CZ20390U1 - Zařízení pro zjišťování poruch vedení vysokého napětí s izolovanými závěsnými vodiči - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká distribuce elektrické energie a řeší zařízení pro zjišťování poruchy vysokonapěťového elektrického rozvodu obsahujícího izolované závěsné vodiče.

Dosavadní stav techniky

Je známo, že se v odlehlých oblastech a ve špatně přístupném terénu, zejména pokud hrozí nebezpečí vzniku poruchy v důsledku kontaktu vodičů s okolím, používají v rozvodech vysokého napětí izolované vodiče. Jsou známa zařízení pro zjišťování závad na rozvodech vysokého napětí, která jsou založena na zjištění jednopólové zemní poruchy mezi fázovým vodičem a zemí, ke kterému dojde pri přetržení fázového vodiče. Je-li však použit izolovaný vodič, ke vzniku jednopólové zemní poruchy nedojde. Z popisu dokumentu CZ 19263 je známo zařízení pro detekci poruchy vysokonapěťového závěsného izolovaného vodiče. Toto zařízení je určeno ke zjišťování závad spočívajících v přerušení izolovaného vodiče, kdy dochází k jeho pádu na zem, a to i v případě, že nedojde ke vzniku krátkého spojení. Zařízení popsané v tomto dokumentu obsahuje prstencový snímač rozptylového elektrického pole, kterým prochází sledovaný vysokonapěťový vodič. Tento snímač je připojen přes jednotku pro získání impulsní složky k frekvenčnímu filtru, který je připojen k výpočetní jednotce, jejíž výstup je spojen s vyhodnocovací jednotkou. U tohoto zařízení je snímán průběh elektrického pole na povrchu sledovaného izolovaného vysokonapěťového vodiče. Ze snímaného signálu se sleduje pouze impulsní složka, zatímco základní složka je před vlastním zpracováním signálu potlačena. Z impulsní složky jsou po předchozí digitalizaci odfiltrovány frekvence pod 10 kHz. Ze signálu obsahujícího frekvence nad 10 kHz se v předem určených časových intervalech vyhodnocují efektivní hodnoty impulsní složky elektrického pole v jednotlivých časových intervalech, které se vzájemně porovnávají za účelem zjištění, zda nedošlo k poruše. Nevýhodou tohoto zařízení je, že spolehlivě indikuje pouze přetr25 žení vodiče, přičemž další typy poruch nejsou jednoznačně identifikovatelné. Například pokud ulomená větev, která zůstala ležet pres více vodičů různých fází způsobí, že v místě styku větve s elektrickými izolovanými vodiči dochází k deformaci elektrického pole a k jeho koncentraci do místa dotyku nebo pokud se větev dotkne izolace. Tento stav, pokud není včas zjištěn, vede k postupné degradaci izolace, což při delší expozici může vyústit do mezifázového zkratu nebo do jednopólové zemní poruchy.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody řeší zařízení pro zjišťování poruch vedení vysokého napětí s izolovanými závěsnými vodiči podle tohoto vynálezu, jehož podstatou je, že obsahuje snímač elektrické složky elektromagnetického pole a snímač magnetické složky elektromagnetického pole, přičemž oba snímače jsou umístěny nejvýše 5 metrů od sledovaného izolovaného závěsného vysokonapěťového vodiče. Snímač elektrické složky elektromagnetického poleje přes první filtrační zařízení připojen k výpočetní jednotce, dále spojené s vyhodnocovací jednotkou nebo ke vstupu výpočetní a vyhodnocovací jednotky. Současně je přes druhé filtrační zařízení k výpočetní jednotce nebo ke vstupu výpočetní a vyhodnocovací jednotky připojen snímač magnetické složky elektromag40 netického pole. Alternativně je mezi výstup nejméně jednoho filtračního zařízení a vstup výpočetní jednotky nebo vstup výpočetní a vyhodnocovací jednotky zapojen nejméně jeden A/D převodník, konkrétněji je mezi výstup prvního filtračního zařízení a první vstup výpočetní jednotky zapojen první A/D převodník, zatímco mezi výstup druhého filtračního zařízení a druhý vstup výpočetní jednotky je zapojen druhý A/D převodník. Dle další alternativy je výstup vyhodnoco45 vací jednotky nebo výstup výpočetní a vyhodnocovací jednotky spojen s vedením napojeným na dispečink. Dle dalších alternativ je k výstupu vyhodnocovací jednotky nebo k výstupu výpočetní a vyhodnocovací jednotky připojeno zařízení pro dálkový přenos nebo je do vyhodnocovací jednotky nebo do výpočetní a vyhodnocovací jednotky zařízení pro dálkový přenos zaintegrováno.

-1 CZ 20390 Ul

Výhodou zařízení podle tohoto vynálezu je, že na vysokonapěťovém rozvodu obsahujícím izolované vodiče může být závada zjištěna dříve, než dojde ke vzniku destrukční poruchy např. mezifázového zkratu nebo obloukové zemní poruchy. Funguje tedy i jako zařízení pro prevenci vzniku zemních spojení a zkratů. Současné použití dvou snímačů vede ke zvýšení selektivity a ke zvýšení citlivostí, což se projeví například tím, že jedním zařízením lze sledovat velký úsek vedení, přičemž lze zjistit i takové kontakty vodičů s okolím, které nepředstavují zkrat nebo zemní spojení.

Přehled obrázků na výkresech

Obrázek 1 znázorňuje blokové schéma zařízení podle příkladu 1, zatímco obrázek 2 znázorňuje io blokové schéma zařízení podle příkladu 2 a obrázek 3 představuje zapojení podle příkladů 3 a 4.

Příklady provedení technického řešení

Příklad 1

Podle tohoto příkladného provedení je na vysokonapěťovém elektrickém vedení obsahujícím závěsné izolované vodiče použito pro sledování každého závěsného izolovaného vodiče jedno zařízení pro zjišťování poruch vedení vysokého napětí s izolovanými závěsnými vysokonapěťovými vodiči. Snímač 21 elektrické složky elektromagnetického pole a snímač 22 magnetické složky elektromagnetického pole jsou umístěny 1 metr od sledovaného izolovaného závěsného vysokonapěťového vodiče i. Snímač 21 elektrické složky elektromagnetického poleje přes první filtrační zařízení 31 a přes první A/D převodník 41 připojen k prvnímu vstupu 51 výpočetní jednotky 5. Snímač 22 magnetické složky elektromagnetického pole je připojen přes druhé filtrační zařízení 32 a přes druhý A/D převodník 42 ke druhému vstupu 52 výpočetní jednotky 5. Výstup 51 výpočetní jednotky 5 je spojen se vstupem 61 vyhodnocovací jednotky 6. Do vyhodnocovací jednotky 6 je zaintegrováno zařízení 8 pro dálkový přenos.

Zařízení podle tohoto příkladu pracuje tak, že se ve vzdálenosti 1 metr od sledovaného závěsné25 ho izolovaného vodiče samostatně snímá jak elektrická složka elektromagnetického pole tak magnetická složka elektromagnetického pole. Jak ze signálu představujícího elektrickou složku, tak ze signálu představujícího magnetickou složku, se nejprve odfiltrují frekvence pod 300 kHz, a dále se v po sobě následujících, předem určených časových intervalech o délce 100 ms sledují hodnoty reprezentující úroveň elektrické složky a úroveň magnetické složky. Příkladně se samo30 statně pro elektrickou složku i pro magnetickou složku opakovaně srovnává v posledním časovém intervalu zjištěná hodnota, představující skutečnou efektivní hodnotu signálu elektrické složky nebo skutečnou efektivní hodnotu signálu magnetické složky, se třemi hodnotami, zjištěnými ve třech předcházejících časových intervalech. Tím se zjišťuje jak okamžitý stav elektrické složky, tak okamžitý stav magnetické složky. Porucha je indikována, pokud je byť nevýrazná porucha zjištěna současně v elektrické složce a v magnetické složce nebo pokud je alespoň v jedné z těchto složek indikována výrazná porucha.

Příklad 2

Zařízení podle příkladu 2 je shodné jako zařízení popsané v příkladu 1 s tím rozdílem, že vyhodnocovací jednotka 6 obsahuje výstup 62 napojený na externí zařízení 8 pro dálkový přenos, který se příkladně realizuje prostřednictvím sítě mobilních operátorů.

Zařízení podle příkladu 2 pracuje jako zařízení popsané v příkladu 1 s tím rozdílem, že se jak pro elektrickou složku elektromagnetického pole, tak pro magnetickou složku elektromagnetického pole, sledují v jednotlivých časových intervalech střední hodnoty reprezentující úroveň signálu elektrické složky i úroveň signálu magnetické složky, přičemž každá z těchto hodnot se určuje z časového průběhu efektivní hodnoty příslušného signálu, a dále tím, že se informace o indikované poruše přenáší do dispečinku prostřednictvím sítě mobilního operátora.

-2CZ 20390 Ul

Příklad 3

Zařízení podle příkladu 3 se od zařízení popsaného v příkladu 1 liší tím, že obsahuje pouze jeden A/D převodník 4. Snímač 21 elektrické složky elektromagnetického poleje přes první filtrační zařízení 31 připojen k prvnímu stupu 411 A/D převodníku 4 a snímač 22 magnetické složky elektromagnetického pole je připojen přes druhé filtrační zařízení 32 ke druhému vstupu 412 A/D převodníku 4. Výstup 43 A/D převodníku 4 je spojen se vstupem 561 výpočetní a vyhodnocovací jednotky 56, jejíž výstup 562 je spojen s vedením 70 napojeným na dispečink 2·

Zařízení podle příkladu 3 pracuje jako zařízení popsané v příkladu 1 s tím rozdílem, že se jak pro elektrickou složku elektromagnetického pole, tak pro magnetickou složku elektromagnetického io pole, v jednotlivých časových intervalech sledují počty impulsů.

Příklad 4

Zařízení podle příkladu 4 je shodné jako zařízení popsané v příkladu 3, ale používá se stejně jako zařízení popsané v příkladu 1 s tím rozdílem, že se jak pro elektrickou složku elektromagnetického pole, tak pro magnetickou složku elektromagnetického pole, v jednotlivých časových inter15 valech provádí frekvenční analýza, přičemž se srovnávají hodnoty frekvenčního spektra ve vybraných frekvenčních pásmech.

Průmyslová využitelnost

Zařízení podle tohoto vynálezu je obecně možno použít pro zjišťování poruch, které se projevují změnou elektromagnetického pole, například poruch elektrických strojů a přístrojů.

Claims (6)

1. 20 NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zařízení pro zjišťování poruch vedení vysokého napětí s izolovanými závěsnými vysokonapěťovými vodiči (1) obsahující snímač (21) elektrické složky elektromagnetického pole, vyznačující se tím, že dále obsahuje snímač (22) magnetické složky elektromagnetického pole, kde oba snímače (21, 22) jsou umístěny nejvýše 5 metrů od sledovaného izolovaného zá25 věsného vysokonapěťového vodiče (1), přičemž snímač (21) elektrické složky elektromagnetického pole je přes první filtrační zařízení (31) připojen k výpočetní jednotce (5) dále spojené s vyhodnocovací jednotkou (6) nebo ke vstupu (561) výpočetní a vyhodnocovací jednotky (56) a současně je přes druhé filtrační zařízení (32) k výpočetní jednotce (5) nebo ke vstupu (561) výpočetní a vyhodnocovací jednotky (56) připojen snímač (22) magnetické složky elektromagne30 tického pole.
2. 2, Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi výstup (312, 322) nejméně jednoho filtračního zařízení (31, 32) a vstup (51, 52) výpočetní jednotky (5) nebo vstup (561) výpočetní a vyhodnocovací jednotky (56) je zapojen nejméně jeden A/D převodník (4, 41, 42).

   35
3. 3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že mezi výstup (312) prvního filtračního zařízení (31) a první vstup (51) výpočetní jednotky (5) je zapojen první A/D převodník (41), zatímco mezi výstup (322) druhého filtračního zařízení (32) a druhý vstup (52) výpočetní jednotky (5) je zapojen druhý A/D převodník (42).
4. 4, Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že výstup (62) vyhodnocovací

   40 jednotky (6) nebo výstup (562) výpočetní a vyhodnocovací jednotky (56) je spojen s vedením (70) napojeným na dispečink (7).

   -3CZ 20390 Ul
5. 5. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, žek výstupu (62) vyhodnocovací jednotky (6) nebo k výstupu (562) výpočetní a vyhodnocovací jednotky (56) je připojeno zařízení (8) pro dálkový přenos.
6. 6. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že do vyhodnocovací jednotky (6) 5 nebo do výpočetní a vyhodnocovací jednotky (56) je zařízení (8) pro dálkový přenos zaintegrováno.