Способ определения расстояния до места двухфазного короткого замыкания Советский патент 1990 года по МПК G01R31/08 

Принято, что КЗ произошло между фазами В и С. Особой является фаза А.

Схема (фиг. 2) содержит эквивалентную ЭДС питающей системы Е, эквивлентные сопротивления Z( и Z2спрямой и обратной последоватеотьностей питающей системы; эквивалентные сопротивления Z 1ни Ј2Ипрямой и обратной последовательностей присоединений на- грузки (принято, что нагрузка подключена непосредственно к шинам),сопротивления Z и Z., прямой и обратной

1 К /.К

последовательностей до места КЗ, переходное сопротивление Ип в месте КЗ

Сущность способа заключается в предварительном (в предаварийном режиме) выделении и запоминании значений реактивных и активных составляющих токов и напряжений прямых последовательностей с последующим, после выделения и измерения этих составляющих в аварийном режиме, расчете на основе полученных значений индуктивного сопротивления петли короткого замыкания.

Схема сети (фиг. 1) содержит измеритель 1, отходящие от шин распред- устройства линии 2-5, ввод 6 и источник 7 питания, трансформаторы напря- жения 8 и тока 9. В распределительной сети измеритель 1 устанавливается на вводе распредустройства и используется при КЗ на любой из отходящих от распредустройства линий. Измеритель 1 реализуется на основе микропроцессорного устройства, на его вход подаются с трансформаторов тока 9 и напряжения 8 значения фазных токов и линейных напряжений.

Составляющие напряжений и токов прямых последовательностей выделяются с помощью фильтров прямых последовательностей, входящих в состав измерителя 1„ В измерителе 1 проводятся операции измерения активных и реактивных составляющих напряжений и токов поврежденных фаз в предаварийном и аварийном режимах, суммирование и вычитание, умножение и деление, возведение в квадрат. При проведении измерений через измеритель 1 протекает не только ток поврежденной линии 5, но и токи нагрузки неповрежденных линий 2-4. При этом измерение искажается .

При двухфазных металлических КЗ точное измерение можно получить, если измерять линейное напряжение по

5

5

Q

5

40

врежденных фаз, например U gЈ, и соответствующую разность токов I. -Iur

- Ко

в аварийном режиме. При этом сопротивление цепи КЗ, пропорциональное расстоянию до места КЗ, находят как

И 8

Z

кв кс

При КЗ через переходное сопротивление на линиях с односторонним питанием, характерных для распределительных сетей, влияние переходного сопротивления, которое имеет чисто активный характер, может быть устранено, если в указанном выражении выделить из обеих сторон равенства мнимые части

аи Uec

Ье- кс

Однако выражение (1) обеспечивает высокую точность измерения лишь в случае, если измерения производятся непосредственно на данной линии электропередачи.

Для исключения влияния токов нагрузки осуществляется их запоминание в предаварийном режиме с последующим вычитанием из токов аварийного режима. Однако такой подход не учитывает того, что при несимметричных КЗ нагрузка характеризуется не только сопротивлением прямой, но и обратной последовательностей. Значение сопротивления нагрузки обратной последовательности неизвестно и значительно отличается от прямой. При этом определение места КЗ является неточным„

Для исключения влияния сопротивления нагрузки обратной последовательности при измерении используются составляющие тока и напряжения прямых последовательностей. Токи прямой и обратной последовательностей в месте КЗ связаны зависимостью (фиг. 2). При этом разность фазных токов в месте КЗ

-К8

а Ькй

2 (а а)1ш,

(2)

где 120°.

Ток прямой последовательности в месте КЗ (фиг. 2)

)

-г «6

гДе Liua ток отсоса прямой последовательности в сопротив1НА

515

лении нагрузки в аварийном ай режиме;

- ток прямой последовательности в цепи источника питаний в аварийном режиме. Ток отсоса (фиг. 2) «в «В

if НА

где - напряжение прямой последова- тельности на шинах распред- устройства в аварийном режиме.

Сопротивление Z 1 может быть определено, исходя из напряжения и тока Т. прямых последовательностей пред - 1 Я

аварийного режима

Ьм

У(Д /21Н ,

(А)

, п

7 ЬГ

С учетом того, что

- 1 хт«8 «в «в. (.а -амw -ifg -lie j

(a -a)y ; y;;6c;

/2 чтп п п (а -а)1м-118 -11С ,

() ,

zuV .

-1« I 8-ll

иГс

(5)

m

-5-g2(11Чв-1вв- l- 16 ±fCZ «

(6)

(7)

Ј w

Далее, выражая сопротивления, тои и напряжения через их ортогональые активные и реактивные составляюие , получают

ZfH RrH+jX1H;

Й8 аа аЬ

U.U +JUP ;

dfl e8 ив«в

-1-1« J

ur.ju7;;

Icf

-iec

In -Iя 1П

±16 ±1с

yiVC+Xp

+JI

Л If

Подстановка ортогональных составляющих в выражение (6) после преобразований приводит к зависимостям

(7 ПП П

u-fa.Ilc +Uif I ip

(iT + cijp )1

n п г п JjlIj.a.lUj3.IjЈ.

(I

п )1ц fr п i

iaJ -,e J

(8)

(9)

IF

0

где U1n SU

J1P

5

4a

T1P

0

индекс п

соответственно активная и реактивная составляющие линейного напряжения прямой последовательности поврежденных фаз; соответственно активная п реактивная составляющие разности токов прямой последовательности поврежденных фаз; указывает на измерение

5

предаварийного режима, i

Подстановка этих же ортогональных составляющих в (7) после аналогичных преобразований позволяет получить зависимость индуктивного сопротивления цепи КЗs пропорционального расстоянию до места повреждения

Изобретение может быть использовано для одностороннего дистанционного определения расстояния до места двухфазного короткого замыкания (КЗ) на воздушных линиях электропередачи распределительных электросетей напряжением 6 - 35 кВ. Цель изобретения - повышение точности определения расстояния до места двухфазного КЗ. Измеряются и запоминаются реактивные и активные составляющие напряжений и токов прямых последовательностей поврежденных фаз в предаварийном режиме на вводе сети. После измерения активных и реактивных составляющих напряжений и токов прямых последовательностей поврежденных фаз в аварийном режиме производят вычисление индуктивного сопротивления петли КЗ, пропорционального расстоянию до места повреждения, учитывая в формуле расчета активную и реактивную составляющие нагрузочного сопротивления прямой последовательности. Это позволяет исключить ошибку, определяемую тем, что через измеритель, установленный на вводе сети, протекает не только ток поврежденной линии, но и токи нагрузки неповрежденных линий, подключенных к общим шинам сети. 2 ил.

Y wV H+UflKjii bj , (Ю)

Х«8ав ХА.2 ., «вав «8i

0(8 К

2(I1crR-((

ав -I.P

) +2(I1eX1H-U1p+I1pR,,

где U,U р - соответственно активная

и реактивная составляющие линейного напряжения поврежденных фаз;

индекс аЪ указывает на измерение аварийного режима.

Таким образом, введение симметричных составляющих прямой последова- ,тельности дает возможность исключить влияние сопротивления нагрузки обратной последовательности.

Формула изобретения

Способ определения расстояния до места двухфазного короткого замыкания, в котором индуктивное сопротив- ление петли короткого замыкания,

пропорциональное расстоянию до места повреждения, определяют по значениям напряжений и токов поврежденных фаз в аварийном и предаварийном ре- жимах, причем измеряют активную и реактивную составляющие линейного напряжения поврежденных фаз в аварийном режиме, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, дополнительно выделяют и измеряют активные н реактивные составляющие напряжений и токов прямых последовательностей поврежденных фаз в пред- аварийном и аварийном режимах, опре

деляют активную и реактивную составляющие предаварийного нагрузочного сопротивления прямой последовательноти поврежденных фаз по выражениям

г П

Ii«,+U IP I IP. .

1H (i7J)+(i )

ППП

Y 1f Il 4-Ulof Il(

(i)r+(

где соответственно активная

и реактивная составляю«8 «8 аК ЧВ ав ав ав ав ав

Yfe %JLl«iIJЈ 3L™I-lI±°iЈlliyi2CliLL:llll

fe ™8 «в об 2 ав . ав л 2(I,0(R1H-U1«-I,pXlH) +2(I1qXtH-U1f)+I1pR.1w)

«в-т

де Uа и Up - соответственно активная iu и реактивная составляющие линейного напряжения поврежденных фаз ой «а аварийного-режима; 25 11о|и I ip - соответственно активная и реактивная составляющие разности токов прямой последовательности

гп ,

ЫШ-п- о1Фиъ.1

Lf«

и

;щие линейного напряжения прямой последовательности поврежденных фаз в предаварийном режиме; соответственно активная и реактивная составляющие разности токов прямой последовательности поврежденных фаз в пред- аварийном режиме,

ричем индуктивное сопротивление пети короткого замыкания находят ка

поврежденных фаз зварий- ав ног° режима U 1„- соответственно активная и реактивная составляющие линейного напряжения прямой последовательности поврежденных фаз аварийного режима.