Устройство для определения расстояния до места повреждения в электрических сетях с изолированной нейтралью

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения расстояния до места повреждения в электрических сетях с изолированной нейтралью. Цель изобретения - повышение точности устройства - достигается путем отстройки от влияния переходных процессов при однофазных замыканиях. Устройство содержит генератор 1 синусоидального тока, датчики 2-8 тока, пусковой блок 9, замыкающие контакты 10-14, блок 15 выбора фазы с замыкающими контактами 16-21, блок 22 измерений, блок 23 вычислений, блок 24 индикации. Генератор 1 состоит из задающего генератора 25, усилителя 26 мощности и выходного трансформатора 27 с обмотками 28-31. Пусковой блок 9 содержит узкополосные фильтры 32-34, фильтр 35 нулевой последовательности, пороговый блок 36, переменный резистор 37 и блок 38 выдержки времени. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„1522128 (51)4 С 01 R 31/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСИОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ по изоБРетениям и отнРцтиям

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21 ) 3985882/24-21 (22) 13 ° 11. 85 (46) 15.11.89. Бюл. № 42 (71) Московский институт инженеров сельскохозяйственного производства им. В.П.Горячкина (72) В.И.Сукманов и А.А.Иванов (53) 621.317(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1242861, кл. G 01 R 31/08, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕАТ-.

РАЛЬЮ (57) Изобретение относится к электрои эмери т ель ной технике и може т быть использовано для определения расстояния до места повреждения в электри2 ческих сетях с изолированной нейтралью. Цель изобретения — повышение точности устройства — достигается путем отстройки от влияния переходных процессов при однофазных замыканиях.

Устройство содержит генератор 1 синусоидального тока, датчики 2-8 тока, пусковой блок 9, замыкающие контакты

10-14, блок 15 выбора фазы с замыкающими контактами 16-21 блок 22 измерений, блок 23 вычислений, блок 24 индикации. Генератор 1 состоит из задающего генератора 25, усилителя 26 мощности и выходного трансформатора

27 с обмотками 28-31. Пусковой блок 9 содержит узкополосные фильтры 32-34,. с фильтр 35 нулевой последовательности, @ пороговый блок 36, переменный резистор

37 и блок 38 выдержки времени. 1 ил.

1522128

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения расстояния до места повреждения в электрических сетях с изолированной нейтралью.

Цель изобретения — повышение точности путем отстройки от влияния переходных процессов при однофазных замыканиях на землю и помех, 10

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит генератор I синусоидального тока, блок 2 присоединения, с первого по шестой датчики

3-8 тока, пусковой блок 9, с первого по пятый замыкающими контактами 10-14„ блок 15 выбора поврежденной фазы с первого по шестой замыкающими контак-. тами 16-21, блок 22 измерений, блок 23 0 вычислений и блок 24 индикации.

Генератор 1 синусоидального тока состоит из задающего генератора 25, усилителя 26 мощности и выходного трансформатора 27 с первичной обмот- 21 кой 28 и тремя вторичными обмотками 29-31.

Пусковой блок 9 содержит с первого по третий узкополосные селективные фильтры 32-34, фильтр 35 нулевой последовательности, пороговый блок

36, переменный резистор 37 и блок 38 выдержки времени.

На чертеже также обозначены резистор 39 — переходное сопротивление в месте повреждения и эквивалент 40 участка ВЛ до места повреждения.

Выход задающего генератора 25 через первый замыкающий контакт 10 соединен с входом усилителя 26 мощносги. Первые выводы трех вторичных обмоток 29 — 31 выходного трансформатора 27 соединены с общей шиной, к которой подключены первые выводы первого 3, второго 4 и третьего 5 датчиков тока, второй вывод первой вторичной обмотки 29 через датчики 3,4 и 6 тока соединены с первым входом блока 2 присоединения, а через четвертый замыкающий контакт 19 блока 15 выбора поврежденной фазы — с вторым входом

50 . блока 22 измерений, второй вывод второй вторичной обмотки 30 выходного трансформатора 27 через второй 4, третий 5 и пятый 7 датчики тока соединен с вторым выходом блока 2 присоединения, а через пятый замыкающий контакт

20 блока 15 выбора поврежденной фазыс вторым входом блока 22 измерений, вторые выводы первого 3, второго 4 и третьего 5 датчика тока соединены соответственно через первый 16, второй 17 и третий 18 замыкающие контакты блока 15 выбора поврежденной фазы с первым входом блока 22 измерений, третий вход блока .22 измерений подключен к общей шине, первые выводы четвертого 6, пятого 7 и шестого 8 датчиков тока объединены и соединены с четвертыми входами пускового блока 9 и блока 15 выбора поврежденной фазы, второй вывод четвертого датчика 6 тока соединен с первым входом пускового блока 9, а через втброй замыкающий контакт 11 пускового блока 9 — с вторым входом блока 15 выбора поврежденной Аазы, второй вывод пятого датчика 7 тока соединен с вторым входом пускового блока 9 и через третий замыкающий контакт пускового блока 9 с третьим входом блока 15 выбора поврежденной Аазы, второй вывод шестого датчика 8 тока соединен с третьим входом пускового блока 9 и через четвертый замыкающий контакт этого блока с четвертым входом блока

15 выбора поврежденной АазыУстройство работает следующим образом.

В нормальном режиме при отсутствии замыкания на землю во вторичных обмотках датчиков 6 — 8 тока наводятся одинаковые по величине и сдвинутые на 120 ЭДС от токов промышленной частоты, протекающих между фазами и землей через блок 2 присоединения и вторичные обмотки 29 — 31 выходного трансформатора 27 генератора 1 си" нусоидального тока. Так как система

ЭДС датчиков 6 — 8 тока симметрична, то напряжение на выходе фильтра 35 нулевой последовательности равно нулю и пороговый блок 36 пускового блока

9 не срабатывает.

При замыкании на землю через переходное сопротивление 39 третьей Аазы линии ЭДС, наводимая в шестом датчике 8 тока, уменьшается, а в четвертом 6 и пятом 7 - увеличивается. Это приводит к появлению напряжения на выходе фильтра 35 нулевой последовательности. Если величина этого напряжения превышает порог срабатывания горогового блока 36, то он срабатывает и подает команду на отсчет времени блоку 38 выдержки времени. Если замыкание на землю не ликвидировалось, 28 6 этб приводит к появлению во вторичных обмотках этих датчиков ЭДС, про-б. .порциональных тоКу замыкания:

E=KI (1) где К вЂ” коэффициент пропорциональности, определяемый конструктивными параметрами и материалом магнитопроводов датчиков тока; — ток замыкания.

Эти ЭДС равны по величине, но сдвинуты на разные углы по отношению к напряжению генератора. При этом ЭДС третьего датчика тока сдвинута на угоЛ =90 +, (2) а ЭДС первого датчика тока сдвинута ка угол

М, =90 +180 . (3)

В этих выражениях

2нйт. 1„

= гс о1„+R„ где у — угол между напряжением генератора и током замыкания;

f — частота генератора;

L — удельная индуктивность провода;

1 „ — расстояние до места замыкания на землю;.

r — удельное активное сопротивлео ния провода;

R д — переходное сопротивление в месте замыкания на землю.

Наводимая во вторичной обмотке третьего датчика 5 тока ЭДС непрерывно измеряется блоком 22 измерений, который одновременно производит и замер реактивной составляющей напряжения на третьем выходе генератора. По

3 истечении второй ступени выдержки времени замыкается пятый замыкающий контакт 14 пускового блока и результаты измерений, которые будут в этот момент времени на выходе блока 22 из- мерений, поступают в блок 23 вычислений, который производит расчет pac" стояния до места замыкания на землю с учетом (1), (2) и (4) по формуле

1 — — —,sin(t-90 )

Ur К к 2Я1,E

Ф (5) где U — напряжение генератора.

Результат расчета передается в блок ?4 индикации, который представляет его в цифровом виде на табло.

При замыкании на землю другой фа" зы линии устройство работает аналогично. (4) 5 15221 то по истечении первой ступени выдержки времени блок 38 выдержки времени пускового блока 9 замыкает пер-. вый 10, второй 11, третий 12 и чет.вертый 13 контакты.

Замыкание первого контакта 10 пускового блока приводит к включению генератора 1 синусоидального тока, а при замыкании второго 11, третьего 12 10 и четвертого 13 контактов пускового блока на соответствующие входы блока

15 выбора поврежденной фазы поступают

ЭДС от датчиков 6 — 8 тока. Блок 15 выбора поврежденной фазы срабатывает и .своими третьим 18 и шестым 21 замыкающими контактами подключает первьй и второй входы блока 22 измерений соответственно к третьему датчику 5 тока и третьей вторичной обмотке 31 20 выходного трансформатора 27.

При включении генератора 1 синусоидального тока во всех трех фазах линии протекают токи звуковой частоты. Результирующие магнитные потоки в магнитопроводах первого 3, второго

4 и третьего 5 датчиков тока равны разности магнитных потоков, создаваемых токами генератора, протекающими в двух фазах. Токи генератора в пер30 вой и второй фазах линии обусловлены равными собственными емкостями проводов этих фаз относительно земли и равны по величине и по фазе вследствие равенства по величине и по фазе напряжений на выходах генератора.

Так как токи генератора, протекающие в первой и второй фазах линии, равны, то результирующий магнитный поток, создаваемый этими токами во втором датчике 4 тока, равен нулю и, - 40 следовательно, ЭДС с частотой генератора во вторичной обмотке этого датчика тока отсутствует.

Ток генератора в третьей фазе линии отличается от токов генератора в первых двух фазах, так как к току, обусловленному собственной емкостью провода третьей фазы линии относительно земли, добавляется ток замыкания, протекающии по контуру: генератор 1 -. блок 2

50 присоединения — активное и индуктивное сопротивление 40 участка третьей фазы линии до места повреждения - переходное-сопротивление 39 - земпягенератор 1. Магнитный поток, создаваемый этим током в магнитопроводах первого 3 и третьего 5 датчиков тока, оказывается нескомпенсированным, и

1522128

Формула изобретения

Устройства для определения расстояния до места. повреждения в электрических сетях с изолированной нейт,— ралью, содержащее блок присоединения, генератор синусоидальнога тока, три датчика тока, выполненные в виде кольцевого магнитапровада с расположенной на нсм вторичной обмоткой с двумя выводаии, блок измерений, блок вычислений, блок индикации, первый, второй и третий входы блока присоединения соединены с соответствующими клеммами для подключения к объекту контроля, выход блока вычислений соединен с входом блока индикации, первые выва-,.;.: первого, второго и третьего датчиков тока объединены и соединены с первым входом блока измерений -б т и с общей шиной, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности, в него введены четвертый, пятый и шестой датчики тока, выпал=

25 ненные в виде кольцевого магнитопрсвода с расположенной на нем вторичной обмоткой с двумя выводами, пусковой блок, имеющий шесть замыкающих контактов, при этом генератор сичусоидального тока састачт иэ задающего . «О генератора, усилителя мощности и выходного трансформатора с одной первичной и тремя вторичными обмотками, каждая из которых имеет по два вывода, выход задающего генератора через первый замыкающий контакт пускового блока соединен с входом усилителя мощности, к выходу которого подключена первичная обмотка выходного трансформатрра, выводы вторичной обмотки 4О которого соединены с соответствующими выходами генератора сннусоидального тока, пусковой блок содержит три узкополосных селективных фильтра, фильтр нулевой последовательности, 45 пороговый блок, переменный резистор . и блок выдержки времени, первые входы узкополосных селективных фильтров являются первым, вторым и третьим входами пускового блока, вторые входы gg узкополосных селективных фильтров объединены и образуют четвертый вход пускового блока, выходы узкополосных селективных фильтров соединены с соответствующими входами фильтра нулевой последовательности, выход которо= го соединен с первым входом порогового блока, первый и второй выводы переменнога резистора соединены соответственно с положительным и отрицательным полюсами источника постоянного тока, а третий вывод соединен с вторым входом порогового блока, к выходу которого подключен блок выдержки времени, первьм, второй и третий выходы генератора синусоидального тока объединены и соединены с общей шиной, четвертый выход генератора синусоидального тока, индуктивно связанный с первым, вторым и четвертым датчиками тока, соединен с первым выходом блока присоединения, а также через четвертый замыкающий контакт блока выбора поврежденной фазы с вторым входом блока измерений, пятый выход генератора =инусоидального напряжения, инду .тивна связанный с вторым, третьим и пятьп< датчиками тока, соединен с вторым выходом блока присоединения, а также через пятый замыкающий контакт блока выбора павреж=. денной фазы с вторым входом блока измерений, шестой выход генератара синусоидальнаго тока, индуктивно свя- . занный с первым, третьим и шестым датчиками тока, соединен с третьим выходам блока присоединения, а также через шестой замыкающий контакт блока выбора поврежденной фазы с вторым входом блока измерений, вторые выводы первого, второго и третьего датчиков тока соединены соответственно через первый, второй и третий замыкающие контакты выбора поврежденной фазы с третьим входом блока измерений, выход блока измерений через пятый замыкающий контакт пускового блока соединен с входом блока вычислений, первые выводы четвертого, пятого и шестого датчиков тока объединены и соединены с четвертым входом пускового блока и первым входом блока выбора поврежденной фазы, второй вывод четвертого датчика тока соединен с первым входом пускового блока и через второй замыкающий контакт пускового блока с вторым входом блока выбора поврежденной фазы, второй вывод пятого датчика тока соединен с вторым входом пускового блока и через третий замыкающий контакт пускового блока с третьим входом блока выбора поврежденной фазы, второй вывод шестого датчика тока соединен с третьим входам, пускового блока и через четвертый замыкающий контакт пускового блока с четвертым входом блока выбора поврежденной фазы.