СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО МЕСТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ НА ДВУХ ЛИНИЯХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ В СЕТЯХ С МАЛЫМИ ТОКАМИ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ Российский патент 2015 года по МПК G01R31/08 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения мест повреждений при замыканиях на землю на двух разных линиях электропередачи распределительной сети с малыми токами замыкания на землю.

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

Недостатком данного способа является то, что в данном методе двойное замыкание на землю разных линий измерительным органом воспринимается как однофазное повреждение, а измерительный орган сопротивления подключен к измерительным трансформаторам тока и напряжения, установленным на питающем вводе распределительного устройства подстанции, что осложняет определение поврежденных отходящих линий.

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

Недостатком данного способа является то, что измерительный орган сопротивления устанавливается на питающем вводе распределительного устройства и включается на фазные токи и фазные напряжения. Кроме того, в данном способе не определяется поврежденная отходящая линия.

Задачей изобретения является повышение точности определения расстояния до мест повреждений при замыканиях на землю одной фазы на двух разных линиях электропередачи при помощи установки измерительного органа сопротивления, включенного на утроенный ток нулевой последовательности и фазное напряжение линий, отходящих от распределительного устройства подстанции. Кроме того, задачей является определение поврежденных отходящих линий.

Данный технический результат достигается тем, что в способе определения расстояния до мест замыканий на землю на двух линиях электропередачи в сетях с малыми токами замыкания на землю производится измерение тока нулевой последовательности и фазного напряжения при помощи измерительного органа сопротивления, согласно изобретению измерительный орган сопротивления включают на токи нулевой последовательности и фазные напряжения поврежденных линий, отходящих от одних шин подстанции, определяют возникновение однофазных замыканий на землю одной фазы на двух линиях по появлению на выходах фильтров тока нулевой последовательности токов нулевой последовательности 3I₀₁ на первой линии и 3I₀₂ на второй линии, вычисляют абсолютные значения индуктивного сопротивления Х_ф1 и Х_ф2 контуров поврежденных разных фаз ф1 и ф2 по следующим выражениям:

и вычисляют расстояние до места повреждения l_1k на первой линии и расстояние до места повреждения l_2k на второй линии по формулам:

где Re(3I₀₁₍₂₎), Im(3I₀₁₍₂₎), Re(U_ф1(2)), Im(U_ф1(2)) - реальные и мнимые составляющие тока нулевой последовательности и фазного напряжения поврежденных линий, X_0луд, X_1луд - удельные индуктивные сопротивления прямой и нулевой последовательности линии электропередачи.

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

Предложенное техническое решение поясняется двумя чертежами, на которых представлена однолинейная схема сети (фиг. 1), состоящая из системы (1), отходящих линий электропередачи (2, 3) с замыканиями на землю фаз на различном удалении от подстанции l_1k (4), l_2k (5), и схема замещения сети в режиме двойного замыкания на землю фаз A и B на разных участках сети (фиг. 2), где - ЭДС питающей системы; (9, 10, 11) - эквивалентные сопротивления прямой последовательности системы фаз A (9), B (10) и C (11); измерительный трансформатор напряжения TV (12); измерительные трансформаторы тока отходящих линий: фазы A ТA1 (13), ТA2 (14), фазы В ТA3 (15), ТA4 (16), фазы C ТA5 (17), ТA6 (18); измерительный орган сопротивления ОС отходящих линий (19, 20); (21) (22) - сопротивления прямой и нулевой последовательности до места повреждения первой отходящей линии; (23), (24) - сопротивления прямой и нулевой последовательности до места повреждения второй отходящей линии; - сопротивление соответствующих фаз A (25), B (26), C (27, 28) отходящих линий; R_п1 (29), R_п2 (30) - переходные сопротивления в месте замыканий; R_З (31) - сопротивление земли.

По появлению токов нулевой последовательности 3I₀₁ и 3I₀₂ на выходе фильтра тока нулевой последовательности определяют возникновение однофазных замыканий на землю на двух линиях, на разных фазах.

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

где

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

где

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

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

Как видно, сопротивление на зажимах реле, подключенного к фазному напряжению и току нулевой последовательности поврежденной линии, зависит также и от активного переходного сопротивления в местах повреждений и активного сопротивления земли. Поэтому влияние дополнительных активных сопротивлений можно исключить путем выделения индуктивной составляющей сопротивления Х_ф1 и Х_ф2:

где Re(3I₀₁₍₂₎), Im(3I₀₁₍₂₎), Re(U_ф1(2)), Im(U_ф1(2)) - реальные и мнимые составляющие нулевой последовательности и фазного напряжения поврежденных линий.

Используя вычисленные индуктивные сопротивления поврежденных фаз Х_ф1(2), определяются расстояния до двух мест повреждений l_1k и l_2k по следующим формулам:

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

Использование токов нулевой последовательности 3I₀ уменьшает влияние тока нагрузки на точность определения расстояния до двух мест повреждений l_1k и l_2k, поскольку в сетях с малыми токами замыкания на землю (например: сети среднего напряжения с изолированной нейтралью) ток нулевой последовательности 3I₀ не возникает (мал) в нормальном режиме, при любой не симметрии в нагрузке сети.

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

Таким образом, предлагаемый способ позволяет с высокой точностью определить расстояние до мест повреждений при замыканиях на землю на двух разных линиях электропередачи при помощи установки измерительного органа сопротивления, включенного на ток нулевой последовательности и фазное напряжение поврежденных линий.

Изобретение относится к измерениям в электроэнергетике и может быть использовано для определения расстояния до мест повреждения при замыканиях на землю одной фазы на двух разных линиях электропередачи распределительной сети 6-35 кВ. Технический результат: повышение точности определения расстояния до мест двойных замыканий на землю на линиях электропередачи. Сущность: способ заключается в измерении активной и реактивной составляющей тока нулевой последовательности и фазного напряжения поврежденных линий в аварийном режиме и последующем расчете индуктивного сопротивления до каждого места замыкания, пропорционального расстоянию до мест повреждений. 2 ил.

Способ определения расстояния до мест замыканий на землю на двух линиях электропередачи в сетях с малыми токами замыкания на землю, заключающийся в измерении тока нулевой последовательности и фазного напряжения при помощи измерительного органа сопротивления, отличающийся тем, что измерительный орган сопротивления включают на токи нулевой последовательности и фазные напряжения поврежденных линий, отходящих от одних шин подстанции, определяют возникновение однофазных замыканий на землю одной фазы на двух линиях по появлению на выходах фильтров тока нулевой последовательности токов нулевой последовательности 3I₀₁ на первой линии и 3I₀₂ на второй линии, вычисляют абсолютные значения индуктивного сопротивления Х_ф1 и Х_ф2 контуров поврежденных разных фаз ф1 и ф2 по следующим выражениям:

и вычисляют расстояние до места повреждения l_1k на первой линии и расстояние до места повреждения l_2k на второй линии по формулам:


где Re(3I₀₁₍₂₎), Im(3I₀₁₍₂₎), Re(U_ф1(2)), Im(U_ф1(2)) - реальные и мнимые составляющие тока нулевой последовательности и фазного напряжения поврежденных линий, Х_0луд, X_1луд - удельные индуктивные сопротивления прямой и нулевой последовательности линии электропередачи.