Главная >  Измерительный преобразователь тока 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 [ 121 ] 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138

поступает соответственно на преобразователи 4 и 5 электрического сигнала в световой (светодиоды). Стабилизированный источник питания 3 обеспечивает ток смещения на р-п-переходах свето-диодов для вывода их рабочих точек на начало линейных участков люмен-амперных характеристик. Информация о положительных и отрицательных полуволнах t\ в виде потока излучения свето-диодов поступает на преобразователи светового сигнала в электрический б и 7. В простейшем случае это фотодиоды, работающие в вентильном режиме и создающие во входной цепи температурного стабилизатора 8 суммарный сигнал, пропорциональный i. Стабилизатор 8 находится в температурных условиях блоков 4-7 и автоматически компенсирует температурную нестабильность их параметров. Выходной сигнал температурного стабилизатора 8 через усилитель напряжения (мощности) подается на вход осциллографа.

к Импульсный режим работы светодиодов является несомненным достоинством такого ОЭТТА, так как позволяет: повысить его долговечность; увеличить интенсивность излучения в 2-4 раза по сравнению с режимом работы в схеме с постоянным смещающим сигналом (током) без превышения средней допустимой интенсив-j; ности; облегчить оптическое согласование с фотоприемником.

Токовая погрешность ОЭТТА, выполненного по рассмотренной (: схеме, может достигать 2-3 % и зависит не только от погрешности : первичного преобразователя и от тока Il, но и от температурной стабилизации свето- и фотодиодов, выполняемой чаще всего с помощью терморезисторов. Угловую погрешность с помощью фазосдвигающей цепочки в усилителе легко свести к нулю.

ОЗТТ с частотно-импульсной модуляцией (ОЭТТЧ). При этой модуляции число импульсов, проходящих через оптическую систему в единицу времени, различно и зависит от моделирующего (измеряемого) сигнала. Для каналов измерительных приборов относительный коэффициент, характеризующий диапазон изменения измеряемого тока и частоты на выходе модулятора (от /мин ДО /макс), должен быть не менее 12, а для каналов релейной защиты - не менее 30, что, естественно, зависит от кратности тока короткого замыкания и от минимального тока, который подлежит контролю релейной защитой. Отсюда с учетом быстродействия основных элементов оптического канала максимальную частоту /макс для канала измерительных приборов выбирают около Ю кГц, а для каналов релейной защиты - 100 кГц.

Частотно-импульсные модуляторы представляют собой, как правило, управляемые по частоте мультивибраторы, на выходе которых установлены формирователи импульсов строго определенной длительности, или это блокинг-генераторы импульсов с частотой, изменяющейся пропорционально ii.

Первые промышленные образцы ОЭТТЧ типа Тразер были разработаны фирмой Аллис-Чалмерс (США) в 1967 г. Его структурная схема показана на рис. 9-11.




Рис. 9-11. Структурная схема ОЭТТЧ типа Тразер

Передающая часть, находящаяся под высоким потенциалом, содержит первичный преобразователь / в виде электромагнитного трансформатора тока с тороидальным ленточным магнитопроводом, быстро насыщающийся трансформатор тока 2, предназначенный совместно с трансформатором напряжения 3 для питания кодирующего блока 4.

Высоковольтная первичная обмотка трансформатора напряжения включена на фазное напряжение высоковольтной установки через высокоомный делитель напряжения 5. При работе установки с нагрузкой кодирующий блок получает питание только от быстро насыщающегося трансформатора тока, а при отсутствии тока в установке - еще и от трансформатора напряжения. Этим обеспечивается универсальность источника питания, готовность кодирующего устройства к мгновенному действию, повышенная надежность работы аппарата в целом. Информация об измеряемом токе преобразуется в кодирующем блоке В световой поток лазерного арсенидгаллиевого диода, который затем по волоконному световоду 6, проложенному в опорной изоляционной конструкции 7, передается в приемный блок, находящийся под потенциалом земли. Здесь информация принимается после декодирования фотоприемником 8, преобразуется в электрический сигнал, который после декодирования управляет работой регистрирующего прибора 9 или релейной защиты.

По сообщению фирмы Аллис-Чалмерс ОЭТТЧ типа Тразер , рассчитанный на напряжение 230 кВ, имеет массу всего 113 кг, т. е. примерно в 10 раз меньшую, чем у обычного трансформатора тока на то же напряжение, и следующие технические данные: время прогрева 2 мс, время действия после прогрева 0,1 мс, токовую погрешность ±0,3 % (угловая погрешность отсутствует), диапазон рабочих температур ±60 °С, число независимых выходов - один.

Тразер имеет два измерительных канала. Один из них предназначен для длительной работы, а другой постоянно находится в горячем резерве, т. е. стоит под напряжением, но информации не передает. При повреждении на работающем канале он через 0,1 мс отключается и в постоянную работу включается резервный канал.

В 1973 г. НИИ постоянного тока совместно с ЛПО Электроаппарат создали опытный образец ОЭТТЧ на напряжение 750 кВ



по схеме [8], показанной на рис. 9-12, с одним каналом измерительных приборов и тремя каналами релейной защиты.

Канал измерительных приборов с цифровым выходом содержит первичный измерительный преобразователь /, который через выпрямительный измерительный преобразователь 2 подключен к измерительному преобразователю напряжения в частоту 3. Первичным измерительным преобразователем может служить трансформатор тока высокого класса точности или шунт. Таким образом, на блок 3 поступает напряжение, пропорциональное среднему {значению измеряемого тока в линии (присоединении). Блок 3 вырабатывает импульсы с частотой, пропорциональной входному напряжению, и посылает их через усилитель 4 на преобразователь 5 токовых импульсов в световые (светодиод). После преобразователя 3 изменения информации об измеряемом токе за счет изменения коэффициентов преобразования последующих преобра-.зователей не происходит. Это особенность всякого кодирования передаваемой информации.

Работа блока 3 при протекании обеспечивается быстро насыщающимся трансформатором тока и стабилизированным источником питания 7. В моменты коммутаций линии, например при АПВ, питание блока 3 осуществляется от автономного источника, нахо-, дящегося также в блоке 7. Как и в Тразере , здесь возможно использование трансформатора напряжения или высокоомного делителя для создания питания блока 3 в момент, когда = О, но линия отключена от источников мощности с одной стороны!

Импульсы преобразователя 5, пройдя оптический канал связи 8, поступают на преобразователь световых импульсов в электрические 9. Далее электрические импульсы через усилитель импульсов 10 поступают на измерительный прибор . Работа цифрового прибора обеспечивается блоком задачи времени измерения 12, а блоков 9 и 10 - стабилизированным источником питания 13, подключенным к сети 220 В.

Канал релейной защиты в отличие от канала измерений передает информацию о мгновенном значении i, а потому не содержит выпрямительного измерительного преобразователя. С выхода усилителя 10 сигнал подается не только на дискретный выход, но и (если это необходимо) на преобразователь частота - аналог 14, к которому через усилитель 15 подключена нагрузка 16 в виде какой-либо защиты.

Испытания опытного образца ОЭТТЧ на 750 кВ позволили установить технические характеристики: номинальный измеряемый ток 2000 А; пределы измерения тока в канале измерительных приборов (0,2-1,2) /щ , номинальная частота импульсов на входе цифрового прибора 10 ООО Гц; несущая частота канала защиты (при Il = 0) 50 кГц; номинальный ток на выходе канала измерительных приборов 1 А; класс точности дискретного канала измерительных приборов 0,5; класс точности каналов защиты 3; угло-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 [ 121 ] 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138