Устройство для определения расстояния до мест однофазных замыканий на землю в электрической сети с незаземленной нейтралью Советский патент 1986 года по МПК G01R31/08 

1224750

во входят блок 1 присоедине- блок 4, ния, генератор 2 тока, вычис- ческая

лительный блок 3, считывающий

I

Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано в электрических распределительных сетях с изолированной нейтралью для дистанционного определения расстояния до места однофазных замыканий на землю,

. Цель изобретения - упрощение устройства и повышение точности определения расстояния путем использования более простых блоков, осуществляющих более простую реализацию измерения расстояния до места однофазного замыкания на землю.

На фиг.1 изображена структурная электрическая схема предлагаемого уст ройства;на фиг. 2 - эквивалентная схем протекания накладываемого тока; на фиг.З - векторная диаграмма рассматриваемой схемы.

Устройство содержит блок 1 присоединения , генератор 2 тока, вычислительный блок 3, считывающий блок 4, делитель 5 напряжения, избиратель 6 поврежденной фазы,.трансформатор 7 тока, регулируемьгй нагрузочный резистор 8, первый 9 и второй 10 фильтры частоты, фазовый детектор II, контролируемая электрическая сеть 12 (схема замещения). Первый, второй и третий входы блока 1 присое-. динения соединены с клеммами для подключения к контролируемым фазам электрической сети 12, выход вычислительного блока 3 соединен с входо считывающего блока 4, вход генератора 2 тока соединен с контактом релейной защиты, первый, второй, третий, четвертый и пятый входы блока 1 присоединения соединены с соответствующими входами избирателя 6 поврежденной фазы, второй выход избирателя 6 поврежденной фазы соединен с первым выводом трансформатора 7 тока, второй вывод трансформатора 7 соединен с первым выходом генератора тока, третий вывод транст формдтора 7 тока соединен с первым

3 ил.

контролируемая электри- сеть 12 {схема заме

яыводом регулируемого нагрузочного резистора 8, первым выходом избирателя 6 поврежденной фазы и входом первого фильтра 9 частоты, выход :

которого соединен с первым входом фазового детектора 11, четвертый вывод трансформатора 7 тока соединен с вторым выводом регулируемого нагрузочного резистора 8 и входом вто- рого фильтра 10 частоты, выход которого, соединен с вторым входом фазового детектора 11 и вторым входом вычислительного блока 3, выход фазового детектора 11 соединен с первым входом вычислительного блока 3, первый, второй и третий входы делителя 5 напряжения соединены с .клеммами для подключения к контролируемым фазам электрической сети,

° первый, второй и третий выходы делителя 5 напряжения соединены с шестым,седьмым и восьмым входами изби- .рателя 6 поврежденной фазы.

В качестве блока 1 присоединения используется пятистержневой измерительный трансформатор напряжения.

Устройство работает следующим образом.

При появлении замыкания на землю

0 контакты релейной защиты подключают питание .к генератору 2 тока тональной частоты, а контакты избирателя 6 повреж,ценной фазы включают выход генератора 2 тока .на обмотку низшего ,

5 напряжения поврежденной фазы пятистер- жневого трансформатора 1 напряжения. Другими контактами избирателя 6 к делите.шо 5 напряжения подключается фильтр 9 накладьгааемой частоты и па0 раллельная ему. цепь, состоящая из нагрузки (резистора 8) трансформатора 7 тока и фильтра 10 накладьшаемой частоты. При этрм по обмотке низшего напряжения поврежденной фазы тран5 сформатора I напряжения протекает ток генератора 2 тока, трансформируясь в обмотку высшего напряжения трансформатора напряжения, он замыка5

ется по двум параллельным цепям: по цепи провод поврежденной фазы - пе- реходрюе сопротивление в месте замыкания - .земля и по цепи емкость сети - земля.

На схеме протекания накладываемого тока от генератора 2 тока (фиг.2) обозначены:индуктивность Ьд участка поврежденной линии от шин подстанции до места повреждения;активное сопрот вление г этого участка; переходное сопротивление г,, в месте повреждения; источник I тока.

Генератор 2 тока, подключенньш к контролируемой трехфазной эт.ектриче- ской сети через трансформатор 1 напряжения, молсет рассматриваться как источник тока в силу того, ч: о коэффициент трансформации трансформатора напряжения достаточно велик (и апп мер, для трансформаторов HTtU-i-1 О, имеющихся на подстанциях 11-35/10 кВ он равен 00) и приведенное к ; :i,riiue му напряжению значение сопротивле: ия цепи провод поврежденной фазы - переходное сопротивление в месте НИН - земля и параллельной емкостной цепи имеет малое значение.

На векторной диаграмме (фиг.З) рассматриваемой схемы обозначены: ток I генератора (приведенный к высшему напряжению трансформатора напряжения); ток i. , текущий по емкостной цепи эквивалентной схемы; ток I. , текущий по индуктивной цспи;

U

напряжение U, на зажимах схемы; реактивное падение напр5:жекия . на индуктивной цепи от тока 1| : активное падение напряжения I,, (г,, + + г„) в той же цепи от тока 1.

Как 1зидко из векторной диаграммы, ток I равен геометрической разнице токов I и Т(. .

Информацию о расстоянии до места замыкания на землю дает частное от деления реактивного падения напряжения на петлю провод поврежденной фазы - переходное сопротивление земля на ток 1| , протекающий по этой петле. В соответствии с этими двумя положениями и выполнена схема предлагаемого устройства (фиг.1).

Напряжение, снимаемое с емкостного делителя 5 напряжения в нормальном режиме работы сети и., пропорционально падению напряжения на емкостном сопротивлении сети Х. , определяемом емкостью сети С относительно земли по формуле

L , . - ,11 X,

(1)

10

15

20

25

30

35

40

и совпадает по фазе с током I . Это обусловлено тем, что емкостный делитель 5 напряжения, нагруженный на активное сопрйтивление (в данном случае это входные сопротивления фильтров 9 и 10 частоты с включенным последовательно нагрузочным резистором 8 трансформатора 7 тока) обеспечивает сдвиг по фазе выходного напряжения делителя 5 напряжения относительно прикладьгоаемого напряжения на 90° при малых значениях емкости делителя 5 напряжения, что и имеет место в данном случае. Трансформатор 7 тока подключается так, чтобы его выход находился в противофазе с выходом делителя 5 напряжения в нормальном режиме работы сети, а его нагрузка (резистор 8) регулируется тем, чтобы при этом суммарное напряжение после нагрузки, подаваемое на фильтр 10 частоты было рав- . но нулю. Тогда при замыкании на землю напряжение, подаваемое на фильтр 9 частоты, оказывается пропорциональным току индуктивной цепи , и совпадает с ним по фазе.

Поскольку делитель 5 напряжения, как было указано выше, осуществляет сдвиг по фазе прикладываемого к нему напряжения на 90° , то фазовый детектор 11, выполненный по косинусной схеме, производит вьщеление на- :

пряжения, пропорционального реактивной составляющей падения напряжения на индуктивной ветви от гфотека- ния накладываемого тока. Вычислительный блок 3 осуществляет деление этого напряжения на сформированное выше указанным способом напряжение, пропорциональное току индуктивной ветви.

45 Сопротивление индуктивной ветви схемы замещения сети при замыкании

на землю (фиг.2) равно Uab sincf

-Г--1с -

(2)

где I - накладываемый на сеть ток тональной частоты (от генератора 2 тока);

Ugjj - падение напряжения от тока I на входном сопротивлении сети при замьжании на землю;

If. - часть накладываемого тока, протекающая по емк9стной ветви схемы замещения (ток Т. пропорционален

напряжению и опережает его на 90);

(f - угол меткду напряжением и и током, текущим по индуктивной ветви схемы замещения и равным

IL i - icРасстояние до места замыкания на землю равно

, 1 К Х, (3)

где К - коэффициент пропорциональности.

Из формулы (2) следует, что нет необходимости иметь отдельно значение TOifa 1с , а нужно иметь разницу токов I - 1 5 равную току 1 . Схем устройства обеспечивает формировани напряжения, пропорционального току . Осуществляется это вычитанием .из напряжения, пропорционального току I, которое выделяется на регулируемой нагрузке (резисторе 8) в трансформаторе 7 тока, напряжения, снимаемого с емкостного делителя 5.

В результате на выходе вычислительного блока 3 имеем напряжение, пропорциональное индуктивному сопро тивлению цепи провод поврежденной фазы - переходное сопротивление земля, которое пропорционально расстоянию ДО места замыкания на землю. Полученный результат считывается блоком 4.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет точнее измерять расстояния до мест однофазных замыканий на землю, что значительно сокращает трудозатраты на поиск этих замыканий (являющихся основным видом повреждения в сельских распределительных сетях), и повышает надежность электроснабжения.

Формула изобретени

Устройство для определения расстяния до мест однофазных замыканий на землю в электрической сети с незаземленной нейтралью, содержащее

блок при.соединения , генератор тока, вычислительный блок, считьшаю- щий блок, первый, второй и третий ахо 5 ды блока присоединения соединены с. клемма1 ш для подключения к объекту контроля, вход генератора соединен с контактом релейной защиты, выход вычислительного блока соединен с входом 0 считывающего блока, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности определения расстояния, в него введены делитель напряжения, избиратель пов5 режденной фазы, трансформатор тока, регулируемый нагрузочный резистор, первый и второй фильтры частоты, фазовый детектор, причем первый, второй, третий, четвертый и пятый входы

0 блока присоединения соединены с соответствующими входами избирателя поврежденной фазы, второй выход избирателя поврежденной фазы соединен с первым выводом трансформатора тока,

второй вывод трансформатора тока соединен с первым выходом генератора тока, третий вывод трансформатора тока соединен с первым выводом регулируемого нагрузочного резистора, первым

0 выходом избирателя поврежденной фазы и входом nepisoro фильтра частоты, выход которого соединен с первым входом фазового детектора, четвертый вывод трансформатора тока соединен

5 с вторым выводом регулируемого нагрузочного резистора и входом второго ф1-шьтра частоты, выход которого соединен со вторым входом фазового детектора и вторьи входом вычислитель0 ного блока, выход фазового детектора соединен с первым входом вычислительного блока, первый, второй и третий входы делителя напряжения соединены с клеммами для подключения к объекту

5 контроля, первый, второй и третий выходы делителя напряжения соединены с шестым, седьмым и восьмым входами избирателя поврежденной фазы, а блок присоединения выполнен в виде измери- тельного трансформатора напряжения.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в электрических распределительных сетях с изолированной нейтралью для дистанционного определения расстояния до места однофазных замыканий на землю. Цель изобретения - упрощение конструкции устройства и повышение точности измере- ния расстояния. Для достижения поставленной цели в устройство введены делитель 5 напряжения, избиратель 6 повреждения фазы, трансформатор 7 тока, регулируемый нагрузочный резистор 8, фильтры 9 и 10 и фазовый детектор 1 1. Кроме, того, в устройст- i W /. IsD tC 4 СЛ Л/г.Г

(fuf.Z

Ua lLff- fn )

UttS

f p-Jlf.

-Ic

.3

Редактор А.Ревин

Составитель E.Кущ Техр ед Н.Бонкало

Заказ 1947/45Тираж 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор М.Максиютаинец