Устройство для определения расстояния до места повреждения в электрических сетях с изолированной нейтралью Советский патент 1989 года по МПК G01R31/08 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано лпя определения расстояния до места повреждения в электричес- ких сетях с изолированной нейтралью.

Цель изобретения - повьшение точности путем отстройки от влияния переходных процессов при однофазных замыканиях на землю и помех.

На чертеже представлена структурна схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 синусоидального тока, блок 2 присоединения, с первого по шестой датчики 3-8 тока, пусковой блок 9, с первого

по пятьш .замыкающими контактами 10-

блок 15 выбора поврезгуценной фазы с

первого по шестой замыкающими контатами 16-21, блок 22 измерений, блок

вычислений и блок 24 индикации.

Генератор 1 синусоидального тока

состоит из задающего генератора 25, усилителя 26 мощности и выходного трансформатора 27 с первичной обмог кой 28 и тремя вторичными обмотками 29-31 .

Пусковой блок 9 содержит с перво по третий узкополосные селективные фильтры 32-34, фильтр 35 нулевой последовательности, пороговьи блок 36, переменный резистор 37 и блок 3 вьщержки времени.

На чертеже также обозначены резистор 39 - переходное сопротивлени в месте повреждения и. эквивалент 40

.участка ВЛ до места.повреждения.

Выход задающего генератора 25 через первый замыкающий контакт 10 содинен с входом усилителя 26 мощное ти. Первые выводы трех вторичных обмоток 29-31 выходного трансформатра 27 соединены с общей шиной, к которой подключены первые выводы первго 3, второго 4 и третьего 5 датчик тока, второй вывод первой вторичной обмотки 29 через датчики 3,4 и 6 то соединены с.первым входом блока 2 п

50

соединения, а через четвертый замыкающий контакт 19; блока 15 выбора поврежденной фазы - с вторым входом блока 22 измерений, второй вывод второй вторичной обмотки 30 выходного трансформатора 27 через второй 4, третий 5 и пятый 7 датчики тока соединен с вторым выходом блока 2 присоедине- ния, а через пятый замыкающий контакт 20 блока 15 выбора поврежденной фазы - с вторым входом блока 22 измерений.

j

5

0

0 пятого датчика

вторые выводы первого 3, второго 4 и третьего 5 датчика тока соединены соответственно через первый 16, второй 17 и третий 18 замыкающие контакты блока 15 выбора поврежденной фазы с первым входом блока 22 измерений, третий вход блока .22 измерений подключен к общей щине, первые выводы четвертого 6, пятого 7 и шестого 8 датчиков тока объединены и соединены с четвертыми входами пускового блока 9 и блока 15 выбора поврежденной фазы, второй вывод четвертого датчика 6 тока соединен с первым входом пускового блока 9, а через второй за- мыкаюший контакт 11 пускового блока 9 - с вторым входом блока 15 выбора поврежденной фазы, второй вьтод

7 тока соединен с вторым входом пускового блока 9 и через третий замыкаюЕщй контакт пускового блока 9 с третьим входом блока 15 выбора поврежденной фазы, второй вывод шестого датчика- 8 тока соединен с третьим входом пускового блока 9 и через четвертый, замыкающий контакт этого блока с четвертым входом блока 15 выбора поврежденной фазы

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме при отсутствии замыкания на землю во вторичных . обмотках датчиков 6-8 тока наводят5

0

5

0

ся одинаковые по величине и сдвинутые на 120°ЭЛС от токов промьшшенной частоты, протекающих между фазами и землей через блок 2 присоединения и вторичные обмотки 29 - 31 выходного трансформатора 27 генератора 1 синусоидального тока. Так как система ЭДС датчиков 6-8 тока симметрична, то напряжение на выходе фильтра 35 нулевой последовательности равно нулю и пороговьш блок 36 пускового блока 9 не срабатывает.

При замыкании на землю через переходное сопротивление 39 третьей фазы линии ЭДС, наводимая в шестом датчике 8 тока, уменьшается, а в четвертом 6 и пятом 7 - увеличивается. Это приводит к появлению напряжения на выходе фильтра 35 нулевой последовательности. Если величина зтого напряжения превьщ1ает порог срабатывания порогового блока 36, то он срабатьша- ет и подает команду на отсчет времени блоку 38 выдержки времени. Если замыкание на землю не ликвидировалось.

то по истечении первой ступени выдержки времени блок 38 вьщержки времени пускового блока 9 замыкает пер-, вый 10, второй 11, третий 12 и четвертый 13 контакты.

Замыкание первого контакта 10 пускового блока приводит к включению генератора 1 синусоидального тока, а при замыкании второго 11, третьего 1 и четвертого 13 контактов пускового блока на соответствую1чие входы блока 15 выбора поврежденной фазы поступают ЭДС от датчиков 6-8 тока. Блок 15 выбора поврежденной фазы срабатывает и своими третьим 18 и шестым 21 замыкающими контактами подключает первьй и второй входы блока 22 измерений соответственно к третьему датчику 5 тока и третьей вторичной обмотке 31 выходного трансформатора 27.

При включении генератора 1 синусоидального тока во всех трех фазах линии протекают токи звуковой частоты. Результирующие магнитные потоки в магнитопроводах первого 3, второго 4 и третьего 3 датчиков тока равны разности магнитных потоков, создаваемых токами генератора, протекающими в двух фазах. Токи генератора в первой и второй фазах линии обусловлены равными собственными емкостями проводов этих фаз относительно земли и равны по величине и по фазе вследствие равенства по величине и по фазе напряжений на выходах генератора.

Так как токи генератора, протекающие в первой и второй фазах линии, равны, то результирующий магнитный поток, создаваемый этими токами во втором датчике 4 тока, равен нулю и, следовательно, ЭДС с частотой генератора во вторичной обмотке этого датчика тока отсутствует,

Ток генератора в третьей фазе линии отличается от токов генератора в первых двух фазах, так как к току, обусловленному собственной емкостью провода третьей фазы линии относительно земли, добавляется ток замыкания, проте кающий по контуру: генератор 1 - блок 2 присоединения - активное и индуктивное сопротивление 40 участка третьей фазы линии до места повреяздекия - пе- ре содное-српротивление 39 - земля - генератор 1. Магнитный поток, создаваемый этим током в магнитопроводах первого 3 и третьего 5 датчиков тока, оказывается нескомпенсированным, и

20

25

Q5

зтб приводит к появлению во вторичных обмотках этих датчиков ЭДС, про- .порциональных тоКу замыкания:

30

45

50

55

3

(1)

где К - коэффициент пропорциональности, определяемый конструктивными параметрами и материалом магнитопроводов датчиков тока;

I, - ток замыкания. Эти ЭДС равны по величине, но сдвинуты на разные углы по отношению к напряжению генератора. При этом ЭДС третьего датчика тока сдвинута на yroji

it 3 90%cf,(2)

а ЭДС первого датчика тока сдвинута ка угол

f,90 -tM +180°.(3)

В этих выражениях 2lFf LO 1 л

q arctg

Г-IV+K,

с

Ь„ 1. г, Rn 35

40

,-.(4)

где (f - угол между напряжением генератора и током замыкания; частота генератора; удельная индуктивность провода;

расстояние до места замыкания на землю;.

удельное активное сопротивления провода;

переходное сопротивление в месте замыкания на землю. Наводимая во вторичной обмотке третьего датчика 5 тока ЭДС непре- рьгоно измеряется блоком 22 измерений, который одновременно производит и замер реактивной составляющей напряжения на третьем выходе генератора. По J истечении второй ступени вьщержки

времени замыкается пятый замыкающий контакт 14 пускового блока и результаты измерений, которые будут в этот момент времени на выходе блока 22 измерений, поступают в блок 23 вычислений, который производит расчет расстояния до места замыкания на землю с учетом (1), (2) и (4) по формуле

х 2ж:г-(

где и - напряжение генератора.

Результат расчета передается в блок 24 индикации, который представляет его в цифровом виде на табло.

При замыкании на землю другой фазы линии устройство работает аналогично.

(5)

. 25

30

Формула изобретения

Устройство для определения растояния до места повреждения в электических сетях с изолированной нейт- 5 алью, содержащее блок присоединения, енератор синусоидального тока, три атчика тока, вьтолненные в виде . ольцевого магнитопровода с располоенной на. нем вторичной обмоткой с Ю вумя выводаьШ5 блок измерений, блок ычислений, блок индикации, первьш, торой и третий входы блока присоедиения соединены .с соответствующими клеммами для подключения к объекту 5 контроля, выход блока вычислений соединен с входом блока индикации, первые вывод. первого, второго и третьего датчиков тока объединены и соединены с первым входом блока измерений 20 и с общей шиной, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены четвертыйэ пятьй и шестой датчики тока, выпол ненные в виде, кольцевого .магнитоиро вода с расположенной на нем вторичной обмоткой с двумя выводами, пусковой блок, имеющий шесть замыкающих контактов, при этом генератор синусоидального тока состоит из задающего генератора, усилителя мощности и выходного трансформатора с одной первичной и тремя вторичными обмотками, каждая из которых имеет по два вывода, выход задающего генератора через 35 первьш замыкающий контакт пускового блока соединен с входом усилителя мощности, к выходу которого подключена первичная обмотка выходного транс- форматрра, выводы вторичной обмотки 40 которого соединены с соответствующими выходами генератора синусоидального тока, пусковой блок содержит три узкополосных селективных.фильтра8 фильтр нулевой последовательности, 45 пороговый блок, переменный резистор . i и блок выдержки времени, первые входы узкополосных селективных фильтров являются первьп г, вторым и третьим вхо дамп пускового блока, вторые входы §0 узкополосных селективных фильтров объединены и образуют четвертьй вход пускового блока, выходы узкополосных селективных фильтров соединены с соответствующими входами фильтра нуле- вой последовательности, выход которо го соединен с первым входом порогового блока, первый и второй выводы пе ременного резистора соединены соот5

0

5 0 5 0 5 0

ветственно с положительным и отрицательным полюсами источника постоянного тока, а третий вьшод соединен с вторым входом порогового блока, к выходу которого подключен блок выдержки времени, первый, второй и третий выходы генератора синусоидального тока объединены и соединены с общей шиной , четвертьй выход генератора синусоидального тока, индуктивно связанный с первым, BTopbiM и четвертым датчиками тока, соединен с первым выходом блока присоединения, а также через четвертьй замыкающий контакт блока выбора поврежденной фазы с вторым входом блока измерений, пятый выход генератора синусоидального напряжения, индуктивно связанньй с вторым, третьим и пя.тьы датчиками тока, соединен с вторым выходом блока при соединения, а также через пятый замыкающий контакт блока выбора поврежг . денной фазы с вторым входом блока измерений, шестой выход генератора синусоидального тока, индуктивно свя-. занньш с первым, третьим и шестым датчиками тока, соединен с третьим выходом блока присоединения, а также через шестой замыкающий контакт блока выбора поврежденной фазы с вторым входом блока измерений, вторые вьшоды первого, второго и третьего датчиков тока соединены соответственно через первый, второй и третий замыкающие контакты выбора поврезвденной фазы с третьим входом блока измерений, выход блока измерений через пятый замыкающий контакт ijycKosoro блока соединен с входом блока вычислений, первые выводы четвертого, пятого и шестого датчиков тока объединены и соединены с четвертым входом пускового блока и первым входом блока выбора поврежденной фазы, второй вьтод четвертого датчика тока соединен с первым входом пускового блока и через второй замыкающий контакт пускового блока с вторым входом блока выбора поврежденной фазы, второй вьюод пятого датчика тока соединен с вторым входом пускового блока и через третий замыкающий контакт пускового блока с третьим входом блока выбора поврежденной фазы, второй вывод шестого датчика тока соединен с третьим входом,пускового блока и через четвертый замыкающий контакт пускового блока с четвертым входом блока выбора поврежденной фазы.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения расстояния до места повреждения в электрических сетях с изолированной нейтралью. Цель изобретения - повышение точности устройства - достигается путем отстройки от влияния переходных процессов при однофазных замыканиях. Устройство содержит генератор 1 синусоидального тока, датчики 2-8 тока, пусковой блок 9, замыкающие контакты 10-14, блок 15 выбора фазы с замыкающими контактами 16-21, блок 22 измерений, блок 23 вычислений, блок 24 индикации. Генератор 1 состоит из задающего генератора 25, усилителя 26 мощности и выходного трансформатора 27 с обмотками 28-31. Пусковой блок 9 содержит узкополосные фильтры 32-34, фильтр 35 нулевой последовательности, пороговый блок 36, переменный резистор 37 и блок 38 выдержки времени. 1 ил.