Способ определения расстояния до места обрыва фазы в воздушных трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью Советский патент 1991 года по МПК G01R31/08 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения расстояния до места обрыва фазы в воздушньк трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью.

Цель изобретения - повышение точности определения расстояния до места обрыва.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг„ 2 - вид зависимости значения расчетного напряжения от расстояния до места обрыва для различных фаз.

Устройство (фиг.1) содержит блок

1выделения поврежденной фазы, блок

2выделения обрыва, блок 3 выделения напряжения нулевой последовательности, блок 4 запоминания начального значения напряжения нулевой последовательности, блок 5 запоминания текущего значения напряжения нулевой последовательности, блок 6 выделения знака производной текущего значения напряжения нулевой последовательности, первый элемент ЗАПРЕТ 7, первый

8 и второй 9 элементы И-НЕ, элемент И Ю, второй 11, третий 12, четвертый 13 элементы ЗАПРЕТ, блок 14 сложения,

С&

со

4ь

0

J1

блок 15 вычитания, первой 16 и второй 17 блоки определения зоны обрыва, клеммы 18 для подключения к контролируемой сети, к которым подключены соответствующие входы блоков 1-3. Первый выход блока 1 соединен с первым входом элемента И 10, второй вхо которого соединен с выходом блока 2, первыми входами элемента ЗАПРЕТ 7, первого 8 и второго 9 элементов И-НЕ, второй вход которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ 8 и вторым выходом блока 1, третий вход элемента И-НЕ 9 соединен с первым выходом блока 6, второй выход которого соединен с третьим входом элемента И-НЕ 8, выход которого соединен с первым входом элемента ЗАПРЕТ 11, второй вход которого соединен с выходом блока 14, первый и второй входы которого соединены с соответствующими входами блока 15 и с выходами соответственно блока 5 и блока 4, вход которого соединен с выходом элемента ЗАПРЕТ 7, второй вход которого соединен с входами блоков 5-и 6 и выходом блока 3. Выход блока 15 соединен с первым входом элемента ЗАПРЕТ 12,

0

5

0

5

выход которого соединен с входом блока 17, а второй вход - с выходом элемента ЗАПРЕТ 13, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно элемента И 10 и элемента И-НЕ 9.

На фиг. 2 обозначены зависимости, характеризующие связь между расчетным напряжением и расстоянием до места обрыва фазы соответственно для случаев, когда емкость поврежденной фазы относительно земли меньше 19 и больше 20, чем аналогичная емкость каждой из неповрежденных фаз.

Расстояние L до места обрыва определяется по формуле

L KU0,

где К - коэффициент пропорциональности, определяемой видом сети;

U . - расчетное напряжение. Способ осуществляют следующим образом.

В нормальном режиме работы трехфазной электрической сети значения напряжения нулевой последовательности определится как

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения расстояния до места обрыва фазы в воздушных трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью. Цель изобретения - повышение точности определения расстояния до места обрыва. Постоянно контролируют значение напряжения нулевой последовательности, определяют приращение действующего значения напряжения нулевой последовательности контролируемой сети по отношению к его значению при ее исправном состоянии, определяют и сравнивают между собой емкости отдельных фаз сети о, иосительно земли, фиксируют наличие обрыва в контролируемой сети, определяют фазу, в которой имеется обрыв, определяют знак производной по времени напряжения нулевой последовательности контролируемой сети в момент обрыва, по зависимостям, связывающим значения емкостей фаз контролируемой сети и знаку производной по времени напряжения нулевой последовательности контролируемой сети в момент обрыва, определяют расстояние до места обрыва фазы. 2 ил. (Л

п UA(CA +CA.) + ивССу+Свм) + ис(сс.+се«) m

«° СА( + Сй- + Сйм + СС +Сл

СС + Сс

где IK, U

А

a, U0 - напряжения фаз А,

В, С, Сд1, Сд«, С6 , С.с, Сс , Сс«- емкости фаз сети

А, В, С относительно земли до I и после II места обрыва.

Направление вектора напряжения нулевой последовательности зависит от соотношения емкостей. Допустим, что,в данной электрической сети емкость фазы А больше емкости фаз В и С:

(Сд + САп)

СВ +

С6

Сс. + С с

Тогда вектор этого напряжения направлен противоположно вектору фазного напряжения фазы А, при этом суммарное -фазное напряжение относительно земли фазы А уменьшено на значение UHO, а напряжение фаз В и С

увеличено на значение U

но

Это значение U ц0 запоминается в блоке 4.

При разрыве фазы, например А, текущее значение напряжения нулевой последовательности определяют, как .,

Су+Свм) + ис(сс.+се«) m

Сйм + СС +Сл

СС + Сс

п UftCft + U&(C9 +C8i.) + ЦС(СС +СС) (2ч ot Сд1 + СА«+ Св + Сс« + Ссп

Обозначим дио VQ± UHo.

Как видно из соотношения выражений (1) и (2) разница может принимать как положительное, так и отрицательное значение. Это зависит от соотношения Сд и С т.е. от суммарной длины линии до места разрыва к суммарной длине линии за местом разрыва. Таким образом, U0-j; может прини- мать три значения: Uot UWo; U0-t UHO, соответственно u.U0 - Of A.U0 0; &U0 0, т.е. приращение напряжения нулевой последовательности может быть как положительным, так и отрицательным.

Рассмотрим случай, когда емкость фазы А относительно земли больше аналогичных емкостей остальных неповрежденных фаз.

dU0

Для данного режима имеем

dt

0.

Таким образом, истинное приращение (в данном случае уменьшение) напряжения нулевой последовательности

определяет расстояние до места обрыва, т.е. в первой зоне необходимо пересчитать значение fall на расстояние до места повреждения. Устройство в данном случае работает следующим образом. Напряжение нулевой последовательности до рыэрыва U 0запоминается в блоке 4, после разрыва UQ-J; запоминается в блоке 5, блок 2 выделяет вид повреждения (в данном случае это обрыв, в не замыкание на землю), блок 1 фиксирует, на какой из фаз произошло повреждение (в данном случае на фазе А). На первом выходе блока 1 появляется сигнал, который поступает на вход второго элемента И-НЕ 9 и вход первого элемента И-НЕ 8. Так как в дан. dU0±

ном случае знак производной -г- отрицательный, на выходе блока 6 появляется сигнал, которьй поступает на вход второго элемента И-НЕ 9. На входе элемента И-НЕ 9 имеется сигнал от блока 2 выделения обрыва. Так как на всех трех входах элемента И-НЕ 9 имеется сигнал, на его выходе сигнал равен нулю, поэтому сигнал на разрешающем входе четвертого элемента ЗАПРЕТ 13 отсутствует. На входах блока 15 вычитания, имеются сигналы от блока 4 () и от блока 5 (Uot), на выходе блока 15 имеем сигнал, пропорциональный (U0fc- иц0), T°e° который в данном случае соответствует расстоянию до места разрыва. Сигнал с выхода блока 15 через третий элемент ЗАПРЕТ 12 (так как на его запрещающем входе сигнал отсутствует поступает на блок 17, в котором производится расчет расстояния до места обрыва.

Если на линии произошел обрыв, когда емкость поврежденной фазы мень- д5 ше емкостей остальных фаз, имеем

dU0

dt

- 0. В данном случае, приращение

напряжения нулевой последовательности не определяет расстояние до места повреждения, так как первоначально значение напряжения пулевой последовательности снизилось до нуля (зона

U

Ко

- а на кривой 19, фиг), а затем увеличилось (зона а-b на кривой 19, фиг.2). Поэтому для определения истинного места повреждения необходимо определить (UHO+ U0-(-), затем пересчитать его на расстояние до

места повреждения. Реализация этого режима осуществляется следующим образом. На выходе блока 6 сигнал отсут,dUa ПЧ ствует (.- 0), поэтому на выходе

второго элемента И-НЕ 9 имеется сигнал, который через четвертый элемент ЗАПРЕТ 13 поступает на запрещающий вход третьего элемента ЗАПРЕТ 12. На разрешающем входе четвертого элемента ЗАПРЕТ 13 сигнал отсутствует, так как повреждена другая фаза, поэтому блок 17 не работает. На выходе блока 6 имеется сигнал, так как

Ј.,„.

На входе элемента И-НЕ 8 имеется сигнал от блока 1, на втором входе 0 от блока 3, на третьем входе - от блока 6, поэтому на выходе первого элемента И-НЕ 8 сигнал равен нулю. В блоке 14 суммируется значение 11ц0 и U0{-, Суммарный сигнал через второй

5 элемент ЗАПРЕТ 11 поступает на блок 16, в котором производится расчет расстояния до места обрыва.

При разрыве фазы, например В, емкость которой меньше емкости фазы А,

Q текущее значение напряжения нулевой последовательности иоЈ в любом случае больше иио. Кривая изменения U 0.(. в зависимости от длины оборванной части фазы В показана на фиг. 2

(кривая 20). Производная

dU dt

0

вне зависимости от места разрыва, поэтому в данном случае возможен пересчет значения приращения U0-|-- UMO на расстояние до места разрыва.

Реализация в данном случае происходит следующим образом.

На первые входы элементов И-НЁ 8 и 9 сигнал с второго выхода блока 1 выделения поврежденной фазы не поступает, поэтому через второй элемент ЗАПРЕТ 11 сигнал с блока 14 не проходит. На выходе второго элемента

И-НЕ 9 сигнал равен единице, но на запрещающем входе четвертого элемента ЗАПРЕТ 13 имеется сигнал от элемента И 10, поэтому на выходе четвертого элемента ЗАПРЕТ 13 сигнал равен

нулю. Сигнал с блока 15, который в данном случае пропорционален U0-).- - UHQ, поступает на второй блок 17, в котором производится определение расстояния до места обрыва.

Формула изоб.ретения

L KU0,

где L - расстояние до места обрыва;

U0 - расчетное напряжение;

К - коэффициент пропорциональности, определяемый видом сети,

отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения расстояния до места обрыва фазы, определяют и сравнивают между собой величины емкостей поврежденной и неповрежденных фаз контролируемой сети относительно земли, определяют поврежденную фазу контролируемой сети, определяют знак производной по времени напряжения нулевой последовательности контролируемой сети в момент обрыва, по соотношению между определенными значениями емкостей фаз контролируемой сети и знаку производной по времени напряжения нулевой последовательности контролируемой сети в момент обрыва определяют

значение расчетного напряжения.

5 выбирают сумму действующего значения напряжения нулевой последовательности контролируемой сети до момента обрыва и приращения этого напряжения в момент обрыва.

18

QQO «Г

UJ LU-HI

Фиг.1