RU2807951C1 - Method for determining the short circuit location on tpl with a branch - Google Patents

Method for determining the short circuit location on tpl with a branch Download PDF

Info

Publication number
RU2807951C1
RU2807951C1 RU2023119624A RU2023119624A RU2807951C1 RU 2807951 C1 RU2807951 C1 RU 2807951C1 RU 2023119624 A RU2023119624 A RU 2023119624A RU 2023119624 A RU2023119624 A RU 2023119624A RU 2807951 C1 RU2807951 C1 RU 2807951C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
short circuit
wave
location
branch
wave channel
Prior art date
Application number
RU2023119624A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Олегович Фёдоров
Владимир Сергеевич Петров
Владислав Иванович Антонов
Анастасия Геннадьевна Семенова
Александр Вячеславович Солдатов
Владимир Александрович Наумов
Original Assignee
Анастасия Геннадьевна Семенова
Filing date
Publication date
Application filed by Анастасия Геннадьевна Семенова filed Critical Анастасия Геннадьевна Семенова
Application granted granted Critical
Publication of RU2807951C1 publication Critical patent/RU2807951C1/en

Links

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: relay protection and automation, used to determine the location of a short circuit to ground on a power transmission line (PTL). The distance to the short circuit location is estimated as the length of the path, during the passage of which the wave of the earth wave channel lags behind the wave of the interphase wave channel by a time equal to the value of the time interval between the moments of arrival from the short circuit location to the installation site of the device of the primary waves of these wave channels. In this case, the value of the mentioned time period is linearly converted by a time counter into a unipolar signal. To do this, the time counter is started at the moment the amplitude discriminator of the interphase wave channel is triggered and stopped at the moment the amplitude discriminator of the earth wave channel is triggered. Moreover, the amplitude discriminator of the earth wave channel is put into operation only when the amplitude discriminator of the interphase wave channel is triggered, and the time counter is reset to zero when its reading reaches the specified value. A TPL section with a short circuit is determined by monitoring a unipolar signal with a comparator with two thresholds, the levels of which are proportional to the time counter readings in case of a short circuit to ground at the beginning and end of the branch. In this case, the TPL sections forming the path that the waves travel from the short circuit location to the installation site of the device are determined according to the short circuit location on TPL. The short circuit location can be determined by assessing two devices installed at the TPL ends. To do this, each device exchanges estimates of the distance to the short circuit location with another device via data channels. The short circuit location is considered to be on the segment between two assessments relating either to one of the TPL sections or to a branch.
EFFECT: increasing the accuracy of estimating the distance to the short circuit location on a main PTL with a branch.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите и автоматике, и может быть использовано для определения места короткого замыкания на землю на линии электропередачи (ЛЭП).The invention relates to electrical engineering, namely to relay protection and automation, and can be used to determine the location of a short circuit to ground on a power transmission line (PTL).

Известен способ одностороннего волнового определения места короткого замыкания (КЗ) на ЛЭП (US 2015/0081236 А1, дата публикации: 19.03.2015), согласно которому по измерениям фазных электрических величин в месте установки устройства формируют сигнал волн междуфазного волнового канала путем применения одного из модальных преобразований и последующего заграждения основной гармоники. На основе сигнала волн междуфазного волнового канала фиксируют моменты прихода к месту установки устройства первичной и отраженной от места КЗ волн и определяют отрезок времени между ними. Расстояние до места КЗ на ЛЭП оценивают как половину длины пути, пробегаемого волной междуфазного волнового канала за упомянутый отрезок времени.There is a known method for one-way wave determination of the location of a short circuit (SC) on a power transmission line (US 2015/0081236 A1, publication date: 03/19/2015), according to which, based on measurements of phase electrical quantities at the installation site of the device, a wave signal of the interphase wave channel is formed by using one of the modal transformations and subsequent blocking of the fundamental harmonic. Based on the signal of the waves of the interphase wave channel, the moments of arrival of the primary and the short-circuit waves reflected from the location of the device are recorded and the time interval between them is determined. The distance to the location of a short circuit on a power transmission line is estimated as half the length of the path traveled by the wave of the interphase wave channel during the mentioned period of time.

Способ не в состоянии определить место КЗ на магистральной ЛЭП с ответвлением. Это ограничение способа связано с конфигурацией контролируемой линии. Дело в том, что при расположении КЗ за ответвлением отраженная от места КЗ волна значительно теряет свою энергию из-за преломлений в месте присоединения ответвления и приходит к месту установки устройства сильно ослабленной.The method is not able to determine the location of a short circuit on a main power line with a branch. This limitation of the method is due to the configuration of the monitored line. The fact is that when the short circuit is located behind the branch, the wave reflected from the short-circuit location significantly loses its energy due to refractions at the point where the branch is connected and arrives at the installation site of the device greatly weakened.

Необходимость использования отраженной волны исключена в способе одностороннего волнового определения места КЗ на землю (Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. - М.: Энергоиздат, 1982, с. 22). Способ оценивает расстояние до места КЗ как длину пути, при прохождении которого волна земляного волнового канала отстает от волны междуфазного волнового канала на время, равное величине отрезка времени между моментами прихода от места КЗ к месту установки устройства первичных волн упомянутых волновых каналов. Для этого по измерениям фазных электрических величин в месте установки устройства формируют сигналы волн междуфазного и земляного волновых каналов путем применения одного из модальных преобразований и последующего заграждения основной гармоники и фиксируют на их основе моменты прихода первичных волн от места КЗ к месту установки устройства по междуфазному и земляному волновым каналам.The need to use a reflected wave is eliminated in the method of one-way wave determination of the location of a fault to the ground (Shalyt G.M. Determination of fault locations in electrical networks. - M.: Energoizdat, 1982, With. 22). The method estimates the distance to the fault location as the length of the path during which the wave of the earth wave channel lags behind the wave of the interphase wave channel by a time equal to the value of the time interval between the moments of arrival from the fault location to the installation site of the device of the primary waves of the mentioned wave channels. To do this, based on measurements of phase electrical quantities at the installation site of the device, wave signals of the phase-to-phase and ground wave channels are generated by applying one of the modal transformations and subsequent blocking of the fundamental harmonic and, on their basis, the moments of arrival of the primary waves from the short-circuit location to the installation site of the device along the phase-to-ground and ground are recorded. wave channels.

Без введения дополнительных операций и технических мер способ не может однозначно определить место КЗ на землю за ответвлением и в самом ответвлении.Without introducing additional operations and technical measures, the method cannot unambiguously determine the location of the ground fault behind the branch and in the branch itself.

Этот способ является наиболее близким к заявленному способу по использованию и технической сущности и принят за прототип.This method is closest to the claimed method in terms of use and technical essence and is adopted as a prototype.

Технический результат, достигаемый предлагаемым способом, заключается в повышении точности оценки расстояния до места КЗ на землю на магистральной ЛЭП с ответвлением.The technical result achieved by the proposed method is to increase the accuracy of estimating the distance to the location of a ground fault on a main power line with a branch.

В новом способе так же, как и в прототипе, по измерениям фазных электрических величин в месте установки устройства формируют сигналы волн междуфазного и земляного волновых каналов путем применения одного из модальных преобразований и последующего заграждения основной гармоники. Сигналы волн каждого из упомянутых волновых каналов контролируют своим амплитудным дискриминатором, момент срабатывания которого принимается за момент прихода первичной волны волнового канала от места КЗ к месту установки устройства, причем амплитудный дискриминатор срабатывает при превышении абсолютной величиной сигнала волн заданного порога. Оценивают расстояние до места КЗ на ЛЭП как длину пути, при прохождении которого волна земляного волнового канала отстает от волны междуфазного волнового канала на время, равное величине отрезка времени между моментами прихода к месту установки устройства первичных волн от места КЗ по упомянутым волновым каналам. При этом учитывают скорости распространения упомянутых волн на участках ЛЭП, которые пробегают волны от места КЗ до места установки устройства. Отличие предлагаемого способа заключается в том, что величину упомянутого отрезка времени линейно преобразуют счетчиком времени в однополярный сигнал, для этого счетчик времени запускают в момент срабатывания амплитудного дискриминатора междуфазного волнового канала и останавливают в момент срабатывания амплитудного дискриминатора земляного волнового канала. Причем амплитудный дискриминатор земляного волнового канала вводится в работу только при срабатывании амплитудного дискриминатора междуфазного волнового канала, что обеспечивает надежность способа. Для отстройки от ложных срабатываний амплитудного дискриминатора междуфазного волнового канала счетчик времени сбрасывается на нуль при достижении его показания заданного значения. Расчетным путем определяют два уровня однополярного сигнала, соответствующие показаниям счетчика времени при КЗ на землю в начале и в конце ответвления, и принимают их за первый и второй пороги компаратора. Участок ЛЭП с КЗ определяют путем контроля уровня однополярного сигнала компаратором. Если уровень однополярного сигнала ниже упомянутого первого порога, то компаратор формирует на своем первом выходе дискретный сигнал признака расположения места КЗ на участке магистральной ЛЭП от места установки устройства до места присоединения ответвления. Или если уровень однополярного сигнала находится в пределах упомянутых порогов, то компаратор формирует на своем втором выходе дискретный сигнал признака расположения места КЗ либо на ответвлении, либо на участке магистральной ЛЭП после ответвления. Или если уровень однополярного сигнала выше упомянутого второго порога, то компаратор формирует на своем третьем выходе дискретный сигнал признака расположения места КЗ на участке магистральной ЛЭП после ответвления. При оценке расстояния до места КЗ участки ЛЭП, формирующие путь, который проходят волны от места КЗ до места установки устройства, определяют согласно упомянутым дискретным сигналам признака расположения места КЗ.In the new method, just like in the prototype, based on measurements of phase electrical quantities at the installation site of the device, wave signals of the phase-to-phase and ground wave channels are formed by applying one of the modal transformations and subsequent blocking of the fundamental harmonic. The wave signals of each of the mentioned wave channels are controlled by their amplitude discriminator, the moment of operation of which is taken as the moment of arrival of the primary wave of the wave channel from the short circuit location to the installation site of the device, and the amplitude discriminator is activated when the absolute value of the wave signal exceeds a given threshold. The distance to the short circuit on the power line is estimated as the length of the path during which the wave of the earth wave channel lags behind the wave of the phase-to-phase wave channel by a time equal to the time interval between the moments when the primary waves arrive at the installation site of the device from the short circuit along the mentioned wave channels. At the same time, the speed of propagation of the mentioned waves in the sections of power lines that travel from the location of the short circuit to the installation site of the device is taken into account. The difference of the proposed method is that the value of the mentioned time period is linearly converted by a time counter into a unipolar signal; for this, the time counter is started at the moment the amplitude discriminator of the interphase wave channel is triggered and stopped at the moment the amplitude discriminator of the ground wave channel is triggered. Moreover, the amplitude discriminator of the earth wave channel is put into operation only when the amplitude discriminator of the interphase wave channel is triggered, which ensures the reliability of the method. To detune the amplitude discriminator of the interphase wave channel from false alarms, the time counter is reset to zero when its reading reaches the specified value. By calculation, two levels of a unipolar signal are determined, corresponding to the time counter readings during a ground fault at the beginning and end of the branch, and they are taken as the first and second thresholds of the comparator. A section of a power line with a short circuit is determined by monitoring the level of a unipolar signal with a comparator. If the level of the unipolar signal is below the mentioned first threshold, then the comparator generates at its first output a discrete signal indicating the location of the short circuit on the section of the main power line from the installation site of the device to the branch connection point. Or if the level of the unipolar signal is within the mentioned thresholds, then the comparator generates at its second output a discrete signal indicating the location of the short circuit either on the branch or on the section of the main power line after the branch. Or if the level of the unipolar signal is higher than the mentioned second threshold, then the comparator generates at its third output a discrete signal indicating the location of the short circuit on the section of the main power line after the branch. When estimating the distance to the fault location, the power line sections that form the path that waves travel from the fault location to the device installation location are determined according to the mentioned discrete signals indicating the location of the fault location.

Вторая реализация способа нацелена на обеспечение однозначного распознавания поврежденного участка ЛЭП. Она отличается тем, что место КЗ на землю определяют по оценкам двух устройств, установленных на концах магистральной ЛЭП. Для этого каждое из устройств обменивается с другим устройством оценками расстояния до места КЗ через каналы передачи данных и считает, что место КЗ расположено на отрезке между двумя оценками, относящимися либо к одному из участков магистральной ЛЭП, либо к ответвлению.The second implementation of the method is aimed at ensuring unambiguous recognition of a damaged section of a power line. It differs in that the location of the ground fault is determined by estimates of two devices installed at the ends of the main power line. To do this, each device exchanges estimates of the distance to the fault location with another device via data transmission channels and considers that the fault location is located on the segment between two estimates relating either to one of the sections of the main power line or to a branch.

Фиг. 1 и фиг. 2 поясняют работу прототипа и предлагаемого способа соответственно. На фиг. 3 приведена блок-схема, реализующая предлагаемый способ. Фиг. 4 иллюстрирует принцип работы второй реализации способа.Fig. 1 and fig. 2 explain the operation of the prototype and the proposed method, respectively. In fig. Figure 3 shows a block diagram that implements the proposed method. Fig. 4 illustrates the operating principle of the second implementation of the method.

Сначала рассмотрим принцип действия прототипа. Прототип предназначен для определения расстояния до места КЗ на землю на однородной ЛЭП (фиг. 1).First, let's look at the operating principle of the prototype. The prototype is designed to determine the distance to the location of a ground fault on a homogeneous power line (Fig. 1).

Известно, что в месте КЗ в поврежденных фазах возникают первичные волны. Каждая из них представляет собой совокупность волн междуфазных и земляного волновых каналов (Бикфорд Д.П., Мюлине Н., Рид. Д.Р. Основы теории перенапряжений в электрических сетях. Перевод с английского В.В. Базуткина. - М.: Энергоиздат, 1981, с. 56). При этом волна в земляном волновом канале возникает лишь при КЗ на землю.It is known that at the location of the short circuit, primary waves arise in damaged phases. Each of them is a set of waves of phase-to-phase and ground wave channels (Bickford D.P., Muline N., Reed. D.R. Fundamentals of the theory of overvoltages in electrical networks. Translation from English by V.V. Bazutkina. - M.: Energoizdat , 1981, p. 56). In this case, a wave in the earth wave channel occurs only during a short circuit to the ground.

Волна междуфазного волнового канала (фиг. 1) движется к месту установки устройства со скоростьюInterphase wave channel wave (Fig. 1) moves to the installation site of the device at a speed

, ,

а волна земляного волнового канала - со скоростьюand the wave earth wave channel - with speed

, ,

где и , и - удельные индуктивность и емкость ЛЭП для схем замещения прямой и нулевой последовательности соответственно.Where And , And - specific inductance and capacitance of power lines for direct and zero sequence equivalent circuits, respectively.

Известно, что волна в междуфазном волновом канале распространяется быстрее, чем волна в земляном волновом канале, т.е. . Поэтому первичная волна междуфазного волнового канала окажется в месте установки устройства раньше первичной волны земляного волнового канала (на фиг. 1 моменты прихода упомянутых волн к устройству обозначены как и ). При этом отрезок времениIt is known that a wave in an interphase wave channel propagates faster than a wave in an earth wave channel, i.e. . Therefore, the primary wave of the interphase wave channel will be at the installation site of the device before the primary wave of the earth wave channel (in Fig. 1 the moments of arrival of the mentioned waves to the device are designated as And ). At the same time, the period of time

на которое волна отстает от волны , напрямую характеризует расстояние до места КЗ .on which the wave behind the wave , directly characterizes the distance to the fault location .

Именно это свойство позволяет прототипу оценить расстояние до места КЗ на ЛЭП как длину пути, на котором волна земляного волнового канала отстает от волны междуфазного волнового канала на время, равное величине отрезка времени между моментами прихода к месту установки устройства первичных волн (фиг. 1):It is this property that allows the prototype to estimate the distance to the location of the short circuit on the power line as the length of the path along which the wave of the earth wave channel lags behind the wave of the interphase wave channel by a time equal to the value of the time interval between the moments when the primary waves arrive at the installation site of the device (Fig. 1):

Алгоритм (2) работает только на однородной ЛЭП. Обеспечение работоспособности прототипа на неоднородной магистральной ЛЭП с ответвлением требует локализации поврежденного участка линии перед тем как определить расстояние до места КЗ.Algorithm (2) works only on a homogeneous power line. Ensuring the functionality of the prototype on a non-uniform main power line with a branch requires localizing the damaged section of the line before determining the distance to the short circuit.

Предлагаемый способ лишен этого недостатка, поскольку он способен локализовать участок ЛЭП с КЗ.The proposed method does not have this drawback, since it is capable of localizing a section of a power line with a short circuit.

Для предлагаемого способа важно определить, может ли КЗ располагаться на ответвлении. С этой целью определяют отрезки времени, на которые волна земляного волнового канала отстает от волны междуфазного волнового канала, проходя путь от места КЗ до места установки устройства при расположении места КЗ в начале и в конце ответвления (фиг. 2):For the proposed method, it is important to determine whether the short circuit can be located on the branch. For this purpose, determine the time intervals by which the wave of the earth wave channel lags behind the wave of the phase-to-phase wave channel, passing the path from the short-circuit location to the installation site of the device when the short-circuit location is located at the beginning and end of the branch (Fig. 2):

иAnd

Формула (4) учитывает, что волны междуфазного и земляного волновых каналов движутся по разным участкам линии: сначала по ответвлению BD протяженностью с соответствующими скоростями и , а затем - по участку AB магистральной ЛЭП от места присоединения ответвления до места установки устройства протяженностью со скоростями и . Для удобства представления характеристик движения волн на разных участках ЛЭП ответвление BD на фиг. 2 изображено параллельно магистральной ЛЭП АС.Formula (4) takes into account that the waves of the phase-to-phase and ground wave channels move along different sections of the line: first along the branch BD with a length with appropriate speeds And , and then - along section AB of the main power line from the point of connection of the branch to the place of installation of the device with a length with speeds And . For convenience of presenting the characteristics of wave motion in different sections of the power line, branch BD in Fig. 2 is shown parallel to the main power transmission line .

Поиск участка ЛЭП с КЗ и оценку его местоположения способ осуществляет путем сопоставления отрезка времени (1) с расчетными значениями (3) и (4).The method searches for a section of a power line with a short circuit and estimates its location by comparing a period of time (1) with calculated values (3) and (4).

Рассмотрим работу предлагаемого способа более подробно. Блок-схема, реализующая способ, приведена на фиг. 3.Let us consider the operation of the proposed method in more detail. A block diagram implementing the method is shown in Fig. 3.

1. Способ может работать на основе измерений как фазных напряжений, так и фазных токов в месте установки устройства (на фигурах место установки устройства обозначено флажком). Для определенности примем, что устройство измеряет фазные токи , где - обозначение фаз.1. The method can work based on measurements of both phase voltages and phase currents at the installation location of the device (in the figures, the installation location of the device is indicated by a flag). For definiteness, we assume that the device measures phase currents , Where - phase designation.

Фазные токи в месте установки устройства преобразуют блоком линейных преобразований 1 в сигналы волн междуфазного и земляного волновых каналов. Для этого в блоке 1 сначала формируют промежуточные сигналы междуфазных , и земляного каналов по правилам одного из модальных преобразований, например, Кларк:Phase currents at the installation site, the device is converted by linear conversion block 1 into phase-to-phase wave signals and earthen wave channels. To do this, in block 1, intermediate phase-to-phase signals are first generated , and earthen channels according to the rules of one of the modal transformations, for example, Clark:

а затем, определяя первую разность отсчетов, подчеркивают в них фронты волн:and then, determining the first difference of readings, they emphasize the wave fronts in them:

где - номер отсчета;Where - reference number;

- обозначение волнового канала. - designation of the wave channel.

Наряду с этим первая разность (5) существенно ослабляет основную гармонику, поскольку скорость ее изменения в масштабе времени волновых процессов незначительна. Применение сигнала междуфазного волнового канала не эффективно при земляных КЗ, в связи с чем в предлагаемом способе он не используется.Along with this, the first difference (5) significantly weakens the fundamental harmonic, since the rate of its change on the time scale of wave processes is insignificant. Application of phase-to-phase wave channel signal is not effective for earth faults, and therefore it is not used in the proposed method.

2. Необходимые моменты прихода первичных волн фиксируют путем контроля сигналов волн междуфазного и земляного волновых каналов амплитудными дискриминаторами 2 и 3, соответственно. Момент срабатывания амплитудного дискриминатора 2 принимается за момент прихода первичной волны междуфазного волнового канала, а момент срабатывания амплитудного дискриминатора 3 - за момент прихода первичной волны земляного волнового канала. Обычно принцип действия амплитудного дискриминатора предусматривает срабатывание при превышении абсолютной величиной сигнала канала заданного порога (US 2015/0081236 А1, дата публикации: 19.03.2015; E. O. Schweitzer, A. Guzmán, M. V. Mynam, V. Skendzic, B. Kasztenny and S. Marx, "Locating faults by the traveling waves they launch," 2014 67th Annual Conference for Protective Relay Engineers, College Station, TX, USA, 2014, pp. 95-110, doi: 10.1109/CPRE.2014.6798997).2. The necessary moments of arrival of the primary waves are fixed by monitoring the signals of the phase-to-phase waves and earthen wave channels with amplitude discriminators 2 and 3, respectively. The moment of operation of the amplitude discriminator 2 is taken as the moment arrival of the primary wave of the interphase wave channel, and the moment of operation of the amplitude discriminator 3 - for the moment the arrival of the primary wave of the earth wave channel. Typically, the principle of operation of the amplitude discriminator provides for operation when the absolute value of the channel signal exceeds a given threshold (US 2015/0081236 A1, publication date: 03/19/2015; EO Schweitzer, A. Guzmán, MV Mynam, V. Skendzic, B. Kasztenny and S. Marx , "Locating faults by the traveling waves they launch," 2014 67th Annual Conference for Protective Relay Engineers, College Station, TX, USA, 2014, pp. 95-110, doi: 10.1109/CPRE.2014.6798997).

3. Время расхождения первичных волн междуфазного и земляного волновых каналов, выраженное величиной отрезка времени , измеряют счетчиком времени 4. Он управляется дискретными сигналами и срабатывания амплитудных дискриминаторов 2 и 3. Счетчик времени 4 преобразует отрезок времени в однополярный сигнал . Для этого его запускают по дискретному сигналу в момент срабатывания амплитудного дискриминатора междуфазного волнового канала 2 и останавливают по дискретному сигналу в момент срабатывания амплитудного дискриминатора земляного волнового канала 3.3. The time of divergence of the primary waves of the interphase and ground wave channels, expressed by the value of the time interval , measured by time counter 4. It is controlled by discrete signals And triggering of amplitude discriminators 2 and 3. Time counter 4 converts the time interval into a unipolar signal . To do this, it is triggered by a discrete signal at the moment the amplitude discriminator of the interphase wave channel 2 is triggered and stopped by a discrete signal at the moment the amplitude discriminator of the earth wave channel 3 is triggered.

Надежность действия способа при земляных КЗ обеспечивается тем, что амплитудный дискриминатор земляного волнового канала 3 вводится в работу по дискретному сигналу срабатывания амплитудного дискриминатора междуфазного волнового канала 2, действующему на его вход 8. Это исключает его неселективное срабатывание от посторонних волн в земляном волновом канале.The reliability of the method during earth faults is ensured by the fact that the amplitude discriminator of the earth wave channel 3 is put into operation using a discrete response signal amplitude discriminator of the interphase wave channel 2, acting on its input 8. This eliminates its non-selective operation from extraneous waves in the earth wave channel.

С целью уменьшения времени готовности предлагаемого способа после возможных срабатываний амплитудного дискриминатора междуфазного волнового канала 2 при междуфазных КЗ счетчик времени сбрасывается на нуль при достижении его показания заданного значения. Выбор этого значения производят исходя из наибольшего времени, на которое волна земляного волнового канала отстает от волны междуфазного волнового канала при КЗ на землю на контролируемой ЛЭП.In order to reduce the readiness time of the proposed method after possible activations of the amplitude discriminator of the interphase wave channel 2 during interphase short circuits, the time counter is reset to zero when its reading reaches the specified value. The choice of this value is made based on the longest time for which the wave of the earth wave channel lags behind the wave of the phase-to-phase wave channel during a short circuit to ground on a controlled power line.

4. КЗ может располагаться на любом из трех участков ЛЭП: на участке до ответвления, в самом ответвлении или за ним (на фиг. 2 участки АВ, ВD и BC соответственно). При этом КЗ в ответвлении могут наблюдаться устройством еще как КЗ на части магистральной линии после ответвления (на фиг. 2 этот участок обозначен как BE).4. The short circuit can be located on any of three sections of the power line: on the section before the branch, in the branch itself or behind it (in Fig. 2 sections AB , ВD and BC , respectively). In this case, a short circuit in a branch can be observed by the device as a short circuit on a part of the main line after the branch (in Fig. 2 this section is designated as BE ).

Выбор участка ЛЭП, на котором может располагаться КЗ, выполняется компаратором 5 путем сравнения уровня однополярного сигнала с двумя порогами. Пороги компаратора 5 формируются блоком задания порогов 6 в виде постоянных сигналов с уровнями и , пропорциональными отрезкам времени и соответственно.The selection of the power line section where the short circuit can be located is performed by comparator 5 by comparing the level of the unipolar signal with two thresholds. The thresholds of the comparator 5 are formed by the threshold setting unit 6 in the form of constant signals with levels And , proportional to time intervals And respectively.

4.1. Если меньше или равно ( меньше или равно ), то компаратор 5 формирует на своем первом выходе дискретный сигнал признака расположения места КЗ на участке АВ магистральной ЛЭП от места установки устройства до места присоединения ответвления. При этом блок определения места повреждения 7 оценивает расстояние до места КЗ используя классический алгоритм (2) с учетом скоростей и распространения волн междуфазного и земляного волновых каналов на участке АВ:4.1. If less or equal ( less or equal ), then comparator 5 generates a discrete signal at its first output indication of the location of the short circuit on the AB section of the main power line from the installation site of the device to the branch connection point. In this case, the fault location determination unit 7 estimates the distance to the fault location using the classical algorithm (2) taking into account speeds And wave propagation of phase-to-phase and ground wave channels in section AB :

. .

4.2. Если больше и меньше или равно ( больше и меньше или равно ), то компаратор 5 формирует на своем втором выходе дискретный сигнал признака расположения места КЗ либо на ответвлении BD, либо на участке BE магистральной ЛЭП после ответвления.4.2. If more and less than or equal to ( more and less than or equal to ), then comparator 5 generates a discrete signal at its second output a sign of the location of the short circuit either on the branch BD or on the section BE of the main power line after the branch.

Случай, когда устройство предполагает КЗ и в ответвлении BD, и на участке BE магистральной ЛЭП за ним, иллюстрируется фиг. 2. Расстояние до КЗ на каждом из них блок определения места повреждения 7 оценивает с учетом участка АВ протяженностью :The case when the device assumes a short circuit in the branchBD, and on the siteBE main power line behind it, illustrated in Fig. 2. The distance to the short circuit on each of them is estimated by the fault location unit 7 taking into account the areaABlength:

иAnd

где и - скорости распространения волн междуфазного и земляного волновых каналов на участке BE магистральной линии за ответвлением BD.Where And - the speed of propagation of waves of the phase-to-phase and ground wave channels in the section BE of the main line behind the branch BD .

При оценивании расстояния до места КЗ по формулам (6) и (7) блок определения места повреждения 7 учитывает линейную связь между величиной и разностью уровней однополярного сигнала и порога .When estimating the distance to the fault location using formulas (6) and (7), the fault location determination block 7 takes into account the linear relationship between the value and the difference in unipolar signal levels and threshold .

4.3. Если больше ( больше ), то компаратор 5 формирует на своем третьем выходе дискретный сигнал признака расположения места КЗ на участке магистральной ЛЭП после места присоединения ответвления. При этом КЗ на землю находится на участке EC магистральной ЛЭП, и блок определения места повреждения 7 оценивает расстояние до него по (7).4.3. If more ( more ), then comparator 5 generates a discrete signal at its third output indication of the location of the short circuit on the section of the main power line after the branch connection point. In this case, the ground fault is located in the EC section of the main power line, and the fault location unit 7 estimates the distance to it using (7).

Таким образом, способ однозначно определяет КЗ на участках АВ и EC магистральной ЛЭП и выдает две оценки, когда КЗ располагается на ответвлении BD или за ним на участке BE магистральной ЛЭП.Thus, the method uniquely determines the fault in sections AB and EC of the main power line and produces two estimates when the fault is located on the branch BD or behind it in the section BE of the main power line.

Вторая реализация способа позволяет однозначно определить расположение КЗ на землю путем использования оценок расстояния до него от двух устройств, установленных по концам магистральной ЛЭП (фиг. 4). Каждое из устройств обменивается с другим устройством своими оценками расстояния до места КЗ через каналы передачи данных.The second implementation of the method makes it possible to unambiguously determine the location of the ground fault by using estimates of the distance to it from two devices installed at the ends of the main power line (Fig. 4). Each device exchanges with another device its estimates of the distance to the fault location via data channels.

В зависимости от расположения КЗ на землю общее число оценок может быть от двух до четырех:Depending on the location of the ground fault, the total number of assessments can be from two to four:

А. Если КЗ располагается на любом из концов магистральной ЛЭП [фиг. 4, а) и б)], то каждое устройство определяет по одной оценке расстояния до него ( и ). Обе оценки относятся к одному участку линии, поэтому все устройства считают, что КЗ расположено на отрезке между оценками и .A. If the short circuit is located at either end of the main power line [Fig. 4, a) and b)], then each device determines one estimate of the distance to it ( And ). Both estimates refer to the same section of the line, so all devices consider that the fault is located on the segment between the estimates And .

Б. Если КЗ располагается вблизи ответвления [фиг. 4, в) и г)], то устройство со стороны ответвления формирует две оценки [на фиг. 4, в) - и , на фиг. 4, г) - и ], а другое устройство - одну. Оба устройства снова считают, что КЗ расположено на отрезке между двумя оценками, относящимися к одному участку ЛЭП. На фиг. 4, в) и г) это отрезок между оценками и .B. If the short circuit is located near the branch [Fig. 4, c) and d)], then the device on the branch side generates two estimates [in Fig. 4, c) - And , in fig. 4, d) - And ], and the other device - one. Both devices again consider that the fault is located on the segment between two estimates related to the same section of the power line. In fig. 4, c) and d) is the segment between estimates And .

В. Если КЗ располагается на ответвлении BD, то каждое из устройств дает по две оценки (, и , ). Устройства, учитывая, что КЗ расположено на отрезке между двумя оценками, относящимися к одному участку, принимают, что КЗ расположено на ответвлении между оценками и .B. If the short circuit is located on the BD branch, then each of the devices gives two estimates ( , And , ). The devices, taking into account that the short circuit is located on the segment between two estimates related to the same section, assume that the short circuit is located on the branch between the estimates And .

Таким образом, благодаря локализации поврежденного участка, удается повысить точность оценки расстояния до места КЗ на землю на магистральной ЛЭП с ответвлением.Thus, thanks to the localization of the damaged area, it is possible to increase the accuracy of estimating the distance to the location of a ground fault on a main power line with a branch.

Claims (11)

1. Способ определения места короткого замыкания на землю на магистральной линии электропередачи с ответвлением, согласно которому по измерениям фазных электрических величин в месте установки устройства формируют сигналы волн междуфазного и земляного волновых каналов путем применения одного из модальных преобразований и последующего заграждения основной гармоники,1. A method for determining the location of a short circuit to earth on a main power line with a branch, according to which, based on measurements of phase electrical quantities at the installation site of the device, wave signals of the phase-to-phase and ground wave channels are generated by applying one of the modal transformations and subsequent blocking of the fundamental harmonic, сигналы волн каждого из упомянутых волновых каналов контролируют своим амплитудным дискриминатором, момент срабатывания которого принимается за момент прихода первичной волны волнового канала от места короткого замыкания к месту установки устройства, причем амплитудный дискриминатор срабатывает при превышении абсолютной величиной сигнала волн заданного порога,the wave signals of each of the mentioned wave channels are controlled by their amplitude discriminator, the moment of operation of which is taken as the moment of arrival of the primary wave of the wave channel from the short circuit to the installation site of the device, and the amplitude discriminator is activated when the absolute value of the wave signal exceeds a given threshold, оценивают расстояние до места короткого замыкания на линии электропередачи как длину пути, при прохождении которого волна земляного волнового канала отстает от волны междуфазного волнового канала на время, равное величине отрезка времени между моментами прихода к месту установки устройства первичных волн от места короткого замыкания по упомянутым волновым каналам, при этом учитывают скорости распространения упомянутых волн на участках линии электропередачи, которые пробегают волны от места короткого замыкания до места установки устройства, отличающийся тем, чтоestimate the distance to the location of a short circuit on a power line as the length of the path, during the passage of which the wave of the earth wave channel lags behind the wave of the interphase wave channel for a time equal to the value of the time interval between the moments when the primary waves arrive at the installation site of the device from the location of the short circuit along the mentioned wave channels , while taking into account the speed of propagation of the mentioned waves in sections of the power line that travel waves from the place of the short circuit to the installation site of the device, characterized in that величину упомянутого отрезка времени линейно преобразуют счетчиком времени в однополярный сигнал, для этого счетчик времени запускают в момент срабатывания амплитудного дискриминатора междуфазного волнового канала и останавливают в момент срабатывания амплитудного дискриминатора земляного волнового канала, причем амплитудный дискриминатор земляного волнового канала вводится в работу только при срабатывании амплитудного дискриминатора междуфазного волнового канала, а счетчик времени сбрасывается на нуль при достижении его показания заданного значения,the value of the said time period is linearly converted by a time counter into a unipolar signal; for this, the time counter is started at the moment the amplitude discriminator of the interphase wave channel is triggered and stopped at the moment the amplitude discriminator of the earth wave channel is triggered, and the amplitude discriminator of the earth wave channel is put into operation only when the amplitude discriminator is triggered interphase wave channel, and the time counter is reset to zero when its reading reaches the specified value, расчетным путем определяют два уровня однополярного сигнала, соответствующие показаниям счетчика времени при коротких замыканиях на землю в начале и в конце ответвления, и принимают их за первый и второй пороги компаратора,by calculation, two levels of a unipolar signal are determined, corresponding to the time meter readings during short circuits to ground at the beginning and end of the branch, and take them as the first and second thresholds of the comparator, участок линии электропередачи с коротким замыканием определяют путем контроля уровня однополярного сигнала компаратором, причем a section of a power line with a short circuit is determined by monitoring the level of a unipolar signal with a comparator, and если уровень однополярного сигнала ниже упомянутого первого порога, то компаратор формирует на своем первом выходе дискретный сигнал признака расположения места короткого замыкания на участке магистральной линии электропередачи от места установки устройства до места присоединения ответвления, илиif the level of the unipolar signal is below the mentioned first threshold, then the comparator generates at its first output a discrete signal indicating the location of the short circuit on the section of the main power line from the installation site of the device to the branch connection point, or если уровень однополярного сигнала находится в пределах упомянутых порогов, то компаратор формирует на своем втором выходе дискретный сигнал признака расположения места короткого замыкания либо на ответвлении, либо на участке магистральной линии электропередачи после места присоединения ответвления, илиif the level of the unipolar signal is within the mentioned thresholds, then the comparator generates at its second output a discrete signal indicating the location of the short circuit either on the branch or on the section of the main power line after the branch connection point, or если уровень однополярного сигнала выше упомянутого второго порога, то компаратор формирует на своем третьем выходе дискретный сигнал признака расположения места короткого замыкания на участке магистральной линии электропередачи после места присоединения ответвления,if the level of the unipolar signal is higher than the mentioned second threshold, then the comparator generates at its third output a discrete signal indicating the location of the short circuit in the section of the main power transmission line after the branch connection point, при этом участки линии электропередачи, формирующие путь, который проходят волны от места короткого замыкания до места установки устройства, определяют согласно упомянутым дискретным сигналам признака расположения места короткого замыкания.in this case, the sections of the power transmission line that form the path that the waves travel from the place of the short circuit to the installation site of the device are determined according to the above-mentioned discrete signals indicating the location of the short circuit. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что место короткого замыкания на землю определяют по оценкам двух устройств, установленных на концах магистральной линии электропередачи, для этого каждое из устройств обменивается с другим устройством оценками расстояния до места короткого замыкания через каналы передачи данных и считает, что место короткого замыкания расположено на отрезке между двумя оценками, относящимися либо к одному из участков магистральной линии электропередачи, либо к ответвлению.2. The method according to claim 1, characterized in that the location of a short circuit to ground is determined by estimates of two devices installed at the ends of the main power line, for this purpose, each of the devices exchanges with another device estimates of the distance to the location of the short circuit through data channels and believes that the location of the short circuit is located on the segment between two assessments relating either to one of the sections of the main power transmission line or to a branch.
RU2023119624A 2023-07-26 Method for determining the short circuit location on tpl with a branch RU2807951C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2807951C1 true RU2807951C1 (en) 2023-11-21

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2372624C1 (en) * 2008-03-12 2009-11-10 Рустэм Газизович Хузяшев Method for detection of single-phase earth fault location in ramified overhead power transmission line, method for detection of phase-to-phase short circuit in ramified overhead power transmission line and device for current and voltage monitoring for their realisation
RU2532760C1 (en) * 2013-04-05 2014-11-10 Александр Леонидович Куликов Method for determining damaged point of branched power transmission line
US20150081236A1 (en) * 2013-09-16 2015-03-19 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Traveling wave validation using estimated fault location
RU2748479C1 (en) * 2020-02-04 2021-05-26 Общество с ограниченной ответственностью "НПП Бреслер" (ООО "НПП Бреслер") Method of determining point of damage to overhead power line and apparatus for implementation thereof
US20220050134A1 (en) * 2020-08-13 2022-02-17 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for identifying the location of a fault on a line of an electrical power supply network
US11467200B2 (en) * 2020-09-10 2022-10-11 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for identifying the location of a fault in an electrical power distribution network

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2372624C1 (en) * 2008-03-12 2009-11-10 Рустэм Газизович Хузяшев Method for detection of single-phase earth fault location in ramified overhead power transmission line, method for detection of phase-to-phase short circuit in ramified overhead power transmission line and device for current and voltage monitoring for their realisation
RU2532760C1 (en) * 2013-04-05 2014-11-10 Александр Леонидович Куликов Method for determining damaged point of branched power transmission line
US20150081236A1 (en) * 2013-09-16 2015-03-19 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Traveling wave validation using estimated fault location
RU2748479C1 (en) * 2020-02-04 2021-05-26 Общество с ограниченной ответственностью "НПП Бреслер" (ООО "НПП Бреслер") Method of determining point of damage to overhead power line and apparatus for implementation thereof
US20220050134A1 (en) * 2020-08-13 2022-02-17 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for identifying the location of a fault on a line of an electrical power supply network
US11467200B2 (en) * 2020-09-10 2022-10-11 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for identifying the location of a fault in an electrical power distribution network

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10295585B2 (en) Traveling wave based single end fault location
Christopoulos et al. Scheme, based on travelling-waves, for the protection of major transmission lines
US10742022B2 (en) Fault detection in electric power delivery systems using underreach, directional, and traveling wave elements
US10989752B2 (en) Distance protection using traveling waves in an electric power delivery system
EP2638611B1 (en) Synchronization method for current differential protection
US3931502A (en) Method and apparatus for localization of failures on electrical lines
Azizi et al. Fault location on multi-terminal DC systems using synchronized current measurements
US20020149375A1 (en) Systems and methods for locating faults on a transmission line with multiple tapped loads
ES2524518A2 (en) Fault location using traveling waves
US20100211338A1 (en) Method and device for analyzing electric cable networks using pseudo-random sequences
JP2002243789A (en) System and method for locating fault point on transmission line having single tapped load
US20190391191A1 (en) A method and system for locating a fault in a mixed power transmission line
CN106646121A (en) Power distribution network fault traveling-wave range identification method
Xinzhou et al. Optimizing solution of fault location
US20190212382A1 (en) Electric power fault protection device using single-ended traveling wave fault location estimation
RU2472169C1 (en) Method to detect distance to area of damage on power transmission line
RU2807951C1 (en) Method for determining the short circuit location on tpl with a branch
Subramani et al. Fault investigation methods on power transmission line: A comparative study
RU2532760C1 (en) Method for determining damaged point of branched power transmission line
RU2682240C2 (en) Detecting fault, in particular transient fault in electrical network
RU2774050C1 (en) Method for two-way wave determination of the power line damage site
RU2774052C1 (en) Method for unidirectional wave determination of the damage site
RU2511640C2 (en) Method of determining point of damage on electric power lines with tree structure
RU2688889C1 (en) Method for determining distance to damage point connected to ground on power transmission line
RU2767287C1 (en) Method for one-sided wave determination of the location of damage of power line