RU2584266C1 - Способ определения расстояния до места повреждения на линии электропередачи - Google Patents
Способ определения расстояния до места повреждения на линии электропередачи Download PDFInfo
- Publication number
- RU2584266C1 RU2584266C1 RU2015111818/28A RU2015111818A RU2584266C1 RU 2584266 C1 RU2584266 C1 RU 2584266C1 RU 2015111818/28 A RU2015111818/28 A RU 2015111818/28A RU 2015111818 A RU2015111818 A RU 2015111818A RU 2584266 C1 RU2584266 C1 RU 2584266C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- damage
- line
- power transmission
- threshold
- threshold value
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Locating Faults (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано для определения места повреждения в трехфазной линии электропередачи (ЛЭП) высокого и сверхвысокого напряжения. Технический результат: повышение чувствительности и точности определения места повреждения ЛЭП за счет более точного выделения фронта волны переходного процесса из совокупности помех и аварийных составляющих, подчиняющихся нормальному закону распределения. Сущность: на каждом из концов линии измеряют токи и напряжения, выделяют из измеренных токов и напряжений аварийный сигнал, производят вычисления внутри скользящего временного окна и сравнение с величиной порога, фиксируют момент превышения порога с помощью спутниковой навигационной системы и вычисляют расстояние до места повреждения по разности моментов превышения порога, зафиксированных на концах линии. При этом внутри скользящего окна реализуют согласованную фильтрацию аварийного сигнала, а результаты согласованной фильтрации сравнивают с величиной порога. Характеристику согласованного фильтра выбирают по результатам предварительного имитационного моделирования повреждений на линии электропередачи. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано для определения места повреждения в трехфазной линии электропередачи (ЛЭП) высокого и сверхвысокого напряжения.
Известно техническое решение [Патент US 659718, Fault point location system от 22.07.2003], заключающееся в определении расстояния до места повреждения на линии электропередачи, по которому измеряют и синхронизируют токи фаз линии на каждом из концов линии, формируют математические комбинации этих токов, выделяют аварийные составляющие этих комбинаций, последовательно фиксируют время превышения аварийными составляющими порогового значения на данном конце линии и, с помощью спутниковой навигационной системы, время превышения аварийными составляющими порогового значения на другом конце линии, измеряют разность этих времен, вычисляют расстояние L1 до места повреждения линии по выражению
L1= (L+(t1-t2)×V)/2,
где L - длина ЛЭП, V - скорость распространения аварийных составляющих, t1, t2 - время превышения аварийных составляющих порогового значения на концах ЛЭП.
При этом пороговое значение для аварийных составляющих устанавливается на уровне, значительно превышающем уровень помех. После обнаружения превышения аварийными составляющими данного порогового значения производится уточнение фронта с использованием предыстории и установлением порогового значения чуть выше уровня помех.
Недостатком этого технического решения является установление порогового значения выше уровня помех, что не позволяет с высокой точностью выделить фронт волны переходного процесса, кроме того, из-за возможного различия в уровне помех на одном и другом концах ЛЭП возможна различная задержка по времени от фронта волны переходного процесса до момента его обнаружения, что негативно сказывается на точности определения места повреждения.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является «Способ определения расстояния до места повреждения на линии электропередачи» [Патент РФ №2475768, МПК G01R 31/08, опубл. 20.02.2013, бюл. №5], по которому на каждом из концов линии измеряют токи и напряжения, выделяют из измеренных токов и напряжений аварийный сигнал, вычисляют коэффициент эксцесса выделенного аварийного сигнала внутри скользящего временного окна, сравнивают вычисленный коэффициент эксцесса с величиной порога, фиксируют момент превышения порога с помощью спутниковой навигационной системы и вычисляют расстояние до места повреждения по разности моментов превышения порогов, зафиксированных на концах линии.
В описании способа-прототипа отмечается, что техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, является повышение чувствительности и точности определения места повреждения на ЛЭП за счет более точного выделения фронта волны переходного процесса из совокупности аварийных составляющих, подчиняющихся нормальному закону распределения.
Однако из статистической теории обнаружения сигналов на фоне помех [например, Хелстром К. Статистическая теория обнаружения сигналов. - М.: Изд-во Иностранной литературы, 1963, 433 с.] известно, что оптимальная, с точки зрения обнаружения сигнала на фоне помех, подчиненных нормальному закону распределения, процедура обнаружения сигнала состоит в согласованной фильтрации. Она обеспечивает наибольшее отношение сигнал/шум на выходе устройства обработки и наилучшее измерение параметров сигнала на фоне гауссовского (нормального) шума [например, Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. - М.: Радио и связь, 1981, 416 с.].
Поэтому неоптимальность процедуры обнаружения аварийного сигнала на фоне помех, реализованная в способе-прототипе, приводит к занижению чувствительности устройства, реализованного на его основе, а также в конечном итоге к снижению точности определения места повреждения ЛЭП.
Следует отметить, что характеристику согласованного фильтра следует выбирать согласованной аварийному сигналу. Поэтому выбор характеристики фильтра целесообразно реализовать по результатам имитационного моделирования повреждений на ЛЭП. Для чего фиксируются аварийные составляющие при имитации повреждений на различных точках ЛЭП, усреднение которых приводит к характеристике согласованного фильтра. В качестве средства моделирования целесообразно применять программный комплекс PSCAD, позволяющий имитировать волновые процессы на ЛЭП (например, www.ennlab.ru).
Задачей изобретения является повышение чувствительности и точности определения места повреждения ЛЭП за счет более точного выделения фронта волны переходного процесса из совокупности помех и аварийных составляющих, подчиняющихся нормальному закону распределения.
Поставленная задача достигается способом определения расстояния до места повреждения на линии электропередачи, по которому на каждом из концов линии измеряют токи и напряжения, выделяют из измеренных токов и напряжений аварийный сигнал, производят вычисления внутри скользящего временного окна и производят сравнение с величиной порога, фиксируют момент превышения порога с помощью спутниковой навигационной системы и вычисляют расстояние до места повреждения по разности моментов превышения порога, зафиксированных на концах линии. Согласно предложения внутри скользящего окна реализуют согласованную фильтрацию аварийного сигнала, а результаты согласованной фильтрации сравнивают с величиной порога, при этом характеристику согласованного фильтра выбирают по результатам предварительного имитационного моделирования повреждений на линии электропередачи.
Сущность предложенного изобретения поясняется чертежом на фиг.1, где изображено устройство, реализующее способ определения расстояния до места повреждения на ЛЭП.
Устройство содержит блок 1, выделяющий аварийный сигнал из измеренных фазных токов и напряжений. Ко входам блока 1 подключены измеритель VА напряжения фазы А, измеритель VВ напряжения фазы В, измеритель VС напряжения фазы С, измеритель АА тока фазы А, измеритель АВ тока фазы В, измеритель АС тока фазы С. К выходу блока 1 подключен блок 2, реализующий согласованную фильтрацию аварийного сигнала внутри скользящего временного окна. К выходу блока 2 подключен первый вход компаратора 3, сравнивающий результаты согласованной фильтрации с величиной порога, задаваемого на втором входе компаратора 3 блоком 4. Выход компаратора 3 подключен к входу захвата таймера 5. К счетному входу таймера 5 подключен выход блока 6, принимающего хронирующие импульсы спутниковой навигационной системы. Выход таймера 5 соединен с блоком 7 связи, который передает на диспетчерский пульт время прихода фронта аварийного сигнала на соответствующий конец ЛЭП.
Определение места повреждения осуществляется следующим образом.
Перед началом работы устройства производится имитационное моделирование повреждений на линии электропередачи для получения характеристики фильтра, согласованного аварийному сигналу. Для этого привлекаются средства имитационного моделирования и соответствующий программный комплекс. В результате формируют импульсную характеристику фильтра для заданной линии электропередачи, на основе которой реализуется блок 2 согласованной фильтрации аварийного сигнала. Пример импульсной характеристики согласованного фильтра, полученной по результатам имитационного моделирования, приведен на фиг.2. Принципы построения, а также схемные решения согласованных фильтров изложены, например, в [Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. - М.: Радио и связь, 1981, 416 с.].
Выделение аварийного сигнала в блоке 1 осуществляют аналогично прототипу путем формирования математической комбинации измеренных токов и напряжений. Комбинацию формируют так, чтобы в нормальном режиме работы ЛЭП, когда в линии отсутствует переходный процесс, на выходе блока 1 отсутствовал аварийный сигнал и присутствовали лишь помехи. Эти помехи представляют собой шум, подчиняющийся нормальному закону распределения. Нормальность закона распределения подтверждается теоретически наличием большого количества факторов, влияющих на величину сигналов аварийных составляющих, и их недоминирующим вкладом (центральная предельная теорема), а также экспериментально. С выхода блока 1 аварийный сигнал поступает на блок 2, в котором в реальном времени внутри скользящего окна реализуется согласованная фильтрация аварийного сигнала, выделенного блоком 1. Из теории известно [например, Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. - М.: Радио и связь, 1981, 416 с.], что согласованная фильтрация является оптимальной (наилучшей) процедурой при обнаружении и измерении сигналов на фоне шума с нормальным законом распределения. Поскольку предлагаемый способ основан на оптимальной процедуре, то он обладает большей чувствительностью по сравнению с другими способами и позволяет выделять начало переходного процесса при значении аварийного сигнала, меньшем уровня шума. При превышении сигналом с выхода блока 2 значения порога, заданного блоком 4, срабатывает компаратор 3. Блок 4 задает чувствительность устройства по определению начала аварийного переходного процесса. Принятые блоком 6 хронирующие импульсы спутниковой навигационной системы поступают на счетный вход таймера 5 и формируют временную базу. Сигнал с выхода компаратора 3 при его срабатывании подается на вход захвата таймера 5. При этом таймер 5 фиксирует момент превышения порога и через блок 7 связи передает начала переходного процесса на диспетчерский пункт. На диспетчерском пункте вычисляется расстояние до места повреждения по выражению
L1= (L+(t1-t2)×V)/2,
где L - длина ЛЭП, V - скорость распространения аварийных составляющих, t1, t2 - моменты превышения порога, зафиксированные таймерами 5 на противоположных концах ЛЭП.
Для обоснования преимуществ предлагаемого способа определения расстояния до места повреждения на линии электропередачи проводилось имитационное моделирование обнаружения сигналов аварийного переходного процесса в условиях шума с нормальным законом распределения. В качестве характеристики процесса обнаружения аварийного сигнала было выбрано отношение сигнал/шум. При этом имитация работы устройства, реализующего способ сопровождалась построением «рабочих характеристик приемника» [например, Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. - М.: Радио и связь, 1981, с. 24-25, 65-68], характеризующих обнаружение сигнала на фоне шума. Результаты моделирования (рабочие характеристики приемника) представлены на фиг.3. Анализ фиг.3 показывает, что предлагаемый способ позволяет обнаружить аварийный сигнал при существенно меньшем отношении сигнал/шум, а следовательно, обладает большей чувствительностью и точностью определения места повреждения за счет выявления фронта аварийного сигнала при большем уровне шума.
Claims (1)
- Способ определения расстояния до места повреждения на линии электропередачи, по которому на каждом из концов линии измеряют токи и напряжения, выделяют из измеренных токов и напряжений аварийный сигнал, производят вычисления внутри скользящего временного окна и производят сравнение с величиной порога, фиксируют момент превышения порога с помощью спутниковой навигационной системы и вычисляют расстояние до места повреждения по разности моментов превышения порога, зафиксированных на концах линии, отличающийся тем, что внутри скользящего окна реализуют согласованную фильтрацию аварийного сигнала, а результаты согласованной фильтрации сравнивают с величиной порога, при этом характеристику согласованного фильтра выбирают по результатам предварительного имитационного моделирования повреждений на линии электропередачи.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015111818/28A RU2584266C1 (ru) | 2015-04-02 | 2015-04-02 | Способ определения расстояния до места повреждения на линии электропередачи |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015111818/28A RU2584266C1 (ru) | 2015-04-02 | 2015-04-02 | Способ определения расстояния до места повреждения на линии электропередачи |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2584266C1 true RU2584266C1 (ru) | 2016-05-20 |
Family
ID=56012044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015111818/28A RU2584266C1 (ru) | 2015-04-02 | 2015-04-02 | Способ определения расстояния до места повреждения на линии электропередачи |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2584266C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2739433C1 (ru) * | 2020-07-16 | 2020-12-24 | Публичное акционерное общество "Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы" | Способ определения места повреждения на линии электропередачи |
| RU2753838C1 (ru) * | 2020-12-23 | 2021-08-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Способ определения расстояния до мест замыканий на землю на двух линиях электропередачи в сетях с малыми токами замыкания на землю |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4570231A (en) * | 1984-01-27 | 1986-02-11 | Richard H. Bunch | Fault finder |
| US20040032265A1 (en) * | 2002-06-14 | 2004-02-19 | Progress Energy Service Company | Double-ended distance-to-fault location system using time-synchronized positive-or negative-sequence quantities |
| US7535233B2 (en) * | 2004-07-15 | 2009-05-19 | Cooper Technologies Company | Traveling wave based relay protection |
| RU2437110C1 (ru) * | 2010-05-17 | 2011-12-20 | Александр Леонидович Куликов | Способ определения места повреждения линий электропередачи |
| RU2472169C1 (ru) * | 2011-05-31 | 2013-01-10 | Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс") | Способ определения расстояния до места повреждения на линии электропередачи |
| RU2475768C1 (ru) * | 2011-10-24 | 2013-02-20 | Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс") | Способ определения расстояния до места повреждения на линии электропередачи |
| US20150081235A1 (en) * | 2013-09-16 | 2015-03-19 | Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. | Fault location using traveling waves by calculating traveling wave arrival time |
-
2015
- 2015-04-02 RU RU2015111818/28A patent/RU2584266C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4570231A (en) * | 1984-01-27 | 1986-02-11 | Richard H. Bunch | Fault finder |
| US20040032265A1 (en) * | 2002-06-14 | 2004-02-19 | Progress Energy Service Company | Double-ended distance-to-fault location system using time-synchronized positive-or negative-sequence quantities |
| US7535233B2 (en) * | 2004-07-15 | 2009-05-19 | Cooper Technologies Company | Traveling wave based relay protection |
| RU2437110C1 (ru) * | 2010-05-17 | 2011-12-20 | Александр Леонидович Куликов | Способ определения места повреждения линий электропередачи |
| RU2472169C1 (ru) * | 2011-05-31 | 2013-01-10 | Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс") | Способ определения расстояния до места повреждения на линии электропередачи |
| RU2475768C1 (ru) * | 2011-10-24 | 2013-02-20 | Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс") | Способ определения расстояния до места повреждения на линии электропередачи |
| US20150081235A1 (en) * | 2013-09-16 | 2015-03-19 | Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. | Fault location using traveling waves by calculating traveling wave arrival time |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2739433C1 (ru) * | 2020-07-16 | 2020-12-24 | Публичное акционерное общество "Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы" | Способ определения места повреждения на линии электропередачи |
| RU2753838C1 (ru) * | 2020-12-23 | 2021-08-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Способ определения расстояния до мест замыканий на землю на двух линиях электропередачи в сетях с малыми токами замыкания на землю |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102680860B (zh) | 一种高压电力线路行波测距用故障点自动定位方法 | |
| US9989581B2 (en) | Method and device for locating partial discharges in electric cables | |
| CN104730424B (zh) | 基于自相关-小波模极大值分析的电缆局部放电定位方法 | |
| CN109085477B (zh) | 用于电力电缆分布式局部放电监测系统的信号识别和定位方法 | |
| CN102792173B (zh) | 用于检测部分放电的仪器和方法 | |
| KR101531641B1 (ko) | 전력케이블 부분방전 측정장치 및 이를 이용한 측정방법 | |
| CN105606968B (zh) | 一种导线电晕放电可听噪声处理方法 | |
| RU2475768C1 (ru) | Способ определения расстояния до места повреждения на линии электропередачи | |
| WO2016004687A1 (zh) | 超高频局放信号初始时刻判别方法 | |
| RU2668336C1 (ru) | Способ определения места короткого замыкания на линиях электропередач | |
| JP2018136170A5 (ru) | ||
| CN104849636A (zh) | 基于时延估计的超高频局放信号空间定位方法 | |
| CN103217248A (zh) | 一种桥梁钢索拉力的检测方法 | |
| CN107727906B (zh) | 一种示波器自动设置的方法及其设备 | |
| RU2584266C1 (ru) | Способ определения расстояния до места повреждения на линии электропередачи | |
| RU2632583C2 (ru) | Способ определения расстояния до места повреждения на линии электропередачи | |
| CN103913676A (zh) | 基于可变行波辨识时窗的输电线路单端故障定位方法 | |
| US10359465B2 (en) | Method for characterizing a soft fault in a cable | |
| CN106645952A (zh) | 一种信号相位差的检测方法及系统 | |
| CN106772193B (zh) | 一种利用电流互感器频率特性测量装置的测量方法 | |
| CN104977602A (zh) | 一种地震数据采集施工的控制方法及装置 | |
| KR101807280B1 (ko) | 동기위상기 신호를 이용한 전력계통 사고 발생 자동 검출 장치 및 방법 | |
| WO2013066212A2 (ru) | Способ определения расстояния до места повреждения на линии электропередачи и устройство для его осуществления | |
| KR101579896B1 (ko) | 다중 대역 신호를 이용한 케이블 상태 분석 시스템 및 방법 | |
| CN103064067B (zh) | 机动弱目标检测跟踪一体化变速率采样快速方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20170428 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180403 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20200605 |