RU2737237C1 - Method of determining the point and distance to single-phase ground fault in 6-35 kv electric networks with isolated or compensated neutral - Google Patents

Method of determining the point and distance to single-phase ground fault in 6-35 kv electric networks with isolated or compensated neutral Download PDF

Info

Publication number
RU2737237C1
RU2737237C1 RU2020115669A RU2020115669A RU2737237C1 RU 2737237 C1 RU2737237 C1 RU 2737237C1 RU 2020115669 A RU2020115669 A RU 2020115669A RU 2020115669 A RU2020115669 A RU 2020115669A RU 2737237 C1 RU2737237 C1 RU 2737237C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
current
distance
earth fault
connection
Prior art date
Application number
RU2020115669A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Леонидович Куликов
Владислав Юрьевич Осокин
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ)
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 образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ)
Priority to RU2020115669A priority Critical patent/RU2737237C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2737237C1 publication Critical patent/RU2737237C1/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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, in particular to methods of determining location of damages in 6–35 kV electric networks with isolated or compensated neutral. Ballast resistance is connected to backup cell of busbar section of distribution device, in which there is short circuit to earth, includes high-voltage switch of backup cell, providing leakage through ballast resistance of limited by value and time two-phase short circuit current; relay protection device is installed with possibility of recording phase currents and voltages of each connection and backup cell of distribution device, as well as with possibility of fixation of single-phase short circuits to ground in each connection of distribution device, determination of location and calculation of distance to point of single-phase earth fault; connecting the ballast resistance to the backup section of the busbar section of the distribution device, in which there is a ground fault; switching on the high-voltage breaker of the backup cell, providing two-phase short circuit current flowing through the ballast resistance of the short-circuited value and time; recording currents and voltages of all phases; determining the place and calculating the distance l to the place of single-phase earth fault along the real part of the complex expression
Figure 00000041
,
where I f.p and U f.p – respectively, current and voltage of faulted phase, on which single-phase ground fault occurred; I u.p and U u.p – respectively current and voltage of unfaulted phase; I b – current flowing through ballast resistance; I p.b and U p.b – respectively, current and voltage of phase closed by ballast resistance; z l and z m – proper and mutual specific resistances of the damaged line.
EFFECT: high accuracy of determining distance to a single-phase ground fault.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам определения местоположения повреждений (ОМП) в электрических сетях 6-35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью.The invention relates to electrical engineering, in particular to methods for determining the location of damage (OMP) in electrical networks 6-35 kV with isolated or compensated neutral.

Известен способ определения места и расстояния до места однофазного замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью (Патент РФ №2293342, G01R31/08, опубл.10.02.2007, бюл. №4), заключающийся в том, что подключают балластное сопротивление к резервной ячейке секции шин распределительного устройства, в котором есть замыкание на землю. Подключают амперметр в ту же фазу токовых цепей вторичной коммутации резервной ячейки, подключают в токовые цепи вторичной коммутации фазы, в которой имеется замыкание на землю, вводной и находящихся под нагрузкой отходящих ячеек секции шин, приспособления визуальной фиксации бросков тока. Включают высоковольтный выключатель резервной ячейки, обеспечивая протекание через балластное сопротивление ограниченного по величине и времени двухфазного тока короткого замыкания. Во время включения отслеживают показания устройств визуальной фиксации бросков тока и по наличию или отсутствию бросков тока на приспособлениях визуальной фиксации судят о месте замыкания, а по показаниям амперметра определяют расстояние до места однофазного замыкания на землю.There is a known method for determining the place and distance to the place of a single-phase earth fault in electrical networks 6-35 kV with isolated or compensated neutral (RF Patent No. 2293342, G01R31 / 08, publ. 10.02.2007, bull. No. 4), which consists in that the ballast is connected to the backup cell of the busbar section of the switchgear, in which there is a ground fault. The ammeter is connected to the same phase of the current circuits of the secondary switching of the reserve cell, connected to the current circuits of the secondary switching of the phase in which there is a short to ground, the input and under load of the outgoing cells of the bus section, devices for visual fixation of current surges. The high-voltage switch of the reserve cell is switched on, ensuring that a two-phase short-circuit current, limited in magnitude and time, flows through the ballast resistance. During switching on, the readings of the devices for visual fixation of current surges are monitored, and by the presence or absence of current surges on the devices of visual fixation, the location of the fault is judged, and by the readings of the ammeter, the distance to the place of a single-phase earth fault is determined.

Недостатком способа является необходимость визуальной фиксации бросков тока за короткий промежуток времени (не более 1 сек), что может оказаться затруднительным из-за инерции составных компонентов амперметра. С другой стороны, способ обладает низкой точность расчета расстояния до места ОЗЗ, поскольку использует информацию только о величинах визуально определенных и кратковременно протекающих токов.The disadvantage of this method is the need for visual fixation of current surges in a short period of time (no more than 1 sec), which can be difficult due to the inertia of the ammeter components. On the other hand, the method has a low accuracy of calculating the distance to the location of the SPP, since it uses information only on the values of visually determined and short-term flowing currents.

Известен способ определения места и расстояния до места однофазного замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью (Патент РФ №2685747, G01R31/08, опубл.23.04.2019, бюл. №12), заключающийся в том, что подключают балластное сопротивление к резервной ячейке секции шин распределительного устройства, в котором есть замыкание на землю, включают высоковольтный выключатель резервной ячейки, обеспечивая протекание через балластное сопротивление ограниченного по величине и времени тока короткого замыкания, во время включения регистрируют значения тока в поврежденной фазе присоединения с однофазным замыканием на землю. Согласно способа устанавливают устройство релейной защиты с возможностью регистрации фазных токов и фазных напряжений каждого присоединения, а также с возможностью фиксации однофазных замыканий на землю в каждом присоединении распределительного устройства, определения места и расчета расстояния до места однофазного замыкания на землю, создания с помощью подачи на выключатель резервной ячейки сигналов ограниченного по величине и времени тока короткого замыкания в неповрежденной фазе, определяют с помощью устройства релейной защиты присоединение с однофазным замыканием на землю и поврежденную фазу, фиксируют фазные токи неповрежденных фаз присоединения с однофазным замыканием на землю и фазное напряжение поврежденной фазы, определяют по фазным токам и напряжению поврежденной фазы присоединения с однофазным замыканием на землю, зарегистрированным в течение протекания ограниченного по времени тока короткого замыкания неповрежденной фазы, собственные и взаимные реактивные сопротивления линии электропередачи поврежденного присоединения, учитывают взаимные реактивные сопротивления поврежденного присоединения при расчетах расстояния до однофазного замыкания на землю, определяют место и рассчитывают расстояние l 1 до места однофазного замыкания на землю согласно выражениюThere is a known method for determining the place and distance to the place of a single-phase earth fault in 6-35 kV electrical networks with isolated or compensated neutral (RF Patent No. 2685747, G01R31 / 08, publ. 23.04.2019, bul. No. 12), which consists in that the ballast resistor is connected to the reserve cell of the busbar section of the switchgear, in which there is a ground fault, the high-voltage switch of the reserve cell is turned on, ensuring the flow of a short-circuit current limited in magnitude and time through the ballast resistor, during switching on, the current values in the damaged phase of single-phase earth fault. According to the method, a relay protection device is installed with the ability to register phase currents and phase voltages of each connection, as well as with the possibility of fixing single-phase earth faults in each switchgear connection, determining the location and calculating the distance to the place of a single-phase earth fault, creating by applying to the switch a backup cell of signals of a short-circuit current limited in magnitude and time in an undamaged phase, using a relay protection device, the connection with a single-phase earth fault and a damaged phase is determined, the phase currents of the undamaged phases of the connection with a single-phase earth fault and the phase voltage of the damaged phase are determined by phase currents and voltage of the damaged phase of the connection with a single-phase earth fault recorded during the flow of a time-limited short-circuit current of the intact phase, own and mutual reactances of the line and power transmission lines of the damaged connection, take into account the mutual reactance of the damaged connection when calculating the distance to a single-phase earth fault, determine the place and calculate the distance l 1 to the place of a single-phase earth fault according to the expression

l 1 = |Im( U 1)⋅Re( I 1) - Im( I 1)⋅Re( U 1)|/{[Re2 ( I 1) + Im2( I 1)]⋅| x л + x m ⋅ ( I 2 + I 3)/ I 1 |}, l 1 = | Im ( U 1 ) ⋅Re ( I 1 ) - Im ( I 1 ) ⋅Re ( U 1 ) | / {[Re 2 ( I 1 ) + Im 2 ( I 1 )] ⋅ | x l + x m ⋅ ( I 2 + I 3 ) / I 1 | },

где Re( I 1) и Im( I 1) - реальная и мнимая величины зафиксированного тока I 1 замыкания на землю поврежденной фазы линии; Re( U 1) и Im( U 1) -реальная и мнимая величины зафиксированного напряжения поврежденной фазы линии; I 2 и I 3 - зафиксированные токи неповрежденных фаз присоединения с однофазным замыканием на землю; x m - удельное сопротивление взаимной индукции фаз поврежденного присоединения; x л - собственное удельное реактивное сопротивление поврежденной фазы.where Re ( I 1 ) and Im ( I 1 ) - real and imaginary values of the fixed current I 1 of the earth fault of the damaged phase of the line; Re ( U 1 ) and Im ( U 1 ) -real and imaginary values of the fixed voltage of the damaged phase of the line; I 2 and I 3 - fixed currents of undamaged phases of the connection with a single-phase earth fault; x m is the specific resistance of the mutual induction of the phases of the damaged connection; x l - intrinsic specific reactance of the damaged phase.

Недостатком способа является низкая точность определения места повреждения при однофазных замыканиях на землю в электрических сетях 6-35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью. Низкая точность способа обусловлена тем, что в ходе его реализации не учитываются изменения сопротивлений повреждения и нагрузки.The disadvantage of this method is the low accuracy of determining the location of damage in single-phase earth faults in electrical networks 6-35 kV with isolated or compensated neutral. The low accuracy of the method is due to the fact that during its implementation, changes in damage resistance and load are not taken into account.

Наиболее близким техническим решением к предполагаемому изобретению является способ определения места и расстояния до места однофазного замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью (Патент РФ №2685746, G01R31/08, опубл.23.04.2019, бюл. №12), заключающийся в том, что подключают балластное сопротивление к резервной ячейке секции шин распределительного устройства, в котором есть замыкание на землю, включают высоковольтный выключатель резервной ячейки, обеспечивая протекание через балластное сопротивление ограниченного по величине и времени двухфазного тока короткого замыкания, во время включения регистрируют значения тока через балластное сопротивление и в поврежденной фазе присоединения с однофазным замыканием на землю. Согласно способа устанавливают устройство релейной защиты с возможностью регистрации фазных токов каждого присоединения и резервной ячейки распределительного устройства, а также с возможностью фиксации однофазных замыканий на землю в каждом присоединении распределительного устройства, определения места и расчета расстояния до места однофазного замыкания на землю, создания с помощью подачи на выключатель резервной ячейки сигналов ограниченного по величине и времени двухфазного тока короткого замыкания, определяют с помощью устройства релейной защиты присоединение с однофазным замыканием на землю и поврежденную фазу, фиксируют фазные токи неповрежденных фаз присоединения с однофазным замыканием на землю, определяют по фазным токам присоединения с однофазным замыканием на землю, зарегистрированным в течение протекания ограниченного по времени двухфазного тока короткого замыкания, собственные и взаимные реактивные сопротивления линии электропередачи поврежденного присоединения, учитывают взаимные реактивные сопротивления поврежденного присоединения при расчетах расстояния до однофазного замыкания на землю, определяют место и рассчитывают расстояние l 1 до места однофазного замыкания на землю согласно выражениюThe closest technical solution to the proposed invention is a method for determining the location and distance to the place of a single-phase earth fault in 6-35 kV electrical networks with isolated or compensated neutral (RF Patent No. 2685746, G01R31 / 08, publ. 23.04.2019, bull. 12), consisting in the fact that the ballast resistor is connected to the backup cell of the busbar section of the switchgear, in which there is a ground fault, the high-voltage switch of the backup cell is turned on, ensuring that a two-phase short-circuit current, limited in magnitude and time, flows through the ballast resistance during switching on the values of the current through the ballast resistance and in the damaged phase of the connection with a single-phase earth fault are recorded. According to the method, a relay protection device is installed with the ability to register the phase currents of each connection and a backup cell of the switchgear, as well as with the possibility of fixing single-phase ground faults in each switchgear connection, determining the location and calculating the distance to the place of a single-phase ground fault, creating by means of supply to the switch of the backup cell of signals of a two-phase short-circuit current limited in magnitude and time, using a relay protection device, the connection with a single-phase earth fault and a damaged phase is determined, the phase currents of the undamaged phases of the connection with a single-phase earth fault are recorded, determined by the phase currents of the connection with a single-phase earth fault recorded during the flow of a time-limited two-phase short-circuit current, the intrinsic and mutual reactances of the power transmission line of the damaged connection are taken into account in borrowing reactances of the damaged connection when calculating the distance to a single-phase earth fault, determine the place and calculate the distance l 1 to the place of a single-phase earth fault according to the expression

l 1 = {x б ⋅I б /I 1}/{x л + x m ⋅ (I 2 + I 3)/I 1}, l 1 = { x b ⋅I b / I 1 } / { x l + x m ⋅ ( I 2 + I 3 ) / I 1 },

где х б - величина реактивной составляющей балластного сопротивления по переменному току промышленной частоты; I б - зафиксированная величина ограниченного двухфазного тока короткого замыкания, протекающего через балластное сопротивление; I 1 - зафиксированная величина двухфазного тока короткого замыкания поврежденной фазы линии; I 2 и I 3 - зафиксированные токи неповрежденных фаз присоединения с однофазным замыканием на землю; x m - удельное сопротивление взаимной индукции фаз поврежденного присоединения; x л - собственное удельное реактивное сопротивление поврежденной фазы.where x b - the value of the reactive component of the ballast resistance for AC power frequency; I b - the fixed value of the limited two-phase short-circuit current flowing through the ballast resistance; I 1 - the fixed value of the two-phase short-circuit current of the damaged phase of the line; I 2 and I 3 - fixed currents of undamaged phases of the connection with a single-phase earth fault; x m is the specific resistance of the mutual induction of the phases of the damaged connection; x l - intrinsic specific reactance of the damaged phase.

Недостатком способа-прототипа является низкая точность определения места повреждения при однофазных замыканиях на землю в электрических сетях 6-35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью. Низкая точность способа обусловлена тем, что в ходе его реализации не учитываются изменения сопротивлений повреждения и нагрузки.The disadvantage of the prototype method is the low accuracy of determining the location of damage in single-phase earth faults in electrical networks 6-35 kV with isolated or compensated neutral. The low accuracy of the method is due to the fact that during its implementation, changes in damage resistance and load are not taken into account.

Задачей изобретения является повышение точности определения расстояния до места однофазного замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ.The objective of the invention is to improve the accuracy of determining the distance to the site of a single-phase earth fault in electrical networks 6-35 kV.

Поставленная задача достигается способом определения места и расстояния до места однофазного замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью, заключающийся в том, что подключают балластное сопротивление к резервной ячейке секции шин распределительного устройства, в котором есть замыкание на землю, включают высоковольтный выключатель резервной ячейки, обеспечивая протекание через балластное сопротивление ограниченного по величине и времени двухфазного тока короткого замыкания, во время включения регистрируют значения тока через балластное сопротивление и в поврежденной фазе присоединения с однофазным замыканием на землю, устанавливают устройство релейной защиты с возможностью регистрации фазных токов каждого присоединения и резервной ячейки распределительного устройства, а также с возможностью фиксации однофазных замыканий на землю в каждом присоединении распределительного устройства, определения места и расчета расстояния до места однофазного замыкания на землю, создания с помощью подачи на выключатель резервной ячейки сигналов ограниченного по величине и времени двухфазного тока короткого замыкания, определяют с помощью устройства релейной защиты присоединение с однофазным замыканием на землю и поврежденную фазу, учитывают собственные и взаимные сопротивления поврежденного присоединения при расчетах расстояния до однофазного замыкания на землю, отличающийся тем, что определяют комплексное сопротивление нагрузки поврежденной линии, устанавливают устройство релейной защиты с дополнительной возможностью регистрации фазных напряжений, на присоединении с однофазным замыканием на землю в течение протекания ограниченного по времени двухфазного тока короткого замыкания фиксируют токи и напряжения всех трех фаз, определяют место и рассчитывают расстояние l до места однофазного замыкания на землю по реальной части комплексного выраженияThe task is achieved by the method of determining the place and distance to the place of a single-phase earth fault in 6-35 kV electrical networks with isolated or compensated neutral, which consists in connecting the ballast resistance to the backup cell of the busbar section of the switchgear, in which there is a ground fault, turn on the high-voltage switch of the reserve cell, ensuring the flow through the ballast resistance of a limited in magnitude and time two-phase short-circuit current, during switching on, the current values through the ballast resistance are recorded and in the damaged phase of the connection with a single-phase earth fault, a relay protection device is installed with the ability to register phase currents of each connection and a backup cell of the switchgear, as well as with the possibility of fixing single-phase earth faults in each connection of the switchgear, determining the location and calculating the distance to the location of single-phase a single-phase earth fault and a faulty phase are determined by means of a relay protection device, the connection with a single-phase earth fault and the faulty phase is determined by the supply of signals to the reserve cell switch of a limited in magnitude and time, the connection with a single-phase earth fault and the damaged phase is determined, the intrinsic and mutual resistances of the damaged connection are taken into account when calculating the distance to a single-phase earth fault, characterized in that the complex load resistance of the damaged line is determined, a relay protection device is installed with the additional possibility of recording phase voltages, at the connection with a single-phase earth fault during the flow of a time-limited two-phase short-circuit current, currents and voltages of all three phases, determine the place and calculate the distance l to the place of a single-phase earth fault according to the real part of the complex expression

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где I пф и U пф - соответственно ток и напряжение поврежденной фазы, на которой произошло однофазное замыкание на землю; I нф и U нф - соответственно ток и напряжение неповрежденной фазы; I б - ток, протекающий через балластное сопротивление; I фб и U фб - соответственно ток и напряжение фазы, замкнутой на балластное сопротивление; z л и z m - собственное и взаимное удельные сопротивления поврежденной линии.where I pf and U pf - respectively, the current and voltage of the damaged phase, on which a single-phase earth fault occurred; I nf and U nf - respectively, the current and voltage of the undamaged phase; I b - current flowing through the ballast resistance; I fb and U fb - respectively, the current and voltage of the phase closed to the ballast resistance; z l and z m - intrinsic and mutual resistivity of the damaged line.

Основными отличиями предлагаемого способа являются:The main differences of the proposed method are:

- использование информации о токах и напряжениях всех трех фаз поврежденного присоединения, в сочетании с компенсацией влияния переходного сопротивления в месте однофазного замыкания на землю (ОЗЗ);- use of information on currents and voltages of all three phases of the damaged connection, in combination with compensation for the effect of transient resistance in the place of a single-phase earth fault (OZZ);

- более полный учет соотношений комплексных токов и сопротивлений в расчетных выражениях для расстояния до ОЗЗ, что повышает точность ОМП при ОЗЗ и способствует сокращению времени на ликвидацию повреждения;- a more complete consideration of the ratios of complex currents and resistances in the calculated expressions for the distance to the OZZ, which increases the accuracy of the OMP at OZZ and contributes to the reduction of the time to eliminate the damage;

- компенсация влияния нагрузки на точность оценки расстояния до места ОЗЗ путем учета сопротивления нагрузки в соответствующих расчетных выражениях.- Compensation of the effect of the load on the accuracy of estimating the distance to the location of the SPP by taking into account the load resistance in the corresponding calculated expressions.

Предполагаемое изобретение поясняется чертежами. The alleged invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображена схема, характеризующая протекание ограниченного тока двухфазного короткого замыкания и соотношение сопротивлений цепи расчета расстояния до однофазного замыкания на землю. На фиг. 1 введены следующие обозначения:

Figure 00000002
- эквивалентная трехфазная ЭДС системы (1);
Figure 00000003
- эквивалентное трехфазное сопротивления системы (2); трехфазный выключатель поврежденного присоединения (3);
Figure 00000004
- трехфазное сопротивление линии до точки повреждения (4);
Figure 00000005
- эквивалентное трехфазное сопротивления нагрузки поврежденного присоединения (5); устройство релейной защиты (6); выключатель резервной ячейки распределительного устройства (7);
Figure 00000006
- балластное сопротивление (8); трансформатор напряжения - (9);
Figure 00000007
- переходное сопротивление в месте замыкания на землю; l - расстояние до места однофазного замыкания на землю; L - длина линии электропередачи с однофазным замыканием на землю.FIG. 1 shows a diagram characterizing the flow of a limited current of a two-phase short circuit and the ratio of the resistances of the circuit for calculating the distance to a single-phase earth fault. FIG. 1 introduced the following designations:
Figure 00000002
- equivalent three-phase EMF of the system (1);
Figure 00000003
- equivalent three-phase resistance of the system (2); three-phase switch of damaged connection (3);
Figure 00000004
- three-phase line resistance to the point of damage (4);
Figure 00000005
- equivalent three-phase load resistance of the damaged connection (5); relay protection device (6); switchgear standby cell switch (7);
Figure 00000006
- ballast resistance (8); voltage transformer - (9);
Figure 00000007
- transient resistance at the ground fault location; l is the distance to the place of a single-phase earth fault; L is the length of the power line with a single-phase earth fault.

На фиг. 2 представлена схема замещения участка электрической сети (фиг. 1) в режиме двухфазного короткого замыкания. В дополнение к обозначениям, использованным на фиг. 1, на фиг. 2 введены следующие обозначения: ,

Figure 00000008
ток поврежденной фазы, на которой произошло ОЗЗ;
Figure 00000009
ток фазы, замкнутой на балластное сопротивление;
Figure 00000010
ток неповрежденной фазы;
Figure 00000011
напряжение поврежденной фазы, на которой произошло ОЗЗ;
Figure 00000012
напряжение фазы, замкнутой на балластное сопротивление;
Figure 00000013
напряжение неповрежденной фазы; z л и z m - собственные и взаимные удельные сопротивления фаз поврежденной линии; z н - эквивалентное сопротивление фазы нагрузки; R п - переходное сопротивление в месте ОЗЗ; R б - балластное сопротивление; I б - зафиксированная величина ограниченного двухфазного тока короткого замыкания, протекающего через балластное сопротивление; I ф1 - ток, протекающий во втором контуре. FIG. 2 shows the equivalent circuit of the section of the electrical network (Fig. 1) in the two-phase short circuit mode. In addition to the conventions used in FIG. 1, FIG. 2 introduced the following notation:,
Figure 00000008
the current of the damaged phase at which the SPC occurred;
Figure 00000009
phase current, closed to ballast resistance;
Figure 00000010
undamaged phase current;
Figure 00000011
the voltage of the damaged phase at which the SPC occurred;
Figure 00000012
phase voltage, closed to ballast resistance;
Figure 00000013
undamaged phase voltage; z l and z m - own and mutual resistivity of the phases of the damaged line; z n - equivalent resistance of the load phase;R P - transient resistance in the place of SPP;R b - ballast resistance; I b - the fixed value of the limited two-phase short-circuit current flowing through the ballast resistance; I f1 - the current flowing in the second circuit.

Следует отметить, что устройство релейной защиты может содержать один или несколько терминалов релейной защиты. Необходимый состав устройства релейной защиты, а также функции отдельных его терминалов выбираются, исходя из возможностей и функций отдельных его терминалов в линейке конкретного производителя релейной защиты. Например, в качестве определяющих конструктивных параметров могут выступать: число аналоговых и дискретных входов-выходов, быстродействие и производительность микропроцессоров, возможности и объем памяти регистрации аварийных событий и др.It should be noted that a protection relay can contain one or more protection relay terminals. The required composition of the relay protection device, as well as the functions of its individual terminals, are selected based on the capabilities and functions of its individual terminals in the line of a specific manufacturer of relay protection. For example, the following can be used as the defining design parameters: the number of analog and discrete inputs-outputs, the speed and performance of microprocessors, the capabilities and volume of memory for recording emergency events, etc.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.The proposed method is implemented as follows.

Возникновение ОЗЗ на поврежденном присоединении распределительного устройства определяется с помощью устройства релейной защиты (РЗ) 6, выполненного с возможностью реализации известных технических решений (способов) выявления ОЗЗ, изложенных, например, в [Шуин В.А., Гусенков А.В. Защиты от замыканий на землю в электрических сетях 6-10 кВ. - М.: НТФ Энергопрогресс, 2001.].The occurrence of SPP on the damaged connection of the switchgear is determined using a relay protection device (RZ) 6, made with the possibility of implementing known technical solutions (methods) for detecting SPP, set forth, for example, in [Shuin VA, Gusenkov A.The. Protection against earth faults in electrical networks 6-10 kV. - M .: NTF Energoprogress, 2001.].

Автоматически по факту фиксации ОЗЗ устройством РЗ 6 выдается сигнал на включение выключателя резервной ячейки распределительного устройства для обеспечения протекания через балластное сопротивление, ограниченного по времени и величине тока двухфазного короткого замыкания. Выбор времени протекания и величины тока двухфазного короткого замыкания определяется параметрами термической стойкости провода ЛЭП и может быть реализован, как в способе-аналоге (прототипе) (по величине не более 100А и продолжительностью не более 1 сек.).Automatically, upon the fact of fixing the OZZ, the RZ 6 device issues a signal to turn on the switch of the switchgear reserve cell to ensure the flow through the ballast resistance, limited in time and by the current value of a two-phase short circuit. The choice of the flow time and the magnitude of the current of a two-phase short circuit is determined by the parameters of the thermal resistance of the power transmission line wire and can be implemented as in the analogue method (prototype) (in value no more than 100A and duration no more than 1 sec.).

Во время протекания тока двухфазного короткого замыкания производится регистрация токов и напряжений, необходимых для расчета расстояния до места повреждения. В последующем в устройстве РЗ 6 автоматически производится расчет расстояния до ОЗЗ. Расчет производится в соответствии со следующими соображениями.During the flow of a two-phase short-circuit current, the currents and voltages required to calculate the distance to the fault location are recorded. Subsequently, the RZ 6 device automatically calculates the distance to the OZZ. The calculation is made in accordance with the following considerations.

Для удобства получения аналитических соотношений для расчета расстояния до места повреждения линии преобразуем схему (фиг. 1) в соответствующую эквивалентную схему замещения (фиг. 2).For the convenience of obtaining analytical relationships for calculating the distance to the point of line damage, we transform the circuit (Fig. 1) into the corresponding equivalent circuit (Fig. 2).

Запишем второй закон Кирхгофа для первого, второго и третьего контуров (фиг. 2), предварительно задав направления обхода этих контуров. Let us write down the second Kirchhoff's law for the first, second and third contours (Fig. 2), having previously specified the direction of traversing these contours.

Уравнение для первого контура выглядит следующим образом:The equation for the first circuit is as follows:

Figure 00000014
Figure 00000014

Уравнение для второго контура имеет следующий вид:The equation for the second circuit is as follows:

Figure 00000015
Figure 00000015

Уравнение для третьего контура представлено равенством:The equation for the third circuit is represented by the equality:

Figure 00000016
Figure 00000016

Вынеся за скобки общие множители и сократив общие члены, получаем следующие выражения:Taking out the common factors from the brackets and canceling the common terms, we get the following expressions:

-для первого контура- for the first circuit

Figure 00000017
Figure 00000017

-для второго контура:- for the second circuit:

Figure 00000018
Figure 00000018

-для третьего контура:- for the third circuit:

Figure 00000019
Figure 00000019

Выразим из уравнения для первого контура

Figure 00000020
Let us express from the equation for the first circuit
Figure 00000020

Figure 00000021
Figure 00000021

Выразим сопротивление нагрузки

Figure 00000022
из уравнения для третьего контура:Let us express the load resistance
Figure 00000022
from the equation for the third circuit:

Figure 00000023
Figure 00000023

Подставим полученное выражение (7) в уравнение (5): Substitute the resulting expression (7) into equation (5):

Figure 00000024
Figure 00000024

Подставим полученное выражение (8) в уравнение (9): Substitute the resulting expression (8) into equation (9):

Figure 00000025
Figure 00000025

Раскрыв скобки и перемножив между собой многочлены получим следующее выражение:Expanding the brackets and multiplying the polynomials among themselves, we get the following expression:

Figure 00000026
Figure 00000026

Сократим полученное выражение, найдя общие члены Let us reduce the resulting expression by finding common terms

Figure 00000027
Figure 00000027

Подставив вместо

Figure 00000028
выражение, полученное по первому закону Кирхгофа
Figure 00000029
, имеемSubstituting instead of
Figure 00000028
expression obtained by the first Kirchhoff's law
Figure 00000029
, we have

Figure 00000030
Figure 00000030

Раскроем скобки и перемножим между собой многочлены:Let's expand the brackets and multiply the polynomials among themselves:

Figure 00000031
Figure 00000031

Сократим общие множители в выражении (14):Let us cancel the common factors in expression (14):

Figure 00000032
Figure 00000032

После вынесения за скобки общих множителей имеем следующее выражение:After leaving the common factors outside the brackets, we have the following expression:

Figure 00000033
Figure 00000033

Выразив

Figure 00000034
из выражения (16) получим формулу для расчета расстояния до места повреждения:By expressing
Figure 00000034
from expression (16) we obtain the formula for calculating the distance to the place of damage:

Figure 00000035
Figure 00000035

Следует отметить, что отношение числителя к знаменателю выражения (17) является комплексным числом. Однако, мнимая часть результата деления является малой величиной и составляет малые доли процента от реальной части. Поэтому мнимую часть можно отбросить и в выражении для вычисления расстояния до места ОЗЗ использовать только реальную его часть. Тогда в общем виде получаем расчетное соотношение для расстояния до места повреждения It should be noted that the ratio of the numerator to the denominator of expression (17) is a complex number. However, the imaginary part of the division result is small and accounts for small fractions of a percent of the real part. Therefore, the imaginary part can be discarded and only its real part can be used in the expression for calculating the distance to the SPZ. Then, in general form, we obtain the calculated ratio for the distance to the place of damage

Figure 00000036
Figure 00000036

Для вычислений согласно выражению (18) необходимо знание параметров, которые требуются для расчета и могут быть получены эксплуатирующими организациями из проектных или справочных данных ( z л , z m , L) с учетом конструктивного исполнения линии электропередачи.For calculations according to expression (18), it is necessary to know the parameters that are required for the calculation and can be obtained by the operating organizations from the design or reference data ( z l , z m , L ), taking into account the design of the power transmission line.

В заключении отметим, что предлагаемый способ позволяет с высокой точностью определить расстояние до места однофазного замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью за счет использования полной информации о токах и напряжениях поврежденной, а также компенсации влияния не только сопротивления повреждения, но и нагрузки на точность оценки расстояния до места ОЗЗ путем учета сопротивления нагрузки в соответствующих расчетных выражениях.In conclusion, we note that the proposed method allows you to accurately determine the distance to the place of a single-phase earth fault in 6-35 kV electrical networks with an isolated or compensated neutral due to the use of complete information about the currents and voltages of the damaged one, as well as compensation for the influence of not only damage resistance , but also the load on the accuracy of estimating the distance to the place of the SPP by taking into account the load resistance in the corresponding calculated expressions.

Claims (3)

Способ определения места и расстояния до места однофазного замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью, заключающийся в том, что устанавливают устройство релейной защиты с возможностью регистрации фазных токов каждого присоединения и резервной ячейки распределительного устройства, а также с возможностью фиксации однофазных замыканий на землю в каждом присоединении распределительного устройства, создания с помощью подачи на выключатель резервной ячейки сигналов ограниченного по величине и времени двухфазного тока короткого замыкания для определения места и расчета расстояния до места однофазного замыкания на землю, определяют с помощью устройства релейной защиты присоединение с однофазным замыканием на землю и поврежденную фазу, включают высоковольтный выключатель резервной ячейки, обеспечивая протекание через подключенное к резервной ячейке секции шин распределительного устройства, в котором есть замыкание на землю, балластное сопротивление ограниченного по величине и времени двухфазного тока короткого замыкания, во время включения регистрируют значения тока через балластное сопротивление и в поврежденной фазе присоединения с однофазным замыканием на землю, учитывают собственные и взаимные сопротивления поврежденного присоединения при расчетах расстояния до однофазного замыкания на землю, отличающийся тем, что устанавливают устройство релейной защиты с дополнительной возможностью регистрации фазных напряжений, на присоединении с однофазным замыканием на землю в течение протекания ограниченного по времени двухфазного тока короткого замыкания фиксируют токи и напряжения всех трех фаз, определяют место и рассчитывают расстояние l до места однофазного замыкания на землю по реальной части комплексного выраженияA method for determining the place and distance to the place of a single-phase earth fault in 6-35 kV electrical networks with isolated or compensated neutral, which consists in the fact that a relay protection device is installed with the ability to register the phase currents of each connection and a backup cell of the switchgear, as well as with the possibility fixing single-phase earth faults in each connection of the switchgear, creating, by supplying the switch of the backup cell with signals of a limited in magnitude and time two-phase short-circuit current to determine the location and calculating the distance to the place of a single-phase earth fault, using a relay protection device, the connection with a single-phase earth fault and a faulty phase, turn on the high-voltage switch of the backup cell, ensuring flow through the busbar section of the switchgear connected to the backup cell, in which there is a ground fault, ballast resistance the occurrence of a two-phase short-circuit current limited in magnitude and time, during switching on, the current values are recorded through the ballast resistance and in the damaged phase of the connection with a single-phase earth fault, the intrinsic and mutual resistances of the damaged connection are taken into account when calculating the distance to the single-phase earth fault, that a relay protection device is installed with the additional possibility of recording phase voltages, at the connection with a single-phase earth fault during the flow of a time-limited two-phase short-circuit current, the currents and voltages of all three phases are recorded, the place and distance l are determined to the place of the single-phase earth fault according to the real part of the complex expression
Figure 00000037
,
Figure 00000037
, где I пф и U пф - соответственно ток и напряжение поврежденной фазы, на которой произошло однофазное замыкание на землю; I нф и U нф - соответственно ток и напряжение неповрежденной фазы; I б - ток, протекающий через балластное сопротивление; I фб и U фб - соответственно ток и напряжение фазы, замкнутой на балластное сопротивление; z л и z m – собственное и взаимное удельные сопротивления поврежденной линии.where I pf and U pf - respectively, the current and voltage of the damaged phase, on which a single-phase earth fault occurred; I nf and U nf - respectively, the current and voltage of the undamaged phase; I b - current flowing through the ballast resistance; I fb and U fb - respectively, the current and voltage of the phase closed to the ballast resistance; z l and z m - intrinsic and mutual resistivity of the damaged line.
RU2020115669A 2020-05-12 2020-05-12 Method of determining the point and distance to single-phase ground fault in 6-35 kv electric networks with isolated or compensated neutral RU2737237C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020115669A RU2737237C1 (en) 2020-05-12 2020-05-12 Method of determining the point and distance to single-phase ground fault in 6-35 kv electric networks with isolated or compensated neutral

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020115669A RU2737237C1 (en) 2020-05-12 2020-05-12 Method of determining the point and distance to single-phase ground fault in 6-35 kv electric networks with isolated or compensated neutral

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2737237C1 true RU2737237C1 (en) 2020-11-26

Family

ID=73543527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020115669A RU2737237C1 (en) 2020-05-12 2020-05-12 Method of determining the point and distance to single-phase ground fault in 6-35 kv electric networks with isolated or compensated neutral

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2737237C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2293342C2 (en) * 2005-04-22 2007-02-10 Владимир Алексеевич Фастунов METHOD FOR DETERMINING POSITION AND DISTANCE FOR ONE-PHASED GROUNDING SPOT IN ELECTRIC NETWORKS OF 6-35 kV WITH ISOLATED OR COMPENSATED NEUTRAL
US20110264388A1 (en) * 2010-04-21 2011-10-27 Yanfeng Gong Fault location in electric power delivery systems
RU2685747C1 (en) * 2018-09-17 2019-04-23 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) METHOD OF DETERMINING POINT AND DISTANCE TO SINGLE-PHASE GROUND FAULT IN 6-35 kV ELECTRIC NETWORKS WITH ISOLATED OR COMPENSATED NEUTRAL POINT
RU2685746C1 (en) * 2018-09-17 2019-04-23 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) METHOD OF DETERMINING POINT AND DISTANCE TO SINGLE-PHASE GROUND FAULT IN 6-35 kV ELECTRIC NETWORKS WITH ISOLATED OR COMPENSATED NEUTRAL POINT
RU2719278C1 (en) * 2019-10-31 2020-04-17 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) Method of determining the point and distance to single-phase ground fault in 6-35 kv electric networks with isolated or compensated neutral line

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2293342C2 (en) * 2005-04-22 2007-02-10 Владимир Алексеевич Фастунов METHOD FOR DETERMINING POSITION AND DISTANCE FOR ONE-PHASED GROUNDING SPOT IN ELECTRIC NETWORKS OF 6-35 kV WITH ISOLATED OR COMPENSATED NEUTRAL
US20110264388A1 (en) * 2010-04-21 2011-10-27 Yanfeng Gong Fault location in electric power delivery systems
RU2685747C1 (en) * 2018-09-17 2019-04-23 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) METHOD OF DETERMINING POINT AND DISTANCE TO SINGLE-PHASE GROUND FAULT IN 6-35 kV ELECTRIC NETWORKS WITH ISOLATED OR COMPENSATED NEUTRAL POINT
RU2685746C1 (en) * 2018-09-17 2019-04-23 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) METHOD OF DETERMINING POINT AND DISTANCE TO SINGLE-PHASE GROUND FAULT IN 6-35 kV ELECTRIC NETWORKS WITH ISOLATED OR COMPENSATED NEUTRAL POINT
RU2719278C1 (en) * 2019-10-31 2020-04-17 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) Method of determining the point and distance to single-phase ground fault in 6-35 kv electric networks with isolated or compensated neutral line

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2719278C1 (en) Method of determining the point and distance to single-phase ground fault in 6-35 kv electric networks with isolated or compensated neutral line
RU2416804C2 (en) Device and method for definition of ground short circuit
Xu et al. A distance protection relay for a 1000-kV UHV transmission line
JP7006237B2 (en) A system with a protective device for the power supply system
Saber et al. Wide-area backup protection scheme for transmission lines considering cross-country and evolving faults
Masoud et al. Protection scheme for transmission lines based on alienation coefficients for current signals
Saha et al. Fault location method for MV cable network
RU2558266C1 (en) Method of finding of distance to places of earth faults on two power lines in networks with low earth fault currents
Idris et al. Adaptive Mho type distance relaying scheme with fault resistance compensation
Schlake et al. Performance of third harmonic ground fault protection schemes for generator stator windings
Meghwani et al. An on-line fault location technique for DC microgrid using transient measurements
Azizi et al. A modified formula for distance relaying of tapped transmission lines with grounded neutrals
Paul et al. A novel method of measuring inherent power system charging current
Lima et al. Electrical power systems fault location with one-terminal data using estimated remote source impedance
RU2737237C1 (en) Method of determining the point and distance to single-phase ground fault in 6-35 kv electric networks with isolated or compensated neutral
Shuin et al. Protection from single-phase short circuits to ground based on monitoring the zero sequence capacitance in 6–10 kV cable networks
RU2685747C1 (en) METHOD OF DETERMINING POINT AND DISTANCE TO SINGLE-PHASE GROUND FAULT IN 6-35 kV ELECTRIC NETWORKS WITH ISOLATED OR COMPENSATED NEUTRAL POINT
RU2685746C1 (en) METHOD OF DETERMINING POINT AND DISTANCE TO SINGLE-PHASE GROUND FAULT IN 6-35 kV ELECTRIC NETWORKS WITH ISOLATED OR COMPENSATED NEUTRAL POINT
Farughian et al. Intermittent earth fault passage indication in compensated distribution networks
Codino et al. Cross-country fault protection in ENEL Distribuzione's experimental MV loop lines
Liao et al. High-impedance ground fault detection based on phase current increment ratio
Meddeb et al. Impact of System Grounding on Distance Relay Operating
Olejnik Alternative method of determining zero-sequence voltage for fault current passage indicators in overhead medium voltage networks
Tonape et al. Modified design of distance relay for series compensated transmission line
Sidhu et al. A numerical technique based on symmetrical components for protecting three-winding transformers