Способ определения расстояния до места повреждения, связанного с землей на линии электропередачи

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для одностороннего определения расстояния до места повреждения на линиях трехфазного тока. Сущность: измеряют время между появлением фронта волны тока или напряжения без нулевой составляющей и появлением волны тока или напряжения нулевой составляющей. Расстояние до места повреждения определяют как отношение измеренного времени к разности обратных значений скоростей волны тока или напряжения нулевой составляющей и волны тока или напряжения без нулевой составляющей. Технический результат: повышение точности определения места повреждения.

 

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в электрических сетях и системах для контроля нормальных и аварийных режимов. В частности, при создании цифровых релейных защит и противоаварийной автоматики. Актуальность предполагаемого изобретения основывается на том, что появляется возможность обеспечить необходимую точность определения места короткого замыкания, связанного с землей. Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, является повышение чувствительности и точности определения места повреждения на линиях электропередачи за счет более точного выделения фронтов волн тока или напряжения аварийного переходного процесса.

Известен способ определения расстояния до места повреждения на линии электропередачи [«Способ определения расстояния до места повреждения на линии электропередачи» (Патент РФ №2475768, МПК G01R 31/08, опубл. 20.02.2013, бюл. №5)], по которому на каждом из концов линии измеряют токи и напряжения, выделяют из измеренных токов и напряжений аварийный сигнал, вычисляют коэффициент эксцесса выделенного аварийного сигнала внутри скользящего временного окна, сравнивают вычисленный коэффициент эксцесса с величиной порога, фиксируют момент превышения порога с помощью спутниковой навигационной системы и вычисляют расстояние до места повреждения по разности моментов превышения порогов, зафиксированных на концах линии. Недостатками способа являются:

- необходимость наличия спутниковой навигационной системы;

- необходимость фиксации превышения порога в выделенном аварийном сигнале, на основании которого определяют время появления фронта волн по концам линии.

При отсутствии связи со спутником способ не реализуется, а превышение порога в выделенном аварийном сигнале зависит от расстояния от конца линии до места короткого замыкания. Чем дальше расстояние от конца линии до места короткого замыкания, тем больше интервал времени от появления волны аварийного сигнала до достижения порога. Это «затягивает» фронты аварийных сигналов и соответственно снижает точность определения расстояния до места короткого замыкания.

Известен способ определения места короткого замыкания основанный на измерении интервала времени между моментом прихода к началу линии фронта фазной волны (суммы волн прямой и нулевой последовательностей), возникшей в месте повреждения и моментом вторичного прихода фронта этой волны после двух отражений (в начале линии и месте повреждения). (Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях / М.:Энергоиздат, 1982. 312 е.). Недостатками способа являются увеличенное как минимум в два раза фиксируемое время движения волн. Во первых, снижается амплитуда вторичной волны, что может привести к ее нефиксации, и во-вторых, уменьшается крутизна вторичной волны за счет суммирования волн прямой и нулевой последовательностей, распространяющихся с разными скоростями вдоль линии и увеличенным временем фиксации вторичной волны, что приводит к увеличению времени ее фиксации и неточности определения места короткого замыкания.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ измерения расстояния до места повреждения на линии электропередачи постоянного тока. (Прототип. В книге Релейная защита и автоматизация энергосистем. Труды МЭИ, 1972, вып. 145, с. 122-130). Расстояние L до места замыкания на землю определяется как

где V₀ - скорость движения волны по петле «провод - земля»; V_m - то же по петле «провод - провод».

Недостатком способа является невозможность применения его к линиям переменного тока.

Целью настоящего предложения является применимость способа к линиям переменного тока. С этой целью для конкретной линии рассчитывают параметры независимых составляющих для мгновенных значений волн. Одной из независимых составляющих всегда будет нулевая -одна треть суммы мгновенных значений трех фаз. Для линий с равными по фазам параметрами две других независимых составляющих - это в каналах α и β. При особенной фазе А α-составляющая определяется как разность параметра фазы А и нулевого. β-составляющая равна разности параметров фаз В и С, деленной на .

При однофазном коротком замыкании волны от места короткого замыкания в сторону начала и конца линии появляются в каналах α и 0. При двухфазном на землю - в каналах β и 0. Скорость движения волн в каналах α и β примерно равна скорости света в пустоте, скорость движения волн в нулевом канале намного меньше. Ниже приведен пример определения места однофазного короткого замыкания на трехфазной линии со следующими параметрами (взяты из Интернета).

Сопротивление прямой последовательности (равно сопротивлению канала α. х₁=0,43 Ом/км, b₁=2,65+10^-6 Сим/км, х₀=0,43 Ом/км, b₀=1,94+10^-6 Сим/км.

Скорости движения волн по каналам α и 0:

где L_α, L₀, C_α и C₀ - индуктивности и емкости каналов α и 0.

Расстояние от места установки комплекта ОМП до места короткого замыкания определится формулой

При двухфазном на землю коротком замыкании сравниваются скорости в каналах β и нулевом. (V_β=Vα).

При неравных по фазам индуктивностей и емкостей уравнения, определяющие параметры независимых каналов определяются через собственные числа произведения фазных матриц индуктивностей и емкостей.

Способ может быть применен на линиях напряжением 6 - 1150 кВ.

Способ определения расстояния до места повреждения, связанного с землей на линии электропередачи трехфазного тока, отличающийся тем, что с целью повышения точности определения места повреждения измеряют время между появлением фронта волны тока или напряжения без нулевой составляющей и появлением волны тока или напряжения нулевой составляющей, расстояние до места повреждения определяют как отношение измеренного времени к разности обратных значений скоростей волны тока или напряжения нулевой составляющей и волны тока или напряжения без нулевой составляющей.