Способ определения расстояния до места однофазного короткого замыкания и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01R31/08 

Изобретение относится к электроэнергетике , а именно к способам отыскания мест повреждений по параметрам аварийного режима контроли- руемой линии электропередачи.

Целью изобретения является повышение точности при коротких замыканиях на линиях с двусторонним питанием, путем исключения влияния тока нагрузки поврежденной фазы.

На чертеже приведена схема устройства, реализующего способ.

Суть способа заключается в том, что вместо формирования реактивного сопротивления петли короткого замы- производится формирование ре- а(стивной составляющей сопротивления, пропорционального отношению фазного напряжения к ТОКУ нулевой последова- тельности. Переходное сопротивление, приведенное (пересчитанное) к пло- такого сопротивления, оказывается практически чисто актив- ным и не зависящим от тока нагрузки. При этом переходное сопротивление, кЈк и ток нагрузки, не влияет на результаты определения реактивной составляющей указанного сопротивления, что повышает точность опреде- лёния расстояния до места короткого замыкания.

Устройство для реализации предлагаемого способа содержит три формирователя 1-3 - ортогональных составляющих соответственно фазного напряжения, тока нулевой последова- теьности и фазного тока, умножители 4 и 5, сумматор 6, блоки7-9 деления , выходной блок 10. Выход формирователя 1 ортогональных составляющих фазного напряжения подключен к первому входу первого блока 7 деления, выход формирователя 2 ортогоналных составляющих тока нулевой после- довательности через первый умножитель 4 подключен к второму входу первого блока 7 деления, второму входу второго блока 8 деления и первому в коду сумматдра 6, второй вход которого подключен к выходу формирователя 3 ортогональных составляющих фазного тока, выход сумматора 6 через второй умножитель 5 подключен к первому входу второго блока 8 деления, а выходы первого 7 и второго 8 блоков деления подключены к входам третьего блока 9 деления, выход которого подключен к выходному блоку 1

,- ,

5 0 5 Q

Д5

5

Устройство работает следующим образом.

Формирователи 1-3 ортогональных составляющих являются входными блоками. На их входы поступают соответственно цифровые выборки фазного напряжения поврежденной фазы UQ,, тока нулевой последовательности I , фазного тока 1л поврежденной фазы. Формирователи ортогональных составляющих выполняют линейные операции над цифровыми выборками входных величин преобразуя их соответственно к виду

и их + jtif,

ID lox + JI04-; (1)

V + Jlflpfl, где Ux и и„,

1ок и

и 1фи - ортогональные сос- тавляющие фазного напряжения, тока нулевой последовательности и фазного тока соответственно.

Первый умножитель 4 выполняет умножение ортогональных составляющих тока нулевой последовательности на постоянный коэффициент k, при этом на выходе первого умножителя 4 получают сигнал

5

0

0

klo klov + Jklow(2)

о Jn-J-o i«

Сумматор 6 суммирует ортогональные составляющие тока kI0 и тока поврежденной фазы 1ф. При этом на выходе сумматора 6 формируются ортогональные составляющие компенсированного фазного тока 1К I + ki0 или

ifc e IKX+JI, (3) Второй умножитель 5 выполняет умножение ортогональных составляющих компенсированного фазного тока 1 на комплексный коэффициент р, при этом на выходе второго умножителя 5 формируются ортогональные составляющие тока

Д5

55

Ч -pd,,+ kie

(4)

или

1к хкх

+ JI

KV,,

Перый блок 7 деления формирует реактивную составляющую сопротивления

I - ток нулевой последовательности, протекающий череч переходное сопротивление. При 10 У 0 можно все члены уравнения (9) разделить на I , тогда

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к способам отыскания мест повреждений по параметрам аварийного режима контролируемой линии электропередачи (ЛЭП). Цель изобретения - повышение точности определения мест короткого замыкания на ЛЭП с двусторонним питанием - достигается путем исключения влияния тока нагрузки повреждений фазы. Согласно данному способу вместо формирования реактивного сопротивления петли короткого замыкания формируют реактивную составляющую сопротивления, пропорционального отношению фазного напряжения к току нулевой последовательности. Устройство для реализации предложенного способа содержит формирователи 1 - 3 ортогональных составляющих соответственно: фазного напряжения, тока нулевой последовательности и фазного тока, умножители 4 и 5, сумматор 6, блоки 7 - 9 деления и выходной блок 10. Изобретение позволяет ускорить отыскание места повреждения и устранение аварии, что повышает надежность энергоснабжения. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

ох о

К входам третьего блока 9 деления подводятся сигналы, пропорциональные реактивным составляющим Х и Х. При этом на выходе третьего блока 9 деления формируется сигнал

z- Vх; v4/io)/

/VW

(7)

или, подставляя вместо X; значения из (5) и (6), получают

7 - и Р 1о а- u°P d Ioy (я) т1 . т - т .т

Ч

ох

Сигнал, пропорциональный сопротивлению Z, поступает на выходной блок 10, в качестве которого может быть использован аналоговый или цифровой блок индикации или регистрации, например миллиамперметр, шкала которого проградуирована в километрах.

Численное значение Z, вычисленное по выражениям (7) и (8) , равно абсолютному значению (модулю) сопротивления до места короткого замыкания Фазное напряжение поврежденной фазы равно

иф z + ki,) +3RniOK, (9)

Z - сопротивление линии электропередачи до места короткого замыканияI R - переходное сопротивление в месте короткого замыка НИЯ;

-z.

lap + kIQ

+ 3R

LOK

n I,

(10)

В комплексной плоскости сопротив- уравнению (10) соотUcp

ления Z. -г-

°Р ветствует векторное уравнение

мк.+ Rn ).

ГПР 7 7 + kioгде ZIK zu -f;-

0

R; 3R

LOK

П т

5

сопротивление до места короч- кого замыкания, приведенное к плоскости

переходное сопротивление, приведенное к плоскости Z

Так как токи I,

и IQK близки по

V

фазе, то приведенное переходное сопротивление в плоскости Z,Ј имеет практически активньй характер и не зависит от нагрузки.

Для выполнения (10) необходимо, чтобы

m

z Igp + kI0

U

Ik

ЧР -IOK 1-0

. I V «

(Ю

Пренебрегая расхождением по фазе получают из (11)

0

токов 1ОК и 10,

т (V&, т (Z 1Ф+1с1°)

тг-1 т: }Lm4i

IQ

(12)

Представим комплекс Z в виде

Z

IK

IZ J

J41

zu|( +

+ jsin(fA) P;

(13)

где (D - угол полного сопротивления линии электропередачи;

Р coscpfl + jsing,-(14)

С учетом (13) выражение (12) принимает вид

иф,

тг

I 7 I - т ГР( + о)1

i i -j

откуда с учетом (4)

чк

I№(Ucp/I0)

- i а:/10Г

(15)

следовательно, равны и их левые час- и.

Таким образом, значение Z, вычисяемое по выражению (7), а следова- е|тьно и по выражению (8), представляет собой модуль сопротивления JQ Ojместа короткого замыкания, если зн ачение р, на которое умножается компенсированный фазный ток вторым умножителем, определяется выражением (14)ь15

, Применение изобретения позволяет по выситъ точность определения рас- стояния до места короткого замыкания на линиях электропередач, что приводит к ускорению отыскания ме- 20 ста повреждения и устранения аварии, чтю в конечном итоге повышает надежность энергоснабжения.

Формула изобретения 25

1,Способ определения расстояния до мфста однофазного короткого замыка- , состоящий в том, что формируют ФАзное напряжение поврежденной фазы, 30 TCJ)K нулевой последовательности и ком- п псированный фазный ток, о т л. и - чающийся тем, целью повышения точности, формируют мнимую составляющую комплексного сопротивления, пропорционального отношению фазного напряжения к току нуле- вфй последовательности, формируют величину мнимой составляющей отношения компенсированного фазного тока до к току нулевой последовательности и

35

5

0

5

0 о

5

по величине отношения этих составляющих определяют расстояние до места повреждения.

2. Устройство для определения расстояния до места однофазного короткого замыкания, содержащее формирователь ортогональных составляющих фазного тока, сумматор, первый умножитель, формирователь ортогональных составляющих тока нулевой последовательности, формирователь ортогональных составляющих фазного напряжения, первый блок деления и выходной блок, причем выход формирователя ортогональных составляющих фазного тока соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого умножителя, вход которого соединен с выходом формирователя ортогональных составляющих тока нулевой последовательности, выход формирователя ортогональных составляющих фазного напряжения соединен с первым входом первого блока деления, отличающееся тем4, что, с целью повышения точности, в него введены второй умножитель, второй и третий блоки деления, причем выход первого умножителя соединен с вторым входом первого блока деления, первым входом второго блока деления и вто - рым входом сумматора, выход которого соединен через второй умножитель с вторым входом второго блока деления, а выходы первого и второго блоков деления соединены соответственно с первым и вторым входами третьего блока деления, выход которого соединен с входом выходного блока.