RU2612751C1 - Method of searching accessions with reduced insulation resistance to earth in dc control current power plants and substations - Google Patents

Method of searching accessions with reduced insulation resistance to earth in dc control current power plants and substations Download PDF

Info

Publication number
RU2612751C1
RU2612751C1 RU2015148293A RU2015148293A RU2612751C1 RU 2612751 C1 RU2612751 C1 RU 2612751C1 RU 2015148293 A RU2015148293 A RU 2015148293A RU 2015148293 A RU2015148293 A RU 2015148293A RU 2612751 C1 RU2612751 C1 RU 2612751C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
earth
insulation resistance
searching
shield
Prior art date
Application number
RU2015148293A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Сергеевич Ведерников
Михаил Олегович Скрипачёв
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет"
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 "Самарский государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет"
Priority to RU2015148293A priority Critical patent/RU2612751C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2612751C1 publication Critical patent/RU2612751C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/11—Locating faults in cables, transmission lines, or networks using pulse reflection methods

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering and is designed to search the site with low insulation resistance to earth in DC control current electric power stations and substations. The method is based on the isolation of active component feeder current from an external voltage imposed. The imposition of an external low-frequency voltage is produced, the ratio of the square of the instantaneous value of the integral component of the variable capacity of the tires and active power components is calculated. The integral product of the instantaneous values of the variable components of the total reference shield current and the current-controlled connection is calculated as well.
EFFECT: invention provides the increase in sensitivity, when searching the site with reduced resistance.
1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для поиска присоединений щита постоянного тока с пониженным сопротивлением изоляции на землю без отключения. Способ основан на наложении на шины щита внешнего опорного напряжения, выделении активной составляющей тока присоединения от наложенного опорного напряжения в сравнении с интегралом квадрата мгновенного значения переменной составляющей потенциала шин. Для повышения устойчивости работы устройства при низких значениях сопротивления утечки на землю предусмотрено вычисление интеграла произведения мгновенных значений переменных составляющих полного опорного тока щита и тока контролируемого присоединения.The invention relates to electrical engineering and is intended to search for connections of a DC shield with reduced insulation resistance to earth without shutting down. The method is based on applying an external reference voltage to the shield buses, isolating the active component of the connection current from the superimposed reference voltage in comparison with the integral of the square of the instantaneous value of the variable component of the tire potential. To increase the stability of the device at low values of ground leakage resistance, the integral of the product of the instantaneous values of the variable components of the total reference current of the shield and the current of the controlled connection is calculated.

Изобретение относится к электротехнике и может быть предназначено для поиска участка с пониженным сопротивлением изоляции на землю в цепях постоянного оперативного тока электрических станций и подстанций.The invention relates to electrical engineering and can be designed to search for a site with reduced insulation resistance to earth in direct current circuits of power plants and substations.

Известен способ контроля, основанный на методе наложения на контролируемый щит постоянного тока переменного внешнего напряжения, фиксации переменной составляющей потенциала шин относительно земли, выделении активной составляющей тока в контролируемом присоединении [А.с. СССР, Овсянников А.А., Файбисович В.А., Шлык В.В. Свидетельство 978082. Устройство для оперативного контроля изоляции цепей постоянного тока, опубл. 1982].There is a control method based on the method of applying an alternating external voltage to a controlled shield of direct current, fixing the variable component of the busbar potential relative to the ground, isolating the active component of the current in a controlled connection [A.S. USSR, Ovsyannikov A.A., Faibisovich V.A., Shlyk V.V. Certificate 978082. Device for operational control of isolation of direct current circuits, publ. 1982].

Недостатком данного способа является зависимость выделенной активной составляющей мощности от изменения параметров сети постоянного тока. Еще одним недостатком описанного способа является невозможность селективной работы при металлическом замыкании одного полюса щита постоянного тока на землю.The disadvantage of this method is the dependence of the allocated active component of the power from changing the parameters of the DC network. Another disadvantage of the described method is the impossibility of selective operation with a metal circuit of one pole of the DC shield to earth.

Известен также способ контроля сопротивления изоляции разветвленных сетей постоянного тока и устройство для его осуществления [патент РФ №2411526 С2, опубл. 27.02.2010]. В данном устройстве способ наложения внешнего тестового сигнала проводится непосредственно на полюс щита постоянного тока.There is also a method of monitoring the insulation resistance of branched DC networks and a device for its implementation [RF patent No. 2411526 C2, publ. 02/27/2010]. In this device, the method of applying an external test signal is carried out directly on the pole of the DC shield.

Недостатками данного способа являются: наличие гальванической связи по постоянному току цепей щита постоянного тока и внешнего источника тестового сигнала, что может привести к ложному срабатыванию устройств релейной защиты, а так же как и в предыдущем способе, невозможность селективной работы при металлическом замыкании одного полюса щита постоянного тока на землю.The disadvantages of this method are: the presence of galvanic coupling by direct current of the circuits of the DC shield and an external source of the test signal, which can lead to false triggering of relay protection devices, as well as in the previous method, the impossibility of selective operation with a metal circuit of one pole of the DC shield current to earth.

В патенте способ поиска элемента с пониженным сопротивлением изоляции в разветвленной электрической сети постоянного оперативного тока [РФ №2310211, опубл. 10.11.2007, бюл. №31] предлагается наложение на контролируемую сеть тестового сигнала двух частот через резистивную развилку на оба полюса щита постоянного тока. В патенте предложен способ контроля фазы высокочастотной составляющей потенциала шин щита относительно низкочастотной составляющей тока фидера от тестового источника. Этот патент взят за прототип.In the patent, a method for searching for an element with a reduced insulation resistance in a branched electric network of direct operational current [RF No. 2310211, publ. 11/10/2007, bull. No. 31], it is proposed to superimpose a test signal of two frequencies on a controlled network through a resistive fork on both poles of a DC shield. The patent proposes a method for monitoring the phase of the high-frequency component of the shield bus potential relative to the low-frequency component of the feeder current from the test source. This patent is taken as a prototype.

Недостатками данного способа являются: наличие резистивной развилки, приводящей к тепловыделению и снижению чувствительности устройства, а также зависимость фазовой погрешности от параметров сети.The disadvantages of this method are: the presence of a resistive fork, leading to heat generation and a decrease in the sensitivity of the device, as well as the dependence of the phase error on the network parameters.

Техническим результатом является повышение чувствительности, уменьшение влияния параметров сети на работу устройства, увеличение диапазона селективно обнаруживаемых сопротивлений утечки.The technical result is to increase the sensitivity, reduce the influence of network parameters on the operation of the device, increase the range of selectively detectable leakage resistances.

Технический результат достигается тем, что в способе поиска присоединения щита постоянного тока с пониженным сопротивлением изоляции, основанном на выделении активной составляющей тока фидера от внешнего наложенного напряжения, согласно изобретению производится наложение внешнего низкочастотного напряжения, вычисляется отношение интеграла квадрата мгновенного значения переменной составляющей потенциала шин и активной составляющей мощности, а также вычисляется интеграл произведения мгновенных значений переменных составляющих полного опорного тока щита и тока контролируемого присоединения.The technical result is achieved by the fact that in the method of searching for the connection of a DC board with reduced insulation resistance, based on the selection of the active component of the feeder current from an external applied voltage, according to the invention, an external low-frequency voltage is applied, the ratio of the square integral of the instantaneous value of the variable component of the bus potential and the active is calculated power component, and the integral of the product of instantaneous values of the variable components n Full reference current of the shield and current of controlled connection.

На фиг. 1 приведена функциональная схема прибора, на которой имеются следующие элементы: 1 - источник опорного напряжения; 2 - емкостная развилка; 3 - балластный резистор; 4 - датчик тока; 5 - усилитель; 6 - емкостная развилка; 7 - дополнительный резистор; 8 - датчик потенциала шин; 9, 13, 15 - фильтр; 10 - коммутатор; 11 - усилитель; 12 - датчик тока; 14 - умножитель; 16 - интегратор; 17 - емкость контролируемого фидера относительно земли; 18 - сопротивление утечки на землю контролируемого фидера; 19 - измеритель активной составляющей опорного тока фидера; 20 - делитель; 21 - умножитель; 22 - интегратор; 23 - дисплей; 24 - контролируемый фидер; 25 - шины щита постоянного тока;In FIG. 1 shows a functional diagram of the device, on which there are the following elements: 1 - a source of reference voltage; 2 - capacitive fork; 3 - ballast resistor; 4 - current sensor; 5 - amplifier; 6 - capacitive fork; 7 - additional resistor; 8 - tire potential sensor; 9, 13, 15 - filter; 10 - switch; 11 - amplifier; 12 - current sensor; 14 - multiplier; 16 - integrator; 17 - capacity of the controlled feeder relative to the ground; 18 - resistance to earth leakage of a controlled feeder; 19 - meter active component of the reference current of the feeder; 20 - a divider; 21 - multiplier; 22 - integrator; 23 - display; 24 - controlled feeder; 25 - busbar shield DC;

Датчики тока, устанавливаемые на каждый фидер, представляют собой кольцо феррита М2000, имеют 3 обмотки - первичную, представляющую цепи щита постоянного тока, сигнальную и компенсационную. Находятся датчики 12 в непосредственной близости от усилителей 13, выполненных на микросхемах LM358. Аналоговый коммутатор выполнен на микросхеме 74НС4051, усилители 5, фильтры 9, 13, 15 могут быть построены на микросхемах LM324. Блоки умножитель 14 и 21, интеграторы 16 и 22, измеритель активной составляющей тока 19 описаны программно и могут быть реализованы с помощью микроконтроллера с внутренним АЦП, например MSP430F149. Дисплей 23 - DV1602 с микроконтроллером HD44780 фирмы Hitachi.The current sensors installed on each feeder are a M2000 ferrite ring, have 3 windings - primary, representing the DC shield circuit, signal and compensation. Sensors 12 are located in close proximity to amplifiers 13 made on LM358 microcircuits. The analog switch is made on a 74NS4051 chip, amplifiers 5, filters 9, 13, 15 can be built on LM324 chips. The blocks of the multiplier 14 and 21, the integrators 16 and 22, the meter of the active component of the current 19 are described in software and can be implemented using a microcontroller with an internal ADC, for example MSP430F149. Display 23 - DV1602 with a Hitachi microcontroller HD44780.

Работа прибора основана на выделении из опорного тока в контролируемом фидере активной составляющей и сравнении последней с квадратом интеграла переменной составляющей потенциала шин. Одновременно контролируется 3 величины - полный налагаемый переменный опорный ток, переменная составляющая опорного тока в контролируемом фидере, переменная составляющая потенциала шин щита.The operation of the device is based on isolating the active component from the reference current in the controlled feeder and comparing the latter with the square of the integral of the variable component of the bus potential. At the same time, 3 quantities are monitored - the total imposed alternating reference current, the alternating component of the reference current in the controlled feeder, the alternating component of the shield bus potential.

Внешнее опорное напряжение подается на обе шины 25 одновременно через емкостную развилку 2, которая отделяет цепи постоянного тока щита от источника опорного напряжения 1 через балластный резистор 3. С датчика тока 4 контролируется полный опорный ток, налагаемый на щит постоянного тока. Данный сигнал подвергается необходимому усилению 5, фильтрации 13.An external reference voltage is supplied to both buses 25 at the same time through a capacitive fork 2, which separates the DC circuit of the shield from the reference voltage source 1 through the ballast resistor 3. The total reference current applied to the DC shield is monitored from the current sensor 4. This signal is subjected to the necessary gain 5, filtering 13.

Потенциал шин 25 контролируется с помощью датчика потенциала шин 8, подключенному к шинам постоянного тока через емкостную развилку 6, через дополнительный резистор 7. Сигнал обрабатывается фильтром 9.The potential of the bus 25 is monitored using a bus potential sensor 8, connected to the DC bus through a capacitive fork 6, through an additional resistor 7. The signal is processed by the filter 9.

Переменная составляющая опорного тока фидера выделяется с помощью датчика тока 12, усиливается усилителем 11, затем поступает на коммутатор 10. С выхода коммутатора сигнал проходит через фильтр 15.The alternating component of the reference current of the feeder is extracted using a current sensor 12, amplified by an amplifier 11, and then fed to the switch 10. From the output of the switch, the signal passes through the filter 15.

Обрабатываются измерительные сигналы следующим образом. С помощью измерителя активной составляющей выделяется активная составляющая в переменной составляющей тока фидера с выхода фильтра 15 по выражению:The measuring signals are processed as follows. With the help of the active component meter, the active component in the variable component of the feeder current is extracted from the output of the filter 15 by the expression:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где T - период наблюдения, кратный частоте опорного напряжения; ϕ1 - переменная составляющая потенциала шин;

Figure 00000002
- переменная составляющая тока фидера от источника опорного напряжения; Ps - активная составляющая тока контролируемого фидера.where T is the observation period, a multiple of the frequency of the reference voltage; ϕ 1 - a variable component of the tire potential;
Figure 00000002
- the variable component of the feeder current from the voltage reference; P s is the active component of the current of the controlled feeder.

С выхода фильтра 9 сигнал переменной составляющей потенциала шин возводится в квадрат умножителем 14, интегратором 16 формируется сигнал среднего значения квадрата потенциала. В делителе 20 сигнал интегратора 16 делится на сигнал с измерителя активной составляющей опорного тока. Сигнал с выхода делителя 20 пропорционален активному сопротивлению утечки на землю 18 контролируемого фидера 24 и отстроен от паразитной емкости контролируемого фидера 17 относительно земли.From the output of the filter 9, the signal of the variable component of the tire potential is squared by the multiplier 14, the integrator 16 generates a signal of the average value of the square of the potential. In the divider 20, the signal of the integrator 16 is divided by the signal from the meter of the active component of the reference current. The signal from the output of the divider 20 is proportional to the leakage resistance to earth 18 of the controlled feeder 24 and is detuned from the stray capacitance of the controlled feeder 17 relative to the ground.

Figure 00000003
,
Figure 00000003
,

где Rlek - значение сопротивления утечки контролируемого фидера 18.where R lek is the leakage resistance of the controlled feeder 18.

Сигнал с выхода делителя 20 отображается на дисплее 23.The signal from the output of the divider 20 is displayed on the display 23.

При низком сопротивлении утечки контролируемого фидера 18 сигнал с выхода датчика потенциала шин 8 может оказаться недостаточным для измерения. В этом случае производится перемножение сигналов с фильтра 15 и с фильтра 13 в умножителе 20. Интеграл данного сигнала с выхода интегратора 22 отображается на дисплее 23. Так же на дисплее 23 отображается диспетчерское наименование контролируемого фидера.With a low leakage resistance of the controlled feeder 18, the signal from the output of the tire potential sensor 8 may not be sufficient for measurement. In this case, the signals from the filter 15 and from the filter 13 are multiplied in the multiplier 20. The integral of this signal from the output of the integrator 22 is displayed on the display 23. Also on the display 23 the dispatcher name of the controlled feeder is displayed.

Figure 00000004
,
Figure 00000004
,

где i1 - полный ток от опорного источника, налагаемый на шины щита.where i 1 is the total current from the reference source imposed on the busbar shield.

Данный сигнал I2 характеризует совпадение полного переменного налагаемого тока щита и переменной составляющей тока фидера.This signal I 2 characterizes the coincidence of the total alternating imposed current of the shield and the variable component of the feeder current.

С помощью коммутатора 10 производится переключение каналов, подключенных к измерительным датчикам тока фидеров. На дисплее 23 формируется номер канала или его диспетчерское наименование, величина вычисленного сопротивления 18, или интеграл произведения полного налагаемого тока щита и тока контролируемого в данный момент фидера. В случае повреждения сопротивление будет минимальным, интеграл тока максимальным.Using the switch 10, the channels connected to the measuring current sensors of the feeders are switched. On the display 23, the channel number or its dispatch name, the value of the calculated resistance 18, or the integral of the product of the total superimposed current of the shield and the current of the feeder currently controlled are formed. In case of damage, the resistance will be minimal, the current integral maximum.

Например, пусть сигнал от опорного источника распространяется в сети постоянного оперативного тока, имеющей емкость на землю 50 мкФ.For example, let a signal from a reference source propagate in a direct-current direct current network having a 50 μF ground capacitance.

Первый случай - емкость контролируемого присоединения относительно земли 2 мкФ. Сопротивление утечки на землю 40 кОм.The first case is the capacity of the controlled connection relative to the ground 2 microfarads. Earth leakage resistance 40 kOhm.

Второй случай - емкость контролируемого присоединения относительно земли 0.1 мкФ. Сопротивление утечки на землю 40 кОм.The second case - the capacity of the controlled connection relative to the ground is 0.1 μF. Earth leakage resistance 40 kOhm.

Тогда при работе встроенного АЦП с опорным напряжением 3.3 В значения сигнальной мощности Ps 450 ед., значения квадрата потенциала 30 ед. Значения сопротивлений, рассчитанных устройством для первого случая - 38 кОм, для второго - 40 кОм. Погрешность прибора, обусловленная паразитной емкостью присоединения на землю, составила 5%.Then, when the built-in ADC operates with a reference voltage of 3.3 V, the signal power value is Ps 450 units, the potential squared value is 30 units. The resistance values calculated by the device for the first case are 38 kOhm, for the second - 40 kOhm. The error of the device, due to the parasitic capacitance of the connection to the ground, was 5%.

Claims (1)

Способ поиска присоединения щита постоянного тока с пониженным сопротивлением изоляции, основанный на выделении активной составляющей тока фидера от внешнего наложенного напряжения, отличающийся тем, что производят наложение внешнего низкочастотного напряжения, вычисляют отношение интеграла квадрата мгновенного значения переменной составляющей потенциала шин и активной составляющей мощности, а также вычисляют интеграл произведения мгновенных значений переменных составляющих полного опорного тока щита и тока контролируемого присоединения.A search method for connecting a DC board with reduced insulation resistance, based on the selection of the active component of the feeder current from the external applied voltage, characterized in that the external low-frequency voltage is applied, the ratio of the integral of the square of the instantaneous value of the variable component of the bus potential and the active component of the power is calculated, and calculate the integral of the product of instantaneous values of the variable components of the total reference current of the shield and the current controlled at connections.
RU2015148293A 2015-11-10 2015-11-10 Method of searching accessions with reduced insulation resistance to earth in dc control current power plants and substations RU2612751C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015148293A RU2612751C1 (en) 2015-11-10 2015-11-10 Method of searching accessions with reduced insulation resistance to earth in dc control current power plants and substations

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015148293A RU2612751C1 (en) 2015-11-10 2015-11-10 Method of searching accessions with reduced insulation resistance to earth in dc control current power plants and substations

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2612751C1 true RU2612751C1 (en) 2017-03-13

Family

ID=58458008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015148293A RU2612751C1 (en) 2015-11-10 2015-11-10 Method of searching accessions with reduced insulation resistance to earth in dc control current power plants and substations

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2612751C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0054673A1 (en) * 1980-12-24 1982-06-30 Philips Kommunikations Industrie AG Method and apparatus for testing the heat resistance of a varnish insulated wire
SU1679421A1 (en) * 1989-06-21 1991-09-23 Предприятие П/Я Г-4572 Method of finding of point of reduced resistance of insulation of power network and device to implement it
RU2180124C2 (en) * 1999-01-19 2002-02-27 Томский политехнический университет Process of search for element with reduced resistance of insulation in branched electric network of direct operation current and device for its realization
RU2310211C1 (en) * 2006-07-24 2007-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет Method for search of element with reduced insulation resistance in parallel electric network of direct control current

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0054673A1 (en) * 1980-12-24 1982-06-30 Philips Kommunikations Industrie AG Method and apparatus for testing the heat resistance of a varnish insulated wire
SU1679421A1 (en) * 1989-06-21 1991-09-23 Предприятие П/Я Г-4572 Method of finding of point of reduced resistance of insulation of power network and device to implement it
RU2180124C2 (en) * 1999-01-19 2002-02-27 Томский политехнический университет Process of search for element with reduced resistance of insulation in branched electric network of direct operation current and device for its realization
RU2310211C1 (en) * 2006-07-24 2007-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет Method for search of element with reduced insulation resistance in parallel electric network of direct control current

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2633433C2 (en) Directional detection of fault in network, in particular, in system with grounded compensated or insulated neutral
CN105388391B (en) System and method for identifying fault location using distributed communication
US9316678B2 (en) Method and device for determining a maximum leakage current
RU2016137011A (en) METHOD FOR DETECTING THE STAGE OF THE TRANSFORMER PHASE INTERVAL
WO2010036469A3 (en) A partial discharge coupler for application on high voltage generator bus works
US10585134B2 (en) Method and system for locating ground faults in a network of drives
US9759761B2 (en) Method and apparatus for monitoring capacitor bushings for a three-phase AC system
AU2013333854B2 (en) System for protection of a plurality of DC voltage sources
RU2411526C2 (en) Method to control resistance of insulation of ramified dc circuits and device for its realisation
RU2612751C1 (en) Method of searching accessions with reduced insulation resistance to earth in dc control current power plants and substations
RU2557375C1 (en) Determination of distance to points of earth connection at two electric power transmission lines in networks with low earth currents
CN104375031B (en) On-line measurement device for power supply system surge protection device insulation resistance
RU140217U1 (en) DEVICE FOR MEASURING EARTH RESISTANCE
RU2631121C2 (en) Method of selective identification of outgoing line with single-phase earth fault in distribution networks with voltage of 6-35 kv
KR100888902B1 (en) Low Voltage On-Line Insulation Monitoring System
RU2609277C1 (en) Method of monitoring insulation resistance of extensive dc networks
RU2305293C1 (en) METHOD OF DETECTING FAULT IN 6( 10 )-35 kV ELECTRIC CIRCUIT WITH ISOLATED OR COMPENSATED NEUTRAL POINT
JP2011179871A (en) Device for measuring ground resistance
KR101450451B1 (en) A detection device of insulation resistance for non-interruption of electric power and hot-line
RU2310211C1 (en) Method for search of element with reduced insulation resistance in parallel electric network of direct control current
RU2275645C2 (en) Method for measuring resistance of connections isolation in branched networks of direct and alternating current, and device for its realization
MX2021007390A (en) Apparatus and method for detection of line to neural back-feed voltage.
RU2535298C1 (en) Damage detection method for line in resonant grounded three-phase network
CN108333438A (en) A kind of test method of capacitance current, apparatus and system
RU72797U1 (en) DEVICE FOR CONTROL OF INSULATION OF ELECTRICAL SYSTEMS