RU2279687C1 - Способ определения расстояния до места однофазного дугового замыкания в радиальных распределительных сетях - Google Patents
Способ определения расстояния до места однофазного дугового замыкания в радиальных распределительных сетях Download PDFInfo
- Publication number
- RU2279687C1 RU2279687C1 RU2004134646/28A RU2004134646A RU2279687C1 RU 2279687 C1 RU2279687 C1 RU 2279687C1 RU 2004134646/28 A RU2004134646/28 A RU 2004134646/28A RU 2004134646 A RU2004134646 A RU 2004134646A RU 2279687 C1 RU2279687 C1 RU 2279687C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- distance
- line
- point
- maximum
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике. Сущность: напряжение поврежденной фазы регистрируют на шинах источника питания в начальный момент замыкания, аппроксимируют полиномом второй степени. Определяют абсолютное максимальное значение производной в начале участка аппроксимации, нормируют по отношению к напряжению пробоя. По расчетной зависимости расстояния до места замыкания от максимума нормированной производной напряжения для конкретной линии в данной сети определяют приближенное расстояние Lзп до места замыкания. Одновременно с напряжением поврежденной фазы регистрируют переходный ток нулевой последовательности в поврежденном присоединении. В этом токе подавляют высшие частоты электрическим фильтром с динамической частотой среза 
. На обработанной кривой тока нулевой последовательности определяют первый максимум, соответствующий ему момент времени t1, и временной отрезок 
где ν - скорость электромагнитной волны в линии, К - коэффициент, линейно изменяющийся от 0,1 до 0,2 при увеличении приближенно определенного расстояния Lзп от начала до конца линии. На этом отрезке определяют второй максимум того же знака и его время t2. Уточненное расстояние до места замыкания рассчитывают по выражению 
. Технический эффект: повышение точности определения расстояния без отключения от источника питания поврежденной линии. 3 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения расстояний до мест однофазных замыканий в распределительных сетях радиальной структуры.
Известен способ определения расстояния до места однофазного замыкания в радиальных распределительных сетях [1], который основан на измерении времени между моментом посылки в линию зондирующего электрического импульса и моментом прихода в начало линии импульса, отраженного от места замыкания. Послав в линию импульс, измеряют интервал tp - время двойного пробега этого импульса до места замыкания. Расстояние до места замыкания находят как L3=νtp/2, где ν - скорость распространения электромагнитного импульса по линии.
Использование этого способа в автоматическом режиме, когда измерения проводятся на линиях, включенных под рабочее напряжение электрической сети крайне затруднительно для радиальной сети, поскольку в этом случае имеют место многократные отражения от неповрежденных линий, накладывающиеся на полезный сигнал и искажающие его. Сложность применения этого способа также заключается в том, что измерение напряжения должно проводиться в период горения дуги замыкания, только в этом случае информация является значимой. Горение же дуги при дуговых замыканиях длится несколько миллисекунд, что затрудняет получение требуемой измерительной информации.
Отмеченные сложности интерпретации и анализа измерительных осциллограмм могут приводить к результатам измерений, существенно далеким от истинных.
Кроме того, известен способ определения расстояния до места однофазного замыкания в радиальных распределительных сетях [2], взятый в качестве прототипа и применяемый на включенных в сеть линиях. В данном способе напряжение поврежденной фазы регистрируют на шинах источника питания в начальный момент замыкания. аппроксимируют полиномом второй степени, определяют абсолютное максимальное значение производной 
в начале участка аппроксимации, нормируют по отношению к напряжению пробоя и по расчетной зависимости расстояния до места замыкания от максимума нормированной производной напряжения 
для конкретной линии в данной сети определяют приближенное расстояние Lзп до места замыкания.
Недостатком способа является низкая точность определения расстояния L3 при удаленных от источника питания замыканиях, что обусловлено малой скоростью (крутизной) изменения производной фазного напряжения .
Анализ приведенного уровня техники свидетельствует о том, что задачей изобретения является создание более точного способа определения расстояния до места замыкания при неотключенном присоединении в радиальных распределительных сетях.
Это достигается тем, что в известном способе определения расстояния до места однофазного замыкания, основанном на регистрации напряжения на поврежденной фазе в начале линии, измеряемое напряжение в начальный момент замыкания аппроксимируют полиномом второй степени, определяют абсолютное максимальное значение производной в начале участка аппроксимации, нормируют по отношению к напряжению пробоя и по расчетной зависимости расстояния до места замыкания от максимума нормированной производной напряжения для конкретной линии в данной сети определяют приближенное расстояние до места замыкания Lзп. Одновременно с напряжением поврежденной фазы регистрируют в поврежденном присоединении переходный ток нулевой последовательности, подавляют в нем высшие частоты, превышающие частоту среза 
. На обработанной кривой тока нулевой последовательности определяют первый максимум, соответствующий ему момент времени t1, и временной отрезок 
где 
L - длина линии, на котором определяют второй максимум того же знака и его время t2, уточненное расстояние до места замыкания рассчитывают по выражению 
На фиг.1 приведен пример радиальной сети, в которой реализуется предлагаемый способ; на фиг.2 - расчетная осциллограмма напряжения в месте регистрации при точном моделировании переходного процесса замыкания в сети и аппроксимация напряжения в начальный момент замыкания; на фиг.3 - кривые переходного тока нулевой последовательности 3i0(t) в линии с замыканием на землю.
Устройство (фиг.1) содержит схему сети, в которой к главному питающему пункту 1 (ГПП) через линии электропередачи 2, 3, 4, 5 подключены трансформаторные подстанции нагрузки 6, 7, 8, 9 (ТП); на каждой линии передачи установлены трансформаторы тока нулевой последовательности 10 (ТТНП), нагруженные на резисторы 11 (Rн).
Способ осуществляется следующим образом.
В процессе замыкания на землю на одной из отходящих линий 2, 3, 4, 5 (фиг.1) на шинах питающего пункта 1 (фиг.1) регистрируют напряжение поврежденной фазы (например, выполняя мониторинг перенапряжений [3, 4]) и выделяют присоединение с замыканием любым из известных способов, реализуя, например, принцип раздельной фиксации полярностей первых полуволн высокочастотных токов нулевой последовательности [5]. После пробоя изоляции в сети возникают колебания, которые фиксируются в виде напряжений на шинах ГПП.
Регистрируемое в начальный момент замыкания напряжение аппроксимируют полиномом второй степени, дифференцируют и находят максимум производной (абсолютное значение) в начале участка аппроксимации.
Используя значение напряжения пробоя UП на поврежденной фазе, нормируют полученное значение по отношению к напряжению UП (взятому, например, в относительных единицах):
Для всех присоединений в конкретной сети с учетом ее топологии предварительно определяют путем любого способа моделирования расчетные зависимости нормированных максимальных значений производных от расстояния до места замыкания. Такие зависимости, например, могут быть получены с помощью комплекса программ [6, 7] путем составления расчетной схемы замещения сети и моделирования начальной стадии процесса однофазного замыкания. Начальная часть процесса изменения напряжения на поврежденной фазе во время замыкания аппроксимируют, как указано выше, и определяют максимальное значение производной.
По значению максимальной производной, полученной на основе реально зарегистрированного напряжения, определяют по ранее полученным расчетным зависимостям приближенно расстояние до места замыкания Lзп на конкретной линии в данной сети.
На фиг.2 приведен пример расчетной осциллограммы напряжения в начальный момент замыкания, полученной с помощью программного обеспечения [7], и кривой аппроксимации напряжения. Для линий с различными первичными параметрами и различными длинами зависимости производной от расстояния до места замыкания будут отличаться.
Далее приближенное расстояние до места замыкания Lзп используют для получения более точного значения. Кривую переходного тока нулевой последовательности, которая фактически представляет напряжение на нагрузочном сопротивлении Rн, обрабатывают, подвергая фильтрации, отсекают высшие частоты различных побочных волновых процессов, имеющих место в сети, которые могут привести к ошибочному определению расстояния. Частоту среза фильтра нижних их частот приближенно определяют как 
. На кривой переходного тока 3i0(t) находят первый максимум напряжения и соответствующее ему время t1. Это время можно рассматривать как момент прихода волны от места замыкания в начало линии. К времени t1 прибавляют время двойного пробега волны по линии 
, определяемое по приближенному расстоянию Lзп в соответствии с волновым способом [8], от которого в обе стороны откладывают зону поиска следующего максимума напряжения шириной, определяемой параметром К. Значение параметра К зависит от предварительно определенного расстояния Lзп, поскольку погрешность способа [2] возрастает с увеличением расстояния до места замыкания. Приближенно К принимают линейно изменяющимся от 0,1 до 0,2 при варьировании расстояния Lзп от начала до конца линии, т.е. 
, где L - длина линии. Таким образом, поиск второго максимума напряжения выполняют на отрезке времени 
.
Момент времени, соответствующий второму максимуму, обозначают t2, после чего уточненное расстояние определяют как 
.
Ни фиг.3. приведена кривая переходного тока нулевой последовательности (1) в воздушной линии (ВЛ) реальной радиальной распределительной сети 10 кВ при искусственном дуговом замыкании на землю на расстоянии 54 км от источника (длина ВЛ 77 км). Предварительно определенное расстояние составило Lзп=59 км.
Обработка переходного тока нулевой последовательности выполнена фильтром нижних частот (фильтром Чебышева первого рода) с частотой среза 5 кГц и коэффициенте затухания 40 дБ на частоте 30 кГц (кривая 2 на фиг.3). Крутизна затухания фильтра не является критичной и может составлять 12-18 дБ на октаву. Некритична также и неравномерность коэффициента передачи фильтра в полосе пропускания, которая допустима до 2 дБ. Время первого максимума составило t1=410 мкс, временной отрезок, на котором выполняется поиск второго максимума, t∈ [733, 873] мкс (ширина участка поиска второго максимума 
). Время второго максимума составило t2=750 мкс, уточненное расстояние до места замыкания - L3=51 км, и погрешность в определении расстояния после уточнения уменьшилась с 9,3 до 5,5%.
Таким образом, определение расстояния до места замыкания на землю без отключения присоединения осуществляется в два этапа: путем предварительной оценки расстояния на основе максимальной производной, регистрируемой в момент замыкания, и последующего уточнения этого значения на основе измерения и обработки тока нулевой последовательности в линии с замыканием. Применение данного двухэтапного способа позволяет определять расстояния до мест замыкания в радиальных распределительных сетях с высокой точностью.
Источники информации
1. Измерение расстояний до мест повреждений на воздушных и кабельных линиях электропередачи и связи / В.Л.Бакиновский, А.П.Осадчий, Н.И.Сосфенов, В.К.Спиридонов. - ЦНИЭЛ, 1954, вып.2.
2. Патент РФ №2216749 (от 11.01.2002). Способ определения расстояния до места однофазного замыкания на землю в распределительных сетях / Качесов В.Е., 2004, БИ №2.
3. Качесов В.Е., Ларионов В.Н., Овсянников А.Г. О результатах мониторинга перенапряжений при однофазных дуговых замыканиях на землю в распределительных кабельных сетях // Электрические станции, 2002, №8.
4. Кадомская К.П., Качесов В.Е., Лавров Ю.А., Овсянников А.Г., Сахно В.А. Диагностика и мониторинг кабельных сетей средних классов напряжения // Электротехника, 2000, №11.
5. Майборода В.Н., Обабков В.К. Внедрение устройств полного подавления дуговых замыканий на землю в сети СИ 6 кВ Тюменской ТЭЦ-1 на основе резонансного заземления нейтрали. / Доклады научно-технической конференции "Режимы заземления нейтрали сетей 3-6-10-35 кВ". - Новосибирск: ГЦРО, 2000.
6. H.W.Dommel. Digital computer solution of electromagnetic transients in single and multi-phase networks // IEEE Trans. Power App. and Systems, vol. PAS-88, April 1969, pp.388-399.
7. The Electromagnetic Transients Program (EMTP). Rule Book 1, 2. DCG/EPRJ, 1996.
8. Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. М.: Энергоатомиздат, 1982.
Claims (1)
- Способ определения расстояния до места однофазного замыкания в радиальных распределительных сетях, заключающийся в том, что напряжение поврежденной фазы регистрируют на шинах источника питания в начальный момент замыкания, аппроксимируют полиномом второй степени, определяют абсолютное максимальное значение производной в начале участка аппроксимации, нормируют по отношению к напряжению пробоя и по расчетной зависимости расстояния до места замыкания от максимума нормированной производной напряжения для конкретной линии в данной сети определяют приближенное расстояние Lзп до места замыкания, отличающийся тем, что одновременно с напряжением поврежденной фазы регистрируют в поврежденном присоединении переходный ток нулевой последовательности, подавляют в нем высшие частоты, превышающие частоту срезана обработанной кривой тока нулевой последовательности определяют первый максимум, соответствующий ему момент времени t1 и временной отрезок
где
L - длина линии, ν - скорость электромагнитной волны в линии,на котором определяют второй максимум того же знака и его время t2, уточненное расстояние до места замыкания рассчитывают по выражению
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004134646/28A RU2279687C1 (ru) | 2004-11-26 | 2004-11-26 | Способ определения расстояния до места однофазного дугового замыкания в радиальных распределительных сетях |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004134646/28A RU2279687C1 (ru) | 2004-11-26 | 2004-11-26 | Способ определения расстояния до места однофазного дугового замыкания в радиальных распределительных сетях |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004134646A RU2004134646A (ru) | 2006-05-10 |
| RU2279687C1 true RU2279687C1 (ru) | 2006-07-10 |
Family
ID=36656709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004134646/28A RU2279687C1 (ru) | 2004-11-26 | 2004-11-26 | Способ определения расстояния до места однофазного дугового замыкания в радиальных распределительных сетях |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2279687C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2668336C1 (ru) * | 2017-09-11 | 2018-09-28 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Способ определения места короткого замыкания на линиях электропередач |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110927516B (zh) * | 2019-11-14 | 2022-01-21 | 长沙理工大学 | 基于接地变压器分接抽头接地的配电网单相接地故障辨识方法及系统 |
| CN113466623B (zh) * | 2021-06-29 | 2022-04-19 | 华中科技大学 | 基于暂态突变电流的牵引网故障测距方法、系统及介质 |
-
2004
- 2004-11-26 RU RU2004134646/28A patent/RU2279687C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2668336C1 (ru) * | 2017-09-11 | 2018-09-28 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Способ определения места короткого замыкания на линиях электропередач |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004134646A (ru) | 2006-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mora-Florez et al. | Comparison of impedance based fault location methods for power distribution systems | |
| CN109387743B (zh) | 利用中性点切换及由此产生行波注入信号的单端测距方法 | |
| RU2393572C2 (ru) | Способ и устройство для определения момента коммутации электрического коммутационного аппарата | |
| WO2009081215A2 (en) | Equipment and procedure to determine fault location and fault resistance during phase to ground faults on a live network | |
| RU2637378C1 (ru) | Способ дистанционного определения места однофазного замыкания на землю | |
| Cornick et al. | Steep-fronted switching voltage transients and their distribution in motor windings. Part 2: Distribution of steep-fronted switching voltage transients in motor windings | |
| Schweitzer et al. | Defining and measuring the performance of line protective relays | |
| Aleksandrova et al. | A development of shunt reactor controlled energizing theory | |
| Heindl et al. | Transformer modeling based on standard frequency response measurements | |
| RU2279687C1 (ru) | Способ определения расстояния до места однофазного дугового замыкания в радиальных распределительных сетях | |
| Saied | Capacitor switching transients: analysis and proposed technique for identifying capacitor size and location | |
| CN106771843A (zh) | 一种单芯电力电缆的故障行波测距方法 | |
| da Silva et al. | Lightning in hybrid cable-overhead lines and consequent transient overvoltages | |
| Komoda et al. | Development of a current detection type cable fault locator | |
| Clark et al. | Partial discharge pulse propagation, localisation and measurements in medium voltage power cables | |
| Melvold et al. | Transient overvoltages on an HVDC bipolar line during monopolar line faults | |
| Van Craenenbroeck et al. | Experimental and numerical analysis of fast transient phenomena in distribution transformers | |
| Steurer et al. | Calculating the transient recovery voltage associated with clearing transformer determined faults by means of frequency response analysis | |
| RU2216749C2 (ru) | Способ определения расстояния до места однофазного замыкания на землю в распределительных сетях | |
| Thomas et al. | A novel transmission-line voltage measuring method | |
| Norris | The lightning strength of power transformers | |
| Javaid et al. | High pass filter based traveling wave method for fault location in VSC-Interfaced HVDC system | |
| Leterme et al. | HVDC grid protection algorithm performance assessment | |
| RU2305293C1 (ru) | СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ НАПРЯЖЕНИЯ 6( 10 ) - 35 кВ С ИЗОЛИРОВАННОЙ ИЛИ КОМПЕНСИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ | |
| Chowdhuri | Response of overhead lines of finite length to nearby lightning strokes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091127 |