RU2786506C1 - A method for isolating an overhead power transmission line with a single-phase earth fault in three-phase electrical networks - Google Patents

A method for isolating an overhead power transmission line with a single-phase earth fault in three-phase electrical networks Download PDF

Info

Publication number
RU2786506C1
RU2786506C1 RU2022106604A RU2022106604A RU2786506C1 RU 2786506 C1 RU2786506 C1 RU 2786506C1 RU 2022106604 A RU2022106604 A RU 2022106604A RU 2022106604 A RU2022106604 A RU 2022106604A RU 2786506 C1 RU2786506 C1 RU 2786506C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
feeder
phase
voltage
transformer
circuit
Prior art date
Application number
RU2022106604A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Егорович Качесов
Андрей Александрович Лебедев
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2786506C1 publication Critical patent/RU2786506C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: The invention relates to the power generation industry and can be used to determine a feeder with a single-phase arc earth fault in branched three-phase overhead electrical networks (EN) with an isolated neutral grounded through an arc-extinguishing coil or a high-resistance resistor.
SUBSTANCE: transient voltages in feeders are recorded by RCL sensors installed in the identical phases in the middle part of each feeder. For this purpose a serial RC circuit is connected to the wire of each feeder, the second terminal of which is connected to the primary winding of a step-down high-frequency transformer, the second terminal of the primary winding of the transformer is grounded. The voltage on the secondary winding is rectified and integrated using an RC circuit. These voltages on all sensors using time synchronization receivers are simultaneously measured by analog-to-digital converters and transmitted via modems to the power supply center, where, after processing the transient phase voltages and confirming the ground fault, the feeder with the highest signal level on the integrating capacitor is determined. A feeder with a maximum voltage is considered a feeder with a ground fault.
EFFECT: reliability and simplicity of determining a feeder with a single-phase earth fault.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) с однофазным замыканием на землю в трехфазной электрической сети (ЭС) с неэффективно заземленной нейтралью, а также для грубой локации зоны однофазного замыкания на протяженных ВЛЭП.The invention relates to the electric power industry and can be used to determine an overhead power transmission line (OHTL) with a single-phase ground fault in a three-phase electrical network (ES) with an inefficiently grounded neutral, as well as for rough location of a single-phase circuit zone on long VTL.

Известен способ определения фидера с однофазным дуговым замыканием на землю в радиальных ЭС с неэффективно заземленной нейтралью, основанный на анализе значений высших гармонических составляющих тока нулевой последовательности (I 0в.г.) в фидерах, отходящих от центра электропитания [Гельфанд Я.С. Релейная защита распределительных сетей. М., 1982] - например, от главной понизительной подстанции (ГПП) или распределительной подстанции (РП). В этом способе выделение поврежденного фидера с однофазным замыканием на землю осуществляется путем сопоставления (сравнения) значений высокочастотных составляющих в токах нулевой последовательности (НП): в поврежденном присоединении относительное содержание высших гармонических составляющих I 0в.г. имеет максимальное значение. В силу того, что в данном способе в качестве входной измеряемой величины используется установившееся значение тока, способ оказывается неприспособленным для выделения фидеров с кратковременными самоустраняющимися замыканиями, в то время как эта информация важна для оценки состояния изоляции и целенаправленного проведения профилактических испытаний линий с ослабленной изоляцией, а также для локации мест однофазных замыканий.A known method for determining the feeder with a single-phase arc fault to the ground in radial ES with inefficiently grounded neutral, based on the analysis of the values of higher harmonic components of the zero-sequence current ( I 0v.g. ) in the feeders extending from the power supply center [Gelfand Ya.S. Relay protection of distribution networks. M., 1982] - for example, from the main step-down substation (GPP) or distribution substation (RP). In this method, the selection of a damaged feeder with a single-phase earth fault is carried out by comparing (comparing) the values of high-frequency components in zero-sequence currents (NP): in a damaged connection, the relative content of higher harmonic components I 0v.g. has the maximum value. Due to the fact that this method uses a steady current value as an input measured value, the method is unsuitable for identifying feeders with short-term self-eliminating short circuits, while this information is important for assessing the state of the insulation and targeted preventive testing of lines with weakened insulation, as well as for locating places of single-phase short circuits.

Кроме того, известен способ определения фидера с однофазным дуговым замыканием на землю в трехфазных ЭС [Л.Е. Дударев, В.В. Зубков, В.И. Стасенко. Комплексная защита от замыканий на землю. - Электрические станции, №7, 1981], принятый в качестве прототипа и применимый при кратковременных самоустраняющихся замыканиях на землю, согласно которому в момент пробоя фазной изоляции регистрируют переходное напряжение нулевой последовательности на шинах центра электропитания и первые полуволны высокочастотных токов нулевой последовательности в отходящих фидерах. По полуволнам переходных напряжений и токов определяют начальный знак направления мощности для всех фидеров. Фидер, имеющий знак направления мощности противоположный остальным, принимается поврежденным.In addition, there is a method for determining the feeder with a single-phase arc fault to the ground in a three-phase ES [L.E. Dudarev, V.V. Zubkov, V.I. Stasenko. Comprehensive ground fault protection. - Power stations, No. 7, 1981], adopted as a prototype and applicable for short-term self-eliminating ground faults, according to which, at the time of breakdown of phase insulation, a zero-sequence transient voltage is recorded on the buses of the power supply center and the first half-waves of high-frequency zero-sequence currents in outgoing feeders. Half-waves of transient voltages and currents determine the initial sign of the direction of power for all feeders. A feeder with a power direction sign opposite to the others is considered damaged.

В данном способе в зависимости от начального знака направления мощности срабатывает пороговое устройство, приводящее к запуску устройства возврата, которое при отсутствии устойчивого повреждения через некоторое время задержки Δt зад возвращает пороговое устройство в исходное состояние. Это время Δt зад выбирается исходя из условия отстройки от различного рода помех (например, вызванных коммутациями в сети или появлением высших гармонических составляющих в напряжении) и составляет от 7 до 10 мс. Указанная задержка срабатывания устройства возврата определяется длительностью существования напряжения нулевой последовательности 3U 0 при помехах. Если помеха в течение указанного времени не устранится или возникнет повторно в конце интервала Δt зад, приводя к появлению напряжения 3U 0, то возникает ложное срабатывание (сигнализация).In this method, depending on the initial sign of the power direction, a threshold device is triggered, leading to the launch of a return device, which, in the absence of stable damage, after a certain delay time Δ t set , returns the threshold device to its original state. This time Δ t ass is selected based on the condition of detuning from various kinds of interference (for example, caused by switching in the network or the appearance of higher harmonic components in the voltage) and ranges from 7 to 10 ms. The specified response delay of the return device is determined by the duration of the existence of the zero sequence voltage 3 U 0 with interference. If the interference is not eliminated within the specified time or reappears at the end of the interval Δ t ass , leading to the appearance of a voltage 3 U 0 , then a false alarm occurs (alarm).

В данном способе возможно неселективное (ошибочное) определение фидера из-за искажения фазовых соотношений между током и напряжением, возникающего в момент однофазного замыкания на землю в отраженной от конца поврежденной линии волне [Борухман В.А. Об эксплуатации селективных защит от замыканий на землю в сетях 6-10 кВ и мероприятиях по их совершенствованию. - Энергетик, №1, 2000]. Искажения в волну напряжения также вносятся измерительным электромагнитным трансформатором напряжения из-за достаточно высокого частотного спектра волны, достигающего десятков - сотен килогерц. Частотные характеристики электромагнитных измерительных трансформаторов напряжения таковы, что они способны трансформировать периодические составляющие только до нескольких килогерц: при более высоких частотах сказывается межвитковая емкость первичной обмотки [Гельфанд Я.С. Релейная защита распределительных сетей. - М., 1982, стр. 294]. При этом неправильно фиксируется знак мощности. Ограничивая полосу регистрируемых частот для повышения селективности выделения фидера с замыканием на землю, существенно снижается область применения данного способа, особенно для кабельных электрических сетей, в которых волновые процессы высокочастотны в силу незначительных длин линий. Для реализации как первого способа, так и способа-прототипа необходима установка на каждый фидер трансформаторов тока нулевой последовательности (ТТНП). В ряде случаев, когда присоединение ВЛЭП к шинам центра электропитания происходит без кабельной вставки, ТТНП требуется создавать из трех однофазных трансформаторов тока, что является технически сложной задачей.In this method, a non-selective (erroneous) determination of the feeder is possible due to the distortion of the phase relationships between current and voltage that occurs at the time of a single-phase ground fault in the wave reflected from the end of the damaged line [Borukhman V.A. On the operation of selective protection against earth faults in 6-10 kV networks and measures to improve them. - Energetik, No. 1, 2000]. Distortions in the voltage wave are also introduced by the measuring electromagnetic voltage transformer due to the rather high frequency spectrum of the wave, reaching tens to hundreds of kilohertz. The frequency characteristics of electromagnetic measuring voltage transformers are such that they are able to transform periodic components only up to a few kilohertz: at higher frequencies, the interturn capacitance of the primary winding affects [Gelfand Ya.S. Relay protection of distribution networks. - M., 1982, p. 294]. In this case, the power sign is incorrectly fixed. By limiting the band of recorded frequencies to increase the selectivity of the selection of a feeder with a ground fault, the scope of this method is significantly reduced , especially for cable electrical networks, in which wave processes are high-frequency due to the small lengths of the lines. To implement both the first method and the prototype method, it is necessary to install zero-sequence current transformers (TTNP) on each feeder. In a number of cases, when the connection of the overhead power line to the busbars of the power supply center occurs without a cable insert, the TTNP needs to be created from three single-phase current transformers, which is a technically difficult task.

Анализ приведенного уровня техники свидетельствует о том, что задачей изобретения является создание более достоверного (надежного) способа определения фидера с однофазным неустойчивым дуговым замыканием на землю в ЭС, а также более простого способа, не требующего установки на воздушных линиях электропередачи ТТНП. An analysis of the above prior art indicates that the objective of the invention is to create a more reliable (reliable) method for determining a feeder with a single-phase unstable arc fault to ground in a power plant, as well as a simpler method that does not require installation on overhead power lines TTNP .

Это достигается посредством установки в средней части фидеров на одноименных фазах датчиков переходных электромагнитных процессов - линейных устройств измерений (ЛУИ) (фиг. 1), сбора и обработки измерительной информации. К фазному проводу фидера присоединяют последовательную R д -C д - цепочку, а ее второй вывод подключают к первичной обмотке понижающего высокочастотного (ВЧ) трансформатора; второй вывод первичной обмотки трансформатора заземляют. Вывод средней точки вторичной обмотки ВЧ трансформатора присоединяют к общему проводу линейного устройства измерения (ЛУИ). Напряжение, снимаемое с выводов вторичных полуобмоток ВЧ трансформатора, выпрямляют посредством диодов (Д) и подают на интегрирующую R и -C и-цепь, а напряжение на интегрирующем конденсаторе C и - на вход аналого-цифрового преобразователя, имеющегося в составе микроконтроллера (МК). С помощью разрядного резистора R р обеспечивают разряд интегрирующего конденсатора C и с требуемой постоянной времени τи. Напряжение, измеренное АЦП в цифровой форме и дополненное кодом-номером ЛУИ, передают в радиомодем. Запуск всех АЦП в линейных устройствах измерения осуществляют синхронно с помощью сигналов PPS, поступающих от приемников временной синхронизации (ПВС).This is achieved by installing sensors of transient electromagnetic processes in the middle part of the feeders on the same phases - linear measurement devices (LMD) (Fig. 1), collecting and processing measurement information. A series R d -C d - chain is connected to the phase wire of the feeder, and its second output is connected to the primary winding of a step-down high-frequency (HF) transformer; the second terminal of the primary winding of the transformer is grounded. The output of the midpoint of the secondary winding of the RF transformer is connected to the common wire of the linear measuring device (LUI). The voltage taken from the terminals of the secondary half-windings of the high-frequency transformer is rectified by means of diodes (D) and fed to the integrating R and -C and -circuit, and the voltage on the integrating capacitor C and - to the input of the analog-to-digital converter included in the microcontroller (MK) . With the help of the discharge resistor R p provide the discharge of the integrating capacitor C and with the required time constant τ and . The voltage measured by the ADC in digital form and supplemented by the LUI code number is transmitted to the radio modem. The launch of all ADCs in linear measurement devices is carried out synchronously using PPS signals coming from time synchronization receivers (TSS).

При однофазных замыканиях на землю волна напряжения с крутым фронтом от места пробоя фазной изоляции распространяется по всей ЭС. Она имеет наибольшую амплитуду и крутизну на фидере с однофазным замыканием на землю. Набегая на RCL-цепь, состоящую из элементов R д, C д и первичной обмотки ВЧ трансформатора, на вторичной обмотке формируется сигнал, пропорциональный крутизне и амплитуде импульса на поврежденной или на соседней с ней фазе. Напряжение на вторичной обмотке ВЧ трансформатора выпрямляют, интегрируют R и-C и - цепью, одновременно измеряют с помощью АЦП и помещают в ячейку памяти микроконтроллера. Если это мгновенное напряжение на конденсаторе C и U C, k (k - номер ЛУИ и соответствующего фидера) превышает пороговое напряжение, т.е. U C, k >U пор., то с временной задержкой t зд уникальной для каждого ЛУИ информацию о величине измеренного напряжения из ячейки памяти МК подают в блок кодировки (БК), добавляя к цифровому измерительному коду код-номер ЛУИ и синхро-код. Всю цифровую комбинацию кодов радиомодемом выдают в эфир. На шинах центра электропитания фазные напряжения, измеренные электромагнитным трансформатором напряжения, подают в блок обработки информации (БОИ) и распознают однофазное замыкание на землю. В центре электропитания устанавливают радиоприемник-модем. Из него измерительные данные со всех ЛУИ, принимавших участие в измерениях, передают в БОИ, где их декодируют. После установления факта замыкания на землю из всего количества измерительных сигналов n, поступивших из радиомодема, выбирают сигнал с максимальным напряжением на интегрирующем конденсаторе (U C, k ), в соответствии с которым определяют номер ЛУИ и тем самым устанавливают фидер с однофазным замыканием на землю (поврежденный фидер).In case of single-phase earth faults, a voltage wave with a steep front from the place of breakdown of the phase insulation propagates throughout the entire ES. It has the highest amplitude and steepness on a feeder with a single-phase earth fault. Running on the RCL circuit, consisting of the elements R d , C d and the primary winding of the RF transformer, a signal is formed on the secondary winding, proportional to the steepness and amplitude of the pulse on the damaged or adjacent phase. The voltage on the secondary winding of the HF transformer is rectified, integrated R and - C and - by the circuit, simultaneously measured using the ADC and placed in the memory cell of the microcontroller. If this is the instantaneous voltage on the capacitor C and U C, k ( k is the number of the LUI and the corresponding feeder) exceeds the threshold voltage, i.e. U C, k > U then. , then with a time delay t zd unique for each LUI, information about the value of the measured voltage from the memory cell of the MK is fed into the coding unit (BC), adding the LUI code number and the sync code to the digital measurement code. The entire digital combination of codes is broadcast by the radio modem. On the buses of the power supply center, the phase voltages measured by the electromagnetic voltage transformer are fed to the information processing unit (PU) and a single-phase ground fault is recognized. A modem radio receiver is installed in the power supply center. From it, the measurement data from all the LUIs that took part in the measurements are transmitted to the CU, where they are decoded. After establishing the fact of a ground fault, from the total number of measuring signals n received from the radio modem, a signal with the maximum voltage on the integrating capacitor ( U C, k ) is selected, according to which the number of the LMI is determined and, thereby, a feeder with a single-phase ground fault is installed ( damaged feeder).

На фиг. 1 приведена упрощенная электрическая схема устройства, позволяющего реализовать предлагаемый способ нахождения фидера с однофазным замыканием на землю. На фиг. 2 показан пример трехфазной (радиальной) ЭС с установленными ЛУИ, в которой реализуется предлагаемый способ. На фиг. 3 представлены компьютерные осциллограммы напряжений на интегрирующих конденсаторах ЛУИ и условные коды, генерируемые ЛУИ, в случае единичного замыкания фазы на землю.In FIG. 1 shows a simplified electrical diagram of a device that allows implementing the proposed method for finding a feeder with a single-phase ground fault. In FIG. 2 shows an example of a three-phase (radial) ES with installed LMI, in which the proposed method is implemented. In FIG. 3 shows computer oscillograms of voltages on the integrating capacitors of the LUI and conditional codes generated by the LUI in the case of a single phase-to-earth fault.

Линейное устройство измерение, показанное на фиг. 1, состоит: из RCL-датчика (элементы: R д (1), С д (2), T д (3)), диодов Д (4), интегрирующей цепи, состоящей из резистора R и (5) и конденсатора C и (6), разрядного резистора R р (7), микроконтроллера (МК - 8) с встроенным аналого-цифровым преобразователем (9), радиомодемом (РМ-10) и приемника временной синхронизации (ПВС-11).The linear measurement device shown in FIG. 1, consists of:RCL-sensor (elements:R d(one),With d(2)T d(3)), diodes D (4), an integrating circuit consisting of a resistorR and(5) and capacitorC and (6), discharge resistorR R (7), a microcontroller (MK - 8) with a built-in analog-to-digital converter (9), a radio modem (RM-10) and a time synchronization receiver (PVS-11).

В радиальной ЭС, приведенной на фиг. 2, электрическая энергия от центра электропитания-1 (например, от ГПП) передается по фидерам (2) к распределительным подстанциям (РП - 3) или трансформаторным подстанциям (ТП - 4). В средней части каждого фидера установлены ЛУИ (5). Центр электропитания (ГПП) оснащен радиомодемом-приемником 6 и блоком обработки информации (БОИ-7), на который поступает информация как с радиомодема, так и напряжение на шинах ГПП, измеренное измерительным трансформатором напряжения (ТН-8).In the radial ES shown in Fig. 2, electrical energy from the power supply center-1 (for example, from the GPP) is transmitted through feeders (2) to distribution substations (RP - 3) or transformer substations (TP - 4). LUIs (5) are installed in the middle part of each feeder. The power supply center (GPP) is equipped with a radio modem-receiver 6 and an information processing unit (BOI-7), which receives information both from the radio modem and the voltage on the GPP buses, measured by a measuring voltage transformer (TN-8).

Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.

В процессе однофазного замыкания на землю на любой из отходящих линий 2 (фиг. 2) на шинах ГПП (1) посредством ТН (8) записывают в БОИ (7) в цифровом виде фазные напряжения и распознают вид повреждения - однофазное замыкание на землю и поврежденную фазу. В качестве БОИ, например, может быть использована система мониторинга переходных электромагнитных процессов [Качесов В.Е., Ларионов В.Н., Овсянников А.Г. О результатах мониторинга перенапряжений при однофазных дуговых замыканиях на землю в распределительных кабельных сетях.- Электрические станции, №8, 2002]. Для распознавания однофазного дугового замыкания на землю используют различные способы, например, для электрической сети, нейтраль которой заземлена через дугогасящую катушку, используют способ, основанный на свойстве значительно меньшего действующего напряжения на поврежденной фазе по отношению к напряжениям на неповрежденных фазах, измеренных в течение ограниченного временного промежутка (~3мс) после пробоя фазной изоляции и самогашения заземляющей дуги [Патент РФ № 2232456 (от 11.10.2002). Способ распознавания однофазного дугового замыкания на землю и поврежденной фазы в распределительных сетях с резонансно-заземленной нейтралью // Качесов В.Е./ БИ № 19, 2004]. Для электрических сетей с изолированной нейтралью применяют способ, в основе которого лежит свойство постоянства напряжения на нейтрали ЭС после самогашения заземляющий дуги [Патент РФ №2356062. Способ распознавания однофазного дугового замыкания на землю и поврежденной фазы в распределительных сетях с изолированной нейтралью/ Л. В. Богдашева, В. Е. Качесов; БИ № 14, 2009].In the process of a single-phase ground fault on any of the outgoing lines 2 (Fig. 2) on the buses of the GPP (1), by means of the VT (8), the phase voltages are digitally recorded in the PU (7) and the type of damage is recognized - a single-phase short to ground and a damaged phase. As a PU, for example, a monitoring system for transient electromagnetic processes can be used [Kachesov V.E., Larionov V.N., Ovsyannikov A.G. On the results of overvoltage monitoring during single-phase arc ground faults in distribution cable networks. - Electric Stations, No. 8, 2002]. To recognize a single-phase arc fault to earth, various methods are used, for example, for an electrical network whose neutral is earthed through an arc quenching coil, a method is used based on the property of a significantly lower effective voltage on the damaged phase in relation to the voltages on the undamaged phases measured for a limited time interval (~3ms) after the breakdown of the phase insulation and self-extinguishing of the grounding arc [RF Patent No. 2232456 (dated 10/11/2002). A method for recognizing a single-phase arc fault to the ground and a damaged phase in distribution networks with a resonantly grounded neutral // Kachesov V.E./ BI No. 19, 2004]. For electrical networks with an isolated neutral, a method is used, which is based on the property of constant voltage on the neutral of the ES after self-extinguishing of the grounding arc [RF Patent No. 2356062. A method for recognizing a single-phase arc fault to earth and a damaged phase in distribution networks with an isolated neutral / L. V. Bogdasheva, V. E. Kachesov; BI No. 14, 2009].

После установления факта замыкания на землю обрабатывают информацию об измеренных напряжениях на интегрирующих конденсаторах Си (6) в линейных устройствах измерений (фиг. 1). При каждом пробое фазной изоляции в силу переходных электромагнитных колебаний в каждом RCL-датчике на интегрирующих конденсаторах С и (6 - на фиг. 1) появляется напряжение u C, k (t) (где k - номер фидера или соответствующего ЛУИ), которое долго (до нескольких секунд) сохраняется на их обкладках. Это напряжение, показанное на фиг. 3, измеряют в момент прихода синхроимпульса от ПВС (по сигналу PPS - время t и) и сопоставляют в МК (9 - фиг. 1) с пороговым значением (U пор) и, если оно превышает его, то измеренное значение U С, k =u C, k (t и) с номером ЛУИ передают посредством РМ (10 - фиг. 1) и РПр (6- фиг. 2) в БОИ (7 - фиг. 2). Информацию о величине измеренного напряжения и номере конкретного ЛУИ МК передает в РМ с фиксированной временной задержкой t зд относительно синхроимпульса PPS уникальной для каждого ЛУИ и длительностью t инф меньшей, чем t зд. Лишь на одном из ЛУИ временная задержка принимается близкой к нулю. По максимальному напряжению (U С, k ) на интегрирующем конденсаторе С и в БОИ определяют фидер с однофазным замыканием на землю.After establishing the fact of a ground fault, information is processed on the measured voltages on the integrating capacitors C and (6) in linear measuring devices (Fig. 1). With each breakdown of the phase insulation due to transient electromagnetic oscillations in each RCL sensor on the integrating capacitors C and (6 - in Fig. 1), a voltage u C, k ( t ) appears (where k is the number of the feeder or the corresponding LUI), which is long (up to several seconds) is stored on their plates. This voltage, shown in Fig. 3 is measured at the moment of arrival of the sync pulse from the PVA (according to the PPS signal, time t and = u C, k ( t and ) with the LUI number are transmitted by means of RM (10 - Fig. 1) and RPR (6 - Fig. 2) to the PU (7 - Fig. 2). Information about the magnitude of the measured voltage and the number of a specific LUI MK transmits to the RM with a fixed time delay t sd relative to the PPS clock unique for each LUI and duration t inf less than t sd . Only on one of the LIAs, the time delay is taken close to zero. According to the maximum voltage ( U C, k ) on the integrating capacitor C and in the PU, a feeder with a single-phase ground fault is determined.

На фиг. 3 показаны компьютерные кривые напряжений на интегрирующих конденсаторах (C и) после единичного однофазного замыкания на землю (в момент времени t з) на поврежденном (u С6) и неповрежденных (u С1, u С5) фидерах, полученные с помощью программы расчета переходных электромагнитных процессов EMTP [H. W. Dommel, "Digital computer solution of electromagnetic transients in single and multiphase networks," -IEEE Trans., vol. PAS-88, pp. 382-399, April 1969]. Напряжение на интегрирующем конденсаторе в линейном устройстве измерения на поврежденном фидере (U С6) в момент измерения t и превышает соответствующие напряжения на неповрежденных фидерах (т.е. U С6>U С5 и U С6>U С1). Напряжение на интегрирующем конденсаторе на фидере №1 меньше порогового значения (U С1<U пор), поэтому измерительная информация от этого фидера (от ЛИУ1) не передается. После обработки поступивших измерительных данных (U С5, U С6) в БОИ устанавливают факт замыкания на фидере с ЛУИ6.In FIG. 3 shows computer voltage curves on integrating capacitors ( C and ) after a single single-phase ground fault (at time t c ) on damaged ( u C6 ) and undamaged ( u C1 , u C5 ) feeders, obtained using the program for calculating transient electromagnetic processes EMTP [HW Dommel, "Digital computer solution of electromagnetic transients in single and multiphase networks," -IEEE Trans., vol. PAS-88, pp. 382-399, April 1969]. The voltage on the integrating capacitor in the linear measurement device on the damaged feeder ( U C6 ) at the time of measurement t and exceeds the corresponding voltages on the undamaged feeders (i.e. U C6 > U C5 and U C6 > U C1 ). The voltage on the integrating capacitor at feeder No. 1 is less than the threshold value ( U C1 < U th ), so the measurement information from this feeder (from LIA 1 ) is not transmitted. After processing the incoming measurement data ( U C5 , U C6 ) , the fact of a short circuit at the feeder with LUI 6 is established in the CU .

Таким образом, фидер с однофазным замыканием на землю в сложной разветвленной воздушной ЭС определяют по уровню высокочастотных колебаний в RCL-датчиках, устанавливаемых в средней части каждого фидера. Положительным эффектом способа является надежность выделения фидеров с замыканием на землю, а также простота, поскольку в узлах ветвления воздушных ЛЭП не требуется установка ТТНП.Thus, a feeder with a single-phase ground fault in a complex branched air ES is determined by the level of high-frequency oscillations in the RCL sensors installed in the middle part of each feeder. The positive effect of the method is the reliability of the selection of feeders with a ground fault, as well as simplicity, since the installation of a TTNP is not required in the branching nodes of overhead power lines.

Claims (1)

Способ выделения воздушной линии электропередачи с однофазным замыканием на землю в трехфазных электрических сетях, основанный на регистрации переходных напряжений RCL-датчиками, установленными на одноименных фазах в средней части каждого фидера; для этого к проводу каждого фидера присоединяют последовательную RC-цепь, второй вывод которой подключают к первичной обмотке понижающего высокочастотного трансформатора, второй вывод первичной обмотки трансформатора заземляют; вывод средней точки вторичной обмотки трансформатора соединяют с общим проводом линейного устройства измерения, а напряжение с двух других выводов полуобмоток трансформатора выпрямляют посредством диодов и усредняют с помощью интегрирующей RC-цепи; напряжение с конденсатора интегрирующей RC-цепи подают на разрядный резистор и на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) в составе микроконтроллера; по сигналу PPS приемников временной синхронизации микроконтроллеры одновременно запускают АЦП всех линейных измерительных устройств, если измеренное напряжение на интегрирующем конденсаторе превышает пороговое значение, то микроконтроллер с фиксированной для каждого устройства измерения временной задержкой относительно сигнала синхронизации PPS запускает радиомодем, посредством которого передают в эфир закодированное значение измеренного напряжения и номер фидера или линейного измерительного устройства; в центре электропитания устанавливают радиоприемник-модем, на шинах центра электропитания посредством измерительного трансформатора измеряют фазные напряжения; измерительную информацию из обоих устройств вводят в блок обработки информации; напряжение, измеренное на шинах центра электропитания, обрабатывают и устанавливают факт однофазного замыкания на землю, после чего в блоке обработки информации анализируют данные, поступившие из радиоприемника-модема; из всех пришедших измерений выделяют линейное измерительное устройство с наибольшим уровнем измеренного сигнала, фидер с таким устройством принимают поврежденным, т.е. считают, что на нем имеет место замыкание на землю.A method for isolating an overhead power line with a single-phase ground fault in three-phase electrical networks, based on the registration of transient voltages by RCL sensors installed on the same phases in the middle part of each feeder; for this, a serial RC circuit is connected to the wire of each feeder, the second output of which is connected to the primary winding of a step-down high-frequency transformer, the second output of the primary winding of the transformer is grounded; the output of the middle point of the secondary winding of the transformer is connected to the common wire of the linear measuring device, and the voltage from the other two outputs of the half-windings of the transformer is rectified by means of diodes and averaged using an integrating RC circuit; the voltage from the capacitor of the integrating RC circuit is supplied to the discharge resistor and to the input of the analog-to-digital converter (ADC) as part of the microcontroller; according to the PPS signal of the time synchronization receivers, the microcontrollers simultaneously start the ADC of all linear measuring devices, if the measured voltage on the integrating capacitor exceeds the threshold value, then the microcontroller with a fixed time delay for each measurement device relative to the PPS synchronization signal starts the radio modem, through which the encoded value of the measured voltage and number of feeder or linear measuring device; a modem radio receiver is installed in the power supply center, phase voltages are measured on the buses of the power supply center by means of a measuring transformer; measurement information from both devices is entered into the information processing unit; the voltage measured on the buses of the power supply center is processed and the fact of a single-phase earth fault is established, after which the data received from the radio modem is analyzed in the information processing unit; from all incoming measurements, a linear measuring device with the highest level of the measured signal is selected, the feeder with such a device is considered damaged, i.e. believe that it has a short circuit to the ground.
RU2022106604A 2022-03-15 A method for isolating an overhead power transmission line with a single-phase earth fault in three-phase electrical networks RU2786506C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2786506C1 true RU2786506C1 (en) 2022-12-21

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2254586C1 (en) * 2003-12-24 2005-06-20 Новосибирский государственный технический университет Method of finding feeder with single-phase arc fault to ground in radial distribution cable circuits
RU2372701C1 (en) * 2008-11-17 2009-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" Method for identification of feeder with single-phase earth fault and automatic load transfer in distribution networks
CN104237738A (en) * 2014-08-29 2014-12-24 珠海威瀚科技发展有限公司 Distribution feeder single-phase grounding location system and location method
RU2572364C1 (en) * 2014-10-09 2016-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "Исследовательский центр "Бреслер" Method for determination of damaged section in branched distributing network
CN103424669B (en) * 2013-08-05 2016-03-30 昆明理工大学 A kind of selection method utilizing fault feeder zero-sequence current matrix principal component analysis (PCA) first principal component
CN207117169U (en) * 2017-09-05 2018-03-16 河北北恒电气科技有限公司 Power distribution automation Feeder Terminal Unit for 10KV overhead line fault detects
CN109507532A (en) * 2018-11-22 2019-03-22 西安科技大学 A kind of small current neutral grounding system Feeder Section Location

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2254586C1 (en) * 2003-12-24 2005-06-20 Новосибирский государственный технический университет Method of finding feeder with single-phase arc fault to ground in radial distribution cable circuits
RU2372701C1 (en) * 2008-11-17 2009-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" Method for identification of feeder with single-phase earth fault and automatic load transfer in distribution networks
CN103424669B (en) * 2013-08-05 2016-03-30 昆明理工大学 A kind of selection method utilizing fault feeder zero-sequence current matrix principal component analysis (PCA) first principal component
CN104237738A (en) * 2014-08-29 2014-12-24 珠海威瀚科技发展有限公司 Distribution feeder single-phase grounding location system and location method
RU2572364C1 (en) * 2014-10-09 2016-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "Исследовательский центр "Бреслер" Method for determination of damaged section in branched distributing network
CN207117169U (en) * 2017-09-05 2018-03-16 河北北恒电气科技有限公司 Power distribution automation Feeder Terminal Unit for 10KV overhead line fault detects
CN109507532A (en) * 2018-11-22 2019-03-22 西安科技大学 A kind of small current neutral grounding system Feeder Section Location

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10802054B2 (en) High-fidelity voltage measurement using a capacitance-coupled voltage transformer
CN111226363B (en) Method and device for identifying fault sections in a multi-terminal hybrid line
US10345363B2 (en) High-fidelity voltage measurement using resistive divider in a capacitance-coupled voltage transformer
US5726574A (en) Method of locating a fault in an electric power cable
JP2010243504A (en) Fault locating system
RU2786506C1 (en) A method for isolating an overhead power transmission line with a single-phase earth fault in three-phase electrical networks
RU2254586C1 (en) Method of finding feeder with single-phase arc fault to ground in radial distribution cable circuits
RU2738469C1 (en) Method for determination of feeder with single-phase earth fault in three-phase electric networks with inefficiently earthed neutral
US20230318289A1 (en) End of Line Protection
EP1092256A1 (en) Detection of faults on transmission lines in a bipolar high-voltage direct current system
EP2196812A1 (en) Monitoring device for detecting earth faults
Gudzius et al. Characteristics of fault detection system for smart grid distribution network
JP2008170381A (en) System for locating accident point
US10955475B2 (en) Device and method for testing the operation of a protection unit and protection unit comprising such a test device
FI130150B (en) Method and apparatus for fault detection in distribution grid
CN107247217B (en) Distribution network fault positioning device
Hossain et al. Fast fault detection challenge for alienation coefficient based bus fault discriminator
US20210018538A1 (en) High-fidelity voltage measurement using a capacitance-coupled voltage transformer
Leterme et al. HVDC grid protection algorithm performance assessment
Gudžius et al. Real time monitoring of the state of smart grid
US20240097449A1 (en) Line reactor protection security using local frequency measurement
Bjerkan et al. Reliable detection of downed and broken conductors
US11585863B2 (en) Capacitive pickup fault detection
US11735907B2 (en) Traveling wave overcurrent protection for electric power delivery systems
US20180261368A1 (en) Demagnetization device and method for demagnetizing a transformer core