Способ одностороннего определения расстояния до места однофазного короткого замыкания на линиях с ответвлениями и устройство для его реализации

 

Изобретение относится к энергетике, а именно к способам определения места повреждения на линии электропередачи. Цель изобретения - повышение точности измерения расстояния до места повреждения при коротких замыканиях на линиях с ответвлениями. Достигается тем, что производится формирование измеряемого сопротивления, пропорционального расстоянию до места повреждения, с использованием отношения электрических величин, пропорциональных токам нулевой последовательности с разными коэффициентами компенсации, что позволяет учесть влияние ответвления на токораспределение в линии. Формирователи 1-3 производят преобразование синусоидальных входных величин в цифровую форму в виде ортогональных составляющих. На выходе блока 11 деления формируется реактивное сопротивление , пропорциональное отношению фазного напряжения к току нулевой последовательности. Введение в устройство умножителей б, 7, сумматоров 9,10, блока 14 деления позволяет получить на выходе умножителя 6 величину, пропорциональную произведению ортогональных составляющих тока нулевой последовательности на комплексный коэффициент компенсации, а на выходе блока 14 - величину, пропорциональную сопротивлению до места короткого замыкания в линии. Устройство также со- . держит умножители 4, 5, сумматор 8, блоки 4, 11, 12 деления, выходной блок 15. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. W Ё Ч ю Jk СП ел Јь

СОГОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 6 01 R 31/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

l5o q> 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

К) (21) 4384360/21 (22) 11,01.88 (46) 23.03.92. Бюл. М 11 (71) Рижский политехнический институт им.

А.Я.Пельше (72) А.-С,C.Ñàóõàòàñ, А,Г.Капустин и

Э,Й. Гяджюс (53) 621.317.333.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1661687, кл. G 01 R 31/08, 1986, (54) СПОСОБ ОДНОСТОРОННЕГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО МЕСТА ОДНОФАЗНОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

HA ЛИНИЯХ С ОТВЕТВЛЕНИЯМИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ (57) Изобретение относится к энергетике, а именно к способам определения места повреждения на линии электропередачи.

Цель изобретения — повышение точности измерения расстояния до места повреждения при коротких замыканиях на линиях с ответвлениями. Достигается тем, что производится формирование измеряемого сопротивления, пропорционального расстоянию до места повреждения, с использованием отношения электрических величин, пропорциональных токам нулевой последовательности с разными коэффициентами компенсации, что позволяет учесть влияние ответвления на токорасп ределение в линии. Формирователи 1-3 производят преобразование синусоидальных входных величин в цифровую форму в виде ортогональных составляющих. На выходе блока

11 деления формируется реактивное сопротивление, пропорциональное отношению фазного напряжения к току нулевой последовательности. Введение в устройство умножителей 6, 7, сумматоров 9, 10, блока

14 деления позволяет получить на выходе умножителя 6 величину, пропорциональную произведению ортогональных составляющих тока нулевой последовательности на комплексный коэффициент компенсации, а на выходе блока 14 — величину, пропорциональную сопротивлению до места короткого замыкания в линии. Устройство также содержит умножители 4, 5, сумматор 8, блоки

4, 11, 12 деления, выходной блок 15. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1721554

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к способам определения места повреждения на контролируемой линии электропередачи по электрическим параметрам аварийного режима на одном из концов линии с ответвлениями.

Целью изобретения является повышеwe точйости. измерения расстояния до места повреждения при коротких замыканиях на линиях с ответвлениями.

Суть способа заключается в том, что производится формирование измеряемого сопротивления с использованием отношения электрических величин, пропорциональных токам нулевой последовательности с разными коэффициентами компенсации, что позволяет учесть влияние ответвления на токораспределение при замере расстояния до места однофазного короткого замыкания на линиях с ответвлениями. . На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующего способ одностороннего определения расстояния до места однофазного короткого замыкания на линиях с ответвлениями.

Устройство для реализации данного способа содержит формирователи 1-3 ортогональных составляющих фазного напряжения, тока нулевой последовательности и фаэного тока соответственно, умножители

4-7, сумматоры 8-10, блоки 11-14 деления и выходной блок 15.

Выход формирователя 3 ортогональных составляющих фаэного. тока подключен к первому входу первого сумматора 8, второй вход которого подключен к выходу первого умножителя 4, вход которого подключен к выходу формирователя 2 ортогональных составляющих тока нулевой последовательности, выход первого сумматора 8 подключен к входу второго умножителя 5, а выход первого умножителя 4 подключен к первому входу первого 11 и второго 12 блоков деления, к второму входу первого блока 11 деления подключен выход формирователя 1 ортогональных составляющих фазного напряжения, а к второму входу второго блока

12 деления подключен выход второго умножителя 5, выход формирователя 2 ортогональных составляющих тока нулевой последовательности подключен к входу третьего умножителя 6 и к первому входу третьего блока 13 деления, а выход третьего умножителя 6 подключен к первому входу второго сумматора 9, к второму входу которого подключен выход формирователя 3 ортогональных составляющих фазного тока, выход второго сумматора 9 через четвертый умножитель 7 подключен к второму входу третьего блока 13 деления, выходы первого

11 и второго 12 блоков деления подключены соответственно к первому и второму входам третьего сумматора 10, выход которого подключен к первому входу четверто5 ro блока 14 деления, к второму входу которого подключен выход третьего блока

13 деления, а выход четвертого блока 14 деления подключен к входу выходного

15 величин представляют в виде двух величин, пропорциональных ортогональным состав20 ляющим входной синусоидальной величи40

I

02 lm ( (2) 25

35 блока 15.

Устройство работает следующим образом.

Формирователи 1-3 фазного напряжения поврежденной фазы, тока нулевой последовательности и фазного тока соответственно производят преобраэование синусоидальных входных величин в цифровую форму, т.е. каждую из входных ны.

Таким образом, на выходах формирователей 1-3 появляются. величины, представляющиее соответственно фазный ток, фазное напряжение и ток нулевой последовательности вцифровой форме,,т.е. каждой из трех величин соответствуют два выхода, на одном из которых появляется величина, пропорциональная активной составляющей, соответствующей входной синусоидальной величине. а на втором выходе величина, пропорциональная реактивной составляющей входной синусоидальной величине.

Первый 4 и второй 5 умножители, первый сумматор 8, первый 11 и второй 12 блоки. деления выполняют функции, аналогичные одноименным блокам прототипа, поэтому на выходе первого блока 11 деления формируется напряжение

01 Im()

K o (1) где Im — мнимая (реактивная) часть тока;

Оф — напряжение поврежденной фазы;

К вЂ” коэффициент компенсации;

4 — ток нулевой последовательности.

На выходе второго блока 12 деления формируется напряжение

lðe !ф — ток поврежденной фазы:

Z — комплексный коэффициент.

Числитель выражения (2) представляет собой компенсированный ток с первым коэффициентом компенсации; умноженный

1721554 (9) 1о (ZC+Z1)

1от

2т (10) Z».з— (14) (во втором умножителе 5) на комплексный коэффициент Z.

Третий умножитель 6 выполняет умножение ортогональных составляющих тока нулевой последовательности на комплексный коэффициент компенсации К1 (значение К1 определяется предложенным способом определения расстояния до места однофазного короткого замыкания), На вы. ходе второго сумматора 9 формируется компенсированный фазный ток с вторым коэффициентом компенсации К1. В четвертом умножителе 7 производится умножение компенсированного фазного тока с вторым коэффициентом компенсации (lф+ К1 ° 4) на комплексный коэффициент Р (величина Р определяется предложенным способом определения расстояния до места однофазного короткого замыкания). Таким образом на выходе третьего делителя 13 формируется напряжение ь = i () . (з)

На выходе третьего сумматора 10 формируется напряжение

04 = U>-02, (4) а на выходе четвертого делителя 14 напряжение

U5= (5)

Оз которое поступает на вход выходного блока

15.

Таким образом, на выходе четвертого делителя 14 формируется частное, пропорциональное выходной величине

i(, г) (6)

В качестве блока 15 может быть использован аналоговый или цифровой блок индикации или регистрации, например миллиамперметр, шкала которого проградуирована в километрах.

Численное значение Z»,з, вычисленное по выражению (6), равно абсолютному значению (модулю) сопротивления до места короткого замыкания. Фаэное напряжение в месте произведения замера (если пренебречь токами подпитки места короткого замыкания прямой и обратной последовательности, протекающими по ответвлению) согласно второму закону Кирхгофа ь б, в в!, °

Ф

0ф = (Iф+ Klo) Z1+ (1ф+ Klp) Zy+ Rg 3 Ip", P) Ф ° где 1ф, Io — фазный ток и ток нулевой последовательности в месте произведения замера .б

1ф, Io — фазный ток и ток нулевой после5 довательности на участке линии электропередачи после ответвления; И

1о — ток нулевой последовательности в месте короткого замыкания;

Z> — сопротивление участка линии элек10 тропередач до ответвления;

Zx — сопротивление участка линии электропередачи от места ответвления до места короткого замыкания;

R> — переходное сопротивление в месте

15 короткого замыкания.

Так как трансформатор ответвления имеет первичную обмотку, соединенную по, схеме "звезда с нулем", то трансформатор ответвления выступает как генератор тока

20 нулевой последовательности, поэтому справедливо соотношение (по первому закону

Кирхгофа)

lo = lo+ 1от, (8) где lот — ток подпитки-нулевой последова25 тельности трансформатором ответвления места короткого замыкания.

По II закону Кирхгофа

1о (ZC+ Z1) = 1от ZT

30 где Zc, Zr — сопротивление нулевой последовательности питающей системы и трансформатора ответвления соответственно.

Из выражения (9) можно определить ве35 личину I»

40 Подставляя (10) в (8), получают

Io o= 1о(1+ а), Zc+Z>-, где а = .(12)

Лт

45 Подставляя (11) в (7), после несложных преобразований

4 б ° б ° ° б б . Оф=(1ф,+ К 1)ф+((1ф+ К l )+(аl + Ка 1))»

» к+ Rn lo (13)

Разделив левую и правую части вы ражения (13) íà Io и взяв от обеих частей мнимую часть, получают

1721554 где К --- K+ а+ К а

Р -I:Е.ЛПЛЕ:,,: н Ый КОЭффИЦИЕНт, ОПРЕДЕляющпй IIGUUp01 на заданный угол, пропорциональный аргументу, Выражение (14) с учетом принятых обозначений полностью идентично выражению (6). При этом на выходе делителя 14 формируется величина, численно равная модулю сопротивления линии электропередачи до места однофазного короткого замыкания.

Так как все электрические величины, входящие в выражение (14), представлены в комплексной форме (в ортогональных составляющих), то замена скалярных величин векторными, а также геометрическое сложение векторов вместо арифметического, возможность учета активного сопротивления элементов сет:., а также учет влияния ответвления на токораспределение (при

° ( рассчете коэффициента К), приводит к поBbILIj8I- ию точности замера, Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает повышение точности одностороннего определения расстояния до места однофазного короткого замыкания на землю при наличии на линии ответвлений.

Применение изобретения позволяет повысить точность одностороннего определения расстояния до места короткого замыкания и приведет к ускорению восстаIIoeneIIII. I работоспособности линий электропередачи, что в конечном итоге повысит надежность электроснабжения и даст существенный экономический эффект.

Формула изобретения

1. Способ одностороннего определения расстояния до места однофазного короткого замыкания на линиях с ответвлениями, согласно которому производят формирован ле компенсированного фазного тока с первым коэффициентом компенсации, производят формирование первого реактивного сопротивления, пропорционального отношению фазного напряжения к току нулевой последовательности, . производят формирование первого напряжения, пропорционального реактивной составляющей отношения компенсированного фазного тоrà с первым коэффициентом компенсации к току нулевой последовательности, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения расстояния„дополнительно производят формирование компенсированного фазного.тока с вторым коэффициентом компенсации, производят формирование второго напряжения. пропорционального разности сопротивления и первого напряжения, производят формирование третьего напряжения, пропорционального реактивной составляющей отношения компенсированного фазного то5 ка с вторым коэффициентом компенсации к току нулевой последовательности, а о расстоянии судят по отношению второго и третьего напряжений.

2. Устройство для одностороннего опре10 деления расстояния до места однофазного короткого замыкания на линиях с ответвлениями, содержащее формирователь ортогональных составляющих фазного напряжения, формирователь ортогональ15 ных составляющих тока нулевой последовательности, формирователь ортогональных составляющих фазного тока, первый и второй умножители, первый сумматор, первый, второй и третий делители, выходной блок, 20 выход формирователя ортогональных составляющих фазного тока подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого умножителя, вход которого подключен к выходу

25 формирователя ортогональных составляющих тока нулевой последовательности, выход первого сумматора подключен к входу второго умножителя, а выход первого умножителя подключен к первому входу первого

30 и второго блоков деления, выход формирователя ортогональных составляющих фазного напряжения подключен к второму входу первого блока деления, выход второго умножителя подключен к второму входу вто35 рого блока деления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения расстояния, в него введены третий и четвертый умножители, второй и третий сумматоры, четвертый блок деления, выход

40 формирователя ортогональныМ составляющих тока нулевой последовательности подключен к входу третьего умножителя и к первому входу третьего блока деления, выход третьего умножителя подключен к пер45 вому входу второго сумматора, к второму входу которого подключен выход формирователя ортогональных составляющих фазного тока, выход второго сумматора через четвертый умножитель подключен к второ50 му входу третьего блока деления, выходы первого и второго блоков деления подключены соответственно к первому и второму входам третьего сумматора, выход которого подключен к первому входу четвертого бло55 ка деления, к второму вхОду которого подключен выход третьего блока деления, а выход четвертого блока деления подключен к входу выходного блока.