Способ одностороннего определения расстояния до места однофазного короткого замыкания

 

Изобретение относится к технике контроля состояния линий электропередач. Устройство , реализующее способ, содержит 2 измерителя активных и реактивных составляющих напряжений (1, 2, 3), 2 формирователя симметричных составляющих (3, 4), 1 избиратель поврежденной фазы (5), 2 коммутатора токов (6, 7), 1 коммутатор фазных напряжений (8), 2 блока умножения (9, 11), 1 сумматор (10), арифметический блок (12). 1-3-9-10, 1-4-7-12, 1 6-10-12, 4-5-7, 2-8-12. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 R 31/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I !

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4817725/21 (22) 14.02.90 (46) 23.06.92. Бюл. ¹ 23 (71) Рижский политехнический институт им.

А.Я. Пел ьше (72) А.-С.С.Саухатас, Э.П,Ванзович и

Г.А, Клявиньш (53) 621.317,799 (088.8) (56) Шалы)Г Г,М. и др. Определение мест повреждения ЛЭП, — М.: Энергоатомиздат, 1983.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1661687, кл. 6 01 R 31/08, 1986.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения расстояния до места короткого замыкания (КЗ) на воздушных линиях (ВЛ) электропередачи электросетей сверхвысокого напряжения (330 кВ и выше), работающих с заземленной нейтралью.

Известные способы одностороннего определения расстояния до места КЗ имеют недостаточную точность, вызванную влиянием переходного сопротивления в месте

КЗ. Погрешность возникает из-за различия токов, протекающих на линиях с двухсторонним питанием в месте произведения измерений и в месте КЗ через переходное сопротивление, Наиболее близкий к предлагаемому способ, согласно которому измеряют активную и реактивную составляющие фазного напряжения поврежденной фазы, формируют и измеряют активную и реактивную составляющие токов нулевой. Ы«1742752 А1 (54) СПОСОБ ОДНОСТОРОННЕГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО МЕСТА ОДНОФАЗНОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ (57) Изобретение относится к технике контроля состояния линий электропередач. Устройство, реализующее способ, содержит 2 измерителя активных и реактивных составляющих напряжений (1, 2; 3), 2 формирователя симметричных составляющих (3, 4), 1 избиратель поврежденной фазы (5), 2 коммутатора токов (6, 7), 1 коммутатор фазных напряжений (8), 2 блока умножения (9, 11), 1 сумматор (10), 1 арифметический блок (12), 1-3-9-10, 1-4-7-12, 1 6-10-12. 4-5-7, 2-8-12, 1 ил. последовательности, а также фазного тока поврежденной фазы, компенсированного током нулевой последовательности и повернутого на угол характеристического сопротивления контролируемой линии электропередачи, после чего вычисляют пропорциональное расстояниюдо места повреждения сопротивление петли КЗ, позволяет снизить погрешность измерений, Повышение точности по сравнению с другими извес.гными способами достигается эа счет введения в расчет тока нулевой последовательности, фаза которого в месте произведения измерений близка к фазе тока, протекающего через переходное сопротивление в месте КЗ. При равенстве укаэанных фаз удаляется исключить влияние переходного сопротивления.

Однако на линиях сверхвысокого напряжения фаза тока нулевой последовательности в месте произведения замера начинает значительно отличаться от фазы тока в мес1742752 те КЗ. Причиной такого отличия является более медленное снижение активного удельного сопротивления нулевой последовательности ВЛ по сравнению с прямой (обратной) посл едовател ьностью при возрастании сечения провода. Объясняется подобный характер изменения сопротивлений наличием в активном удельном сопротивлении нулевой последовательности постоянной составляющей, учитывающей потери активной мощности в земле и не зависящей от сечения провода.

Целью изобретения является повышение точности определения расстояния до места однофазного КЗ. При этом ускоряется процесс отыскания места повреждения и восстановления работоспособности линий электропередачи.

Сущность изобретения заключается в измерении активной и реактивной составляющих фазного напряжения поврежденной фазы, в формировании и измерении активной и реактивной составляющих тока нулевой последовательности, а также фазного тока поврежденной фазы, компенсированного током нулевой последовательности и повернутого на угол характеристического сопротивления контролируемой линии электропередачи, в дополнительном формировании и измерении активной и реактивной составляющих тока обратной последовательности поврежденной фазы и в вычислении по специальному математическому выражению сопротивления петли КЗ, пропорционального расстоянию до места повреждения.

На чертеже представлена структурная схема устройства, позволяющего реализовать способ определения расстояния до места однофазного КЗ, Устройство, реализующее способ определения расстояния до места однофазного

КЗ, содержит первый измеритель 1 активных и реактивных составляющих фазных токов, второй измеритель 2 активных и реактивных составляющих фазных напряжений, первый формирователь 3 симметричных составляющих нулевой последовательности, второй формирователь 4 симметричных составляющих обратной последовательности, избиратель 5 поврежденной фазы, первый коммутатор 6 фазных токов, второй коммутатор 7 токов обратной последовательности, третий коммутатор 8 фазных напряжений, первый блок умножения 9, сумматор 10, второй блок умножения 11, арифметический блок 12.

Входными блоками устройства является первый измеритель 1, входы которого подключены к трансформаторам тока, и вто5 I0

55 рой измеритель 2, входы которого подключены к трансформаторам напряжения, а выходы к информационным входам третьего коммутатора 8, выход которого подключен к одному входу арифметического блока 12 (выходной блок), кроме того, выходы первого измерителя 1 подключены к входам первого формирователя 3, выход которого подключен к одному входу избирателя 5 непосредственно и через первый блок умножения 9 к одному входу сумматора 10, к другому входу которого подключен выход первого коммутатора 6, информационные входы которого подключены к выходам первого измерителя 1, и к входам второго формирователя 4, выходы которого подключены к информационным входам второго коммутатора 7 и к другим входам избирателя 5, выходы которого подключены к входам управления первого коммутатора 6, третьего коммутатора 8 и второго коммутатора 7, выход которого подключен к другому входу арифме" ического блока 12, третий вход которого подключен к выходу второго блока умножения 11, вход которого подключен к выходу сумматора 10.

Устройство, реализующее способ определения расстояния до места однофазного

КЗ, работает следующим образом.

Второй измеритель 2 измеряет ортогональные (активные и реактивные) cocTBBJlAющие входных напряжений UA, 0в, Ос— соответственно Одх и UAv, 0вх и UBv, Ucx и Ucv, которые с выходов второго измерителя 2 поступают на информационные входы третьего коммутатора 8, Аналогично первый измеритель 1 измеряет ортогональные составляющие входных токов !д, !и, !с — соответственно !Ах и !ду, !вх и !в, !сх и !су. которые с выходов первого измерителя 1 поступают на входы первого формирователя 3, первого коммутатора 6 и второго формирователя 4. На выходе первого формирователя 3, который представляет собой фильтр симметричных составляющих нулевой последовательности, формируют ток нулевой последовательности!cx и Iov, который поступает на один из входов избирателя 5 непосредственно и через первый блок умножения 9, осуществляющий умножение тока нулевой последовательности на коэффициент компенсации К (коэффициент компенсации находится по известной зависимости исходя из характеристических сопротивлений линии нулевой и прямой последовательности К=(Еюп- Z> )/Е „, на один из входов сумматора 10, На выхо,qe второго формирователя 4, представляюв зго собой трехфазный фильтр симметричных составляющих обратной последовательности, 1742752 формируют токи обратной последовательности 12Ах и 12АУ, 12Вх и lzBY, 1гсх и 12сУ, которые поступают на информационные входы второго коммутатора 7 и другие входы избирателя 5. Избиратель 5 осуществляет выбор поврежденной фазы и по соответствующему выходному каналу воздействует на соответствующие входы управления коммутаторов 6, 7, 8. При этом напряжение поврежденной фазы, например UAx и UAY, поступает на один вход арифметического блока 12, на другой вход которого поступает ток обратной последовательности поврежденной фазы 12Ах и 12АУ с выхода второго коммутатора 7. С выхода первого коммутатора 6 ток поврежденной фазы lAx u lAY поступает на другой вход сумматора, где его суммируют с током нулевой последовательности, умноженным на коэффициент компенсации К >, и получают фазный ток поврежденной фазы, компенсированный током нулевой последовательности lдкх и lдку, С выхода сумматора 10 этот ток поступает на вход второго блока умножения 11, осуществляющего поворот на угол характеристического сопротивления контролируемой линии электропередачи

argZ;... На выходе второго блока умножения

11 получают фазный ток поврежденной фазы, компенсированный током нулевой последовательности К10 и повернутый на угол характеристического сопротивления контролируемой линии передачи lдКХ и IAKY, который поступает на третий вход арифметического блока 12, Арифметический блок выполняет элементарные математические операции. Результатом вычислений, проводимых в арифметическом блоке 12, является определение сопротивления петли КЗ, которое пропорционально расстоянию до места повреждения.

Рассмотрим получение математического выражения, реализуемого арифметическим блоком. Напря.кение поврежденной фазы (для определенности фазы А) в месте произведения замера равно

UA = «гк(1А+ К1.) + 1кк., (1) где UA — фазное напряжение; ZK — сопротивление линии электропередачи от места замера до места КЗ; К вЂ” коэффициент компенсации, причем К = (Zo, - Z1$/Z1,, lo— ток нулевой последовательности в месте произведения замера; 1к — ток, протекающий через место K3; Ro — переходное сопротивление в месте КЗ.

Ток ly, можно выразить через его симметричные составляющие. При этом

«1к = 31гдк = 3Кг1гд, (2) где 1гдк — ток обратной последовательности, протекающий в месте КЗ через переходное сопротивление Кп, Kz — коэффициент токораспределения (отношение тока в месте повреждения к току в месте произведения замера) для схемы обратной последователь5 ности при фиксированном месте повреждения.

Подстановка (2) в(1) последеления ía 12А и выделения мнимых частей сторон равенства позволяет получить

ИА =I Z-ß --о + 2 AR N

I +KE ЗК пт tMtl E I A

2А -гд .— 2А

Так как токи обратной последовательности в месте повреждения и в месте произ15 ведения замера обычно близки по углу, то

argK2 0 и выражение (3) принимает вид

U A 1А+K1 1о

Сопротивление до места КЗ может быть

20 представлено в виде модуля и угла ZK = ZK <

25 Цд

Zk—

1 2 А

«12 А (5)

Токи и напряжения могут быть выражены через их ортогональные (активные и реактивные) составляющие

«UA = UAX+ )0ду; (lA+ Klo) агц2д= lAKargZ>= IAK =1дкх +

35 11дкУ;

12А 12AX + 312АУ.

Подстановка этих составляющих в числитель и знаменатель зависимости (5) позволяет получить

UA 1-1ду гдх /Ах гяу ! (6}

I 2АХ 2АУ

Т

I (I+ KIo)»g?n -АкУ 2Ах Акх 2АУ (7)

П7 2 2 2Я 2AX 2AY

Совместное решение уравнений (5), (6) и (7) позволяет получить зависимость, реализуемую арифметическим блоком 12:

U AY12АХ вЂ” 0 АХ12АУ

Zr,—, l ÀÊÓ12ÀÕ 1ÀÊÕ12ÀÓ

Формула изобретения

Способ одностороннего определения расстояния до места однофазного короткого замыкания, заключающийся в том, что измеряют активную и реактивную составляющие фазного напряжения поврежденной фазы, формируют и измеряют активную и реактивную составляющие тока нулевой по1742752

1д

6g С

Ug

I l)

50

Составитель 3,Ванзович

Техред M.Ìîðãåíòàë . Корректор Jl.Áåñêèä

Редактор О.Стенина

Заказ 2283 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 следовательности, формируют и измеряют активную и реактивную составляющие фазного тока поврежденной фазы, компенсированного током нулевой последовательности и повернутого на угол характеристического сопротивления контролируемой линии электропередачи, а о расстоянии до места повреждения судят по сопротивлению петли короткого замыкания, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, дополнительно формируют и измеряют активную и реактивную составляющие тока обратной последовательности поврежденной фазы, а сопротивление петли короткого замыкания определяют по выражению

Zg—

U AY I 2AX — U AX12AY

I AKY12AX I АКХ12АУ где UAx и ОАу — соответственно активная и реактивная составляющие фазного напря5 жения поврежденной фазы;

1Акх +)1АкУ = (Ь + KIo) < argZA — соответственно активная и реактивная составляющие фазного тока поврежденной фазы, компенсированного током нулевой после10 довательности KID и повернутого на угол характеристического сопротивления контролируемой линии электропередачи а gZA

I2Ax и 12АУ вЂ” соответственно активная и

15 реактивная составляющие тока обратной последовательности поврежденной фазы.