СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ВИДА ЗАМЫКАНИЯ В ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ Российский патент 2013 года по МПК G01R31/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Способ, предложенный в настоящем изобретении, относится к критерию идентификации вида замыкания в линии электропередачи. Более конкретно, способ относится к критерию идентификации, применимому для линий электропередачи с множеством параллельных цепей.

Уровень техники

Линия электропередачи с множеством параллельных цепей является линией электропередачи, в которой по меньшей мере две цепи расположены на опорах линии электропередачи. В случае двух цепей, количество видов замыканий достигает 120, и их характеристики отличаются друг от друга. В случае четырех и более цепей количество видов замыканий существенно больше. На данный момент не существует эффективного способа или критерия, позволяющего отличить признаки замыкания для линий электропередачи с двумя цепями и линий электропередачи с множеством цепей. Обычный критерий измерения величины напряжения на контактном выводе, используемый для линии с одной цепью, не подходит из-за влияния напряжения электромагнитного соединения. Более того, обычный критерий измерения напряжения на контактном выводе для одной цепи может дать неверную оценку для устойчивого замыкания с переходным сопротивлением.

Существенная особенность линий с множеством параллельных цепей заключается в большом влиянии индуктивного и емкостного соединения между разными линиями, многообразии видов замыкания и в сложном характере изменения напряжения восстановления для отключенной поврежденной фазы. Следовательно, в линии электропередачи с множеством параллельных цепей сложно отличить неустойчивое замыкания от устойчивого замыкания и на данный момент не существует практического способа сделать это.

На данный момент, основные критерии или способы адаптивного повторного включения для одной цепи, используемые на практике, содержат критерий величины напряжения и критерий компенсации напряжения. Обычный критерий для однофазного адаптивного повторного включения использует напряжение отключенной фазы как заданное значение и напряжение электромагнитного соединения как значение порога для различения вида повреждения. В некоторых условиях это ведет к определенным ограничениям, а именно, большим ошибкам, низкой чувствительности и узкому кругу применения. Соответственно, учитывая сложность возможных признаков замыкания в линии электропередачи с множеством параллельных цепей, критерии, используемые для одной цепи, не подходят для идентификации вида замыкания в линии с множеством параллельных цепей.

Настоящее изобретение предлагает критерии и схему повторного включения на основе технического руководства для защитного реле и повторного включения параллельных линий электропередачи, выпущенного State Grid Corporation для двухцепных линий. Полное содержание вышеуказанного технического руководства использовано при описании настоящего изобретения в качестве ссылки.

Сущность изобретения

Предметом настоящего изобретения является эффективная и точная идентификация вида замыкания в линии электропередачи с одной цепью и с множеством параллельных цепей.

В линии электропередачи с множеством параллельных цепей, большая часть замыканий относится к замыканиям в одной линии или замыканиям в двух линиях. Вероятность замыкания в трех или более линиях является низкой. Настоящее изобретение предлагает способ идентификации вида замыкания в двойной линии или одиночной линии. Предложенный способ идентификации вида замыкания может быть применен к любой одиночной линии или двойной линии в системе линий электропередачи с множеством параллельных цепей.

Критерий, предложенный в настоящем изобретении, использует электрические параметры на обоих концах и местоположение замыкания для вычисления напряжения в месте замыкания. Критерий использует напряжение в месте замыкания для оценки признака замыкания. Данный критерий обходит ограничения, когда обычный критерий величины напряжения может быть легко подвержен влиянию напряжения электромагнитного соединения. Для всех видов замыкания в двойной линии или одиночной линии, данный критерий может быть использован для адаптивных схем повторного включения. Для определения замыкания на землю, заданное значение для критерия использует плавающий порог на основе напряжения в месте замыкания во время возникновения устойчивого замыкания с максимальным переходным сопротивлением. Это гарантирует правильность оценки устойчивых замыканий с переходным сопротивлением. Данный критерий учитывает разное время гашения вторичной дуги замыкания на землю и вторичной дуги замыкания фаза-фаза.

Данные критерии используют для отличия неустойчивых замыканий от устойчивых замыканий и повторного включения разомкнутых предохранителей за короткий промежуток времени для обеспечения безопасности и стабильной работы энергосистемы. Данные критерии обеспечивают точные быстрые адаптивные настройки для различных видов замыканий. Данные критерии гарантируют правильность определения устойчивого замыканий с переходящим сопротивлением.

Отличие между критериями, предложенными в настоящем изобретении, и используемыми на данный момент времени, состоит в следующем: для определения вида замыкания используют напряжение в месте замыкания, в то время как обычные критерии используют напряжение на контактном выводе; предложенный критерий позволяет отличить неустойчивое замыкание от устойчивого замыкания в двойной линии электропередачи; для любых видов замыканий, предложенный критерий оценки позволяет применить адаптивные схемы повторного включения, в то время как обычные критерии предполагают замыкания в одной фазе; предложенные критерии учитывают влияние переходного сопротивления, в то время как обычные критерии его не учитывают; а также предложенные критерии учитывают разницу времени гашения вторичной электрической дуги на землю и вторичной электрической дуги фаза-фаза.

Преимущества настоящего изобретения состоят в следующем: сложные виды замыканий в линии с двумя цепями были подвергнуты полному теоретическому анализу и практической проверки, чтобы показать точность и достоверность предложенных критериев; предложенные критерии преодолевают проблемы критерия величины напряжения, используемые для одиночных линий; предложенные критерии преодолевают ограничения, в которых на обычный критерий измерения величины напряжения на контактном выводе влияет напряжение электромагнитного соединения; предложенные критерии гарантируют правильность оценки устойчивых замыканий с переходящем сопротивлением; предложенные критерии принимают во внимание различное время гашения вторичной электрической дуги на землю и вторичной электрической дуги фаза-фаза; предложенный критерий анализирует воздействие ошибок местоположения замыкания и ошибок в параметрах линии, и предложенный способ увеличивает точность критерия посредством увеличения коэффициента достоверности; в настоящем изобретении предполагается последовательное повторное включение, и, следовательно, пропускная способность линии, может быть возобновлена в максимально короткое время.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения предложен способ для идентификации вида замыкания в линии электропередачи, содержащий: вычисление напряжения в месте замыкания для мест замыкания на основе напряжения на контактном выводе и местоположение мест замыкания в линии электропередачи; установление, в качестве заданного значения, напряжения в месте замыкания, соответствующего максимальному переходному сопротивлению; сравнение с заданным значением напряжения в месте замыкания для точек замыкания; и идентификацию вида замыкания как устойчивого или неустойчивого на основе результата сравнения.

Предпочтительно, данный способ дополнительно содержит: линия электропередачи является линией электропередачи с множеством параллельных цепей; вычисление разницы напряжения для разных поврежденных фаз в линии электропередачи с множеством параллельных цепей; сравнение вычисленной разницы напряжения с порогом повреждения; и, на основе сравнения, идентификацию вида замыкания как устойчивого межфазного замыкания или неустойчивого межфазного замыкания.

Предпочтительно, данный способ дополнительно содержит: одна из различных поврежденных фаз является отключенной фазой, а другая является повторно включенной фазой для случая замыкания в фазах с одним и тем же обозначением в линии электропередачи с множеством параллельных цепей.

Предпочтительно, данный способ дополнительно содержит: обе две различные поврежденные фазы являются отключенными фазами для случая замыкания в фазах с разными обозначениями в линии электропередачи с множеством параллельных цепей.

Предпочтительно, данный способ дополнительно содержит: идентификацию вида замыкания как устойчивого для случая, когда напряжение в месте замыкания меньше заданного значения, и идентификацию замыкания как неустойчивого замыкания, когда напряжение в месте замыкания больше заданного значения.

Предпочтительно, данный способ дополнительно содержит: вычисление заданного значения на основе напряжения и тока в поврежденной и исправной фазе; также как и матрицу коэффициентов уравнения однородной линии электропередачи.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предложен способ идентификации вида замыкания в линии электропередачи, отличающийся тем, что содержит: вычисление напряжения в месте замыкания для точек замыкания на основе напряжения на контактном выводе; установку заданного значения, зависящего от вида замыкания, на основе напряжения емкостного соединения; сравнение напряжения в месте замыкания с заданным значением; и идентификацию замыкания, на основе результата сравнения, как устойчивого или неустойчивого.

Предпочтительно, данный способ дополнительно содержит: линия электропередачи является линией электропередачи с множеством параллельных цепей; идентификацию вида замыкания как устойчивого в случае, когда напряжение в месте замыкания меньше заданного значения; и идентификацию вида замыкания как неустойчивого, когда напряжение в месте замыкания больше заданного значения.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предложена компьютерная программа для идентификации вида замыкания в линии электропередачи, данную программу загружают во внутреннюю память процессора, и данная программа содержит код компьютерной программы, которая, при загрузке во внутреннюю память, реализует способ, описанный выше.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предложен контроллер идентификации вида замыкания для идентификации вида замыкания в линии электропередачи, отличающийся тем, что содержит: блок вычисления для вычисления напряжения в месте замыкания на основе напряжения на контактном выводе и местоположения замыканий в линии электропередачи с множеством параллельных цепей; блок установки заданного значения для установки, в качестве заданного значения, напряжения в месте замыкания, вычисленного в соответствии с максимальным переходным сопротивлением; блок сравнения, сравнивающий для точек замыканий напряжение в месте замыкания с заданным значением; и блок идентификации для идентификации вида замыкания как устойчивого или неустойчивого на основе результата сравнения.

Предпочтительно, контроллер дополнительно содержит: блок вычисления, который дополнительно вычисляет разницу напряжения для разных поврежденных фаз; блок сравнения, дополнительно сравнивающий вычисленную разницу напряжений с порогом, зависящим от вида замыкания; и блок идентификации, который дополнительно, на основе результата сравнения, идентифицирует вид замыкания как устойчивое межфазное замыкание или неустойчивое межфазное замыкание.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предложен контроллер идентификации вида замыкания для идентификации вида замыкания в линии электропередачи, отличающийся тем, что содержит: блок вычисления для вычисления напряжения в месте замыкания для точек замыкания на основе напряжения на контактном выводе; блок установки заданного значения, устанавливающий заданное значение, зависящее от вида замыкания, на основе напряжения емкостного соединения; блок сравнения, сравнивающий напряжение в месте замыкания для точек замыкания с заданным значением; и блок идентификации для идентификации вида замыкания, на основе результата сравнения, как устойчивого или неустойчивого.

Краткое описание чертежей

Дополнительные варианты осуществления, преимущества и применение настоящего изобретения раскрыты в нижеследующем описании, а также прилагаемых фиг.1-11, среди которых:

фиг.1 - блок-схема многофазового замыкания на землю для переходного сопротивления;

фиг.2 - блок-схема эквивалентной цепи Тевенена для линии электропередачи в месте замыкания при замыкании на землю с переходным сопротивлением;

фиг.3 - блок-схема анализа цепи с эффектом электромагнитного соединения;

фиг.4 - блок-схема типовой системы линии электропередачи с двумя цепями;

фиг.5 - блок-схема адаптивного критерия идентификации и схемы повторного включения для замыкания IAG;

фиг.6 - блок-схема адаптивного критерия идентификации и схемы повторного включения для замыкания IABG;

фиг.7 - блок-схема адаптивного критерия идентификации и схемы повторного включения для замыкания IAIIAG;

фиг.8 - блок-схема адаптивного критерия идентификации и схемы повторного включения для замыкания IAIIBG;

фиг.9 - блок-схема адаптивного критерия идентификации и схемы повторного включения для замыкания IABIIAG;

фиг.10 - блок-схема адаптивного критерия идентификации и схемы повторного включения для замыкания IABIICG;

фиг.11 - блок-схема адаптивного критерия идентификации и схемы повторного включения для замыкания IABIIBCG;

Варианты осуществления настоящего изобретения

Для поддержания стабильности системы и пропускной способности необходима схема отключения параллельных линий электропередачи с двойными цепями, расположенных на одной опоре, такая, чтобы количество исправных фаз оставалось как можно большим, особенно в случае квазиполнофазной работы. В случае обычного подхода, при замыкании одной фазы отключается поврежденная фаза, а случае многофазного замыкания отключаются все три фазы. Однако в настоящем изобретении поврежденные фазы отключаются пофазно. Таким образом, если количество разных фаз, оставшихся в двух линиях, составляет по меньшей мере две, то отключаются только все поврежденные фазы. Если остается только одна исправная фаза или две фазы с одинаковым обозначением, то все фазы в линии с двумя цепями будут отключены. При этом, в случае множества фаз, большее количество фаз может продолжать работать, что делает импеданс трансформации между генератором и системой намного меньше, и уменьшает неиспользованную переходную энергию в процессе повторного включения.

Предложенный критерий основан на модели однородной линии электропередачи; в отличие от обычного подхода, использующего только напряжение на контактном выводе, данная модель использует напряжение на контактном выводе и местоположение замыкания для вычисления напряжения в месте замыкания. Когда происходит замыкание на землю, то сначала сравнивают с заданным значением произведение суммы напряжения отключаемой фазы в месте замыкания и коэффициента, с тем чтобы установить, произошло ли гашение вторичной дуги на землю, а затем устанавливают, произошло ли гашение вторичной дуги между фазами. В данном случае, вторичная дуга является дугой, вызванной дребезгом контактов. Первая дуга возникает при замыкании контактов. Вторая дуга возникает при последующем дребезге контактов.

В случае замыканий ветвей между фазами, предлагаются два способа для определения, погасла ли вторичная дуга между фазами на пересекающихся линиях, а затем осуществляется повторное включение разомкнутого выключателя в соответствии различными видами замыкания согласно схеме повторного включения. Данная процедура для идентификации вида замыкания имеет следующие три основных части:

- вычисление заданного значения в реальном масштабе времени;

- вычисление напряжения в месте замыкания и

- идентификация вида замыкания на основе сравнения вычисленного напряжения в месте замыкания и заданного значения.

Далее описаны подробные операции для каждой части.

Вычисление напряжения в месте замыкания

Описанный ниже способ позволяет вычислить напряжение в месте замыкания для определения, произошло ли устойчивое замыкание или неустойчивое замыкание.

Сначала вектор напряжения на контактном выводе и вектор тока преобразуют в модуль посредством преобразования фазовой модели. Для простоты вычислений, в настоящем изобретении используется преобразование Карранбауер. Матрица преобразования приведена ниже:

$$S=\frac{1}{6}\left[\begin{array}{cccccc}1& 1& 1& 1& 1& 1\\ 1& -1& 0& 1& -1& 0\\ 1& 0& -1& 1& 0& -1\\ 1& 1& 1& -1& -1& -1\\ 1& -1& 0& -1& 1& 0\\ 1& 0& -1& -1& 0& 1\end{array}\right]\left(C-1\right)$$

$$S^{-1}=\left[\begin{array}{cccccc}1& 1& 1& 1& 1& 1\\ 1& -2& 1& 1& -2& 1\\ 1& 1& -2& 1& 1& -2\\ 1& 1& 1& -1& -1& -1\\ 1& -2& 1& -1& 2& -1\\ 1& 1& -2& -1& -1& 2\end{array}\right]\left(C-2\right)$$

Матричное преобразование напряжения и тока приведено ниже:

$${\dot{U}}_{TF}=S{\dot{U}}_{I-II}\left(C-3\right)$$

$${\dot{I}}_{TF}=S{\dot{I}}_{I-II}\left(C-4\right)$$

где

$${\dot{U}}_{I-П}={[{\dot{U}}_{1A}{\dot{U}}_{1B}{\dot{U}}_{1C}{\dot{U}}_{ПА}{\dot{U}}_{ПВ}{\dot{U}}_{ПС}]}^T$$

$${\dot{U}}_{TF}={[{\dot{U}}_{T0}{\dot{U}}_{T\alpha }{\dot{U}}_{T\beta }{\dot{U}}_{F0}{\dot{U}}_{F\alpha }{\dot{U}}_{F\beta }]}^T$$

$${\dot{I}}_{I-П}={[{\dot{I}}_{1A}{\dot{I}}_{1B}{\dot{I}}_{1C}{\dot{I}}_{ПА}{\dot{I}}_{ПВ}{\dot{I}}_{ПС}]}^T$$

$${\dot{I}}_{TF}={[{\dot{I}}_{T0}{\dot{I}}_{T\alpha }{\dot{I}}_{T\beta }{\dot{I}}_{F0}{\dot{I}}_{F\alpha }{\dot{I}}_{F\beta }]}^T$$

Матричное преобразование импеданса является следующим:

$$Z_{TF}=S^{-1}ZS\left(C-5\right)$$

После преобразования, матрица импеданса при полном разъединении является следующей:

$$Z_{TF}=diag[Z_{T0}{Z}_{T\alpha }{Z}_{T\beta }{Z}_{F0}{Z}_{F\alpha }{Z}_{F\beta }]\left(C-6\right)$$

где,

$$Z_{T0}=Z_S+2Z_M+3Z_{M0}^{\text{'}}$$

$$Z_{F0}=Z_S+2Z_M-3Z_M^{\text{'}}$$

Z_Tα=Z_S-Z_M

Z_Fα=Z_S-Z_M

Z_Tβ=Z_S-Z_M

Z_Fβ=Z_S-Z_M

и Z_S - собственно реактивное сопротивление; Z_M - взаимное межфазовое реактивное сопротивление в одной цепи; и

$$Z_M^{\text{'}}$$ - взаимное реактивное сопротивление между двумя цепями.

Матричное преобразование полной проводимости является следующим:

После трансформации матрица полной проводимости при полном разъединении является следующей:

C_s - емкость на землю, C_m - межфазная емкость; и

$$C_m^{\text{'}}$$ - емкость между линиями.

Постоянная распространения различных модулей является следующей:

$${\gamma }_{T0}=\sqrt{Z_{T0}{Y}_{T0}}$$ , $${\gamma }_{T\alpha }=\sqrt{Z_{T\alpha }{Y}_{T\alpha }}$$ , $${\gamma }_{T\beta }=\sqrt{Z_{T\beta }{Y}_{T\beta }}$$

$${\gamma }_{F0}=\sqrt{Z_{F0}{Y}_{F0}}$$ , $${\gamma }_{F\alpha }=\sqrt{Z_{F\alpha }{Y}_{F\alpha }}$$ , $${\gamma }_{F\beta }=\sqrt{Z_{F\beta }{Y}_{F\beta }}$$

Волновое сопротивление различных модулей является следующим:

$$Z_{cT0}=\sqrt{Z_{T0}/Y_{T0}}$$ , $$Z_c{}_{T\alpha }=\sqrt{Z_{T\alpha }/Y_{T\alpha }}$$ , $$Z_c{}_{T\beta }=\sqrt{Z_{T\beta }/Y_{T\beta }}$$

$$Z_{cF0}=\sqrt{Z_{F0}/Y_{F0}}$$ , $$Z_c{}_{F\alpha }=\sqrt{Z_{F\alpha }/Y_{F\alpha }}$$ , $$Z_c{}_{F\beta }=\sqrt{Z_{F\beta }/Y_{F\beta }}$$

При возникновении замыкания ток и напряжение на контактном выводе известны, при этом lm - расстояние от мести замыкания до контактного вывода m. Ток и напряжение в месте замыкания могут быть вычислены посредством нижеследующих уравнений. Необходимо заметить, что этот критерий необходим только для вычисления напряжения в месте замыкания.

Когда ток и напряжение на контактном выводе n известны, напряжение и ток в месте замыкания могут быть вычислены аналогичным способом.

При преобразовании напряжения в месте замыкания с использованием обратного преобразования Карранбауер, напряжение в месте замыкания для каждой фазы выражается следующим образом:

$${\dot{U}}_{fI-II}=S^{-1}\cdot {\dot{U}}_{fTF}\left(C-11\right)$$

В случае линии электропередачи с электрическим шунтирующим реактором, ток может протекать через шунтирующий реактор. В этом случае ток, используемый для вычисления напряжения в месте замыкания, является разностью между током, протекающим через контактный вывод, и током, протекающим через электрический шунтирующий реактор. В этом случае уравнение может быть следующим:

Ток, протекающий через другой контактный вывод, например, контактный вывод n, может быть вычислен аналогичным способом. Подставляя ток, вычисленный в вышеприведенных уравнениях, в уравнения С-9 и С-10, может быть вычислено напряжение в месте замыкания линии электропередачи с шунтирующим электрическим реактором.

В качестве альтернативы, напряжение в месте замыкания может быть оценено на основе напряжения на контактном выводе. В некоторых случаях, когда не требуется высокая точность вычисления, напряжение на контактном выводе может быть использовано как соответствующее напряжению в месте замыкания, что экономит время для вычисления фактического напряжения в месте замыкания.

Вычисление заданного значения в реальном времени

После отключения поврежденной фазы, вид замыкания имеет небольшое влияние на напряжение исправной фазы. Предполагается, что произошло неустойчивое замыкание в линии электропередачи, и вторичная дуга угасла. Тогда используется напряжение на контактном выводе исправной фазы и ток на контактном выводе поврежденной фазы, который равен нулю, в качестве известной величины, и используют однородное уравнение линии электропередачи для вычисления тока исправной фазы и напряжения поврежденной фазы в соответствии со следующим условием.

$$\left[{\dot{U}}_{mGZ}^{\text{'}}{\dot{U}}_{mJQ}{I}_{mGZ}^{\text{'}}{\dot{I}}_{mJQ}\right]=\left[TL\right]\left[{\dot{U}}_{nGZ}^{\text{'}}{\dot{U}}_{nJQ}{\dot{I}}_{nGZ}^{}{\dot{I}}_{{}_{nJQ}}^{\text{'}}\right]\left(C-13\right)$$

$${\dot{U}}_{mJZ}^{\text{'}}$$ - матрица-столбец напряжения на поврежденной фазе контактного вывода m, $${\dot{U}}_{mGQ}^{\text{'}}$$ - матрица-столбец напряжения на исправной фазе контактного вывода m; $$I_{mGZ}^{\text{'}}$$ - матрица-столбец тока в поврежденной фазе контактного вывода m; $$I_{mJQ}^{\text{'}}$$ - матрица-столбец тока в исправной фазе контактного вывода m.

Переменные матрицы-столбца в правой части уравнения (С-13) имеют аналогичный смысл. [TP] - матрица коэффициентов для уравнения однородной линии электропередачи для всей длины линии.

Преобразованное уравнение (С-13) является следующим (С-14);

$$\left[{\dot{U}}_{mGZ}^{\text{'}},{\dot{I}}_{mJQ}^{\text{'}},{\dot{U}}_{{}_{nGZ}}^{\text{'}},{\dot{I}}_{{}_{nJQ}}^{\text{'}}\right]=\left[TP\right]\left[{\dot{I}}_{mGZ}^{},{\dot{U}}_{mJQ},{\dot{I}}_{nGZ},{\dot{U}}_{nJQ}\right]\left(C-14\right)$$

В левой стороне уравнения находятся неизвестные величины, в то время как в правой части находятся известные величины. [TP] - матрица коэффициентов преобразования.

В случае неустойчивого замыкания, напряжение в месте замыкания после угасания вторичной дуги может быть вычислено с использованием известного напряжения на исправной фазе контактного вывода m, известной величины тока на контактном выводе m поврежденной фазы, вычисленного напряжения на контактном выводе m поврежденной фазы и вычисленного тока на контактном выводе m исправной фазы. Способ вычисления аналогичен вышеприведенному способу (С-13):

$$\left[{\dot{U}}_{fGZ},{\dot{U}}_{fJQ},I_{fGZ},{\dot{I}}_{fJQ}\right]=\left[Tl\right]\left[{\dot{U}}_{mGZ}^{\text{'}},{\dot{U}}_{mJQ},{\dot{I}}_{mGZ}^{\text{'}},{\dot{I}}_{mJQ}\right]\left(C-15\right)$$

[TL] - матрица коэффициентов уравнения однородной линии электропередачи для участка от контактного вывода m до места замыкания. U_fGZ - обозначает напряжение в месте замыкания для случая неустойчивого замыкания и вычисляется в реальном масштабе времени. Вычисление других коэффициентов для заданного значения будет подробно описано далее.

Аналогично вышеприведенным вычислениям напряжения в месте замыкания, при вычислении напряжения в месте замыкания для неустойчивого замыкания в линии электропередачи с шунтирующим реактором, ток на контактном выводе будет уменьшать ток, протекающий через шунтирующий реактор.

В качестве альтернативы, для экономии времени или себестоимости, в качестве заданного значения может быть использована фиксированная величина вместо переменной величины. В этом случае, заданное значение может быть установлено в соответствии с различными видами замыканий на основе напряжения емкостного соединения. Оно изменяется в соответствии с видом замыкания и, например, может быть установлено как 1/3 или 1/2 от напряжения емкостного соединения.

Критерий идентификации устойчивого замыкания на землю

Согласно настоящему изобретению в случае замыкания на землю вычисляют напряжение в месте замыкания с использованием напряжений на контактном выводе, токов и местонахождения мест замыкания; а также вычисляют заданное значение в реальном масштабе времени. Третьим этапом является сравнение заданного значения с напряжением в месте замыкания, и вид замыкания может быть определен на основе результата сравнения.

Также предполагается, что в случае возникновения устойчивого замыкания на землю переходное сопротивление равно нулю. То есть напряжение на поврежденной фазе в месте замыкания равно нулю.

В случае неустойчивого повреждения, напряжение на поврежденной фазе в месте замыкания после гашения вторичной дуги является большим. Соответственно, в данной ситуации, напряжение в месте замыкания можно эффективно отличить от устойчивого повреждения.

В то же время, если происходит устойчивое замыкание на землю с переходным сопротивлением, напряжение в месте замыкания увеличивается в соответствии с увеличением переходного сопротивления. Для линии электропередачи это является большой нагрузкой, и напряжение в местах замыкания для различных мест замыкания будут сильно отличаться друг от друга. Следовательно, необходимо выбрать подходящее заданное напряжение для разных видов замыканий для гарантии чувствительности и надежности критерия. Таким образом, для данной ситуации необходим способ для различия устойчивого замыкания от неустойчивого замыкания. Предлагаемый способ для различия устойчивого замыкания от неустойчивого замыкания основан на анализе напряжений, относящихся к двум разным видам замыканий.

В случае многофазного устойчивого замыкания на землю, предполагается, что имеется только один проход замыкания на землю. Для случая возникновения устойчивого замыкания на землю, на фиг.1 показана схема конфигурации переходного сопротивления.

На схеме, показанной на фиг.1, изображено сопротивление, обозначающее заземляющее сопротивление R_g (11), и несколько сопротивлений R_ph (12), обозначающих переходное сопротивление.

Поскольку межфазное переходное сопротивление намного меньше заземляющего переходного сопротивления, то для вычисления напряжения в месте замыкания отключаемой фазы влияние межфазного переходного сопротивления может быть проигнорировано, и напряжение на заземляющем сопротивлении R_g (11) может быть использовано как напряжение в месте замыкания отключаемой фазы.

Для различных видов устойчивого замыкания, после отключения выключателей поврежденных фаз, замыкание может рассматриваться в качестве эквивалентной сети между местом замыкания и землей, и эта внутренняя система соответствует последовательному соединению источников напряжения и импедансов. Величина напряжения источника эквивалентного напряжения такая же, как напряжение в месте замыкания, когда заземляющая ветвь разомкнута. Она равна напряжению в месте замыкания, когда замыкание на землю исчезает, но межфазное замыкание по-прежнему существует. Эквивалентный импеданс - это импеданс, полученный исходя из места замыкания, когда напряжение источника напряжения внутренней системы является нулевым. На фиг.2 показана эквивалентная цепь Тевенина линии электропередач в месте замыкания, когда происходит замыкание на землю с переходным сопротивлением.

В соответствии с цепью, изображенной на фиг.2, сопротивление R_g (23), источник напряжения U_eg (21) и импеданс Z_eq (22) соединены друг с другом последовательно.

Когда происходит устойчивое замыкание на землю с переходным сопротивлением, взаимосвязь между напряжением в месте замыкания $$U_f^{\text{'}}$$ (25) и внутренним источником эквивалентного напряжения $${\dot{U}}_{eg}$$ (21) выражена следующим уравнением:

$$\begin{array}{l}{\dot{U}}_f^{\text{'}}=\frac{R_g}{R_g+Z_{eq}}{\dot{U}}_{eq}\\ =k_R\angle \theta \cdot {\dot{U}}_{eq}(I-1)\end{array}$$

где k_R<θ - коэффициент деления напряжения переходного сопротивления.

$$k_R=\frac{R_g}{\sqrt{R_g^2+Z_{eg}^2}}$$ , $$\theta =\arg \left(\frac{R_g}{R_g-j{Z}_{eg}}\right)\left(I-2\right)$$

Z_eq (22) - эквивалентный импеданс всей системы, определенный в месте замыкания. Поврежденная фаза соединена с исправной фазой посредством межфазной или межлинейной емкости и индуктивности, после отключения поврежденной фазы. Емкостное реактивное сопротивление линии является намного более большим, чем импеданс линии, и поэтому импедансом можно пренебречь. Эквивалентный импеданс - это заземляющее емкостное реактивное сопротивление всех отключаемых фаз. Для всех видов замыканий выражение для эквивалентного заземляющего импеданса отключаемой фазы в месте замыкания является следующим:

$$Z_{eg}=Y_{eg}^{-1}\left(I-3\right)$$

$$Y_{eg}={\displaystyle \sum _{i\in GZ}{Y}_{is}+{\displaystyle \sum _{i\in GZ}{\displaystyle \sum _{\begin{array}{l}j\in GZ\\ i\ne j\end{array}}\left(-Y_{ij}\right)={[1\dots 1]}_{l\times n}{Y}_{GZn\times n}{[1\dots 1]}_{l\times n}^T}}}\left(I-4\right)$$

Вышеприведенные уравнения означают, что эквивалентная полная проводимость (Y_eq) в месте замыкания является суммой всех элементов матрицы полной проводимости замыкания.

Величина источника эквивалентного напряжения равна напряжению в месте замыкания, когда замыкание на землю прекратилось, а межфазное замыкание по-прежнему существует. В этом случае напряжение в месте замыкания является суммой напряжения $${\dot{U}}_{Yeg}$$ емкостного соединения и напряжения $${\dot{U}}_{Xeg}$$ электромагнитного соединения. Они могут быть вычислены, в указанном порядке, следующим образом.

Принимая во внимание только влияние напряжения емкостного соединения на источник эквивалентного напряжения, и устанавливая напряжение электромагнитного соединения поврежденной фазы равным нулю и оставляя только исправную фазу, то напряжение емкостного соединения источника эквивалентного напряжения формируется за счет эффекта соединения емкости линии. Для всех видов замыканий уравнение напряжения $${\dot{U}}_{Yeg}$$ емкостного соединения является следующим:

$${\dot{U}}_{Yeg}={\left({[1\dots 1]}_{l\times n}{Y}_{GZ,n\times n}{[1\dots 1]}_{l\times n}^T\right)}^{-1}{[1\dots 1]}_{l\times n}{Y}_{GZ-JQ,n\times \left(6-n\right)}{\dot{U}}_{JQ,\left(6-n\right)\times 1}\left(I-5\right)$$

Напряжение емкостного соединения в отключаемой фазе при неустойчивом замыкании является следующим:

$${\dot{U}}_{y,n\times 1}=Y_{GZ,n\times n}^{-1}{Y}_{GZ-JQ,n\times (6-n)}{\dot{U}}_{JQ,(6-n)\times 1}\left(I-6\right)$$

Взаимоотношение напряжений емкостного соединения в случае устойчивого повреждения и неустойчивого повреждения в четырехполюснике является следующим:

$${\dot{U}}_{Yeg}={\left({[1\dots 1]}_{l\times n}{Y}_{GZ,n\times n}{[1\dots 1]}_{l\times n}^T\right)}^{-1}{[1\dots 1]}_{l\times n}{Y}_{GZ,n_{\times }n}{\dot{U}}_{y,n\times 1}\left(I-7\right)$$

Фиг.3 представляет схематичную блок-схему для анализа цепи с эффектом электромагнитного соединения, в которой импеданс линии проигнорирован.

Предполагается, что соотношение между расстоянием от места замыкания до стороны m и полной длинной равно α, и соотношение между расстоянием от места замыкания до стороны n и полной длинной равно 1-α. Поскольку влияние напряжения исправной фазы на ток короткого замыкания предполагается как влияние емкостного соединения, при рассмотрении влияния электромагнитного соединения на источник эквивалентного напряжения в четырехполюснике для случая устойчивого замыкания, напряжение исправной фазы устанавливается равным нулю.

Для всех видов замыканий уравнение для напряжения электромагнитного соединения в месте замыкания является следующим:

$${\dot{U}}_{Xeq}={({[1\dots 1]}_{1\times n}{Y}_{GZ,n\times n}{[1\dots 1]}_{1\times n}^T)}^{-1}{[1\dots 1]}_{1\times n}{Y}_{GZ,n\times n}\cdot (\frac{1}{2}-\alpha ){\dot{U}}_{XL,n\times 1}(I-8)$$

Напряжение электромагнитного соединения отключаемой фазы в месте замыкания для случая неустойчивого замыкания является следующим:

$${\dot{U}}_{x,n\times 1}=(\frac{1}{2}-\alpha ){\dot{U}}_{XL,n\times 1}\left(I-9\right)$$

Взаимоотношение между напряжением электромагнитного соединения для источника эквивалентного напряжения в четырехполюсной сети в случае устойчивого замыкания и напряжением электромагнитного соединения отключаемой фазы в случае неустойчивого замыкания является следующим:

$${\dot{U}}_{Xeg}={\left({[1\dots 1]}_{l\times n}{Y}_{GZ,n\times n}{[1\dots 1]}_{l\times n}^T\right)}^{-1}{[1\dots 1]}_{l\times n}{Y}_{GZ,n_{\times }n}{\dot{U}}_{GZx,n\times 1}\left(I-10\right)$$

Как известно из теоремы о суперпозиции, эквивалентное напряжение источника в четырехполюсной сети равно сумме напряжения емкостного соединения и напряжения электромагнитного соединения. Следовательно, соотношение между источником напряжения в четырехполюсной сети для случая устойчивого замыкания и напряжением в месте замыкания для случая неустойчивого замыкания получаются из уравнений (1-10) и (I-7):

$$$$ $$\begin{array}{l}{\dot{U}}_{eg}={\left({[1\dots 1]}_{l\times n}{Y}_{GZ,n\times n}{[1\dots 1]}_{l\times n}^T\right)}^{-1}{[}_1{Y}_{GZ,n_{\times }n}({\dot{U}}_{x,n\times 1}+{\dot{U}}_{y,n\times 1})\\ ={\left({[1\dots 1]}_{l\times n}{Y}_{GZ,n\times n}{[1\dots 1]}_{l\times n}^T\right)}^{-1}{[}_1{Y}_{GZ,n\times n}{\dot{U}}_{g\cdot open,n\times 1}\\ =M_{1\times n}{\dot{U}}_{g\cdot open,n\times 1}\left(I-11\right)\end{array}$$

Как можно понять из вышеприведенных уравнений и выводов, когда известно напряжение в месте замыкания для случая неустойчивого замыкания, внутреннее эквивалентное напряжение источника в эквивалентной сети в месте замыкания может быть вычислено для случая устойчивого замыкания. Напряжение в месте замыкания для случая устойчивого замыкания на землю с переходным сопротивлением может быть вычислено с помощью уравнений (I-11) и (I-1), как показано ниже:

$${\dot{U}}_f^{\text{'}}=k_R\angle \theta \cdot M_{1\times n}{\dot{U}}_{g\cdot open,n\times 1}(I-12)$$

Где U_g.open означает напряжение в месте замыкания в случае неустойчивого замыкания и равно U_fGZ в уравнении (С-15). Когда в линии электропередачи происходит замыкание на землю, напряжение в месте замыкания может быть вычислено на основе напряжения и тока на контактном выводе. Матрица показана в уравнении (1-13), приведенном ниже:

$${\dot{U}}_f=[{\dot{U}}_{GZ1},{\dot{U}}_{GZ2},\dots ,{\dot{U}}_{GZn}]\left(I-13\right)$$

Если в качестве заданного значения принять напряжение в месте замыкания с максимальным переходным сопротивлением (т.е. 300 Ом для напряжения в 500 кВ), критерий будет следующим:

$$\left|M\cdot {\dot{U}}_f\right|<U_{GDZ}\left(I-14\right)$$

$$U_{GDZ}=k_k\cdot k_R\cdot \left|M\cdot {\dot{U}}_{g\cdot open}\right|\left(I-15A\right)$$

Где k_k - коэффициент достоверности и его значение может быть принято равным 1.1-1.3. k_R - коэффициент деления напряжения, когда выбрано переходное сопротивление 300 Ом (максимальное значение) для линий электропередачи со сверхвысоким напряжением. М - матрица коэффициентов напряжения отключенных фаз, и она указывает на параметр линии электропередачи и вид замыкания.

Когда происходит устойчивое замыкание, напряжение во всех местах замыкания (например, напряжение в месте замыкания на фиг.2) соответствует таковым в левой части уравнения (I-14) т.е. $$\left|M\cdot {\dot{U}}_f\right|=\left|{\dot{U}}_f^{\text{'}}\right|$$ . Из уравнения (1-14) можно понять, что данный критерий позволяет достоверно отличить устойчивое замыкание, когда переходное сопротивление составляет менее 300 Ом. То есть, когда абсолютное значение напряжения в месте замыкания больше заданного значения, замыкание определяется как неустойчивое замыкание, а когда абсолютное значение напряжения в месте замыкания меньше заданного значения, то замыкание определяют как устойчивое замыкание.

В случае неустойчивого замыкания, если коэффициент k_k·k_R в правой части уравнения (1-15) меньше 1, критерий позволяет достоверно отличить неустойчивое замыкание. Поскольку эквивалентный внутренний импеданс намного больше переходного сопротивления, это позволяет легко удовлетворить данное условие.

В качестве альтернативы, в качестве заданного значения может быть использовано среднее значение между напряжением в месте замыкания с максимальным переходным сопротивлением (т.е. 300 Ом для напряжения 500 кВ) для случая устойчивого замыкания и напряжением в месте замыкания в случае неустойчивого повреждения. В этой ситуации критерий будет следующим:

$$U_{GDZ}=\left(k_{R\cdot \max }+\frac{1-k_{R\cdot \max }}{2}\right)\cdot \left|M\cdot {\dot{U}}_{g\cdot open}\right|\left(I-15B\right)$$

Где k_R·max - коэффициент деления напряжения, когда переходное сопротивление выбрано равным 300 Ом для линии электропередачи сверхвысокого напряжения. А М - матрица коэффициентов напряжений отключенных фаз.

Когда происходит устойчивое замыкание, напряжение во всех местах замыкания меньше значения в левой части уравнения (1-14), то есть:

$$\left|M\cdot {\dot{U}}_f\right|=k_{R\cdot \max }\cdot \left|M\cdot {\dot{U}}_{g\cdot open}\right|<\left(k_{R\cdot \max }+\frac{1-k_{R\cdot \max }}{2}\right)\cdot \left|M\cdot {\dot{U}}_{g\cdot open}\right|$$ .

Как видно из уравнения (1-14), данный критерий позволяет достоверно отличить устойчивое замыкание, когда переходное сопротивление меньше 300 Ом.

В случае возникновения неустойчивого замыкания, коэффициент $$k_R+\frac{1-k{}_R}{2}$$ в правой части уравнения (1-15 В) меньше 1, что позволяет данному критерию достоверно отличить неустойчивое замыкание. Поскольку эквивалентный внутренний импеданс намного больше переходного сопротивления, это позволяет легко удовлетворить данное условие.

Критерий для идентификации устойчивых межфазных замыканий

В случае возникновения многофазного замыкания на землю в одной линии или между линиями, вследствие влияния затухающей составляющей постоянного тока межфазная вторичная дуга может по-прежнему существовать после гашения вторичной дуги в заземляющих ветвях. Следовательно, необходимо различить замыкание межфазных ветвей после гашения вторичной дуги заземляющих ветвей. Исключительно для случая межфазного замыкания, данный этап определения может быть сделан напрямую без этапа идентификации вида замыкания на землю.

Как и в случае замыкания на землю, при возникновении межфазного замыкания линия электропередачи может быть рассмотрена как четырехполюсная сеть, взятая для точек замыкания между линиями. Внутренняя часть сети является источником напряжения с внутренним импедансом. Не учитывая импеданс линии, этот внутренний импеданс является эквивалентным передаточному импедансу между отключаемыми фазами линии с двумя цепями, а источником напряжения, в случае неустойчивого повреждения, является разность напряжений в месте замыкания на разных отключаемых фазах.

Для идентификации гашения вторичной дуги на землю, заданное значение сравнивают с произведением суммы напряжения отключаемой фазы в месте замыкания и коэффициента. Данный критерий приведен выше в уравнениях 1-14 и 1-15. В соответствии с вышеприведенным анализом, данные критерии позволяют достоверно отличить устойчивое замыкание на землю от неустойчивого замыкания на землю, когда переходное сопротивление меньше 300 Ом.

Методы выявления различения, произошло ли гашение вторичной межфазовой дуги, включают следующие два подхода.

Замыкания между линиями, имеющими разные фазы, содержат такие виды замыканий, как IAIIB (т.е. межфазное замыкание между фазой А линии I и фазой В линии II), IABIIA (т.е. межфазное замыкание фаз А, В линии I и фазой А линии II), IABII (т.е. межфазное замыкание фаз А, В линии I и фазой С линии II), IABIIBC (т.е. межфазное замыкание фаз А, В линии I и фазами В, С линии II).

При возникновении устойчивых межфазных замыканий вышеприведенных видов, места замыкания для каждой отключаемой фазы физически соединены друг с другом в одном месте, и, следовательно, разность напряжений в месте замыкания отключаемых фаз равна нулю.

При возникновении неустойчивых межфазных замыканий вышеприведенных видов, после гашения вторичной дуги напряжения соединения отключаемых фаз в местах замыкания будут отличаться друг от друга. То есть разница напряжений в местах замыкания не будет равна нулю (например, будет больше нуля). Следовательно, можно различить замыкания устойчивого вида и неустойчивого вида на основе вычисления разности напряжений в местах замыканий. Критерий для различения разных видов межфазного замыкания является следующим:

$$\left|{\dot{U}}_{f{(}_{I-П})}\right|<U_{LDZ}\left(P-1\right)$$

Где $${\dot{U}}_{f{(}_{I-П})}$$ является разницей напряжений в месте замыкания отключаемых фаз для линии с двумя цепями. В уравнении (Р-1) U_LDZ является, в данной ситуации, заданным значением и означает разницу напряжения между разными отключаемыми фазами. Значение U_LDZ может быть установлено аналогично значению U_GDZ для способа идентификации различных видов замыкания на землю. Поскольку переходное сопротивление при замыкании фазы с фазой является очень малым, (обычно, переходное сопротивление между разными фазами составляет менее 30Ω), величина разницы напряжений в месте замыкания, в случае устойчивого замыкания, является очень малой, и заданное значение может быть установлено как фиксированное пороговое значение, меняющееся в соответствии с видом замыкания, и составляющее от 1/3 до 1/2 от напряжения емкостного соединения. В случае многофазного замыкания, необходимо делать различия в соответствии с этими отключаемыми фазами.

Для случая межфазного замыкания или замыкания фаз с одинаковыми обозначениями между линиями, типичными видами замыканиями являются IAB и IAIIA. Поскольку базовая частота напряжения соединения отключаемых фаз является одинаковой, вид замыкания не различим на основе разницы напряжений в отключаемых фазах. Следовательно, данный критерий использует способ повторного включения одной из поврежденных фаз и измерения напряжения на контактном выводе другой фазы для различения устойчивого межфазного замыкания. Данный критерий является следующим:

$$|\left|{\dot{U}}_{CH}\right|-\left|{\dot{U}}_{OP}|\right|<U_{PDZ}\left(P-2\right)$$

Где U_CH является напряжением повторно включенной фазы, a U_OP является напряжением отключаемой фазы. В случае устойчивого межфазного замыкания, напряжение поврежденной фазы, которая не была включена повторно, является таким же, как и напряжение повторно включенной фазы, которое близко к величине номинального напряжения в линии.

Если замыкание является неустойчивым, то напряжение в поврежденной фазе, которая не была повторно включена, является очень низким и равно напряжению соединения. Следовательно, величину напряжения в поврежденной фазе, которая не была повторно включена, можно использовать для различения вида замыкания. Значение U_PDZ может быть установлено в диапазоне 1/3-1/2 от номинального напряжения.

Пример типичной модели линии электропередачи с двумя цепями показан на фиг. 4. На фиг.4, в левой части Em обозначает контактный вывод m, и En в правой части обозначает контактный вывод n. В средней части показана линия электропередачи с двумя цепями. Основные параметры данной линии электропередачи с двумя цепями приведены ниже:

Параметры источников и линии:

Z_M1=i49.34Ω; Z_M0=i41.34Ω; Z_N1=i46.03Ω; and Z_M0=i103.36Ω.

Параметры линии:

Zs=0.12517+j0.37804Ω/km; Zm=0.091167+j0.16441Ω/km;

Zm'=0.090833+j0.12043Ω/km; Ys=j4.5605×10^-6 S/km; Ym=j6.445×10^-7 S/km; and Ym'=j3.082×10^-7 S/km.

Кроме того, степень компенсации шунтирующего электрического реактора составляет 75%. Длина линии электропередачи составляет 300 км, и шунтирующий реактор расположен на приемном конце, X_L=852Ω, X_N=250Ω. Длина линии электропередачи составляет 500 км, и шунтирующий реактор расположен на обоих концах, X_L=1023Ω, X_N=300Ω.

Необходимо заметить, что приведенные значения приведены исключительно для иллюстрации примера. Параметры реальной системы линии электропередачи с двумя цепями могут быть установлены в соответствии фактическими требованиями.

Выбор параметров М и k_R для всех видов замыкания на землю

В данном критерии, М является матрицей, a k_R является коэффициентом деления сопротивления. В случае использования параметров линии, показанной на фиг.4, значения для Ми k_R приведены ниже.

Параметры для М и k_R для всех видов замыканий в линии электропередачи (100 км) без шунтирующего электрического реактора приведены в нижеследующей таблице.

Параметры для M и k_R для всех видов замыканий в линии электропередачи (300 км) с шунтирующим электрическим реактором на стороне n приведены в нижеследующей таблице.

Параметры для М и k_R для всех видов замыканий в линии электропередачи (500 км) с шунтирующим электрическим реактором на обеих сторонах приведены в нижеследующей таблице.

В соответствии с приведенными выше таблицами, очевидно, что матрица М изменяется в соответствии с компенсирующим эффектом шунтирующего реактора, но коэффициенты для каждой отключенной фазы близки друг к другу, когда эквивалентная межфазная емкость соответствует эквивалентной емкости между линиями. Вне зависимости от ситуации, k_К остается меньше 0.5. Таким образом, существует максимально большая вероятность отличия устойчивого замыкания от неустойчивого.

Необходимо заметить, что вышеприведенные критерии идентификации замыкания не ограничены линией с двумя цепями. Они также могут быть применены к системам линий с множеством цепей, или линии с одной цепью. Например, в случае системы линий с четырьмя цепями, возможность возникновения замыкания между тремя линиями является минимальной. В большинстве случаев, достаточно учитывать случаи замыканий в одной линии или между двумя линиями. Следовательно, вышеприведенный критерий может быть адаптирован для идентификации вида замыкания в любой одиночной линии или двух линий электропередачи.

Критерий адаптивной идентификации и схема повторного включения

Конкретные схемы для каждого вида замыканий показаны на фиг.5-12.

На фиг.5 показан адаптивный критерий и схема повторного включения для замыкания IAG. На этапе 52 определяют, меньше ли |U_fIA| чем U_GDZ. Если |U_fIA| меньше, чем U_GDZ, то переходят к этапу 53. На этапе 53 отправляют команду об устойчивом замыкании. Если |U_fIA| не меньше U_GDZ, то переходят к этапу 54. На этапе 54, фазу А линии I повторно включают через несколько секунд.

На фиг.6 показан адаптивный критерий и схема повторного включения для замыкания IABG. На этапе 62 определяют, меньше ли 0.5 |U_fIA+U_fIB|, чем U_GDZ. Если 0.5 |U_fIA+U_fIB| меньше, чем U_GDZ, то переходят к этапу 63. На этапе 63 отправляют команду об устойчивом замыкании. Если 0.5|U_fIA+U_fIB| не меньше, чем U_GDZ, то переходят к этапу 64. На этапе 54, фазу А линии I повторно включают через несколько секунд. Далее переходят к этапу 65. На этапе 65 определяют, меньше ли ||U_fIA|-|U_fIB||, чем U_JDZ. Если ||U_fIA|-|U_fIB|| меньше U_JDZ, то переходят к этапу 66. На этапе 66 отправляют команду об устойчивом замыкании. В противном случае, переходят к этапу 67, и на этапе 67 фазу В линии I повторно включают через несколько секунд.

На фиг.7 показан адаптивный критерий и схема повторного включения для замыкания IAIIAG. На этапе 72 определяют, меньше ли $$0.5\left|{\dot{U}}_{fIA}+{\dot{U}}_{fIIA}\right|,$$ чем U_GDZ. Если 0.5 $$\left|{\dot{U}}_{fIA}+{\dot{U}}_{fIIA}\right|$$ меньше, чем U_GDZ, то переходят к этапу 73. На этапе 73 отправляют команду об устойчивом замыкании. Если 0.5 $$\left|{\dot{U}}_{fIA}+{\dot{U}}_{fIIA}\right|$$ не меньше, чем U_GDZ, то переходят к этапу 74. На этапе 74, фазу А линии I повторно включают через несколько секунд. Далее переходят к этапу 75. На этапе 75 определяют, меньше ли $$\left|\left|{\dot{U}}_{fIA}\right|-\left|{\dot{U}}_{fIIA}\right|\right|$$ , чем U_DZ. Если $$\left|\left|{\dot{U}}_{fIA}\right|-\left|{\dot{U}}_{fIIA}\right|\right|$$ меньше U_DZ, то переходят к этапу 76. На этапе 76 отправляют команду об устойчивом замыкании. В противном случае, переходят к этапу 77, и на этапе 77 фазу В линии II повторно включают через несколько секунд.

На фиг.8 показан адаптивный критерий и схема повторного включения для замыкания IAIIBG. На этапе 82 определяют, меньше ли $$0.5\left|{\dot{U}}_{fIA}+{\dot{U}}_{fIIB}\right|,$$ чем U_GDZ. Если 0.5 $$\left|{\dot{U}}_{fIA}+{\dot{U}}_{fIIB}\right|$$ меньше, чем U_GDZ, то переходят к этапу 83. На этапе 83 отправляют команду об устойчивом замыкании. Если 0.5 $$\left|{\dot{U}}_{fIA}+{\dot{U}}_{fIIB}\right|$$ не меньше, чем U_GDZ, то переходят к этапу 84. На этапе 84 определяют, меньше ли $$\left|\left|{\dot{U}}_{fIA}\right|-\left|{\dot{U}}_{fIIB}\right|\right|$$ , чем U_jDZ. Если $$\left|\left|{\dot{U}}_{fIA}\right|-\left|{\dot{U}}_{fIIB}\right|\right|$$ меньше U_jDZ, то переходят к этапу 85. На этапе 85 отправляют команду об устойчивом замыкании. В противном случае, переходят к этапу 86, и на этапе 86 фазу В линии II повторно включают через несколько секунд.

На фиг.9 показан адаптивный критерий и схема повторного включения для замыкания IABIIAG. На этапе 92 определяют, меньше ли $$|a_1{\dot{U}}_{fIA}+a_2{\dot{U}}_{fIB}+a_3{\dot{U}}_{fIIA}|,$$ чем U_GDZ. Если $$|a_1{\dot{U}}_{fIA}+a_2{\dot{U}}_{fIB}+a_3{\dot{U}}_{fIIA}|$$ меньше, чем U_GDZ, то переходят к этапу 93. На этапе 93 отправляют команду об устойчивом замыкании. Если $$|a_1{\dot{U}}_{fIA}+a_2{\dot{U}}_{fIB}+a_3{\dot{U}}_{fIIA}|$$ не меньше, чем U_GDZ, то переходят к этапу 94. На этапе 94 определяют, меньше ли $$\left|{\dot{U}}_{fIA}-{\dot{U}}_{fIIA}\right|$$ чем U_jDZ. Если $$\left|{\dot{U}}_{fIA}-{\dot{U}}_{fIIA}\right|$$ меньше, чем U_jDZ, то переходят к этапу 95. На этапе 95 отправляют команду об устойчивом замыкании. Если $$\left|{\dot{U}}_{fIA}-{\dot{U}}_{fIIA}\right|$$ не меньше, чем U_jDZ, то переходят к этапу 96. На этапе 96 определяют, меньше ли $$\left|{\dot{U}}_{fIB}-{\dot{U}}_{fIIA}\right|$$ , чем U_jDZ. Если это так, то переходят к этапу 97, на котором отправляют команду об устойчивом замыкании. Если $$\left|{\dot{U}}_{fIB}-{\dot{U}}_{fIIA}\right|$$ не меньше, чем U_jDZ, то переходят к этапу 98. На этапе 98, фазу А линии I и линии II повторно включают через несколько секунд. Далее переходят к этапу 99, на котором определяют, меньше ли $$\left|\left|{\dot{U}}_{fIA}\right|-\left|{\dot{U}}_{fIB}\right|\right|$$ , чем U_jDZ. Если это так, то переходят к этапу 910, на котором отправляют команду об устойчивом замыкании. В противном случае, переходят этапу 911, на котором фазу В линии I повторно включают через несколько секунд.

На фиг.10 показан адаптивный критерий и схема повторного включения для замыкания IABIICG. На этапе 102 определяют, меньше ли $$|a_1{\dot{U}}_{fIA}+a_2{\dot{U}}_{fIB}+a_3{\dot{U}}_{fIIС}|$$ чем U_GDZ. Если $$|a_1{\dot{U}}_{fIA}+a_2{\dot{U}}_{fIB}+a_3{\dot{U}}_{fIIС}|$$ меньше, чем U_GDZ, то переходят к этапу 103, на котором отправляют команду об устойчивом замыкании. В противном случае, переходят к этапу 104. На этапе 104 определяют, меньше ли $$\left|{\dot{U}}_{fIA}-{\dot{U}}_{fIIС}\right|$$ , чем U_jDZ. Если это так, то переходят к этапу 105. На этапе 105 отправляют команду об устойчивом замыкании. В противном случае переходят к этапу 106. На этапе 106 определяют, меньше ли $$\left|{\dot{U}}_{fIB}-{\dot{U}}_{fIIС}\right|$$ чем Uj_DZ. Если это так, то переходят к этапу 107, на котором отправляют команду об устойчивом замыкании. В противном случае, переходят к этапу 108. На этапе 108 фазу А линии I и фазу С линии II повторно включают через несколько секунд. Далее переходят к этапу 109, на котором определяют, меньше ли $$\left|\left|{\dot{U}}_{fIA}\right|-\left|{\dot{U}}_{fIB}\right|\right|$$ чем U_jDZ. Если это так, то переходят к этапу 1010, на котором отправляют команду об устойчивом замыкании. В противном случае, переходят к этапу 1011, на котором фазу В линии I повторно включают через несколько секунд.

На фиг.11 показан адаптивный критерий и схема повторного включения для замыкания IABIIBCG. На этапе 112 определяют, меньше ли 0.25 $$\left|{\dot{U}}_{fIA}+{\dot{U}}_{fIB}+{\dot{U}}_{fIIB}+{\dot{U}}_{fIIC}\right|$$ , чем U_GDZ. Если это так, то переходят к этапу 113, на котором отправляют команду об устойчивом замыкании. В противном случае переходят к этапу 114. На этапе 114 определяют, меньше ли $$\left|{\dot{U}}_{fIA}-{\dot{U}}_{fIIB}\right|,$$ чем U_jDZ. Если это так, что переходят к этапу 115, и на этапе 115 отправляют команду об устойчивом замыкании. В противном случае переходят к этапу 116. На этапе 116 определяют, меньше ли $$\left|{\dot{U}}_{fIB}-{\dot{U}}_{fIIB}\right|$$ чем U_jDZ. Если это так, то переходят к этапу 117, на котором отправляют команду об устойчивом замыкании. В противном случае переходят к этапу 118. На этапе 118 определяют, меньше ли $$\left|{\dot{U}}_{fIA}-{\dot{U}}_{fIIC}\right|$$ чем U_jDZ. Если это так, что переходят к этапу 119, на котором отправляют команду об устойчивом замыкании. В противном случае переходят к этапу 1110. На этапе 1110 определяют, меньше ли $$\left|{\dot{U}}_{fIB}-{\dot{U}}_{fIIC}\right|,$$ чем U_jDZz. Если это так, то переходят к этапу 1111, на котором фазу В линий I и II повторно включают через несколько секунд. Далее последовательно переходят к этапам 1112 и 1113. На этапах 1112 и 1113 в соответствующем порядке определяют, меньше ли $$\left|\left|{\dot{U}}_{fIIB}\right|-\left|{\dot{U}}_{fIIC}\right|\right|$$ , и меньше ли $$\left|\left|{\dot{U}}_{fIA}\right|-\left|{\dot{U}}_{fIB}\right|\right|,$$ чем U_jDZ. Далее, при положительном результате сравнения, переходят к этапам 1114 и 1115, в соответствующем порядке, на которых отправляют команду об устойчивом замыкании. В противном случае, переходят, в соответствующем порядке, к этапам 1116 и 1117. На этапе 1116 фазу С линии II повторно включают через несколько секунд. А на этапе 1117 фазу А линии I повторно включают через несколько секунд.

Способы и схемы повторных включений в настоящем изобретении могут быть реализованы посредством программы, запущенной на компьютере, либо как аппаратное решение, использующее, например, EPROM (Стираемое Программируемое Постоянное Запоминающее Устройство - СППЗУ) и т.д. В случае реализации предложенных способов с использованием аппаратных средств, специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что каждый этап идентификации вида замыкания может соответствовать отдельному аппаратному блоку. Например, блок вычисления может обеспечивать вычисление напряжения в месте замыкания для точек замыкания на основе напряжения на выходных терминалах и местоположения точек замыканий в линии электропередачи; блок установки заданного значения может обеспечить принятие напряжения в месте замыкания, вычисленного в соответствии с максимальным переходным сопротивлением, в качестве заданного значения; блок сравнения может обеспечивать сравнение заданного значения с напряжением в месте замыкания для точек замыкания; и блок идентификации может обеспечивать идентификацию вида повреждения как устойчивого или неустойчивого на основе результата сравнения, и т.д.

В качестве альтернативы, все этапы могут выполняться интегрированной процессорной платой, в которой объединены все вышеперечисленные блоки для реализации предложенных способов идентификации. При этом могут быть использованы все известные на данный момент полупроводниковые технологии производства такого оборудования.

Для специалистов в данной области техники должно быть очевидно, что возможно использование различных модификаций нестоящего изобретения без отступления от объема настоящего изобретения. Например, сочетание надежных каналов связи и полнофункциональных реле могут быть использованы для повышения надежности системы. Более того, вместо переменного порога, в качестве заданного значения может быть использован фиксированный порог для увеличения скорости работы. Настоящее изобретение включает в себя все возможные модификации в соответствии с предложенной идеей, и объем настоящего изобретения определен в прилагаемой формуле изобретения, а не в вышеприведенных подробных описаниях вариантов осуществления.

Изобретения относятся к способам идентификации вида замыканий на линиях электропередач. Способ, характеризующийся тем, что: вычисляют напряжение в местах замыкания на основе напряжения на контактном выводе и местоположения замыканий в линии электропередачи; выбирают напряжение в месте замыкания, соответствующее максимальному переходному сопротивлению, в качестве заданного значения; сравнивают напряжение в месте замыкания для мест замыкания с заданным значением и идентифицируют вид повреждения как устойчивое или неустойчивое на основе результата сравнения. Второй вариант способа характеризуются тем, что: вычисляют напряжение в местах замыкания на основе напряжения на контактном выводе; выбирают заданное значение, зависящее от вида замыкания, на основе напряжения емкостного соединения; сравнивают напряжение в месте замыкания для мест замыкания с указанным заданным значением и идентифицируют вид замыкания как устойчивое или неустойчивое на основе результата сравнения. Также заявлены устройства, реализующие изложенные выше способы. Технический результат заключается в повышении точности и достоверности определения видов замыкания. 5 н. и 7 з.п. ф-лы, 11 ил., 3 табл.

1. Способ идентификации вида замыкания на линии электропередачи, характеризующийся тем, что: вычисляют напряжение в местах замыкания на основе напряжения на контактном выводе и местоположения замыканий в линии электропередачи; выбирают напряжение в месте замыкания, соответствующее максимальному переходному сопротивлению, в качестве заданного значения; сравнивают напряжение в месте замыкания для мест замыкания с заданным значением; и идентифицируют вид повреждения как устойчивое или неустойчивое на основе результата сравнения.

2. Способ по п.1, в котором линия электропередачи является линией электропередачи с множеством параллельных цепей, при этом дополнительно: вычисляют разность напряжений для разных поврежденных фаз в линии электропередачи с множеством параллельных цепей; сравнивают вычисленную разность напряжений с пороговым значением, зависящим от вида замыкания; и идентифицируют вид замыкания как устойчивое межфазное или неустойчивое межфазное на основе результата сравнения.

3. Способ по п.2, в котором одна из указанных различных поврежденных фаз является отключенной фазой, а другая - повторно включенной фазой, в случае замыкания фаз с одинаковыми обозначениями между линиями электропередачи с множеством параллельных цепей.

4. Способ по п.2, в котором обе указанные разные поврежденные фазы являются отключенными фазами, в случае замыкания фаз с разными обозначениями между линиями электропередачи с множеством параллельных цепей.

5. Способ по п.1, в котором вид замыкания идентифицируют как устойчивое, если напряжение в месте замыкания меньше указанного заданного значения; и вид замыкания идентифицируют как неустойчивое, если напряжение в месте замыкания больше указанного заданного значения.

6. Способ по любому из пп.1-5, в котором указанное заданное значение вычисляют на основе напряжения и тока поврежденной и исправной фаз, а также матрицы коэффициентов уравнения однородной линии электропередачи.

7. Способ идентификации вида замыкания на линии электропередачи, характеризующийся тем, что: вычисляют напряжение в местах замыкания на основе напряжения на контактном выводе; выбирают заданное значение, зависящее от вида замыкания, на основе напряжения емкостного соединения; сравнивают напряжение в месте замыкания для мест замыкания с указанным заданным значением; и идентифицируют вид замыкания как устойчивое или неустойчивое на основе результата сравнения.

8. Способ по п.7, в котором линия электропередачи является линией электропередачи с множеством параллельных цепей, при этом идентифицируют вид замыкания как устойчивое, если напряжение в месте замыкания меньше указанного заданного значения; и идентифицируют вид замыкания как неустойчивое, если напряжение в месте замыкания больше указанного заданного значения.

9. Внутренняя память цифрового процессора с загруженной компьютерной программой для идентификации вида замыкания в линии электропередачи, характеризующаяся тем, что компьютерная программа содержит программный код, который вызывает выполнение компьютером способа по п.1 или 7.

10. Контроллер для идентификации вида замыкания на линии электропередачи, содержащий: блок вычислений для вычисления напряжения в месте замыкания для мест замыкания на основе напряжения контактного вывода и местоположений замыкания на линии электропередачи; блок установки заданного значения для выбора в качестве заданного значения напряжения в месте замыкания, соответствующего максимальному переходному сопротивлению; блок сравнения для сравнения напряжения в месте замыкания для мест замыкания с указанным заданным значением; и блок идентификации для идентификации вида замыкания как устойчивое или неустойчивое на основе результата сравнения.

11. Контроллер по п.10, в котором: блок вычисления дополнительно выполнен с возможностью вычислять разность напряжений для разных поврежденных фаз; блок сравнения дополнительно выполнен с возможностью сравнивать вычисленную разность напряжений с пороговым значением, зависящим от замыкания; а блок идентификации дополнительно выполнен с возможностью идентифицировать вид замыкания как устойчивое межфазное замыкание или неустойчивое межфазное замыкание на основе результата сравнения.

12. Контроллер идентификации вида замыкания в линии электропередачи, содержащий: блок вычислений для вычисления напряжения в месте замыкания для мест замыкания на основе напряжения контактного вывода; блок установки заданного значения для выбора заданного значения, зависящего от вида замыкания, на основе напряжения емкостного соединения; блок сравнения для сравнения заданного значения с напряжением в месте замыкания для мест замыкания; и блок идентификации для идентификации вида замыкания как устойчивое замыкание или неустойчивое замыкание на основе результата сравнения.