Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по замерам с двух ее концов (варианты)



Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по замерам с двух ее концов (варианты)
Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по замерам с двух ее концов (варианты)
Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по замерам с двух ее концов (варианты)

Владельцы патента RU 2505827:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "ИрГТУ") (RU)

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по несинхронизированным замерам с двух ее концов. Технический результат: повышение точности определении места повреждения. Сущность: измеряют с двух концов линии несинхронизированные по углам комплексные фазные токи и напряжения основной частоты в момент короткого замыкания. Определяют значения сопротивлений от первого конца линии до места повреждения и сопротивления от второго конца линии до места повреждения. Преобразуют фазные токи и напряжения в симметричные составляющие - комплексные токи и напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей. Определяют значение угла между напряжениями нулевой, обратной или прямой последовательности по концам линии или значение угла между фазными напряжениями по концам линии. Выполняют синхронизацию путем поворачивания векторов комплексных величин токов и напряжений на полученный угол. Определяют относительные расстояния от концов линии до места повреждения по соответствующим выражениям. 3 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения угла между напряжениями и токами по концам линии при несинхронизированных замерах с двух ее концов и для уточнения места короткого замыкания на линиях электропередачи по замерам с двух ее концов.

Изобретение относится к приоритетному направлению развития науки и технологий «Технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и потребления тепла и электроэнергии» [Алфавитно-предметный указатель к Международной патентной классификации по приоритетным направлениям развития науки и технологий / Ю.Г. Смирнов, Е.В. Скиданова, С.А. Краснов. - М.: ПАТЕНТ, 2008, - с.97], так как решает проблему уменьшения времени задержек при транспортировке электроэнергии потребителям в случае повреждения электрических сетей.

Известен способ определения места повреждения на воздушных линиях электропередачи [Заявка на изобретение RU №2001102357, G01R 31/08, дата публикации заявки 20.12.2002], в котором раскрывается несколько методов, в качестве примера рассмотрим первый метод (как наиболее похожий) - метод полного сопротивления.

Метод полного сопротивления реализуется следующим образом. Измеряют с одной (и с другой) стороны линии фазные токи и напряжения основной частоты в момент короткого замыкания и ток предаварийного режима в фазе А. По измеренным величинам определяют расчетные значения напряжений и токов в зависимости от вида короткого замыкания. При однофазных коротких замыканиях в качестве расчетных значений используют фазное напряжение, компенсированный фазный ток и аварийная составляющая полного тока короткого замыкания; при многофазных коротких замыканиях - линейное напряжение, линейный ток и аварийная составляющая полного тока короткого замыкания. Кроме того, в расчете используют параметры схемы замещения сети. Далее осуществляют итерационный процесс, на первой итерации которого коэффициент токораспределения, необходимый для определения аварийной составляющей полного тока короткого замыкания, принимают равным единице, а полное сопротивление от начала линии до места повреждения находят через расчетные величины напряжений и токов. Отношение полного сопротивления от начала линии до места повреждения к полному сопротивлению линии на первой итерации приближенно указывает, где произошло повреждение. Через найденное на первой итерации полное сопротивление, на второй итерации уточняют коэффициент токораспределения и вновь производят расчет полного сопротивления от начала линии до места повреждения (уже с откорректированным коэффициентом токораспределения). Определяют отношение полного сопротивления от начала линии до места повреждения к полному сопротивлению линии (для второй итерации). Если разница между указанным соотношением на первой и на второй итерациях меньше предварительно задаваемой величины δ, отвечающей за точность определения места повреждения, то расчет заканчивают. Если больше, то расчет продолжают по аналогии с предыдущими итерациями, до тех пор, пока не будет достигнута заданная точность в определении места повреждения.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками каждого из вариантов заявляемого способа, являются измерение фазных токов и напряжений в момент короткого замыкания на линии на одном конце линии, определение вида короткого замыкания и определение по соотношению измеренных с одного конца величин расстояния до места короткого замыкания и итерационное уточнение искомых параметров. Аналогично по соотношению измеренных величин с другого конца определяют расстояние до места короткого замыкания со второго конца.

Описанный аналог определения места повреждения, обладают таким существенным недостатком, как необходимость создания полной схемы замещения сети для определения комплексных сопротивлений прямой, обратной и нулевой последовательностей и эквивалентных ЭДС питающих систем по сторонам линии.

Указанный недостаток может приводить к значительной погрешности в определении места повреждения, из-за не полного учета составляющих схемы замещения питающих систем, которые могут изменяться в зависимости от режима.

Известен способ определения места повреждения на воздушных линиях электропередачи [Заявка RU №2009137563/28, G01R 31/08 (2006.01), дата публикации 20.04.2011], в котором указанные недостатки устраняются. В этом способе измеряют с двух концов линии фазные напряжения и токи, преобразуют их в расчетные комплексные значения по предложенным выражениям, и, используя мнимые части расчетных величин, находят расчетным путем относительные и физические расстояния места повреждения от концов линии. В этом способе не используют эквивалентные параметры питающих систем, устранено влияние переходного сопротивления.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками каждого из вариантов заявляемого способа, являются: измерение с двух концов линии (' - один конец линии, '' - второй конец линии) не синхронизированных по углам комплексных фазных токов , и напряжений , основной частоты в момент короткого замыкания, определение вида короткого замыкания, расчетным путем с использованием замеров с обоих концов определение относительного значения расстояния до места короткого замыкания n и расстояние до места короткого замыкания Lk=n*L.

Недостатком указанного способа, является необходимость использования только мнимых составляющих расчетных величин.

Указанный недостаток может приводить к погрешности в определении места повреждения из-за недостаточного объема учитываемых параметров.

Известен способ определения места повреждения на воздушных линиях электропередачи [Технология векторной регистрации параметров и ее применение для управления режимами ЕЭС России, Электро, №2, 2011, с.2-5], в котором необходимость использования только мнимых составляющих расчетных величин устраняется. В этом способе предварительно измеряют угол между токами по концам линии. Что выполнят путем использования цифровых каналов связи между концами линии или путем использования спутниковой синхронизации времени. При использовании цифровых каналов связи углы определяют путем выполнения выборок синхронизированных по времени или путем постоянного вычисления времени прохождения сигнала между полукомплектами дифференциальной защиты линии. При использовании спутниковой синхронизации времени импульсы синхронизации времени получают от приемников сигнала ГЛОНАСС (GPS). Далее измеряют с двух концов линии фазные напряжения и токи, преобразуют их в расчетные комплексные значения по предложенным выражениям, и, используя полные части расчетных величин, находят расчетным путем относительные и физические расстояния места повреждения от концов линии. В этом способе не используют эквивалентные параметры питающих систем, устранено влияние переходного сопротивления.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками каждого из вариантов заявляемого способа, являются измерение фазных токов и напряжений в момент короткого замыкания на линии на обоих концах линии, определение вида короткого замыкания, определение угла между токами и напряжениями по концам линии и определение по соотношению измеренных величин расстояния до места короткого замыкания.

Основная особенность способа - это возможность учета влияния питания с противоположного конца линии, а также исключение погрешности от переходного сопротивления в месте короткого замыкания. Для реализации этого метода не требуется полная модель сети, т.е. программы расчета установившихся и аварийных режимов сети. Кроме того, не требуется производить предварительные измерения тока нагрузки, которые используют для компенсации погрешности от влияния нагрузки.

Недостатком способа является необходимость использования сложного оборудования и алгоритмов, например, цифровых каналов связи между концами линии, когда углы определяют путем выполнения выборок синхронизированных по времени или путем постоянного вычисления времени прохождения сигнала между полукомплектами дифференциальной защиты линии, или оборудования спутниковой синхронизации времени, когда импульсы синхронизации времени получают от приемников сигнала ГЛОНАСС (GPS).

Указанный недостаток существенно усложняет процедуру определении места повреждения и не везде может использоваться из-за отсутствия необходимого оборудования.

Из уровня техники не известен способ, который позволил бы определять место короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по замерам с двух ее концов без использования сложного оборудования и цифровых каналов связи между концами линии, необходимого для измерения угла между токами и напряжениями по концам линии, и который можно было бы принять за прототип заявляемой группы изобретений как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату.

Заявляемая группа изобретений направлена на решение задачи по созданию технологий, позволяющих повысить эффективность электроснабжения.

Технический результат изобретения заключается в повышении точности определении места повреждения за счет итерационной синхронизации измеренных величин токов и напряжений по концам линии не синхронизированных по углу.

Технический результат достигается тем, что согласно изобретению по п.1 формулы изобретения в способе определения места короткого замыкания на линии электропередачи по замерам с двух ее концов, имеющей комплексное сопротивление прямой (индекс 1), обратной (индекс 2) и нулевой (индекс 0) последовательностей Z 1Л, Z2Л, Z0Л, длину L, соединяющей две питающие системы, в котором измеряют с двух концов линии (' - один конец линии, '' - второй конец линии) несинхронизированные по углам комплексные фазные токи , и напряжения , основной частоты в момент короткого замыкания, определяют вид короткого замыкания, определяют любыми известными средствами относительное значение расстояния до места короткого замыкания n, определяют значения сопротивлений Z'1Л, Z'2Л, Z'0Л от первого конца линии до места повреждения и сопротивления Z''1Л, Z''2Л, Z''0Л от второго конца линии до места повреждения, преобразуют фазные токи и напряжения в симметричные составляющие комплексные токи и напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей определяют для замыканий на землю значение угла между напряжениями нулевой последовательности по концам линии по выражению:

и уточняют расстояние до места повреждения, для чего изменяют на втором конце линии углы векторов напряжения и тока нулевой последовательности на величину φ0, и определяют относительные расстояния от концов линии до места повреждения по выражениям:

; .

Технический результат достигается тем, что согласно изобретению по п.2 формулы изобретения в способе определения места короткого замыкания на линии электропередачи по замерам с двух ее концов, имеющей комплексное сопротивление прямой (индекс 1), обратной (индекс 2) и нулевой (индекс 0) последовательностей Z 1Л, Z2Л, Z0Л, длину L, соединяющей две питающие системы, в котором измеряют с двух концов линии ('' - один конец линии, '' - второй конец линии) несинхронизированные по углам комплексные фазные токи , и напряжения , основной частоты в момент короткого замыкания, определяют вид короткого замыкания, определяют любыми известными средствами относительное значение расстояния до места короткого замыкания n, определяют значения сопротивлений Z'1Л, Z'2Л, Z'0Л от первого конца линии до места повреждения и сопротивления Z''1Л, Z''2Л, Z''0Л от второго конца линии до места повреждения, преобразуют фазные токи и напряжения в симметричные составляющие комплексные токи и напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей определяют предпочтительно для двухфазного замыкания значение угла между напряжениями обратной последовательности по концам линии по выражению:

,

уточняют расстояние до места повреждения, для чего изменяют на втором конце линии углы векторов напряжения и тока обратной последовательности на величину φ2, и определяют предпочтительно для двухфазного замыкания относительные расстояния от концов линии до места повреждения по выражениям:

; .

Технический результат достигается тем, что согласно изобретению по п.1 формулы изобретения в способе определения места короткого замыкания на линии электропередачи по замерам с двух ее концов, имеющей комплексное сопротивление прямой (индекс 1), обратной (индекс 2) и нулевой (индекс 0) последовательностей Z 1Л, Z2Л, Z0Л, длину L, соединяющей две питающие системы, в котором измеряют с двух концов линии (' - один конец линии, '' - второй конец линии) несинхронизированные по углам комплексные фазные токи , и напряжения , основной частоты в момент короткого замыкания, определяют вид короткого замыкания, определяют любыми известными средствами относительное значение расстояния до места короткого замыкания n, определяют значения сопротивлений Z'1Л, Z'2Л, Z'0Л от первого конца линии до места повреждения и сопротивления Z''1Л, Z''2Л, Z''0Л от второго конца линии до места повреждения, преобразуют фазные токи и напряжения в симметричные составляющие комплексные токи и напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей и определяют для любых замыканий значение угла между напряжениями прямой последовательности по концам линии по выражению:

,

или значение угла между фазным напряжениями по концам линии по выражению:

,

где: - компенсированный фазный ток первого конца;

- компенсированный фазный ток второго конца;

(для одноцепной линии), уточняют расстояние до места повреждения, для чего изменяют на втором конце линии углы векторов напряжения и тока прямой последовательности на величину φ1, векторов фазного напряжения и фазного компенсированного тока на величину φF, и определяют для любых замыканий расстояния от концов линии до места повреждения по выражениям:

; ,

или

; ,

Новизну заявляемых вариантов технического решения, охарактеризованных в пунктах 1-3 формулы изобретения, доказывает новый подход, который позволяет найти точное значение угла между напряжениями и токами по концам линии при несинхронизированных замерах с двух ее концов, позволяет повысить точность определения места повреждения, и в то же время дает возможность практической реализации метода, благодаря раскрытию довольно простых средств и методов и отсутствию сложного оборудования и громоздких вычислений и сложных математических преобразований, что подтверждает соответствие заявляемых технических решений условию патентоспособности «промышленная применимость».

Из уровня техники неизвестны отличительные существенные признаки заявляемых способов, охарактеризованных в пунктах 1-3 формулы изобретения, что подтверждает их соответствие условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Группа изобретений поясняется чертежом, где

на фиг.1 представлена общая схема замещения линии электропередачи;

на фиг.2 представлена схема замещения линии для однофазного короткого замыкания.

На Фиг.1 показана однолинейная схема замещения линии электропередачи длиной L, имеющей комплексное сопротивление прямой (индекс 1), обратной (индекс 2) и нулевой (индекс 0) последовательностей Z 1Л, Z2Л, Z0Л, длину L, соединяющей шины 1 и 2 двух систем 3 и 4 с эквивалентными параметрами (ЭДС и комплексные сопротивления соответственно , , , , ' - один конец линии, '' - второй конец линии). На линии показано короткое замыкание 5 за переходным сопротивлением (RП) 6 на расстоянии (LK) 7 от одного конца линии, сопротивление от одного конца линии до места короткого замыкания 8, сопротивление от другого конца линии до места короткого замыкания 9. При возникновении короткого замыкания на линии по ней протекают ток 10 в сопротивлении 8, ток 11 в сопротивлении 9, сумма которых дает полный ток короткого замыкания 12 в переходном сопротивлении 6, при этом на шинах 1 и 2 измеряют с двух концов линии несинхронизированные по углам комплексные фазные токи 13 , и напряжения 15 , .

Рассмотрим однофазное короткое замыкание на одноцепной линии с двухсторонним питанием. Параметры аварийного режима (13, 14, 15, 16) замерены с двух сторон и поэтому влияние RП (6) и питающих систем (3, 4) можно исключить.

Падение напряжения до точки К.З. с двух сторон (Фиг.1) можно записать как:

После преобразования выражения (1), получим:

Разделив правую и левую часть на уравнения (2), получим:

Далее преобразуя уравнения (3), получим:

где:

- ток компенсации для одиночной линии.

- коэффициент компенсации для одиночной линии, параметр линии.

Для реализации способа по п.1 формулы изобретения измеряют комплексные величины фазных токов , и напряжений , по концам линии, определяют любыми известными средствами относительное значение расстояния до места короткого замыкания n, определяют значения сопротивлений Z 1Л, , Z'2Л, Z'0Л от первого конца линии до места повреждения и сопротивления Z''1Л, Z''2Л, Z''0Л от второго конца линии до места повреждения, преобразуют фазные токи и напряжения в симметричные составляющие комплексные токи и напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей определяют для замыканий на землю значение угла между напряжениями нулевой последовательности по концам линии по выражению:

,

и уточняют расстояние до места повреждения, для чего изменяют на втором конце линии углы векторов напряжения и тока нулевой последовательности на величину φ0, и определяют относительные расстояния от концов линии до места повреждения по выражениям:

; .

Для реализации способа по п.2 формулы изобретения измеряют комплексные величины фазных токов , и напряжений , по концам линии, определяют любыми известными средствами относительное значение расстояния до места короткого замыкания n, определяют значения сопротивлений Z 1Л, Z'2Л, Z'0Л от первого конца линии до места повреждения и сопротивления Z 1Л, Z''2Л, Z''0Л от второго конца линии до места повреждения, преобразуют фазные токи и напряжения в симметричные составляющие комплексные токи и напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей определяют предпочтительно для двухфазного замыкания значение угла между напряжениями обратной последовательности по концам линии по выражению:

, уточняют расстояние до места повреждения, для чего изменяют на втором конце линии углы векторов напряжения и тока обратной последовательности на величину φ2, и определяют предпочтительно для двухфазного замыкания относительные расстояния от концов линии до места повреждения по выражениям:

; .

Для реализации способа по п.3 формулы изобретения измеряют комплексные величины фазных токов , и напряжений , по концам линии, определяют любыми известными средствами относительное значение расстояния до места короткого замыкания n, определяют значения сопротивлений Z'1Л, Z'2Л, Z'0Л от первого конца линии до места повреждения и сопротивления Z''1Л, Z''2Л, Z''0Л от второго конца линии до места повреждения, преобразуют фазные токи и напряжения в симметричные составляющие комплексные токи и напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей определяют для любых замыканий значение угла между напряжениями прямой последовательности по концам линии по выражению:

,

или значение угла между фазным напряжениями по концам линии по выражению:

,

где: - компенсированный фазный ток первого конца;

- компенсированный фазный ток второго конца;

(для одноцепной линии), уточняют расстояние до места повреждения, для чего изменяют на втором конце линии углы векторов напряжения и тока прямой последовательности на величину φ1, векторов фазного напряжения и фазного компенсированного тока на величину φF, и определяют для любых замыканий расстояния от концов линии до места повреждения по выражениям:

, ,

или

, .

Рассмотрим на примере реального короткого замыкания, параметры токов и напряжений которого измерены по концам линии и являются несинхронными (Фиг.2). Расстояние короткого замыкания от первого конца линии L'=7,8 км, от второго, соответственно, L''=107,92 км.

В реальном несинхронном замере вектора напряжений фазы А по концам линии приняты за оси отсчета, а углы остальных векторов токов и напряжений измеряют относительно своих осей отсчета.

Параметры моделируемой линии:

Напряжение линии U=110 кВ
Длина линии L=115,72 км
Поврежденная фаза В

Z0уд=0,354+1,415i. - погонное сопротивление нулевой последовательности (Ом/км)

Z1уд=0,204+0,4i - погонное сопротивление прямой последовательности (Ом/км)

Полное сопротивление линии:

Z0Л=40,965+163,744i _ полное сопротивление линии нулевой последовательности (ом).

Z1Л=23,607+46,288i - полное сопротивление линии прямой последовательности (ом).

Исходные данные параметров короткого замыкания в фазных координатах.

Напряжение в начале линии: Напряжение в конце линии:
Токи в начале линии: Токи в конце линии:

Поворотный множитель:

, .

Определение симметричных составляющих параметров аварийного режима.

Напряжение в начале линии:

Токи в начале линии:

Напряжение в конце линии:

Токи в конце линии:

Определение места повреждения.

По замеру токов и напряжения обратной последовательности по концам линии находим расчетным путем расстояние до места повреждения от начала линии:

Определяем угол сдвига между векторными диаграммами параметров аварийного режима по концам линии по обратной последовательности:

Таким образом получили, что векторная диаграмма токов и напряжений со стороны системы Б повернута относительно системы А на угол сдвига ΔФ2=-8 градусов.

Проверяем определение места повреждения с учетом полученного угла. Исходные данные параметров короткого замыкания в фазных координатах.

Напряжение в начале линии: Напряжение в конце линии:
Токи в начале линии: Токи в конце линии:

Поворотный множитель:

, .

Определение симметричных составляющих параметров аварийного режима.

Напряжение в конце линии:

Токи в конце линии:

Определяем место повреждения по замеру токов и напряжений обратной последовательности по концам линии с учетом полученного угла сдвига.

Расчет от начала ВЛ: Расстояние до места повреждения от начала ВЛ:

Реальное расстояние до места замыкания 7,8 км, при расчете без учета угла получили 11 км. С учетом угла по обратной последовательности получили расстояние 8,37 км.

Рассмотрим на примере другого реального короткого замыкания, параметры токов и напряжений которого измерены по концам линии и являются несинхронными. Расстояние короткого замыкания от первого конца линии L'=0,4 км, от второго, соответственно, L''=111,47 км.

В реальном несинхронном замере вектора напряжений фазы А по концам линии приняты за оси отсчета, а углы остальных векторов токов и напряжений измеряют относительно своих осей отсчета.

Параметры моделируемой линии:

Напряжение линии U=110 кВ
Длина линии L=118,87 км
Поврежденная фаза А

z0yy=0,394+1,44587i. - погонное сопротивление нулевой последовательности линии (Ом/км)

z1yy=0,244+0,3889i. - погонное сопротивление прямой последовательности линии (Ом/км)

Полное сопротивление линии:

z0Л=44,077+163,185i - полное сопротивление нулевой последовательности линии (Ом).

z1Л=27,296+43,506i - полное сопротивление прямой последовательности линии (Ом).

Исходные данные параметров короткого замыкания в фазных координатахах.

Напряжение в начале линии: Напряжение в конце линии:
Токи в начале линии: Токи в конце линии:

Поворотный множитель:

, .

Определение симметричных составляющих параметров аварийного режима.

Напряжение в начале линии:

Токи в начале линии:

Напряжение в конце линии:

Токи в конце линии:

Компенсированный фазный ток в начале линии:

где

Компенсированный фазный ток в конце линии:

Определение места повреждения.

Было определено расчетным путем расстояние до места повреждения от начала линии одним из известных методов:

Lкз=1,52 км

Определяем угол сдвига между векторными диаграммами параметров аварийного режима по концам линии:

1. По прямой последовательности

2. По фазным величинам

Рассмотрим синхронизацию векторных измерений токов и напряжений по концам линии на угол определенный по прямой последовательности.

Получили, что векторная диаграмма токов и напряжений со стороны системы Б повернута относительно системы А на угол сдвига ΔФ1=52 градуса.

Проводим проверку определения места повреждения с учетом полученного угла.

Исходные данные параметров короткого замыкания в фазных координатахах.

Напряжение в начале линии: Напряжение в конце линии:
Токи в начале линии: Токи в конце линии:

Поворотный множитель:

, .

Определение симметричных составляющих параметров аварийного режима. Напряжение в конце линии:

Токи в начале линии:

Компенсированный фазный ток в конце линии с учетом угла сдвига определенный по прямой последовательности:

Определяем место повреждения по измерению токов и напряжений прямой последовательности по концам линии с учетом полученного угла сдвига.

Расчет от начала ВЛ: Расстояние до места повреждения от начала ВЛ:

Реальное расстояние до места замыкания 0,4 км, при расчете без учета угла получили 1,54 км. С учетом угла сдвига определенного по прямой последовательности получили по измерению токов и напряжений прямой последовательности по концам линии расстояние 0,605 км.

Еще рассмотрим синхронизацию векторных измерений токов и напряжений по концам линии на угол определенный по фазным величинам.

Получили, что векторная диаграмма токов и напряжений со стороны системы Б повернута относительно системы А на угол сдвига ΔФF=47 градусов.

Проведем проверку определения места повреждения. Исходные данные параметров короткого замыкания в фазных координатах.

Напряжение в начале линии: Напряжение в конце линии:
Токи в начале линии: Токи в конце линии:

Поворотный множитель:

, .

Определение симметричных составляющих параметров аварийного режима.

Напряжение в конце линии:

Токи в конце линии:

Компенсированный фазный ток в конце линии с учетом угла сдвига определенным по фазным величинам:

Определяем место повреждения по измерению фазного напряжения и компенсированного фазного тока по концам линии с учетом угла сдвига полученного по фазным величинам.

Расчет от начала ВЛ: Расстояние до места повреждения от начала ВЛ:

Реальное расстояние до места замыкания 0,4 км. При расчете без учета угла получили 1,54 км. С учетом угла сдвига определенного по фазным величинам получили по замеру фазного напряжений и компенсированного фазного тока расстояние 0,487 км.

Проверка показала высокую точность определения угла и места повреждения. Определение места повреждения, выполненное по предложенной методике для схемы на фиг.1, показало также полное отсутствие методической погрешности при наличии переходного сопротивления от 5 до 50 Ом и при изменениях нагрузочного режима в широких диапазонах. Погрешность отсутствует как при измерениях со стороны слабой, так и со стороны мощной системы.

Таким образом, использованием алгоритма определения угла сдвига между напряжениями и токами по концам линии и уточнения расстояния до места повреждения при двухстороннем несинхронизированном замере на основании известного неточного расстояния до места повреждения, достигается более точное определение расстояние до места короткого замыкания и точный угол между напряжениями и токами по концам линии.

Значение угла между напряжениями и токами по концам линии могут быть использованы для других целей, например для анализа режима другой части сети.

1. Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по замерам с двух ее концов, имеющей комплексное сопротивление прямой (индекс 1), обратной (индекс 2) и нулевой (индекс 0) последовательностей Z 1Л, Z2Л, Z0Л, длину L, соединяющей две питающие системы, в котором измеряют с двух концов линии (' - один конец линии, '' - второй конец линии) несинхронизированные по углам комплексные фазные токи , и напряжения , основной частоты в момент короткого замыкания, определяют вид короткого замыкания, отличающийся тем, что определяют любыми известными средствами относительное значение расстояния до места короткого замыкания n, определяют значения сопротивлений Z1Л, Z2Л, Z0Л от первого конца линии до места повреждения и сопротивления Z1Л, Z2Л, Z0Л от второго конца линии до места повреждения, преобразуют фазные токи и напряжения в симметричные составляющие комплексные токи и напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей определяют для замыканий на землю значение угла между напряжениями нулевой последовательности по концам линии по выражению:

уточняют расстояние до места повреждения, для чего изменяют на втором конце линии углы векторов напряжения и тока нулевой последовательности на величину φ0, и определяют для замыканий на землю относительные расстояния от концов линии до места повреждения по выражениям:

2. Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по замерам с двух ее концов, имеющей комплексное сопротивление прямой (индекс 1), обратной (индекс 2) и нулевой (индекс 0) последовательностей Z 1Л, Z2Л, Z0Л, длину L, соединяющей две питающие системы, в котором измеряют с двух концов линии (' - один конец линии, '' - второй конец линии) несинхронизированные по углам комплексные фазные токи , , , основной частоты в момент короткого замыкания, определяют вид короткого замыкания, определяют любыми известными средствами относительное значение расстояния до места короткого замыкания n, определяют значения сопротивлений Z'1Л, Z'2Л, Z'0Л от первого конца линии до места повреждения и сопротивления Z''1Л, Z''2Л, Z''0Л от второго конца линии до места повреждения, преобразуют фазные токи и напряжения в симметричные составляющие комплексные токи и напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей определяют предпочтительно для двухфазного замыкания значение угла между напряжениями обратной последовательности по концам линии по выражению:

уточняют расстояние до места повреждения, для чего изменяют на втором конце линии углы векторов напряжения и тока обратной последовательности на величину φ2, и определяют предпочтительно для двухфазного короткого замыкания относительные расстояния от концов линии до места повреждения по выражениям:

3. Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по замерам с двух ее концов, имеющей комплексное сопротивление прямой (индекс 1), обратной (индекс 2) и нулевой (индекс 0) последовательностей Z 1Л, Z2Л, Z0Л, длину L, соединяющей две питающие системы, в котором измеряют с двух концов линии (' - один конец линии, '' - второй конец линии) несинхронизированные по углам комплексные фазные токи , и напряжения , основной частоты в момент короткого замыкания, определяют вид короткого замыкания, определяют любыми известными средствами относительное значение расстояния до места короткого замыкания n, определяют значения сопротивлений Z'1Л, Z'2Л, Z'0Л от первого конца линии до места повреждения и сопротивления Z''1Л, Z''2Л, Z''0Л от второго конца линии до места повреждения, преобразуют фазные токи и напряжения в симметричные составляющие комплексные токи и напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей определяют для любых замыканий значение угла между напряжениями прямой последовательности по концам линии но выражению:

или значение угла между фазными напряжениями по концам линии по выражению:

где - компенсированный фазный ток первого конца, A;
- компенсированный фазный ток второго конца, А;
- (для одноцепной линии),
уточняют расстояние до места повреждения, для чего изменяют на втором конце линии углы векторов напряжения и тока прямой последовательности на величину φ1, векторов фазного напряжения и фазного компенсированного тока на величину φF, и определяют для любых замыканий относительные расстояния от концов линии до места повреждения по выражениям:

или



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электроэнергетике, конкретнее - к релейной защите и автоматике электрических систем. Сущность: определение места повреждения выполняется в два этапа.

Изобретение относится к релейной защите и автоматике электрических систем. Сущность: контролируемая сеть наблюдается на обеих сторонах.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи. Сущность: измеряют массивы мгновенных значений сигналов напряжений и токов трех фаз в начале и в конце линии для одних и тех же моментов времени.

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может быть использовано в устройствах защиты для определения дальности до места однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) в трехфазных распределительных сетях среднего класса напряжений с изолированной, компенсированной или заземленной через резистор нейтралью.

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может быть использовано в устройствах защиты для определения дальности до места однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) в трехфазных распределительных сетях среднего класса напряжений с изолированной, компенсированной или заземленной через резистор нейтралью.

Использование: в электроэнергетике для определения места короткого замыкания на линии электропередачи переменного тока. Технический результат: повышение достоверности определения расстояния до места повреждения в линии электропередачи.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения места повреждения (ОМП) в линиях нейтралей, соединяющих средние точки преобразовательных подстанций электропередач постоянного тока (ППТ) высокого напряжения.

Изобретение относится к релейной защите и автоматике линий электропередачи и предназначено для случая, когда наблюдение сети производится с обеих сторон без синхронизации наблюдений.

Изобретение относится к определению замыкания фазы на землю в трехфазной электрической сети. .

Изобретение относится к дефектоскопии изоляции кабельных изделий электроискровым методом неразрушающего контроля. .

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в кабельной промышленности для контроля и ремонта эмалевой изоляции проводов. Цель изобретения - увеличение точности контроля и протяженности дефектных участков в изоляции провода, а также создание возможности ремонта дефектных участков эмалевой изоляции проводов путем несения эмали на место обнаруженного дефекта при непрерывно перемещающемся проводе. Заявляемый способ заключается в подаче высокого напряжения на коронирующий датчик-электрод, протягивании контролируемого провода через коронирующий датчик-электрод и в формировании импульсов дефектов с коронирующего датчика-электрода, при этом дополнительно устанавливают на строго фиксированном расстоянии D от коронирующего датчика-электрода узел нанесения эмали. Затем при наличии дефекта формируют импульс протяженности дефекта, длительность которого Ti равняется времени прохождения дефекта в зоне действия коронирующего датчика-электрода. Передний фронт упомянутого импульса формируется по первому импульсу коронного разряда с дефекта, а задний фронт импульса формируется с задержкой после последнего импульса коронного разряда с дефекта на время где tз - время задержки; lк - среднеквадратическое значение длины контролируемого участка провода с момента погасания до момента зажигания коронного разряда в зонах его нестабильности горения при подходе к датчику-электроду и выходу из него дефектного участка изоляции; σ - среднеквадратичное отклонение lк от среднего значения; V - скорость движения контролируемого провода. После формирования переднего импульса дефекта через время t2=(D-VТд)/V, где Тд - время от открытия электромагнитного клапана узла нанесения эмали до попадания струи эмали из узла нанесения эмали на поверхность дефекта, расширяют импульс дефекта до величины Тр=Ti+Тд. По переднему фронту этого импульса открывают в момент времени t2 в узле нанесения эмали электромагнитный затвор и формируют электростатически заряженную струю эмали путем пропускания ее вдоль поверхности высоковольтного электрода, на который в момент времени t2 открытия электромагнитного затвора одновременно подают постоянный высоковольтный потенциал относительно заземленной жилы провода, величина которого лежит в диапазоне 2-5 кВ. Сформированную струю электростатически заряженной жидкой эмали подают на дефектный участок в течение времени Ti, затем по заднему фронту расширенного импульса отключают высоковольтный потенциал с высоковольтного электрода и закрывают электромагнитный затвор в узле нанесения эмали. После этого снимают излишки эмали, нанесенной на дефектный участок эмальизоляции, путем пропускания упомянутого участка с нанесенной на него жидкой эмалью через калибр, внутренний диаметр которого соответствует диаметру изолированного провода. После снятия с дефектного участка излишков эмали дефектный участок с нанесенной на него жидкой эмалью подвергают запечке и сушке. Заявляемый способ контроля и ремонта изоляции проводов позволяет по сравнению со способом-прототипом значительно повысить точность контроля и способен производить не только контроль, но и процесс ремонта дефектных участков эмалевой изоляции провода. 3 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в кабельной промышленности для контроля и ремонта эмалевой изоляции проводов. Сущность: провод протягивают через датчик дефектов и датчик скорости. При прохождении дефектного участка изоляции провода формируют импульс дефекта. Под движущимся проводом устанавливают узел для нанесения эмальизоляции на дефектный участок, выполненный в виде сосуда из электропроводного материала, корпус которого заземляют. Сосуд заполняют электрофоретическим составом. Над сосудом на расстоянии L1 от датчика дефектов устанавливают ролик. На расстояние L2 от ролика устанавливают подвижный элемент вертикального перемещения, на конце которого закреплена вилка с роликом, прижатым к поверхности контролируемого провода. Вилку с роликом закрепляют на высоте h от поверхности электрофоретического состава. За вилкой устанавливают калибр, диаметр которого соответствует диаметру контролируемого провода. Контролируемый провод протягивают через вилку с роликом и калибр. При обнаружении дефектного участка в изоляции провода задерживают сформированный импульс дефекта на время где V - скорость провода, tв - время вертикального перемещения провода на расстояние h+Δ, где Δ - глубина погружения провода в электрофоретический состав. По истечении времени tз по сформированному переднему фронту импульса дефекта включается исполнительное устройство вертикального перемещения и дефектный участок погружают на глубину Δ в электрофоретический состав. После этого отводят элемент вертикального перемещения в исходное положение и по команде из блока управления, сформированной по заднему фронту импульса дефекта провод останавливают. Отключают исполнительное устройство вертикального перемещения, отключают от датчика дефектов питающее напряжение, отсоединяют жилу провода от земли, подключают к ней положительный потенциал регулируемого источника постоянного тока и включают источник постоянного регулируемого тока. При этом величину положительного потенциала источника постоянного регулируемого тока изменяют до тех пор, пока значение тока анафореза не достигнет заданной величины. При этом токе осаждают пленку эмали на дефектный участок изоляции провода. Затем отключают от жилы провода источник постоянного регулируемого тока и выключают его. Жилу провода вновь заземляют. Подключают питающее напряжение к датчику дефектов. Включают узел запечки эмали и провод вновь приводят в движение, протягивая дефектный участок с нанесенной на него слоем эмали через калибр и узел запечки эмали. Технический результат: повышение точности контроля, возможность ремонта дефектных участков эмалевой изоляции провода. 3 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения места короткого замыкания на линиях электропередачи по несинхронизированным замерам с двух концов линии мгновенных значений токов и напряжений. Технический результат: повышение точности определении места повреждения. Технический результат достигается за счет точной синхронизации измеренных величин токов и напряжений по концам линии, не синхронизированных по времени при измерении. Синхронизация выполняется путем совмещения осциллограмм с двух концов линии по срезу начала короткого замыкания. 3 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Сущность: устройство (12) обнаружения неисправности вдоль кабеля (10) связи, соединяющего кодирующий блок (3) и маяк (5) наземного оборудования установки контроля железнодорожного транспортного средства, содержит: средства (14, 16, 34, 42) измерения полного сопротивления, выполненные с возможностью измерения на заранее определенной частоте (F6) фазы и модуля полного сопротивления кабеля (10) во время передачи электрического сигнала связи, генерируемого кодирующим блоком, в направлении маяка; и средства определения состояния кабеля, выполненные с возможностью сравнения измеренных фазы и модуля с контрольными значениями фазы и модуля полного сопротивления кабеля таким образом, чтобы определить одно из следующих состояний кабеля: состояние нормальной работы, состояние короткого замыкания и состояние разрыва цепи. Технический результат: возможность обнаружения неисправности практически в момент ее появления, указания ее местоположения и уточнение характера неисправности. 3 н. и 12 з. п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.

Изобретение относится к электроэнергетическим системам и может быть использовано для определения расстояния до места однофазного замыкания на землю линии электропередачи в сети переменного тока с изолированной нейтралью. Технический результат: расширение функциональных возможностей и повышение точности способа. Сущность: перед испытанием отключают поврежденную линию от рабочего источника и соединяют между собой фазы поврежденной линии на приемном конце. Затем подают испытательное напряжение U относительно земли на поврежденную линию и измеряют значения испытательных токов I1 и I2 в целой и поврежденной фазах линии. Находят величину сопротивления R2 от питающего конца линии до места повреждения R 2 = R 1 − U ( I 2 − I 1 ) 2 ⋅ I 2 ⋅ I 1 . Определяют расстояние l от точки приложения испытательного напряжения до места однофазного замыкания по формуле l = R 2 R 1 ⋅ L , где R1 - сопротивление целой фазы линии, L - длина линии. Точность замеров повышается, если перед началом испытаний измерить фактическое значение сопротивления целой фазы линии электропередачи из зависимости R1=0,5 U/I. Для этого подключают испытательный источник к двум фазам поврежденной линии и измеряют испытательный ток I. Точность повышается также, если использовать постоянное испытательное напряжение. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в кабельной промышленности для контроля и ремонта эмалевой изоляции проводов. Способ заключается в протягивании провода через датчик точечных повреждений и датчик скорости. В контролируемом проводе индуцируют при помощи индуктора периодически изменяющуюся ЭДС. Перед контролем осуществляют калибровку измерений, для чего через датчик скорости протягивают участок провода фиксированной длины lф и подсчитывают количество периодов n наведенной ЭДС за время прохождения этого участка через датчик скорости. По результатам измерений определяют элементарную протяженность провода l э = l ф n       и ее величину принимают за единицу счета протяженности. Далее определяют систематическую погрешность, вносимую в измерение протяженности дефектного участка изоляции провода конечными размерами датчика точечных повреждений. Для этого наносят два дефекта на эмаль-изоляцию провода с протяженностями l1 и l2 на расстоянии друг от друга, превышающем протяженность контакта датчика точечных повреждений с поверхностью контролируемого провода. Протягивают участок провода с нанесенными на него дефектами через датчик точечных повреждений. При прохождении каждого дефектного участка регистрируют количество n1 и n2 периодов наведенной в проводе ЭДС. По результатам этих измерений определяют систематическую погрешность. Затем производят контроль дефектности эмаль-изоляции провода с формированием импульса дефекта. Подсчитывают количество импульсов дефектов и регистрируют количество периодов наведенной ЭДС за время каждого импульса дефекта. Определяют истинную протяженность каждого дефекта, суммарную протяженность всех дефектов. Регистрируют количество периодов наведенной ЭДС за время контроля провода и определяют длину проконтролированного провода. Качество изоляции провода оценивают по количеству дефектов, приходящихся на единицу длины, и по среднестатистической протяженности дефектов, приходящихся на единицу длины провода. Технический результат: повышение точности, информативности и достоверности, упрощение реализации. 3 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для дистанционного определения места повреждения (ОМП) высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП) с разветвленной древовидной структурой. Способ включает определение расстояния до места повреждения с помощью метода импульсного зондирования и снятие неоднозначности результатов зондирования разветвленных сетей путем определения трассы с возросшим коэффициентом битовых ошибок между PLC-модемами. В начале линии устанавливается центральное устройство, которое сочетает в себе функции рефлектометра и PLC-модема. На концах электролинии устанавливаются удаленные устройства, выполняющие функции PLC-модемов. При этом не требуется установки специального оборудования присоединения, т. к. информационный сигнал проходит через уже, как правило, имеющийся силовой трансформатор. Центральное устройство при помощи зондирования линии электропередачи определяет расстояние до места повреждения. Удаленные устройства за счет информационной PLC-связи определяют коэффициент битовых ошибок в пакетах. По возросшей величине данного параметра снимают неоднозначность определения поврежденного участка ЛЭП. Технический результат: возможность определения места повреждения электролинии со сколь угодно сложной древовидной структурой с надежным снятием неоднозначности определения поврежденного участка линии. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системе обнаружения повреждения для обнаружения повреждений линии на электродной линии в системе HVDC. Техническим результатом является повышение надежности системы обнаружения повреждения. Электродная линия содержит первое и второе ответвления, соединенные параллельно. Система обнаружения повреждения содержит первую и вторую схемы генерации импульсов, выполненные с возможностью генерации электрических импульсов в первое и второе ответвления соответственно, а также первое и второе устройства измерения тока, выполненные с возможностью генерации сигналов, указывающих электрические сигналы, имеющие место в первой и второй линиях ввода соответственно. Возможность независимой генерации электрических импульсов в первое и второе ответвления соответственно, а также независимой регистрации первой и второй структур сигнала, представляющих электрические сигналы на первой и второй линиях ввода соответственно, повышает информационное наполнение в собранных данных, что позволяет более надежно анализировать, присутствует ли повреждение на электродной линии. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области релейной защиты и автоматики. Сущность: фиксируют с заданной частотой дискретизации отсчеты напряжения нулевой последовательности на общих шинах и отсчеты токов нулевой последовательности в каждом фидере распределительной сети. Осуществляют цифро-аналоговое преобразование отсчетов напряжения нулевой последовательности и подают преобразованное напряжение на вход модели каждого фидера по нулевой последовательности, причем модели составляют для нормального состояния фидеров. Выполняют аналого-цифровое преобразование тока нулевой последовательности модели каждого фидера с заданной частотой дискретизации. Определяют расхождение между отсчетами тока нулевой последовательности каждого реального фидера и отсчетами тока его модели. По величине расхождения выявляют поврежденный фидер. Технический результат: повышение селективности. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначено для выявления дефектной изолирующей конструкции, например гирлянды изоляторов высоковольтной линии электропередачи, при осуществлении диагностики с подвижных носителей автоматизированными системами контроля. Способ включает подключение к участку изолирующей конструкции электрического светового излучателя, яркость свечения которого зависит от падения напряжения на его контактах, регистрацию светового излучения, определение дефекта по интенсивности свечения излучателя, дополнительно параллельно световому излучателю подключают разрядник, а сам излучатель устанавливают в месте, доступном для наблюдения, при этом один из контактов излучателя заземляют, а второй контакт закрепляют на изолирующем участке конструкции. Технический результат заключается в повышении надежности и эффективности дистанционной оптической диагностики изолирующих конструкций при осуществлении мониторинга с движущихся транспортных средств, а также упрощение алгоритмов автоматизации их контроля. 3 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2014-01-27 2014-01-25T14:15:51
Наверх