Способ определения расстояния до мест двойных замыканий на землю Советский патент 1990 года по МПК G01R31/08 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения мест повреждения при двойных замыканиях на землю на разных воздушных линиях электропередачи распределительных сетей напряжением 6-35 кВ с изолированной нейтралью.

Целью изобретения является повышение точности определения расстояния до мест двойных замыканий на землю путем дополнительного выделения и измерения активной и реактивной составляющей напряжения и тока прямых последовательностей неповрежденной фазы в предаварийном и аварийном режимах с последующим определением активной и реактивной составляющей предаварийного нагрузочного сопротивления прямой последовательности и учета полученных величин при вычислении индуктивных сопротивлений цепей ко- ротких замыканий до каждого места замыкания, пропорциональных расстояниям до места повреждения.

На фиг. 1 представлена схема сети замыкания произошли в фазах В и С; особая (неповрежденная) фаза А ; на фиг. 2 - комплексная схема замещения: Е - эквивалентная ЭДС питающей системы; Z,, H.Z - эквивалентные сопротивления прямой и обратной последовательностей питающей системы; ZfH и эквивалентные сопротивления пря- мой и обратной последовательностей присоединенной нагрузки (принято, что подключены к шинам); 21ки ZiK- сопротивления прямой и обратной последовательностей до места повреждения; R - переходное сопротивление в месте замыкания.

Активную и реактивную составляющие фазного напряжения каждой из поврежденных фаз измеряют в аварийном режи ме, выделяют и измеряют активные и реактивные составляющие напряжения

|И тока прямых последовательностей неповрежденной фазы в предаварийном

и аварийном режимах, а индуктивное сопротивление цепи до каждого места замыкания, пропорциональное расстоянию до места повреждения, определяют

по специальным математическим выражениям.

Схема сети (фиг. 1) включает измеритель 1, установленный на шинах рас- предустройства линий 2-5, питающий ввод 6, подключенный к эквивалентному источнику 7 питания, трансформато,ры 8 напряжения и трансформаторы 9 тока.

Практическая реализация измерителя 1 может осуществляться на основе .известных устройств, так как выпол- няются известные операции: измерение активных и реактивных составляющих напряжений и токов в предаварийном и аварийном режимах, суммирование, вычитание, умножение, деление и воз- ведение в квадрат, выделение составляющих тока и напряжения прямых последовательностей осуществляются фильтрами прямой последовательности.

На входы измерителя 1 подаются фазные напряжения с выхода трансформаторов 8 напряжения и фазные токи от трансформаторов 9 тока.

Для проведения измерений при установке измерителя 1 на питающем 1 вводе 6 из замеряемого тока следует исключить токи отсоса нагрузки. При этом , комплексной схеме .замещения (фиг. 2) в питающей распредуст

ройство линии 6 (фиг. 1) двойное замыкание на землю воспринимается, как двухфазное короткое замыкание между фазами.

Токи прямой и обратной последовательностей (фиг. 2) связаны соотношением 11КД Т-гы При этом ток поврежденной фазы В равен

1кя а21 кд+аЬкд(а1-а)11К ш, (О

: КБ а i-fKA ai 2KA

где «Ј120°.

Ток прямой последовательности, протекающий через место повреждения (фиг. 2), равен

.at

ав «в

Ш -1А

(2)

где 11Д - ток прямой последовательности в цепи источника питания в аварийном режиме; I - ток отсоса прямой последовательности в сопротивлении нагрузки в аварийном р ежиме„

Ток отсоса нагрузки (фиг. 2) может быть определен, как

аи аь .

i 1НА -1А - 1Н

(3)

08

где у 1Д - напряжение прямой последовательности на шинах рас- предустройства в аварийном режиме.

При двойных замыканиях на землю на разных линиях электропередачи (фиг. 1, линии 2 и 4), сопротивление цепи до каждого из мест замыкания в отдельности, пропорциональное расстоянию до места повреждения, может быть определено путем измерения соответствующего фазного напряжения и фазного компенсированного тока поврежденной фазы в аварийном режиме, например UЈB и , где ,JK6 - соответственно напряжение и ток фазы в линии 2.в аварийном режиме, ID - ток нулевой последовательности, а К - коэффициент компенсации, с последующим определением отношения первого измерения к второму:

ттав Мь

,

(4)

Однако в случае замыкания через переходное сопротивление, которое имеет практически чисто активный характер,, точность замера уменьшается. Влияние переходного сопротивления можно исключить путем выделения мнимых

частей левой и правой сторон равенства (4):

яб

Цв . т +KI i Кб KiO

(5)

Учитывая, что для поврежденной линии 2 (фиг. 1) ток поврежденной фазы значительно больше токов нагрузки неповрежденных фаз, считают, что 1о Јкб/3. Подставляя полученное значение в (5), получают

п06 Y TУ в

8 mI K O+K/3)

(6)

Совместное решение уравнений (1), (2), (3) и (6) позволяет найти выражение:

ав

ив

ав -j/3(UK/3),)

1Н

которое после преобразований принимает вид

. . (7)

(if3+K/v3)(i;;-|-t)

- 1 П

Сопротивление нагрузки прямой последовательности может быть определено, исходя из фазного напряжения и тока прямых последовательностей неповрежденной фазы в предаварийном режиме (индекс п указывает на кз- мерения предаварийного режима):

Z,..-R H+jX1H |# 1А

еш

(8)

Выражая токи и напряжения через их ортогональные (активные и реактивные) составляющие, получают

yS -Oju; ;

ilJ-i«+Ji5i 5 -uЈ+jurp ; u -C+ju;,; тп +iirt

± ffl -fd J Lfp

Подстановка ортогональных составляющих в выражение (8) после преоб- 5 раЗований позволяет получить зависимости .

. п п , п

н .HiaJLii±UjE.I:iE..cg

Л «(I)1 + (Iip) ;

0 Y U1Ј I1n-U jo IlЈ / Щ

1НTi +ciT)1

5

0

5

fo, 1pгде U1orH U1 - соответственно активная и реактивная составляющие фазного напряжения прямой последовательности неповрежденной фазы;

11яи 11р соответственно активная и реактивная составляющие фазного тока прямой последовательности неповрежденной фазы.

Подстановка выражений (9) и (10) в выражение (7) приводит к зависимости (индекс ав указывает на измерение аварийного режима);

Изобретение может быть использовано для определения расстояния до мест повреждения при двойных замыканиях на землю на разных линиях электропередачи распределительных сетей напряжением 6 - 35 кВ. Целью изобретения является повышение точности определения расстояния до мест двойных замыканий на землю на линиях электропередачи. При установке измерителя на питающем вводе распределительной сети для исключения влияния на точность измерения токов нагрузки производится измерение активной и реактивной составляющих напряжения и тока прямых последовательностей неповрежденной фазы в предаварийном режиме. Производится запоминание этих величин. После измерения активной и реактивной составляющих фазного напряжения каждой из поврежденных фаз в аварийном режиме определяют активную и реактивную составляющие предаварийного нагрузочного сопротивления прямой последовательности и учитывают их значения в выражении для расчета индуктивных сопротивлений цепи до каждого места замыкания, пропорциональных расстояниям до мест повреждения. 2 ил.

ХГ

«iBjilUfiXjH Ki iSRitcU iJJxjH iJЈ«iXjt iiy ilj« liliJXiazSit IJlLlLui Inn

л« «7 «o . --- - й ак at.

(У5+К/ V§) (I R Тн-иГ«-11рвх1н)2 +(V3+K/«) (Cx1H-DTpe+I RW )

где i - индекс поврежденной фазы;

Ua HUp;- соответственно активная и реактивная составляющие фазного напряжения соответствующей поврежденной фазы;

К - коэффициент компенсации;

Х1

Х1иХ - удельные сопротивления соответственно прямой и нулевой последовательностей контролируемой линии. Учет только абсолютного значения выражения (II) (прямые скобки) связан с изменением знака расчета при определении расстояния до второго

места повреждения (фаза € на линии 4, фиг. 1).

Таким образом, предлагаемый способ позволяет с высокой точностью определить расстояние до мест двойных замыканий на землю на разных линиях электропередачи при помощи одного централизованного измерителя, установленного на питающей распредустройст- во линии.

55

Формула изобретения

Способ определения расстояния до мест двойных замыканий на землю, со1569753

гласно которому индуктивное сопротивление цепи до каждого места замыкания, пропорциональное расстоянию до места повреждения, определяют по значениям напряжений и токов в аварийном и предаварийном режимах, причем измеряют активную и реактивную составляющие фазного напряжения каждой из поврежденных фаз в аварийном режиме, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, дополнительно выделяют и измеряют активные и реактивные составляющие напряжения и тока прямых последовательностей неповрежденной фазы в предаварийном и аварийном режимах, определяют активную и реактивную составляющие прадаварийного нагрузочного сопротивления прямой последовательности неповрежденной фазы по выражениям

, 016абивив ыв

(UctiR 1rt-UЈ, XiH ) (I RiH-U -Ij X ,H)

(Уз+к/ мСнпХ рЧУ

IP Л1Н

- индекс поврежденной фазы;

Upf- соответственно активная и реактивная составляющие фазного напряжения соответствующей поврежденной фазы аварийного режима;

соответственно активная и

т

35

реактивная составляющие фазного тока прямой последовательности неповрежденной фазы аварийного режима;

Фуг.;

1Н

Uj«ll uiSJL iJЈ

1 + ( т п

kJ- ip

п

8

)г

де

(I

1Т п т п fi п U ip- I 1И-и IP

7тТГ73 +7т УТ

VJ- tai- TvJ- ip )

u

i;соответственно активная реактивная составляющие фазного напряжения прямой последовательности неповрежденной фазы предаварийного режима;

соответственно активная

и реактивная составляющие фазного тока прямой последовательности неповрежденной фазы пред- аварийного режима, ндуктивное сопротивление цепи до аждого места замыкания, пропорциоальное расстоянию до места повреждеия, находят как

llU lXjM+yjiRjHllI XilliyjP+I R Hl) + (1/3+К З) -( )

соответственно активная и

реактивная составляющие фазного напряжения прямой последовательности неповрежденной фазы аварийного режима;

- коэффициент компенсации;

X и X удельные сопротивления соответственно прямой и нулевой последовательности контролируемой линии.

Фив. г