ИНСТРУКЦИЯ ПО НАЛАДКЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ
ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ АППАРАТУРЫ ТЕЛЕОТКЛЮЧЕНИЯ ВЧТО-М

СОСТАВЛЕНА Всесоюзным научно-исследовательским институтом электроэнергетики

Авторы: канд. техн. наук В.С.Скитальцев, инж. Е.П.Штемпель

УТВЕРЖДЕНА Заместителем начальника Главтехуправления Минэнерго СССР К.Антиповым

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы в энергосистемах СССР получила широкое распространение высокочастотная аппаратура телеотключения ВЧТО-М.

Настоящая Инструкция составлена на основе опыта наладки аппаратуры телеотключения в линейных условиях. Инструкция содержит краткое описание аппаратуры ВЧТО-М.

Более полное описание принципов построения аппаратуры дано в [Л.1, 2]. В Инструкции указаны параметры аппаратуры в соответствии с техническими условиями, дана методика наладки и схемы измерений, приведены материалы по организации эксплуатации аппаратуры.

В Инструкцию не включено описание принципиальной схемы аппаратуры, приводимое в заводской документации. Не приводится также методика наладки и измерений элементов высокочастотного тракта - заградителей, фильтров присоединения и т.п. [Л.3].

Глава I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АППАРАТУРЫ ВЧТО-М

Назначение и принцип действия

1. Телеотключение применяется в схемах противоаварийной автоматики для телеразгрузки ГЭС, ускорения резервных защит, форсировки УПК, защиты трансформаторов, не имеющих выключателей на стороне высшего напряжения, и т.д.

Аппаратура телеотключения ВЧТО-М предназначена для передачи по высокочастотному каналу линий электропередачи пяти сигналов - команд на операции высоковольтными выключателями от реагирующих органов аппаратуры релейной защиты и автоматики. Аппаратура выполняет также усиление высокочастотного сигнала на промежуточных пунктах канала с изменением или без изменения частоты передачи относительно частоты приема. С промежуточных пунктов могут передаваться те же сигналы, что и с передатчика.

2. Аппаратура ВЧТО-М выпускается в виде одного из трех комплектов: передатчик, приемник, промежуточный усилитель. Каждому из этих комплектов придается один инвертор И-4М или И-5, который служит для преобразования напряжения аккумуляторной батареи 110-220 В в постоянное напряжение 24 В, требуемое для питания аппаратуры.

Аппаратура ВЧТО-М предназначена для непрерывной работы в закрытом помещении в интервале температуры от 5 до 40 °С и при относительной влажности до 85% при температуре 30 °С.

3. В аппаратуре ВЧТО-М сигналы передаются одноимпульсным частотным кодом. В режиме покоя по каналу непрерывно передается немодулированный сигнал определенной частоты, называемый контрольным. Сигнал отключения передается посылкой другой частоты, т.е. сменой частот. Эта смена фиксируется в приемнике, где замыкаются контакты выходных реле.

Сигналы-команды не могут передаваться одновременно. При возникновении в месте передачи одновременно нескольких команд преимущественное право передачи предоставляется команде с меньшим номером. При возникновении команд одновременно на нескольких пунктах канала преимущество имеет пункт, расположенный ближе к приемному концу.

4. Структурная схема передатчика приведена на рис.1.

Рис.1. Структурная схема передатчика

Передатчик содержит генератор сигналов ГНЧ, частота которого может изменяться. В режиме покоя передается частота 10 кГц (контрольная). При передаче команд отключения частота генератора изменяется в пределах 9900-9500 Гц через 100 Гц в зависимости от номера передаваемой команды. Управление частотой осуществляет блок реле Упр.

Схема построена так, что при одновременном включении нескольких управляющих реле передается только одна команда, имеющая меньший номер (более низкую частоту).

Напряжение генератора через буферный усилитель БУС-1 подается на преобразователь частоты Пр. На второй вход преобразователя подается напряжение кварцевого генератора высокой частоты ГВЧ, усиленное буферным каскадом БУС-2.

На выходе преобразователя выделяется одна боковая частота, равная в диапазоне частот 40-200 кГц и в диапазоне 201-500 кГц. Выделение этой боковой частоты производится при помощи фильтра передачи (ФП). За фильтром включен усилитель мощности (МУС), обеспечивающий требуемый уровень передачи. На выходе усилителя включен линейный фильтр (ЛФ), обеспечивающий высокое входное сопротивление передатчика со стороны линии вне полосы передачи.

5. Приемник должен фиксировать частоты переданных сигналов.

Выделение в приемнике частот отдельных команд непосредственно на высокой частоте затруднительно. Это выделение производится фильтрами на тональной частоте, которая получается двойным преобразованием частоты приема.

Приемник должен обеспечить защиту от излишних (ложных) срабатываний при воздействии на его вход электрических помех. Наиболее опасны помехи, вызванные коронированием линии и коммутациями выключателей и разъединителей. Эти помехи имеют широкий частотный спектр. Защита от их влияния осуществляется построением приемника по системе ШОУ [Л.1], при которой в его схему включаются входной широкополосный фильтр, ограничитель амплитуды и узкополосный фильтр. Схема приведена на рис.2.

Рис.2. Система ШОУ

Полезный сигнал на выходе ограничителя амплитуды - . Сигнал проходит через узкополосный фильтр и, если пренебречь затуханием фильтра в полосе пропускания, на его выходе будет иметь также величину .

Помеха на выходе ограничителя при отсутствии сигнала может достигать также величины . Но она имеет широкий частотный спектр, определяемый полосой пропускания широкополосного фильтра . На выход узкополосного фильтра проходит не вся помеха с выхода ограничителя, а лишь часть ее, попадающая в полосу этого фильтра . Благодаря чему предельное напряжение помехи на выходе узкополосного фильтра будет всегда меньше напряжения полезного сигнала независимо от величины помехи на входе приемника. Соотношение между этими напряжениями на выходе узкополосного фильтра будет

.

При =100 получим =10.

Включив на выходе узкополосного фильтра пороговое устройство (усилитель с отсечкой по минимуму), можно добиться, чтобы излишнее срабатывание приемника при воздействии широкополосных помех было практически исключено даже при отсутствии контрольного сигнала.

6. Структурная схема приемника приведена на рис.3.

Рис.3. Структурная схема приемника

На входе приемника включен входной фильтр (Ф.Вх), служащий для выделения полезной полосы и подавления сигналов в зеркальной полосе частот. За ним включен магазин затуханий (МЗ), при помощи которого регулируется величина входного сигнала. С выхода магазина сигнал поступает на первый преобразователь частоты (Пр1). На него подается также напряжение от гетеродина (Ген1), частота которого отличается на 10 кГц от контрольной частоты канала:

кГц

в диапазоне частот канала от 40 до 200 кГц и

кГц

в диапазоне от 201 до 500 кГц.

На выходе преобразователя выделяется разностная промежуточная частота в диапазоне 10 кГц. Выделение производится фильтром промежуточной частоты (ФПЧ). Значения частот различных сигналов на выходе ФПЧ такие же, как и на выходе генератора низкой частоты передатчика. Фильтр промежуточной частоты выполняет функцию широкополосного фильтра в системе ШОУ.

Сигнал, снимаемый с выхода ФПЧ, усиливается и ограничивается (ПУС-1, ПУС-2, Огр). Затем частота сигнала вновь преобразуется вторым преобразователем (Пр2). На этот преобразователь подается напряжение частотой 7,5 кГц от второго гетеродина (Ген 2). На выходе преобразователя фильтром ФНЧ выделяется разностная низкая частота. Ее значения находятся в диапазоне от 2500 до 2000 Гц в зависимости от частоты принимаемой команды. Сигнал с выхода фильтра усиливается при помощи устройства УНЧ-Огр, которое также обеспечивает ограничение амплитуды. Ограничение в УНЧ-Огр наступает раньше, чем в первом ограничителе Огр, который служит для работы в режиме промусилителя. Функции ограничителя в системе ШОУ выполняет УНЧ-Огр.

На выходе УНЧ включены шесть узкополосных фильтров (Ф1-Ф6), каждый из которых настроен на частоту определенного сигнала. Выделенный каждым фильтром сигнал усиливается (Ус1-Ус6) и вызывает срабатывание реле Р1-Р6.

При приеме контрольной частоты реле P6 обтекается током. При передаче сигнала телеотключения контрольная частота заменяется одной из отключающих частот, поэтому реле Р6 возвращается в исходное положение и одновременно срабатывает одно из реле P1-P5.

Каждая выходная цепь приемника состоит из размыкающего контакта реле контрольной частоты Р6 и замыкающего контакта одного из реле отключающей частоты.

Прием каждой команды фиксируется двумя электрически не связанными выходными цепями.

В приемнике предусмотрена сигнализация о повреждении аппаратуры или элементов высокочастотного канала. При таких повреждениях прекращается прием сигнала контрольной частоты и с реле Р6 снимается питание, но реле P1-P5 не срабатывают, так как отсутствует передача отключающего сигнала.

В этом случае включается реле времени РВ, которое с выдержкой 6-7 с замыкает цепь внешней сигнализации и снимает питание с усилителей блоков Bыx1-5. Этим исключается срабатывание реле отключения. Выдержка введена для того, чтобы сигнализация не работала при кратковременных перерывах приема сигнала, которые могут происходить при операциях линейными разъединителями.

Для приведения схемы в нормальное состояние необходимо нажать кнопку "Пуск" на панели блока "Ус.Огр" (при условии, если восстановился контрольный сигнал).

Описанная схема сигнализации работает также при пробое триодов в блоках Вых1-5. В этом случае срабатывает одно из реле P1-P5, но реле Р6 остается включенным, так как прием контрольной частоты не прекращается. Включается реле времени РВ и через 6-7 с снимает питание с усилителей блоков Вых1-5 и включает цепь сигнализации. Таким образом, исключается ложное отключение, которое могло бы произойти при повреждении канала, вызывающем исчезновение контрольной частоты.

Описанная выше схема сигнализации повреждения канала работает при повреждении аппаратуры или снижении уровня сигнала на входе приемника ниже порога чувствительности, т.е. при полном повреждении канала. Однако полезно фиксировать существенное увеличение затухания канала и в том случае, когда аппаратура еще продолжает функционировать. Для этой цели в приемнике имеется сигнализация снижения уровня принимаемого контрольного сигнала ниже определенного предела, осуществляемая при помощи усилителя сигнализации (Ус.сигн) с достаточно линейной амплитудной характеристикой. На выходе усилителя включено реле сигнализации, которое находится под током при нормальном уровне сигнала. Напряжение на входе усилителя устанавливается таким образом, чтобы при снижении входного сигнала до заданной величины реле возвращалось в исходное состояние и замыкало цепь сигнализации.

7. В передатчике и приемнике предусмотрена также сигнализация о неисправности генераторов высокой и низкой частоты, работающая при снижении напряжения этих генераторов ниже определенного уровня.

В связи с тем, что в аппаратуре применены узкополосные фильтры, должна быть обеспечена высокая стабильность частоты поступающих на них сигналов. С этой целью в аппаратуре применяются генераторы высокой частоты с кварцевой стабилизацией. Генераторы высокой и низкой частоты в приемнике и передатчике размещаются в термостатах, температура в которых поддерживается с точностью 0,5-1,0 °С от 50 до 53 °С.

8. Промежуточный усилитель аппаратуры составляется из приемника и передатчика, связанных по цепям промежуточной частоты (см. рис.1 и 3).

Сигнал, принятый из канала приемником, проходит одно преобразование частоты, ограничение по амплитуде и усиление и с выхода специального усилительного каскада (Ус.ПУС) поступает на вход преобразователя частоты передатчика.

Генератор низкой частоты передатчика отключается перемычкой П. Проходя по тракту передачи, сигнал преобразуется в высокочастотный; его частота определяется частотой гетеродина ГВЧ передатчика.

Частота передачи промежуточного усилителя может отличаться от частоты приема, а может быть и равна ей. В последнем случае на преобразователь частоты передатчика подается напряжение от первого гетеродина (Ген1) приемника, а собственный генератор (ГВЧ) передатчика отключается.

Ограничитель амплитуды в тракте приемника (Огр) нужен для того, чтобы при изменении в широких пределах уровня сигнала на входе приемника выходная мощность передатчика промусилителя осталась неизменной.

Таким образом происходит трансляция сигналов через пункт промежуточного усиления. С этого пункта могут также передаваться сигналы-команды. Если такой сигнал возник на промежуточном пункте, блок Упр передатчика разрывает цепь трансляции сигнала и подключает к преобразователю генератор низкой частоты, который передает в канал соответствующую частоту. Благодаря этому передача сигнала с промежуточного пункта имеет преимущество перед передачей с оконечного пункта канала.

9. Структурная схема инвертора И-4М или И-5 приведена на рис.4.

Рис.4. Структурная схема инвертора

Основным элементом инвертора является силовая часть, в которую входят два мощных кремниевых управляемых выпрямителя (тиристора). Тиристоры, переключаясь, преобразуют постоянное напряжение батареи в переменное прямоугольной формы. Управление переключениями тиристоров осуществляет автономный генератор, входящий в схему управления.

Переменное напряжение с выхода силовой части выпрямляется двумя выпрямителями. С выхода выпрямителя 2 снимается нестабилизированное постоянное напряжение для питания мощного усилителя передатчика и нагрева термостатов. С выпрямителя 1 напряжение подается на стабилизатор, с которого снимается стабилизированное напряжение для питания схем передатчика и приемника. В инверторе И-5 стабилизатор снабжен схемой защиты от КЗ в цепи нагрузки.

При подаче напряжения от батареи сначала начинает работать генератор в схеме управления. Подача напряжения на силовую часть осуществляется схемой пуска с некоторой выдержкой времени, необходимой для того, чтобы установились колебания генератора.

После начала работы силовой части схема управления начинает питаться от нее через выпрямитель 3.

При перерывах или снижениях напряжения питания схема пуска выключает силовую часть раньше, чем прекратится работа генератора.

Технические данные

10. Аппаратура работает на фиксированных частотах в диапазоне 40-500 кГц.

Точность установки контрольной частоты и частот сигналов-команд передатчика по отношению к номинальным в нормальном режиме не выходит за пределы ±1 Гц.