RU2505827C1 - Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по замерам с двух ее концов (варианты) - Google Patents

Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по замерам с двух ее концов (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU2505827C1
RU2505827C1 RU2012121320/28A RU2012121320A RU2505827C1 RU 2505827 C1 RU2505827 C1 RU 2505827C1 RU 2012121320/28 A RU2012121320/28 A RU 2012121320/28A RU 2012121320 A RU2012121320 A RU 2012121320A RU 2505827 C1 RU2505827 C1 RU 2505827C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
line
voltages
damage
short circuit
phase
Prior art date
Application number
RU2012121320/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012121320A (ru
Inventor
Александр Никандрович Висящев
Эдуард Русланович Пленков
Степан Георгиевич Тигунцев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "ИрГТУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "ИрГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "ИрГТУ")
Priority to RU2012121320/28A priority Critical patent/RU2505827C1/ru
Publication of RU2012121320A publication Critical patent/RU2012121320A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2505827C1 publication Critical patent/RU2505827C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Locating Faults (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по несинхронизированным замерам с двух ее концов. Технический результат: повышение точности определении места повреждения. Сущность: измеряют с двух концов линии несинхронизированные по углам комплексные фазные токи и напряжения основной частоты в момент короткого замыкания. Определяют значения сопротивлений от первого конца линии до места повреждения и сопротивления от второго конца линии до места повреждения. Преобразуют фазные токи и напряжения в симметричные составляющие - комплексные токи и напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей. Определяют значение угла между напряжениями нулевой, обратной или прямой последовательности по концам линии или значение угла между фазными напряжениями по концам линии. Выполняют синхронизацию путем поворачивания векторов комплексных величин токов и напряжений на полученный угол. Определяют относительные расстояния от концов линии до места повреждения по соответствующим выражениям. 3 н.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения угла между напряжениями и токами по концам линии при несинхронизированных замерах с двух ее концов и для уточнения места короткого замыкания на линиях электропередачи по замерам с двух ее концов.
Изобретение относится к приоритетному направлению развития науки и технологий «Технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и потребления тепла и электроэнергии» [Алфавитно-предметный указатель к Международной патентной классификации по приоритетным направлениям развития науки и технологий / Ю.Г. Смирнов, Е.В. Скиданова, С.А. Краснов. - М.: ПАТЕНТ, 2008, - с.97], так как решает проблему уменьшения времени задержек при транспортировке электроэнергии потребителям в случае повреждения электрических сетей.
Известен способ определения места повреждения на воздушных линиях электропередачи [Заявка на изобретение RU №2001102357, G01R 31/08, дата публикации заявки 20.12.2002], в котором раскрывается несколько методов, в качестве примера рассмотрим первый метод (как наиболее похожий) - метод полного сопротивления.
Метод полного сопротивления реализуется следующим образом. Измеряют с одной (и с другой) стороны линии фазные токи и напряжения основной частоты в момент короткого замыкания и ток предаварийного режима в фазе А. По измеренным величинам определяют расчетные значения напряжений и токов в зависимости от вида короткого замыкания. При однофазных коротких замыканиях в качестве расчетных значений используют фазное напряжение, компенсированный фазный ток и аварийная составляющая полного тока короткого замыкания; при многофазных коротких замыканиях - линейное напряжение, линейный ток и аварийная составляющая полного тока короткого замыкания. Кроме того, в расчете используют параметры схемы замещения сети. Далее осуществляют итерационный процесс, на первой итерации которого коэффициент токораспределения, необходимый для определения аварийной составляющей полного тока короткого замыкания, принимают равным единице, а полное сопротивление от начала линии до места повреждения находят через расчетные величины напряжений и токов. Отношение полного сопротивления от начала линии до места повреждения к полному сопротивлению линии на первой итерации приближенно указывает, где произошло повреждение. Через найденное на первой итерации полное сопротивление, на второй итерации уточняют коэффициент токораспределения и вновь производят расчет полного сопротивления от начала линии до места повреждения (уже с откорректированным коэффициентом токораспределения). Определяют отношение полного сопротивления от начала линии до места повреждения к полному сопротивлению линии (для второй итерации). Если разница между указанным соотношением на первой и на второй итерациях меньше предварительно задаваемой величины δ, отвечающей за точность определения места повреждения, то расчет заканчивают. Если больше, то расчет продолжают по аналогии с предыдущими итерациями, до тех пор, пока не будет достигнута заданная точность в определении места повреждения.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками каждого из вариантов заявляемого способа, являются измерение фазных токов и напряжений в момент короткого замыкания на линии на одном конце линии, определение вида короткого замыкания и определение по соотношению измеренных с одного конца величин расстояния до места короткого замыкания и итерационное уточнение искомых параметров. Аналогично по соотношению измеренных величин с другого конца определяют расстояние до места короткого замыкания со второго конца.
Описанный аналог определения места повреждения, обладают таким существенным недостатком, как необходимость создания полной схемы замещения сети для определения комплексных сопротивлений прямой, обратной и нулевой последовательностей и эквивалентных ЭДС питающих систем по сторонам линии.
Указанный недостаток может приводить к значительной погрешности в определении места повреждения, из-за не полного учета составляющих схемы замещения питающих систем, которые могут изменяться в зависимости от режима.
Известен способ определения места повреждения на воздушных линиях электропередачи [Заявка RU №2009137563/28, G01R 31/08 (2006.01), дата публикации 20.04.2011], в котором указанные недостатки устраняются. В этом способе измеряют с двух концов линии фазные напряжения и токи, преобразуют их в расчетные комплексные значения по предложенным выражениям, и, используя мнимые части расчетных величин, находят расчетным путем относительные и физические расстояния места повреждения от концов линии. В этом способе не используют эквивалентные параметры питающих систем, устранено влияние переходного сопротивления.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками каждого из вариантов заявляемого способа, являются: измерение с двух концов линии (' - один конец линии, '' - второй конец линии) не синхронизированных по углам комплексных фазных токов
Figure 00000001
 ,
Figure 00000002
 и напряжений
Figure 00000003
 ,
Figure 00000004
 основной частоты в момент короткого замыкания, определение вида короткого замыкания, расчетным путем с использованием замеров с обоих концов определение относительного значения расстояния до места короткого замыкания n и расстояние до места короткого замыкания Lk=n*L.
Недостатком указанного способа, является необходимость использования только мнимых составляющих расчетных величин.
Указанный недостаток может приводить к погрешности в определении места повреждения из-за недостаточного объема учитываемых параметров.
Известен способ определения места повреждения на воздушных линиях электропередачи [Технология векторной регистрации параметров и ее применение для управления режимами ЕЭС России, Электро, №2, 2011, с.2-5], в котором необходимость использования только мнимых составляющих расчетных величин устраняется. В этом способе предварительно измеряют угол между токами по концам линии. Что выполнят путем использования цифровых каналов связи между концами линии или путем использования спутниковой синхронизации времени. При использовании цифровых каналов связи углы определяют путем выполнения выборок синхронизированных по времени или путем постоянного вычисления времени прохождения сигнала между полукомплектами дифференциальной защиты линии. При использовании спутниковой синхронизации времени импульсы синхронизации времени получают от приемников сигнала ГЛОНАСС (GPS). Далее измеряют с двух концов линии фазные напряжения и токи, преобразуют их в расчетные комплексные значения по предложенным выражениям, и, используя полные части расчетных величин, находят расчетным путем относительные и физические расстояния места повреждения от концов линии. В этом способе не используют эквивалентные параметры питающих систем, устранено влияние переходного сопротивления.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками каждого из вариантов заявляемого способа, являются измерение фазных токов и напряжений в момент короткого замыкания на линии на обоих концах линии, определение вида короткого замыкания, определение угла между токами и напряжениями по концам линии и определение по соотношению измеренных величин расстояния до места короткого замыкания.
Основная особенность способа - это возможность учета влияния питания с противоположного конца линии, а также исключение погрешности от переходного сопротивления в месте короткого замыкания. Для реализации этого метода не требуется полная модель сети, т.е. программы расчета установившихся и аварийных режимов сети. Кроме того, не требуется производить предварительные измерения тока нагрузки, которые используют для компенсации погрешности от влияния нагрузки.
Недостатком способа является необходимость использования сложного оборудования и алгоритмов, например, цифровых каналов связи между концами линии, когда углы определяют путем выполнения выборок синхронизированных по времени или путем постоянного вычисления времени прохождения сигнала между полукомплектами дифференциальной защиты линии, или оборудования спутниковой синхронизации времени, когда импульсы синхронизации времени получают от приемников сигнала ГЛОНАСС (GPS).
Указанный недостаток существенно усложняет процедуру определении места повреждения и не везде может использоваться из-за отсутствия необходимого оборудования.
Из уровня техники не известен способ, который позволил бы определять место короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по замерам с двух ее концов без использования сложного оборудования и цифровых каналов связи между концами линии, необходимого для измерения угла между токами и напряжениями по концам линии, и который можно было бы принять за прототип заявляемой группы изобретений как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату.
Заявляемая группа изобретений направлена на решение задачи по созданию технологий, позволяющих повысить эффективность электроснабжения.
Технический результат изобретения заключается в повышении точности определении места повреждения за счет итерационной синхронизации измеренных величин токов и напряжений по концам линии не синхронизированных по углу.
Технический результат достигается тем, что согласно изобретению по п.1 формулы изобретения в способе определения места короткого замыкания на линии электропередачи по замерам с двух ее концов, имеющей комплексное сопротивление прямой (индекс 1), обратной (индекс 2) и нулевой (индекс 0) последовательностей Z 1Л, Z2Л, Z0Л, длину L, соединяющей две питающие системы, в котором измеряют с двух концов линии (' - один конец линии, '' - второй конец линии) несинхронизированные по углам комплексные фазные токи
Figure 00000001
 ,
Figure 00000002
 и напряжения
Figure 00000003
 ,
Figure 00000004
 основной частоты в момент короткого замыкания, определяют вид короткого замыкания, определяют любыми известными средствами относительное значение расстояния до места короткого замыкания n, определяют значения сопротивлений Z'1Л, Z'2Л, Z'0Л от первого конца линии до места повреждения и сопротивления Z''1Л, Z''2Л, Z''0Л от второго конца линии до места повреждения, преобразуют фазные токи и напряжения в симметричные составляющие комплексные токи и напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
 определяют для замыканий на землю значение угла между напряжениями нулевой последовательности по концам линии по выражению:
Figure 00000009
и уточняют расстояние до места повреждения, для чего изменяют на втором конце линии углы векторов напряжения и тока нулевой последовательности
Figure 00000010
 на величину φ0, и определяют относительные расстояния от концов линии до места повреждения по выражениям:
Figure 00000011
 ;
Figure 00000012
 .
Технический результат достигается тем, что согласно изобретению по п.2 формулы изобретения в способе определения места короткого замыкания на линии электропередачи по замерам с двух ее концов, имеющей комплексное сопротивление прямой (индекс 1), обратной (индекс 2) и нулевой (индекс 0) последовательностей Z 1Л, Z2Л, Z0Л, длину L, соединяющей две питающие системы, в котором измеряют с двух концов линии ('' - один конец линии, '' - второй конец линии) несинхронизированные по углам комплексные фазные токи
Figure 00000001
 ,
Figure 00000002
 и напряжения
Figure 00000003
 ,
Figure 00000004
 основной частоты в момент короткого замыкания, определяют вид короткого замыкания, определяют любыми известными средствами относительное значение расстояния до места короткого замыкания n, определяют значения сопротивлений Z'1Л, Z'2Л, Z'0Л от первого конца линии до места повреждения и сопротивления Z''1Л, Z''2Л, Z''0Л от второго конца линии до места повреждения, преобразуют фазные токи и напряжения в симметричные составляющие комплексные токи и напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей
Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
 определяют предпочтительно для двухфазного замыкания значение угла между напряжениями обратной последовательности по концам линии по выражению:
Figure 00000017
 ,
уточняют расстояние до места повреждения, для чего изменяют на втором конце линии углы векторов напряжения и тока обратной последовательности
Figure 00000018
 на величину φ2, и определяют предпочтительно для двухфазного замыкания относительные расстояния от концов линии до места повреждения по выражениям:
Figure 00000019
 ;
Figure 00000020
 .
Технический результат достигается тем, что согласно изобретению по п.1 формулы изобретения в способе определения места короткого замыкания на линии электропередачи по замерам с двух ее концов, имеющей комплексное сопротивление прямой (индекс 1), обратной (индекс 2) и нулевой (индекс 0) последовательностей Z 1Л, Z2Л, Z0Л, длину L, соединяющей две питающие системы, в котором измеряют с двух концов линии (' - один конец линии, '' - второй конец линии) несинхронизированные по углам комплексные фазные токи
Figure 00000001
 ,
Figure 00000002
 и напряжения
Figure 00000003
 ,
Figure 00000004
 основной частоты в момент короткого замыкания, определяют вид короткого замыкания, определяют любыми известными средствами относительное значение расстояния до места короткого замыкания n, определяют значения сопротивлений Z'1Л, Z'2Л, Z'0Л от первого конца линии до места повреждения и сопротивления Z''1Л, Z''2Л, Z''0Л от второго конца линии до места повреждения, преобразуют фазные токи и напряжения в симметричные составляющие комплексные токи и напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей
Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
 и определяют для любых замыканий значение угла между напряжениями прямой последовательности по концам линии по выражению:
Figure 00000021
 ,
или значение угла между фазным напряжениями по концам линии по выражению:
Figure 00000022
 ,
где:
Figure 00000023
 - компенсированный фазный ток первого конца;
Figure 00000024
 - компенсированный фазный ток второго конца;
Figure 00000025
 (для одноцепной линии), уточняют расстояние до места повреждения, для чего изменяют на втором конце линии углы векторов напряжения и тока прямой последовательности
Figure 00000026
 на величину φ1, векторов фазного напряжения и фазного компенсированного тока
Figure 00000027
 на величину φF, и определяют для любых замыканий расстояния от концов линии до места повреждения по выражениям:
Figure 00000028
 ;
Figure 00000029
 ,
или
Figure 00000030
 ;
Figure 00000031
 ,
Новизну заявляемых вариантов технического решения, охарактеризованных в пунктах 1-3 формулы изобретения, доказывает новый подход, который позволяет найти точное значение угла между напряжениями и токами по концам линии при несинхронизированных замерах с двух ее концов, позволяет повысить точность определения места повреждения, и в то же время дает возможность практической реализации метода, благодаря раскрытию довольно простых средств и методов и отсутствию сложного оборудования и громоздких вычислений и сложных математических преобразований, что подтверждает соответствие заявляемых технических решений условию патентоспособности «промышленная применимость».
Из уровня техники неизвестны отличительные существенные признаки заявляемых способов, охарактеризованных в пунктах 1-3 формулы изобретения, что подтверждает их соответствие условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Группа изобретений поясняется чертежом, где
на фиг.1 представлена общая схема замещения линии электропередачи;
на фиг.2 представлена схема замещения линии для однофазного короткого замыкания.
На Фиг.1 показана однолинейная схема замещения линии электропередачи длиной L, имеющей комплексное сопротивление прямой (индекс 1), обратной (индекс 2) и нулевой (индекс 0) последовательностей Z 1Л, Z2Л, Z0Л, длину L, соединяющей шины 1 и 2 двух систем 3 и 4 с эквивалентными параметрами (ЭДС и комплексные сопротивления соответственно
Figure 00000032
 ,
Figure 00000033
 ,
Figure 00000034
 ,
Figure 00000035
 , ' - один конец линии, '' - второй конец линии). На линии показано короткое замыкание 5 за переходным сопротивлением (RП) 6 на расстоянии (LK) 7 от одного конца линии, сопротивление от одного конца линии до места короткого замыкания
Figure 00000036
 8, сопротивление от другого конца линии до места короткого замыкания
Figure 00000037
 9. При возникновении короткого замыкания на линии по ней протекают ток
Figure 00000038
 10 в сопротивлении 8, ток
Figure 00000039
 11 в сопротивлении 9, сумма которых дает полный ток короткого замыкания
Figure 00000040
 12 в переходном сопротивлении 6, при этом на шинах 1 и 2 измеряют с двух концов линии несинхронизированные по углам комплексные фазные токи 13
Figure 00000001
 ,
Figure 00000002
 и напряжения 15
Figure 00000003
 ,
Figure 00000004
 .
Рассмотрим однофазное короткое замыкание на одноцепной линии с двухсторонним питанием. Параметры аварийного режима (13, 14, 15, 16) замерены с двух сторон и поэтому влияние RП (6) и питающих систем (3, 4) можно исключить.
Падение напряжения до точки К.З. с двух сторон (Фиг.1) можно записать как:
Figure 00000041
После преобразования выражения (1), получим:
Figure 00000042
Разделив правую и левую часть на
Figure 00000043
 уравнения (2), получим:
Figure 00000044
Далее преобразуя уравнения (3), получим:
Figure 00000045
где:
Figure 00000046
 - ток компенсации для одиночной линии.
Figure 00000047
 - коэффициент компенсации для одиночной линии, параметр линии.
Для реализации способа по п.1 формулы изобретения измеряют комплексные величины фазных токов
Figure 00000001
 ,
Figure 00000002
 и напряжений
Figure 00000003
 ,
Figure 00000004
 по концам линии, определяют любыми известными средствами относительное значение расстояния до места короткого замыкания n, определяют значения сопротивлений Z 1Л, , Z'2Л, Z'0Л от первого конца линии до места повреждения и сопротивления Z''1Л, Z''2Л, Z''0Л от второго конца линии до места повреждения, преобразуют фазные токи и напряжения в симметричные составляющие комплексные токи и напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей
Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
 определяют для замыканий на землю значение угла между напряжениями нулевой последовательности по концам линии по выражению:
Figure 00000048
 ,
и уточняют расстояние до места повреждения, для чего изменяют на втором конце линии углы векторов напряжения и тока нулевой последовательности
Figure 00000049
 на величину φ0, и определяют относительные расстояния от концов линии до места повреждения по выражениям:
Figure 00000050
 ;
Figure 00000051
 .
Для реализации способа по п.2 формулы изобретения измеряют комплексные величины фазных токов
Figure 00000001
 ,
Figure 00000002
 и напряжений
Figure 00000003
 ,
Figure 00000004
 по концам линии, определяют любыми известными средствами относительное значение расстояния до места короткого замыкания n, определяют значения сопротивлений Z 1Л, Z'2Л, Z'0Л от первого конца линии до места повреждения и сопротивления Z 1Л, Z''2Л, Z''0Л от второго конца линии до места повреждения, преобразуют фазные токи и напряжения в симметричные составляющие комплексные токи и напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей
Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
 определяют предпочтительно для двухфазного замыкания значение угла между напряжениями обратной последовательности по концам линии по выражению:
Figure 00000052
 , уточняют расстояние до места повреждения, для чего изменяют на втором конце линии углы векторов напряжения и тока обратной последовательности
Figure 00000018
 на величину φ2, и определяют предпочтительно для двухфазного замыкания относительные расстояния от концов линии до места повреждения по выражениям:
Figure 00000053
 ;
Figure 00000054
 .
Для реализации способа по п.3 формулы изобретения измеряют комплексные величины фазных токов
Figure 00000001
 ,
Figure 00000002
 и напряжений
Figure 00000003
 ,
Figure 00000004
 по концам линии, определяют любыми известными средствами относительное значение расстояния до места короткого замыкания n, определяют значения сопротивлений Z'1Л, Z'2Л, Z'0Л от первого конца линии до места повреждения и сопротивления Z''1Л, Z''2Л, Z''0Л от второго конца линии до места повреждения, преобразуют фазные токи и напряжения в симметричные составляющие комплексные токи и напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей
Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
 определяют для любых замыканий значение угла между напряжениями прямой последовательности по концам линии по выражению:
Figure 00000055
 ,
или значение угла между фазным напряжениями по концам линии по выражению:
Figure 00000056
 ,
где:
Figure 00000023
 - компенсированный фазный ток первого конца;
Figure 00000057
 - компенсированный фазный ток второго конца;
Figure 00000025
 (для одноцепной линии), уточняют расстояние до места повреждения, для чего изменяют на втором конце линии углы векторов напряжения и тока прямой последовательности
Figure 00000026
 на величину φ1, векторов фазного напряжения и фазного компенсированного тока
Figure 00000027
 на величину φF, и определяют для любых замыканий расстояния от концов линии до места повреждения по выражениям:
Figure 00000058
 ,
Figure 00000059
 ,
или
Figure 00000060
 ,
Figure 00000061
 .
Рассмотрим на примере реального короткого замыкания, параметры токов и напряжений которого измерены по концам линии и являются несинхронными (Фиг.2). Расстояние короткого замыкания от первого конца линии L'=7,8 км, от второго, соответственно, L''=107,92 км.
В реальном несинхронном замере вектора напряжений фазы А по концам линии приняты за оси отсчета, а углы остальных векторов токов и напряжений измеряют относительно своих осей отсчета.
Параметры моделируемой линии:
Напряжение линии U=110 кВ
Длина линии L=115,72 км
Поврежденная фаза В
Z0уд=0,354+1,415i. - погонное сопротивление нулевой последовательности (Ом/км)
Z1уд=0,204+0,4i - погонное сопротивление прямой последовательности (Ом/км)
Полное сопротивление линии:
Z0Л=40,965+163,744i _ полное сопротивление линии нулевой последовательности (ом).
Z1Л=23,607+46,288i - полное сопротивление линии прямой последовательности (ом).
Исходные данные параметров короткого замыкания в фазных координатах.
Напряжение в начале линии: Напряжение в конце линии:
Figure 00000062
Figure 00000063
Figure 00000064
Figure 00000065
Figure 00000066
Figure 00000067
Figure 00000068
Figure 00000069
Токи в начале линии: Токи в конце линии:
Figure 00000070
Figure 00000071
Figure 00000072
Figure 00000073
Figure 00000074
Figure 00000075
Figure 00000076
Figure 00000077
Поворотный множитель:
Figure 00000078
 ,
Figure 00000079
 .
Определение симметричных составляющих параметров аварийного режима.
Напряжение в начале линии:
Figure 00000080
Figure 00000081
Figure 00000082
Токи в начале линии:
Figure 00000083
Figure 00000084
Figure 00000085
Напряжение в конце линии:
Figure 00000086
Figure 00000087
Figure 00000088
Токи в конце линии:
Figure 00000089
Figure 00000090
Figure 00000091
Определение места повреждения.
По замеру токов и напряжения обратной последовательности по концам линии находим расчетным путем расстояние до места повреждения от начала линии:
Figure 00000092
Определяем угол сдвига между векторными диаграммами параметров аварийного режима по концам линии по обратной последовательности:
Figure 00000093
Таким образом получили, что векторная диаграмма токов и напряжений со стороны системы Б повернута относительно системы А на угол сдвига ΔФ2=-8 градусов.
Проверяем определение места повреждения с учетом полученного угла. Исходные данные параметров короткого замыкания в фазных координатах.
Напряжение в начале линии: Напряжение в конце линии:
Figure 00000062
Figure 00000094
Figure 00000095
Figure 00000096
Figure 00000066
Figure 00000097
Figure 00000068
Figure 00000098
Токи в начале линии: Токи в конце линии:
Figure 00000070
Figure 00000099
Figure 00000072
Figure 00000100
Figure 00000074
Figure 00000101
Figure 00000076
Figure 00000102
Поворотный множитель:
Figure 00000078
 ,
Figure 00000079
 .
Определение симметричных составляющих параметров аварийного режима.
Напряжение в конце линии:
Figure 00000103
Figure 00000104
Figure 00000105
Токи в конце линии:
Figure 00000106
Figure 00000107
Figure 00000108
Определяем место повреждения по замеру токов и напряжений обратной последовательности по концам линии с учетом полученного угла сдвига.
Расчет от начала ВЛ: Расстояние до места повреждения от начала ВЛ:
Figure 00000109
Figure 00000110
Реальное расстояние до места замыкания 7,8 км, при расчете без учета угла получили 11 км. С учетом угла по обратной последовательности получили расстояние 8,37 км.
Рассмотрим на примере другого реального короткого замыкания, параметры токов и напряжений которого измерены по концам линии и являются несинхронными. Расстояние короткого замыкания от первого конца линии L'=0,4 км, от второго, соответственно, L''=111,47 км.
В реальном несинхронном замере вектора напряжений фазы А по концам линии приняты за оси отсчета, а углы остальных векторов токов и напряжений измеряют относительно своих осей отсчета.
Параметры моделируемой линии:
Напряжение линии U=110 кВ
Длина линии L=118,87 км
Поврежденная фаза А
z0yy=0,394+1,44587i. - погонное сопротивление нулевой последовательности линии (Ом/км)
z1yy=0,244+0,3889i. - погонное сопротивление прямой последовательности линии (Ом/км)
Полное сопротивление линии:
z0Л=44,077+163,185i - полное сопротивление нулевой последовательности линии (Ом).
z1Л=27,296+43,506i - полное сопротивление прямой последовательности линии (Ом).
Исходные данные параметров короткого замыкания в фазных координатахах.
Напряжение в начале линии: Напряжение в конце линии:
Figure 00000111
Figure 00000112
Figure 00000113
Figure 00000114
Figure 00000115
Figure 00000116
Figure 00000117
Figure 00000118
Токи в начале линии: Токи в конце линии:
Figure 00000119
Figure 00000120
Figure 00000121
Figure 00000122
Figure 00000123
Figure 00000124
Figure 00000125
Figure 00000126
Поворотный множитель:
Figure 00000078
 ,
Figure 00000079
 .
Определение симметричных составляющих параметров аварийного режима.
Напряжение в начале линии:
Figure 00000127
Figure 00000128
Figure 00000129
Токи в начале линии:
Figure 00000130
Figure 00000131
Figure 00000132
Напряжение в конце линии:
Figure 00000133
Figure 00000134
Figure 00000135
Токи в конце линии:
Figure 00000136
Figure 00000137
Figure 00000138
Компенсированный фазный ток в начале линии:
Figure 00000139
где
Figure 00000140
Компенсированный фазный ток в конце линии:
Figure 00000141
Определение места повреждения.
Было определено расчетным путем расстояние до места повреждения от начала линии одним из известных методов:
Lкз=1,52 км
Определяем угол сдвига между векторными диаграммами параметров аварийного режима по концам линии:
1. По прямой последовательности
Figure 00000142
2. По фазным величинам
Figure 00000143
Рассмотрим синхронизацию векторных измерений токов и напряжений по концам линии на угол определенный по прямой последовательности.
Получили, что векторная диаграмма токов и напряжений со стороны системы Б повернута относительно системы А на угол сдвига ΔФ1=52 градуса.
Проводим проверку определения места повреждения с учетом полученного угла.
Исходные данные параметров короткого замыкания в фазных координатахах.
Напряжение в начале линии: Напряжение в конце линии:
Figure 00000111
Figure 00000112
Figure 00000113
Figure 00000114
Figure 00000144
Figure 00000145
Figure 00000117
Figure 00000118
Токи в начале линии: Токи в конце линии:
Figure 00000119
Figure 00000146
Figure 00000121
Figure 00000147
Figure 00000148
Figure 00000149
Figure 00000125
Figure 00000150
Поворотный множитель:
Figure 00000078
 ,
Figure 00000079
 .
Определение симметричных составляющих параметров аварийного режима. Напряжение в конце линии:
Figure 00000151
Figure 00000152
Figure 00000153
Токи в начале линии:
Figure 00000154
Figure 00000155
Figure 00000156
Компенсированный фазный ток в конце линии с учетом угла сдвига определенный по прямой последовательности:
Figure 00000157
Определяем место повреждения по измерению токов и напряжений прямой последовательности по концам линии с учетом полученного угла сдвига.
Расчет от начала ВЛ: Расстояние до места повреждения от начала ВЛ:
Figure 00000158
Figure 00000159
Реальное расстояние до места замыкания 0,4 км, при расчете без учета угла получили 1,54 км. С учетом угла сдвига определенного по прямой последовательности получили по измерению токов и напряжений прямой последовательности по концам линии расстояние 0,605 км.
Еще рассмотрим синхронизацию векторных измерений токов и напряжений по концам линии на угол определенный по фазным величинам.
Получили, что векторная диаграмма токов и напряжений со стороны системы Б повернута относительно системы А на угол сдвига ΔФF=47 градусов.
Проведем проверку определения места повреждения. Исходные данные параметров короткого замыкания в фазных координатах.
Напряжение в начале линии: Напряжение в конце линии:
Figure 00000111
Figure 00000160
Figure 00000113
Figure 00000161
Figure 00000115
Figure 00000162
Figure 00000163
Figure 00000164
Токи в начале линии: Токи в конце линии:
Figure 00000165
Figure 00000166
Figure 00000121
Figure 00000167
Figure 00000168
Figure 00000169
Figure 00000125
Figure 00000170
Поворотный множитель:
Figure 00000078
 ,
Figure 00000079
 .
Определение симметричных составляющих параметров аварийного режима.
Напряжение в конце линии:
Figure 00000171
Figure 00000172
Figure 00000173
Токи в конце линии:
Figure 00000174
Figure 00000175
Figure 00000176
Компенсированный фазный ток в конце линии с учетом угла сдвига определенным по фазным величинам:
Figure 00000177
Определяем место повреждения по измерению фазного напряжения и компенсированного фазного тока по концам линии с учетом угла сдвига полученного по фазным величинам.
Расчет от начала ВЛ: Расстояние до места повреждения от начала ВЛ:
Figure 00000178
Figure 00000179
Реальное расстояние до места замыкания 0,4 км. При расчете без учета угла получили 1,54 км. С учетом угла сдвига определенного по фазным величинам получили по замеру фазного напряжений и компенсированного фазного тока расстояние 0,487 км.
Проверка показала высокую точность определения угла и места повреждения. Определение места повреждения, выполненное по предложенной методике для схемы на фиг.1, показало также полное отсутствие методической погрешности при наличии переходного сопротивления от 5 до 50 Ом и при изменениях нагрузочного режима в широких диапазонах. Погрешность отсутствует как при измерениях со стороны слабой, так и со стороны мощной системы.
Таким образом, использованием алгоритма определения угла сдвига между напряжениями и токами по концам линии и уточнения расстояния до места повреждения при двухстороннем несинхронизированном замере на основании известного неточного расстояния до места повреждения, достигается более точное определение расстояние до места короткого замыкания и точный угол между напряжениями и токами по концам линии.
Значение угла между напряжениями и токами по концам линии могут быть использованы для других целей, например для анализа режима другой части сети.

Claims (3)

1. Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по замерам с двух ее концов, имеющей комплексное сопротивление прямой (индекс 1), обратной (индекс 2) и нулевой (индекс 0) последовательностей Z 1Л, Z2Л, Z0Л, длину L, соединяющей две питающие системы, в котором измеряют с двух концов линии (' - один конец линии, '' - второй конец линии) несинхронизированные по углам комплексные фазные токи
Figure 00000001
 ,
Figure 00000002
 и напряжения
Figure 00000003
 ,
Figure 00000004
 основной частоты в момент короткого замыкания, определяют вид короткого замыкания, отличающийся тем, что определяют любыми известными средствами относительное значение расстояния до места короткого замыкания n, определяют значения сопротивлений Z1Л, Z2Л, Z0Л от первого конца линии до места повреждения и сопротивления Z1Л, Z2Л, Z0Л от второго конца линии до места повреждения, преобразуют фазные токи и напряжения в симметричные составляющие комплексные токи и напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей
Figure 00000180
Figure 00000181
Figure 00000182
Figure 00000183
 определяют для замыканий на землю значение угла между напряжениями нулевой последовательности по концам линии по выражению:
Figure 00000184
уточняют расстояние до места повреждения, для чего изменяют на втором конце линии углы векторов напряжения и тока нулевой последовательности
Figure 00000010
 на величину φ0, и определяют для замыканий на землю относительные расстояния от концов линии до места повреждения по выражениям:
Figure 00000185
Figure 00000186
2. Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по замерам с двух ее концов, имеющей комплексное сопротивление прямой (индекс 1), обратной (индекс 2) и нулевой (индекс 0) последовательностей Z 1Л, Z2Л, Z0Л, длину L, соединяющей две питающие системы, в котором измеряют с двух концов линии (' - один конец линии, '' - второй конец линии) несинхронизированные по углам комплексные фазные токи
Figure 00000001
 ,
Figure 00000002
 ,
Figure 00000003
 ,
Figure 00000004
 основной частоты в момент короткого замыкания, определяют вид короткого замыкания, определяют любыми известными средствами относительное значение расстояния до места короткого замыкания n, определяют значения сопротивлений Z'1Л, Z'2Л, Z'0Л от первого конца линии до места повреждения и сопротивления Z''1Л, Z''2Л, Z''0Л от второго конца линии до места повреждения, преобразуют фазные токи и напряжения в симметричные составляющие комплексные токи и напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей
Figure 00000187
Figure 00000188
Figure 00000189
Figure 00000190
 определяют предпочтительно для двухфазного замыкания значение угла между напряжениями обратной последовательности по концам линии по выражению:
Figure 00000191
уточняют расстояние до места повреждения, для чего изменяют на втором конце линии углы векторов напряжения и тока обратной последовательности
Figure 00000018
 на величину φ2, и определяют предпочтительно для двухфазного короткого замыкания относительные расстояния от концов линии до места повреждения по выражениям:
Figure 00000192
Figure 00000193
3. Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по замерам с двух ее концов, имеющей комплексное сопротивление прямой (индекс 1), обратной (индекс 2) и нулевой (индекс 0) последовательностей Z 1Л, Z2Л, Z0Л, длину L, соединяющей две питающие системы, в котором измеряют с двух концов линии (' - один конец линии, '' - второй конец линии) несинхронизированные по углам комплексные фазные токи
Figure 00000001
 ,
Figure 00000002
 и напряжения
Figure 00000003
 ,
Figure 00000004
 основной частоты в момент короткого замыкания, определяют вид короткого замыкания, определяют любыми известными средствами относительное значение расстояния до места короткого замыкания n, определяют значения сопротивлений Z'1Л, Z'2Л, Z'0Л от первого конца линии до места повреждения и сопротивления Z''1Л, Z''2Л, Z''0Л от второго конца линии до места повреждения, преобразуют фазные токи и напряжения в симметричные составляющие комплексные токи и напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей
Figure 00000194
Figure 00000195
Figure 00000196
Figure 00000197
 определяют для любых замыканий значение угла между напряжениями прямой последовательности по концам линии но выражению:
Figure 00000198
или значение угла между фазными напряжениями по концам линии по выражению:
Figure 00000199
где
Figure 00000200
 - компенсированный фазный ток первого конца, A;
Figure 00000201
 - компенсированный фазный ток второго конца, А;
Figure 00000202
 - (для одноцепной линии),
уточняют расстояние до места повреждения, для чего изменяют на втором конце линии углы векторов напряжения и тока прямой последовательности
Figure 00000203
 на величину φ1, векторов фазного напряжения и фазного компенсированного тока
Figure 00000204
 на величину φF, и определяют для любых замыканий относительные расстояния от концов линии до места повреждения по выражениям:
Figure 00000205
Figure 00000206
или
Figure 00000207
Figure 00000208
RU2012121320/28A 2012-05-23 2012-05-23 Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по замерам с двух ее концов (варианты) RU2505827C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012121320/28A RU2505827C1 (ru) 2012-05-23 2012-05-23 Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по замерам с двух ее концов (варианты)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012121320/28A RU2505827C1 (ru) 2012-05-23 2012-05-23 Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по замерам с двух ее концов (варианты)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012121320A RU2012121320A (ru) 2013-12-10
RU2505827C1 true RU2505827C1 (ru) 2014-01-27

Family

ID=49682533

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012121320/28A RU2505827C1 (ru) 2012-05-23 2012-05-23 Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по замерам с двух ее концов (варианты)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2505827C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2605491C1 (ru) * 2015-07-01 2016-12-20 Степан Георгиевич Тигунцев Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по замерам с двух концов линии с учетом различия продольных и поперечных фазных и междуфазных параметров линии
RU2610852C1 (ru) * 2015-12-18 2017-02-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи с выполнением расчетной синхронизации измерений с двух её концов

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU203061A1 (ru) * Е. Ф. Макаров , Б. Д. Вайсман Способ определения места повреждения на линиях электропередачи высокого напряжения
RU2186404C1 (ru) * 2001-04-11 2002-07-27 Фигурнов Евгений Петрович Способы и устройство для определения удаленности однофазного замыкания в трехфазной линии электропередачи (варианты)
US20020149375A1 (en) * 2000-12-29 2002-10-17 Yi Hu Systems and methods for locating faults on a transmission line with multiple tapped loads
WO2009010169A1 (en) * 2007-07-19 2009-01-22 Abb Research Ltd Method for fault location in uncompensated power lines with two-end unsynchronized measurement
US20100277181A1 (en) * 2006-01-12 2010-11-04 Abb Technology Ltd. Method and device for fault location in a two-terminal transmission or distribution power line
US20110082653A1 (en) * 2007-10-19 2011-04-07 Abb Research Ltd. Method for fault location on series compensated power transmission lines with two-end unsynchronized measurement
RU2009137563A (ru) * 2009-10-09 2011-04-20 Александр Никандорович Висящев (RU) Способ определения места повреждения на воздушных линиях электропередачи (варианты)

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU203061A1 (ru) * Е. Ф. Макаров , Б. Д. Вайсман Способ определения места повреждения на линиях электропередачи высокого напряжения
US20020149375A1 (en) * 2000-12-29 2002-10-17 Yi Hu Systems and methods for locating faults on a transmission line with multiple tapped loads
RU2186404C1 (ru) * 2001-04-11 2002-07-27 Фигурнов Евгений Петрович Способы и устройство для определения удаленности однофазного замыкания в трехфазной линии электропередачи (варианты)
US20100277181A1 (en) * 2006-01-12 2010-11-04 Abb Technology Ltd. Method and device for fault location in a two-terminal transmission or distribution power line
WO2009010169A1 (en) * 2007-07-19 2009-01-22 Abb Research Ltd Method for fault location in uncompensated power lines with two-end unsynchronized measurement
US20110082653A1 (en) * 2007-10-19 2011-04-07 Abb Research Ltd. Method for fault location on series compensated power transmission lines with two-end unsynchronized measurement
RU2009137563A (ru) * 2009-10-09 2011-04-20 Александр Никандорович Висящев (RU) Способ определения места повреждения на воздушных линиях электропередачи (варианты)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2605491C1 (ru) * 2015-07-01 2016-12-20 Степан Георгиевич Тигунцев Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по замерам с двух концов линии с учетом различия продольных и поперечных фазных и междуфазных параметров линии
RU2610852C1 (ru) * 2015-12-18 2017-02-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи с выполнением расчетной синхронизации измерений с двух её концов

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012121320A (ru) 2013-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2508556C1 (ru) Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи при несинхронизированных замерах с двух ее концов
RU2531769C2 (ru) Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по замерам с двух концов линии
EP2738561B1 (en) Method and device for determining location of earth fault
CN105182184B (zh) 一种基于沿线方向行波分解的配网线缆混合直配线路故障测距方法
Liao et al. Unsynchronised two-terminal transmission-line fault-location without using line parameters
EP3732760B1 (en) Parameter free identification of fault location in multi- terminal power transmission lines
Kim et al. A study on the on-line measurement of transmission line impedances for improved relaying protection
de Aguiar et al. Impedance-based fault location methods: Sensitivity analysis and performance improvement
Yu et al. New fault impedance computations for unsynchronized two-terminal fault-location computations
WO2019166903A1 (en) Method and device for fault location in a two-terminal transmission system
CN107037324B (zh) 基于单端电气量的不受过渡电阻影响的故障测距方法
Dalcastagne et al. A study about the sources of error of impedance-based fault location methods
RU2610852C1 (ru) Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи с выполнением расчетной синхронизации измерений с двух её концов
RU2505827C1 (ru) Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по замерам с двух ее концов (варианты)
Esmaeilian et al. A precise PMU based fault location method for multi terminal transmission line using voltage and current measurement
CN105807140B (zh) 一种超高压架空-电缆混合输电线路序参数测量方法
Unde et al. PMU based fault location for double circuit transmission lines in modal domain
KR101664010B1 (ko) 시각 동기화 데이터를 이용한 전력계통의 선로정수 추정방법
RU2586453C1 (ru) Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи при несинхронизированных замерах с двух её концов
RU2605491C1 (ru) Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по замерам с двух концов линии с учетом различия продольных и поперечных фазных и междуфазных параметров линии
CN104316842B (zh) 利用相间故障位置因子相位特性实现线路相间故障单端测距方法
RU2485531C2 (ru) Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по замерам с двух ее концов (варианты)
Menchafou et al. Extension of the accurate voltage-sag fault location method in electrical power distribution systems
Saha et al. Accurate location of faults on series-compensated lines with use of two-end unsynchronised measurements
Mustafa et al. Development of Efficient and Robust Methods for Estimation of Transmission Line Parameters Using Synchronized PMU Data

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20150408

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190524