УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ Российский патент 2020 года по МПК G01R31/08 

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано для определения места повреждения линий электропередачи в электрических сетях 6-750 кВ.

Известно техническое решение для определения места повреждения линии электропередачи с использованием волнового метода и двухсторонних измерений [1]. Оно предусматривает использование на каждом конце линии электропередачи измерителя напряжений и токов, пускового органа, счетчика времени, связанного через устройство синхронизации импульсов по каналу связи со счетчиком времени второго конца линии. С помощью устройства синхронизации импульсов обеспечивается синхронность хода счетчиков на первом и втором концах линии, которыми фиксируются фронты электромагнитных волн на соответствующих концах линии. Место повреждения вычисляется путем суммирования половинной длины линии и половинного произведения разности времени на скорость распространения электромагнитных волн вдоль линии.

Недостатком этого технического решения Является низкая точность.

Наиболее близким по технической сущности решением является устройство [2], содержащее на каждом конце линии измеритель напряжения и токов линии электропередачи, блок обработки измеренных величин, компаратор, пороговый элемент, таймер, блок приема сигнала глобального точного времени спутниковой системы и канал связи с диспетчерским пунктом, где по сигналам, поступающим с таймеров первого и второго конца линии, производится вычисление расстояния до места повреждения. С помощью блока обработки измеренных величин внутри скользящего временного окна определяется аварийный сигнал. При превышении им заданного порога компаратор запускает таймер, который синхронизируется по сигналу глобального точного времени спутниковой системы.

Недостатки устройства заключаются в следующем.

Момент начала переходного процесса определяется разовым процессом выделения метка времени прихода электромагнитной волны в условиях скользящего временного окна, инициируемым срабатыванием компаратора и запуском таймера. В результате, всевозможные негативные факторы, в том числе и аппаратные шумы, могут оказывать существенное влияние на момент пуска таймера, которым определяется метка времени прихода электромагнитной волны. Следовательно, при разовой процедуре выделения метки времени вероятность неточного определения места повреждения оказывается достаточно высокой.

Второй недостаток заключается в том, что в случае пропадания сигнала глобального точного времени по причине потери связи со спутниковой системой, по меньшей мере, на одном из концов линии, результаты определения места повреждения будут заведомо недостоверными. При длительном отсутствии сигналов глобального точного времени устройство определения места повреждения оказывается неработоспособным.

Указанные недостатки обуславливают низкую надежность устройства и ограниченную область его применения.

Целью предложенного изобретения являются повышение надежности устройства и расширение области его применения.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, состоящем из двух полукомплектов, каждый из которых подключен к соответствующему концу линии электропередачи и содержит блок измерителя напряжений и токов линии электропередачи, вход которого подключен к концу линии электропередачи, блок сравнения, пороговый элемент, блок приема сигнала глобального точного времени от спутниковой системы, первый канал связи, выход блока измерителя напряжений и токов линии электропередачи соединен с первым входом блока сравнения, второй вход блока сравнения соединен с выходом порогового элемента, введены блок записи ВЧ сигнала, блок определения метки времени прихода электромагнитной волны и вычислитель места повреждения, первый вход блока записи ВЧ сигнала соединен с выходом измерителя напряжений и токов, второй вход блока записи ВЧ сигнала соединен с выходом блока сравнения, третий вход блока записи ВЧ сигнала связан с выходом блока приема сигнала глобального точного времени спутниковой системы, вход блока определения метки времени прихода электромагнитной волны соединен с выходом блока записи ВЧ сигнала, блока определения метки времени прихода электромагнитной волны через порт связи соединен с вычислителем и через первый канал связи связан с аналогичным портом блока определения метки времени прихода электромагнитной волны второго полукомплекта

Кроме того, решению поставленной задачи способствует то, что в каждом полукомплекте дополнительно введены блок контроля сигнала глобального точного времени, формирователь сигнала местного точного времени и второй канал связи между первым и вторым полукомплектами, первый вход формирователя сигнала местного точного времени соединен с выходом блока приема сигнала глобального точного времени от спутниковой системы, второй вход формирователя сигнала местного точного времени соединен с выходом блока контроля сигнала глобального точного времени, выход формирователя сигнала местного точного времени соединен с третьим входом блока записи ВЧ сигнала, формирователь сигнала местного точного времени через порт связи связан через второй канал связи с аналогичным портом связи формирователя сигнала местного точного времени второго полукомплекта, вход блока контроля сигнала глобального точного времени соединен с выходом блока приема сигнала глобального точного времени от спутниковой системы.

Причем, второй канал связи выполнен в виде выделенной оптиковолоконной линии.

Сравнительный - анализ заявленного технического решения с известными аналогами и прототипом, показал, что изобретение содержит новые элементы и новые связи, обеспечивающие повышение надежности работы устройства и расширение области его применения. Введенные в устройство блок записи ВЧ сигнала и блок определения метки времени прихода электромагнитной волны обеспечивают возможность выполнять углубленный анализ исходных рабочих осциллограмм, используемых для определения метки времени прихода электромагнитной волны, и исключить ошибки, которые могли иметь место при разовой процедуре выделения метки времени методом скользящего временного окна.

Выполнению поставленной задачи способствует введенный формирователь сигнала местного точного времени со вторым каналом связи, который вступает в работу в условиях отсутствия сигнала глобального точного времени спутниковой системы и обеспечивает синхронность записи ВЧ сигнала на обоих концах линии.

Эти факторы обуславливают повышение надежности устройства для определения места повреждения и расширение области его применения.

Заявленное изобретение представляет собой новое и оригинальное техническое решение, которое существенно отличается от известных, и соответствует критериям «изобретательского уровня» и «новизны».

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для определения места повреждения с одним каналом связи; на фиг. 2 - схема устройства для определения места повреждения с двумя каналами связи.

Схема на фиг. 1 содержит линию электропередачи 1 с местом повреждения 2. На первом конце линии 3 установлен первый полукомплект устройства для определения места повреждения 4, на втором конце линии 5 установлен второй полукомплект 6. Полукомплект 4 состоит из следующих элементов: блока измерителя напряжений и токов 7, подключенного входом к концу линии 3; блока сравнения 8, вход которого подключен к выходу порогового элемента 9; блока записи ВЧ сигнала 10, у которого первый вход подключен к выходу блока сравнения 8, второй вход подключен к выходу измерителя напряжений и токов 7, третий вход подключен к выходу блока приема сигнала глобального точного времени спутниковой системы 11; блока определения метки времени прихода электромагнитной волны 12, у которого вход подключен к выходу блока записи ВЧ сигнала 10, а выход связан через порт связи с вычислителем 13 и через первый канал связи 14 связан с аналогичным портом 15 блока определения метки времени прихода электромагнитной волны второго полукомплекта 6.

В схеме на фиг. 2 в первом полукомплекте 4 третий вход блока записи ВЧ сигнала 10 подключен к выходу блока формирователя сигнала местного точного времени 16, у которого первый вход подключен к выходу блока контроля сигнала глобального точного времени 17, подключенного входом к выходу блока приема сигнала глобального точного времени 11, а второй вход формирователя сигналов местного точного времени подключен непосредственно к выходу блока приема сигнала глобального точного времени 11. Формирователь сигналов местного точного времени 16 через порт связи связан по второму каналу связи 18 с аналогичным портом 19 формирователя сигнала местного точного времени второго полукомплекта 6. Второй канал связи 18 выполнен в виде выделенной оптико-волновой линии.

Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме измерительный блок 7 первого полукомплекта 4 и аналогичный блок второго полукомплекта 6 измеряют текущие напряжения и токи на соответствующих концах линии. В момент превышения измеряемой электрической величиной порогового значения, заданного пороговым элементом 9, блок сравнения 8 осуществляет пуск блока записи ВЧ сигнала с выделением начального этапа развития переходного процесса. Синхронность записи ВЧ. сигнала блоком 10 первого полукомплекта 4 и аналогичным блоком записи ВЧ сигнала второго полукомплекта 6 осуществляется с помощью сигнала точного времени, поступающего с блока приема сигнала глобального точного времени спутниковой системы 11 первого полукомплекта и аналогичного блока второго полукомплекта.

Определение метки времени блоком 12 производится посредством детальной обработки ВЧ сигнала, поступившего с блока 10. По каналу связи 14 осуществляется обмен метками времени между полукомплектами 4 и 6, которые поступают на вычислители обоих полукомплектов, определяющие место повреждения 2 на линии электропередачи 1.

В схеме на фиг. 2 предусмотрена возможность формирования сигнала местного точного времени в период отсутствия сигнала спутниковой системы, контролируемого блоком 17. При поступлении сигнала с блока 17 формирователь 16 передает через порт связи, второй канал связи 18 и порт 19 команду на пуск формирователя местного точного времени второго полукомплекта 6. В результате, в работу вступает формирователь сигналов местного точного времени второго полукомплекта 6, который синхронизируется по сигналу глобального точного времени спутниковой системы. На время отсутствия сигнала глобального точного времени в первом полукомплекте 4 он выполняет функцию ведущего источника местного точного времени, а формирователь 16 выполняет функцию ведомого источника сигнала местного точного времени, синхронизация которого осуществляется по второму каналу связи 18. Если на втором полукомплекте отсутствие сигнала глобального точного времени было зафиксировано раньше, чем на первом полукомплекте, то функцию ведущего источника сигнала местного точного времени будет выполнять формирователь 16 первого полукомплекта 4. С целью минимизации временных задержек в втором канале связи 18 предпочтительно использовать выделенную оптико-волоконную линию.

Использование функциональных блоков записи ВЧ сигнала и определения метки времени прихода электромагнитной волны обуславливает возможность детально проводить обработку временных осциллограмм и повысить этим самым надежность и точность определения места повреждения. Использование дополнительных блоков для формирования сигнала местного точного времени в период отсутствия сигнала глобального точного времени спутниковой системы позволяет повысить надежность устройства и расширить область его применения.

Источники информации

1. Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. - М.: Энергоатомиздат, 1982, стр. 18-19.

2. Патент РФ №2632583, МПК G01R 31/08, опубл. 21.09.2017, бюл. №27(прототип).

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано для определения места повреждения в электрических сетях 6-750 кВ. Техническим результатом является повышение надежности устройства и расширение области его применения. Устройство для определения места повреждения линии электропередачи состоит из двух полукомплектов, каждый из которых подключен к соответствующему концу линии электропередачи. На первом конце линии 3 установлен первый полукомплект устройства для определения места повреждения 4, на втором конце линии 5 установлен второй полукомплект 6. Полукомплект 4 состоит из следующих элементов: блока измерителя напряжений и токов 7, подключенного входом к концу линии 3; блока сравнения 8, вход которого подключен к выходу порогового элемента 9; блока записи ВЧ сигнала 10, у которого первый вход подключен к выходу блока сравнения 8, второй вход подключен к выходу измерителя напряжений и токов 7, третий вход подключен к выходу блока приема сигнала глобального точного времени спутниковой системы 11; блока определения метки времени прихода электромагнитной волны 12, у которого вход подключен к выходу блока записи ВЧ сигнала 10, а выход связан через порт связи с вычислителем 13 и через первый канал связи 14 связан с аналогичным портом 15 блока определения метки времени прихода электромагнитной волны второго полукомплекта 6. Дополнительно могут быть введены блок формирователя сигнала местного точного времени 16, у которого первый вход подключен к выходу блока контроля сигнала глобального точного времени 17, подключенного входом к выходу блока приема сигнала глобального точного времени 11, а второй вход формирователя сигналов местного точного времени подключен непосредственно к выходу блока приема сигнала глобального точного времени 11. Формирователь сигналов местного точного времени 16 через порт связи связан по второму каналу связи 18 с аналогичным портом 19 формирователя сигнала местного точного времени второго полукомплекта 6. Второй канал связи 18 выполнен в виде выделенной оптико-волновой линии. 2 з.п. ф-лы. 2 ил.

1. Устройство для определения места повреждения линии электропередачи, состоящее из двух полукомплектов, каждый из которых подключен к соответствующему концу линии электропередачи и содержит блок измерителя напряжений и токов линии электропередачи, вход которого подключен к концу линии электропередачи, блок сравнения, пороговый элемент, блок приема сигнала глобального точного времени от спутниковой системы, первый канал связи, выход блока измерителя напряжений и токов линии электропередачи соединен с первым входом блока сравнения, второй вход блока сравнения соединен с выходом порогового элемента, отличающееся тем, что введены блок записи ВЧ сигнала, блок определения метки времени прихода электромагнитной волны и вычислитель места повреждения, первый вход блока записи ВЧ сигнала соединен с выходом измерителя напряжений и токов, второй вход блока записи ВЧ сигнала соединен с выходом блока сравнения, третий вход блока записи ВЧ сигнала связан с выходом блока приема сигнала глобального точного времени спутниковой системы, вход блока определения метки времени прихода электромагнитной волны соединен с выходом блока записи ВЧ сигнала, блок определения метки времени прихода электромагнитной волны через порт связи соединен с вычислителем и через первый канал связи связан с аналогичным портом блока определения метки времени прихода электромагнитной волны второго полукомплекта.

2. Устройство для определения места повреждения линии электропередачи по п. 1, отличающееся тем, что в каждом полукомплекте дополнительно введены блок контроля сигнала глобального точного времени, формирователь сигнала местного точного времени и второй канал связи между первым и вторым полукомплектами, первый вход формирователя сигнала местного точного времени соединен с выходом блока приема сигнала глобального точного времени от спутниковой системы, второй вход формирователя сигнала местного точного времени соединен с выходом блока контроля сигнала глобального точного времени, выход формирователя сигнала местного точного времени соединен с третьим входом блока записи ВЧ сигнала, формирователь сигнала местного точного времени через порт связи и через второй канал связи связан с аналогичным портом связи формирователя сигнала местного точного времени второго полукомплекта, вход блока контроля сигнала глобального точного времени соединен с выходом блока приема сигнала глобального точного времени от спутниковой системы.

3. Устройство для определения места повреждения линии электропередачи по пп. 1, 2, отличающееся тем, что второй канал связи выполнен в виде выделенной оптико-волоконной линии.