Способ диагностики состояния питающей линии 0,4 кВ Российский патент 2023 года по МПК H02J3/26 G01R31/08 

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для диагностики состояния сети 0,4 кВ с системой заземления с совмещенным нулевым проводником TN-C.

Известен способ автоматического контроля параметров нулевого провода воздушных линий 0,4 кВ (Патент RU № 2551384, опубл. 20.05.2015, МПК H02J13/00, H02H5/10), согласно которому при помощи датчиков снимают значения напряжений фазных проводников и передают их блоку обработки информации, при этом если значения фазных напряжений стали несимметричными и в какой-то момент времени два фазных напряжения по абсолютной величине стали равны друг другу и равны половине линейного значения, а третье в полтора раза больше, чем фазное значение, то делают вывод об обрыве линейного и нулевого проводов.

Недостатком настоящего технического решения являются ограниченные функциональные возможности в связи с тем, что определяется один вариант аварийного режима - обрыв линейного провода или обрыв нулевого провода.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ автоматического контроля параметров нулевого провода воздушных линий 0,4 кВ (патент RU № 2356151, публ. 20.05.2009, МПК H02H5/10), который заключается в измерении тока в нулевом проводе в начале линии и тока в нулевом проводе за первым повторным заземлителем, при этом дополнительно производят определение разности токов в нулевом проводе в начале линии и в нулевом проводе за первым повторным заземлителем, сравнивают эту величину с минимально допустимым значением для нормального режима работы и в случае, если эта величина превышает минимально допустимое значение, формируют сигнал на отключение защищаемой линии, а в зависимости от величины разности токов производят определение места обрыва нулевого провода.

Недостатком настоящего технического решения являются ограниченные функциональные возможности вследствие определения малого количества вариантов аварийного режима сети.

Технической задачей предлагаемого изобретения является обнаружение неисправности фазных проводников и однофазных замыканий на землю за счет измерения тока и напряжения в них со стороны потребителя.

Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей диагностирования состояния питающей сети за счет выявления состояния фазных проводников, нулевого совмещенного проводника и заземляющего устройства по показаниям приборов на стороне потребителя.

Это достигается тем, что в известном способе диагностики состояния питающей линии 0,4 кВ, заключающимся в непрерывном измерении тока в нулевом совмещенном проводнике и заземляющем устройстве и сигнализировании о возникновении аварийного режима, непрерывное измерение тока в нулевом совмещенном проводнике и заземляющем устройстве осуществляют с интервалом в 15 минут и сохраняют их значение, дополнительно непрерывно с интервалом в 15 минут измеряют и сохраняют действующие значения тока и напряжения фаз А, В и С линии со стороны потребителя и фиксируют значения нормального режима сети, рассчитывают текущие сопротивления защитного и рабочего нулевых проводников и вычисляют текущее отношение этих сопротивлений, рассчитывают отношение тока в нулевом защитном проводнике к току в нулевом рабочем проводнике и сравнивают его с текущим отношением их сопротивлений, и в случае их равенства делают вывод о нормальном режиме сети, а в случае неравенства - делают вывод о возникновении аварийного режима и идентифицируют причину его возникновения, а именно сравнивают отношение тока в нулевом защитном проводнике к току в нулевом рабочем проводнике с максимально допустимым изменением этого отношения и в случае, если отношение тока в нулевом защитном проводнике к току в нулевом рабочем выше максимально допустимого изменения отношения их сопротивлений, сравнивают текущее значение тока в нулевом рабочем проводнике с предыдущим, измеренным на 15-ти минутном интервале времени, и если оно ниже предыдущего, делают вывод о наличии неисправности нулевого совмещенного проводника, причем при отсутствии тока в нулевом рабочем проводнике делают вывод о его обрыве, в случае, если отношение тока в нулевом защитном проводнике к току в нулевом рабочем ниже максимально допустимого изменения отношения их сопротивлений, но выше этого отношения при нормальном режиме, сравнивают текущее значение тока в нулевом защитном проводнике с предыдущим, измеренным на 15-ти минутном интервале времени, и если оно ниже предыдущего, делают вывод о наличии неисправности нулевого совмещенного проводника, причем при отсутствии тока в нулевом защитном проводнике делают вывод о его обрыве, если значение тока в обоих нулевых проводниках равно 0, то делают вывод об обрыве связи с заземляющим устройством и нулевым проводником, если фиксируют увеличение тока в заземляющем устройстве на значение, соответствующее однофазному замыканию на землю, сравнивают текущее значение напряжения в фазных проводниках с предыдущими, измеренными на 15-ти минутном интервале времени, и при выявлении снижения напряжения в одном из фазных проводников рассчитывают сумму мгновенных значений токов в фазных и обоих нулевых проводниках, и если она не равна нулю, делают вывод об однофазном замыкании на землю соответствующего фазного проводника, сигнализирование о возникновении аварийного режима и типе аварийной ситуации осуществляют на месте и посредством дистанционного оповещения пользователя.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ диагностики состояния питающей линии 0,4 кВ.

Устройство содержит датчик напряжения фазы A 1 и датчик тока фазы A 2, установленные на фазе A питающей линии 0,4 кВ, датчик напряжения фазы В 3 и датчик тока фазы В 4, установленные на фазе B питающей линии 0,4 кВ, датчик напряжения фазы С 5 и датчик тока фазы С 6, установленные на фазе C питающей линии 0,4 кВ. На нулевом совмещенном проводнике, включающем нулевой защитный и нулевой рабочий проводники, установлен датчик тока нулевого проводника 7. На заземляющем устройстве 8 с совокупным сопротивлением установлен датчик тока заземляющего устройства 9. Все указанные датчики тока и напряжения соединены с электронной вычислительной машиной (ЭВМ) 10. Фазные проводники, нулевой совмещенный проводник и заземляющее устройство 8 соединены с потребителем 11. Добавочное сопротивление 12 установлено в фазе А.

Способ диагностики состояния питающей линии 0,4 кВ осуществляется следующим образом.

Перед началом измерений устанавливают датчики напряжения 1, 3, 5 и тока 2, 4, 6, 7, 9 на питающей линии 0,4 кВ, на нулевом проводнике и заземляющем устройстве 8.

Действующие значения напряжения и тока фазы А непрерывно с интервалом в 15 минут фиксируют датчиком напряжения фазы A 1 и датчиком тока фазы A 2, значения напряжения и тока фазы В непрерывно с интервалом в 15 минут фиксируют датчиком напряжения фазы В 3 и датчиком тока фазы В 4, значения напряжения и тока фазы С непрерывно с интервалом в 15 минут фиксируют датчиком напряжения фазы С 5 и датчиком тока фазы С 6 со стороны потребителя 11. Значения токов нулевого совмещенного проводника и заземляющего устройства 8 непрерывно с интервалом в 15 минут фиксируют соответственно датчиком тока нулевого проводника 7 и датчиком тока заземляющего устройства 9. Добавочное сопротивление 12 значением 200 Ом, установленное в фазе А используется для создания искусственной несимметрии фазных напряжений. Все указанные значения токов и напряжений передают ЭВМ 10, где сохраняют их, фиксируя значения токов и напряжений нормального режима.

Исходя из значений токов и напряжений, измеренных в защитном и рабочем нулевых проводниках с помощью ЭВМ 10 рассчитывают текущие сопротивления защитного и рабочего нулевых проводников и вычисляют текущее отношение этих сопротивлений.

Рассчитывают посредством ЭВМ 10 отношение тока в нулевом защитном проводнике к току в нулевом рабочем проводнике и сравнивают его с текущим отношением их сопротивлений, и в случае их равенства делают вывод о нормальном режиме сети.

Отношение сопротивлений защитного и рабочего нулевых проводников может изменяться в зависимости от сезонного изменения сопротивления грунта, но данные изменения растянуты по времени, по сравнению с такими аварийными режимами, как обрыв или отгорание нулевых проводников, однофазные замыкания на землю. Поэтому текущее отношение сопротивлений защитного и рабочего нулевых проводников с помощью ЭВМ 10 сравнивают со среднесуточным значением, вычисляемым ЭВМ 10 на основе статистической обработки результатов измерения за прошедшие сутки. Данный расчет выполняется непосредственно перед каждым новым измерением.

Максимально допустимым изменением отношения сопротивлений защитного и рабочего нулевых проводников считают изменение, соответствующее динамике межсезонных изменений сопротивления с учетом коэффициента запаса, снижающим вероятность ложных срабатываний. Диапазон значений определяется в процессе настройки ЭВМ 10 для работы на конкретном объекте. Максимально допустимое изменение отношения сопротивлений защитного и рабочего нулевых проводников определяется расчетным путем исходя из данных о проводимости грунта с учетом коэффициентов сезонности и параметров заземляющего устройства 8. Коэффициент запаса принимается в диапазоне 1,1 - 1,2. Уточнение данных производится в процессе периодических измерений сопротивления заземляющего устройства 8.

Если отношение тока в нулевом защитном проводнике к току в нулевом рабочем проводнике не равно текущему отношению их сопротивлений, делают вывод о возникновении аварийного режима и идентифицируют причину его возникновения.

Сравнивают с помощью ЭВМ 10 отношение тока в нулевом защитном проводнике к току в нулевом рабочем проводнике с максимально допустимым изменением этого отношения.

В случае, если отношение тока в нулевом защитном проводнике к току в нулевом рабочем выше максимально допустимого изменения отношения сопротивлений защитного и рабочего нулевых проводников, с помощью ЭВМ 10 сравнивают текущее значение тока в нулевом рабочем проводнике с предыдущим, измеренным на 15-ти минутном интервале времени, и если оно ниже предыдущего, делают вывод о наличии неисправности нулевого совмещенного проводника. Причем в случае отсутствия тока в нулевом рабочем проводнике делают вывод о его обрыве.

В случае, если отношение тока в нулевом защитном проводнике к току в нулевом рабочем ниже максимально допустимого изменения отношения сопротивлений защитного и рабочего нулевых проводников, но выше этого отношения при нормальном режиме, с помощью ЭВМ 10 сравнивают текущее значение тока в нулевом защитном проводнике с предыдущим, измеренным на 15-ти минутном интервале времени, и если оно ниже предыдущего, делают вывод о наличии неисправности нулевого совмещенного проводника. Причем в случае отсутствия тока в нулевом защитном проводнике делают вывод о его обрыве.

В случае, если значение тока в обоих нулевых проводниках равно 0, то делают вывод об обрыве связи с заземляющим устройством 8 и нулевым проводником.

Если ЭВМ 10 фиксируется увеличение тока в заземляющем устройстве 8 на значение, соответствующее однофазному замыканию на землю (ОЗЗ):

где dI - приращение (увеличение) тока, U_ф - фазное напряжение электрической сети, R_{экв.заз} - эквивалентное сопротивление заземляющего устройства 8, с помощью ЭВМ 10 сравнивают текущее значение напряжения в фазных проводниках с предыдущими, измеренными на 15-ти минутном интервале времени, и при выявлении снижения напряжения в одном из фазных проводников рассчитывают с помощью ЭВМ 10 сумму мгновенных значений токов в фазных и обоих нулевых проводниках, и если она не равна нулю, делают вывод об однофазном замыкании на землю соответствующего фазного проводника.

Информацию об указанных выше аварийных ситуациях передают на устройство вывода ЭВМ 10 для сигнализирования о неисправности на месте и дистанционно оповещают пользователя о наличии неисправности в сети при помощи ЭВМ, передающей цифровой сигнал на устройство пользователя (например, смартфон), с использованием сети Интернет.

Таким образом, в предлагаемом изобретении обеспечивается выявление вида аварийного режима и причин его возникновения за счет диагностирования состояния фазных проводников, нулевого совмещенного проводника и заземляющего устройства по показаниям приборов на стороне потребителя, а также сокращается время на поиск неисправностей за счет того, что все данные рассчитываются и передаются в режиме реального времени посредством удаленного оповещения, реализованного с помощью дистанционной передачи информации.

Использование изобретения позволяет расширить функциональные возможности диагностирования состояния питающей сети за счет контроля обрыва линейных проводников линии электропередачи и состояния связи с заземляющим устройством, а также дистанционной передачи данных о виде аварийного режима и причинах его возникновения.

Изобретение относится к области электротехники, предназначено для диагностики состояния сети 0,4 кВ с системой заземления с совмещенным нулевым проводником TN-C. Технический результат заключается в возможности выявления вида аварийного режима и причин его возникновения. Согласно способу диагностики состояния питающей линии 0,4 кВ непрерывно измеряют ток в нулевом совмещенном проводнике и заземляющем устройстве, измерение тока в нулевом совмещенном проводнике и заземляющем устройстве осуществляют с интервалом в 15 мин и сохраняют их значение, непрерывно с интервалом в 15 мин измеряют и сохраняют действующие значения тока и напряжения фаз А, В и С линии со стороны потребителя и фиксируют значения нормального режима сети, рассчитывают текущие сопротивления защитного и рабочего нулевых проводников и вычисляют текущее отношение этих сопротивлений, рассчитывают отношение тока в нулевом защитном проводнике к току в нулевом рабочем проводнике и сравнивают его с текущим отношением их сопротивлений, и в случае их равенства делают вывод о нормальном режиме сети, а в случае неравенства - делают вывод о возникновении аварийного режима и идентифицируют причину его возникновения, а именно сравнивают отношение тока в нулевом защитном проводнике к току в нулевом рабочем проводнике с максимально допустимым изменением этого отношения, сравнивают текущее значение тока в нулевом рабочем проводнике с предыдущим, измеренным на 15-минутном интервале времени, и если оно ниже предыдущего, делают вывод о наличии неисправности нулевого совмещенного проводника, причем при отсутствии тока в нулевом рабочем проводнике делают вывод о его обрыве, если отношение тока в нулевом защитном проводнике к току в нулевом рабочем ниже максимально допустимого изменения отношения их сопротивлений, но выше этого отношения при нормальном режиме, сравнивают текущее значение тока в нулевом защитном проводнике с предыдущим, измеренным на 15-минутном интервале времени, и если оно ниже предыдущего, делают вывод о наличии неисправности нулевого совмещенного проводника, причем при отсутствии тока в нулевом защитном проводнике делают вывод о его обрыве, если значение тока в обоих нулевых проводниках равно 0, то делают вывод об обрыве связи с заземляющим устройством и нулевым проводником, если фиксируют увеличение тока в заземляющем устройстве на значение, соответствующее однофазному замыканию на землю, сравнивают текущее значение напряжения в фазных проводниках с предыдущими, измеренными на 15-минутном интервале времени, и при выявлении снижения напряжения в одном из фазных проводников рассчитывают сумму мгновенных значений токов в фазных и обоих нулевых проводниках, и если она не равна нулю, делают вывод об однофазном замыкании на землю соответствующего фазного проводника, сигнализирование о возникновении аварийного режима и типе аварийной ситуации осуществляют на месте и посредством дистанционного оповещения пользователя. 1 ил.

Способ диагностики состояния питающей линии 0,4 кВ, заключающийся в непрерывном измерении тока в нулевом совмещенном проводнике и заземляющем устройстве и сигнализировании о возникновении аварийного режима, отличающийся тем, что непрерывное измерение тока в нулевом совмещенном проводнике и заземляющем устройстве осуществляют с интервалом в 15 мин и сохраняют их значение, дополнительно непрерывно с интервалом в 15 мин измеряют и сохраняют действующие значения тока и напряжения фаз А, В и С линии со стороны потребителя и фиксируют значения нормального режима сети, рассчитывают текущие сопротивления защитного и рабочего нулевых проводников и вычисляют текущее отношение этих сопротивлений, рассчитывают отношение тока в нулевом защитном проводнике к току в нулевом рабочем проводнике и сравнивают его с текущим отношением их сопротивлений, и в случае их равенства делают вывод о нормальном режиме сети, а в случае неравенства – делают вывод о возникновении аварийного режима и идентифицируют причину его возникновения, а именно сравнивают отношение тока в нулевом защитном проводнике к току в нулевом рабочем проводнике с максимально допустимым изменением этого отношения и в случае, если отношение тока в нулевом защитном проводнике к току в нулевом рабочем выше максимально допустимого изменения отношения их сопротивлений, сравнивают текущее значение тока в нулевом рабочем проводнике с предыдущим, измеренным на 15-минутном интервале времени, и если оно ниже предыдущего, делают вывод о наличии неисправности нулевого совмещенного проводника, причем при отсутствии тока в нулевом рабочем проводнике делают вывод о его обрыве, в случае, если отношение тока в нулевом защитном проводнике к току в нулевом рабочем ниже максимально допустимого изменения отношения их сопротивлений, но выше этого отношения при нормальном режиме, сравнивают текущее значение тока в нулевом защитном проводнике с предыдущим, измеренным на 15-минутном интервале времени, и если оно ниже предыдущего, делают вывод о наличии неисправности нулевого совмещенного проводника, причем при отсутствии тока в нулевом защитном проводнике делают вывод о его обрыве, если значение тока в обоих нулевых проводниках равно 0, то делают вывод об обрыве связи с заземляющим устройством и нулевым проводником, если фиксируют увеличение тока в заземляющем устройстве на значение, соответствующее однофазному замыканию на землю, сравнивают текущее значение напряжения в фазных проводниках с предыдущими, измеренными на 15-минутном интервале времени, и при выявлении снижения напряжения в одном из фазных проводников рассчитывают сумму мгновенных значений токов в фазных и обоих нулевых проводниках, и если она не равна нулю, делают вывод об однофазном замыкании на землю соответствующего фазного проводника, сигнализирование о возникновении аварийного режима и типе аварийной ситуации осуществляют на месте и посредством дистанционного оповещения пользователя.