Способ поиска земли в электрической сети постоянного оперативного тока

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано при поиске элемента с пониженным сопротивлением изоляции в разветвленной электрической сети постоянного оперативного тока. Технический результат: повышение точности измерений при уменьшении количества стационарных датчиков тока. В предлагаемом способе поиска земли в электрической сети постоянного оперативного тока производится периодическое изменение уровня постоянного тока через сопротивление утечки и место замыкания на землю определяют по различию изменений токов в поврежденном и неповрежденном контролируемых элементах. 4 ил.

 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано при поиске элемента с пониженным сопротивлением изоляции в разветвленной электрической сети постоянного оперативного тока.

В известном способе (Патент №2381513 от 16.07.2008 г., бюл. №4. Патентообладатель: Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "ЭКРА") поврежденный элемент определяют в установившемся режиме протекания постоянного тока, что приводит к ошибкам измерений, обусловленные малым уровнем сигнала и изменениями характеристик устройства. Следствием этого является реализация соответствующих устройств пофидерной установкой стационарных датчиков постоянного тока, что связано с дороговизной устройства и ненадежностью его работы.

«Сейчас на электротехническом рынке представлено около десятка устройств контроля изоляции и поиска поврежденного фидера для систем оперативного постоянного тока (СОПТ). Однако опыт эксплуатации показывает, что автоматизированный поиск поврежденного фидера практически везде работает плохо, особенно в протяженных распределенных сетях с большой емкостью.

Основные проблемы таких систем (журнал «Электроэнергия. Передача и распределение». №3 - 29.12.2010. Устройства контроля изоляции в системах оперативного постоянного тока. Ринат Шакирзянов, главный инженер ООО «Энергопроф»):

- поврежденный фидер не находится;

- поврежденный фидер находится только при значительном снижении сопротивления изоляции;

- система ошибочно указывает на неповрежденный фидер;

- время автоматического поиска фидера значительно превышает время ручного поиска;

- система поиска вносит помехи в сеть оперативного тока, способные вызвать ложное срабатывание релейной защиты и автоматики (РЗА)».

Целью изобретения является повышение точности работы, чувствительности и упрощение устройства.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в предлагаемом способе поиска земли в электрической сети постоянного оперативного тока производится периодическое изменение уровня постоянного тока через сопротивление утечки и согласно изобретению снижение сопротивления изоляции определяют по различию изменений токов в поврежденном и неповрежденном контролируемых элементах.

На фиг. 1а приведена схема устройства, реализующая предлагаемый способ, где система оперативного постоянного тока (СОПТ) с аккумуляторной батареей АБ1 условно разделена на 4 идентичных участка У2, У3, У4, У5 между точками 6-7; 7-8; 8-9; 9-10 соответственно. Участки состоят из сопротивлений нагрузок R11 согласно У4 и четверти общей емкости С12 СОПТ относительно «земли» (С 12/4).

Здесь приведены сопротивление R13 электромагнитного промежуточного реле или логических входов микропроцессорных устройств релейной защиты с включающим контактом К14 внешнего аппарата управления при металлическом замыкании на «землю» указанного вывода. Токи, протекающие через R13, могут привести к ложному срабатыванию устройств релейной защиты и для предотвращения этого напряжение на нем не должно превышать 110+15 В (при номинальной ЭДС АБ-Еном=220 В) согласно вышеприведенному прототипу.

Поврежденное место замыкания на «землю» на минусовом полюсе АБ1 обозначено в виде сопротивления утечки R15. При дополнительном подключении к положительному его полюсу последовательной цепочки R16-R17-К18 и при периодическом переключении ключа К18 с частотой менее 1 Гц по R15 потечет ток утечки i1. По емкостным сопротивлениям участков протекают токи i2, i3. Напряжения положительного и отрицательного полюсов АБ1 относительно «земли» обозначены как u1 и u2.

Изменением значения R16 выставляют соотношение u2<110 В, и тогда при указанном подключении R13 к отрицательному полюсу АБ1 ложное срабатывание релейной защиты не происходит. Для удобства анализа в расчеты R13 не вводится, а рассматривается одно повреждение с R15. При отсутствии R15 сопротивление R13 можно рассматривать как аналогичное повреждение.

На фиг. 1б приведена расчетная схема замещения, соответствующая схеме фиг. 1а, где для упрощения расчетов относительно малое внутреннее сопротивление АБ1 не учтено и из-за симметрии емкостей по обеим сторонам нагрузок R11 ток через него равен нулю (как показано ниже i2=-i3)

При замыкании К18 в цепи устанавливается переходный процесс, и согласно проведенному расчету получаются следующие выражения напряжений и токов:

где R19=R16+R17; R20=R19+R15=2R19.

Согласно (1), напряжение u2 на R15 не превышает 0,5 Е.

При корне характеристического уравнения

р1=-(R19+R15)/(2R19*R15*0,5*C12)=-2/(R19*C12) из (1) можно получить

где I0=E/2R19 - установившееся значение постоянного тока через сопротивление утечки при замкнутом К18.

Согласно (2), напряжение u2 на R15 не превышает 0,5 Е.

При размыкании К18 можно получить следующие соотношения для напряжений и токов:

Корень характеристического уравнения

Согласно (3), напряжение u2 на R15 не превышает 0,5Е.

В соответствии с фиг. 1а дифференциальный датчик тока ДДТ21 охватывает токи iд+и iд- с суммарным значением iд+и iд-. В зависимости от места измерения тока ДДТ21, эти токи будут иметь разные значения.

При измерении тока с замкнутым К18 в точках 6, 7, 8, 9, 10 суммарные токи переходного процесса iд6, iд7, iд8, iд9, iд10 датчика будут иметь значения с учетом соотношений (2) соответственно для случаев:

- сопротивление утечки R15 расположено правее ДДТ21

- сопротивление утечки R15 расположено левее ДДТ21

При измерении тока с разомкнутым К18 можно получить из соотношений (3) соответственно:

- сопротивление утечки R15 расположено правее ДДТ21

- сопротивление утечки R15 расположено левее ДДТ21

В отличие от фиг. 1а, на фиг. 3 поврежденное место замыкания на «землю» с сопротивлением утечки R15 показано на плюсовом полюсе АБ1, а цепочка R16-R17-К18 подключена уже к минусовому полюсу с тем отличием, что R16 и К18 соединены параллельно. Здесь изменением R16 при разомкнутом К18 выставляется значение u1=u2 и при замыкании последнего становится u2<u1, тогда срабатывание чувствительных элементов не происходит.

Для наглядности приняты соотношения: R16+R17=R22; R15=R22=4R17; I0=E/(R15+R17); р3=-(R15+R17)/(R15*R17*C12); р4=-1/(R15*C12).

Проведенные расчеты показывают, что можно получить соотношения, аналогичные (4)-(7).

При замкнутом ключе К18 можно получить:

- сопротивление утечки R15 расположено правее ДДТ21

- сопротивление утечки R15 расположено левее ДДТ21

При разомкнутом ключе К18 можно получить:

- сопротивление утечки R15 расположено правее ДДТ21

- сопротивление утечки R15 расположено левее ДДТ21

Выводы:

- согласно фиг. 2, например, для тока iд7 при установившемся режиме имеем токи Δ i1 и Δi3 для номинальной характеристики ДДТ21 (жирная кривая линия). При отклонении его характеристик от номинальной (пунктирная кривая линия) получаются другие значения Δi2 и Δi4.

Как известно, все существующие устройства (использующие постоянный ток в месте повреждения) поиска элемента с пониженным сопротивлением изоляции в разветвленной электрической сети постоянного оперативного тока предназначены для фиксации изменений значений тока установившегося режима. Вышеуказанные изменения токов Δi - Δi2; Δi3 -Δi4; а также малые уровни измеряемых сигналов являются известными источниками погрешности этих устройств;

- на фиг. 2 и фиг. 4 приведены графики переходного и установившегося режимов изменения относительных токов iд6, iд7, iд8, iд9, iд10 (для упрощения принят I0=1), охватываемые ДДТ21 согласно фиг. 1а. и фиг. 3, из которых следует, что при нахождении ДДТ21 правее места повреждения в установившихся режимах сигнал (горизонтальные линии) имеет одинаковый уровень, что не наблюдается при нахождении ДДТ21 левее места повреждения и этим можно локализовать участок с повреждением.

В предлагаемом устройстве для наблюдения за кривыми сигналов можно использовать портативный осциллограф (например, имеются в продаже в России чувствительный карманный осциллограф МЕГЕОН 15001 с диапазоном частот 0-1 МГц, размером 10.6×5.4×0.9 см, весом 137 г, по цене 7000 руб.), подключаемый к выходу датчика тока.

Практически, для определения места замыкания на землю, например, согласно фиг. 1а, можно начать проведение замеров ДДТ21 с произвольного участка. Если горизонтальные линии на экране осциллографа не расположены на одном уровне, необходимо двигаться вправо от источника питания до получения кривых, где горизонтальные участки имеют одинаковый уровень и это будет признаком того, что участок с местом замыкания на землю уже расположен левее. Таким методом можно выделить ответвление, где расположено место замыкания на землю. Аналогично, двигаясь по данному ответвлению, можно локализовать место замыкания.

Способ поиска земли в электрической сети постоянного оперативного тока, заключающийся в измерении постоянного тока установившегося режима, отличающийся тем, что место замыкания на землю определяют по различию изменений токов в поврежденном и неповрежденном контролируемых элементах.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к устройствам для контроля качества изоляции, характеризуемого ее пробивным напряжением, и может быть использовано в средствах для диагностики состояния изоляции асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для контроля ресурса электрической изоляции сухих силовых трансформаторов. Сигналы с датчика температуры наиболее нагретой точки трансформатора 5, датчика амплитуды вибрации 6 и блок-контакта 3 автоматического выключателя 1 поступают на входы контроллера 8.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для контроля ресурса электрической изоляции сухих силовых трансформаторов. Сигналы с датчика температуры наиболее нагретой точки трансформатора 5, датчика амплитуды вибрации 6 и блок-контакта 3 автоматического выключателя 1 поступают на входы контроллера 8.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в уменьшении влияния на класс точности измерительного трансформатора сопротивления жилы контрольного кабеля, подключенных реле и приборов измерения и учета, а также влияния внешних электромагнитных полей на контрольный кабель, передающий информацию от измерительных трансформаторов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрической сети электроснабжения. Техническим результатом является ускоренное и надежное распознавание продолжающегося протекания тока или прерывания протекания тока.

Использование: в области электротехники. Технический результат – устранение проблемы нелинейного искажения тока короткого замыкания вследствие насыщения трансформаторов тока.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к автоматизированным системам контроля, и применяется для контроля сопротивления изоляции шин питания гальванически развязанных источников постоянного тока относительно корпуса и между собой.

Изобретение относится к подаче электроэнергии к электрическим сетям, контактирующим с токоприемниками транспортных средств. Способ частично неселективной защиты тяговой сети переменного тока заключается в том, что проверяется отсутствие короткого замыкания в аварийно отключенной контактной сети посредством устройства контроля короткого замыкания по наведенному напряжению, и при отсутствии короткого замыкания подается команда на включение аварийно отключенной питающей линии с минимальной выдержкой времени автоматическим повторным включением.

Изобретение относится к подаче электроэнергии к электрическим сетям, контактирующим с токоприемниками транспортных средств. Способ частично неселективной защиты тяговой сети переменного тока заключается в том, что проверяется отсутствие короткого замыкания в аварийно отключенной контактной сети посредством устройства контроля короткого замыкания по наведенному напряжению, и при отсутствии короткого замыкания подается команда на включение аварийно отключенной питающей линии с минимальной выдержкой времени автоматическим повторным включением.

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано для автоматической компенсации тока однофазного замыкания на землю в распределительных сетях с изолированной нейтралью.

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей комплекса. Комплекс мониторинга систем постоянного оперативного тока представляет собой совокупность функциональных блоков, в состав комплекса входят: блок индикации для обработки и отображения информации, управления комплексом в целом и функциональными блоками в отдельности, а также для хранения уставок и ведения журнала событий; устройство сбора информации для приема команд управления от блока индикации и передачи их в функциональные блоки, приема данных от функциональных блоков и передачи их в блок индикации; блок контроля аккумуляторной батареи с датчиками для измерения и контроля тока аккумуляторной батареи, асимметрии напряжений батареи и пульсаций тока, а также совместно с датчиком температуры для измерения и контроля температуры аккумуляторной батареи; блок контроля напряжения и тока с датчиками для измерения и контроля напряжения и тока, а также пульсаций напряжения и тока; блок контроля дискретных сигналов для оценки логического состояния вспомогательных контактов автоматических выключателей, контакторов, предохранителей; блок тестового воздействия с блоком контроля изоляции для измерения и контроля полного сопротивления изоляции сети и отдельных сопротивлений, сопротивления изоляции сети по полюсам, измерения и контроля напряжений полюсов относительно земли, а также осуществления тестового воздействия на сеть в соответствии с алгоритмом измерения сопротивления изоляции, а также опционально -уравнительные резисторы для создания требуемого сопротивления полюсов относительно земли, при этом состав и количество функциональных блоков определяются набором режимных параметров, которые требуется контролировать, и схемой системы постоянного оперативного тока. 4 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в приводах среднего напряжения. Техническим результатом является повышение точности обнаружения операций шунтирования, отказов или неправильных соединений в силовой ячейке. В системе и способе для осуществления диагностики в приводе среднего напряжения механизм шунтирования оперативно подключается к выходным клеммам силовой ячейки и выполнен с возможностью создания шунтирующего канала между выходными клеммами. Механизм шунтирования включает в себя интерфейс связи, выполненный с возможностью передачи сигнала шунтирования на интерфейс связи, связанный с силовой ячейкой, в ответ на изменение состояния. Способ осуществления диагностики включает в себя контроллер, передающий входное напряжение на механизм шунтирования источника питания, таким образом, приводящий к изменению состояния механизма шунтирования. Контроллер принимает сигнал от силовой ячейки, причем сигнал указывает, что силовая ячейка обнаружила изменение состояния механизма шунтирования. Затем контроллер определяет, правильно ли связана силовая ячейка с механизмом шунтирования. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано при поиске элемента с пониженным сопротивлением изоляции в разветвленной электрической сети постоянного оперативного тока. Технический результат: повышение точности измерений при уменьшении количества стационарных датчиков тока. В предлагаемом способе поиска земли в электрической сети постоянного оперативного тока производится периодическое изменение уровня постоянного тока через сопротивление утечки и место замыкания на землю определяют по различию изменений токов в поврежденном и неповрежденном контролируемых элементах. 4 ил.

Наверх