времени разнесенного счетчика синхронного времени 42. Передача информации от I-го разнесенного пункта начнется в момент времени tPП(l)1 в той же последовательности, что и для (l+1)-го разнесенного пункта, и закончится в момент времени tРП(l)4 Изменение режима работы элемента памяти 50 и регистра 45 произойдет после окончания второго цикла работы устройства телемеханики 7, т. е. в момент времени tУТ(l)3. Приемное устройство те лемеханики 10 преобразует поступающую ин формацию и в конце каждого цикла передачи каждого передающего устройства телемеханики 7 практически мгновенно передает ее в оперативный информационный комплекс 11, что возможно при спорадической организации передачи и при отсутствии крупных возмущений в энергосистеме, связанных с изменениями большого количества контролируемых параметров - токов, напряжений, мощностей электрической энергии. Круп ные возмущения в энергосистеме происхо дят редко. На фиг. 7 у l-го и (l+1)-го разнесенных пунктов передача инфор мации происходит в моменты времени tУТ(l)3 и tУТ(l+1)2. В оперативном информационном комплексе 11 через равные промежутки времени ТОИК в моменты времени tОИК1, tОИК2, tОИК3, tОИК4 происходит запоминание всей информации, переданной от всех устройств телемеханики. Следовательно, вспышка молнии от (l+1)-го распределенного пункта зафиксируется двумя временами - tВМ.РП(l+1).СВ и tОИК2, где t ВМ.РП(l+1).СВ - синхронное время вспышки молнии (l+1)-го распределенного пункта, а от l-го распределенного пункта - как tВМ.РП(l).СВ и tОИК3 = tОИК2 + +TОИК, где tВМ.РП(l).СВ - синхронное время вспышки молнии l-го распределенного пункта. Времена tВМ.РП(l+1).СВ и tВМ.РП(l).СВ могут отличаться друг от друга не более чем на половину периода промышленной частоты из-за сдвига фаз напряжений на разных подстанциях. Поэтому можно принять tВМ.РП(l)СВ »tВМ.РП(l+1).СВ = tBМ.СВ . При ТУТ £ ТОИК в промежутке времени tОИКm - tОИКm+1, где m - текущий номер момента запоминания информации в ОИК, возможна передача информации в ОИК в два сле дующих друг за другом момента времени - tУТ(l)k и tУТ(l)k+1 , где k - текущий номер цикла передачи информации от l-го разнесенного пункта. При этом может получится так, что в момент времени tУT(l)k в ОИК передается информация о параметрах вспышки молнии, а в момент времени tУT(l)k+1 этой информации уже не будет, так как RS-триггер 52 вернется в исходное состояние. В результа те в момент времени tOИКm+1 в ОИК не будет зарегистрирована вспышки молнии l-ым разнесенным пунктом. Для устранения этого недостатка необходимо выполнение условия TОИК < ТУТ 2ТОИК. Тогда при временах tОИКm, tОИКm+1 и tОИКm+2, которым соответствует одно и то же значение tBM.СВ от нескольких разнесенных пунктов, можно говорить о регистрации одной и той же вспышки молнии. В зависимости от сочетания времени tВМ и времен tУТ(l)k, tУТ(l+1)k ре гистрация второй вспышки молнии возможна через промежуток времени DТBM £ 2ТУТ. Использование напряжения промышленной часто ты для синхронизации разнесенных пунктов, устрoйств телемеханики и оперативного информационного комплекса позволяет организовать многопунктовую систе му определения мест вспышек молний без применения специальных каналов связи, основываясь на существующи х в энергосистемах средствах пе редачи технологической инфор мации. Фиг. 1 Фиг. 2 Фиг. 3 Фиг. 4 Фиг. 5 Фиг. 6 Фиг. 7 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03