RU2377582C1

RU2377582C1 - Method of measurement of parametres in relation to ground in resonant grounded systems

Info

Publication number: RU2377582C1
Application number: RU2008127655/28A
Authority: RU
Inventors: Владимир Федорович Ильин (RU); Владимир Федорович Ильин; Владимир Николаевич Козлов (RU); Владимир Николаевич Козлов; Михаил Иванович Петров (RU); Михаил Иванович Петров; Игорь Валерьевич Соловьев (RU); Игорь Валерьевич Соловьев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "НПП Бреслер" (ООО "НПП Бреслер"); Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА" (ООО НПП "ЭКРА")
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2009-12-27

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: invention refers to electrical engineering, namely to methods of measurement of parametres of zero-sequence loop in resonant grounded systems 6-35 kV including systems with mixed mode of neutral grounding. In loop of zero-sequence of network transient disturbance is generated, free component of transient phenomena is segregated and frequency and mechanical damping index in loop are defined. Parametres of network in relation to ground are defined based on parametres of free oscillations and known parametres of neutral grounding circuit or capacitive circuit equivalent to capacity admittance of network in relation to ground. Invention may be used in cable, aerial and aerial-cable networks with any value of admissible unsymmetry.

EFFECT: providing of operation at increased level of noise and interference.

12 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для измерения параметров контура нулевой последовательности в компенсированных электрических сетях 6-35 кВ, в том числе, и в сетях с комбинированным режимом заземления нейтрали через дугогасящий реактор и включенный параллельно ему высокоомный резистор.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to measure the parameters of the zero sequence circuit in compensated electrical networks 6-35 kV, including in networks with a combined neutral grounding mode through an arcing reactor and a high-resistance resistor connected in parallel to it.

Известен способ измерения емкости относительно земли в компенсированных электрических сетях, включающий создание на нейтрали искусственного потенциала путем введения в контур нулевой последовательности сети источника непромышленной частоты и измерение напряжения смещения нейтрали и тока дугогасящего реактора. Из этих электрических величин выделяют спектральные составляющие, соответствующие промышленной 50 Гц и непромышленной, в зависимости от используемого источника непромышленной частоты, повышенной 100 Гц или пониженной 25 Гц частот, определяют проводимости, представленные соответствующими соотношениями спектральных составляющих тока и напряжения, а затем по формулам рассчитывают емкость сети относительно земли [1].A known method of measuring capacitance relative to the ground in compensated electrical networks, including creating an artificial potential on the neutral by introducing a source of non-industrial frequency into the circuit of the zero sequence of the network and measuring the neutral bias voltage and the arc extinguishing current. From these electrical quantities, the spectral components corresponding to the industrial 50 Hz and non-industrial ones are isolated, depending on the used non-industrial frequency source, the increased 100 Hz or the lowered 25 Hz frequencies, the conductivities are represented by the corresponding ratios of the spectral components of the current and voltage, and then the capacitance is calculated by the formulas networks relative to the earth [1].

В случае использования в качестве источника непромышленной частоты генератора, формирующего две значимые частоты спектра, близкие к промышленной частоте, например 41,67 Гц и 58,33 Гц [2], процесс измерения оказывается менее зависим от изменения нагрузки и может применяться в высокосимметричных кабельных сетях.If a generator is used as a source of non-industrial frequency, generating two significant frequencies of the spectrum close to the industrial frequency, for example, 41.67 Hz and 58.33 Hz [2], the measurement process is less dependent on load changes and can be used in highly symmetric cable networks .

Применение в качестве источника непромышленной частоты генератора переменной частоты позволяет путем сканирования рабочей частоты выявить режим резонанса в измеряемом контуре и определять параметры сети, используя данные измерений на резонансной частоте [3]. На резонансной частоте измеряемые сигналы имеют максимальные уровни, что обуславливает повышение точности измерения.The use of a variable frequency generator as a non-industrial frequency source makes it possible, by scanning the operating frequency, to determine the resonance mode in the measured circuit and determine the network parameters using the measurement data at the resonant frequency [3]. At the resonant frequency, the measured signals have maximum levels, which leads to an increase in measurement accuracy.

Все рассмотренные технические решения основаны на использовании вспомогательного источника непромышленной частоты и эффективны для измерений в избирательных контурах с повышенной добротностью, когда собственная частота контура нулевой последовательности близка к промышленной. При расхождении собственной частоты измеряемого контура с промышленной частотой величины измеряемых сигналов оказываются соизмеримыми с уровнем помех и погрешность измерений возрастает. В случае измерений в низкодобротном контуре с пониженными избирательными свойствами, каковым является контур нулевой последовательности в сетях с комбинированным режимом заземления, погрешность измерений оказывается недопустимо большой. Другим недостатком является необходимость применения сложного энергоемкого оборудования в виде специализированного источника непромышленной частоты.All the considered technical solutions are based on the use of an auxiliary source of non-industrial frequency and are effective for measurements in selective circuits with high quality factor, when the natural frequency of the zero sequence circuit is close to the industrial one. If the natural frequency of the measured circuit diverges from the industrial frequency, the values of the measured signals turn out to be comparable with the level of interference and the measurement error increases. In the case of measurements in a low-Q circuit with reduced selective properties, such as a zero sequence circuit in networks with a combined grounding mode, the measurement error is unacceptably large. Another disadvantage is the need for complex energy-intensive equipment in the form of a specialized source of non-industrial frequency.

Известен способ измерения без использования вспомогательного источника, включающий несколько измерительных процедур: первое измерение фазного напряжения, напряжения смещения нейтрали и тока дугогасящего реактора и второе измерение этих же величин с временно подключенной между одной из фаз сети и земли эталонной емкостной цепью. Затем по данным измерений и известным параметрам дугогасящего реактора определяют параметры сети относительно земли.A known method of measurement without the use of an auxiliary source, including several measurement procedures: the first measurement of phase voltage, neutral bias voltage and arc suppression current, and a second measurement of the same values with a reference capacitive circuit temporarily connected between one of the network and ground phases. Then, according to the measurement data and the known parameters of the extinguishing reactor, the network parameters relative to the ground are determined.

Измерения с эталонной емкостной цепи позволяют более строго определить параметры сети и повысить точность измерений. Однако данный способ эффективен лишь в настроенных сетях, когда напряжение и ток в цепи нейтрали имеют наибольшие значения и заметно превышают уровни шумов. При измерении в сетях с глубокой расстройкой, а также в высокосимметричных кабельных сетях требуются технические мероприятия по созданию перекоса фаз, с целью повышения уровня измеряемых сигналов.Measurements from a reference capacitive circuit allow more stringent determination of network parameters and improve measurement accuracy. However, this method is effective only in tuned networks, when the voltage and current in the neutral circuit have the highest values and significantly exceed noise levels. When measuring in networks with deep detuning, as well as in highly symmetric cable networks, technical measures are required to create a phase imbalance in order to increase the level of the measured signals.

В сетях с комбинированным режимом заземления данный способ практически неработоспособен. К тому же, данный способ требует обработки большого объема данных, получаемых по разным каналам измерения, что обуславливает повышенные требования к погрешности измерительной аппаратуры. Эти недостатки ограничивают область применения данного способа.In networks with a combined grounding mode, this method is practically inoperative. In addition, this method requires the processing of a large amount of data obtained through different measurement channels, which leads to increased requirements for the error of the measuring equipment. These disadvantages limit the scope of this method.

В основе всех рассмотренных способов лежит принцип частотного анализа информационных сигналов: все измерения производятся в стационарном режиме работы оборудования и связаны с выделением действующих значений гармонических составляющих. Это обусловливает использование вспомогательного энергетического оборудования с повышенной установленной мощностью. Область применения этих методов ограничена чувствительностью измерительных органов. Они малоэффективны для измерений при большой глубине расстройки сети и практически неработоспособны в сетях с комбинированным режимом заземления нейтрали.The basis of all the considered methods is the principle of the frequency analysis of information signals: all measurements are made in the stationary mode of operation of the equipment and are associated with the selection of the effective values of the harmonic components. This leads to the use of auxiliary power equipment with increased installed capacity. The scope of these methods is limited by the sensitivity of the measuring organs. They are ineffective for measurements at a large depth of network detuning and are practically inoperative in networks with a combined neutral grounding mode.

Целью предлагаемого способа является повышение точности измерения параметров сети относительно земли, снижение установленной мощности электрооборудования и расширение области применения.The aim of the proposed method is to increase the accuracy of measuring network parameters relative to the ground, reducing the installed capacity of electrical equipment and expanding the scope.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в способе измерения параметров относительно земли в компенсированных электрических сетях, включающем создание на нейтрали искусственного потенциала и измерение напряжения смещения нейтрали, искусственный потенциал создают кратковременным возмущением в контуре нулевой последовательности сети, выделяют из фиксируемого напряжения свободную составляющую переходного процесса, определяют частоту и декремент затухания свободных колебаний и по известным параметрам одного из участков цепи контура нулевой последовательности определяют параметры сети относительно земли.The essence of the proposed technical solution lies in the fact that in the method of measuring parameters relative to the ground in compensated electrical networks, including creating an artificial potential on the neutral and measuring the neutral bias voltage, the artificial potential is created by a short-term disturbance in the circuit of the zero sequence of the network, the free component of the transient is isolated from the fixed voltage process, determine the frequency and decrement of damping of free vibrations and according to known parameters one th circuit sections of zero sequence circuit determines the network parameters with respect to ground.

Во втором варианте технического решения упомянутое возмущение создают кратковременным подключением вспомогательного источника к цепи дугогасящего реактора, а параметры сети определяют по измеренным параметрам свободных колебаний в контуре нулевой последовательности и известным параметрам дугогасящего реактора.In the second embodiment of the technical solution, the mentioned disturbance is created by a short-term connection of an auxiliary source to the circuit of the suppression reactor, and the network parameters are determined by the measured parameters of free oscillations in the zero sequence circuit and the known parameters of the suppression reactor.

В третьем варианте технического решения упомянутое возмущение создают кратковременным подключением емкостной цепи по крайней мере к одной из фаз сети относительно земли.In the third embodiment of the technical solution, the aforementioned disturbance is created by short-term connection of the capacitive circuit to at least one of the phases of the network relative to the ground.

В четвертом варианте технического решения, включающем первое измерение напряжения в контуре нулевой последовательности сети и второе измерение с временно подключенной эталонной емкостной цепью, в измеряемом контуре создают кратковременное возмущение, выделяют из фиксируемого напряжения свободную составляющую переходного процесса, определяют частоту и декремент затухания свободных колебаний и по соотношению параметров свободных колебаний в контуре нулевой последовательности с эталонной емкостной цепью и без нее и известным параметрам эталонной емкостной цепи определяют параметры сети относительно земли.In the fourth version of the technical solution, including the first voltage measurement in the circuit of the zero sequence of the network and the second measurement with a temporarily connected reference capacitive circuit, a short-term disturbance is created in the measured circuit, the free component of the transient is isolated from the fixed voltage, the frequency and decrement factor of the free oscillations are determined, and the ratio of the parameters of free oscillations in the zero sequence circuit with a reference capacitive circuit and without it and known pairs Tram reference capacitive circuit define the network parameters with respect to ground.

В пятом варианте технического решения второе измерение выполняют в искусственном контуре, образованном подключением эталонной емкостной цепи к цепи дугогасящего реактора, временно отключенной от электрической сети.In the fifth embodiment of the technical solution, the second measurement is carried out in an artificial circuit formed by connecting a reference capacitive circuit to an arc suppression reactor circuit temporarily disconnected from the electrical network.

В шестом варианте технического решения в качестве эталонной емкостной цепи используют магазин эталонных конденсаторов и резисторов и путем их подбора определяют параметры сети по соответствию свободных колебаний в искусственном контуре и контуре нулевой последовательности сети.In the sixth embodiment of the technical solution, a store of reference capacitors and resistors is used as the reference capacitive circuit, and by selecting them, the network parameters are determined by the correspondence of free oscillations in the artificial circuit and the zero-sequence circuit of the network.

В седьмом варианте технического решения упомянутое возмущение в искусственном контуре создают подключением предварительно заряженной эталонной емкостной цепи.In the seventh embodiment of the technical solution, the aforementioned disturbance in the artificial circuit is created by connecting a pre-charged reference capacitive circuit.

В восьмом варианте технического решения упомянутое возмущение в измеряемых контурах создают кратковременным подключением вспомогательного источника к цепи дугогасящего реактора.In the eighth embodiment of the technical solution, the aforementioned disturbance in the measured circuits is created by the short-term connection of an auxiliary source to the circuit of the suppression reactor.

В девятом варианте технического решения свободную составляющую переходного процесса определяют в виде разностного сигнала, полученного путем наложения двух участков осциллограммы напряжения, зафиксированных до и после кратковременного возмущения.In the ninth embodiment of the technical solution, the free component of the transition process is determined in the form of a difference signal obtained by superimposing two sections of the voltage waveform recorded before and after a short-term disturbance.

В десятом варианте технического решения свободную составляющую переходного процесса определяют в виде разностного сигнала, полученного путем наложения двух участков осциллограммы напряжения, зафиксированных после кратковременного возмущения до окончания апериодического переходного процесса и после его окончания.In the tenth embodiment of the technical solution, the free component of the transient process is determined in the form of a difference signal obtained by superimposing two sections of the voltage waveform recorded after a short-term disturbance before the end of the aperiodic transient and after it.

Суть предложенного технического решения заключается в определении переходной характеристики контура нулевой последовательности сети, несущей полную информацию о собственной частоте и параметрах контура. В основу его положен принцип анализа информационных сигналов во временной области. Это принципиальное отличие заявляемого способа от известных технических решениях.The essence of the proposed technical solution is to determine the transient response of the circuit of the zero sequence of the network, carrying full information about the natural frequency and parameters of the circuit. It is based on the principle of analysis of information signals in the time domain. This is a fundamental difference between the proposed method from known technical solutions.

Чтобы вызвать в измеряемом контуре переходной процесс, достаточно создать в нем кратковременное возмущение. Свободная составляющая переходного процесса может быть выделена из одного информационного сигнала, например, из осциллограммы напряжения, снимаемого с секционного трансформатора напряжения или с одной из обмоток дугогасящего реактора, либо осциллограммы напряжения, снимаемого с токового шунта в цепи основной обмотки дугогасящего реактора. В предложенном техническом решении свободная составляющая выделяется в виде разностного сигнала, получаемого путем наложения двух фрагментов осциллограммы напряжения, фиксирующих стационарный и апериодический переходной процессы. При таком подходе точность определения свободных колебаний практически не зависит от уровня шумов и погрешности измерительного канала и точность определения параметров сети существенно выше, чем в аналогах.To cause a transition process in the measured circuit, it is enough to create a short-term disturbance in it. The free component of the transient can be isolated from a single information signal, for example, from a voltage waveform taken from a sectional voltage transformer or from one of the windings of an arc suppression reactor, or a waveform of voltage taken from a current shunt in the main winding of an arc quenching reactor. In the proposed technical solution, the free component is distinguished in the form of a difference signal obtained by superimposing two fragments of the voltage waveform, fixing the stationary and aperiodic transient processes. With this approach, the accuracy of determining free vibrations is practically independent of the noise level and the error of the measuring channel, and the accuracy of determining the network parameters is significantly higher than in analogues.

Данный способ имеет более широкую область применения: он может эффективно применяться в сетях с малым уровнем полезного сигнала, где известные способы либо оказываются неработоспособными, либо дают очень большую погрешность измерения.This method has a wider scope: it can be effectively used in networks with a low level of the useful signal, where the known methods either turn out to be inoperative or give a very large measurement error.

В предложенном способе возмущение в измеряемом контуре создается импульсным источником, который может быть подключен к основной или сигнальной обмотке дугогасящего реактора. Длительность импульса составляет доли секунд, чтобы исключить срабатывание устройств релейной защиты. Поскольку вспомогательный источник работает в экономичном импульсном режиме с большой скважностью, то его установленная мощность оказывается много меньшей, чем в аналогах.In the proposed method, the disturbance in the measured circuit is created by a pulsed source, which can be connected to the main or signal winding of the arcing reactor. The pulse duration is a fraction of a second to prevent relay protection devices from tripping. Since the auxiliary source operates in an economical pulsed mode with a high duty cycle, its installed power is much less than in analogues.

Необходимое возмущающее действие может быть создано коммутацией емкостной цепи с одним или тремя конденсаторами, подключаемой к фазам сети относительно земли. Вариант с тремя конденсаторами исключает несимметричный режим сети.The necessary disturbing action can be created by switching a capacitive circuit with one or three capacitors, connected to the phases of the network relative to the ground. The option with three capacitors eliminates unbalanced network mode.

Способ, включающий измерение в искусственном контуре, образованном кратковременным подключением реальной цепи заземления к эталонной емкостной цепи, позволяет произвести измерения параметров сети с учетом паразитных параметров установленного оборудования. Данному варианту нет аналогов среди известных технических решений.The method, including measurement in an artificial circuit formed by short-term connection of a real ground circuit to a reference capacitive circuit, allows measurements of network parameters taking into account spurious parameters of installed equipment. This option has no analogues among the known technical solutions.

На фиг.1 приведена одна из возможных функциональных схем, реализующая способ с измерением напряжения с помощью секционного трансформатора; на фиг.2 - схема, реализующая способ с дополнительным измерением в искусственном контуре; на фиг.3 - экспериментальная осциллограмма напряжения смещения нейтрали, фиксирующая стационарный и переходной процессы в контуре нулевой последовательности на одной из секций подстанции 6,3 кВ; на фиг.4 - осциллограмма, фиксирующая переходной процесс в искусственном контуре, образованном переключением цепи заземления этой же секции на эталонную емкостную цепь.Figure 1 shows one of the possible functional circuits that implements a method with measuring voltage using a sectional transformer; figure 2 is a diagram that implements the method with additional measurement in an artificial circuit; figure 3 - experimental waveform of the neutral bias voltage, fixing the stationary and transient processes in the zero sequence circuit at one of the sections of the substation 6.3 kV; figure 4 is an oscillogram that captures the transient in an artificial circuit formed by switching the ground circuit of the same section to the reference capacitive circuit.

Функциональная схема на фиг.1 содержит: электрическую сеть 6-35 кВ, подключенный к сети через подземляющий трансформатор 1 дугогасящий реактор 2, сигнальная обмотка которого подключена к источнику импульсного тока 3, проводимости фаз сети 4 относительно земли и измерительный трансформатор напряжения 5, с обмотки «разомкнутый треугольник» которого снимается напряжение смещения нейтрали. Это контрольное напряжение фиксируется в блоке регистратора 6. В блоке вычислений 7 производится цифровая обработка данного сигнала, определение частоты и декремента затуханий свободных колебаний, а затем по известным параметрам дугогасящего реактора определение проводимости фаз 4 относительно земли. Блок управления 8 обеспечивает согласованный по времени режим работы регистратора 5 и источника тока 3.The functional diagram in figure 1 contains: an electric network of 6-35 kV connected to the network through an underground transformer 1 arc suppression reactor 2, the signal winding of which is connected to a pulse current source 3, the phase conduction of the network 4 relative to the ground and a voltage measuring transformer 5, from the winding The “open triangle” of which the neutral bias voltage is removed. This control voltage is recorded in the recorder unit 6. In the computation unit 7, the signal is digitally processed, the frequency and decrement of the free oscillation attenuation are determined, and then the conductivity of the phases 4 relative to the earth is determined by the known parameters of the suppression reactor. The control unit 8 provides a time-coordinated mode of operation of the recorder 5 and the current source 3.

В том случае, когда искусственное возмущение создается коммутацией в одной из фаз сети конденсатора 10, блок управления 8 обеспечивает согласование по времени работы блока регистратора 6 с выключателем 9. При этом импульсный источник питания 3 не используется, а в блок вычислений 7 вводится функция расчета проводимости сети 4 по известным параметрам емкостной цепи.In the case when an artificial disturbance is created by switching in one of the phases of the capacitor network 10, the control unit 8 ensures coordination of the operation time of the recorder unit 6 with the switch 9. In this case, the switching power supply 3 is not used, and the conductivity calculation function is introduced into the computing unit 7 network 4 according to the known parameters of the capacitive circuit.

В схеме на фиг.2 контрольное напряжение снимается с силовой обмотки дугогасящего реактора 2 с помощью однофазного измерительного трансформатора напряжения 5. Если применяется дугогасящий реактор 2 с несколькими обмотками, то контрольное напряжение может сниматься с одной из его обмоток, при этом измерительный трансформатор 5 не используется.In the circuit of FIG. 2, the control voltage is removed from the power winding of the arcing reactor 2 using a single-phase voltage transformer 5. If an arcing reactor 2 with several windings is used, then the control voltage can be removed from one of its windings, while the measuring transformer 5 is not used .

С помощью высоковольтного коммутатора 11 цепь заземления, состоящая из последовательно включенных подземляющего трансформатора 1 и дугогасящего реактора 2, кратковременно переключается на эталонную емкостную цепь 12. Возмущение в созданном таким образом искусственном контуре может производиться либо тем же импульсным источником питания 3, подключенным к одной из обмоток реактора 2, либо источником тока 13, кратковременно подключаемым с помощью коммутатора 14 непосредственно к емкостной цепи 12. В случае переключения цепи заземления на предварительно заряженную емкостную цепь 12, переходной процесс в искусственном контуре регистрируется с момента коммутации коммутатора 14. Согласование режимов работы коммутаторов 11 и 14 с блоком регистратора 6 осуществляется блоком управления 8.Using a high-voltage switch 11, the ground circuit, consisting of a series-connected underground transformer 1 and an extinguishing reactor 2, is momentarily switched to a reference capacitive circuit 12. Perturbation in the artificial circuit created in this way can be carried out either by the same switching power supply 3 connected to one of the windings reactor 2, or a current source 13, briefly connected using a switch 14 directly to the capacitive circuit 12. In the case of switching the ground circuit to the variably charged capacitive circuit 12, the transient in the artificial circuit is registered from the moment of switching the switch 14. Coordination of the operating modes of the switches 11 and 14 with the recorder unit 6 is carried out by the control unit 8.

Устройство на фиг.1 работает следующим образом. В нормальном режиме работы сети в контрольной обмотке дугогасящего реактора формируется с помощью источника 3 короткий импульс тока и одновременно с ним запускается блок регистратора 6. В блоке регистратора 6 производится запись осциллограммы напряжения смещения нейтрали, охватывающей короткий временной интервал до момента воздействия импульса тока и весь временной интервал переходного процесса, обусловленного импульсным воздействием. В вычислительном блоке 7 производится выделение двух фрагментов осциллограммы, в одном из которых присутствует свободная составляющая переходного процесса, а в другом она отсутствует. Из этих двух фрагментов выделяется разностный сигнал в виде осциллограммы свободных колебаний, которая представляет свободную составляющую переходного процесса, затем определяются частота и декремент затухания свободных колебаний и по известной проводимости дугогасящего реактора находится проводимость сети 4.The device in figure 1 works as follows. In the normal mode of operation of the network, a short current pulse is generated using the source 3 in the control winding of the arcing reactor and simultaneously the recorder unit 6 is started. The recorder unit 6 records the oscillogram of the neutral bias voltage, covering a short time interval until the moment of the current pulse and the entire time transient interval due to pulsed action. In the computing unit 7, two fragments of the waveform are selected, in one of which there is a free component of the transient process, and in the other it is absent. Of these two fragments, a difference signal is extracted in the form of an oscillogram of free oscillations, which represents the free component of the transient process, then the frequency and decrement factor of the decay of free oscillations are determined, and the conductivity of network 4 is found from the known conductivity of the quenching reactor.

При применении в цепи заземления плавно регулируемого реактора возможна на время измерения установка плунжера в одно из крайних положений с определенным значением максимальной или минимальной индуктивности. В этом случае в блоке 7 параметры сети определяются с учетом индуктивности реактора, соответствующей положению плунжера. При этом точность измерения параметров сети зависит от соответствия расчетных данных на дугогасящий реактор установленному положению плунжера.When a continuously variable reactor is used in the ground circuit, it is possible to install the plunger in one of the extreme positions with a certain maximum or minimum inductance for the duration of the measurement. In this case, in block 7, the network parameters are determined taking into account the reactor inductance corresponding to the position of the plunger. In this case, the accuracy of measuring the network parameters depends on the compliance of the calculated data on the arcing reactor with the established position of the plunger.

Вариант с кратковременным подключением к фазе сети относительно земли конденсатора 10 с известными параметрами позволяет выполнить необходимые замеры при неопределенных параметрах цепи заземления. В этом случае требуется больший объем данных измерений, поскольку необходима регистрация блоком 6 стационарных и переходных процессов, создаваемых в контуре нулевой последовательности сети при подключении и отключении конденсатора 10. По этим двум замерам в вычислительном блоке 7 определяются параметры свободных колебаний в измерительном контуре с конденсатором и без него. Затем, по известным параметрам конденсатора 10, обуславливающим расхождение свободных колебаний в измеряемых контурах, определяется проводимость сети относительно земли.The option with a short-term connection to the phase of the network relative to the ground of the capacitor 10 with known parameters allows you to perform the necessary measurements with undefined parameters of the ground circuit. In this case, a larger volume of measurement data is required, since it is necessary for block 6 to register stationary and transient processes created in the zero sequence circuit of the network when connecting and disconnecting the capacitor 10. These two measurements in the computing unit 7 determine the parameters of free oscillations in the measuring circuit with a capacitor and without him. Then, according to the known parameters of the capacitor 10, causing the discrepancy of free oscillations in the measured circuits, the conductivity of the network relative to the ground is determined.

Рассмотренный вариант технического решения дает более точный результат, поскольку исключает погрешность, обусловленную неучтенной ранее индуктивностью рассеяния подземляющего трансформатора 1 в цепи заземления. К тому же конденсатор, параметры которого используются при вычислениях, обладает более стабильными характеристиками, чем менее технологичные силовые реакторы.The considered version of the technical solution gives a more accurate result, since it eliminates the error due to previously unaccounted for leakage inductance of the underground transformer 1 in the ground circuit. In addition, the capacitor, the parameters of which are used in the calculations, has more stable characteristics than less technologically advanced power reactors.

В устройстве на фиг.2 высокая точность достигается за счет использования в искусственном контуре эталонной емкостной цепи 12, которая может быть собрана из недорогих конденсаторов и резисторов с низкими рабочими напряжениями, а также с малым разбросом и повышенной стабильностью параметров. Это обусловлено тем, что искусственный контур не связан с высоковольтной сетью и допускает работу при пониженных рабочих напряжениях. Так как в обоих контурах: контуре нулевой последовательности и искусственном контуре используется одна и та же заземляющая цепь, а также одни и те же цепи возбуждения и измерения, то расхождения частоты и декремента затухания свободных колебаний в этих контурах могут быть обусловлены только различием проводимостей емкостных цепей. В данном устройстве проводимость фаз сети относительно земли определяется в блоке вычисления 7 по соотношению параметров свободных колебаний в контуре нулевой последовательности сети и искусственном контуре и известным параметрам эталонной емкостной цепи.In the device of FIG. 2, high accuracy is achieved through the use of a reference capacitive circuit 12 in the artificial circuit, which can be assembled from inexpensive capacitors and resistors with low operating voltages, as well as with a small spread and increased stability of the parameters. This is due to the fact that the artificial circuit is not connected to a high-voltage network and allows operation at low operating voltages. Since both circuits: the zero sequence circuit and the artificial circuit use the same grounding circuit, as well as the same excitation and measurement circuits, the discrepancies in the frequency and damping decrement of free vibrations in these circuits can be caused only by the difference in the conductivities of the capacitive circuits . In this device, the conductivity of the phases of the network relative to the ground is determined in block 7 by the ratio of the parameters of free oscillations in the circuit of the zero sequence of the network and the artificial circuit and the known parameters of the reference capacitive circuit.

Если в качестве эталонной емкостной цепи используется магазин эталонных конденсаторов и резисторов, то путем их подбора могут быть созданы условия, при которых затухающие колебания в искусственном контуре совпадут со свободными колебаниями в контуре нулевой последовательности сети. Настроенная таким образом эталонная емкостная цепь представляет по существу натурный эквивалент проводимости фаз 4 контролируемой сети.If a store of reference capacitors and resistors is used as a reference capacitive circuit, then by selecting them, conditions can be created under which the damped oscillations in the artificial circuit coincide with free oscillations in the zero-sequence circuit of the network. The reference capacitive circuit configured in this way is essentially the natural equivalent of the conductivity of the phases 4 of the monitored network.

Поскольку измерения в искусственном контуре ведутся при пониженном напряжении, то возбуждение свободных колебаний может производиться непосредственным воздействием на емкостную цепь 12. В частности, переходной процесс в искусственном контуре может быть создан с помощью коммутатора 14, подключающего к емкостной цепи 12 источник тока 13, или с помощью того же коммутатора 11, подключающего заземляющую цепь к предварительно заряженной емкостной цепи 12.Since measurements in the artificial circuit are carried out at a reduced voltage, the excitation of free oscillations can be carried out by directly affecting the capacitive circuit 12. In particular, the transient in the artificial circuit can be created using a switch 14, connecting a current source 13 to the capacitive circuit 12, or using the same switch 11, connecting the ground circuit to a pre-charged capacitive circuit 12.

Важно отметить, что высокая точность измерения в предложенном техническом решении достигается еще и за счет использования оригинального метода обработки информационного сигнала во временной области. Его применение обусловлено тем, что напряжение смещения нейтрали сильно зашумлено и зависит от самых различных факторов, включая небалансы в сети и режима заземления нейтрали. В естественных условиях для него характерно очень низкое соотношение сигнал/шум. В рассмотренном способе полезным является разностный сигнал, который формируется совмещением выделенных фрагментов аналогового сигнала, снимаемого только с одного измерительного канала. При таком подходе практически полностью исключается влияние на результат измерения естественных шумов в нейтрали, уровень которых может многократно превышать полезный сигнал, а также шумов, вносимых самим измерительным каналом. Снижению шумов способствует и короткий временной интервал регистрируемого сигнала, определяемый длительностью возмущающего действия, переходного процесса и соизмеримого с ним стационарного процесса. Для получения полезного информационного сигнала может использоваться источник импульсов с длительностью, соизмеримой с периодом промышленной частоты.It is important to note that the high measurement accuracy in the proposed technical solution is also achieved through the use of the original method of processing an information signal in the time domain. Its use is due to the fact that the neutral bias voltage is very noisy and depends on a variety of factors, including network imbalances and the neutral grounding mode. Under natural conditions, it is characterized by a very low signal to noise ratio. In the considered method, a difference signal is useful, which is formed by combining the selected fragments of an analog signal taken from only one measuring channel. With this approach, the influence on the measurement result of natural noise in the neutral, the level of which can many times exceed the useful signal, as well as noise introduced by the measuring channel itself, is almost completely eliminated. A short time interval of the recorded signal, determined by the duration of the disturbing action, the transition process and the stationary process commensurate with it, also contributes to noise reduction. To obtain a useful information signal, a pulse source with a duration commensurate with the period of the industrial frequency can be used.

Эффективность предложенного технического решения подтверждена на практике при измерении в распределительных городских сетях.The effectiveness of the proposed technical solution is confirmed in practice when measured in urban distribution networks.

Приведенная на фиг.3 одна из экспериментальных осциллограмм напряжения смещения нейтрали 3U₀ фиксирует стационарный и переходной процессы в контуре нулевой последовательности при нормальном режиме работы сети, когда все отходящие линии секции находятся в работе. Измеряемая секция заземлена через подземляющий трансформатор типа ТМ400/6 и два параллельно включенных дугогасящих реактора: реактор типа ЗРОМ 300/6У1 с отпайками на токи 24,5…48,6 А, подключенный 1-й ступенью, и плунжерный реактор типа РЗДПОМ 300/6У1 на токи 13,1…65,5 А. Возмущение в контуре нулевой последовательности сети создается источником импульсного тока, подключенным к сигнальной обмотке плунжерного реактора. Приведенная справа на фиг.3 осциллограмма 3U_0.cвсоответствует свободной составляющей переходного процесса, выделенной из экспериментальной осциллограммы путем наложения участка 2, соответствующего переходному процессу, на участок 1, соответствующий стационарному процессу. Результаты обработки осциллограммы свободной составляющей следующие: собственная частота измеряемого контура составляет 51,5 Гц, что соответствует коэффициенту расстройки сети 6,5%, а его добротность - 7,07, что соответствует общей активной проводимости измеряемого контура - 1,57 мСм. Параметры сети: емкость сети относительно земли - 34,3 мкФ, активная проводимость фаз - 1,247 мСм.3, one of the experimental waveforms of the neutral bias voltage 3U ₀ captures the stationary and transient processes in the zero sequence circuit during normal operation of the network, when all outgoing lines of the section are in operation. The measured section is grounded through an underground transformer of ТМ400 / 6 type and two arc-extinguishing reactors connected in parallel: a ZROM 300 / 6U1 reactor with 24.5 ... 48.6 A solders connected to the 1st stage, and a RZDPOM 300 / 6U1 plunger reactor for currents 13.1 ... 65.5 A. The disturbance in the circuit of the zero sequence of the network is created by a pulse current source connected to the signal winding of the plunger reactor. The waveform 3U _{0.cb, shown} on the right in FIG. 3, corresponds to the free component of the transient selected from the experimental oscillogram by superimposing section 2 corresponding to the transition process on section 1 corresponding to the stationary process. The processing results of the oscillogram of the free component are as follows: the natural frequency of the measured circuit is 51.5 Hz, which corresponds to a network detuning coefficient of 6.5%, and its quality factor is 7.07, which corresponds to the total active conductivity of the measured circuit - 1.57 mS. Network parameters: the network capacitance relative to the ground is 34.3 μF, the active phase conductivity is 1.247 mS.

При определении параметров сети использовались параметры цепи заземления, которые были определены при проведении измерений в искусственном контуре (фиг.4).When determining the network parameters, the parameters of the grounding circuit were used, which were determined during measurements in the artificial circuit (Fig. 4).

Используемая в искусственном контуре эталонная емкостная цепь была собрана из двух конденсаторов типа МБГП на рабочее напряжение 400 В. Общая емкость эталонной цепи составляла 36 мкФ, активная проводимость - 0,087 мСм. Возмущение в искусственном контуре производилось через ту же сигнальную обмотку плунжерного реактора. Выделенная свободная составляющая, приведенная справа на фиг.4, указывает на малое затухание свободных колебаний в искусственном контуре. Собственная частота искусственного контура согласно осциллограмме напряжения составляет 50,4 Гц, а добротность - 35,2, что соответствует полной активной проводимости контура 0,323 мСм. Этим данным соответствуют параметры цепи заземления: индуктивность параллельно включенных реакторов - 0,277 Гн, суммарная активная проводимость - 0,236 мСм.The reference capacitive circuit used in the artificial circuit was assembled from two MBGP capacitors for an operating voltage of 400 V. The total capacitance of the reference circuit was 36 μF, and the active conductivity was 0.087 mS. The perturbation in the artificial circuit was carried out through the same signal winding of the plunger reactor. The highlighted free component, shown on the right in FIG. 4, indicates a small attenuation of free vibrations in the artificial circuit. According to the voltage waveform, the natural frequency of the artificial circuit is 50.4 Hz, and the quality factor is 35.2, which corresponds to the total active conductivity of the circuit 0.323 mS. The parameters of the ground circuit correspond to these data: inductance of reactors connected in parallel - 0.277 H, total active conductivity - 0.236 mS.

Полученные таким способом данные измерений позволяют учесть вклад паразитных параметров установленного в цепи заземления электрооборудования, в том числе, и подземляющего трансформатора, и наиболее точно определять параметры сети относительно земли.The measurement data obtained in this way allow us to take into account the contribution of the parasitic parameters of the electrical equipment installed in the grounding circuit, including the underground transformer, and most accurately determine the network parameters relative to the ground.

Таким образом, предложенный способ обладает повышенной точностью измерения и меньшей установленной мощностью вспомогательного оборудования. Он имеет более широкую область применения, чем известные аналоги. Предложенный способ может эффективно использоваться в кабельных, воздушных и воздушно-кабельных сетях с любым значением допустимой несимметрии, а также в сетях с комбинированным режимом заземления, отличающихся пониженной добротностью контура нулевой последовательности сети.Thus, the proposed method has improved measurement accuracy and lower installed capacity of auxiliary equipment. It has a wider scope than well-known analogues. The proposed method can be effectively used in cable, overhead and air-cable networks with any value of permissible asymmetry, as well as in networks with a combined grounding mode, characterized by a reduced quality factor of the zero sequence circuit of the network.

По мнению авторов, данное техническое решение является новым, ранее неизвестным и существенно отличается от аналогов.According to the authors, this technical solution is new, previously unknown and significantly different from analogues.

Источники информацииInformation sources

1. Черников А.А. Компенсация емкостных токов в сетях с незаземленной нейтралью. М.: Энергия, 1974, с.83-84.1. Chernikov A.A. Compensation of capacitive currents in networks with non-earthed neutral. M .: Energy, 1974, p. 83-84.

2. Gernot Druml, Olaf Seifert. Дугогасящие реакторы 6-35 кВ. Новый метод определения параметров сети // Новости Электротехники, 2007, №2(43), с.64, рис.11, 12.2. Gernot Druml, Olaf Seifert. Arc extinguishing reactors 6-35 kV. A new method for determining network parameters // Electrical Engineering News, 2007, No. 2 (43), p.64, Fig. 11, 12.

3. Патент РФ 2170938 (Россия). Способ измерения емкости сети для автоматической настройки дугогасящих реакторов (варианты)/ А.М.Брянцев и др. (прототип).3. RF patent 2170938 (Russia). A method for measuring the network capacity for automatic tuning of arc suppression reactors (options) / A.M. Bryantsev et al. (Prototype).

4. Патент РФ 2262116 (Россия). Максимов Ю.Я., Локтионов А.П. Способ определения максимального емкостного тока однофазного замыкания на землю в трехфазной кабельной электрической сети с заземляющим дугогасящим плавно регулируемым реактором.4. RF patent 2262116 (Russia). Maksimov Yu.Ya., Loktionov A.P. A method for determining the maximum capacitive current of a single-phase earth fault in a three-phase cable electric network with an earthing arcing suppressor continuously adjustable reactor.

Claims

1. The method of measuring parameters relative to the ground in compensated electrical networks, including creating an artificial potential on the neutral and measuring the neutral bias voltage, characterized in that the artificial potential is created by a short-term disturbance in the circuit of the zero sequence of the network, the free component of the transient is isolated from the fixed voltage, the frequency is determined and the damping decrement of free oscillations and according to the known parameters of one of the sections of the circuit circuit zero is followed The powers determine the network parameters relative to the ground.

2. The measurement method according to claim 1, characterized in that the perturbation is created by briefly connecting an auxiliary source to the circuit of the suppression reactor, and the network parameters are determined by the measured parameters of free oscillations in the zero sequence circuit and the known parameters of the suppression reactor.

3. The measurement method according to claim 1, characterized in that the perturbation is created by short-term connection of the capacitive network to at least one of the phases of the network.

4. The measurement method according to claim 1, characterized in that the free component of the transient process is determined in the form of a differential signal obtained by superimposing two sections of the voltage waveform recorded before and after a short-term disturbance.

5. The measurement method according to claim 1, characterized in that the free component of the transient process is determined in the form of a difference signal obtained by superimposing two sections of the voltage waveform, recorded after a short disturbance before the end of the aperiodic transient and after it.

6. A method of measuring parameters in compensated electrical networks relative to earth, including a first voltage measurement in the circuit of the zero sequence of the network and a second measurement with a temporarily connected reference capacitive circuit, characterized in that a short-term disturbance is created in the measured circuit, the free component of the transient process is isolated from the fixed voltage , determine the frequency and decrement of the damping of free vibrations and the ratio of the parameters of free vibrations in the zero-trace circuit The parameters with and without a reference capacitive circuit and the known parameters of the reference capacitive circuit determine the network parameters relative to the ground.

7. The measurement method according to claim 6, characterized in that the second measurement is performed in an artificial circuit formed by connecting a reference capacitive circuit to the circuit of an arcing reactor, temporarily disconnected from the electrical network.

8. The measuring method according to claim 7, characterized in that the reference capacitor and resistor store is used as the reference capacitive circuit and, by their selection, the network parameters are determined by the correspondence of free oscillations in the artificial circuit and the zero sequence circuit of the network.

9. The measurement method according to claim 7, characterized in that the said disturbance in the artificial circuit is created by connecting a pre-charged reference capacitive circuit.

10. The measurement method according to claim 6, characterized in that the said perturbation in the measured circuits is created by short-term connection of an auxiliary source to the circuit of an extinguishing reactor.

11. The measurement method according to claim 6, characterized in that the free component of the transient process is determined in the form of a difference signal obtained by superimposing two sections of the voltage waveform recorded before and after a short-term disturbance.

12. The measurement method according to claim 6, characterized in that the free component of the transient process is determined in the form of a differential signal obtained by superimposing two sections of the voltage waveform, recorded after a short disturbance before the end of the aperiodic transient and after it.