CZ302419B6 - Zpusob a zarízení pro detekci poruchy vysokonapetového závesného izolovaného vodice - Google Patents

Abstract

Z okolí izolovaného závesného vodice se snímá elektrické pole. Ze získaného signálu se oddeluje impulzní složka, která se s výhodou digitalizuje a dále se frekvencne filtruje, což se provádí propuštením pouze složek signálu ve vysokofrekvencní oblasti. Po frekvencní filtraci se vypocítávají efektivní hodnoty impulzní složky odpovídající urcitému, predem zadanému casu a zvolené délce casového intervalu. Hodnoty se zaznamenávají a následne a/nebo soubežne se srovnávají efektivní hodnoty odpovídající ruzným casum snímání. Ze vzájemného srovnávání hodnot se detekuje porucha vysokonapetového závesného izolovaného vodice. Zarízení (1) obsahuje snímac (3) rozptylového elektrického pole, který je pripojen pres jednotku (55) pro získání impulzní složky k frekvencnímu filtru (7), který je dále pripojen k výpocetní jednotce (8), jejíž výstup (82) je spojen s vyhodnocovací jednotkou (9). Jednotka (55) pro získání impulzní složky se s výhodou sestává z delice napetí (4) a ze zarízení pro oddelení impulzní složky (54). Delic napetí (4) je s výhodou kapacitní a snímac (3) rozptylového elektrického pole je prstencový, obepínající izolaci závesného izolovaného vodice (2). Mezi jednotkou (55) pro získání impulzní složky a frekvencním filtrem (7) nebo zarízením (54) pro oddelení impulzní složky a frekvencním filtrem (7) je zarazen A/D prevodník (6). S výhodou jsou výpocetní jednotka (8) a vyhodnocovací jednotka (9) spolu sdruženy, pricemž vyhodnocovací jednotka (9) muže být pripojena k zarízení (93) pro dálkový prístup nebo je toto zarízení do vyhodnocovací jednotky (9) integrováno.

Description

Způsob a zařízení pro detekci poruchy vysokonapěťového závěsného izolovaného vodiče

Oblast techniky

Vynález se týká distribuce elektrické energie a řeší detekcí poruchy vysokonapěťového elektrického rozvodu obsahujícího izolované závěsné vodiče, která je způsobena přetržením izolovaného závěsného vodiče.

Dosavadní stav techniky

Je známo, že se u vysokonapěťových rozvodů v odlehlých oblastech a v místech se zvýšenou pravděpodobností kontaktu závěsných vodičů s okolím, používají izolované závěsné vodiče, a to za účelem snížení pravděpodobnosti vzniku poruchy. Stávající systémy zjišťování závad na vysokonapěťových rozvodech jsou založeny na zjištění krátkého spojení mezi fázovým vodičem a zemí, ke kterému dochází při přetržení fázového vodiče. Při přetržení izolovaného závěsného vodiče však k zemnímu spojení nedochází, takže známé systémy jsou v takových případech nepoužitelné.

Dále je známo, že přetržení izolovaného závěsného vodiče trojfázového elektrického rozvodu lze zjistit pouze v případě, kdy k němu došlo v blízkosti rozvodny, neboť tato závada se projeví vznikem nesymetrie.

Zařízení ani metody, pomocí kterých by bylo možno zjistit přerušení izolovaného závěsného vodiče v třífázové síti, nejsou známy.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody řeší způsob a zařízení pro detekci poruchy vysokonapěťového závěsného izolovaného vodiče podle tohoto vynálezu. Podstatou způsobuje, že se z okolí izolovaného vodiče snímá elektrické rozptylové pole, načež se ze získaného signálu odděluje impulzní složka, která se dále frekvenčně filtruje. Poté se vypočítávají efektivní hodnoty impulzní složky odpovídající určitému, předem zadanému času a zvolené délce časového intervalu, přičemž se alespoň jedna hodnota zaznamenává a následně a/nebo souběžně se srovnávají efektivní hodnoty odpovídající různým časům snímání. Porucha vysokonapěťového závěsného izolovaného vodiče se detekuje ze vzájemného srovnávání hodnot. Alternativně je podstatou, že se před frekvenční filtrací impulzní složky signál digitalizuje a že frekvenční filtrace impulzní složky se provádí odstraněním signálů o frekvenci nejvýše 20 kHz.

Podstatou zařízení je, že obsahuje snímač rozptylového elektrického pole, kterýje připojen přes jednotku pro získání impulzní složky k frekvenčnímu filtru. Frekvenční filtr je dále připojen k výpočetní jednotce, jejíž výstup je spojen s vyhodnocovací jednotkou. Alternativně sestává jednotka pro získání impulzní složky z děliče napětí a ze zařízení pro oddělení impulzní složky, které jsou s výhodou sdruženy. Dle dalších alternativ je dělič napětí kapacitním děličem napětí, snímač rozptylového elektrického pole je prstencový a obepíná izolaci závěsného izolovaného vodiče, mezi jednotkou pro získání impulzní složky a frekvenčním filtrem nebo mezi zařízením pro oddělení impulzní složky, které je součástí jednotky pro získání impulzní složky a frekvenčním filtrem je zařazen A/D převodník. Alternativně mohou být dále výpočetní jednotka a vyhodnocovací jednotka sdruženy do výpočetní a vyhodnocovací jednotky nebo může být vyhodnocovací jednotka připojena k zařízení pro dálkový přístup nebo může být zařízení pro dálkový přístup do vyhodnocovací jednotky integrováno.

Výhodou vynálezu je spolehlivá identifikace poruchy třífázového distribučního systému, která je způsobena přerušením izolovaného vodiče některá z fází v případě, pokud k tomuto přerušení došlo ve velké vzdálenosti od rozvodny. Při umístění zařízení podle tohoto vynálezu po určitých úsecích na sloupy venkovního vedení je možné nejen identifikovat postižený vývod, ale též vymezit místo poruchy, což vede ke zkrácení doby poruchového provozu na minimum.

Přehled obrázků na výkresech

Blokové schéma zařízení pro detekci poruchy vysokonapěťového závěsného vodiče opatřeného izolací pro jednu fázi je podle příkladu 1 znázorněno na obrázku 1 a podle příkladu 2 na obr. 2.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Na začátku třífázového vysokonapěťového vedení, obsahujícího tři vysokonapěťové závěsné izolované vodiče 2, se na sloupu nacházejí tři zařízení 1 pro detekci poruchy vysokonapěťového izolovaného závěsného vodiče 2. Ke každému vysokonapěťovému závěsnému izolovanému vodiči 2 přísluší jedno zařízení i pro detekci poruchy. Každé zařízení i pro detekcí poruchy vysokonapěťového izolovaného závěsného vodiče 2 obsahuje snímač 3 rozptylového elektrického pole, který je příkladně kovový a má tvar například prstence obepínajícího izolaci vysokonapěťového závěsného izolovaného vodiče 2 nebo jakékoliv jiné zařízení umožňující snímat rozptylové elektrické pole. Snímač 3 rozptylového elektrického pole je připojen k vyhodnocovací jednotce 9, a to postupně přes jednotku 55 pro získání impulzní složky, přes A/D převodník 6, přes frekvenční filtr 7 a přes výpočetní jednotku 8. Jednotka 55 pro získání impulzní složky sestává z děliče 4 napětí a ze zařízení 54 pro oddělení impulzní složky, jehož součástí je analogový filtr ve funkci pásmové zádrže pro 1, harmonickou systémovou frekvenci napěťového signálu. Dělič 4 napětí je příkladně kapacitní dělič napětí a je se zařízením 54 pro oddělení impulzní složky sdružen prostřednictvím společně sdíleného druhého kapacitoru 43. Primární strana děliče 4 napětí je tvořena prvním snímacím kapacitorem 42 o kapacitě např. 60pF a sekundární strana děliče 4 je tvořena druhým kapacitorem 43, jehož hodnota představuje např. 258 pF na každý metr délky vedení mezi prvním výstupem 44 děliče 4 napětí a vstupem 61. A/D převodníku 6, Snímač 3 rozptylového elektrického pole je přímo spojen se vstupem jednotky 55 pro získání impulzní složky, představujícím současně vstup 44 děliče 4 napětí. Vstup 44 děliče 4 napětí je spojen s prvním vývodem prvního kapacitoru 42. Druhý vývod prvního kapacitoru 42 je spojen jak s prvním vývodem druhého kapacitoru 43, tak i s prvním výstupem 44 děliče 4 napětí. Mezi prvním výstupem 44 děliče 4 napětí a jeho druhým výstupem 45 je dále zapojen rezistor 5. Rezistor 5 tvoří s druhým kapacitorem 43 součást zařízení 54 pro oddělení impulzní složky. Druhý výstup 45 děliče 4 napětí je připojen k zemnímu vstupu 62 A/D převodníku, se kterým je společně uzemněn.

A/D převodník 6, obsahující vysokorychlostní měřící kartu, je svým výstupem 63 spojen se vstupem Ti frekvenčního filtru 7. Výstup 72 frekvenčního filtru 7 je dále spojen se vstupem 81 výpočetní jednotky 8, jejíž výstup 82 je dále spojen se vstupem 94 vyhodnocovací jednotky 9, jejíž výstup je spojen se zařízením 93 pro dálkový přístup, které je do vyhodnocovací jednotky 9 integrováno. Zařízení 93 pro dálkový přístup je schopno komunikovat s dispečinkem 10, který se nachází v rozvodně.

Zařízení podle příkladu 1 pracuje následovně. Průběh rozptylového elektrického pole na povrchu izolace vysokonapěťového závěsného izolovaného vodiče 2 je snímán snímačem 3 rozptylového elektrického pole. Dělič 4 napětí funguje spolu s rezistorem 5 jako pásmová zádrž pro základní složku elektrického pole signálu, proto propustí pouze impulzní složku tohoto signálu. Impulzní složka signálu je A/D převodníkem 6 digitalizována a frekvenčním filtrem 2 jsou následně propuštěny pouze složky signálu ve vysokofrekvenční oblasti.

Signál je dále veden do výpočetní jednotky 8 a do vyhodnocovací jednotky 9. Výpočetní jednotka 8 v předem zadaných časových intervalech vyhodnocuje efektivní hodnoty impulzní složky elektrického pole a ukládá je do databáze. Vyhodnocovací jednotka 9 srovnává nově zjištěnou efektivní hodnotu impulzní složky elektrického pole s hodnotami uloženými v databázi, které odpovídají předcházejícím časovým úsekům. Na základě rozdílů efektivních hodnot impulzní složky elektrického pole, odpovídajícím různým časovým úsekům, zjišťuje vyhodnocovací jednotka 9 zda došlo ke vzniku poruchy. Pokud je rozdíl efektivních hodnot impulzní složky elektrického pole větší než nula, zařízení detekuje poruchu. Je-li zjištěna porucha, je poruchový signál vyslán zařízením 93 pro dálkový přístup do dispečinku J_0.

Příklad 2

Zařízení podle tohoto příkladu se od zařízení popsaného v příkladu 1 liší tím, že dělič 4 napětí představuje samostatný blok, který není sdružen se zařízením 54 pro oddělení impulzní složky. Dělič 4 napětí proto obsahuje výstup 46 a zařízení 54 pro oddělení impulzní složky obsahuje vstup 56. Výstup 46 děliče napětí je spojen se vstupem 56 zařízení 54 pro oddělení impulzní složky. Dále se zařízení podle příkladu 2 liší od zařízení podle příkladu 1 tím, že výpočetní jednotka 8 a vyhodnocovací jednotka 9 jsou spolu sdruženy a vytvářejí výpočetní a vyhodnocovací jednotku 89, jejíž výstup 92 je elektrickým vedením 96 spojen s dispečinkem 10. Zařízení podle příkladu 2 pracuje stejně jako zařízení podle příkladu 1.

Ve výhodném provedení je vyhodnocovací jednotka 9 připojena k zařízení pro dálkový přístup.

Průmyslová využitelnost

Vynálezu lze využít u vysokonapěťových distribučních rozvodů elektrické energie, které obsahují izolované vodiče.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob detekce poruchy vysokonapěťového závěsného izolovaného vodiče, kdy se z okolí izolovaného vodiče snímá elektrické rozptylové pole, vyznaěnjící se tím, že se ze získaného signálu odděluje impulzní složka, která se dále frekvenčně filtruje, načež se vypočítávají efektivní hodnoty impulzní složky odpovídající určitému, předem zadanému času a zvolené délce časového intervalu, přičemž se alespoň jedna hodnota zaznamenává a následně a/nebo souběžně se srovnávají efektivní hodnoty odpovídající různým časům snímání, a ze vzájemného srovnávání hodnot se detekuje porucha vysokonapěťového závěsného izolovaného vodiče.
2. 2. Způsob podle nároku l, vyznačující se tím, že před frekvenční filtrací impulzní složky se signál amplitudově a frekvenčně upraví pro vyhodnocovací jednotku (9).
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že frekvenční filtrace impulzní složky se provádí tak, že se propouštějí pouze složky signálu ve vysokofrekvenční oblasti.
4. 4. Zařízení pro provádění způsobu detekce poruchy vysokonapěťového závěsného izolovaného vodiče podle nároku 1 nebo 2 nebo 3, vyznačující se tím, že obsahuje snímač (3) rozCZ 302419 B6 ptylového elektrického pole, který je připojen přes jednotku (55) pro získání impulzní složky k frekvenčnímu filtru (7), který je dále připojen k výpočetní jednotce (8), jejíž výstup (82) je spojen s vyhodnocovací jednotkou (9).
5. 5 5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že snímač (3) rozptylového elektrického pole je prstencový a obepíná izolaci vysokonapěťového závěsného izolovaného vodiče (2).