SU1290212A1 - Способ определени рассто ни до места замыкани на землю в электрических сет х с изолированной нейтралью и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике. Цель изобретени  - повышение точности измерени . Устройство дл  осуществлени  , способа определени  рассто ни  до места замьжани  на землю в электрических сет х с изолированной нейтралью , содержит конденсатор (К) 1, источник 3 посто нного тока управл емый ключ (УК) 4, привод 8 поврежденной фазы линии с комплексным со- противотением 9 и активным переходным сопротивлением 10 замыкани  на землю и измерительный блок (Б) 13. Цель достигаетс  тем, что в устройство введены К 2, шунты 11, 12, УК 5-7, измерительный Б 14, вычислительный Б 15 и Б 16 индикации, зар жают К 2 от источника 3 посто нного тока, затем его разр жают, измер ют частоту свободных колебаний в контуре и определ ют рассто ние до места замыкани  на землю. Изобретение позвол ет исключить вли ние активного сопротивлени  контура на результат измерени  и может быть использовано в электрических сет х с изолированной нейтралью. 2 с.п, ф-лы, 2 ил. с Ф (Л IV9

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  определени  рассто- . ни  до места замыкани  фазы на землю в электрических сет х с изолированной нейтралью.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  путем исключени  вли ни  активного сопротивлени  контура на результат измерени  На фиг. 1 представлена схема устройства , реализующего способ определени  рассто ни  до места замыкани  на землю в электрических сет х с изолированной нейтралью; на фиг. 2 - временные диаграммы напр жений на элементах схемы, по сн ющие работу устройства.

Сущность предлагаемого способа заключаетс  в следующем.

При подключении к проводу поврежденной фазы линии предварительно зар женного первого конденсатора в контуре , образованном емкостью С, этого конденсатора и индуктивностью L участка линии до места замыкани  на землю , возникают колебани  с собственно частотой со, , равной

СО.

(1)

где г - удельное активное сопротивление провод - земл .

Аналогично при подключении второго j конденсатора емкостью Cj колебани  происход т с собственной частотой С0„, равной

1

Ь„1С,

(ГоХ-ьКп) 4(L -Г)

(2) 40

где R - переходное сопротивление в

месте замыкани . Возвод  обе части выражений (1) и (2) в квадрат, а затем из первого выражени  вычита  второе, можно исключить из формулы член с активным сопротивлением контура

oVo

Lolc7

,

(3)

Тогда из выражени  (3) получим формулу дл  расчета рассто ни  1 до замыкани  на землю

f С;-С)

1

С, С,1.„

Необходимость выбора денсатора С,, на пор док

15

0

30

j

40

45

50

55

емкость провода поврежденной линии относительно земли обусловлена тем, что при таком условии последн   не оказывает существенного вли ни  на процессы, происход щие в контуре, и ее можно не учитывать.

Устройство дл  реализации способа (фиг. 1) содержит первый и второй конденсаторы 1 и 2, источник 3 посто нного тока, четыре управл емых ключа 4-7, провод 8 поврежденной фазы линии с комплексным сопротивлением 9 и активным переходным сопротивлением 10 замыкани  на землю, два шунта 11 и 12, два измерительных блока 13 и 14, вычислительный блок 15 и блок 16 индикации, причем первые выводы обоих конденсаторов 1 и 2 соеди - ены с шиной земл  и отрица- тельньм полюсом источника 3 посто нного тока, второй вывод первого конденсатора 1 соединен через пер- вый управл емый ключ 4 с положительным полюсом источника 3 посто нного тока и через последовательно соединенные первый шунт 11 и второй управл емый ключ 5 с проводом 8 поврежденной фазы линии, второй вывод второго конденсатора 2 соединен через третий управл емый ключ 6 с по- - ложительным полюсом источника 3 посто нного тока и через последовательно соединенные второй шунт 12 и четвертый управл емый ключ 7 с проводом 8 поврежденной фазы линии, измерительные выводы первого шунта 11 соединены соответственно с первьм и вторым входами первого измерительного блока 13, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока 15, измерительные выводы второго шунта 12 соединены соответственно с первым и вторым входами второго измерительного блока 14, выход которого соединен со вторым входом вычислительного блока 15, выход которого соединен со входом блока 16 индикации . I

Измерительный блок 13 (14) устройства содержит последовательно соединенные компаратор 17 (18) и фильтр 19 (20) нижних частот, причем первый и второй входД) компаратора 17 (18) соединены соответственно с первым и вторым входами измерительного блока 13 (14), выход которого соединен с выходом фильтра 19 (20) нижних частот .

312

Вычислительный блок 15 устройства содержит два квадратора 21 и 22, сумматор-вычитатель 23, умножитель 24 и делитель 25, причем входы первого и второго квадраторов 21 и.. 22 соединены соответственно с первым и вторым входами вычислительного блока 15, выход первого квадратора 21 соединен с первыми входами сумматора- вычитател  23 и умножител  24, вто- рые входы которых соединены с выходом второго квадратора 22, а их выходы соединены соответственно с первым и вторым входами делител  25, выход которого соединен с выходом ;вычислительного блока 15.

Устройство работает следующим образом .

При подаче управл ющего импульса на первый управл емый ключ 4 (фиг,1) он открываетс  и происходит зар д первого конденсатора 1 от источника 3 посто нного тока до величины его выходного напр жени . При спа- дании тока зар да до нул  первый управл емый ключ 4 закрываетс . В момент времени t открываетс  второй управл емый ключ 5 и подключает за- р лсенный первый конденсатор 1 к про- воду 8 поврежденной фазы линии, при этом в образовавшемс  контуре, включающем в себ  первый конденсатор 1 , первый шунт 11, второй управл емый ключ 5, комплексное сопротивление 9 участка линии до места замыкани , на землю и переходное активное сопротивление 10 в месте .замыкани  с момента времени t до момента времени tj протекает положительна  полуволна тока колебательного разр да первого конденсатора 1 (фиг. 2а). В момент времени t,| ток, протекающий через второй управл емый ключ 5, спадает до нул  и он закрываетс .

Одновременно со вторым управл емым ключом 5 в момент времени t (фиг.2а) открываетс  третий управл емый ключ 6, и происходит зар д второго конденсатора 2 от источника 3 посто нного

тока также до .величины его выходного напр жени . При спадании тока зар да до нул  третий управл емый ключ 6 закрываетс .

В момент времени t (фиг. 2а) от- крываетс  четвертьш управл емый ключ 7, который подключает зар женный второй конденсатор 2 к проводу 8 повреж- ден-ной фазы линии, а также открыва

5

}5

л 5 O ,, Q 5

0

г

124

етс  первый управл емый ключ 4 и при этом снова происходит зар д первого конденсатора 1 от источника 3 посто нного тока. При открывании четвертого управл емого ключа 7 в контуре, включающем в себ  второй конденсатор 2, второй шун-т 12, четвертый управл емый ключ 7, комплексное сопротивление 9 участка линии до места замыкани  на землю и переходное активное сопроТивлен1 е 10 в месте замыкани , с момента времени t2 до момента времени t протекает положительна  полуволна тока колебательного разр да второго конденсатора 2 (фиг. 2б). Далее в момент времени t вновь открываютс  второй и третий управл емые ключи 5 и 6 и процессы повтор ютс  .

При протекании тока через первый и второй шунты 11 и 12 на них по вл ютс  напр жени , представл ющие собой последовательности следующих друг за другом импульсов синусоидальной формы (фиг. 2а, б). Длительность отдельного импульса напр жени  на первом шунте 11 равна половине периода Т,/2 тока колебательного разр да с частотой свободных колебаний а, первого конденсатора 1 . Соответственно длительность отдельного импульса напр жени  на втором шунте 12 равна половине периода тока колебательного разр да с частотой свободных колебаний со второго конденсатора 2. Напр жени  с шунтов подаютс  на входы компараторов 17 и 18 соответственно первого и второго измерительных блоков 13 и 14 и при этом на выходах компараторов 17 и 18 по вл ютс  напр жени , представл ющие собой последовательность импульсов пр моугольной формы с одинаковой амплитудой (фиг. 2в, г).Длительность импульсов напр жени  на выходе компаратора 17 равна длительности импульсов напр жени  на первом шунте 11, а длительность импульсов напр жени  на выходе компаратора 18 равна длительности импульсов на втором шунте 12. Из выходных напр жений компараторов 17 и 18 с помощью фильтров 19 и 20 выдел ютс  посто нные составл юш;ие напр жений, соответственно и и и (фиг. 2д, е).

Ввиду того, что амплитуда импульсов выходных напр жений компараторов одинакова и определ етс  напр жением

источника питани  этих компараторов, то, следовательно, посто нные составл ющие напр жений U, и U завис т от длительности импульсов Т,/2 и Т2/2, которые в свою очередь завис т от частоты свободных колебании М, и а Св зь посто нных составл ющих напр жений и, и и с длительностью импульсов Т,/2 и может быть записана в следующем виде:

и, k.T,/2l 2 l T2/2l,

(5)

где k - коэффициент пропорциональности , одинаковый у обоих измерительных блоков 13 и 14 Учитыва  известное соотношение между периодом и собственной частотой колебаний со 2 и 2 и/Т и под- ставл   его в соотношение (5), можно выразить частоты свободных колебаний Ы, и COj через посто нные составл ющие напр жений U, и U..

U,k.T,/2 , .T2/2 k.7r/cJi

или

о, k. iT/U,

СО k.

Использу  соотношение лы (4) дл  расчета расст места замыкани  на землю сать в следующем виде:

,

1

2. 1и , -и

с,. C,.L/ k 1t4 U|-Up

k.

2 -2

и,- и2 (

где k - коэффициент, равный

U С-.-С. 1

Посто нные составл ющие напр жений и, ии подаютс  соответственно на первый и второй входы блока 15 и в нем производитс  расчет рассто ни  Е до места замыкани  на землю по формуле (7). Причем расчет производитс  в следующей последовательности. С помощью первого 21 и второго 22 квадраторов значени  посто нных составл ющих напр жений U, и U возвод тс  в квадрат и поступают на входы сумма- тора-вычитател  23 и умножител  24, Выходное напр жение сумматора-вычи

тател  23 пропорционально , а выходное напр жение умножител  24 пропорционально U. U . Эти напр жени  далее подаютс  на входы делител  25, который производит их деление друг на друга в соответствии с формулой (7), и на его выходе формируетс  напр жение, пропорциональное рассто нию 1 до места замыкани  на землю. Результат расчета рассто ни  представл етс  с помощью блока 16 индикации в цифровом виде.

Предлагаемый способ можно также использовать дл  определени  рассто ни  до мест двухфазных коротких замыканий ,

Фо змула изобретени 

1. Способ определени  рассто ни  до места замыкани  на землю в электрических сет х с изолированной нейтралью , закл(очающийс  в том, что зар жают первый конденсатор, емкюсть которого на пор док больше емкости провода поврежденной линии относительно земли, от источника посто нного тока, разр жают его в контуре поврежденна  фаза линии - земг  и измер ют частоту свободных колебаний в контуре и определ ют рассто ние до места Зс шыкани , отличающий- с   тем, что, с целью повышени  точности измерени , дополнительно зар жают от источника .посто нного тока второй конденсатор, емкость которого больше емкости первого конденсатора, затем его разр жают, в контуре поврежденна  фаза линии - земл , измер ют частоту свободных колебаний в контуре, а определение рассто ни  до места замыкани  на землю осуществл ют но формуле

J

5

с,-с,

1

(ut-wr

0

5

где 1 - рассто ние до места замыкани  на землю; Cj, емкости первого и второго

конденсаторов;

L - удельна  индуктивность контура провод-земл  , WiiCJ - измер емые частоты свободных колебаний контуров. 2-. Устройство дл  определени  рассто ни  до места замыкани  на землю в электрических сет х с изолированной нейтралью, содержащее первый конденсатор, источник посто нного тока, первый управл емый ключ

71

и первый измерительный блок, лричем первый вывод первого конденсатора соединен с землей и с отрицательным полюсом источника посто нного тока, отличающеес  тем что, с целью повышени  точности измерени , в него введены второй конденсатор , второй, третий и четвертый управл емые ключи, первый и второй шунты, второй измерительный блок вычислительный блок и блок индикации , причем второй вывод первого конденсатора соединен через первый управл емый ключ с положительным полюсом источника посто нного тока и через последовательно соединенные первый шунт и второй управл емый ключ подключен к проводу поврежден- .ной фазы линии, первый вывод второго конденсатора также соединен с землей и с отрицательным полюсом

Составитель В.Быков Редактор Н.Горват Техред А.Кравчук Корректор А.

Заказ 7895/41 Тираж 751 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва., Ж-35, Раушска  наб. , .д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

0

5

5

0

источника посто нного тока, второй вывод второго конденсатора соединен через третий управл емый ключ с положительным полюсом источника посто нного тока и через последовательно соединенные второй шунт и четвертый управл емый ключ подключен к проводу поврежденной фазы линии, измерительные выводы первого шунта соединены соответственно с первым и вторым входами первого измерительного блока, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, измер йтельные выводы второго шунта соединены соответственно с первым и вторым входами второго измерительного блока, выход которого соединен с вторым входом вычислительного блока, к выходу которого подключен вход блока индикации .

2

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Способ определения расстояния до места замыкания на землю в элект-рических сетях с изолированной нейтралью, заключающийся в том, что заряжают первый конденсатор, емкость которого на порядок больше емкости 25 провода поврежденной линии относительно земли, от источника постоянного тока, разряжают его в контуре поврежденная фаза линии - земля и измеряют частоту свободных колебаний в 30 контуре и определяют расстояние до места замыкания, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения, дополнительно заряжают от источника .постоянного тока второй конденсатор, емкость которого 35 больше емкости первого конденсатора, затем его разряжают, в контуре поврежденная фаза линии - земля, измеряют частоту свободных колебаний 40 в контуре, а определение расстояния до места замыкания на землю осуществляют по формуле ^с;2-с, 1

   С,С_гь₀ ' (ω*-ωί) ^; где 1 - расстояние до места замыкания на землю;

   С₍, С_г~ емкости первого и второго конденсаторов;

   эд Πθ - удельная индуктивность контура провод-земля’,

   W,,CJ₂- измеряемые частоты свободных колебаний контуров.
2. 2.. Устройство для определения торов значения постоянных составляющих напряжений U, и U₂ возводятся в квадрат и поступают на входы сумматора-вычитателя 23 и умножителя 24. Выходное напряжение сумматора-вычирасстояния до места замыкания на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью, содержащее первый конденсатор, источник постоянного тока, первый управляемый ключ и первый измерительный блок, причем первый вывод первого конденсатора соединен с землей и с отрицательным полюсом источника постоянного тока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй конденсатор, второй, третий и четвертый управляемые ключи, первый и второй шунты, второй измерительный блок, вычислительный блок и блок индикации, причем второй вывод первого конденсатора соединен через первый управляемый ключ с положительным полюсом источника постоянного тока и через последовательно соединенные первый шунт и второй управляемый ключ подключен к проводу поврежденной фазы линии, первый вывод второго конденсатора также соединен с землей и с отрицательным полюсом

   8 источника постоянного тока, второй вывод второго конденсатора соединен через третий управляемый ключ с положительным полюсом источника посто5 янного тока и через последовательно соединенные второй шунт и четвертый управляемый ключ подключен к проводу поврежденной фазы линии, измерительные выводы первого шунта соедиЮ нены соответственно с первым и вторым входами первого измерительного блока, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, измер'йтельные выводы второго шунта

   13 соединены соответственно с первым и вторым входами второго измерительного блока, выход которого соединен с вторым входом вычислительного блока, к выходу которо20 го подключен вход блока индикации.