Способ определения расстояния до мест двойных замыканий на землю на линиях электропередачи в сетях с малыми токами замыкания на землю

Изобретение относится к области измерений в электроэнергетике и может быть использовано для определения расстояния до мест повреждения при двойных замыканиях на землю на одной линии электропередачи распределительной сети 6-35 кВ. Технический результат: повышение точности определения. Сущность: способ заключается в измерении активной и реактивной составляющей фазного тока и напряжения в аварийной режиме и последующем расчете индуктивного сопротивления до каждого места замыкания, пропорционального расстоянию до мест повреждения. 1 ил.

 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения мест повреждения при двойных замыканиях на землю на одной линии электропередачи распределительной сети 6-35 кВ с малыми токами замыкания на землю.

В статье «Определение расстояния до мест двойных замыканий на землю в электрических сетях 35 кВ» (Гловацкий В.Г., Халидов А.Г. - Энергетик, 1985, №9, с.31) описываются результаты испытаний фиксирующих органов сопротивления, производящих замер сопротивления контура повреждения при двойных замыканиях на землю на разных линиях сети 35 кВ. Отмечено, что двойное замыкание на землю разных линий измерительным органом воспринимается как однофазное повреждение, а сами фиксирующие органы сопротивления могут применяться для определения расстояния не только межфазных, но и двойных замыканий на землю.

Недостатком данного способа является то, что в данном методе двойное замыкание на землю разных линий измерительным органом воспринимается как однофазное повреждение, и нет возможности определить расстояние до каждого места замыкания на землю.

Известен «Способ определения расстояния до мест замыканий на землю» (Э.П. Ванзович, А.-С.С. Саухатас, В.Г. Головацкий, авторское свидетельство №1569752, 07.06.90), принятый за прототип, в котором производят выделение и измерение активной и реактивной составляющей напряжения и тока прямых последовательностей неповрежденной фазы в предаварийном и аварийном режимах с последующим определением активной и реактивной составляющей предаварийного нагрузочного сопротивления прямой последовательности и учета полученных величин при вычислении сопротивлений цепей коротких замыканий до каждого места замыкания.

Недостатком данного способа является то, что измерительный орган сопротивления устанавливается на питающем вводе распределительного устройства и включается на фазные токи и фазные напряжения. Кроме того, в данном способе не определяется, какая точка замыкания на землю ближе к измерительному органу, какая дальше, а без этого невозможно однозначно определить дальность до каждого места замыкания.

Задачей изобретения является повышение точности определения расстояния до мест двойных замыканий на землю на одной линии электропередачи при помощи установки измерительного органа сопротивления, включенного на фазный ток и фазное напряжение поврежденной линии. Кроме того, задачей является автоматическое определение ближней и дальней точки короткого замыкания на землю.

Данный технический результат достигается тем, что в способе определения расстояния до мест двойных замыканий на землю на линиях электропередачи в сетях с малыми токами замыкания на землю производят измерение фазного тока и фазного напряжения при помощи измерительного органа сопротивления, согласно изобретению, измерительный орган сопротивления включают на фазные токи и фазные напряжения поврежденной линии, определяют возникновение двойного замыкания на землю на этой же линии по росту фазных токов I_ф1 и I_ф2 поврежденных фаз ф1 и ф2, вычисляют абсолютные значения индуктивного сопротивления Х_ф1 и Х_ф2 контуров поврежденных фаз ф1, ф2 по следующему выражению:

определяют ближнее к измерительному органу повреждение ф1 через минимальное абсолютное значение индуктивного сопротивления контура поврежденной фазы X_ф1<X_ф2 и вычисляют расстояния до ближнего места повреждения l_1к и дальнего места повреждения l_2к по следующим выражениям:

l_1к=X_ф1/X_1луд,

l_2к=l_1к+3(X_ф2-X_ф1)/(X_0луд+2X_1луд),

где Rе(U_ф1(2)), Im(U_ф1(2)), Rе(I_ф1(2)), Im(I_ф1(2)) - реальные и мнимые составляющие фазного тока и напряжения поврежденных фаз, X_0луд, X_1луд - удельные индуктивные сопротивления прямой и нулевой последовательности линии электропередачи.

Основным отличием предлагаемого способа является контроль сопротивления петли повреждения на каждой линии, что повышает селективное действие защиты при возникновении данного вида повреждения. Измерительный орган сопротивления подключается к фазному току трансформатора тока линии и фазному напряжению от трансформатора напряжения на шинах распределительного устройства.

Предложенное техническое решение поясняется чертежом, на котором представлена схема замещения сети в режиме двойного замыкания на землю фаз А и В на разных участках сети (фиг.1), где $${\dot{E}}_A\left(1\right)$$ , $${\dot{E}}_B\left(2\right)$$ , $${\dot{E}}_C\left(3\right)$$ - ЭДС питающей системы; $${\dot{Z}}_{1c}\left(\mathrm{4,}\mathrm{5,}6\right)$$ - эквивалентные сопротивления прямой последовательности системы фаз А (4), В (5) и С (6); $${\dot{Z}}_{1л}$$ - сопротивления (7, 8, 9) прямой последовательности до первого места повреждения; $${\dot{Z}}_{0л}^{\text{'}}\left(10\right)$$ , $${\dot{Z}}_{1л}^{\text{'}}\left(11\right)$$ - сопротивления нулевой и прямой последовательности участка линии между повреждениями; R_п1 (12), R_п2 (13) - переходные сопротивления в месте замыканий; R_З (14) - сопротивление земли; l_1к (15), l_2к (16) - расстояния до мест ближнего и дальнего замыканий на землю.

Возникновение двойного замыкания на землю определяется по росту фазных токов I_ф1 и I_ф2 поврежденных фаз ф1 и ф2.

Ток двойного замыкания на землю $${\dot{I}}_{ДВ}$$ определяется как

Общая формула расчета тока двойного замыкания на землю выглядит следующим образом:

Напряжения поврежденных фаз в месте установки измерительного органа сопротивления (на шинах подстанции) определяются выражениями

При известных значениях тока и напряжения в аварийном режиме измерительный орган сопротивления для определения расстояния до мест повреждений следует настроить таким образом:

Как видно, сопротивление на зажимах реле, подключенного к фазному напряжению $${\dot{U}}_{ф}$$ и фазному току $${\dot{I}}_{ф}$$ поврежденной линии, зависит также и от активного переходного сопротивления в месте повреждения.

Поэтому влияние переходного сопротивления можно исключить путем выделения индуктивной составляющей сопротивления

где Re(U_ф1(2)), Im(U_ф1(2)), Re(I_ф1(2)), Im(U_ф1(2)) - реальные и мнимые составляющие фазного тока и напряжения поврежденных фаз.

Определение расстояния до ближнего места повреждения l_1к производится через минимальное абсолютное значение индуктивного сопротивления поврежденных фаз Х_ф:

1. Вычисляем X_ф1 и X_ф2.

2. Точка замыкания на землю, которая имеет меньшее абсолютное значение индуктивного сопротивления поврежденных фаз (относительно другой фазы), принимается за ближнюю точку короткого замыкания на землю.

3. Соответственно вторая точка замыкания, которая имеет большее абсолютное значение индуктивного сопротивления поврежденных фаз - принимается за дальнюю точку короткого замыкания на землю.

Примем расчетное сопротивление X_ф1 за минимальное, Х_ф2 - за максимальное: X_ф1<X_ф2.

Тогда с учетом изложенного расстояние до ближнего места повреждения l_1к определится

l_1к=X_ф1/X_1луд,

где X_0луд, Х_1луд - удельные индуктивные сопротивления прямой и нулевой последовательности линии электропередачи.

Расстояние между точками замыканий Δl=(l_2к-l_1к) определится из разности сопротивлений X₁ и X₂:

Δl=3(X_ф2-X_ф1)/(X_0луд+2X_1луд).

Расстояние l_2к=l_1к+Δl и есть дистанция до дальней точки замыкания:

l_2к=l_1к+3(X_ф2-X_ф1)/(X_0луд+2X_1луд).

Практическая реализация предлагаемого измерительного органа сопротивления возможна на основе современных микропроцессорных комплексов дистанционной защиты. Измерительный орган сопротивления, включенный на фазный ток и фазное напряжение, соответствует требованию пропорциональности сопротивления на зажимах реле расстоянию до места повреждения в режиме двойного замыкания на землю в распределительной сети с малыми токами замыкания на землю.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет с высокой точностью определить расстояние до мест двойных замыканий на землю на одной линии электропередачи при помощи установки измерительного органа сопротивления, включенного на фазный ток и фазное напряжение поврежденной линии.

Способ определения расстояния до мест двойных замыканий на землю на линиях электропередачи в сетях с малыми токами замыкания на землю, согласно которому производят измерение фазного тока и фазного напряжения при помощи измерительного органа сопротивления, отличающийся тем, что измерительный орган сопротивления включают на фазные токи и фазные напряжения поврежденной линии, определяют возникновение двойного замыкания на землю на этой же линии по росту фазных токов I_ф1 и I_ф2 поврежденных фаз ф1 и ф2, вычисляют абсолютные значения индуктивного сопротивления Х_ф1 и X_ф2 контуров поврежденных фаз ф1, ф2 по следующему выражению:

определяют ближнее к измерительному органу повреждение ф1 через минимальное абсолютное значение индуктивного сопротивления контура поврежденной фазы X_ф1<X_ф2 и вычисляют расстояния до ближнего места повреждения l_1к и дальнего места повреждения l_2к по следующим выражениям:
l_1к=X_ф1/X_1луд,
l_2к=l_1к+3(X_ф2-X_ф1)/(X_0луд+2X_1луд),
где Rе(U_ф1(2)), Im(U_ф1(2)), Rе(I_ф1(2)), Im(I_ф1(2)) - реальные и мнимые составляющие фазного тока и напряжения поврежденных фаз, X_0луд, X_1луд - удельные индуктивные сопротивления прямой и нулевой последовательности линии электропередачи.