Способ определения мест повреждения воздушных линий электропередачи Советский патент 1992 года по МПК G01R31/08 

сформированного из соотношей тока нулевой последовательности поврежденной линии и тока нулевой последовательности неповрежденной линии, имеющей электромагнитную связь с поврежденной линией, а также учетом полярности реактивной составляющей этрго дополнительного напряжения.

На фиг.1 показана схема воздушных линий электропередачи, имеющих электромагнитную связь на части трассы, с однофазным коротким замыканием на одной из них (Wi); на фиг.2 приведена структурная схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

На фиг.1 приняты следующие обозначения: Уф, 1ф - фазные соответственно напряжение и ток поврежденной фазы; lot.Jon - токи нулевой последовательности соответственно поврежденной и неповрежденной линий; ТН - трансформатор напряжения; TTi - трансформаторы тока поврежденной линии; ТТп - трансформаторы тока неповрежденной линии; Li2 длина участка поврежденной линии, имеющего электромагнитную связь с неповрежденной линией; LI - полная длина поврежденной линий (Wi); Rn - переходное сопротивление в месте повреждения; Ik - ток короткого замыкания там же.

Сущность способа заключается в том, что при определении мест повреждения при однофазных коротких замыканиях производят формирование компенсированного фазного тока, производят формирование сопротивления и его реактивной составляющей, причем сопротивление формируют пропорциональным отношению фазного напряжения к току нулевой последовательности поврежденной линии, а также формируют реактивную составляющую первого напряжения, пропорциональную отношению компенсированного фазного тока к току нулевой последовательности поврежденной линии, формируют отношение реактивных составляющих сопротивления и первого напряжения, дополнительно формируют реактивную составляющую второго напряжения, пропорциональную отношению тока нулевой последовательности неповрежденной линии к току нулевой последовательности поврежденной линий электропередачи, имеющей электромагнитную связь с неповрежденной линией на части трассы, а также измеряют полярность реактивной составляющей второго напряжения, исходя из полученных значений производят расчет расстояния до места повреждения.

Устройство содержит блок 1 формирования реактивной составляющей сопротивления, блок 2 формирования реактивной составляющей первого напряжения, блок 3 формирования реактивной составляющей второго напряжения, орган 4 направления

мощности нулевой последовательности (полярности), три 5-7 блока деления, сумматоры -вычитатели 8. 9, компаратор 10, умножитель 11, мультиплексор 12, логический элемент НЕ 13 и выходной блок 14.

0 При этом фазное напряжение поврежденной фазы (Оф) подается на первый вход блока 1 формирования реактивной составляющей сопротивления, фазный ток поврежденной фазы (ф) подается на первый

5 вход блока 2 формирования реактивной составляющей первого напряжения, ток нулевой последовательности поврежденной линии (loi) подается на второй вход блока формирования реактивной составляющей

0 первого напряжения, второй вход блока 1 формирования реактивной составляющей сопротивления и первый вход блока 3 формирования реактивной составляющей второго напряжения, ток нулевой последовательно5 сти неповрежденной линии подается на второй вход блока 3 формирования реактивной составляющей второго напряжения и второй вход органа 4 направления мощности нулевой последовательности, на первый

0 вход этого блока подается напряжение нулевой последовательности Uo, измеряемое на стороне подстанции А (ПС А). Выход блока 2 формирования реактивной составляющей первого напряжения подключен

5 соответственно к второму входу блока 5 деления и первому входу блока 6 деления, выход блока 1 формирования реактивной составляющей сопротивления подключен к первому входу блока 5 деления, выход блока

0 3 формирования реактивной составляющей второго напряжения подключен к второму входу блока 6 деления, выход органа направления мощности нулевой последова - тельности подключен соответственно к

5 второму входу сумматора-вычитателя 8 и через логический элемент НЕ 13 к третьему входу сумматора-вычитателя 9, выход блока 6 деления подключен соответственно к первому входу сумматора-вычитателя 8 и перво0 му входу умножителя 11, выход блока 5 деления подключен к первым входам соответственно блока 7 деления и сумматора- вычитателя 9, второй вход которого подключен к выходу умножителя 11. Второй

5 вход блока 7 деления подключен к выходу сумматора-вычитателя 8, выход блока 7 деления подключен к первым входам компаратора 10 и мультиплексора 12, второй вход которого подключен к выходу компаратора 10, а третий - к выходу сумматора-вычитателя 9, выход мультиплексора 12 подключен к выходному блоку 14, на третий вход сумматора-вычитателя 8. на вторые входы умножителя 11 и компаратора 10 подаются соответственно напряжения, пропорцио- нальные следующим величинам Li, Li2.

Структурная схема устройства, реализующего способ определения мест повреждения воздушных линий электропередачи, имеющих электромагнитную связь с непов- режденной линией на части трассы обеспечивает выполнение расчетов расстояния исходя из выражений, полученных на основании следующих рассуждений.

При однофазном коротком замыкании на участке поврежденной линии Wj, имеющей взаимоиндукцию с неповрежденной линией Wn (фиг.1), с учетом принятого направления токов получают:

11ф ZyfllB(t + (гУдО-2уд1)&01 + ZyA1200ll+3RnlK,

0) которое после деления левой и правой его

частей на величину lot преобразовывается в выражение (2). При обратном направлении тока нулевой последовательности о неповрежденной линии Wn меняется знак в знаменателе выражения (2) на противоположный

I Г ЦФ-1

Im Zyji ( 1ф+ KQ 10| )/10|

tm ZyAi2 Ion/101 (1ф +Koloi)/loi

где Ко

7удо - 2уд1 .

2уд1

2удО - удельное полное сопротивление нулевой последовательности ВЛ, Ом/км;

2уд1,2Уд12 -удельные полные сопротивления соответственно прямой последовательности и взаимоиндукции, Ом/км;

Ко - коэффициент компенсации тока нулевой последовательности поврежденной линии.

При однофазном коротком замыкании на участке поврежденной линии Wi без взаимоиндукции уравнение (1) принимает вид иф ZyAif j +(ZyA0-ZyAi}Boi+Zyfli2Li2lon+ .

(3)

которое преобразовывается в выражение (4). При изменении направления тока Ion в неповрежденной линии WH перед вторым членом выражения (2) знак меняется на противоположный

ц-Й-

ZmiOfr-fKolm) lot .

I r ZYfl12Ll2loi , .. Мtn,

I r 2уд1 (1ф + Ко lot) . 1lotJ

0

5

Устройство, реализующее предлагаемый способ определения мест повреждения воздушных линий электропередачи, работает следующим образом.

Блоки формирования реактивной составляющей сопротивления 1 и реактивной составляющей первого напряжения 2, реактивной составляющей второго напряжения 3 производят преобразование входных синусоидальных величин в цифровую форму, т.е. в виде двух величин, пропорциональных ортогональным составляющим синусоидальной величины.

На выходе блока 1 появляется напряжение Ui, пропорциональное величине

Ui-м-У loi

,

(5).

20

а на выходе блока 2 - напряжение U2. пропорциональное величине- U2,|mrZyfll(lt + Kolo.): (6)

Далее с помощью делителя 5 определяется их отношение. В результате на выходе блока деления 5 появляется напряжение Уз, пропорциональное величине

U3

I г ZVfll2 lOM , ,

(7)

Im { ZyAl ( 1ф + Ко lOI )/101 3

На выходе блока 3 выдается напряжение U4. пропорциональное величине

(2)

U4

I Г 1

35

На выходе делителя 6 появляется напряжение Us, пропорциональное величине

U5

M-3fflJ2Jo L

Щ|

I r 2уд1 С Ф + «оIQI) 1 lm loi

(8)

45

50

55

которое с учетом направления тока нулевой последовательности Ion неповрежденной линии (оно определяется органом 4 направления мощности) подается на входы еумма- тора-вычитателя 8 и умножителя 11. На выходе сумматора-вычитателя 8 появляется напряжение Ue, пропорциональное величине, равной знаменателю выражения (2). которое вместо с напряжением Уз подается на вход делителя 7.

Напряжение U на выходе умножителя 11, пропорциональное величине, равной числителю второго члена выражения (4), вместе с напряжением Us и сигналом органа 4 направления мощности с учетом работы логического элемента НЕ 13 подается на вход сумматора-вычитателя 9.

Напряжение Us на выходе делителя 7, соответствующее величине согласно выражению (2), подается на мультиплексор 12 и компаратор 10, и напряжение Ug на выходе сумматора-вычитателя 9, соответствующее величине согласно выражению (4), подается на мультиплексор 12. Далее в зависимости от работы компаратора 10, который определяет на каком из участков поврежденной линии (с взаимоиндукцией или без нее) произошло короткое замыкание, мультиплексор 12 подает на вход выходного блока 14 соответствующее напряжение (либо Us, либо Ug). На выходе блока 14 выдается действительное расстояние- до места повреждения.

Формула изобретения Способ определения мест повреждения воздушных линий электропередачи, при котором производят формирование компенсированного фазного тока, сопротивления и его реактивной составляющей, причем сопротивление формируют пропорциональным отношению фазного напряжения к току нулевой последовательности поврежденной линии, а также формируют реактивную составляющую первого напряжения, пропорциональную отношению компенсированного фазного тока к току нулевой последовательности поврежденной линия, формируют отношение реактивной составляющей сопротивления к реактивной составляющей первого напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при однофазных коротких замыканиях, дополнительно формируют реактивную составляющую второго -напряжения, пропорциональную отношению тока нулевой последовательности неповрежденной линии к току нулевой последовательности поврежденной линии электропередачи, имеющей электромагнитную связь с неповрежденной линией на части трассы, а также определяют полярность реактивной составляющей второго напряжения, а расстояние до места повреждения при однофазном коротком замыкании определяют по формуле

lot

g lmr2vnl(U+KoJDlViPll

МЈуд12.

1 ±

0

(1ф + Ко1о|)/1о|

а если полученное расстояние окажется больше длины участка поврежденной линии, имеющего электромагнитную связь с неповрежденной линией, то действительное расстояние до места повреждения определяется по формуле

е«.}

I г ТилП Litipt ,

,jn, - .± я .«L,

lrof zyai +Ј.&) j |ra(JkaiIk±jy«Ij

где f- расстояние от подстанции, принятой за начало отсчета, до места повреждения, км;

Im - реактивная составляющая комплексной величины;

иф 1ф - фазные напряжения и ток поврежденной фазы;

loi и loit -токи нулевой последовательности соответственно поврежденной и неповрежденной линии;

2уд1,2уд12 - удельные полные сопротивления соответственно прямой последовательности и взаимоиндукции взаимодействующих воздушных линий, Ом/км;

Ко - коэффициент компенсации тока нулевой последовательности поврежденной линии

2удо - 2уд1 . 2УД1

Ко

Иудо - удельное полное сопротивление нулевой последовательности поврежденной линии, Ом/км;

L.12 - длина участка поврежденной линии, имеющего электромагнитную связь с неповрежденной линией.

Изобретение может быть использовано при создании устройств для определения мест повреждения воздушных линий электропередачи по параметрам аварийного режима, в частности линий напряжением 110 кВ и выше, имеющих электромагнитную связь между собой на части трассы. Цель Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании устройств для определения мест повреждения воздушных линий электропередачи, в частности линий напряжением 110 кВ и выше, имеющих электромагнитную связь между собой на части трассы. Целью изобретения является повышение точности определения мест повреждения воздушных линий, имеющих изобретения - повышение точности определения мест повреждения воздушных линий, имеющих электромагнитную связь между . собой на части трассы,, Способ определения мест повреждения воздушных линий электропередачи состоит в том, что производят формирование компенсированного фазного тока, сопротивления и его реактивной составляющей, причем сопротивление формируют пропорциональным отношению фазного напряжения к току нулевой последовательности, формируют реактивную составляющую первого напряжения, пропорциональную отношению компенсированного фазного тока к току нулевой последовательности, формируют отношение реактивных составляющих сопротивления и первого напряжения. Дополнительно формируют реактивную составляющую второго напряжения, пропорциональную отношению тока нулевой последовательности4 неповрежденной линии к току нулевой последовательности поврежденной линии, а также измеряют полярности реактивной составляющей второго напряжения. 2 ил. электромагнитную связь между собой на части трассы, при однофазных коротких замыканиях путем вычисления численного значения величины расстояния до места повреждения по выражению, в котором используются мнимые величины напряжений, сформированных из соотношений компенсированного фазного тока, фазного напряжения, тока нулевой последовательности поврежденной линии и дополнительного учета мнимой составляющей напряжения, IS VI Ю СП СЛ (Л

Фиг.1

ПСБЖ

Фиг. 2