Способ определения расстояния до места однофазного дугового замыкания в радиальных распределительных сетях

Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике. Сущность: напряжение поврежденной фазы регистрируют на шинах источника питания в начальный момент замыкания, аппроксимируют полиномом второй степени. Определяют абсолютное максимальное значение производной в начале участка аппроксимации, нормируют по отношению к напряжению пробоя. По расчетной зависимости расстояния до места замыкания от максимума нормированной производной напряжения для конкретной линии в данной сети определяют приближенное расстояние Lзп до места замыкания. Одновременно с напряжением поврежденной фазы регистрируют переходный ток нулевой последовательности в поврежденном присоединении. В этом токе подавляют высшие частоты электрическим фильтром с динамической частотой среза . На обработанной кривой тока нулевой последовательности определяют первый максимум, соответствующий ему момент времени t1, и временной отрезок где ν - скорость электромагнитной волны в линии, К - коэффициент, линейно изменяющийся от 0,1 до 0,2 при увеличении приближенно определенного расстояния Lзп от начала до конца линии. На этом отрезке определяют второй максимум того же знака и его время t2. Уточненное расстояние до места замыкания рассчитывают по выражению . Технический эффект: повышение точности определения расстояния без отключения от источника питания поврежденной линии. 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения расстояний до мест однофазных замыканий в распределительных сетях радиальной структуры.

Известен способ определения расстояния до места однофазного замыкания в радиальных распределительных сетях [1], который основан на измерении времени между моментом посылки в линию зондирующего электрического импульса и моментом прихода в начало линии импульса, отраженного от места замыкания. Послав в линию импульс, измеряют интервал tp - время двойного пробега этого импульса до места замыкания. Расстояние до места замыкания находят как L3=νtp/2, где ν - скорость распространения электромагнитного импульса по линии.

Использование этого способа в автоматическом режиме, когда измерения проводятся на линиях, включенных под рабочее напряжение электрической сети крайне затруднительно для радиальной сети, поскольку в этом случае имеют место многократные отражения от неповрежденных линий, накладывающиеся на полезный сигнал и искажающие его. Сложность применения этого способа также заключается в том, что измерение напряжения должно проводиться в период горения дуги замыкания, только в этом случае информация является значимой. Горение же дуги при дуговых замыканиях длится несколько миллисекунд, что затрудняет получение требуемой измерительной информации.

Отмеченные сложности интерпретации и анализа измерительных осциллограмм могут приводить к результатам измерений, существенно далеким от истинных.

Кроме того, известен способ определения расстояния до места однофазного замыкания в радиальных распределительных сетях [2], взятый в качестве прототипа и применяемый на включенных в сеть линиях. В данном способе напряжение поврежденной фазы регистрируют на шинах источника питания в начальный момент замыкания. аппроксимируют полиномом второй степени, определяют абсолютное максимальное значение производной в начале участка аппроксимации, нормируют по отношению к напряжению пробоя и по расчетной зависимости расстояния до места замыкания от максимума нормированной производной напряжения для конкретной линии в данной сети определяют приближенное расстояние Lзп до места замыкания.

Недостатком способа является низкая точность определения расстояния L3 при удаленных от источника питания замыканиях, что обусловлено малой скоростью (крутизной) изменения производной фазного напряжения .

Анализ приведенного уровня техники свидетельствует о том, что задачей изобретения является создание более точного способа определения расстояния до места замыкания при неотключенном присоединении в радиальных распределительных сетях.

Это достигается тем, что в известном способе определения расстояния до места однофазного замыкания, основанном на регистрации напряжения на поврежденной фазе в начале линии, измеряемое напряжение в начальный момент замыкания аппроксимируют полиномом второй степени, определяют абсолютное максимальное значение производной в начале участка аппроксимации, нормируют по отношению к напряжению пробоя и по расчетной зависимости расстояния до места замыкания от максимума нормированной производной напряжения для конкретной линии в данной сети определяют приближенное расстояние до места замыкания Lзп. Одновременно с напряжением поврежденной фазы регистрируют в поврежденном присоединении переходный ток нулевой последовательности, подавляют в нем высшие частоты, превышающие частоту среза . На обработанной кривой тока нулевой последовательности определяют первый максимум, соответствующий ему момент времени t1, и временной отрезок где L - длина линии, на котором определяют второй максимум того же знака и его время t2, уточненное расстояние до места замыкания рассчитывают по выражению

На фиг.1 приведен пример радиальной сети, в которой реализуется предлагаемый способ; на фиг.2 - расчетная осциллограмма напряжения в месте регистрации при точном моделировании переходного процесса замыкания в сети и аппроксимация напряжения в начальный момент замыкания; на фиг.3 - кривые переходного тока нулевой последовательности 3i0(t) в линии с замыканием на землю.

Устройство (фиг.1) содержит схему сети, в которой к главному питающему пункту 1 (ГПП) через линии электропередачи 2, 3, 4, 5 подключены трансформаторные подстанции нагрузки 6, 7, 8, 9 (ТП); на каждой линии передачи установлены трансформаторы тока нулевой последовательности 10 (ТТНП), нагруженные на резисторы 11 (Rн).

Способ осуществляется следующим образом.

В процессе замыкания на землю на одной из отходящих линий 2, 3, 4, 5 (фиг.1) на шинах питающего пункта 1 (фиг.1) регистрируют напряжение поврежденной фазы (например, выполняя мониторинг перенапряжений [3, 4]) и выделяют присоединение с замыканием любым из известных способов, реализуя, например, принцип раздельной фиксации полярностей первых полуволн высокочастотных токов нулевой последовательности [5]. После пробоя изоляции в сети возникают колебания, которые фиксируются в виде напряжений на шинах ГПП.

Регистрируемое в начальный момент замыкания напряжение аппроксимируют полиномом второй степени, дифференцируют и находят максимум производной (абсолютное значение) в начале участка аппроксимации.

Используя значение напряжения пробоя UП на поврежденной фазе, нормируют полученное значение по отношению к напряжению UП (взятому, например, в относительных единицах):

.

Для всех присоединений в конкретной сети с учетом ее топологии предварительно определяют путем любого способа моделирования расчетные зависимости нормированных максимальных значений производных от расстояния до места замыкания. Такие зависимости, например, могут быть получены с помощью комплекса программ [6, 7] путем составления расчетной схемы замещения сети и моделирования начальной стадии процесса однофазного замыкания. Начальная часть процесса изменения напряжения на поврежденной фазе во время замыкания аппроксимируют, как указано выше, и определяют максимальное значение производной.

По значению максимальной производной, полученной на основе реально зарегистрированного напряжения, определяют по ранее полученным расчетным зависимостям приближенно расстояние до места замыкания Lзп на конкретной линии в данной сети.

На фиг.2 приведен пример расчетной осциллограммы напряжения в начальный момент замыкания, полученной с помощью программного обеспечения [7], и кривой аппроксимации напряжения. Для линий с различными первичными параметрами и различными длинами зависимости производной от расстояния до места замыкания будут отличаться.

Далее приближенное расстояние до места замыкания Lзп используют для получения более точного значения. Кривую переходного тока нулевой последовательности, которая фактически представляет напряжение на нагрузочном сопротивлении Rн, обрабатывают, подвергая фильтрации, отсекают высшие частоты различных побочных волновых процессов, имеющих место в сети, которые могут привести к ошибочному определению расстояния. Частоту среза фильтра нижних их частот приближенно определяют как . На кривой переходного тока 3i0(t) находят первый максимум напряжения и соответствующее ему время t1. Это время можно рассматривать как момент прихода волны от места замыкания в начало линии. К времени t1 прибавляют время двойного пробега волны по линии , определяемое по приближенному расстоянию Lзп в соответствии с волновым способом [8], от которого в обе стороны откладывают зону поиска следующего максимума напряжения шириной, определяемой параметром К. Значение параметра К зависит от предварительно определенного расстояния Lзп, поскольку погрешность способа [2] возрастает с увеличением расстояния до места замыкания. Приближенно К принимают линейно изменяющимся от 0,1 до 0,2 при варьировании расстояния Lзп от начала до конца линии, т.е. , где L - длина линии. Таким образом, поиск второго максимума напряжения выполняют на отрезке времени .

Момент времени, соответствующий второму максимуму, обозначают t2, после чего уточненное расстояние определяют как .

Ни фиг.3. приведена кривая переходного тока нулевой последовательности (1) в воздушной линии (ВЛ) реальной радиальной распределительной сети 10 кВ при искусственном дуговом замыкании на землю на расстоянии 54 км от источника (длина ВЛ 77 км). Предварительно определенное расстояние составило Lзп=59 км.

Обработка переходного тока нулевой последовательности выполнена фильтром нижних частот (фильтром Чебышева первого рода) с частотой среза 5 кГц и коэффициенте затухания 40 дБ на частоте 30 кГц (кривая 2 на фиг.3). Крутизна затухания фильтра не является критичной и может составлять 12-18 дБ на октаву. Некритична также и неравномерность коэффициента передачи фильтра в полосе пропускания, которая допустима до 2 дБ. Время первого максимума составило t1=410 мкс, временной отрезок, на котором выполняется поиск второго максимума, t∈ [733, 873] мкс (ширина участка поиска второго максимума ). Время второго максимума составило t2=750 мкс, уточненное расстояние до места замыкания - L3=51 км, и погрешность в определении расстояния после уточнения уменьшилась с 9,3 до 5,5%.

Таким образом, определение расстояния до места замыкания на землю без отключения присоединения осуществляется в два этапа: путем предварительной оценки расстояния на основе максимальной производной, регистрируемой в момент замыкания, и последующего уточнения этого значения на основе измерения и обработки тока нулевой последовательности в линии с замыканием. Применение данного двухэтапного способа позволяет определять расстояния до мест замыкания в радиальных распределительных сетях с высокой точностью.

Источники информации

1. Измерение расстояний до мест повреждений на воздушных и кабельных линиях электропередачи и связи / В.Л.Бакиновский, А.П.Осадчий, Н.И.Сосфенов, В.К.Спиридонов. - ЦНИЭЛ, 1954, вып.2.

2. Патент РФ №2216749 (от 11.01.2002). Способ определения расстояния до места однофазного замыкания на землю в распределительных сетях / Качесов В.Е., 2004, БИ №2.

3. Качесов В.Е., Ларионов В.Н., Овсянников А.Г. О результатах мониторинга перенапряжений при однофазных дуговых замыканиях на землю в распределительных кабельных сетях // Электрические станции, 2002, №8.

4. Кадомская К.П., Качесов В.Е., Лавров Ю.А., Овсянников А.Г., Сахно В.А. Диагностика и мониторинг кабельных сетей средних классов напряжения // Электротехника, 2000, №11.

5. Майборода В.Н., Обабков В.К. Внедрение устройств полного подавления дуговых замыканий на землю в сети СИ 6 кВ Тюменской ТЭЦ-1 на основе резонансного заземления нейтрали. / Доклады научно-технической конференции "Режимы заземления нейтрали сетей 3-6-10-35 кВ". - Новосибирск: ГЦРО, 2000.

6. H.W.Dommel. Digital computer solution of electromagnetic transients in single and multi-phase networks // IEEE Trans. Power App. and Systems, vol. PAS-88, April 1969, pp.388-399.

7. The Electromagnetic Transients Program (EMTP). Rule Book 1, 2. DCG/EPRJ, 1996.

8. Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. М.: Энергоатомиздат, 1982.

Способ определения расстояния до места однофазного замыкания в радиальных распределительных сетях, заключающийся в том, что напряжение поврежденной фазы регистрируют на шинах источника питания в начальный момент замыкания, аппроксимируют полиномом второй степени, определяют абсолютное максимальное значение производной в начале участка аппроксимации, нормируют по отношению к напряжению пробоя и по расчетной зависимости расстояния до места замыкания от максимума нормированной производной напряжения для конкретной линии в данной сети определяют приближенное расстояние Lзп до места замыкания, отличающийся тем, что одновременно с напряжением поврежденной фазы регистрируют в поврежденном присоединении переходный ток нулевой последовательности, подавляют в нем высшие частоты, превышающие частоту среза на обработанной кривой тока нулевой последовательности определяют первый максимум, соответствующий ему момент времени t1 и временной отрезок

где

L - длина линии, ν - скорость электромагнитной волны в линии,

на котором определяют второй максимум того же знака и его время t2, уточненное расстояние до места замыкания рассчитывают по выражению



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения перенапряжений при однофазных дуговых замыканиях на землю в распределительных сетях с изолированной нейтралью.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах защиты электрических аппаратов и установок в однофазных сетях с изолированными от корпуса («земли») выводами и в трехфазных (многофазных) сетях с изолированной нейтралью.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, в частности к области контроля целостности протяженных линий электропитания с распределенной параллельной или параллельно-последовательной нагрузкой, например линий электроосвещения городов и предприятий, и может быть использовано, в том числе, для определения участков обрывов силовых линий электропитания, расположенных между элементами нагрузки (например, приборами освещения).

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, в частности к области контроля целостности протяженных линий электропитания распределенной параллельной или параллельно-последовательной нагрузки, например, линий электроосвещения городов и предприятий, и может быть использовано в том числе для определения участков обрывов силовых линий электропитания, расположенных между элементами нагрузки (например, приборами освещения).

Изобретение относится к электрическим сетям, а именно трехфазным линиям электропередачи с изолированной или компенсированной нейтралью, и может использоваться, например, для определения удаленности однофазного замыкания на землю в трехфазных линиях электропередачи для электроснабжения автоблокировки на железных дорогах.

Изобретение относится к электрическим сетям, а именно трехфазным линиям электропередачи с изолированной или компенсированной нейтралью, и может использоваться, например, для определения удаленности однофазного замыкания на землю в трехфазных линиях электропередачи для электроснабжения автоблокировки на железных дорогах.

Изобретение относится к электрическим сетям, а именно трехфазным линиям электропередачи с изолированной или компенсированной нейтралью, и может использоваться, например, для определения удаленности однофазного замыкания на землю в трехфазных линиях электропередачи для электроснабжения автоблокировки на железных дорогах.

Изобретение относится к технике обеспечения нормального функционирования высоковольтных линий продольного электроснабжения железных дорог с изолированной нейтралью.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для дистанционного определения расстояния до места повреждения - однофазного замыкания на землю линии электропередачи, например, при плавке на ней гололеда постоянным или переменным током.

Изобретение относится к устройствам контроля изоляции сети постоянного тока, сигнализации ухудшения изоляции сети постоянного тока, поиска мест ухудшения изоляции в сети постоянного тока, преимущественно в сетях постоянного тока электростанций и подстанций

Изобретение относится к электроизмерительной технике

Изобретение относится к электрической защите энергосистемы, а именно к способу электрической защиты линии электропередачи (ЛЭП) на дистанционном принципе действия
Изобретение относится к области проверки и контроля электрических систем и цепей управления, и может быть использовано для проверки работоспособности автоматизированных коктрольно-проверочных аппаратур, состоящих из блока управления и контроля (ПЭВМ) и нескольких блоков контроля энергетических и информационных цепей

Изобретение относится к электротехнике, а именно к определению местоположения повреждений в сетях 6-35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при эксплуатации трехфазных электрических сетей с изолированной или компенсированной нейтралью для оперативного определения места их повреждения без отключения потребителей

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при эксплуатации трехфазных электрических сетей с изолированной или компенсированной нейтралью для оперативного определения места их повреждения без отключения потребителей

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при эксплуатации трехфазных электрических сетей с изолированной или компенсированной нейтралью для оперативного определения места повреждения до выезда на место

Изобретение относится к передаче данных и, в частности, к усовершенствованной системе синхронизации данных Web-фермы

Изобретение относится к контролю линий электросвязи
Наверх