RU2498331C1 - Способ определения дальности до однофазного замыкания на землю в линиях электропередачи - Google Patents
Способ определения дальности до однофазного замыкания на землю в линиях электропередачи Download PDFInfo
- Publication number
- RU2498331C1 RU2498331C1 RU2012123268/28A RU2012123268A RU2498331C1 RU 2498331 C1 RU2498331 C1 RU 2498331C1 RU 2012123268/28 A RU2012123268/28 A RU 2012123268/28A RU 2012123268 A RU2012123268 A RU 2012123268A RU 2498331 C1 RU2498331 C1 RU 2498331C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- line
- voltage
- phase
- ground short
- circuiting
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Locating Faults (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может быть использовано в устройствах защиты для определения дальности до места однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) в трехфазных распределительных сетях среднего класса напряжений с изолированной, компенсированной или заземленной через резистор нейтралью. Сущность: в сетях среднего напряжения при возникновении ОЗЗ возникает переходный процесс разряда емкости поврежденной фазы на землю. Расстояние от шин, питающих линию электропередачи, до места однофазного замыкания на землю определяют по суммарной емкости нулевой последовательности всех линий, подключенных к шинам, по значению мгновенного напряжения на поврежденной фазе в момент возникновения однофазного замыкания на землю, по погонному индуктивному сопротивлению нулевой последовательности линии электропередачи, на которой возникло однофазное замыкание на землю, по скорости нарастания напряжения нулевой последовательности после возникновения однофазного замыкания на землю. Технический результат: повышение точности. 2 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может быть использовано в устройствах защиты для определения дальности до места однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) в трехфазных распределительных сетях среднего класса напряжений с изолированной, компенсированной или заземленной через резистор нейтралью.
Известен «Способ определения место и характера повреждения линии электропередачи с использованием ее моделей», который заключается в том, что выделяют напряжения и токи основных гармоник, подают напряжения основных гармоник на входы моделей, измеряют токи на указанных входах и сравнивают их с выделенными токами, подключают к каждой модели комплексную нагрузку в месте предполагаемого повреждения, устанавливают активные и реактивные проводимости комплексных нагрузок такими, чтобы токи основных гармоник на входах моделей и выделенных токов линии совпали, определяют углы комплексных нагрузок, выбирают нагрузку с нулевым углом и принимают, что место и характер повреждения соответствуют месту подключения указанной нагрузки и величинам ее активных проводимостей (Лямец Ю.Я., Антонов В.И., Ефремов В.А., Нудельман Г.С, Подшивалин Н.В. Патент РФ №RU 2033622, МПК G01R 31/11, Н02Н 3/28, 20.04.1995).
Известен «Способ определения места повреждения на воздушных линиях электропередачи», взятый за прототип, который заключается в том, что по измеренным фазным токам и напряжениям в момент короткого замыкания и току нагрузки в предаварийном режиме при помощи телеграфных уравнений получают приближенное расстояние до места повреждения. Далее посредством итерационного процесса, меняя переходное сопротивление в месте повреждения, учитывая поперечные емкости линии, волновые процессы и критерий того, что мнимая часть расстояния до места повреждения стремится к нулю, уточняют расстояние до места повреждения (Висящев А.Н., Устинов А.А. Патент РФ №RU 2426998, МПК G01R 31/08, 20.11.2009).
Недостатки обоих способов связаны с тем, что для определения места повреждения используются напряжения и токи, связанные с промышленной частотой 50 Гц. Рабочие частоты данного метода малы, что приводит к малой точности данного метода. Кроме того, основными характеристиками модели являются сопротивления линии электропередачи, и переходное сопротивление места повреждения. При этом величина переходного сопротивления места повреждения не известна, и она является источником погрешностей. Кроме того, измерительные трансформаторы промышленной частоты 50 Гц имеют большие угловые погрешности (угловые погрешности порядка 60° для трансформаторов тока нулевой последовательности типа ТЗЛМ и ТЗРЛ), что также является источником погрешности.
Задача изобретения заключается в повышении точности определения места повреждения линии электропередачи, за счет того, что в качестве исходных сигналов в предлагаемом способе используют сигналы переходного процесса, которые возникают при однофазном замыкании на землю.
Технический результат достигается тем, что в способе определения дальности до однофазного замыкания на землю в линиях электропередачи путем одностороннего измерения напряжений и токов доаварийного и аварийного режимов, согласно заявляемому изобретению, по суммарной емкости нулевой последовательности всех линий, подключенных к шинам, по значению мгновенного напряжения на поврежденной фазе в момент возникновения однофазного замыкания на землю, по погонному индуктивному сопротивлению нулевой последовательности линии электропередачи, на которой возникло однофазное замыкание на землю, по скорости нарастания напряжения нулевой последовательности после возникновения однофазного замыкания на землю - определяют расстояние от шин, питающих линию электропередачи, до места однофазного замыкания на землю.
Таким образом, для определения расстояния от шин, питающих линию электропередачи, до места однофазного замыкания на землю определяют суммарную емкость нулевой последовательности всех линий, подключенных к шинам, значение мгновенного напряжения на поврежденной фазе в момент возникновения однофазного замыкания на землю, погонное индуктивное сопротивление нулевой последовательности линии электропередачи, скорость нарастания напряжения нулевой последовательности на поврежденной линии после возникновения однофазного замыкания на землю.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена общая схема подстанции, на линии которой происходит ОЗЗ, на фиг.2 изображена упрощенная схема переходного процесса.
При повреждении линии электропередачи, скорость возникновения дугового высоковольтного разряда в месте повреждения весьма высока, обычно указывают величину времени возникновения τ<100 нс. Благодаря весьма крутому фронту изменения напряжения в месте повреждения, генерируются высокие частоты переходных процессов F<(1/τ)~10 МГц. Таким образом, частоты переходных процессов значительно больше промышленной частоты 50 Гц.
Это, во-первых, повышает точность определения места повреждения в предлагаемом способе.
Во-вторых, большая разность частот переходных процессов F<10 МГц и промышленной частоты 50 Гц позволяет достаточно легко выделить сигналы переходных процессов на фоне промышленной частоты 50 Гц.
Рассмотрим весь переходный процесс, начиная с момента непосредственно до повреждения. Трехфазный источник питания 1 (фиг.1) подключен к шинам 2 (в однолинейной модели). От шин 2 отходят неповрежденные линии электропередачи 3, ток нулевой последовательности на линиях измеряется трансформаторами 4. От этих же шин 2 отходит линия электропередачи 5, на которой произошло повреждение - OЗЗ 6. Провода поврежденной линии электропередачи проходят через трансформатор тока 7, который измеряет ток Iо. В исходном состоянии (до повреждения, до ОЗЗ) напряжение на нейтрали источника питания 1 равно нулю (напряжение нулевой последовательности Uo=0). Напряжения на шинах 2 контролируются трансформатором напряжения 8, который выдает фазные напряжения 9 и напряжение нулевой последовательности 10.
При замыкании на землю одной фазы поврежденной линии электропередачи 5 (например, фазы С) происходит разряд суммарной емкости Со нулевой последовательности всех линий, подключенных к шинам этой фазы. Обычно основной вклад в сопротивление нулевой последовательности линии вносит индуктивное сопротивление линии. Поэтому упрощенную схему (фиг.2) переходного процесса можно представить в виде разряда суммарной емкости 11 Со нулевой последовательности всех линий, подключенных к шинам, через индуктивность нулевой последовательности 12 Lo поврежденной линии на отрезке от шин 2 до точки повреждения, до ОЗЗ 6.
В исходном состоянии, до повреждения, емкость 11 Со заряжена до напряжения Uc, которое было на поврежденной фазе С в момент повреждения. При этом ток разряда Iо регистрирует трансформатор тока 7.
Индуктивность нулевой последовательности 12 Lo пропорционально длине Д поврежденной линии на отрезке от шин 2 до точки повреждения, до ОЗЗ 6:
Lo=Д*Lпогонное, где: Lпогонное - погонное индуктивное сопротивление нулевой последовательности поврежденной линии.
При приложении напряжения Uc к индуктивности Lo ток Iо линейно нарастает со временем:
dIo/dt=Uc/Lo=Uc/(Д*Lпогонное), где: dIo/dt - скорость нарастания тока Iо.
Поэтому, измерив величину скорости dIo/dt сразу после возникновения ОЗЗ, зная напряжение Uc в момент повреждения и параметр линии L погонное, - определяем дальность Д от шин 2 до места повреждения 6:
Д=Uc/(dIo/dt*L погонное).
В общем случае, закон изменения тока dIo/dt будет более сложный, но в любом случае, измерив скорость нарастания тока dIo/dt со временем, можно определить дальность Д от шин до места повреждения.
Ток нулевой последовательности 1о изменяет напряжение Uo на шинах 2:
dUo/dt=Io/Co.
Поэтому скорость нарастания тока dIo/dt равна:
dIo/dt=Co*(d2Uo/dt2).
Соответственно, по скорости нарастания напряжения нулевой последовательности Uo на шинах 2, получим дальность Д от шин 2 до места повреждения 6:
Д=Uc/[(d2Uo/dt2)*Со*Lпогонное].
Полный разряд емкости Со 11 на индуктивность Lo 12 приводит к перекачке энергии заряженного конденсатора Со 11 в энергию тока Iо, mах (максимальное значение тока нулевой последовательности) на индуктивности Lo 12:
Io, max2*Lo=Uc2*Co
Поэтому, замерив Io, max переходного процесса, определяем Lo=Д*Lпогонное, и, соответственно, находим дальность до OЗЗ:
Д=Uc2*Co/(Io, max2* Lпогонное).
Максимальное значение тока нулевой последовательности Io,max определим из максимальной величины скорости нарастания напряжения dUo/dt,max; и, соответственно, из скорости нарастания напряжения нулевой последовательности Uo на шинах 2, находим дальность до OЗЗ:
Д=Uc2/[(dUo/dt, max)2* Со*Lпогонное]
Таким образом, предлагаемый способ определения дальности до однофазного замыкания на землю в линиях электропередачи имеет следующие особенности:
1. Контролируется напряжение нулевой последовательности Uo на шинах.
2. Контролируется напряжение каждой фазы (А, В, С) на шинах.
3. По данным контрольным величинам, по суммарной емкости Со нулевой последовательности всех линий, подключенных к шинам, и по параметрам поврежденной линии - определяется дальность до ОЗЗ.
4. В нормальном режиме напряжение нулевой последовательности Uo на шинах Uo~0, поэтому поврежденный режим с ОЗЗ (когда Uo начинает изменяться) легко отличим от нормального режима работы линии.
5. Особенностью предлагаемого способа является то, что необходимо контролировать только напряжения на шинах, питающих отходящие линии, и нет необходимости контролировать большое число отходящих линий (ток нулевой последовательности на этих линиях).
6. Длительность переходного процесса при ОЗЗ весьма мала: меньше миллисекунды. Поэтому для записи переходного процесса (скорости изменения напряжения нулевой последовательности Uo на шинах) требуется высокая частота дискретизации (сотни тысяч измерений в секунду).
Claims (1)
- Способ определения дальности до однофазного замыкания на землю в линиях электропередачи путем одностороннего измерения напряжений и токов доаварийного и аварийного режимов, отличающийся тем, что по суммарной емкости нулевой последовательности всех линий, подключенных к шинам, по значению мгновенного напряжения на поврежденной фазе в момент возникновения однофазного замыкания на землю, по погонному индуктивному сопротивлению нулевой последовательности линии электропередачи, на которой возникло однофазное замыкание на землю, по скорости нарастания напряжения нулевой последовательности после возникновения однофазного замыкания на землю определяют расстояние от шин, питающих линию электропередачи, до места однофазного замыкания на землю.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012123268/28A RU2498331C1 (ru) | 2012-06-05 | 2012-06-05 | Способ определения дальности до однофазного замыкания на землю в линиях электропередачи |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012123268/28A RU2498331C1 (ru) | 2012-06-05 | 2012-06-05 | Способ определения дальности до однофазного замыкания на землю в линиях электропередачи |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2498331C1 true RU2498331C1 (ru) | 2013-11-10 |
Family
ID=49683300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012123268/28A RU2498331C1 (ru) | 2012-06-05 | 2012-06-05 | Способ определения дальности до однофазного замыкания на землю в линиях электропередачи |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2498331C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2638088C2 (ru) * | 2015-05-12 | 2017-12-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Электроавтоматика" | Способ измерения расстояния до места замыкания на землю |
| RU2704394C1 (ru) * | 2019-02-07 | 2019-10-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Способ дистанционного определения места замыкания фазы на землю |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4568872A (en) * | 1982-05-26 | 1986-02-04 | Enertec | Method of measuring the distance of a fault on a line taking account of distributed capacitances |
| RU2222026C2 (ru) * | 2002-01-11 | 2004-01-20 | Новосибирский государственный технический университет | Способ определения расстояния до места однофазного замыкания в распределительных сетях |
| JP2004045118A (ja) * | 2002-07-10 | 2004-02-12 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 架空配電線の事故点探査方法 |
| RU2305292C1 (ru) * | 2006-02-26 | 2007-08-27 | Людмила Прокопьевна Андрианова | СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ НАПРЯЖЕНИЯ 6( 10 ) - 35 кВ С ИЗОЛИРОВАННОЙ ИЛИ КОМПЕНСИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ |
| RU2305293C1 (ru) * | 2006-04-03 | 2007-08-27 | Людмила Прокопьевна Андрианова | СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ НАПРЯЖЕНИЯ 6( 10 ) - 35 кВ С ИЗОЛИРОВАННОЙ ИЛИ КОМПЕНСИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ |
| RU2446533C1 (ru) * | 2010-08-02 | 2012-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) | Способ определения места однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью |
-
2012
- 2012-06-05 RU RU2012123268/28A patent/RU2498331C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4568872A (en) * | 1982-05-26 | 1986-02-04 | Enertec | Method of measuring the distance of a fault on a line taking account of distributed capacitances |
| RU2222026C2 (ru) * | 2002-01-11 | 2004-01-20 | Новосибирский государственный технический университет | Способ определения расстояния до места однофазного замыкания в распределительных сетях |
| JP2004045118A (ja) * | 2002-07-10 | 2004-02-12 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 架空配電線の事故点探査方法 |
| RU2305292C1 (ru) * | 2006-02-26 | 2007-08-27 | Людмила Прокопьевна Андрианова | СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ НАПРЯЖЕНИЯ 6( 10 ) - 35 кВ С ИЗОЛИРОВАННОЙ ИЛИ КОМПЕНСИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ |
| RU2305293C1 (ru) * | 2006-04-03 | 2007-08-27 | Людмила Прокопьевна Андрианова | СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ НАПРЯЖЕНИЯ 6( 10 ) - 35 кВ С ИЗОЛИРОВАННОЙ ИЛИ КОМПЕНСИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ |
| RU2446533C1 (ru) * | 2010-08-02 | 2012-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) | Способ определения места однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2638088C2 (ru) * | 2015-05-12 | 2017-12-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Электроавтоматика" | Способ измерения расстояния до места замыкания на землю |
| RU2704394C1 (ru) * | 2019-02-07 | 2019-10-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Способ дистанционного определения места замыкания фазы на землю |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2499998C1 (ru) | Способ определения дальности до однофазного замыкания на землю в линиях электропередачи | |
| Liang et al. | A novel fault impedance calculation method for distance protection against fault resistance | |
| CN103840437B (zh) | 配电网铁磁谐振与单相接地故障的快速诊断与处理方法 | |
| FI126892B (fi) | Vikavirtaindikaattori | |
| CN103245879B (zh) | 基于暂态无功功率方向的小电流接地故障定位方法 | |
| US10931097B2 (en) | Generator stator ground protection using third harmonic | |
| CN104764978A (zh) | 一种单相接地故障选相及过渡电阻测量方法 | |
| CN203276027U (zh) | 电力供应安稳装置的数字动态闭环测试系统 | |
| RU2446533C1 (ru) | Способ определения места однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью | |
| Yang et al. | Fault detection and location in multi-terminal DC microgrid based on local measurement | |
| CN103063901A (zh) | 电网不接地系统母线电容电流的异频注入检测方法 | |
| CN104865498A (zh) | 基于参数辨识的消弧线圈接地系统单相接地故障测距技术 | |
| CN104198798A (zh) | 一种用于消弧线圈装置中故障电容电流的谐振测量方法 | |
| CN105954633A (zh) | 损耗向量角度变化检测电抗器匝间故障的方法及其检测结构 | |
| RU2498331C1 (ru) | Способ определения дальности до однофазного замыкания на землю в линиях электропередачи | |
| Yang et al. | DC fault location in multi-terminal DC distribution network based on voltage similar triangle principle | |
| CN109782114B (zh) | 一种可控电压源全补偿接地故障状态判别方法及系统 | |
| Tangsunantham et al. | Voltage unbalance measurement in three-phase smart meter applied to AMI systems | |
| CN104391191A (zh) | 一种利用线模电流差分平方和的高阻故障检测方法 | |
| CN203587736U (zh) | 一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置 | |
| Nan et al. | A new method of measuring capacitance current in non-effective grounding power system | |
| CN103701096A (zh) | 一种tct式可控高抗三角形联结绕组的匝间保护方法 | |
| Liu et al. | Fault detection and location of microgrid based on distributed decision | |
| Kheirollahi et al. | Developing a new fault location topology for DC microgrid systems | |
| CN104833883A (zh) | 一种基于10-35kV短路接地的地网测试方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150606 |