СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ПО МАССИВАМ МГНОВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ Российский патент 2014 года по МПК G01R31/08 

Изобретение относится к области электротехники, а именно средствам обработки информации в электротехнике, и может быть использовано для определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи (ЛЭП).

Известен способ одностороннего определения места короткого замыкания на воздушной ЛЭП по массивам мгновенных значений токов и напряжений [Гриб О.Г., Светелик Г.А., Калюжный Д.Н. Автоматизированные методы и средства определения мест повреждения линий электропередачи - Харьков: ХГАГХ. 2003. - 146 с.], заключающийся в том, что решают уравнение петли короткого замыкания относительно расстояния до места повреждения, составленного по мгновенным значениям токов и напряжений аварийного режима. Для определения мгновенного значения междуфазного напряжения используют выражение:

,

где i_AB=i_A-i_B - мгновенное значение тока со стороны ЛЭП, где производится измерение;

L и r - удельные индуктивность и активное сопротивление единицы длины системы «провод-провод» (прямой последовательности в расчете на два провода):

k - коэффициент, учитывающий падение напряжения на переходном сопротивлении оттока i'_AB с противоположного конца ЛЭП;

; ; .

Измеряя ток i_AB и напряжение u_AB, вычисляя производную тока для двух произвольных моментов времени t₁ и t₂, получают u_AB1, u_AB2, v₁, v₂, w₁, w₂ в двух уравнениях:

u_AB1=xv₁+lw₁;

u_AB2=xv₂+lw₂.

Решение уравнений относительно неизвестных x и l позволяет найти искомое расстояние до места повреждения:

.

При определении места повреждения с помощью указанного способа достаточным условием является фиксация мгновенного значения тока для момента перехода его через нуль, то есть при условии, что i_AB=0, v=0, тогда:

,

.

Недостатком данного способа является частая возможность несовпадения тока i'_AB по фазе с током i_AB, вследствие чего коэффициент k и параметр x в два фиксированных момента времени будут иметь различные значения, что приведет к погрешности определения расстояния до места повреждения l.

Задачей изобретения является разработка способа, позволяющего более точно определять место короткого замыкания на воздушной линии электропередачи.

Поставленная задача решена за счет того, что способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи осуществляют по массивам мгновенных значений токов и напряжений.

Согласно изобретению в режиме короткого замыкания измеряют массивы мгновенных значений сигналов напряжений и токов трех фаз в начале , , , , , и в конце , , , , , линии для одних и тех же моментов времени t_j=t₁,t₂,…,t_N с дискретностью массивов мгновенных значений

,

где Т - период сигнала напряжения/тока,

N - число разбиений на периоде T.

Передают сигналы с конца линии в ее начало по каналу связи. Сохраняют пары цифровых отсчетов как текущие. Осуществляют сдвиг сигналов фазы B на угол 120 градусов и фазы C на угол 240 градусов. Далее одновременно определяют массивы мгновенных значений симметричных составляющих напряжений и токов в начале и конце линии и соответствующие им векторные значения U _A1,1, I _A1,1, U _A1,2, I _A1,2. Затем определяют расстояние до места короткого замыкания l₁ из выражения:

,

где γ ₀=α₀+jβ₀ - коэффициент распространения электромагнитной волны.

где α₀ - коэффициент затухания электромагнитной волны,

β₀ - коэффициент изменения фазы электромагнитной волны,

Z _B - волновое сопротивление линии,

l - длина линии.

Предложенный способ позволяет более точно определять место короткого замыкания за счет учета распределенности параметров воздушной линии электропередачи и использования в качестве исходных данных массивов мгновенных значений токов и напряжений, измеренных на обоих концах линии, что исключает влияние переходного сопротивления в месте короткого замыкания на точность определения места повреждения.

На фиг.1 представлена структурная схема реализации способа определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи.

На фиг.2 показана аппаратная схема блока устройства, реализующего рассматриваемый способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи.

В таблице 1 приведены цифровые отсчеты мгновенных значений сигналов напряжении и токов всех трех фаз в начале линии , , , , , .

В таблице 2 приведены цифровые отсчеты мгновенных значений сигналов напряжений и токов всех трех фаз в конце линии , , , , , .

В таблицах 2, 4, 5, 6 приведены промежуточные результаты расчета места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи.

В таблице 7 представлены реальное и определенное предложенным способом значения расстояния до места короткого замыкания, а также погрешность определения места короткого замыкания.

Способ может быть осуществлен с помощью устройства для определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи, представленного на фиг.1. В начале и в конце линии электропередачи 1 (ЛЭП) установлены регистраторы аварийных процессов (на фиг.1 не показаны). Регистраторы аварийных процессов через каналы связи связаны с системой сбора и обработки информации, которая обычно расположена в начале линии электропередачи 1 (ЛЭП). Устройство для определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи содержит блок расчета параметров короткого замыкания 2, вход которого связан с началом линии электропередачи 1 (ЛЭП) и через канал связи 3 с ее концом. Выход блока расчета параметров короткого замыкания 2 подключен к 4 ЭВМ.

Блок расчета параметров короткого замыкания 2 (фиг.2) состоит из двенадцати устройств выборки и хранения 5 (УВХ 1), 6 (УВХ 2), 7 (УВХ 3), 8 (УВХ 4), 9 (УВХ 5), 10 (УВХ 6), 11 (УВХ 7), 12 (УВХ 8), 13 (УВХ 9), 14 (УВХ 10), 15 (УВХ 11), 16 (УВХ 12), входы которых подключены к регистраторам аварийных процессов. К выходу первого устройства выборки-хранения 4 (УВХ 1) последовательно подключены первый 17 (П 1), второй 18 (П 2) и третий 19 (П 3) программаторы. К выходам второго 6 (УВХ 2) и третьего 7 (УВХЗ) устройств выборки-хранения подключены соответственно четвертый 20 (П 4) и пятый 21 (П 5) программаторы, выходы которых подключены к первому программатору 17 (П 1).

К выходу четвертого устройства выборки-хранения 8 (УВХ 4) последовательно подключены шестой 22 (П 6), седьмой 23 (П 7) и третий 19 (П 3) программаторы. К выходам пятого 9 (УВХ 5) и шестого 10 (УВХ 6) устройств выборки-хранения подключены соответственно восьмой 24 (П 8) и девятый 25 (П 9) программаторы, выходы которых подключены к шестому программатору 22 (П 6).

К выходу седьмого устройства выборки-хранения 11 (УВХ 7) последовательно подключены десятый 26 (П 10), одиннадцатый 27 (П 11) и третий 19 (П 3) программаторы. К выходам восьмого 12 (УВХ 8) и девятого 13 (УВХ 9) устройств выборки-хранения подключены соответственно двенадцатый 28 (П 12) и тринадцатый 29 (П 13) программаторы, выходы которых подключены к десятому программатору 26 (П 10).

К выходу десятого устройства выборки-хранения 14 (УВХ 10) последовательно подключены четырнадцатый 30 (П 14), пятнадцатый 31 (П 15) и третий 19 (П 3) программаторы. К выходам одиннадцатого 15 (УВХ 11) и двенадцатого 16 (УВХ 12) устройств выборки-хранения подключены соответственно шестнадцатый 32 (П 16) и семнадцатый 33 (П 17) программаторы, выходы которых подключены к четырнадцатому программатору 30 (П 14).

Выход третьего программатора 19(П 3) подключен к 4 ЭВМ (фиг.1).

Все устройства выборки-хранения хранения 5 (УВХ 1), 6 (УВХ 2), 7 (УВХ 3), 8 (УВХ 4), 9 (УВХ 5), 10 (УВХ 6), 11 (УВХ 7), 12 (УВХ 8), 13 (УВХ 9), 14 (УВХ 10), 15 (УВХ 11) и 16 (УВХ 12) могут быть реализованы на микросхемах 1100СК2. Все программаторы 17 (П 1), 18 (П 2), 19 (П 3), 20 (П 4), 21 (П 5), 22 (П 6), 23 (П 7), 24 (П 8), 25 (П 9), 26 (П 10), 27(П 11), 28(П 12), 29(П 13), 30 (П 14), 31 (П 15) могут быть выполнены на микроконтроллере серии 51 производителя atmel AT89S53. Для работы пользователя может быть предусмотрена кнопочная клавиатура FT008, имеющая 8 кнопок, предназначенных для включения питания, запуска измерения, сохранения полученных значений, и сегментный индикатор SCD55100 для вывода рассчитанного места короткого замыкания воздушной линии электропередачи.

В качестве примера способа определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи рассматривается однофазное короткое замыкание на расстоянии l₁=200 км воздушной ЛЭП, напряжением 500 кВ протяженностью 600 км, выполненная проводом АС - 500/64.

Посредством регистраторов аварийных процессов измеряют в режиме короткого замыкания мгновенные значения сигналов напряжений и токов всех трех фаз в начале , , , , , (табл.1) и в конце , , , , , (табл.2) линии для одних и тех же моментов времени t_j=t₁,t₂,…,t_N с дискретностью массивов мгновенных значений

где T - период сигнала напряжения/тока,

N - число разбиений на периоде T.

Сигналы с конца линии , , , , , передают в ее начало по каналу связи. Далее сигналы , , , , , поступают соответственно на входы первого 5 (УВХ 1), второго 6 (УВХ 2), третьего 7 (УВХ 3), четвертого 8 (УВХ 4), пятого 9 (УВХ 5), шестого 10 (УВХ 6), седьмого 11 (УВХ 7), восьмого 12 (УВХ 8), девятого 13 (УВХ 9), десятого 14 (УВХ 10), одиннадцатого 15 (УВХ 11) и двенадцатого 16 (УВХ 12) устройств выборки и хранения блока расчета параметров короткого замыкания 2 (фиг.2), где их записывают и хранят как текущие.

Затем одновременно с выходов второго 6 (УВХ 2), пятого 9 (УВХ 5), восьмого 12 (УВХ 8) и одиннадцатого 15 (УВХ 11) устройств выборки-хранения сигналы u_B1(t_j), i_B1(t_j), u_B2(t_j) и i_B2(t_j) поступают, соответственно, на входы четвертого 20 (П 4), восьмого 24 (П 8), двенадцатого 28 (П 12) и шестнадцатого 32 (П 16) программаторов, где осуществляют их сдвиг на угол 120 градусов, и на выходах формируются, соответственно, сигналы: au_B1(t_j), ai_B1(t_j), au_B2(t_j), ai_B2(t_j) (табл.3).

Далее одновременно с выходов третьего 7 (УВХ 3), шестого 10 (УВХ 6), девятого 13 (УВХ 9) и двенадцатого 16 (УВХ 12) устройств выборки-хранения сигналы u_C1(t_j), i_C1(t_j), u_C2(t_j) и i_C2(t_j) поступают, соответственно, на входы пятого 21 (П 5), девятого 25 (П 9), тринадцатого 29 (П 13) и семнадцатого 33 (П 17) программаторов, где осуществляют их сдвиг на угол 240 градусов, и на выходах формируются, соответственно сигналы: a²u_C1(t_j), a²i_C1(t_j), a²u_C2(t_j), a²i_C2(t_j) (табл.4).

Затем одновременно с выходов первого устройства выборки-хранения 5 (УВХ 1), четвертого 20 (П 4) и пятого 21 (П 5) программаторов сигналы u_A1(t_j), au_B1(t_j), a²u_C1(t_j), соответственно, поступают в первый программатор 17 (П 1), на выходе которого формируется массив мгновенных значений напряжения фазы А прямой последовательности в начале линии u_A11(t_j) (третий столбец таблицы 5):

.

Одновременно с выходов четвертого устройства выборки-хранения 8 (УВХ 4), восьмого 24 (П 8) и девятого 25 (П 9) программаторов сигналы i_A1(t_j), ai_B1(t_j), a²i_C1(t_j), соответственно, поступают в шестой программатор 22 (П 6), на выходе которого формируется массив мгновенных значений тока фазы А прямой последовательности в начале линии i_A11(t_j) (четвертый столбец таблицы 5):

.

Одновременно с выходов седьмого устройства выборки-хранения 11 (УВХ 7), двенадцатого 28 (П 12) и тринадцатого 29 (П 13) программаторов сигналы u_A2(t_j), au_B2(t_j), a²u_C2(t_j), соответственно, поступают в десятый программатор 26(11 10), на выходе которого формируется массив мгновенных значений напряжения фазы A прямой последовательности в конце линии u_A12(t_j) (пятый столбец таблицы 5):

.

Одновременно с выходов десятого устройства выборки-хранения 14 (УВХ 10), шестнадцатого 32 (П 17) и семнадцатого 33 (П 17) программаторов сигналы i_A2(t_j), ai_B2(t_j), a²i_C2(t_j), соответственно, поступают в четырнадцатый программатор 31 (П 14), на выходе которого формируется массив мгновенных значений тока фазы А прямой последовательности в конце линии iA₁₂(t_j) (шестой столбец таблицы 5):

.

Далее одновременно с выходов первого 17 (П 1), шестого 22 (П 6), десятого 26 (П 10) и четырнадцатого 30 (П 14) программаторов сигналы u_A11(t_j), i_A11(t_j), u_A12(t_j) и i_A12(t_j), соответственно, поступают во второй 18 (П 2), седьмой 23 (П 7), одиннадцатый 27 (П 11) и пятнадцатый 31 (П 15) программаторы, на выходе которых по формулам [Функциональный контроль и диагностика электротехнических и электромеханических систем и устройств но цифровым отсчетам мгновенных значений тока и напряжения / B.C. Аврамчук, Н.Л. Бацева, Е.И. Гольдштейн, И.Н. Исаченко, Д.В. Ли, А.О. Сулайманов, И.В. Цапко // Под ред. Е.И. Гольдштейна. Томск: Печатная мануфактора. 2003. - 240 с.] формируют соответствующие им векторные значения U _A11, I _A11, U _A12 и I _A12, (табл.6):

;

;

;

;

где f(tj)=1·sin(ωtj) - массив, совмещенный с осью отсчета,

- действующее значение массива.

Затем с выходов второго 18 (П 2), седьмого 23 (П 7), одиннадцатого 27(П 11) и пятнадцатого 31 (П 15) программаторов сигналы U _A11, I _A11, U _A12 и I _A12 соответственно, поступают на вход третьего программатора 19 (П 3), с помощью которого определяют расстояние до места короткого замыкания на воздушной линии l1 (табл.7):

,

l₁=200 км.

По результатам расчетов таблицы 7 видно, что расчетное расстояние до места короткого замыкания совпадает с реальным значением. Относительную погрешность ε вычисляли по формуле [Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник для инженеров и учащихся ВТУзов. - М.: Наука. 1980. - 976 с.]:

,

где а - расчетное значение расстояния до места короткого замыкания (является приближенным значением числа),

z - реальное значение (табл.7).

.

Таблица 1 j t_j, с u_A1(t_j), кВ u_B1(t_j), кВ u_C1(t_j), кВ i_A1(t_j), кА i_B1(t_j), кА i_C1(t_j), кА 1 2 3 4 5 6 4 5 0 0 189,444 -308,5l6 -282,558 -0,319 0,816 -0,360 1 0,000317 192,296 -255,313 -328,114 -0,152 0,795 -0,327 2 0,000635 193,237 -199,573 -370,408 0,017 0,766 -0,291 3 0,000952 192,257 -141,849 -409,021 0,185 0,730 -0,252 4 0,00127 189,367 -82,716 -443,570 0,352 0,686 -0,210 5 0,001587 184,594 -22,760 -473,710 0,515 0,636 -0,166 6 0,001905 177,988 37,421 -499,142 0,673 0,579 -0,121 7 0,002222 169,612 97,231 -519,613 0,824 0,517 -0,074 8 0,00254 159,550 156,074 -534,920 0,968 0,449 -0,027 9 0,002857 147,903 213,367 -544,911 1,101 0,377 0,021 10 0,003175 134,786 268,539 -549,486 1,224 0,301 0,068 11 0,003492 120,329 321,041 -548,600 1,334 0,222 0,115 12 0,00381 104,677 370,354 -542,262 1,431 0,141 0,161 13 0,004127 87,984 415,985 -530,535 1,514 0,059 0,205 14 0,004444 70,417 457,483 -513,535 1,582 -0,024 0,247 15 0,004762 52,149 494,433 -491,431 1,634 -0,107 0,286 16 0,005079 33,364 526,470 -464,443 1,670 -0,189 0,323 17 0,005397 14,247 553,274 -432,840 1,689 -0,268 0,356 18 0,005714 -5,012 574,580 -396,934 1,692 -0,346 0,386 19 0,006032 -24,220 590,175 -357,084 1,677 -0,419 0,413 20 0,006349 -43,188 599,905 -313,685 1,647 -0,489 0,435 21 0,006667 -61,727 603,673 -267,168 1,599 -0,554 0,452 22 0,006984 -79,653 601,441 -217,996 1,536 -0,613 0,465 23 0,007302 -96,786 593,232 -166,658 1,458 -0,666 0,474 24 0,007619 -112,958 579,127 -113,663 1,365 -0,712 0,478 25 0,007937 -128,008 559,266 -59,539 1.258 -0,752 0,477 26 0,008254 -141,785 533,847 -4,823 1,139 -0,784 0,471 27 0,008571 -154,152 503,123 49,942 1,009 -0,808 0,461 28 0,008889 -164,988 467,398 104,209 0,868 -0,824 0,446 29 0,009206 -174,184 427,028 157,441 0,719 -0,832 0,427 30 0,009524 -181,649 382,414 209,109 0,563 -0,832 0,403 31 0,009841 -187,309 333,999 258,698 0,401 -0,823 0,376 32 0,010159 -191,107 282,265 305,716 0,236 -0,806 0,344 33 0,010476 -193,006 227,726 349,696 0,068 -0,782 0,309 34 0,010794 -192,987 170,924 390,200 -0,101 -0,749 0,272 35 0,011111 -191,049 112,422 426,826 -0,269 -0,709 0,231 36 0,01429 -187,213 52,804 459,210 -0,434 -0,662 0,188 37 0,01746 -181,517 -7,340 487,031 -0,595 -0,608 0,144 38 0,02063 -174,016 -67,410 510,011 -0,750 -0,549 0,098 39 0,02381 -164,786 -126,810 527,923 -0,897 -0,484 0,050 40 0,012698 -153,918 -184,951 540,587 -1,036 -0,414 0,003

Продолжение таблицы 1 j t_j, с u_A1(t_j), кВ u_B1(t_j), кВ u_C1(t_j), кВ i_A1(t_j), кА i_B1(t_j), кА i_C1(t_j), кА 1 2 3 4 5 6 4 5 41 0,013016 -141,520 -241,253 547,879 -1,164 -0,340 -0,045 42 0,013333 -127,716 -295,157 549,726 -1,280 -0,262 -0,092 43 0,013651 -112,643 -346,128 546,110 -1,384 -0,182 -0,138 44 0,013468 -96,450 -393,659 537,066 -1,474 -0,100 -0,183 45 0,014286 -79,299 -437,277 522,685 -1,550 -0,017 -0,226 46 0,014603 -61,359 -476,550 503,108 -1,610 0,066 -0,267 47 0,014921 -42,810 -511,087 478,532 -1,654 0,148 -0,305 48 0,015238 -23,835 -540,544 449,200 -1,682 0,229 -0,340 49 0,015556 -4,623 -564,629 415,403 -1,693 0,307 -0,372 50 0,015873 14,634 -583,102 377,478 -1,687 0,383 -0,400 51 0,01619 33,746 -595,781 335,802 -1,664 0,455 -0,424 52 0,01650S 52,523 -602,538 290,788 -1,625 0,522 -0,444 53 0,016825 70,778 -603,307 242,884 -1,570 0,584 -0,459 54 0,017143 88,329 -598,080 192,566 -1,499 0,640 -0,470 55 0,01746 105,003 -586,909 140,335 -1,413 0,690 -0,476 56 0,017778 120,633 -569,905 86,709 -1,313 0,733 -0,478 57 0,018095 135,064 -547,237 32,221 -1,200 0,769 -0,475 58 0,018413 148,153 -519,130 -22,588 -1,075 0,797 -0,467 59 0,01873 159,769 -485,864 -77,171 -0,940 0,817 -0,454 60 0,019048 169,797 -447,770 -130,988 -0,795 0,829 -0,437 61 0,019365 178,138 -405,225 -183,503 -0,642 0,833 -0,415 62 0,019683 184,709 -358,653 -234,194 -0,483 0,828 -0,390 63 0,02 189,444 -308,516 -282,558 -0,319 0,816 -0,360

Таблица 2 j t_j, с u_A2(t_j), кВ u_B2(t_j), кВ u_C2(t_j), кВ i_A2(t_j), кА i_B2(t_j), кА i_C2(t_j), кА 1 2 3 4 5 6 4 5 0 0 -151,270 -449,584 -402,098 0,488 -1,143 0,733 1 0,000317 -145,956 -403,365 -445,357 0,582 -1,125 0,697 2 0,000635 -139,192 -353,137 -484,190 0,670 -1,095 0,653 3 0,000952 -131,044 -299,400 -518,211 0,751 -1,055 0,604 4 0,00127 -121,594 -242,687 -547,081 0,826 -1,004 0,548 5 0,001587 -110,936 -183,562 -570,515 0,892 -0,944 0,487 6 0,001905 -99,175 -122,612 -588,278 0,949 -0,874 0,421 7 0,002222 -86,428 -60,444 -600,195 0,996 -0,795 0,350 8 0,00254 -79,823 2,324 -606,147 1,034 -0,708 0,277 9 0,002857 -58,493 65,070 -606,075 1,062 -0,615 0,200 10 0,003175 -43,583 127,169 -599,979 1,078 -0,515 0,122 11 0,003492 -28,239 188,004 -587,921 1,085 -0,410 0,042 12 0,00381 -12,614 246,970 -570,019 1,080 -0,301 -0,038 13 0,004127 3,136 303,482 -546,452 1,065 -0,189 -0,118 14 0,004444 18,854 356,978 -517,455 1,039 -0,075 -0,196 15 0,004762 34,386 406,926 -483,315 1,003 0,040 -0,273 16 0,005079 49,575 452,830 -444,371 0,957 0,154 -0,347 17 0,005397 64,272 494,234 -401,011 0,901 0,267 -0,417 18 0,005714 78,330 530,725 -353,665 0,836 0,377 -0,483 19 0,006032 91,610 561,942 -302,805 0,763 0,483 -0,545 20 0,006349 103,979 587,574 -248,935 0,683 0,584 -0,601 21 0,006667 115,315 607,367 -192,592 0,595 0,680 -0,651 22 0,006984 125,504 621,123 -134,334 0,502 0,769 -0,695 23 0,007302 134,447 628,706 -74,741 0,404 0,850 -0,731 24 0,007619 142,053 630,041 -14,405 0,302 0,923 -0,761 25 0,007937 148,247 625,115 46,074 0,196 0,987 -0,783 26 0,008254 152,969 613,975 106,095 0,089 1,041 -0,797 27 0,008571 156,169 596,734 165,061 -0,019 1,084 -0,803 28 0,008889 157,818 573,562 222,388 -0,127 1,117 -0,801 29 0,009206 157^898 544,689 277,503 -0,233 1,138 -0,791 30 0,009524 156,409 510,404 329,861 -0,338 1,149 -0,774 31 0,009841 153,366 471,045 378,941 -0,439 1,148 -0,749 32 0,010159 148,798 427,006 424,255 -0,535 1,135 -0,716 33 0,010476 142,752 378,722 465,352 -0,626 1,111 -0,676 34 0,010794 135,286 326,675 501,824 -0,712 1,077 -0,629 35 0,011111 126,477 271,381 533,309 -0,790 1,031 -0,577 36 0,011429 116,410 213,390 559,494 -0,860 0,975 -0,518 37 0,011746 105,186 153,278 580,118 -0,921 0,910 -0,454 38 0,012063 92,917 91,642 594,976 -0,974 0,835 -0,386 39 0,012381 79,725 29,096 603,922 -1,016 0,753 -0,314 40 0,012698 65,740 -33,739 606,865 -1,049 0,662 -0,239

Продолжение таблицы 2 j t_j, с u_A2(t_j), кВ u_B2(t_j), кВ u_C2(t_j), кВ i_A2(t_j), кА i_B2(t_j), кА i_C2(t_j), кА 1 2 3 4 5 6 4 5 41 0,013016 51,102 -96,239 603,778 -1,071 0,565 -0,161 42 0,013333 35,955 -157,782 594,689 -1,083 0,463 -0,082 43 0,013651 20,452 -217,758 579,691 -1,084 0,356 -0,002 44 0,013968 4,745 -275,569 558,931 -1,074 0,245 0,078 45 0,014286 -11,009 -330,641 532,616 -1,053 0,132 0,157 46 0,014603 -26,653 -382,428 501,008 -1,022 0,018 0,235 47 0,014921 -42,033 -430,413 464,420 -0,981 -0,097 0,310 48 0,015238 -56,994 -474,121 423,217 -0,930 -0,210 0,382 49 0,015556 -71,390 -513,117 377,808 -0,870 -0,322 0,451 50 0,015873 -85,076 -547,014 328,644 -0,801 -0,430 0,515 51 0,01619 -97,916 -575,474 276,214 -0,724 -0,534 0,574 52 0,016508 -109,783 -598,214 221,038 -0,640 -0,633 0,627 53 0,016825 -120,559 -615,010 163,666 -0,549 -0.725 0,674 54 0,017143 -130,137 -625,693 104,667 -0,454 -0,811 0,714 55 0,011746 -138,422 -630,157 44,628 -0,353 -0,888 0,747 56 0,017778 -145,331 -628,359 -15,854 -0,249 -0,956 0,773 57 0,018095 -150,795 -620,316 -76,179 -0,143 -1,015 0,791 58 0,018413 -154,761 -606,108 -135,747 -0,035 -1,064 0,801 59 0,01873 -157,189 -585,876 -193,966 0,073 -1,102 0,803 60 0,019048 -158,055 -559,822 -250,257 0,180 -1,129 0,797 61 0,019365 -157,349 -528,203 -304,060 0,286 -1,145 0,784 62 0,019683 -155,080 -491,335 -354,842 0,389 -1,150 0,762 63 0,02 -151,270 -449,584 -402,098 0,488 -1,143 0,733

Таблица 3 j t_j, с au_B1(t_j), кА ai_B1(t_j), кА au_B2(t_j), кВ ai_B2(t_j), кА 1 2 3 4 5 6 0 0 603,673 -0,554 607,367 0,680 1 0,000317 601,441 -0,613 621,123 0,769 2 0,000635 593,232 -0,666 628,706 0,850 3 0,000952 579,127 -0,712 630,041 0,923 4 0,00127 559,266 -0,752 625,115 0,987 5 0,001587 533,847 -0,784 613,975 1,041 6 0,001905 503,123 -0,808 596,734 1,084 7 0,002222 467,398 -0,824 573,562 1,117 8 0,00254 427,028 -0,832 544,689 1,138 9 0,002857 382,414 -0,832 510,404 1,149 10 0,003175 333,999 -0,823 471,045 1,148 11 0,003492 282,265 -0,806 427,006 1,135 12 0,00381 227,726 -0,782 378,722 1,111 13 0,004127 170,924 -0,749 326,675 1,077 14 0,004444 112 422 -0,709 271,381 1,031 15 0,004762 52,804 -0,662 213,390 0,975 16 0,005079 -7,340 -0,608 153,278 0,910 17 0,005397 -67,410 -0,549 91,642 0,835 18 0,005714 -126,810 -0,484 29,096 0,753 19 0,006032 -184,951 -0,414 -33,739 0,662 20 0,006349 -241,253 -0,340 -96,239 0,565 21 0,006667 -295,157 -0,262 -157,782 0,463 22 0,006984 -346,128 -0,182 -217,758 0,356 23 0,007302 -393,659 -0,100 -275,569 0,245 24 0,007619 -437,277 -0,017 -330,641 0,132 25 0,007937 -476,550 0,066 -382,428 0.018 ! 26 0,008254 -511,087 0,148 -430,413 -0,097 27 0,008571 -540,544 0,229 -474,121 -0,210 28 0,008889 -564,629 0,307 -513,117 -0,322 29 0,009206 -583,102 0.383 -547,014 -0,430 30 0,009524 -595,781 0,455 -575,474 -0,534 31 0,009841 -602,538 0,522 -598,214 -0,633 32 0,010159 -603,307 0,584 -615,010 -0,725 33 0,010476 -598,080 0,640 -625,693 -0,811 34 0,00794 -586,909 0,690 -630,157 -0,888 35 0,01111 -569,905 0,733 -628,359 -0,956 36 0,01429 -547,237 0,769 -620,316 -1,015 37 0,01746 -519,130 0,797 -606,108 -1,064 38 0,02063 -485,864 0,817 -585,876 -1,102 39 0,02381 -447,770 0,829 -559,822 -1,129 40 0,02698 -405,225 0,833 -528,203 -1,145

Продолжение таблицы 3 j t_j, с au_B1(t_j), кВ ai_B1(t_j), кА au_B2(t_j), кВ ai_B2(t_j), кА 1 2 3 4 5 6 41 0,013016 -358,653 0,828 -491,335 -1,150 42 0,013333 -308,516 0,816 -449,584 -1,143 43 0,013651 -255,313 0,795 -403,365 -1,125 44 0,013968 -199,573 0,766 -353,137 -1,095 45 0,014286 -141,849 0,730 -299,400 -1,055 46 0,014603 -82,716 0,686 -242,687 -1,004 47 0,014921 -22,760 0,636 -183,562 -0,944 48 0,015238 37,421 0,579 -122,612 -0,874 49 0,015556 97,231 0,517 -60,444 -0,795 50 0,015873 156,074 0,449 2,324 -0,708 51 0,01619 213,367 0,377 65,070 -0,615 52 0,016508 268,539 0,301 127,169 -0,515 53 0,016825 321,041 0,222 188,004 -0,410 54 0,017143 370,354 0,141 246,970 -0,301 55 0,01746 415,985 0,059 303,482 -0,189 56 0,017778 457,483 -0,024 356,978 -0,075 57 0,018095 494,433 -0,107 406,926 0,040 58 0,018413 526,470 -0,189 452,830 0,154 59 0,01873 553,274 -0,268 494,234 0,267 60 0,019048 574,580 -0,346 530,725 0,377 61 0,019365 590,175 -0,419 561,942 0,483 62 0,019683 599,905 -0,489 587,574 0,584 63 0,02 603,673 -0,554 607,367 0,680

Таблица 4 j t_j, с a²uC1(t_j), кВ a²i_C1(t_j), кА a²u_C2(t_j), кВ a²i_C2(t_j), кА 1 2 3 4 5 6 0 0 549,726 -0,092 594,689 -0,082 1 0,000317 546,110 -0,138 579,691 -0,002 2 0,000635 537,066 -0,183 558,931 0,078 3 0,000952 522,685 -0,226 532,616 0,157 4 0,00127 503,108 -0,267 501,008 0,235 5 0,0015S7 478,532 -0,305 464,420 0,310 6 0,001905 449,200 -0,340 423,217 0,382 7 0,002222 415,403 -0,372 377,808 0,451 8 0,00254 377,478 -0,400 328,644 0,515 9 0,002857 335,802 -0,424 276,214 0,574 10 0,003175 290,788 -0,444 221,038 0,627 11 0,003492 242,884 -0,459 163,666 0,674 12 0,00381 192,566 -0,470 104,667 0,714 13 0,004127 140,335 -0,476 44,628 0,747 14 0,004444 86,709 -0,478 -15,854 0,773 15 0,004762 32,221 -0,475 -76,179 0,91 16 0,005079 22,588 -0,467 -135,747 0,801 17 0,005397 -77,171 -0,454 -193,966 0,803 18 0,005714 -130,988 -0,437 -250,257 0,797 19 0,006032 -183,503 -0,415 -304,060 0,784 20 0,006349 -234,194 -0,390 -354,842 0,762 21 0,006667 -282,558 -0,360 -402,098 0,733 22 0,006984 -328,114 -0,327 -445,357 0,697 23 0,007302 -370,408 -0,291 -484,190 0,653 24 0,007619 -409,021 -0,252 -518,211 0,604 25 0,007937 -443,570 -0,210 -547,081 0,548 26 0,008254 -473,710 -0,166 -570,515 0,487 27 0,008571 -499,142 -0,121 -588,278 0,421 28 0,008889 -519,613 -0,074 -600,195 0,350 29 0,009206 -534,920 -0,027 -606,147 0,277 30 0,009524 -544,911 0,021 -606,075 0,200 31 0,009841 -549,486 0,068 -599,979 0,122 32 0,010159 -548,600 0,115 -587,921 0,042 33 0,010476 -542,262 0,161 -570,019 -0,038 34 0,00794 -530,535 0,205 -546,452 -0,118 35 0,011111 -513,535 0,247 -517,455 -0,196 36 0,01429 -491,431 0,286 -483,315 -0,273 37 0,011746 -464,443 0,323 -444,371 -0,347 38 0,02063 -432,840 0,356 -401,011 -0,417 39 0,02381 -396,934 0,386 -353,665 -0,483 40 0,012698 -357,084 0,413 -302,805 -0,545

Продолжение таблицы 4 ^j t_j, c a²i_C1(t_j), кВ a²i_C1(t_j), кА a²u_C2(t_j), кВ a²i_C2(t_j), кА 1 2 3 4 5 6 41 0,013016 -313,685 0,435 -248,935 -0,601 42 0,013333 -267,168 0,452 -192,592 -0,651 43 0,013651 -217,996 0,465 -134,334 -0,695 44 0,013968 -166,658 0,474 -74,741 -0,731 45 0,014286 -113,663 0,478 -14,405 -0,761 46 0,014603 -59,539 0,477 46,074 -0,783 47 0,014921 -4,823 0,471 106,095 -0,797 48 0,015238 49,942 0,461 165,061 -0,803 49 0,015556 104,209 0,446 222,388 -0,801 50 0,015873 157,441 0,427 277,503 -0,791 51 0,01619 209,109 0,403 329,861 -0,774 52 0,016508 258,698 0,376 378,941 -0,749 53 0,016825 305,716 0,344 424,255 -0,716 54 0,017143 349,696 0,309 465,352 -0,676 55 0,01746 390,200 0,272 501,824 -0,629 56 0,017778 426,826 0,231 533,309 -0,577 57 0,018095 459,210 0,188 559,494 -0,518 58 0,018413 487,031 0,144 580,118 -0,454 59 0,01873 510,011 0,098 594,976 -0,386 60 0,019048 527,923 0,050 603,922 -0,314 61 0,019365 540,587 0,003 606,865 -0,239 62 0,019683 547,879 -0,045 603,778 -0,161 63 0,02 549,726 -0,092 594,689 -0,082

Таблица 5 j t_j, с u_A11(t_j), кВ i_A11(t_j), кА u_A12(t_j), кВ i_A12(t_j), кА 1 2 3 4 5 6 0 0 447,614 -0,321 350,262 0?362 1 0,00003l7 446?616 -0,301 351,619 0,449 2 0,000635 441,178 -0,277 349,482 0?533 3 0,000952 431,356 -0,251 343,871 0,611 4 0,00127 417,247 -0,222 334,843 0,682 5 0,001587 398,991 -0,191 322,486 0,747 6 0,001905 376,770 -0,158 306,925 0,805 7 0,002222 350,804 -0,124 288,314 0,855 8 0,00254 321,352 -0,088 266,837 0,896 9 0,002857 288,706 -0,052 242,708 0,928 10 0,003175 253,191 -0,015 216,167 0,951 11 0,003492 215,160 0,023 187,478 0,964 12 0,00381 174,990 0,060 156,925 0,968 13 0,004127 133,081 0,096 124,813 0,963 14 0,004444 89,849 0,132 91,460 0,948 15 0,004762 45,725 0,166 57,199 0,923 16 0,005079 1,146 0,198 22,369 0,889 17 0,005397 -43,445 0,229 -12,684 0,846 18 0,005714 -87,603 0,257 -47,610 0,795 19 0,006032 -130,891 0,283 -82,063 0,736 20 0,006349 -172,878 0,306 -115,701 0,670 21 0,006667 213,147 0,326 -148,188 0,597 22 0,006984 -251,298 0,342 -179,203 0,518 23 0,007302 -286,951 0,355 -208,437 0,434 24 0,007619 -319,752 0,365 -235,600 0,346 25 0,007937 -349,376 0,371 -260,421 0,254 26 0,008254 -375,527 0,374 -282,653 0,160 27 0,008571 -397,946 0,372 -302,077 0,064 28 0,008889 -416,410 0,367 -318,498 -0,033 29 0,009206 -430,736 0,358 -331,754 -0,129 30 0,009524 -440,780 0,346 -341,713 -0,224 31 0,009841 -446,444 0,331 -348,276 -0,317 32 0,010159 -447,671 0,312 -351,377 -0,406 33 0,010476 -444,449 0.289 -350,987 -0,492 34 0,010794 -436,810 0,265 -347,108 -0,572 35 0,011111 -424,830 0,237 -339,779 -0,647 36 0,011429 -408,627 0,207 -329,074 -0,716 37 0,011746 -388,363 0,175 -315,098 -0,777 38 0,012063 -364,240 0,141 -297,990 -0,831 39 0,012381 -336,497 0,106 -277,921 -0,876 40 0,012698 -305,409 0,070 -255,090 -0,913

Продолжение таблицы 5 j t_j, с u_A11(t_j), кВ i_A11(t_j), кА u_A12(t_j), кВ i_A12(t_j), кА 1 2 3 4 5 6 41 0,013016 -271,286 0,033 -229,723 -0,941 42 0,013333 -234,467 -0,004 -202,074 -0,959 43 0,013651 -195,317 -0,041 -172,416 -0,968 44 0,013968 -154,227 -0,078 -141,044 -0,967 45 0,014286 -111,604 -0,114 -108,271 -0,956 46 0,014603 -67,871 -0,149 -74,422 -0,936 47 0,014921 -23,464 -0,182 -39,833 -0,907 48 0,015238 21,176 -0,214 -4,848 -0,869 49 0,015556 65,606 -0,243 30,184 -0,822 50 0,015873 109,383 -0,270 64,917 -0,767 51 0,01619 152,074 -0,295 99,005 -0,704 52 0,016508 193,253 -0,316 132,109 -0,634 53 0,016825 232,512 -0,334 163,900 -0,558 54 0,017143 269,460 -0,349 194,062 -0,477 55 0,01746 303,729 -0,361 222,295 -0,390 56 0,017778 334,981 -0,369 248,319 -0,300 57 0,018095 362,903 -0,373 271,875 -0,207 58 0,018413 387,218 -0,373 292,729 -0,112 59 0,01873 407,685 -0,370 310,674 -0,016 60 0,019048 424,100 -0,363 325,531 0,081 61 0,019365 436,300 -0,353 337,153 0,177 62 0,019683 444,164 -0,339 345,424 0,271 63 0,02 447,614 -0,321 350,262 0,362

Таблица 6 U _A11, кВ I _A11, кА U _A12, кВ I _A12, кА 1 2 3 4 316,631e^88,4j 0,264e^59,4j 248,648е^84,9j 0,685e^21,9j

Таблица 7 Реальное l_l, км Расчетное l_l, км Погрешность, % 1 2 3 200 200 0

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи. Сущность: измеряют массивы мгновенных значений сигналов напряжений и токов трех фаз в начале и в конце линии для одних и тех же моментов времени. Передают сигналы с конца линии в ее начало по каналу связи. Сохраняют пары цифровых отсчетов как текущие. Осуществляют сдвиг сигналов фазы B на угол 120 градусов и фазы C на угол 240 градусов. Далее одновременно определяют массивы мгновенных значений симметричных составляющих напряжений и токов в начале и конце линии и их векторные значения U_A1,1, I_A1,1, U_A1,2, I_A1,2. Затем определяют расстояние до места короткого замыкания l₁ из выражения: , где γ₀=a₀+jβ0 - коэффициент распространения электромагнитной волны, a₀ - коэффициент затухания электромагнитной волны, β₀ - коэффициент изменения фазы электромагнитной волны, Z_B - волновое сопротивление линии, l - длина линии. Технический результат: повышение точности определения места повреждения. 7 табл., 2 ил.

Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по массивам мгновенных значений токов и напряжений, отличающийся тем, что в режиме короткого замыкания измеряют массивы мгновенных значений сигналов напряжений и токов трех фаз в начале , , , , , и в конце , , , , , линии для одних и тех же моментов времени t_j=t₁, t₂, …, t_N с дискретностью массивов мгновенных значений
,
где T - период сигнала напряжения/тока,
N - число разбиений на периоде T,
передают сигналы с конца линии в ее начало по каналу связи, сохраняют пары цифровых отсчетов как текущие, осуществляют сдвиг сигналов фазы B на угол 120° и фазы C на угол 240°, далее одновременно определяют массивы мгновенных значений симметричных составляющих напряжений и токов в начале и конце линии и соответствующие им векторные значения U_A1,1, I_A1,1, U_A1,2, I_A1,2, затем определяют расстояние до места короткого замыкания l₁ из выражения
,
где γ₀=α₀+jβ₀ - коэффициент распространения электромагнитной волны,
где α₀ - коэффициент затухания электромагнитной волны;
β₀ - коэффициент изменения фазы электромагнитной волны;
Z_B - волновое сопротивление линии;
l - длина линии.