Способ определения места короткого замыкания на длинной линии электропередачи с корректировкой параметров линии Российский патент 2017 года по МПК G01R31/08 

Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения места короткого замыкания на длинных воздушных линиях электропередачи напряжением 220 кВ и выше на основе измерения параметров предаварийного и аварийного режима с двух концов линии.

Изобретение относится к приоритетному направлению развития науки и технологий «Технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и потребления тепла и электроэнергии» [Алфавитно-предметный указатель к Международной патентной классификации по приоритетным направлениям развития науки и технологий / Ю.Г. Смирнов, Е.В. Скиданова, С.А. Краснов. - М.: ПАТЕНТ, 2008. - с. 97], так как решает проблему уменьшения времени задержек при транспортировке электроэнергии потребителям в случае повреждения электрических сетей.

Известен способ определения места короткого замыкания по измерениям параметров аварийного режима с одного (и с другого) концов линии, в котором измеряют реактивную составляющую сопротивления поврежденной фазы [Разработка и исследование защиты линий электропередач с фиксацией места повреждения, Новочеркасский политехнический институт, г. Новочеркасск, 1969].

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, являются измерение фазных токов и напряжений в момент короткого замыкания на линии на одном конце линии, определение по соотношению параметров линии и измеренных с одного конца мнимых составляющих комплексных величин расстояния до места короткого замыкания. Аналогично по соотношению измеренных величин с другого конца определяют расстояние до места короткого замыкания с другого конца.

Данный метод, использующий только реактивную составляющую отношения измеренного напряжения к измеренному току, позволяет уменьшить влияние переходного сопротивления в месте повреждения. Однако точность во многом зависит от величины переходного сопротивления и величины подпитывающего тока противоположного конца линии тому, на котором производятся измерения. Кроме того, данный метод не учитывает емкость линии на землю и различие сопротивлений фазных проводов линии.

Хорошо известен способ, использующийся в устройствах релейной защиты некоторых западных производителей - компенсационный метод [Висящев А.Н. Приборы и методы определения места повреждения на линиях электропередачи: Учебное пособие. - Иркутск: Издательство ИрГТУ, 2001, ч.1]. Данный способ использует параметры аварийного и предаварийного режимов, полученные с одного конца линии.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, являются измерение фазных токов и напряжений в момент короткого замыкания на линии на одном конце линии, определение по соотношению измеренных с одного конца величин расстояния до места короткого замыкания. Аналогично по соотношению измеренных величин с другого конца определяют расстояние до места короткого замыкания со второго конца.

Основная особенность способа - это возможность учета влияния питания с противоположного конца линии, а также исключение погрешности от переходного сопротивления в месте короткого замыкания. Для реализации этого метода требуется полная модель сети, т.е. программы расчета установившихся и аварийных режимов сети. Кроме того, требуется произвести предварительные измерения тока нагрузки, которые сохраняют и используют для компенсации погрешности от влияния нагрузки. Данный метод, так же как предыдущий, не учитывает емкость линии на землю и различие сопротивлений фазных проводов линии.

Известен способ [Аржанников Е.А., Чухин A.M. Методы и приборы определения места короткого замыкания на линиях: Учебное пособие / Ивановский государственный энергетический университет, г. Иваново, 1998. - 74 с.], в основу которого заложено предположение о том, что сопротивление в месте короткого замыкания имеет чисто активный характер и, как следствие, реактивная мощность в месте повреждения равна нулю. Критерием короткого замыкания является равенство нулю реактивной мощности в месте повреждения, для определения которой используются мнимая часть системы из трех произведений комплекса напряжения и сопряженного тока в месте повреждения в системе симметричных или фазных координат. Метод реализуется следующим образом, сначала фиксируют момент повреждения, измеряют в начале и в конце линии напряжения и токи первой гармоники в предаварийном и аварийном режимах. Полученные величины токов и напряжений передают на противоположный конец линии, где определяют ток в месте короткого замыкания, как сумму токов на концах линии. Затем, меняя расстояние от нуля до величины, равной длине линии, находят для каждой точки линии с определенным шагом напряжение, как разность между напряжением в конце линии и падением напряжения до предполагаемой точки повреждения. Для каждой из точек через произведение комплекса напряжения и сопряженного комплексного тока в месте повреждения находят полную мощность, мнимая часть от которой равна реактивной мощности в предполагаемом месте короткого замыкания. Точка, в которой реактивная мощность окажется минимальной и будет являться местом повреждения. Такой расчет проводится либо для всех трех фаз линии, либо для всех трех последовательностей симметричных составляющих, что позволяет повысить точность процедуры определения места повреждения.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, являются измерение фазных токов и напряжений в момент короткого замыкания на линии на одном конце линии, определение по соотношению измеренных с одного конца величин и параметров линии расстояния до места короткого замыкания. Аналогично по соотношению измеренных величин с другого конца определяют расстояние до места короткого замыкания с другого конца.

Недостатком способа является необходимость использования только мнимых составляющих расчетных величин. Также указанный способ, как и другие, ранее указанные способы определения места короткого замыкания, обладает таким существенным недостатком, как не учет емкости линии на землю и не учет различия сопротивлений фазных проводов линии.

Указанные недостатки могут приводить к значительной погрешности в определении места короткого замыкания из-за неполного учета параметров линии и не учета емкостных параметров линии.

Известен способ определения места повреждения на воздушных линиях электропередачи (патент RU 2426998), принятый за прототип, в котором повышение точности определения места повреждения осуществляется за счет учета поперечных емкостей и волновых процессов на линиях электропередачи. Результат достигается за счет введения в схему замещения линии электропередачи (модели линии) на стадии получения расчетных выражений поперечных емкостей и использования телеграфных уравнений для описания воздушной линии электропередачи для симметричных составляющих.

В ранее предлагаемых методах определения места повреждения поперечные емкости не вводили в схему замещения по причине сложности получения расчетных выражений из-за увеличения контуров в модели линии. Такое допущение может приводить к существенной погрешности, особенно на линиях электропередачи большой протяженности и высокого напряжения.

В прототипе используют телеграфные уравнения, полученные для однофазной линии электропередачи, для описания трехфазной линии электропередачи (модели линии). Составление системы дифференциальных уравнений для трехфазной линии электропередачи в соответствии с теорией волновых процессов - задача громоздкая и для практики малоприменимая. Составление системы дифференциальных уравнений для однофазной линии электропередачи требует в значительной степени меньше трудозатрат и позволяет получить телеграфные уравнения, учитывающие волновые процессы на однофазной линии. Телеграфные уравнения, полученные для однофазной линии электропередачи, недопустимо использовать для трехфазной линии электропередачи, т.к. все три фазы связаны и влияют друг на друга. Однако телеграфные уравнения, полученные для однофазной линии, можно применить по отдельности к прямой, обратной и нулевой последовательностям линии электропередачи, что ранее не выполнялось.

Предложенный в прототипе подход позволяет учесть волновые процессы на линиях электропередачи, чем повышает точность определения места повреждения, и в то же время дает возможность практической реализации метода, благодаря отсутствию громоздких вычислений и сложных математических преобразований, что было бы неизбежно, если бы для учета волновых процессов использовалось полное описание трехфазной линии электропередачи системой дифференциальных уравнений.

Недостатком способа, принятого за прототип, является не учет пофазного различия параметров линии, не учет междуфазных емкостей линии.

Кроме того, в модели линии прототипа используются продольные сопротивления, величина которых зависит от эквивалентной глубины обратного тока земли (D_з, м). При этом D_з определяется типом грунта вдоль трассы линии [Стандарт организации ОАО «ФСК ЕЭС» СТО 56947007-33.180.10.173-2014, с. 20]. Так, для сухого грунта D_з=3000 м, для влажного - 900 м, для морской воды - 100 м. Соответственно, при разной погоде продольные индуктивные сопротивления будут различными, что не учитывается в методике прототипа. При этом погода практически не влияет на емкостные параметры линии.

Указанные недостатки могут приводить к погрешности в определении места повреждения из-за усреднения величин сопротивлений линии, из-за неточности расчета продольных сопротивлений модели линии.

Изобретение направлено на решение задачи по созданию технологий, позволяющих повысить эффективность электроснабжения.

Технический результат изобретения заключается в повышении точности определения места повреждения за счет использования величин фазных токов и напряжений и величин полных фазных и междуфазных продольных и поперечных сопротивлений линии и за счет уточнения продольных сопротивлений линии по измеренным по концам линии токам и напряжениям до аварийного режима.

Технический результат достигается за счет того, что в способе определения места короткого замыкания на длинной линии с корректировкой параметров линии по замерам с двух ее концов, имеющей комплексные сопротивления проводов фаз Z_AA, Z_BB, Z_CC, междуфазные комплексные сопротивления Z_AB, Z_AC, Z_BA, Z_BC, Z_CA, Z_CB, емкостные проводимости проводов фаз линии на землю Y_AA, Y_BB, Y_CC, емкостные междуфазные проводимости линии Y_AB, Y_AC, Y_BA, Y_BC, Y_CA, Y_CB, соединяющей две питающие системы, в котором измеряют с двух концов линии (‘ - один конец линии, " - второй конец линии) несинхронизированные по углам комплексные фазные токи , и напряжения основной частоты до и в момент короткого замыкания, определяют значение расстояния до места короткого замыкания, согласно изобретению предварительно формируют модель линии, как значения продольных и поперечных параметров N участков схемы замещения линии в трехфазном виде

где Z_AAij, Z_BBij, Z_CCij - значения собственных продольных сопротивлений фаз участка i-j линии (Ом);

Z_ABij, Z_ACij, Z_BAij, Z_BCij, Z_CAij, Z_CBij - значения взаимных продольных сопротивлений фаз участка i-j линии (Ом);

Y_AAij, Y_BBij, Y_CCij - значения собственных поперечных емкостных проводимостей фаз участка i-j линии (Ом);

Y_ABij, Y_ACij, Y_BAij, Y_BCij, Y_CAij, Y_CBij - значения взаимных поперечных емкостных проводимостей фаз участка i-j линии (Ом).

Значения собственных и взаимных сопротивлений определяются по общеизвестным выражениям (например, Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в энергетических системах, изд-во Энергия, 1970 г., с 293, 294)

где

R_п - активное сопротивление провода (Ом);

R_з=0,05 - сопротивление земли (величина учитывающая потери активной мощности при прохождении тока через землю) (Ом);

D_з - эквивалентная глубина обратного тока земли (выбирается для каждой территории в отдельности) (м);

r_пэ=0,95*r_п - эквивалентный радиус провода (0,95 для сталеалюминиевых проводов, 0,85 - для алюминиевых проводов) (м);

r_п - радиус провода (м);

D_взаимн - расстояние между каждыми двумя проводами линии, например между проводами фаз А и В - D_AB (м).

Значения емкостных проводимостей фаз на «землю» и взаимных емкостных проводимостей между фаз определяются по общеизвестным выражениям (например, Висящев А.Н. Приборы и методы определения места повреждения на линиях электропередачи, Иркутск, уч. пособие, изд-во ИрГТУ, 2001 г., с. 27-29).

Далее получают значения измеренных предаварийных фазных напряжений на шинах и токов с двух концов линии из осциллограмм цифрового регистратора аварийных процессов, задают поочередно точки j в конце каждого участка вдоль линии, формируют и сохраняют для двух концов линии значения комплексных фазных напряжений в каждой j-й точке по выражениям

где

- значения предаварийных комплексных фазных напряжений в каждой i-й точке линии, для i=1 значения напряжений на шинах одного конца линии (В);

- значения предаварийных комплексных фазных напряжений в каждой i-й точке линии, для i=1 значения напряжений на шинах другого конца линии (В),

где

- значения предаварийных комплексных фазных напряжений в каждой j-й точке линии с одного конца линии (В);

- значения предаварийных комплексных фазных напряжений в каждой j-й точке линии с другого конца линии (В);

- значения предаварийных комплексных фазных токов на участке i-j с одного конца линии, для i=1 значения комплексных фазных токов измеренных с одного конца линии (А);

- значения предаварийных комплексных фазных токов на участке i-j с другого конца линии, для i=1 значения комплексных фазных токов измеренных с другого конца линии (А);

- значения продольных собственных и взаимных сопротивлений участков i-j схемы замещения линии с одного конца линии (Ом);

- значения продольных собственных и взаимных сопротивлений участков i-j схемы замещения линии с другого конца линии (Ом).

Формируют значения предаварийных фазных токов в поперечных емкостных проводимостях в i-й и j-й точках участка линии по выражениям

Если в j-м узле включена отпайка, то формируют значения предаварийных фазных токов в поперечных емкостных проводимостях и в отпайке в j-й точке линии по выражениям

Формируют значения предаварийных фазных токов в продольных сопротивлениях в каждом (ij+l)-м участке линии по выражениям

где

- значения поперечных собственных и взаимных емкостных проводимостей половины участка i-j схемы замещения линии с одного конца линии (См);

- значения поперечных собственных и взаимных емкостных проводимостей половины участка i-j схемы замещения линии с другого конца линии (См);

- значения сформированных предаварийных фазных токов в поперечных емкостных проводимостях в начале каждого ij-го участка линии с одного конца линии (А);

- значения сформированных предаварийных фазных токов в поперечных емкостных проводимостях в начале каждого ij-го участка линии с другого конца линии (А);

- значения сформированных предаварийных фазных токов в поперечных емкостных проводимостях в конце каждого ij-го участка линии с одного конца линии (А);

- значения сформированных предаварийных фазных токов в поперечных емкостных проводимостях в конце каждого ij-го участка линии с другого конца линии (А);

- фазные значения проводимостей отпайки, включающие в себя проводимости линии и трансформатора от отпайки до нагрузки и проводимости нагрузки отпайки (См).

Далее из сохраненных значений комплексных предаварийных фазных напряжений и выделяют модули, по которым строят графики зависимости модулей напряжений с одного и другого конца линии, визуально проверяют степень отклонения друг от друга полученных графиков распределения модулей напряжений с одного конца линии и с другого конца линии , если наблюдают отклонение, то задают новую величину эквивалентной глубины обратного тока земли D_з, меньшую, чем использовалась первоначально, формируют новые значения собственных продольных сопротивлений фаз участка i-j линии Z_AAij, Z_BBij, Z_CCij, новые значения взаимных продольных сопротивлений фаз участка i-j линии Z_ABij, Z_ACij, Z_BAij, Z_BCij, Z_CAij, Z_CBij как значения продольных параметров N участков схемы замещения линии в трехфазном виде

далее проверяют точность выбора D_з путем повторения операций сначала, т.е. задают поочередно точки j в конце каждого участка вдоль линии, формируют и сохраняют для двух концов линии значения комплексных фазных напряжений в каждой j-й точке по выражениям (1), строят графики распределения модулей напряжений от одного и от другого концов линии,

и визуально их сравнивают, если положение графиков модулей напряжений относительно друг друга изменилось, то задают новую величину D_з, большую, чем использовалась на предыдущем шаге, проверяют точность выбора D_з и далее методом последовательных приближений (например, ресурс Интернета http://www.math.ru/lib/plm/35) продолжают, пока графики не совпадут, а после совпадения графиков распределения модулей напряжений с одного конца линии и с другого конца линии , которое определяется визуально, фиксируют для дальнейшего использования новые значения собственных продольных сопротивлений фаз участка i-j линии Z_AAij, Z_BBij, Z_CCij, новые значения взаимных продольных сопротивлений фаз участка i-j линии Z_ABij, Z_ACij, Z_BAij, Z_BCij, Z_CAij, Z_CBij как значения продольных параметров N участков схемы замещения линии в трехфазном виде

Далее получают значения измеренных при КЗ аварийных фазных напряжений на шинах и токов с двух концов линии из тех же осциллограмм цифрового регистратора аварийных процессов, задают поочередно точки j в конце каждого участка вдоль линии, формируют и сохраняют для двух концов линии значения комплексных фазных напряжений в каждой j-й точке по выражениям

где

- значения при КЗ комплексных фазных напряжений в каждой i-й точке линии, для i=1 значения напряжений на шинах одного конца линии (В);

- значения при КЗ комплексных фазных напряжений в каждой i-й точке линии, для i=1 значения напряжений на шинах другого конца линии (В),

где

- значения при КЗ комплексных фазных напряжений в каждой j-й точке линии с одного конца линии (В);

- значения при КЗ комплексных фазных напряжений в каждой j-й точке линии с другого конца линии (В);

- значения при КЗ комплексных фазных токов на участке i-j с одного конца линии, для i=1 значения комплексных фазных токов измеренных с одного конца линии (А);

- значения при КЗ комплексных фазных токов на участке i-j с другого конца линии, для i=1 значения комплексных фазных токов измеренных с другого конца линии (А);

- уточненные значения продольных собственных и взаимных сопротивлений участков i-j схемы замещения линии с одного конца линии (Ом);

- уточненные значения продольных собственных и взаимных сопротивлений участков i-j схемы замещения линии с другого конца линии (Ом).

Формируют значения фазных токов при КЗ в поперечных емкостных проводимостях в i-й и j-й точках участка линии по выражениям

Если в j-м узле включена отпайка, то формируют значения фазных токов при КЗ в поперечных емкостных проводимостях и в отпайке в j-й точке линии по выражениям

Формируют значения фазных токов при КЗ в продольных сопротивлениях в каждом (ij+1)-м участке линии по выражениям

где

- значения поперечных собственных и взаимных емкостных проводимостей половины участка i-j схемы замещения линии с одного конца линии (См);

- значения поперечных собственных и взаимных емкостных проводимостей половины участка i-j схемы замещения линии с другого конца линии (См);

- значения сформированных фазных токов при КЗ в поперечных емкостных проводимостях в начале каждого ij-го участка линии с одного конца линии (А);

- значения сформированных фазных токов при КЗ в поперечных емкостных проводимостях в начале каждого ij-го участка линии с другого конца линии (А);

- значения сформированных фазных токов при КЗ в поперечных емкостных проводимостях в конце каждого ij-го участка линии с одного конца линии (А);

- значения сформированных фазных токов при КЗ в поперечных емкостных проводимостях в конце каждого ij-го участка линии с другого конца линии (А);

- фазные значения проводимостей отпайки, включающие в себя проводимости линии и трансформатора от отпайки до нагрузки и проводимости нагрузки отпайки (См).

Далее из сохраненных значений комплексных фазных напряжений и выделяют модули, по которым строят графики зависимости модулей напряжений и с одного и другого конца линии. Точка пересечения графиков соответствует точке короткого замыкания.

При двухфазном замыкании берут разность комплексных фазных напряжений поврежденных фаз.

Таким образом, предлагаемое изобретение имеет следующие общие признаки с прототипом:

1) Предварительное формирование расчетной модели линии;

2) Измерение с двух сторон линии фазных токов и напряжений в момент замыкания на линии;

3) Расчет контролируемого параметра по данным модели сети и измеренным токам и напряжениям.

Предлагаемое изобретение имеет следующие отличия от прототипа, что обуславливает соответствие технического решения критерию новизна:

1) Схемы замещения линий составляют в трехфазном виде, что позволяет наиболее полно учесть физические параметры линии (взаимоиндукцию между проводами фаз линии, междуфазную емкость и емкость на землю);

2) Уточняют продольные параметры линии по измеренным токам и напряжениям предаварийного режима;

3) Схему замещения линий составляют из участков линии, что позволяет учесть различие в параметрах линий (транспозиция, различный тип опор, грозозащитный трос, и т.п.) на каждом участке.

4) По измеренным токам и напряжениям и уточненным продольным параметрам схемы замещения линии рассчитывают контролируемый параметр - значения комплексных фазных напряжений и , из которых выделяют модули, по которым строят графики зависимости модулей напряжений от одного и другого концов линии. Точка пересечения графиков соответствует точке короткого замыкания.

Из уровня техники неизвестны отличительные существенные признаки заявляемых способов, охарактеризованных в формуле изобретения, что подтверждает ее соответствие условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется рисунком и графиками, где

на фиг. 1 показана схема замещения трехфазной воздушной линии электропередачи с двухсторонним питанием, в предаварийном состоянии;

на фиг. 2 показан график изменения модулей напряжения в фазе А (в других фазах изменение аналогичное) с одного и другого концов линии при D_з=2000 м;

на фиг. 3 показан график изменения модулей напряжения в фазе А (в других фазах изменение аналогичное) с одного и другого концов линии при D_з=100 м;

на фиг. 4 показан график изменения модулей напряжения в фазе А (в других фазах изменение аналогичное) с одного и другого концов линии при D_з=1000 м;

На схеме фиг. 1 между питающими системами 1 и 2 через сборные шины 3 и 4 включена трехфазная линия электропередачи. Для этой схемы, представленной участками от 1 до 100, был выполнен расчет по программе расчета в фазных координатах с учетом взаимоиндуктивных и емкостных связей каждого провода с каждым и емкостных связей каждого провода с землей. Далее по алгоритму, описанному в предлагаемом изобретении по параметрам предаварийного режима, определены модули напряжений на каждом участке, которые представлены на фиг. 2-4.

На графике фиг. 2 сплошной линией (верхняя) показано расчетное изменение модуля напряжения вдоль линии в фазе А при D_з=2000 м (первоначальное) со стороны системы 1 (слева), линией с маркерами (нижняя) показано расчетное изменение модуля напряжения вдоль линии в фазе А со стороны системы 2 (правая). По графикам напряжения видно, что они не совпадают.

На графике фиг. 3 сплошной линией (нижняя) показано расчетное изменение модуля напряжения вдоль линии в фазе А при D_з=100 м со стороны системы 1 (слева), линией с маркерами (верхняя) показано расчетное изменение модуля напряжения вдоль линии в фазе А со стороны системы 2 (правая). По графикам напряжения видно, что они не совпадают.

На графиках фиг. 4 сплошной линией показано расчетное изменение модуля напряжения вдоль линии в фазе А при D_з=1000 м со стороны системы 1 (слева), линией с маркерами показано расчетное изменение модуля напряжения вдоль линии в фазе А со стороны системы 2 (правая). По графикам напряжения видно, что они совпадают.

Способ реализуют следующим образом.

На предварительной стадии формируют полную модель линии, состоящую, например, из 100 участков, в трехфазном виде с учетом взаимоиндуктивных и емкостных связей между проводами линий и емкостных связей между проводом и землей (фиг. 1).

При возникновении короткого замыкания измеряют и регистрируют значения комплексных фазных напряжений на шинах и фазных токов в линии до и в момент короткого замыкания. При этом для регистрации предаварийных токов и напряжений дополнительных мероприятий выполнять не нужно, так как в цифровых регистраторах аварийных процессов производится регистрация нескольких периодов предаварийного режима.

Далее на модели линии формируют предаварийные напряжения в конце каждого участка в каждой фазе, начиная от шин с одного и другого концов линии, формируют предаварийные токи в конце каждого участка в каждой фазе, начиная от шин с одного и другого концов линии, регистрируют модули фазных напряжений в конце каждого участка в каждой фазе, начиная от шин с одного и другого концов линии.

Далее из сохраненных значений комплексных предаварийных фазных напряжений выделяют модули, по которым строят графики зависимости модулей напряжений с одного и другого конца линии (фиг. 2). Визуально проверяют степень отклонения друг от друга полученных графиков распределения модулей напряжений с одного конца линии и с другого конца линии, если наблюдают отклонение, то задают новую величину эквивалентной глубины обратного тока земли D_з, меньшую, чем использовалась первоначально, формируют новые значения собственных продольных сопротивлений линии, новые значения взаимных продольных сопротивлений линии.

Далее проверяют точность выбора D_з путем повторения операций сначала, т.е. задают поочередно точки j в конце каждого участка вдоль линии, формируют и сохраняют для двух концов линии значения комплексных фазных напряжений в каждой j-й точке по выражениям (1) и строят графики распределения модулей напряжений от одного и от другого концов линии (фиг. 3) и визуально их сравнивают, если положение графиков модулей напряжений относительно друг друга изменилось, то задают новую величину D_з, большую, чем использовалась на предыдущем шаге. Далее проверяют точность выбора D_з и далее методом последовательных приближений продолжают, пока графики не совпадут (фиг. 4), а после совпадения графиков распределения модулей напряжений с одного конца линии и с другого конца линии, которое определяется визуально, фиксируют для дальнейшего использования новые значения собственных продольных сопротивлений линии, новые значения взаимных продольных сопротивлений линии как значения продольных параметров N участков схемы замещения линии в трехфазном виде.

Далее получают значения измеренных при КЗ фазных напряжений на шинах и токов с двух концов линии из тех же осциллограмм цифрового регистратора аварийных процессов, формируют напряжения при КЗ в конце каждого участка, сопротивления которых уточнены по параметрам предаварийного режима, в каждой фазе, начиная от шин с одного и другого концов линии, формируют токи при КЗ в конце каждого участка в каждой фазе, начиная от шин с одного и другого концов линии, регистрируют модули фазных напряжений в конце каждого участка в каждой фазе, начиная от шин с одного и другого концов линии. По модулям напряжений при КЗ строят графики с осями с двух сторон зависимости модулей напряжений от номера участка (от расстояния).

Точка пересечения графиков с одного и другого концов линии соответствует точке короткого замыкания.

Предложенный способ также позволяет определять место короткого замыкания при других видах замыкания: двухфазном, двухфазном на землю, трехфазном, позволяет учесть транспозицию линии. При этом не нужно выполнять синхронизацию замеров по концам линии.

Определение места повреждения, выполненное по предложенной методике, показало также полное отсутствие методической погрешности при наличии переходного сопротивления от 1 до 50 Ом и при изменениях нагрузочного режима в широких диапазонах.

Таким образом, использование полной модели линий в трехфазном виде и измеренных значений фазных токов и напряжений до и в момент короткого замыкания позволяет получить более точную модель, чем достигается более точное определение расстояния до места повреждения.

Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике и направлено на решение задачи по созданию технологий, позволяющих повысить эффективность электроснабжения. На предварительной стадии формируют полную модель линии, в трехфазном виде с учетом взаимоиндуктивных и емкостных связей между проводами линии и землей. При возникновении короткого замыкания измеряют и регистрируют значения комплексных фазных напряжений на шинах и фазных токов в линии до и в момент короткого замыкания. Регистрация нескольких периодов предаварийного режима токов и напряжений производится в цифровых регистраторах аварийных процессов. Далее разбивают модель линии на равные участки, например от опоры до опоры, формируют предаварийные напряжения в конце каждого участка в каждой фазе, начиная от шин с одного и другого концов линии. Формируют предаварийные токи в конце каждого участка в каждой фазе, начиная от шин с одного и другого концов линии, регистрируют модули фазных напряжений в конце каждого участка в каждой фазе, начиная от шин с одного и другого концов линии. По модулям предаварийных напряжений строят графики с осями с двух сторон зависимости модулей напряжений от номера участка (от расстояния). Проверяют степень отклонения друг от друга полученных кривых распределения модулей напряжений с одного конца линии и с другого конца линии, уточняют коэффициент поправки, формируют новые значения собственных и взаимных продольных сопротивлений фаз участков линии. Получают значения измеренных при КЗ фазных напряжений на шинах и токов с двух концов линии. Формируют напряжения при КЗ в конце каждого участка в каждой фазе, начиная от шин с одного и другого концов линии, формируют токи при КЗ в конце каждого участка в каждой фазе, начиная от шин с одного и другого концов линии, регистрируют модули фазных напряжений в конце каждого участка в каждой фазе, начиная от шин с одного и другого концов линии. По модулям напряжений при КЗ строят графики с осями с двух сторон зависимости модулей напряжений от номера участка (от расстояния). Точка пересечения графиков с одного и другого концов линии соответствует точке короткого замыкания. Технический результат заключается в повышении точности места обнаружения повреждения. 4 ил.

Способ определения места короткого замыкания на длинной линии с корректировкой параметров линии по замерам с двух ее концов, имеющей комплексные сопротивления проводов фаз Z_AA, Z_BB, Z_CC, междуфазные комплексные сопротивления Z_AB, Z_AC,

Z_BA, Z_BC, Z_CA, Z_CB, емкостные проводимости проводов фаз линии на землю Y_AA, Y_BB, Y_CC, емкостные междуфазные проводимости линии Y_AB, Y_AC, Y_BA, Y_BC, Y_CA,

Y_CB, соединяющей две питающие системы, в котором измеряют с двух концов линии (' - один конец линии, '' - второй конец линии) несинхронизированные по углам комплексные фазные токи , и напряжения , основной частоты до и в момент короткого замыкания, определяют значение расстояния до места короткого замыкания, отличающийся тем, что предварительно формируют модель линии, как значения продольных и поперечных параметров N участков схемы замещения линии в трехфазном виде

;

,

где Z_AAij, Z_BBij, Z_CCij - значения собственных продольных сопротивлений фаз участка i-j линии (Ом);

Z_ABij, Z_ACij, Z_BAij, Z_BCij, Z_CAij, Z_CBij - значения взаимных продольных сопротивлений фаз участка i-j линии (Ом);

Y_AAij, Y_BBij, Y_CCij - значения собственных поперечных емкостных проводимостей фаз участка i-j линии (Ом);

Y_ABij, Y_ACij, Y_BAij, Y_BCij, Y_CAij, Y_CBij - значения взаимных поперечных емкостных проводимостей фаз участка i-j линии (Ом);

;

;

где

R_п - активное сопротивление провода (Ом);

R_з=0,05 - сопротивление земли (величина, учитывающая потери активной мощности при прохождении тока через землю) (Ом);

D_з - эквивалентная глубина обратного тока земли, выбирается для каждой территории в отдельности (м);

r_пэ=0,95*r_п - эквивалентный радиус провода (м);

r_п - радиус провода (м);

D_взаимн - расстояние между каждыми двумя проводами линии, например между проводами фаз А и В - D_AB (м),

далее получают значения измеренных предаварийных фазных напряжений на шинах и токов с двух концов линии из осциллограмм цифрового регистратора аварийных процессов, задают поочередно точки j в конце каждого участка вдоль линии, формируют и сохраняют для двух концов линии значения комплексных фазных напряжений в каждой j-й точке по выражениям

;

где

- значения предаварийных комплексных фазных напряжений в каждой i-й точке линии, для i=1 значения напряжений на шинах одного конца линии (В);

- значения предаварийных комплексных фазных напряжений в каждой i-й точке линии, для i=1 значения напряжений на шинах другого конца линии (В),

где

- значения предаварийных комплексных фазных напряжений в каждой j-й точке линии с одного конца линии (В);

- значения предаварийных комплексных фазных напряжений в каждой j-й точке линии с другого конца линии (В);

- значения предаварийных комплексных фазных токов на участке i-j с одного конца линии, для i=1 значения комплексных фазных токов измеренных с одного конца линии (А);

- значения предаварийных комплексных фазных токов на участке i-j с другого конца линии, для i=1 значения комплексных фазных токов измеренных с другого конца линии (А);

- значения продольных собственных и взаимных сопротивлений участков i-j схемы замещения линии с одного конца линии (Ом);

- значения продольных собственных и взаимных сопротивлений участков i-j схемы замещения линии с другого конца линии (Ом),

далее формируют значения предаварийных фазных токов в поперечных емкостных проводимостях в i-й и j-й точках участка линии по выражениям

;

;

;

,

далее формируют значения предаварийных фазных токов в продольных сопротивлениях в каждом (ij+1)-м участке линии по выражениям

;

,

где

- значения поперечных собственных и взаимных емкостных проводимостей половины участка i-j схемы замещения линии с одного конца линии (См);

- значения поперечных собственных и взаимных емкостных проводимостей половины участка i-j схемы замещения линии с другого конца линии (См);

- значения сформированных предаварийных фазных токов в поперечных емкостных проводимостях в начале каждого ij-го участка линии с одного конца линии (А);

- значения сформированных предаварийных фазных токов в поперечных емкостных проводимостях в начале каждого ij-го участка линии с другого конца линии (А);

- значения сформированных предаварийных фазных токов в поперечных емкостных проводимостях в конце каждого ij-го участка линии с одного конца линии (А);

- значения сформированных предаварийных фазных токов в поперечных емкостных проводимостях в конце каждого ij-го участка линии с другого конца линии (А),

далее из сохраненных значений комплексных предаварийных фазных напряжений и выделяют модули, по которым строят графики зависимости модулей напряжений с одного и другого конца линии, визуально проверяют степень отклонения друг от друга полученных графиков распределения модулей напряжений с одного конца линии и с другого конца линии , если наблюдают отклонение, то задают новую величину эквивалентной глубины обратного тока земли D_з, меньшую, чем использовалась первоначально, формируют новые значения собственных продольных сопротивлений фаз участка i-j линии Z_AAij, Z_BBij, Z_CCij, новые значения взаимных продольных сопротивлений фаз участка i-j линии Z_ABij, Z_ACij, Z_BAij, Z_BCij, Z_CAij, Z_CBij как значения продольных параметров N участков схемы замещения линии в трехфазном виде

,

далее проверяют точность выбора D_з путем повторения операций сначала, т.е. задают поочередно точки j в конце каждого участка вдоль линии, формируют и сохраняют для двух концов линии значения комплексных фазных напряжений в каждой j-й точке по выражениям (1), строят графики распределения модулей напряжений от одного и от другого концов линии, и визуально их сравнивают, если положение графиков модулей напряжений относительно друг друга изменилось, то задают новую величину D_з, большую, чем использовалась на предыдущем шаге, проверяют точность выбора D_з и далее продолжают, пока графики не совпадут, а после совпадения графиков распределения модулей напряжений с одного конца линии и с другого конца линии , которое определяют визуально, фиксируют для дальнейшего использования новые значения собственных продольных сопротивлений фаз участка i-j линии Z_AAij, Z_BBij, Z_CCij, новые значения взаимных продольных сопротивлений фаз участка i-j линии Z_ABij, Z_ACij, Z_BAij, Z_BCij, Z_CAij, Z_CBij как значения продольных параметров N участков схемы замещения линии в трехфазном виде

,

далее получают значения измеренных при КЗ аварийных фазных напряжений на шинах и токов с двух концов линии из тех же осциллограмм цифрового регистратора аварийных процессов, задают поочередно точки j в конце каждого участка вдоль линии, формируют и сохраняют для двух концов линии значения комплексных фазных напряжений в каждой j-й точке по выражениям

;

,

где

- значения при КЗ комплексных фазных напряжений в каждой i-й точке линии, для i=1 значения напряжений на шинах одного конца линии (В);

- значения при КЗ комплексных фазных напряжений в каждой i-й точке линии, для i=1 значения напряжений на шинах другого конца линии (В), где

- значения при КЗ комплексных фазных напряжений в каждой j-й точке линии с одного конца линии (В);

- значения при КЗ комплексных фазных напряжений в каждой j-й точке линии с другого конца линии (В);

- значения при КЗ комплексных фазных токов на участке i-j с одного конца линии, для i=1 значения комплексных фазных токов измеренных с одного конца линии (А);

- значения при КЗ комплексных фазных токов на участке i-j с другого конца линии, для i=1 значения комплексных фазных токов измеренных с другого конца линии (А);

- уточненные значения продольных собственных и взаимных сопротивлений участков i-j схемы замещения линии с одного конца линии (Ом);

- уточненные значения продольных собственных и взаимных сопротивлений участков i-j схемы замещения линии с другого конца линии (Ом),

формируют значения фазных токов при КЗ в поперечных емкостных проводимостях в i-й и j-й точках участка линии по выражениям

;

;

;

,

далее формируют значения фазных токов при КЗ в продольных сопротивлениях в каждом (ij+1)-м участке линии по выражениям

;

,

где

- значения поперечных собственных и взаимных емкостных проводимостей половины участка i-j схемы замещения линии с одного конца линии (См);

- значения поперечных собственных и взаимных емкостных проводимостей половины участка i-j схемы замещения линии с другого конца линии (См);

- значения сформированных фазных токов при КЗ в поперечных емкостных проводимостях в начале каждого ij-го участка линии с одного конца линии (А);

- значения сформированных фазных токов при КЗ в поперечных емкостных проводимостях в начале каждого ij-го участка линии с другого конца линии (А);

- значения сформированных фазных токов при КЗ в поперечных емкостных проводимостях в конце каждого ij-го участка линии с одного конца линии (А);

- значения сформированных фазных токов при КЗ в поперечных емкостных проводимостях в конце каждого ij-го участка линии с другого конца линии (А),

далее из сохраненных значений комплексных фазных напряжений и выделяют модули, по которым строятся графики зависимости модулей напряжений и с одного и другого конца линии, при этом точка пересечения графиков соответствует точке короткого замыкания.