RU2478975C1 - Method of controlling three-phase electric mains insulation condition - Google Patents
Method of controlling three-phase electric mains insulation condition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2478975C1 RU2478975C1 RU2011147654/28A RU2011147654A RU2478975C1 RU 2478975 C1 RU2478975 C1 RU 2478975C1 RU 2011147654/28 A RU2011147654/28 A RU 2011147654/28A RU 2011147654 A RU2011147654 A RU 2011147654A RU 2478975 C1 RU2478975 C1 RU 2478975C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- insulation
- phases
- network
- phase
- relative
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для эксплуатационного контроля состояния изоляции относительно земли объектов под рабочим напряжением в трехфазных сетях 6-35 кВ с изолированной нейтралью, а также может быть использовано в сетях, где нейтраль заземлена через резистор или реактор и в аналогичных сетях.The invention relates to the electric power industry and is intended for operational monitoring of the insulation state relative to the ground of objects under operating voltage in 6-35 kV three-phase networks with isolated neutral, and can also be used in networks where the neutral is grounded through a resistor or reactor and in similar networks.
Известны различные способы измерений и контроля параметров изоляции оборудования, которые осуществляют в отключенном состоянии элементов электрической сети, а также и под рабочим напряжением.There are various methods of measurement and control of insulation parameters of equipment, which are carried out in the off state of the elements of the electrical network, as well as under operating voltage.
Известен способ измерений сопротивления изоляции с помощью мегаомметров [см. Кораблев В.П. Электробезопасность на химических предприятиях. - М.: Химия, 1977. - стр.136-140]. Этот способ применяют только при отключенном состоянии электроустановок. Измерения сопротивления изоляции проводят периодически или при возникающей необходимости. Для постоянного эксплуатационного контроля состояния изоляции под рабочим напряжением этот способ непригоден.A known method of measuring insulation resistance using megaohmmeters [see Korablev V.P. Electrical safety in chemical plants. - M .: Chemistry, 1977. - pp. 136-140]. This method is used only with the disconnected state of electrical installations. Measurement of insulation resistance is carried out periodically or when the need arises. For continuous operational monitoring of the state of insulation under operating voltage, this method is unsuitable.
Известен способ контроля параметров изоляции под рабочим напряжением электроустановки методом амперметра и вольтметра [см. Гладилин Л.В. и др. Изоляция подземных электроустановок шахт и электробезопасность. - М.: Недра, 1966]. Этот способ позволяет по результатам поочередного измерения тока однофазного замыкания на землю и напряжения фазы относительно земли аналитически определить значение полной проводимости (сопротивления) изоляции фазы на землю. Для разделения полной проводимости изоляции на активную и реактивную составляющие еще дополнительно проводят измерение напряжения фазы относительно земли при подключенной к этой фазе дополнительной активной или емкостной проводимости. Далее по расчетным формулам определяют значения составляющих проводимости изоляции электроустановки на землю.A known method of monitoring the insulation parameters under the operating voltage of the electrical installation by the method of ammeter and voltmeter [see Gladilin L.V. and others. Insulation of underground electrical installations of mines and electrical safety. - M .: Nedra, 1966]. This method allows one to analytically determine the value of the total conductivity (resistance) of the insulation of the phase to earth from the results of alternately measuring the current of a single-phase earth fault and the phase voltage relative to earth. To separate the total conductivity of the insulation into active and reactive components, an additional phase voltage is measured relative to the ground when additional active or capacitive conductivity is connected to this phase. Further, according to the calculation formulas, the values of the conductivity components of the insulation of the electrical installation to the ground are determined.
Причинами, препятствующими получению технического результата, который обеспечивается предлагаемым техническим решением, являются: зависимость точности результатов контроля от возможной нестабильности и несимметрии напряжений в сети, а также возможной асимметрии проводимостей фаз относительно земли. Известный способ позволяет контролировать состояние изоляции электрической сети в целом для заданной конфигурации, так как измеряемый и далее используемый в расчетах ток однофазного замыкания на землю зависит от общей проводимости сети на землю. При отключении любой из отходящих линий и, следовательно, изменении конфигурации сети измерения необходимо повторять. На проведение контроля состояния изоляции известным способом требуется много времени.Reasons that prevent obtaining a technical result, which is provided by the proposed technical solution, are: the dependence of the accuracy of the control results on possible instability and asymmetry of voltage in the network, as well as the possible asymmetry of the phase conductivity relative to the ground. The known method allows you to control the insulation state of the electrical network as a whole for a given configuration, since the measured and further used in the calculations current of a single-phase earth fault depends on the total conductivity of the network to earth. If you disconnect any of the outgoing lines and, consequently, change the configuration of the network, the measurements must be repeated. To conduct monitoring of the state of insulation in a known manner requires a lot of time.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу относится «ваттметровый метод» контроля характеристик изоляции под рабочим напряжением [см. Сви П.М. Методы и средства диагностики оборудования высокого напряжения. - М.: Энергоатомиздат, 1992]. Метод основан на измерении активной мощности диэлектрических потерь в изоляции и мощности рассеяния в сопротивлениях утечки. По результатам измерений мощности, а также тока через изоляцию и напряжения фазы относительно земли путем вычислений определяют емкость фазы относительно земли, значение тангенса активных потерь в изоляции, значение активной проводимости (активного сопротивления) изоляции относительно земли. Измерения и вычисления проводят для каждой фазы электроустановки отдельно. Для этого требуется производить отключения и пересоединения в распредустройстве. На измерения затрачивается много времени. Данный способ принят за прототип.Closest to the technical nature of the proposed method includes the "wattmeter method" of monitoring the characteristics of the insulation under operating voltage [see Sweet P.M. Methods and diagnostic tools for high voltage equipment. - M .: Energoatomizdat, 1992]. The method is based on measuring the active power of dielectric loss in insulation and dissipation power in leakage resistances. According to the results of measurements of power, as well as the current through the insulation and phase voltage relative to the ground, by calculating the phase capacitance relative to the ground, the value of the tangent of active losses in insulation, the value of the active conductivity (active resistance) of insulation relative to the ground are determined. Measurements and calculations are carried out for each phase of the electrical installation separately. This requires shutdowns and reconnections in the switchgear. A lot of time is spent on measurements. This method is adopted as a prototype.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения, - измеряют электрические величины, вычисляют параметр изоляции объектов сети, находящихся под рабочим напряжением.Signs of the prototype, coinciding with the essential features of the claimed invention, measure electrical quantities, calculate the insulation parameter of network objects that are under operating voltage.
Причинами, препятствующими получению технического результата, который обеспечивается предлагаемым техническим решением, является то, что в известном способе на точность измерений мощности влияют угловые погрешности измерительных трансформаторов тока и напряжения, а также существенно влияет качество измерительного прибора ваттметра. Суть проблемы в том, что в известной измерительной схеме сдвиг по фазе между током и напряжением большой (близок к 90°), значения cos φ малы, поэтому для измерений требуется применять специальный малокосинусный прибор. Другим существенным недостатком известного способа является то, что измерения электрических величин, на использовании которых основан этот способ, возможно осуществить лишь при наличии специальных измерительных выводов на объекте контроля, а также если обеспечивается надежное изолирование нижних фланцев объекта от земли, что в ряде случаев обеспечить технически невозможно.The reasons that impede the achievement of the technical result, which is provided by the proposed technical solution, is that in the known method, the accuracy of power measurements is affected by the angular errors of the current and voltage measuring transformers, and the quality of the meter of the wattmeter also significantly affects. The essence of the problem is that in the known measuring circuit, the phase shift between the current and voltage is large (close to 90 °), the values of cos φ are small, therefore, for measurements it is necessary to use a special low-sine device. Another significant drawback of the known method is that the measurement of electrical quantities on which this method is based can only be carried out if there are special test leads at the test object, and also if reliable isolation of the lower flanges of the object from the ground is ensured, which in some cases can be technically ensured. impossible.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - обеспечение возможности эксплуатационного контроля состояния изоляции относительно земли объектов электрической сети под рабочим напряжением.The task to which the invention is directed is to provide the possibility of operational monitoring of the state of insulation relative to the ground of electric network facilities under operating voltage.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении предлагаемого способа, состоит в том, что эксплуатационный контроль состояния изоляции, осуществляемый регулярно, обеспечит получение, сбор и накопление данных о величинах сопротивления изоляции по линиям электропередач и подсоединенным к ним нагрузкам в сложном техническом объекте, каким является разветвленная распределительная электрическая сеть. Использование полученных данных позволит осуществлять диагностику состояния изоляции отдельных объектов. На основе анализа характера и динамики изменений сопротивлений изоляции можно будет проводить прогнозирование состояния электрической сети, своевременно осуществлять мероприятия по предотвращению аварийных повреждений изоляции и отключению электроустановок. Это будет способствовать повышению надежности и безопасности электроснабжения, повышению эффективности производства.The technical result that can be obtained by implementing the proposed method is that operational monitoring of the insulation state, carried out regularly, will ensure the acquisition, collection and accumulation of data on the values of insulation resistance on power lines and the loads connected to them in a complex technical object, which is a branched electrical distribution network. Using the obtained data will allow diagnosing the isolation state of individual objects. Based on the analysis of the nature and dynamics of changes in insulation resistance, it will be possible to predict the state of the electrical network, to take timely measures to prevent accidental insulation damage and disconnect electrical installations. This will help to increase the reliability and safety of power supply, increase production efficiency.
Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе контроля состояния изоляции в трехфазной электрической сети, основанном на измерениях электрических величин и вычислении параметра изоляции объектов сети, находящихся под рабочим напряжением, одновременно измеряют напряжения трех фаз относительно земли на секции шин распредустройства и токи трех фаз в начале каждой отходящей от секции шин линии, при этом измерения проводят сначала в нормальном режиме работы сети, а затем такие же измерения продолжают сразу же после создания в сети искусственной несимметрии напряжений фаз относительно земли, которую создают путем кратковременного подключения через управляемый коммутационный аппарат к одной из фаз на секции шин распредустройства дополнительной проводимости на землю, используя результаты измерений упомянутых напряжений и токов, вычисляют сумму квадратов напряжений трех фаз и среднее значение мощности каждой контролируемой линии в нормальном режиме работы сети, запоминают вычисленные значения величин в управляемых блоках памяти по сигналу, поступающему от задающего программного блока, затем вычисляют упомянутые величины при созданной несимметрии напряжений, далее путем вычитания из текущих значений вычисляемых величин ранее запомненные значения аналогичных величин вычисляют общий для всей сети показатель степени изменения напряжений из-за созданной искусственной несимметрии 
где 
ΔPcp.зi - приращение среднего значения мощности;ΔP cp.зi - increment of the average power value;
Ua, Ub, Uc - напряжения фаз относительно земли в нормальном режиме работы электрической сети,U a , U b , U c - phase voltage relative to earth in the normal mode of operation of the electrical network,
после чего полученные результаты по всем линиям передают в концентратор данных, по которым проводят диагностику, анализ и прогнозирование состояния изоляции объектов электрической сети.after which the results obtained are transmitted along all lines to a data concentrator, through which diagnostics, analysis and prediction of the insulation state of electric network facilities are carried out.
Признаками заявляемого способа, отличительными от прототипа, являются: одновременно измеряют напряжения трех фаз относительно земли на секции шин распредустройства и токи трех фаз в начале каждой отходящей от секции шин линии; проводят измерения сначала в нормальном режиме работы сети, а затем такие же измерения продолжают сразу же после создания в сети искусственной несимметрии напряжений фаз относительно земли; создают искусственную несимметрию путем кратковременного подключения через управляемый коммутационный аппарат к одной из фаз на секции шин распредустройства дополнительной проводимости на землю; используя результаты измерений упомянутых напряжений и токов, вычисляют сумму квадратов напряжений трех фаз и среднее значение мощности каждой контролируемой линии в нормальном режиме работы сети; запоминают вычисленные значения величин в управляемых блоках памяти по сигналу, поступающему от задающего программного блока; вычисляют сумму квадратов напряжений трех фаз и среднее значение мощности каждой контролируемой линии при созданной несимметрии напряжений; путем вычитания из текущих значений вычисляемых величин ранее запомненные значения аналогичных величин вычисляют общий для всей сети показатель степени изменения напряжений из-за созданной искусственной несимметрии 
При анализе других известных технических решений заявителем не выявлено использование для целей контроля состояния изоляции электрических сетей показателя степени изменения напряжений фаз при создаваемой их несимметрии, а также такой электрической величины, как приращение активной мощности трехфазной линии, обусловленное создаваемой несимметрией напряжений. Также не выявлена совокупность признаков, приводящая к возможности выполнить эксплуатационный контроль состояния изоляции группы объектов электрической сети под рабочим напряжением. То есть можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критериям «новизна» и «изобретательский уровень».When analyzing other well-known technical solutions, the applicant did not reveal the use for the purpose of monitoring the state of insulation of electric networks of an indicator of the degree of change in phase voltages when creating their asymmetry, and also of such an electric quantity as the increment of the active power of a three-phase line, due to the created asymmetry of voltages. Also, a totality of signs has not been identified, leading to the ability to perform operational monitoring of the insulation state of a group of objects of the electric network under operating voltage. That is, we can conclude that the claimed technical solution meets the criteria of "novelty" and "inventive step".
На чертеже представлена принципиальная схема электрической сети и функциональная блок-схема контроля сопротивления изоляции по предлагаемому способу.The drawing shows a schematic diagram of an electrical network and a functional block diagram of the control of insulation resistance by the proposed method.
Электрическая сеть содержит секцию шин распредустройства 1 с группой отходящих от секции шин линий 2 с подсоединенной к ним нагрузкой 3. Контролю подлежат сопротивления изоляции трех фаз каждой линии 2 с подсоединенной нагрузкой, которые на чертеже представлены в виде сосредоточенных параметров изоляции 4 для одной фазы. Для измерений напряжений фаз сети относительно земли используют трансформатор напряжения 5, первичная обмотка которого соединена на схеме «звезда» с заземленной нулевой точкой. Для измерений токов в трех фазах контролируемых линий 2 используют датчики тока 6, установленные в начале линий 2. В качестве дополнительной проводимости на землю используют, например, конденсатор 7 емкостью ΔC, который подключают к одной из фаз секции шин распредустройства с помощью управляемого коммутационного аппарата 8. Сигнал на срабатывание аппарата 8 подают с задающего программного блока 9 через элемент выдержки времени 10.The electric network contains a busbar section of the switchgear 1 with a group of lines 2 extending from the busbar section with a load 3. The insulation resistance of three phases of each line 2 with a connected load, which are shown in the drawing as lumped insulation parameters 4 for one phase, is subject to control. To measure the voltage of the phases of the network relative to the ground, a voltage transformer 5 is used, the primary winding of which is connected in the "star" circuit with a grounded zero point. To measure currents in the three phases of the monitored lines 2, current sensors 6 are used, installed at the beginning of lines 2. As an additional conductivity to the ground, for example, a capacitor 7 with a capacity of ΔC is used, which is connected to one of the phases of the switchgear bus section using a controlled switching device 8 The signal for the operation of the apparatus 8 is supplied from the master program unit 9 through the time delay element 10.
Программным блоком 9 задают частоту создания искусственной несимметрии напряжений в сети. Устанавливают периодичность, регулярность и другие условия проведения эксплуатационного контроля состояния изоляции (например, один раз в смену, каждый час, ежеминутно и т.п.).The program unit 9 sets the frequency of the creation of artificial voltage unbalance in the network. They establish the frequency, regularity and other conditions for conducting operational monitoring of the state of insulation (for example, once a shift, every hour, every minute, etc.).
Блок-схема осуществления способа контроля изоляции содержит:A flowchart of an isolation control method comprises:
11 - первый измерительно-вычислительный модуль, состоящий из функциональных элементов:11 - the first measuring and computing module, consisting of functional elements:
12 - вычислительный блок, где определяют сумму квадратов величин напряжений трех фаз;12 - computing unit, where they determine the sum of the squares of the voltage values of the three phases;
13 - управляемый блок памяти, где запоминают результат вычислений, поступающий с блока 12 до момента создания искусственной несимметрии напряжений фаз;13 - controlled memory unit, where the result of the calculations coming from block 12 is stored until the creation of an artificial asymmetry of phase voltages;
14 - сумматор, где выполняют операцию «вычет», в результате которой вычисляют значение показателя степени изменения напряжений трех фаз при создании искусственной несимметрии напряжений.14 - adder, where the operation is "deduction", as a result of which calculate the value of the degree of change of stress of the three phases when creating an artificial asymmetry of stress.
Модуль 11 является общим для секции шин и группы контролируемых линий 2.Module 11 is common to the bus section and group of monitored lines 2.
15 - второй измерительно-вычислительный модуль, состоящий из функциональных элементов;15 - the second measuring and computing module, consisting of functional elements;
16 - вычислительный блок, где определяют среднее значение мощности контролируемой линии 2 с подсоединенной к ней нагрузкой;16 - computing unit, where they determine the average value of the power of the monitored line 2 with the connected load;
17 - управляемый блок памяти, где запоминают сигнал о среднем значении мощности, поступающий с блока 16 до момента создания искусственной несимметрии напряжений фаз;17 - controlled memory unit, where the signal is stored about the average value of power coming from block 16 until the moment of creation of an artificial asymmetry of phase voltages;
18 - сумматор, где выполняют операцию «вычет», в результате которой вычисляют приращение среднего значения мощности линии при создании искусственной несимметрии напряжений.18 - adder, where the operation is "deduction", as a result of which the increment of the average value of the line power is calculated when creating an artificial voltage asymmetry.
Количество модулей 15 в блок-схеме контроля соответствует числу контролируемых линий 2 данной секции шин.The number of modules 15 in the control block diagram corresponds to the number of monitored lines 2 of this bus section.
19 - вычислительный блок, где выполняют операцию «деление», в результате которой определяют величину активного сопротивлении изоляции фазы относительно земли контролируемой линии 2.19 is a computing unit where the operation of "division" is performed, as a result of which the magnitude of the active insulation resistance of the phase relative to the ground of the controlled line 2 is determined.
Количество блоков 19 соответствует числу контролируемых линий 2.The number of blocks 19 corresponds to the number of monitored lines 2.
20 - концентратор-анализатор результатов определения величин сопротивления изоляции всех контролируемых линий.20 - hub-analyzer of the results of determining the values of insulation resistance of all controlled lines.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
С помощью модуля 11 вычисляют значение показателя степени изменения напряжений трех фаз сети относительно земли по формулеUsing module 11 calculate the value of the degree of change of voltage of the three phases of the network relative to the ground according to the formula
где Ua, Ub, Uc - напряжения фаз относительно земли в нормальном режиме работы электрической сети;where U a , U b , U c - phase voltage relative to earth in the normal mode of operation of the electrical network;
Вычисления по (1) выполняют в следующей последовательности. Вначале в блоке 12 вычисляют сумму квадратов трех напряжений 
Одновременно с помощью модуля 15 вычисляют мгновенную мощность трех фаз линии 2 с подсоединенной к ней нагрузкой и среднее значение этой мощности, а затем приращение среднего значения мощности по формулам:At the same time, using the module 15, the instantaneous power of the three phases of line 2 with the load connected to it and the average value of this power are calculated, and then the average power value is incremented by the formulas:
где uа, ub, uс, ia, ib, ic - мгновенные значения соответственно напряжений трех фаз сети относительно земли и токов трех фаз линии;where u a , u b , u c , i a , i b , i c are the instantaneous values of respectively the voltages of the three phases of the network relative to the ground and the currents of the three phases of the line;
Рср, 
ΔРср.з - приращение среднего значения мощности линии с подсоединенной к ней нагрузкой, обусловленное созданной несимметрией напряжений. ΔР sr - increment of the average value of the line power with the load connected to it, due to the created voltage asymmetry.
Вычисления по формулам (2)-(4) выполняют в следующей последовательности. Вначале в блоке 16 по (2) и (3) вычисляют значения мощностей в нормальном режиме работы сети. Запоминают значение Рср в блоке 17 по сигналу, поступающему с программного задающего блока 9. Продолжают вычисления значений мощности и в блоке 16 определяют текущее значение 
Такие вычисления с помощью модулей 15 производят одновременно для каждой из контролируемых линий 2 сети и в результате получают ряд значений ΔРср.з.i по числу линий.Such calculations using modules 15 are carried out simultaneously for each of the monitored lines 2 of the network and as a result, a series of values ΔP cf.i for the number of lines are obtained.
Далее используют полученное значение показателя степени изменения напряжений трех фаз 
Результаты вычислений значений Ruз.i с выходов блоков 19 передают в концентратор-анализатор данных 20, где по заданному алгоритму обрабатывают полученные данные и тем самым осуществляют диагностику, анализ и прогнозирование состояния изоляции контролируемых объектов электрической сети.The results of the calculation of the values of R.sub.i from the outputs of the blocks 19 are transmitted to a data analyzer hub 20, where, according to a predetermined algorithm, the obtained data is processed and thereby diagnose, analyze and predict the insulation state of the controlled objects of the electric network.
Для практического осуществления предлагаемого способа эксплуатационного контроля состояния изоляции в электрических сетях могут быть использованы известные устройства и функциональные элементы. Измерение напряжений фаз относительно земли можно производить одним на секцию шин обычно применяемым трансформатором напряжения 5. Для измерений токов линий 2 можно использовать по три обычных измерительных трансформатора тока на каждой линии. Коммутационным аппаратом 8 для подключения к одной из фаз дополнительной проводимости на землю может служить имеющийся в распредустройстве управляемый выключатель. В качестве дополнительной проводимости 7 можно использовать силовой (косинусный) конденсатор или блок конденсаторов.For the practical implementation of the proposed method of operational monitoring of the state of insulation in electrical networks, known devices and functional elements can be used. The measurement of phase voltages relative to earth can be performed by one per bus section commonly used by voltage transformer 5. Three current measuring current transformers per line can be used to measure the currents of lines 2. Switching device 8 for connecting to one of the phases of additional conductivity to the ground can be a controllable switch available in the switchgear. As additional conductivity 7, you can use the power (cosine) capacitor or block of capacitors.
Все функциональные модули и элементы блок-схемы контроля целесообразнее всего реализовать на микропроцессорной базе. С помощью микропроцессорных устройств сравнительно просто можно будет осуществлять все вычислительные операции, функции запоминания сигналов и в конечном итоге реализовать весь алгоритм контроля изоляции по предлагаемому способу.It is most expedient to implement all functional modules and elements of the control flowchart on a microprocessor base. With the help of microprocessor devices, it will be relatively simple to carry out all the computational operations, the functions of storing signals and ultimately implement the entire isolation control algorithm by the proposed method.
Теоретической основой нового способа контроля состояния изоляции является известное из основ электротехники [см. Теоретические основы электротехники. Т.1. Основы теории линейных цепей/Под ред. Ионкина П.А. - М.: Высшая школа, 1976] обстоятельство, что в электрической сети с изолированной нейтралью мощность рассеяния в активных проводимостях изоляции фаз на землю трехфазной линии можно представить в видеThe theoretical basis of the new method for monitoring the state of insulation is known from the basics of electrical engineering [see Theoretical foundations of electrical engineering. T.1. Fundamentals of the theory of linear chains / Ed. Ionkina P.A. - M .: Vysshaya Shkola, 1976] the circumstance that in an electrical network with an isolated neutral the power dissipation in the active conductivity of the insulation of the phases to earth of a three-phase line can be represented as
где gиз.a, gиз.b, gиз.c - активные проводимости фаз на землю;where g from.a , g from.b , g from.c are the active conductivities of the phases to earth;
Ua, Ub, Uc - действующие значения напряжений фаз относительно земли в нормальном режиме работы электрической сети.U a , U b , U c - the effective values of the phase voltages relative to earth in the normal mode of operation of the electrical network.
Если считать, что проводимости фаз по величине одинаковы, т.е. gиз.а=gиз.b=gиз.c=gиз.ф=1/Rиз.ф, то выражение (6) можно записать в видеIf we assume that the phase conductivities are the same in magnitude, i.e. g from.a = g from.b = g from.c = g from.Ф = 1 / R from.Ф , then expression (6) can be written as
где Rиз.ф - активное сопротивление изоляции фазы относительно земли.where R iz.f - active insulation resistance of the phase relative to the ground.
При созданной искусственной несимметрии напряжений фаз относительно земли, как это предусмотрено в предлагаемом способе, мощность рассеяния в изоляции фаз можно представить в видеWith the created artificial asymmetry of phase voltages relative to earth, as provided in the proposed method, the power dissipation in the insulation of the phases can be represented as
где 
Величина этой мощности станет больше, чем в нормальном режиме работы сети. Отличие мощностей характеризуется приращением мощностиThe magnitude of this power will become greater than in normal network operation. Power difference is characterized by power increment
Из анализа выражений (6)-(8) можно установить, что величина приращения мощности будет зависеть от степени несимметрии напряжений. Например, если при создании искусственной несимметрии путем подключения к фазе A дополнительной проводимости на землю бесконечно большой величины (это будет соответствовать металлическому «глухому» замыканию фазы A на землю) напряжение этой фазы станет равным Ua=0, а напряжения фазы B и фазы C увеличатся до линейного значения, т.е. 
В таком случае будет создана наибольшая несимметрия и приращение мощности согласно (9) будет равноIn this case, the greatest asymmetry will be created and the power increment according to (9) will be equal to
Эта величина будет наибольшей для обеспечения точности контроля. Однако такой частный вариант создания искусственной несимметрии напряжений будет не безопасным для изоляции оборудования. Поэтому при осуществлении предлагаемого способа контроля изоляции важно будет правильно выбирать величину дополнительной проводимости, используемой для создания искусственной несимметрии.This value will be the highest to ensure accuracy of control. However, this particular option for creating artificial voltage unbalance will not be safe for equipment isolation. Therefore, when implementing the proposed method for controlling insulation, it will be important to correctly select the amount of additional conductivity used to create artificial asymmetry.
Например, если для этого использовать блок конденсаторов, то величина емкости ΔC этих конденсаторов должна быть примерно равна суммарной емкости сети относительно земли, т.е. ΔC≈CΣ. Этого будет достаточно для необходимой точности эксплуатационного контроля состояния изоляции.For example, if you use a block of capacitors for this, then the capacitance ΔC of these capacitors should be approximately equal to the total capacity of the network relative to the ground, i.e. ΔC≈C Σ . This will be enough for the necessary accuracy of operational monitoring of the state of insulation.
Необходимые для выполнения вычислений приращения мощности в предлагаемом способе предусмотрено определять по средним значениям мощности каждой контролируемой линии в видеThe power increments necessary for performing the calculations in the proposed method are determined by the average power values of each monitored line in the form
где Рср.нагр. - средняя (активная) мощность линии, которая равна сумме мощности нагрузки, подсоединенной к линии, мощности потерь в продольных сопротивлениях линии и мощности рассеяния в активных сопротивлениях междуфазной изоляции линии и нагрузки;where P avg. - average (active) power of the line, which is equal to the sum of the load power connected to the line, the power loss in the longitudinal resistances of the line and the power dissipation in the active resistances of the phase insulation of the line and the load;
Рср.з. - мощность рассеяния в активных сопротивлениях изоляции фаз относительно земли линии и нагрузки.R s.z. - power dissipation in the active insulation resistances of the phases relative to the ground line and load.
При созданной искусственной несимметрии напряжений фаз относительно земли значение мощности становится равнымWith the created artificial asymmetry of phase voltages relative to earth, the power value becomes equal
В выражениях (11) и (12) первые слагаемые равны между собой, т.е. 
Поэтому после выполнения операции «вычет» на выходе сумматора 18 для каждой линии вычисляется приращение мощности этой линии.Therefore, after the operation "deduction" at the output of the adder 18 for each line is calculated increment of power of this line.
Это приращение мощности происходит из-за созданной искусственной несимметрии напряжений фаз относительно земли. Именно эта величина ΔPср.з используется в алгоритме осуществления контроля при вычислении значения сопротивления изоляции.This increase in power is due to the created artificial asymmetry of phase voltages relative to the ground. It is this value ΔP cf. used in the control algorithm when calculating the value of insulation resistance.
Подстановка значения ΔPср.з, полученного по результату (13), в выражение (9) обосновывает расчетную формулу, которая используется в заявляемом способе контроля состояния изоляции для вычисления величины контролируемого сопротивления изоляцииSubstituting the ΔP cf value obtained by the result of (13) into expression (9) justifies the calculation formula that is used in the claimed method for monitoring the insulation state to calculate the value of the controlled insulation resistance
Предлагаемый способ контроля состояния изоляции может осуществляться для группы линий, отходящих от секции шин, или отдельно для каждой линии. Причем с подсоединенной нагрузкой или без нее, что позволяет судить о состоянии изоляции отдельных элементов схемы.The proposed method for monitoring the state of insulation can be carried out for a group of lines extending from the bus section, or separately for each line. Moreover, with or without a connected load, which makes it possible to judge the isolation state of individual circuit elements.
Если обеспечить сбор информации о сопротивлении изоляции по нескольким секциям шин, то тем самым можно проводить централизованный эксплуатационный контроль состояния изоляции по сложным электроэнергетическим объектам, осуществлять постоянный мониторинг их состояния.If information is collected on insulation resistance across several bus sections, then it is possible to carry out centralized operational monitoring of the insulation state at complex electric power facilities, and to continuously monitor their condition.
Предлагаемый способ может обеспечить автоматизированный контроль состояния изоляции, например, в составе АСУТП подстанций на базе ЭВМ и микропроцессорного управления. Постоянный или систематический контроль под рабочим напряжением позволит создать эффективную систему раннего выявления ухудшения состояния изоляции без вывода объектов из работы, повысить безопасность и надежность электроснабжения.The proposed method can provide automated monitoring of the insulation state, for example, as part of the process control system of substations based on computers and microprocessor control. Constant or systematic monitoring under operating voltage will allow creating an effective system for early detection of deterioration of the insulation state without taking objects out of work, and increasing the safety and reliability of power supply.
Claims (1)
ΔPср.з.i, затем определяют величину сопротивления изоляции фазы относительно земли для каждой линии по формуле
где
ΔРср.з.i - приращение среднего значения мощности;
Ua, Ub, Uc - напряжения фаз относительно земли в нормальном режиме работы электрической сети,
после чего полученные результаты по всем линиям передают в концентратор данных, по которым проводят диагностику, анализ и прогнозирование состояния изоляции объектов электрической сети. A method for monitoring the state of insulation in a three-phase electric network, based on measuring electrical quantities and calculating the insulation parameter of network objects under operating voltage, characterized in that they simultaneously measure the voltage of three phases relative to the ground on the busbar sections of the switchgear and the currents of three phases at the beginning of each outgoing sections of bus lines, while the measurements are carried out first in the normal mode of operation of the network, and then the same measurements continue immediately after creating an artificial asymmetry in the network and phase voltages relative to the ground, which is created by short-term connection through a controlled switching device to one of the phases on the busbar section of the additional conductivity ground distribution, using the results of measurements of the mentioned voltages and currents, calculate the sum of the squares of the voltage of the three phases and the average value of the power of each monitored line in normal operation of the network, the calculated values of the values in the managed memory units are memorized by the signal from the master program unit , then the aforementioned values are calculated with the created voltage asymmetry, then by subtracting from the current values of the calculated values the previously stored values of similar values calculate the common indicator of the degree of voltage change for the entire network due to the created artificial asymmetry
ΔP sr.si , then determine the value of the insulation resistance of the phase relative to the ground for each line according to the formula
Where
ΔР s.i.i is the increment of the average power value;
U a , U b , U c - phase voltage relative to earth in the normal mode of operation of the electrical network,
after which the results obtained are transmitted along all lines to a data concentrator, through which diagnostics, analysis and prediction of the insulation state of electric network facilities are carried out.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011147654/28A RU2478975C1 (en) | 2011-11-23 | 2011-11-23 | Method of controlling three-phase electric mains insulation condition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011147654/28A RU2478975C1 (en) | 2011-11-23 | 2011-11-23 | Method of controlling three-phase electric mains insulation condition |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2478975C1 true RU2478975C1 (en) | 2013-04-10 |
Family
ID=49152397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011147654/28A RU2478975C1 (en) | 2011-11-23 | 2011-11-23 | Method of controlling three-phase electric mains insulation condition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2478975C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2730549C1 (en) * | 2019-12-11 | 2020-08-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Selective automated system for diagnosing and monitoring the state of insulation of power cable lines with a delay unit to prevent false signal on damage to insulation |
| RU2732000C1 (en) * | 2019-12-11 | 2020-09-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования. "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Automated control system of state of power cable lines insulation and mode of unstable earth faults |
| RU2747909C1 (en) * | 2020-10-19 | 2021-05-17 | Сергей Иванович Малафеев | Method for control of insulation resistance and protection of electric network with insulated neutral |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1546920A1 (en) * | 1988-01-13 | 1990-02-28 | Chitinskij Polt I | Method of determining parameters of insulation of three-phase power network |
| RU2310873C1 (en) * | 2006-07-27 | 2007-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Method for measuring resistance of isolation in electric networks |
-
2011
- 2011-11-23 RU RU2011147654/28A patent/RU2478975C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1546920A1 (en) * | 1988-01-13 | 1990-02-28 | Chitinskij Polt I | Method of determining parameters of insulation of three-phase power network |
| RU2310873C1 (en) * | 2006-07-27 | 2007-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Method for measuring resistance of isolation in electric networks |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Сви П.М. Методы и средства диагностики оборудования высокого напряжения, 1992. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2730549C1 (en) * | 2019-12-11 | 2020-08-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Selective automated system for diagnosing and monitoring the state of insulation of power cable lines with a delay unit to prevent false signal on damage to insulation |
| RU2732000C1 (en) * | 2019-12-11 | 2020-09-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования. "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Automated control system of state of power cable lines insulation and mode of unstable earth faults |
| RU2747909C1 (en) * | 2020-10-19 | 2021-05-17 | Сергей Иванович Малафеев | Method for control of insulation resistance and protection of electric network with insulated neutral |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1089081B1 (en) | Method for computational determination of ground fault distance in an electrical power distribution network having a ring configuration | |
| CN110689252B (en) | Capacitive voltage transformer metering error situation awareness system | |
| EP2680017A1 (en) | A method of early detection of feeder lines with a high-ohm ground fault in compensated power networks | |
| EP2725372B1 (en) | System and method of determination of connectivity resistance of power generating component | |
| CN101915884A (en) | Identification method of ground fault phases in three-phase ungrounded system and identification device thereof | |
| KR101986221B1 (en) | 3-phase 4-wire electrical installation hot-line insulation resistance measurement method and device | |
| CN111157939A (en) | Live monitoring device and method for metering performance of voltage transformer | |
| RU2478975C1 (en) | Method of controlling three-phase electric mains insulation condition | |
| KR102260550B1 (en) | Facility health monitoring method by measuring the electric circuit constant inside the power facility in operation | |
| Music et al. | Integrated power quality monitoring system and the benefits of integrating smart meters | |
| RU164503U1 (en) | DEVICE FOR CONTINUOUS DIAGNOSTICS AND FORECAST OF DAMAGES IN POWER CABLE LINES IN REAL TIME | |
| RU2651610C1 (en) | Method for revealing the places of origin and magnitude of non-technical losses of energy in electrical networks by data of synchronous measurements | |
| Penido et al. | An analytical zero sequence method to locate fault in distribution systems rich in DG | |
| CN105021871B (en) | Under a kind of imperfect information, cable run Leakage Current determines method | |
| RU2682240C2 (en) | Detecting fault, in particular transient fault in electrical network | |
| RU112525U1 (en) | AUTOMATED DIAGNOSTIC AND MONITORING SYSTEM OF POWER CABLE LINES INSULATION | |
| RU2305292C1 (en) | METHOD OF DETECTING FAULT IN 6( 10 )-35 kV ELECTRIC CIRCUIT WITH ISOLATED OR COMPENSATED NEUTRAL POINT | |
| CN105486984A (en) | Dynamic voltage source control-based direct-current grounding searching method and apparatus | |
| RU2681257C2 (en) | Method of establishing place of reducing resistance of insulation and determining power of current leakage | |
| CN105297791B (en) | A kind of transformer substation monitoring system | |
| KR101664010B1 (en) | An Estimation Method of Line Parameter based on Synchrophasor Measurements in Power System | |
| KR102419753B1 (en) | Facility health monitoring method by measuring the electric circuit constant inside the power facility in operation | |
| EP3971592A1 (en) | Fault location determination in a power transmission system | |
| Popov et al. | Applications of synchrophasor measurement to improve the reliability and efficiency of power systems | |
| Chappa et al. | A new voltage instability detection index based on real-time synchronophasor measurements |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181124 |