Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите и автоматике, и может быть использовано для определения места повреждения на линии электропередачи (ЛЭП).
Известен способ одностороннего волнового определения места повреждения (ОМП) на ЛЭП (WO 2018/122627 A1 Traveling Wave Based Method for Locating a Fault in a Transmission Line and Device Therefor. Дата публикации: 05.07.2018), согласно которому измеряют фазные токи и напряжения, путем обработки фазных токов заграждающим фильтром основной гармоники получают контролируемый сигнал, содержащий измеренные волны, фиксируют на его основе моменты прихода трех первых волн к месту измерений фазных токов. По длительности интервала между моментами прихода первой и второй волн, длине контролируемой ЛЭП и скорости распространения волны в ней определяют два предполагаемых места повреждения, одно из которых находится на первой, а второе – на второй половине ЛЭП. Рассчитывают оценку момента прихода третьей волны полагая, что место повреждения находится на первой половине контролируемой ЛЭП. Если момент прихода третьей волны совпадает с его оценкой, то за место повреждения принимают предполагаемое место повреждения на первой половине контролируемой ЛЭП, иначе – предполагаемое место повреждения на второй половине контролируемой ЛЭП.
Способ теряет работоспособность на ЛЭП с короткой обходной связью (параллельная ЛЭП, время пробега волной которой меньше, чем время пробега волной контролируемой ЛЭП), поскольку не учитывает возможность прихода волн по ней к месту измерений.
Также известен способ одностороннего волнового определения места повреждения ЛЭП (патент РФ № 2767287, дата регистрации 17.03.2022), согласно которому фазные токи линейно преобразуют в промежуточный сигнал, а затем путем его обработки заграждающим фильтром основной гармоники получают контролируемый сигнал, содержащий измеренные волны, фиксируют на его основе моменты прихода волн к месту измерений фазных токов и определяют полярности фронтов измеренных волн. На заданном отрезке времени после момента прихода к месту измерений стартовой волны, за которую всегда принимают первую измеренную волну, отбирают моменты прихода рабочих волн, причем если эквивалентное волновое сопротивление ЛЭП, примыкающих со стороны измерений фазных токов к контролируемой ЛЭП, меньше её волнового сопротивления, то за рабочие волны принимают измеренные волны, полярности фронтов которых совпадают с полярностью фронта стартовой волны, иначе – измеренные волны, полярности фронтов которых противоположны полярности фронта стартовой волны. По моментам прихода рабочих волн определяют предполагаемые места повреждения как расстояние, которое пробегает волна по контролируемой ЛЭП за время, равное половине длительности интервала между моментами прихода стартовой и рабочей волн, и выбирают за место повреждения то из предполагаемых мест на контролируемой ЛЭП, которое ближе к ориентировочному месту повреждения, определенному другим способом.
Способ имеет низкую точность и надежность определения места повреждения на ЛЭП с короткой обходной связью. Поскольку в этом случае может оказаться так, что к месту измерений фазных токов первой приходит первичная волна с обходной связи и, соответственно, место повреждения определяется по моментам прихода волн, амплитуды которых уменьшились в результате преломления первичной волны в электрической сети. Это снижает точность фиксации моментов прихода волн к месту измерений фазных токов.
Этот способ является наиболее близким к заявленному способу по использованию, технической сущности и достигаемому техническому результату, и принят за прототип.
Достигаемый предлагаемым способом технический результат заключается в повышении точности и надежности одностороннего волнового определения места повреждения на ЛЭП с короткой обходной связью благодаря тому, что при определении места повреждения используются измеренные волны с высокой амплитудой.
С этой целью в известный способ одностороннего волнового определения места повреждения ЛЭП, согласно которому фазные токи в месте измерений линейно преобразуют в промежуточный сигнал, а затем путем его обработки заграждающим фильтром основной гармоники получают контролируемый сигнал, содержащий измеренные волны, фиксируют на его основе моменты прихода волн к месту измерений фазных токов и определяют полярности фронтов измеренных волн, на заданном отрезке времени после момента прихода стартовой волны к месту измерений отбирают моменты прихода рабочих волн, причем если эквивалентное волновое сопротивление ЛЭП, примыкающих со стороны измерений фазных токов к контролируемой ЛЭП, меньше её волнового сопротивления, то за рабочие волны принимают измеренные волны, полярности фронтов которых совпадают с полярностью фронта стартовой волны, иначе – измеренные волны, полярности фронтов которых противоположны полярности фронта стартовой волны, по моментам прихода рабочих волн определяют предполагаемые места повреждения как расстояние, которое пробегает волна по контролируемой ЛЭП за время, равное половине длительности интервала между моментами прихода стартовой и рабочей волн, и выбирают за место повреждения то из предполагаемых мест на контролируемой ЛЭП, которое ближе к ориентировочному месту повреждения, определенному другим способом, вводят новые операции. Сущность новых операций в предлагаемом способе заключается в том, что на основе фазных токов и фазных напряжений в месте измерений, а также удельных параметров контролируемой ЛЭП оценивают предаварийные напряжения фаз в ориентировочном месте повреждения и линейно преобразуют их во вспомогательный сигнал, определяют знак вспомогательного сигнала в момент возникновения повреждения, за который принимают момент, опережающий момент прихода первой волны на время пробега волны по контролируемой ЛЭП от ориентировочного места повреждения до места измерений фазных токов, оценивают амплитуды измеренных волн в упомянутом контролируемом сигнале и если полярность фронта первой измеренной волны совпадает со знаком вспомогательного сигнала в момент возникновения повреждения, то за стартовую волну принимают первую измеренную волну, иначе – следующую измеренную волну, чья амплитуда превышает амплитуду первой измеренной волны.
Вторая реализация способа отличается тем, что упомянутое линейное преобразование фазных токов в месте измерений в промежуточный сигнал и предаварийных напряжений фаз во вспомогательный сигнал выполняют согласно одному из правил преобразования Кларк.
Третья реализация способа отличается тем, что упомянутое линейное преобразование фазных токов в месте измерений в промежуточный сигнал и предаварийных напряжений фаз во вспомогательный сигнал выполняют согласно одному из правил преобразования Ведпола.
Четвертая реализация способа отличается тем, что упомянутое линейное преобразование фазных токов в месте измерений в промежуточный сигнал и предаварийных напряжений фаз во вспомогательный сигнал выполняют согласно одному из правил преобразования Карренбауэра.
Фиг. 1 иллюстрирует распространение электромагнитных волн тока (далее – волны) по ЛЭП с короткой обходной связью при близком коротком замыкании (КЗ). На фиг. 2 показаны сигналы, на основе которых поясняется процесс возникновения, распространения и измерения волн: на фиг. 2, а) – напряжение
Для пояснения сути предлагаемого способа рассмотрим особенности возникновения и распространения волн при КЗ в электрической сети, включающей контролируемую устройством ОМП ЛЭП и короткую обходную связь, соединяющих подстанции ПС1 и ПС2, которые связаны с энергосистемами С1 и С2 соответственно (фиг. 1). Для наглядности объяснений рассмотрим случай трехфазного металлического КЗ. При этом волновые процессы в ЛЭП можно рассматривать на примере однолинейной схемы.
При возникновении повреждения на контролируемой ЛЭП в месте
а в токе слева [
Первичная волна
Полярность фронта и амплитуда волны
где
эквивалентное волновое сопротивление ЛЭП, примыкающих к контролируемой ЛЭП со стороны подстанции ПС1;
Из формул (1) и (2) следует, что в случае, когда
Далее волна
Затем волна
Первичная волна справа от места КЗ
где
эквивалентное волновое сопротивление ЛЭП, примыкающих к контролируемой ЛЭП со стороны подстанции ПС2;
коэффициент преломления. Из формулы (3) с учетом (4) и (5) следует, что амплитуда волны
Волна
Волны, распространяющиеся по контролируемой ЛЭП, измеряются устройством ОМП с помощью трансформатора тока (ТТ). Стоит отметить, что в зависимости от пути их распространения, они преобразуются во вторичные цепи ТТ по разному, что обусловлено близким расположением ТТ к шинам подстанции ПС1. Волна, преломляющаяся в контролируемую ЛЭП с обходной связи, преобразуется во вторичные цепи ТТ как есть и устройство ОМП измерит волну (фиг. 2, е)
В свою очередь волна, отраженная от шин, достигает ТТ практически одновременно с волной, её породившей, и поскольку направление движения этих волн различно, то они трансформируются во вторичные цепи ТТ с разным знаком, накладываясь друг на друга (фиг. 2, д). Тогда устройством ОМП будут измерены волны (фиг. 2, е):
Рассмотрим сначала работу прототипа. Воспользуемся схемами электрической сети при близком (фиг. 1) и далеком (фиг. 3) КЗ, а также блок-схемой, поясняющей принцип действия прототипа (фиг. 4), согласно которому три фазных тока
После чего путем обработки промежуточного сигнала
Далее в блоке 3 на основе контролируемого сигнала
Затем определяют полярности фронтов
Затем в блоке 5 выбирают стартовую волну
Далее в блоке 7 определяют предполагаемое место повреждения как расстояние, которое пробегает волна по ЛЭП за время, равное половине длительности интервала
где
После чего в блоке 8 выбирают за место повреждения
Но на ЛЭП с короткой обходной связью при далеком КЗ может оказаться так, что к месту измерений фазных токов первой придёт волна
Предлагаемый способ не имеет этого недостатка благодаря новому правилу выбора стартовой волны в блоке 9 (фиг. 5): если полярность фронта
Таким образом для случая близкого КЗ на фиг. 1 предлагаемый способ примет за стартовую волну
Амплитуды
За знак предаварийного напряжения в ориентировочном месте повреждения
Для получения вспомогательного сигнала
где
Затем в блоке 12 предаварийные напряжения фаз
Таким образом, использование моментов возникновения измеренных волн высокой амплитуды позволяет повысить точность и надежность одностороннего волнового определения места повреждения на ЛЭП с короткой обходной связью.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Способ одностороннего волнового определения места повреждения линии электропередачи с обходной связью | 2024 |
|
RU2824723C1 |
Способ одностороннего волнового определения места повреждения линии электропередачи | 2021 |
|
RU2767287C1 |
Способ двухстороннего волнового определения места однофазного короткого замыкания на линии электропередачи с ответвлениями | 2024 |
|
RU2824729C1 |
Способ двухстороннего волнового определения места междуфазного повреждения на линии электропередачи с ответвлениями | 2024 |
|
RU2824724C1 |
Способ определения места короткого замыкания на землю на магистральной линии электропередачи с ответвлением | 2023 |
|
RU2807951C1 |
Способ автоматического повторного включения кабельно-воздушной линии электропередачи | 2019 |
|
RU2719763C1 |
СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ | 2019 |
|
RU2731657C1 |
СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ | 2018 |
|
RU2700370C1 |
Способ двухстороннего волнового определения места повреждения кабельно-воздушной линии электропередачи | 2024 |
|
RU2819327C1 |
Способ одностороннего волнового определения места повреждения | 2021 |
|
RU2774052C1 |
Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам одностороннего волнового определения места повреждения линии электропередачи. Технический результат заключается в повышении точности и надежности одностороннего волнового определения места повреждения на ЛЭП с короткой обходной связью. Достигается тем, что оценивают амплитуды измеренных волн в контролируемом сигнале, и если полярность фронта первой измеренной волны совпадает со знаком вспомогательного сигнала в момент возникновения повреждения, то за стартовую волну принимают первую измеренную волну, иначе – следующую измеренную волну, чья амплитуда превышает амплитуду первой измеренной волны. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.
1. Способ одностороннего волнового определения места повреждения линии электропередачи, согласно которому фазные токи в месте измерений линейно преобразуют в промежуточный сигнал, а затем путем его обработки заграждающим фильтром основной гармоники получают контролируемый сигнал, содержащий измеренные волны, фиксируют на его основе моменты прихода волн к месту измерений фазных токов и определяют полярности фронтов измеренных волн,
на заданном отрезке времени после момента прихода стартовой волны к месту измерений отбирают моменты прихода рабочих волн, причем если эквивалентное волновое сопротивление линий электропередачи, примыкающих со стороны измерений фазных токов к контролируемой линии электропередачи, меньше её волнового сопротивления, то за рабочие волны принимают измеренные волны, полярности фронтов которых совпадают с полярностью фронта стартовой волны, иначе – измеренные волны, полярности фронтов которых противоположны полярности фронта стартовой волны,
по моментам прихода рабочих волн определяют предполагаемые места повреждения как расстояние, которое пробегает волна по контролируемой линии электропередачи за время, равное половине длительности интервала между моментами прихода стартовой и рабочей волн, и
выбирают за место повреждения то из предполагаемых мест на контролируемой линии электропередачи, которое ближе к ориентировочному месту повреждения, определенному другим способом, отличающийся тем, что на основе фазных токов и фазных напряжений в месте измерений, а также удельных параметров контролируемой линии электропередачи оценивают предаварийные напряжения фаз в ориентировочном месте повреждения и линейно преобразуют их во вспомогательный сигнал,
определяют знак вспомогательного сигнала в момент возникновения повреждения, за который принимают момент, опережающий момент прихода первой волны на время пробега волны по контролируемой линии электропередачи от ориентировочного места повреждения до места измерений фазных токов,
оценивают амплитуды измеренных волн в упомянутом контролируемом сигнале и если полярность фронта первой измеренной волны совпадает со знаком вспомогательного сигнала в момент возникновения повреждения, то за стартовую волну принимают первую измеренную волну, иначе – следующую измеренную волну, чья амплитуда превышает амплитуду первой измеренной волны.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что линейное преобразование фазных токов в месте измерений в промежуточный сигнал и предаварийных напряжений фаз во вспомогательный сигнал выполняют согласно одному из правил преобразования Кларк.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что линейное преобразование фазных токов в месте измерений в промежуточный сигнал и предаварийных напряжений фаз во вспомогательный сигнал выполняют согласно одному из правил преобразования Ведпола.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что линейное преобразование фазных токов в месте измерений в промежуточный сигнал и предаварийных напряжений фаз во вспомогательный сигнал выполняют согласно одному из правил преобразования Карренбауэра.
Способ одностороннего волнового определения места повреждения линии электропередачи | 2021 |
|
RU2767287C1 |
Способ определения места короткого замыкания на линиях электропередач | 2017 |
|
RU2668336C1 |
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЗАПАЛЬНАЯ СВЕЧА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО ГОРЕНИЯ | 1927 |
|
SU16486A1 |
US 10585133 B2, 10.03.2020 | |||
US 20180292448 A1, 11.10.2018. |
Авторы
Даты
2023-02-28—Публикация
2022-10-05—Подача