RU2669542C1 - System of selective blocking of automatic reclosing on combined aerial cable transmission lines - Google Patents

System of selective blocking of automatic reclosing on combined aerial cable transmission lines Download PDF

Info

Publication number
RU2669542C1
RU2669542C1 RU2018101148A RU2018101148A RU2669542C1 RU 2669542 C1 RU2669542 C1 RU 2669542C1 RU 2018101148 A RU2018101148 A RU 2018101148A RU 2018101148 A RU2018101148 A RU 2018101148A RU 2669542 C1 RU2669542 C1 RU 2669542C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical radiation
cable
duration
period
cable section
Prior art date
Application number
RU2018101148A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Года Семенович Нудельман
Сергей Васильевич Балашов
Евгений Юрьевич Ерохин
Александр Владимирович Сдобин
Александр Анатольевич Шапеев
Сергей Альпиньевич Арутюнов
Владимир Валентинович Смекалов
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы"
Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения с опытным производством"
Акционерное общество "Научно-технический центр Федеральной сетевой компании Единой энергетической системы"
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 Публичное акционерное общество "Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы", Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения с опытным производством", Акционерное общество "Научно-технический центр Федеральной сетевой компании Единой энергетической системы" filed Critical Публичное акционерное общество "Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы"
Priority to RU2018101148A priority Critical patent/RU2669542C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2669542C1 publication Critical patent/RU2669542C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/24Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02Details
    • H02H3/06Details with automatic reconnection

Abstract

FIELD: electricity.SUBSTANCE: invention relates to electric power industry, in particular, to relay protection and automatic equipment (RPA) with a function of automatic reclosing (AR) of electric power transmission lines, and can be used in relay protection systems of combined aerial cable transmission lines (ACTL), performed with a function of prohibition of automatic reclosing for damages on the cable section of ACTL. System comprises device 5 of prohibition of reclosing located on substation 4 and sensor 6 of the total screen current with optical signal manipulator 7 located at the end of cable section 1, and may also comprise second sensor 12 similar to sensor 6 and second manipulator 13 similar to manipulator 7 located on the opposite side of section 1. Control inputs 8 of manipulators 7 and 13 are connected to the outputs of sensors 6 and 12. Fiber optic line 9 connects device 5 to manipulators 7 and 13. Device 5 is provided with source 10 and receiver 11 of optical radiation. Fiber optic line 9 is made in the form of a loop connecting source 10 and receiver 11. Line 9 passes through manipulators 7 and 13, which are configured to interrupt the optical radiation when the unipolar threshold is exceeded by instantaneous values of the output currents of sensors 6 and 12, respectively.EFFECT: simplifying and increasing the reliability of an AR blocking system, as well as expanding the area of its application to ACTL with increased distance of cable sections from substations and with a longer length of cable sections.6 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к электроэнергетике и, в частности, к системам релейной защиты и автоматики (РЗА) с функцией автоматического повторного включения (АПВ) линий электропередачи и может быть применено в системах релейной защиты комбинированных кабельно-воздушных линий электропередачи (КВЛ), выполняемых с функцией запрета АПВ при повреждениях на кабельном участке КВЛ.The invention relates to the electric power industry and, in particular, to relay protection and automation systems (RPA) with the function of automatic re-activation (AR) of power lines and can be applied in relay protection systems of combined cable-overhead power lines (KVL) performed with the prohibition function Automatic reclosure in case of damage on the cable section of the cable line.

Уровень техникиState of the art

При выполнении системой РЗА функции АПВ на КВЛ возникает задача определения участка (кабельного или воздушного), на котором произошло повреждение.When the relay protection system performs the automatic reclosure function on the waterline, the task arises of determining the area (cable or air) on which the damage occurred.

В случае возникновения повреждения на воздушном участке КВЛ использование АПВ линии является эффективным способом быстрого восстановления электроснабжения потребителей, а при повреждении на кабельном участке КВЛ использование АПВ не только бесполезно, но даже вредно, поскольку оно приводит к еще большим повреждениям изоляции кабельного участка.In the event of damage in the KVL air section, the use of the automatic reclosure line is an effective way to quickly restore power to consumers, and in the event of damage to the KVL cable section, the use of the reclosure is not only useless, but even harmful, since it leads to even greater damage to the insulation of the cable section.

Известно устройство АПВ для КВЛ, которое определяет место повреждения (ОМП) на КВЛ за время бестоковой паузы АПВ [RU 165635]. При этом сначала место повреждения определяется пассивным волновым методом, а затем уточняется методом активного зондирования. Устройство разрешает АПВ в том случае, если уточненное указанным образом место повреждения находится на воздушном участке ЛЭП.A reclosure device is known for CVL, which determines the location of damage (WMD) on the CVL during a dead time pause of reclosure [RU 165635]. In this case, the damage site is first determined by the passive wave method, and then specified by the method of active sensing. The device allows ARs in the event that the damage site specified in the indicated manner is located in the overhead section of the power transmission line.

Однако, такое ОМП, выполняемое за короткое время бестоковой паузы АПВ, имеет значительную методическую погрешность, которая может привести (особенно в случае возникновения повреждения вблизи границы кабельного и воздушного участков КВЛ) к ошибочному запрету АПВ при повреждении на воздушном участке или ошибочному разрешению АПВ при повреждении на кабельном участке с соответствующими последствиями - нарушением электроснабжения потребителей или разрушением кабеля. Кроме того, применение данного ОМП невозможно для некоторых конфигураций КВЛ, например, для случая, когда кабельный участок находится между двумя воздушными участками.However, such a WMD, performed in a short time of an automatic reclosure pause, has a significant methodological error, which can lead (especially in the case of damage near the boundary of the cable and air sections of the cable line) to an automatic reclosure prohibition in case of damage in the air section or an incorrect reclosure resolution in case of damage on a cable plot with the corresponding consequences - violation of power supply to consumers or destruction of cable. In addition, the use of this WMD is not possible for some configurations of HFL, for example, for the case when the cable section is between two air sections.

В работе М. Дмитриева [«Автоматическое повторное включение на КВЛ 110-500 кВ» в ж-ле «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» №1(28) январь-февраль 2015 г., стр. 86-91] показана теоретическая возможность определения наличия повреждения на кабельном участке КВЛ по величине и направлению суммарного тока заземленных экранов трех фаз кабельного участка КВЛ. Однако опубликованные технические решения, реализующие указанную возможность, заявителю неизвестны.In the work of M. Dmitriev [“Automatic re-activation on 110-500 kV HVL” in railway “ELECTRIC POWER. Transmission and distribution ”No. 1 (28) January-February 2015, pp. 86-91] shows the theoretical possibility of determining the presence of damage on the cable section of the cable line by the magnitude and direction of the total current of the grounded screens of the three phases of the cable section of the cable line. However, the published technical solutions that implement this feature are not known to the applicant.

В качестве прототипа заявляемой системы управления выбрано техническое решение, описанное в опубликованной международной заявке WO 2015/0333001 G01R 15/24 от 12.03.2015. В прототипе распознавание повреждения на кабельном участке КВЛ выполняется путем определения разностей токов, протекающих в каждой фазе линии по концам кабельного участка, и последующего анализа этих разностей. Для этого магнитооптические датчики фазных токов, размещенные на линии по разным сторонам кабельного участка, подключены волоконно-оптическими кабелями связи к измерительному устройству запрета АПВ, установленному на концевой подстанции и выполняющему сравнение величин и направления токов по сторонам кабельного участка. Волоконно-оптические кабели связи проложены параллельно силовому кабелю на кабельном участке КВЛ, а на воздушном участке - в грозозащитном тросе. Для подключения каждого датчика тока используются два оптических волокна.As a prototype of the claimed control system, a technical solution is selected, described in published international application WO 2015/0333001 G01R 15/24 of 03/12/2015. In the prototype, the recognition of damage on the cable section of the cable line is performed by determining the differences in currents flowing in each phase of the line at the ends of the cable section, and then analyzing these differences. To do this, magneto-optical phase current sensors placed on the line on opposite sides of the cable section are connected by fiber-optic communication cables to the AR inhibitor measuring device installed on the terminal substation and comparing the values and directions of the currents on the sides of the cable section. Fiber-optic communication cables are laid parallel to the power cable in the cable section of the cable line, and in the air section in the lightning protection cable. Two optical fibers are used to connect each current sensor.

Недостатками прототипа являются сложность выполнения дистанционного измерения токов, высокая стоимость системы и наличие жестких ограничений по максимальному расстоянию между измерительным устройством запрета АПВ и магнитооптическими датчиками тока, что сокращает область применения данного решения.The disadvantages of the prototype are the difficulty of performing remote measurement of currents, the high cost of the system and the presence of strict restrictions on the maximum distance between the AR inhibitor measuring device and magneto-optical current sensors, which reduces the scope of this solution.

Раскрытие существа изобретенияDisclosure of the invention

Технический результат изобретения - упрощение и повышение надежности системы блокирования АПВ, а также расширение области ее применения на КВЛ с увеличенной удаленностью кабельных участков от подстанций и с большей длиной кабельных участков.The technical result of the invention is to simplify and increase the reliability of the automatic reclosure blocking system, as well as expanding the scope of its application on the HFL with increased remoteness of cable sections from substations and with longer cable sections.

Предметом изобретения является система блокирования АПВ кабельно-воздушной линии электропередачи, содержащая размещенное на подстанции устройство запрета АПВ, размещенные на одной стороне кабельного участка линии электропередачи датчик суммарного тока заземления экранов кабельного участка, манипулятор оптического сигнала, подключенный управляющим входом к выходу указанного датчика, и оптоволоконную линию, связывающую указанные манипулятор и устройство запрета, при этом устройство запрета снабжено источником и приемником оптического излучения, оптоволоконная линия выполнена в виде петли, соединяющей указанные источник и приемник, указанный манипулятор, выполнен с возможностью прерывания оптического излучения в оптоволоконной линии при превышении однополярного порога мгновенным значением суммарного тока заземления экранов кабельного участка, а указанное устройство запрета - с возможностью сравнивать длительность каждой паузы в принимаемом импульсном оптическом излучении с заданной минимальной длительностью паузы и формировать сигнал запрета АПВ при положительном результате сравнения.The subject of the invention is a system for blocking automatic reclosure of a cable-overhead power line, comprising an automatic reclosure inhibitor located at a substation, a sensor for the total grounding current of the screens of the cable section, an optical signal manipulator connected to the control input to the output of the specified sensor, and a fiber optic cable a line connecting the specified manipulator and the prohibition device, while the prohibition device is equipped with an optical source and receiver radiation, the optical fiber line is made in the form of a loop connecting the specified source and receiver, the specified manipulator is configured to interrupt optical radiation in the optical fiber line when the unipolar threshold is exceeded by the instantaneous value of the total grounding current of the screens of the cable section, and the indicated prohibition device can compare the duration each pause in the received pulsed optical radiation with a given minimum pause duration and generate an AR inhibit signal when pol itelnom result of the comparison.

Это позволяет получить указанный технический результат.This allows you to get the specified technical result.

Изобретение имеет развития, состоящие в том, что:The invention has a development consisting in the fact that:

- указанная минимальная длительность паузы задается в пределах 0,1÷0,5 периода промышленной частоты;- the specified minimum pause duration is set within 0.1 ÷ 0.5 of the industrial frequency period;

Изобретение имеет развития, относящиеся к случаю двустороннего заземления экранов кабельного участка и состоящие в том, что:The invention has developments related to the case of two-sided grounding of the screens of the cable section and consisting in the fact that:

- система дополнительно содержит размещенные на противоположной стороне кабельного участка второй датчик суммарного тока заземления экранов кабельного участка и второй манипулятор оптического сигнала, подключенный управляющим входом к выходу второго датчика и выполненный с возможностью прерывания оптического излучения в оптоволоконной линии при превышении однополярного порога мгновенным значением суммарного тока заземления экранов кабельного участка, при этом устройство запрета выполнено с дополнительной возможностью сравнивать длительность каждой паузы в принимаемом о оптическом излучении с заданной максимальной длительностью паузы, длительность импульса оптического излучения - с заданной минимальной длительностью импульса, период импульсного оптического излучения - с заданным минимальным периодом и формировать сигнал запрета автоматического повторного включения при положительных результатах всех указанных сравнений.- the system further comprises a second sensor of the total grounding current of the screens of the cable section located on the opposite side of the cable section and a second optical signal manipulator connected by a control input to the output of the second sensor and configured to interrupt optical radiation in the fiber optic line when the unipolar threshold is exceeded by the instantaneous value of the total grounding current screens of the cable section, while the ban device is made with the additional possibility of comparing s duration of each pause in the received optical radiation of a predetermined maximum pause duration, a pulse duration of optical radiation - with a predetermined minimum pulse duration, pulse period of the optical radiation - with a predetermined minimum period and inhibiting signal to form auto-reclosing at the positive results of these comparisons.

- максимальная длительность паузы задается в пределах 0,5÷1,0 периода промышленной частоты, минимальная длительность импульса - в пределах 0,1÷0,5 периода промышленной частоты, минимальный период - в пределах 0,5÷1,0 периода промышленной частоты.- the maximum pause duration is set within 0.5 ÷ 1.0 of the industrial frequency period, the minimum pulse duration is within 0.1 ÷ 0.5 of the industrial frequency period, the minimum period is within 0.5 ÷ 1.0 of the industrial frequency period .

Изобретение имеет развития, относящиеся к случаям одностороннего и двустороннего заземления экранов кабельного участка и состоящие в том, чтоThe invention has developments related to the cases of unilateral and bilateral grounding of the screens of the cable section and consisting in the fact that

- устройство запрета АПВ выполнено с возможностью формирования сигнала неисправности при длительном отсутствии оптического излучения на входе приемника.- the AR prohibition device is configured to generate a malfunction signal in the absence of optical radiation at the input of the receiver for a long time.

- манипуляторы выполнены с возможностью автоподстройки однополярного порога для компенсации влияния затухающей апериодической составляющей суммарного тока заземления экранов кабельного участка на длительность пауз оптического излучения.- the manipulators are configured to automatically adjust the unipolar threshold to compensate for the effect of the damped aperiodic component of the total grounding current of the shields of the cable section on the duration of the pauses of optical radiation.

Краткое описание фигурBrief Description of the Figures

На фиг. 1 и фиг. 2 представлена заявляемая система для случаев с односторонним и двусторонним заземлением экранов кабельного участка соответственно. На фиг. 3, 4 и 5 представлены диаграммы сигналов, иллюстрирующие работу системы. Фиг. 6 иллюстрирует процесс автоподстройки порога срабатывания манипуляторов оптического излучения. Фиг. 7 и фиг.8 иллюстрируют осуществляемые системой алгоритмы запрета АПВ. Фиг. 9 поясняет условные обозначения, применяемые на фиг. 7 и 8.In FIG. 1 and FIG. 2 presents the inventive system for cases with unilateral and bilateral grounding of the screens of the cable section, respectively. In FIG. 3, 4, and 5 are signal diagrams illustrating the operation of the system. FIG. 6 illustrates the process of automatically adjusting the response threshold of optical radiation manipulators. FIG. 7 and 8 illustrate the algorithms of the automatic reclosure prohibition implemented by the system. FIG. 9 illustrates the conventions used in FIG. 7 and 8.

Осуществление изобретения с учетом его развитейThe implementation of the invention in view of its development

На фиг. 1 и фиг. 2 показана трехфазная КВЛ с кабельным участком 1 и двумя воздушными участками 2. КВЛ соединяет подстанцию 3 с подстанцией 4. На фиг. 1 участок 1 имеет одностороннее заземление кабельных экранов трех фаз, а на фиг. 2 - двухстороннее.In FIG. 1 and FIG. 2 shows a three-phase HFL with a cable section 1 and two air sections 2. A HFL connects substation 3 with substation 4. FIG. 1, section 1 has unilaterally earthed cable shields of three phases, and in FIG. 2 - bilateral.

Система блокирования АПВ, иллюстрируемая фиг. 1, содержит размещенное на подстанции 4 устройство 5 запрета АПВ и размещенные на конце кабельного участка 1 датчик 6 суммарного тока заземления экранов и манипулятор 7 оптического сигнала.The AR blocking system illustrated in FIG. 1, comprises an AR blocking device 5 located at substation 4 and a sensor 6 of the total screen grounding current located at the end of the cable section 1 and an optical signal manipulator 7.

В зависимости от конструкции устройства заземления экранов на конце кабельного участка датчик 6 может быть выполнен различно:Depending on the design of the screen grounding device at the end of the cable section, the sensor 6 can be performed in different ways:

- в виде трех трансформаторов тока, установленных в отдельных цепях заземления экранов фазных кабелей, выходные обмотки которых соединены согласно-параллельно для суммирования их токов:- in the form of three current transformers installed in separate ground circuits of the shields of phase cables, the output windings of which are connected in parallel to sum their currents:

- в виде одного трансформатора тока, установленного в общей цепи заземления трех экранов фаз кабеля.- in the form of a single current transformer installed in a common ground circuit of three cable phase shields.

Управляющий вход 8 манипулятора 7, подключен к выходу датчика 6, т.е. к трем суммирующим выходным обмоткам трансформаторов тока при первом выполнении датчика 6 или к одной выходной обмотке трансформатора тока при втором выполнении датчика 6.The control input 8 of the manipulator 7 is connected to the output of the sensor 6, i.e. to three summing output windings of current transformers during the first execution of the sensor 6 or to one output winding of the current transformer during the second execution of the sensor 6.

Оптоволоконная линия 9 связывает устройство 5 с манипулятором 7. Устройство 5 снабжено источником 10, выдающим непрерывное оптическое излучение, и приемником 11 оптического излучения. Оптоволоконная линия 9 выполнена в виде петли, соединяющей источник 10 и приемник 11, расположенные в устройстве 5, и проходящей через манипулятор 7, удаленный от устройства 5.Fiber optic line 9 connects the device 5 with the manipulator 7. The device 5 is equipped with a source 10 that produces continuous optical radiation, and a receiver 11 of optical radiation. Fiber optic line 9 is made in the form of a loop connecting the source 10 and the receiver 11 located in the device 5, and passing through the manipulator 7, remote from the device 5.

Манипулятор 7 представляет собой коммутатор оптического сигнала линии 9, управляемый током датчика 6 и не требующий другого электропитания для своего функционирования. Манипулятор 7 выполнен с возможностью прерывания оптического излучения, проходящего по линии 9, если мгновенное значение суммарного тока, измеряемое датчиком 6, превысит однополярный порог (т.е. порог, заданный для тока одного направления). Ток другого направления на выходе датчика 6 не воспринимается манипулятором 7 и не прерывает оптического излучения в линии 9.The manipulator 7 is a switch of the optical signal of line 9, controlled by the current of the sensor 6 and not requiring any other power supply for its functioning. The manipulator 7 is configured to interrupt the optical radiation passing through line 9 if the instantaneous value of the total current measured by the sensor 6 exceeds a unipolar threshold (i.e., a threshold specified for a current in one direction). The current of a different direction at the output of the sensor 6 is not perceived by the manipulator 7 and does not interrupt the optical radiation in line 9.

Система блокирования АПВ, иллюстрируемая фиг. 2, содержит все элементы, показанные на фиг. 1, и дополнительно второй датчик 12, аналогичный датчику 6, и второй манипулятор 13, аналогичный манипулятору 7, размещенные на противоположной стороне кабельного участка 1. К выходу датчика 12 подключен управляющий вход манипулятора 13. Манипулятор 13, как и манипулятор 7, выполнен с возможностью прерывания оптического излучения в линии 9 при превышении однополярного порога мгновенным значением суммарного тока заземления экранов.The AR blocking system illustrated in FIG. 2 contains all the elements shown in FIG. 1, and additionally a second sensor 12, similar to sensor 6, and a second manipulator 13, similar to manipulator 7, located on the opposite side of the cable section 1. To the output of the sensor 12 is connected the control input of the manipulator 13. The manipulator 13, like the manipulator 7, is configured to interruption of optical radiation in line 9 when the unipolar threshold is exceeded by the instantaneous value of the total grounding current of the screens.

Система с односторонним заземлением экранов трех фаз кабельного участка 1, показанная на фиг. 1, работает следующим образом.The system with one-sided grounding of the shields of the three phases of the cable section 1 shown in FIG. 1, works as follows.

От источника 10 по петлевой линии 9, проходящей через манипулятор 7, передается оптическое излучение, воспринимаемое приемником 11.From the source 10 along the loop line 9 passing through the manipulator 7, the optical radiation transmitted by the receiver 11 is transmitted.

В отсутствие повреждения на кабельном участке 1 и при внешних по отношению к участку 1 повреждениях на КВЛ, ток через незамкнутую в отсутствии повреждения цепь односторонне заземленных кабельных экранов не протекает. Выходной ток датчика 6 близок к нулю, и манипулятор 7 без изменения пропускает излучение на приемник 11.In the absence of damage on the cable section 1 and with external damage to the section 1 on the cable lines, current through the open-ended circuit in the absence of damage does not leak unilaterally grounded cable shields. The output current of the sensor 6 is close to zero, and the manipulator 7 passes radiation to the receiver 11 without change.

При возникновении повреждения на кабельном участке 1 (замыкание между фазами однофазных кабелей, из которых выполняются высоковольтные кабельные участки высоковольтной КВЛ, практически исключено, а наиболее вероятный вид повреждения - замыкание фазовой жилы кабеля на экран) по экрану поврежденной фазы кабеля через место заземления на участке 1 протекает ток. В результате суммарный ток экранов, измеряемый датчиком 6, не равен нулю и достигает значения, близкого к току поврежденной фазы. При этом мгновенные значения выходного тока датчика 6 превышают установленный однополярный порог на некоторой части полу периода промышленной частоты.In the event of damage on cable section 1 (short circuit between the phases of single-phase cables from which the high-voltage cable sections of the high-voltage cable lines are run, it is practically excluded, and the most probable type of damage is the shorting of the phase cable core to the screen) on the screen of the damaged cable phase through the grounding point in section 1 current flows. As a result, the total current of the screens measured by the sensor 6 is not equal to zero and reaches a value close to the current of the damaged phase. In this case, the instantaneous values of the output current of the sensor 6 exceed the established unipolar threshold on some part of the floor of the industrial frequency period.

На фиг. 3а представлен пример осциллограммы суммарного тока экранов (IэкрΣ), стекающего в цепь заземления и измеряемого датчиком 6, в случае возникновения повреждения на кабельном участке 1 с односторонним заземлением. Ток IэкрΣ может содержать затухающую апериодическую составляющую переходного процесса повреждения, возникшего на КВЛ.In FIG. 3a shows an example of a waveform of the total current of the shields (I eqΣ ) flowing into the ground circuit and measured by the sensor 6 in case of damage on the cable section 1 with one-sided grounding. The current I ecΣ may contain the damped aperiodic component of the transient damage process that has occurred on the HFL.

Когда мгновенное значение тока IэкрΣ превышает уставку однополярного порога (Iуст.порога) манипулятор 7, управляемый по входу 8 током датчика 6, прерывает оптическое излучение в петлевой линии 9 в одном (положительном) полупериоде промышленной частоты. В результате такого прерывания на вход приемника 11 поступает импульсное оптическое излучение с паузами и импульсами, период повторения которого равен периоду промышленной частоты (фиг. 3б).When the instantaneous value of the current I exceeds the set ekrΣ unipolar threshold (I ust.poroga) arm 7 controlled by a current sensor 8, entry 6, interrupts the optical radiation to the loop line 9 in the same (positive) half cycle of the power frequency. As a result of such an interruption, pulsed optical radiation with pauses and pulses arrives at the input of the receiver 11, the repetition period of which is equal to the period of the industrial frequency (Fig. 3b).

Устройство 5 анализирует поступающее на приемник 11 импульсное оптическое излучение, сравнивая (для отстройки от кратковременных помех) длительность каждой паузы в сигнале с заданной минимальной длительностью паузы, и при ее превышении выдает сигнал запрета АПВ в систему РЗА КВЛ или на устройство управления выключателем КВЛ.The device 5 analyzes the pulsed optical radiation arriving at the receiver 11, comparing (for detuning from short-term interference) the duration of each pause in the signal with the specified minimum pause duration, and when it is exceeded, it generates an AR inhibit signal to the relay protection relay protection system or to the control device of the switch.

Система с двусторонним заземлением экранов трех фаз кабельного участка 1, показанная на фиг. 2, работает следующим образом.The system with two-sided grounding of the shields of the three phases of the cable section 1 shown in FIG. 2, works as follows.

От источника 10 по петлевой линии 9 через манипуляторы 7 и 13 передается оптическое излучение, воспринимаемое приемником 11.From the source 10 along the loop line 9 through the manipulators 7 and 13 is transmitted optical radiation, perceived by the receiver 11.

В отсутствие повреждения на КВЛ сумма токов, наведенных в заземленных экранах, близка к нулю. При внешних по отношению к участку 1 повреждениях на КВЛ через оба конца участка 1 протекает ток короткого замыкания одного направления, а по замкнутой цепи двусторонне заземленных кабельных экранов протекает не нулевая сумма наведенных в них токов. При этом датчики 6 и 12 в один и тот же полупериод промышленной частоты фиксируют суммарные токи заземления IэкрΣ1 и IэкрΣ2 разного направления - втекающий в проводник заземления и вытекающий из него.In the absence of damage to the HFL, the sum of the currents induced in the grounded screens is close to zero. In case of external damage to section 1, the short-circuit current of one direction flows through both ends of section 1, and a non-zero sum of the currents induced in them flows through a closed circuit of bilaterally grounded cable shields. In this case, the sensors 6 and 12 in the same half-period of industrial frequency record the total ground currents I ekr1 and I ekr2 of different directions - flowing into the earth conductor and flowing out of it.

Соответственно манипуляторы 7 и 13 прерывают излучение в линии 9 в различные полупериоды промышленной частоты. В результате импульсное оптическое излучение, поступающее на приемник 11, имеет удвоенную частоту (по отношению к промышленной частоте), а его период соответственно уменьшается. Осциллограммы этого режима приведены на фиг. 4а и 4б, а алгоритм работы устройства 5 иллюстрирует фиг. 7.Accordingly, the manipulators 7 and 13 interrupt the radiation in line 9 at various half-periods of industrial frequency. As a result, the pulsed optical radiation arriving at the receiver 11 has a double frequency (with respect to the industrial frequency), and its period accordingly decreases. The oscillograms of this mode are shown in FIG. 4a and 4b, and the algorithm of operation of the device 5 is illustrated in FIG. 7.

При возникновении повреждения на участке 1 через его концы в поврежденной фазе линии протекают токи разного направления, которые наводят в экранах суммарные токи, протекающие через проводники заземления в одном направлении (втекающие в заземление или вытекающие из него). Датчики 6 и 12 выдают токи одного направления в один и тот же полупериод промышленной частоты. Соответственно манипуляторы 7 и 13 прерывают излучение в линии 9 в одном и том же (например, положительном) полу периоде промышленной частоты. Диаграммы этого режима соответствуют фиг. 5а и 5б, а алгоритм работы устройства 5 иллюстрирует фиг. 8.If damage occurs in section 1, currents of different directions flow through its ends in the damaged phase of the line, which induce total currents flowing through the ground conductors in one direction (flowing into the ground or flowing out of it) in the screens. Sensors 6 and 12 provide currents of the same direction in the same half-cycle of industrial frequency. Accordingly, the manipulators 7 and 13 interrupt the radiation in line 9 in the same (for example, positive) half period of the industrial frequency. The diagrams of this mode correspond to FIG. 5a and 5b, and the algorithm of operation of the device 5 is illustrated in FIG. 8.

В обоих вышеописанных случаях заземления экранов кабельного участка 1 устройство 5 (как и в случае одностороннего заземления кабельного участка) анализирует поступающее на приемник 11 импульсное оптическое излучение, сравнивая длительность каждой паузы с заданной минимальной длительностью паузы.In both of the above cases of grounding the shields of the cable section 1, the device 5 (as in the case of one-sided grounding of the cable section) analyzes the pulsed optical radiation arriving at the receiver 11, comparing the duration of each pause with the specified minimum pause duration.

В случае одностороннего заземления кабельных экранов устройство 5 при положительном результате сравнения (длительность паузы превышает минимальную) выдает в систему релейной защиты КВЛ или на устройство управления выключателем КВЛ сигнал запрета АПВ.In the case of one-sided grounding of cable shields, device 5, with a positive comparison result (pause duration exceeds the minimum), issues a warning signal to the automatic reclosure signal to the KVL relay protection system or to the control device of the KVL switch.

Для случая двухстороннего заземления экранов анализ принимаемого приемником 11 импульсного оптического излучения, выполняемый устройством 5, дополнительно включает сравнение длительности каждой паузы с заданной максимальной длительностью паузы, сравнение длительности импульса с заданной минимальной длительностью импульса и сравнение периода импульсного оптического излучения (равного сумме длительностей паузы и импульса) с заданным минимальным периодом. При положительных результатах всех указанных сравнений устройство 5 выдает в систему релейной зашиты КВЛ или на устройство управления выключателем КВЛ сигнал запрета АПВ.For the case of double-sided grounding of the screens, the analysis of the pulsed optical radiation received by the receiver 11 carried out by the device 5 further includes comparing the duration of each pause with a given maximum pause duration, comparing the pulse duration with a given minimum pulse duration and comparing the period of pulsed optical radiation (equal to the sum of the pause and pulse durations ) with a given minimum period. With the positive results of all these comparisons, the device 5 issues a warning signal to the automatic reclosure signal to the KVL relay protection system or to the control device of the KVL switch.

При отрицательном результате любого из выше указанных сравнений устройство 5 не формирует сигнал запрета АПВ.If the result of any of the above comparisons is negative, device 5 does not generate an AR inhibit signal.

Кроме того, устройство 5 не выдает сигнал запрета АПВ при выполнении условий контроля, фиксирующих неисправность оптического тракта или самого устройства 5.In addition, the device 5 does not give a signal to prohibit the reclosure when fulfilling the monitoring conditions that fix the malfunction of the optical path or the device 5 itself.

При этом указанная минимальная длительность паузы оптического излучения может задаваться в пределах 0,1÷0,5 периода промышленной частоты, максимальная длительность паузы - в пределах 0,5÷1,0 периода промышленной частоты, минимальная длительность импульса оптического излусения в пределах 0,1÷0,5 периода промышленной частоты, а минимальный период - в пределах 0,5÷1,0 периода промышленной частоты.At the same time, the indicated minimum pause duration of optical radiation can be set within 0.1 ÷ 0.5 of the industrial frequency period, the maximum pause duration can be set within 0.5 ÷ 1.0 of the industrial frequency period, and the minimum optical pulse length can be within 0.1 ÷ 0.5 period of industrial frequency, and the minimum period is within 0.5 ÷ 1.0 period of industrial frequency.

Исправность оптического тракта (линии 9 и манипуляторов 7 и 13) может контролироваться по наличию непрерывного оптического излучения на входе приемника Ив режиме, предшествующем повреждению. При исчезновении оптического излучения на входе приемника 11, например, на время более пяти периодов промышленной частоты, устройство 5 формирует сигнал неисправности оптического тракта.The health of the optical path (lines 9 and manipulators 7 and 13) can be controlled by the presence of continuous optical radiation at the input of the receiver and the mode preceding the damage. When the disappearance of optical radiation at the input of the receiver 11, for example, for more than five periods of industrial frequency, the device 5 generates a malfunction of the optical path.

Для компенсации влияния затухающей апериодической составляющей суммарного тока заземления экранов кабельного участка на длительность пауз оптического излучения манипуляторы 7 и 13 могут быть выполнены с возможностью автоподстройки однополярного порога. Автоподстройка может осуществляться следующим образом. Если, например, манипулятор работает с однополярным порогом Iуст.порога (см. Фиг. 6) положительного знака, то измеряется длительность Δt отрицательной полуволны выходного тока датчика, подключенного к управляющему входу манипулятора. Для этого может быть использован компаратор с порогом Iнуль.порога, близким к нулю (обозначен на фиг. 5 пунктиром). Если длительность Δt превышает полупериод промышленной частоты (отрицательная апериодическая составляющая), то величина Iуст.порога в цепи управления манипулятором снижается. После того, как измеренное время Δt становится близким к длительности полупериода промышленной частоты, однополярный порог управляющей цепи манипулятора возвращается к исходному значению. Если измеренное время Δt меньше полупериода промышленной частоты (положительная апериодическая составляющая), то Iуст.порога остается без изменений.To compensate for the influence of the damped aperiodic component of the total grounding current of the shields of the cable section on the duration of the pauses of optical radiation, the manipulators 7 and 13 can be configured to automatically adjust the unipolar threshold. Auto-tuning can be carried out as follows. If, for example, the manipulator works with a unipolar threshold I of the threshold (see Fig. 6) of a positive sign, then the duration Δt of the negative half-wave of the output current of the sensor connected to the control input of the manipulator is measured. For this, a comparator can be used with a threshold I of a zero threshold close to zero (indicated by a dotted line in FIG. 5). If the duration Δt exceeds the half-period of the industrial frequency (negative aperiodic component), then the value of I set threshold in the control circuit of the manipulator decreases. After the measured time Δt becomes close to the duration of the half-period of the industrial frequency, the unipolar threshold of the manipulator control circuit returns to its original value. If the measured time Δt is less than the half-period of the industrial frequency (positive aperiodic component), then the I set threshold remains unchanged.

Как видно из изложенного, заявляемая система селективного блокирования АПВ на КВЛ существенно проще и надежней прототипа.As can be seen from the foregoing, the claimed system of selective blocking of automatic reclosure on the waterline is much simpler and more reliable than the prototype.

В прототипе используются магнитооптические измерители тока в каждой фазы линии и требуется безошибочно передавать по пучку оптических волокон токи, измеряемые с разных сторон кабельного участка КВЛ, на установленное на подстанции измерительное устройство запрета АПВ, анализирующее по-фазные разности измеренных токов.The prototype uses magneto-optical current meters in each phase of the line and it is necessary to accurately transmit the currents measured from different sides of the cable section of the cable line through the optical fiber bundle to the ARB inhibitory measuring device installed at the substation, which analyzes the phase-phase differences of the measured currents.

В заявленной системе используется одноволоконная петлевая линия с одним или с двумя оптическими манипуляторами, установленными в местах заземления экранов кабельных участков КВЛ и управляемыми соответствующими суммарными токами заземления кабельных экранов.The claimed system uses a single-fiber loop line with one or two optical manipulators installed in the grounding points of the cable sections of the cable lines and controlled by the corresponding total grounding currents of the cable screens.

Заявляемая система может успешно применяться на КВЛ с

Figure 00000001
длиной и
Figure 00000001
удаленностью кабельных участков от подстанций, поскольку в ней, в отличие от прототипа, оптическое излучение в оптоволоконной линии 9 не используется для измерения значений тока и, следовательно, к стабильности уровня и к затуханию излучения не предъявляется жестких (прецизионных) требований. Расстояние от устройства 5 до манипуляторов 7, 13 с датчиками 6, 12 ограничивается только мощностью оптического источника 10 и чувствительностью оптического приемника 11.The inventive system can be successfully applied to the design waterline with
Figure 00000001
length and
Figure 00000001
the remoteness of the cable sections from the substations, since in it, unlike the prototype, optical radiation in the fiber optic line 9 is not used to measure current values and, therefore, there are no strict (precision) requirements for level stability and radiation attenuation. The distance from the device 5 to the manipulators 7, 13 with sensors 6, 12 is limited only by the power of the optical source 10 and the sensitivity of the optical receiver 11.

Claims (6)

1. Система блокирования автоматического повторного включения кабельно-воздушной линии электропередачи, содержащая размещенное на подстанции устройство запрета автоматического повторного включения, размещенные на одной стороне кабельного участка линии электропередачи датчик суммарного тока заземления экранов кабельного участка, манипулятор оптического сигнала, подключенный управляющим входом к выходу указанного датчика, и оптоволоконную линию, связывающую указанные манипулятор и устройство запрета, при этом устройство запрета снабжено источником и приемником оптического излучения, оптоволоконная линия выполнена в виде петли, соединяющей указанные источник и приемник, указанный манипулятор выполнен с возможностью прерывания оптического излучения в оптоволоконной линии при превышении однополярного порога мгновенным значением суммарного тока заземления экранов кабельного участка, а указанное устройство запрета - с возможностью сравнивать длительность каждой паузы в принимаемом импульсном оптическом излучении с заданной минимальной длительностью паузы и формировать сигнал запрета автоматического повторного включения при положительном результате сравнения.1. The system for blocking the automatic restart of the cable-overhead power line, comprising an automatic restart inhibit device located at the substation, a sensor for the total grounding current of the screens of the cable section, an optical signal manipulator connected to the control input to the output of the specified sensor, located on one side of the cable section of the power line , and a fiber optic line connecting said manipulator and a prohibition device, wherein the sn prohibition device Abzhen source and receiver of optical radiation, the optical fiber line is made in the form of a loop connecting the specified source and receiver, the specified manipulator is configured to interrupt optical radiation in the optical fiber line when the unipolar threshold is exceeded by the instantaneous value of the total grounding current of the screens of the cable section, and the specified prohibition device - with the ability to compare the duration of each pause in the received pulsed optical radiation with a given minimum pause duration and f rmirovat signal disable automatic restart in case of positive result of the comparison. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что указанная минимальная длительность паузы задается в пределах 0,1÷0,5 периода промышленной частоты.2. The system according to p. 1, characterized in that the specified minimum pause duration is set within 0.1 ÷ 0.5 period of the industrial frequency. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит размещенные на противоположной стороне кабельного участка второй датчик суммарного тока заземления экранов кабельного участка и второй манипулятор оптического сигнала, подключенный управляющим входом к выходу второго датчика и выполненный с возможностью прерывания оптического излучения в оптоволоконной линии при превышении однополярного порога мгновенным значением суммарного тока заземления экранов кабельного участка, при этом устройство запрета выполнено с дополнительной возможностью сравнивать длительность каждой паузы в принимаемом оптическом излучении с заданной максимальной длительностью паузы, длительность импульса оптического излучения - с заданной минимальной длительностью импульса, период импульсного оптического излучения - с заданным минимальным периодом и формировать сигнал запрета автоматического повторного включения при положительных результатах всех указанных сравнений.3. The system according to claim 1, characterized in that it further comprises a second sensor of the total grounding current of the screens of the cable section and a second optical signal manipulator located on the opposite side of the cable section, connected by a control input to the output of the second sensor and configured to interrupt optical radiation in fiber line when the unipolar threshold is exceeded by the instantaneous value of the total grounding current of the shields of the cable section, while the prohibition device is made with an additional itelnoy opportunity to compare the duration of each pause in the received optical radiation to a predetermined maximum pause duration, the duration of the optical radiation pulse - with a predetermined minimum pulse duration, the period of the pulsed optical radiation - with a predetermined minimum period and generate a signal disable automatic reclosing case of positive results of said comparisons. 4. Система по п. 3, отличающаяся тем, что минимальная длительность паузы задается в пределах 0,1÷0,5 периода промышленной частоты, максимальная длительность паузы - в пределах 0,5÷1,0 периода промышленной частоты, минимальная длительность импульса - в пределах 0,1÷0,5 периода промышленной частоты, минимальный период - в пределах 0,5÷1,0 периода промышленной частоты.4. The system according to claim 3, characterized in that the minimum pause duration is set within 0.1 ÷ 0.5 of the industrial frequency period, the maximum pause duration is within 0.5 ÷ 1.0 of the industrial frequency period, the minimum pulse duration is within 0.1 ÷ 0.5 period of industrial frequency, the minimum period is within 0.5 ÷ 1.0 period of industrial frequency. 5. Система по п. 1 или 3, отличающаяся тем, что устройство запрета автоматического повторного включения выполнено с возможностью формирования сигнала неисправности при длительном отсутствии оптического излучения на входе приемника.5. The system according to claim 1 or 3, characterized in that the device for prohibiting automatic re-activation is configured to generate a malfunction signal with a prolonged absence of optical radiation at the input of the receiver. 6. Система по п. 1 или 3, отличающаяся тем, что манипуляторы выполнены с возможностью автоподстройки однополярного порога для компенсации влияния затухающей апериодической составляющей суммарного тока заземления экранов кабельного участка на длительность пауз оптического излучения.6. The system according to claim 1 or 3, characterized in that the manipulators are configured to automatically adjust the unipolar threshold to compensate for the effect of the damped aperiodic component of the total grounding current of the cable section screens on the duration of the pauses of optical radiation.
RU2018101148A 2018-01-12 2018-01-12 System of selective blocking of automatic reclosing on combined aerial cable transmission lines RU2669542C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018101148A RU2669542C1 (en) 2018-01-12 2018-01-12 System of selective blocking of automatic reclosing on combined aerial cable transmission lines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018101148A RU2669542C1 (en) 2018-01-12 2018-01-12 System of selective blocking of automatic reclosing on combined aerial cable transmission lines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2669542C1 true RU2669542C1 (en) 2018-10-11

Family

ID=63862272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018101148A RU2669542C1 (en) 2018-01-12 2018-01-12 System of selective blocking of automatic reclosing on combined aerial cable transmission lines

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2669542C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU428493A1 (en) * 1971-06-22 1974-05-15 Ю. С. Кузник METHOD OF BLOCKING AUTOMATIC REPEATED INCLUSION OF CABLE LINES
SU1394309A1 (en) * 1985-06-07 1988-05-07 Московский институт инженеров сельскохозяйственного производства им.В.П.Горячкина Method of interlocking automatic reclosure
SU1576965A1 (en) * 1988-01-13 1990-07-07 Днепропетровский горный институт им.Артема Device for automatic reswitching of branches of electric circuits with insulated neutral
WO2015033001A1 (en) * 2013-09-04 2015-03-12 Arteche Centro De Tecnología, A.I.E. Optical system for identifying faults in mixed power transmission lines

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU428493A1 (en) * 1971-06-22 1974-05-15 Ю. С. Кузник METHOD OF BLOCKING AUTOMATIC REPEATED INCLUSION OF CABLE LINES
SU1394309A1 (en) * 1985-06-07 1988-05-07 Московский институт инженеров сельскохозяйственного производства им.В.П.Горячкина Method of interlocking automatic reclosure
SU1576965A1 (en) * 1988-01-13 1990-07-07 Днепропетровский горный институт им.Артема Device for automatic reswitching of branches of electric circuits with insulated neutral
WO2015033001A1 (en) * 2013-09-04 2015-03-12 Arteche Centro De Tecnología, A.I.E. Optical system for identifying faults in mixed power transmission lines

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tzelepis et al. Single-ended differential protection in MTDC networks using optical sensors
Bo et al. Accurate fault location technique for distribution system using fault-generated high-frequency transient voltage signals
CN108181552B (en) Underground cable fault detection system and fault detection method thereof
US10734803B2 (en) Travelling wave protection of a transmission line based on high-pass filtering
RU2631025C2 (en) Detection of direction of weakly resistant short circuit to earth of average voltage with help of linear correlation
US20050057869A1 (en) System and method for remotely detecting and locating faults in a power system
US20110285399A1 (en) Device, system and method for monitoring lines of grounding electrodes
JP2018031718A (en) Overhead distribution system survey system and overhead distribution system survey method
US10345363B2 (en) High-fidelity voltage measurement using resistive divider in a capacitance-coupled voltage transformer
Azad et al. A DC grid primary protection algorithm based on current measurements
US10522995B2 (en) Overcurrent element in time domain
RU2682240C2 (en) Detecting fault, in particular transient fault in electrical network
US10338122B2 (en) Method and device for detecting a fault in an electrical network
RU2669542C1 (en) System of selective blocking of automatic reclosing on combined aerial cable transmission lines
EP3767314B1 (en) Fault location in an hvdc system
Javaid et al. High pass filter based traveling wave method for fault location in VSC-Interfaced HVDC system
Leterme et al. HVDC grid protection algorithm performance assessment
CN107356833B (en) Control measurement circuit of power frequency follow current test device
Naseri et al. Incipient fault monitoring of medium voltage UD-EPR power cable using Rogowski coil
RU2543517C1 (en) Protection of circuits with isolated compensated and resistance-ground neutral against single-phase earth connections
RU2732000C1 (en) Automated control system of state of power cable lines insulation and mode of unstable earth faults
Lewin et al. Condition monitoring of power cables
JP4319523B2 (en) Protective relay device
GopalaRao et al. Fault Detection and Localization for Overhead 1-kV Distribution Lines with Direct and indirect Measurements
Kyrychenko et al. Method of improving the reliability of distribution network 6-35 kV