SU1725074A1 - Устройство дл определени места короткого замыкани линии электропередачи - Google Patents

Abstract

Использование: относитс  к измерительной технике, используетс  при определении мест короткого замыкани  в лини х электропередач. Сущность изобретени : устройство содержит индикатор 3, сигнализа- торы короткого замыкани  4, трансформаторы 6 тока, разделительный конденсатор Ci, источник 7 управл емого напр жени , зажимы 2,5, генератор тактовых импульсов, пороговый фильтр, два элемента И , два счетчика и детектор. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Фаг,1

ы

Ю 1СЛ

о

XI

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано , например, дл  построени  автоматических систем защиты в электрических сет х.

Известны способы, системы и устройства дл  определени  мест повреждени  на воздушных лини х электропередачи, содержащие фиксирующие приборы, устанавливаемые на концевых подстанци х, телеканалы и вычислительно-моделирующее устройство дл  расчета места короткого замыкани . Определение места короткого замыкани  в этом устройстве осуществл етс  путем обработки сигналов от обоих фиксирующих приборов.Точность определени  места короткого замыкани  определ етс  точностью фиксирующих приборов и составл ет до 14% длины линии.

В устройстве АУПН, примен емом дл  визуального обнаружени  места короткого замыкани , используютс  два трансформатора тока, включаемые в двух фазах линии, усилитель, измерительный элемент и индикатор , срабатывающий на перекос фаз в мо- мент перекрыти  фаз. Устройство устанавливаетс  на опорах линии, обнаружение места замыкани  производитс  с помощью визуального осмотра участка линии.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство, включающее в себ  элек- тромагнитный генератор частоты типа ЗГЧ-4, фиксирующий прибор Поиск-1. Генератор питает отключенную линию током частотой 250 гЦ (5-  гармоника), а с помощью прибора Поиск-1, перемеща сь под лини ми, определ ет линию с коротким замыканием по максимальному показанию прибора.

Недостатком известных устройств определени  места короткого замыкани   вл етс  то, что с помощью фиксирующих устройств определение мест повреждени  производитс  лишь приближенно и вы вление конкретного места повреждени  достигаетс  визуальным осмотром участка линии, длина которого может составл ть до 10-14% длины линии. При невозможности автоматического вы влени  причин отключени  визуально производитс  верховой осмотр участков линии, примыкающих к предполагаемому месту повреждени , что увеличивает врем  отыскивани  повреждений. Применение указателей опор с поврежденной изол цией сокращает врем  нахождени  места повреждени  линии, во многих случа х исключа  верховой осмотр линии, однако определение конкретного места повреждени  в любом случае требует осмотра

участка линии с предполагаемым местом повреждени .

Цель изобретени  - повышение достоверности определени  места короткого замыкани  линии электропередачи и сокращение времени его отыскани .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  определени  места короткого замыкани  линии электропередачи, со0 держащее зажимы дл  подключени  контролируемой линии и индикатор, введены N сигнализаторов короткого замыкани , где N - число точек контрол  линии электропередачи , первые входы которых подключе5 ны через трансформаторы тока кзажимудл  подключени  к контролируемой линии, а вторые-через разделительные конденсаторы с зажимами дл  подключени  к контролируемой линии, причем сигнализаторы

0 короткого замыкани  установлены на опорах контролируемой линии, источник переменного напр жени , входом через трансформатор тока соединенный с зажимом дл  присоединени  начала контролиру5 емой линии, а выходом через разделительный конденсатор с зажимом дл  подключени  к контролируемой линии, первый вход индикатора подключен к концу контролируемой линии, а второй его вход

0 соединен с третьим выходом одного из сигнализаторов короткого замыкани .

Сигнализатор короткого замыкани  содержит входной блок, состо щий из блока св зи с линией электропередачи, кварцево5 го резонатора, избирательного усилител , выходного усилител , блока питани , коммутирующего блока, демодул тора блока сравнени , блока задержки, включающего в себ  первый ждущий мультивибратор, триг0 гер, элемент И и второй ждущий мультивибратор , элемент И и детектор, при этом первый вход блока св зи с линией электропередачи  вл етс  входом сигнализатора короткого замыкани , а второй вход под5 ключей к первому выходу коммутирующего блока, выход блока св зи соединен с вторым выходом входного блока, выходы выходного усилител  и блока питани  соединены соответственно с первым входом и четвертым

0 выходом коммутирующего блока, второй выход которого соединен через демодул тор с первым входом блока сравнени , второй вход этого блока  вл етс  вторым входом сигнализатора короткого замыка5 ни , выход блока сравнени  подключен к первому входу блока задержки и к выходу 3 сигнализатора, второй вход блока задержки через последовательно соединенные детектор и элемент И подключен к первому входу сигнализатора, при этом инвертирующий

вход элемента И соединен с выходом блока задержки, соединенного также с управл ющим входом коммутирующего блока и с третьим его выходом, причем второй и третий его входы соединены соответственно с шиной питани  и входом избирательного усилител , контур которого через трансфер матор соединен с входом выходного усилител  и через кварцевый резонатор соединен с п тым выходом коммутирующего блока, шестой выход которого соединен с вторым выходом входного блока.

Обоснованием достижени  поставленной цели  вл етс  тот факт, что в устройстве реализована пространственно-временна  селекци  места короткого замыкани  в линии электропередачи. Признаком наличи  короткого замыкани   вл етс  различие форм модулированного рабочим током информационного сигнала, посылаемого в линию слева и справа от места короткого замыкани . Обнаружение указанного различи  производитс  с помощью сигнализаторов короткого замыкани , установка которых на опорах линии определ ет пространственную селекцию места короткого замыкани , а заданна  временна  задержка фиксации факта короткого замыкани  в линии в каждом сигнализаторе определ ет временную селекцию. Таким образом, в устройстве реализуетс  дистанционное автоматическое обнаружение места короткого. замыкани  в линии электропередачи без ее отключени , при этом точность определени  места короткого замыкани  определ етс  межопорным рассто нием.

На фиг. 1 представлена структурна  схема устройства; на фиг. 2 и 3 - структурные схемы индикатора и сигнализатора короткого замыкани ; на фиг. 4 - графики, имитирующие работу сигнализатора короткого замыкани ; на фиг. 5 - временные диаграммы блока задержки.

Устройство включает в себ  зажимы 2 и

5дл  подключени  к линии 1, индикатор 3, сигнализатор 4 короткого замыкани , трансформаторы 6 тока, источник 7 переменного напр жени . При этом индикатор 3 подключен к контролируемой линии зажимом 2 через разделительный конденсатор Ci. Сигнализатор 4 которого замыкани  подключен к контролируемой линии 1 вторым входом через разделительный конденсатор С и зажим 2, а первым входом - через трансформатор 6 тока; источник переменного напр жени  подключен к контролируемой линии 1 входом через трансформатор

6тока и зажим 5, а выходом - через разделительный конденсатор Сз и зажим 2. При этом третий выход сигнализатора 4, установленного в конце линии, соединен с вторым входом индикатора 3.

Индикатор 3 включает в себ  генератор 8 тактовых импульсов, пороговый фильтр 9,

схему Hi 10, второй счетчик 11, детектор 12, схему И2 13, первый счетчик 14. При этом первый вход прибора соединен с первым входом схемы Hi 10, управл ющий вход которой соединен с входом 2 прибора, а выход

0 ее подключен по входу полосового фильтра 9, выходом через детектор 12 соединенного с инвертирующим входом схемы Лг 13, первый вход которой подключен к выходу генератора 8, соединенного также с входом

5 второго счетчика 11, выход схемы 13 соединен с входом первого счетчика 14, причем второй вход прибора соединен также с запускающими входами генератора 8,первого 14 и второго 11 счетчиков.

0Сигнализатор 4 короткого замыкани 

состоит из входного блока 15, включающего блок св зи с линией 16 электропередачи, кварцевый резонатор 17, избирательный усилитель 18, выходной усилитель 19, блок

5 20 питани ; коммутирующего блока 21, схемы И 22, демодул тора 23, детектора 24, блока 25 сравнени , блока 26 задержки, включающего первый ждущий мультивибратор (ЖМ) 27, триггер 28, схему И 29 и второй

0 ждущий мультивибратор 30. При этом первый вход сигнализатора соединен с первым входом входного блока 15, соединенного с первым входом блока 16 св зи с линией, который вторым входом подключен к перво5 му выходу блока 15, а выходом - к второму его выходу, соединенному с шестым выходом коммутирующего блока 21, второй вход блока 15 соединен с кварцевым резонатором 17, подключенным к контуру избира0 тельного усилител  18, и с п тым выходом блока 21, третий вход которого подключен через третий вход блока 15 к входу избирательного усилител  18, соединенного трансформаторной св зью с входом выходного

5 усилител  19, выходом соединенным с третьим выходом блока 15 и первым входом блока 21, второй выход которого соединен через демодул тор 24 с первым входом блока 25 сравнени , соединенного вторым вхо0 дом с вторым входом сигнализатора, а выходом - с третьим выходом блока 4 и с входом блока 26 задержки, второй вход которого соединен через последовательно соединенные детектор 23 и схему 1/1 22 с

5 первым входом блока 4. Четвертый и третий выходы блока 21 соединены соответственно с четвертым выходом блока 15, соединенного с выходом блока 20 питани , и выходом блока 26 задержки, к которому подключен выход мультивибратора 30, вход которого

через схему И 29, триггер 28 и ждущий мультивибратор 27 подключен к первому входу блока 26 задержки, причем первый вход триггера 28 соединен с вторым входом блока 26, а управл ющий вход схемы 1/1 28 соединен с выходом блока 27.

Устройство работает следующим образом .

Источник 7 переменного напр жени , подключенный к началу контролируемой линии 1, генерирует в линию модулированное в соответствии с протекающим в линии промышленным током высокочастотное напр жение . С этой целью на управл емый его вход подаетс  напр жение выхода трансформатора 6 тока, что обеспечивает модул цию (например, частотную) генерируемого напр жени . По трассе линии 1 на опорах (при необходимости на каждой) устанавливаютс  и подключаютс  к линии сигнализаторы 4 короткого замыкани . Сигнализатор 4 может работать в одном из двух режимов: Прием или Передача. В рабочем режиме линии 1 сигнализатор работает в режиме Прием, В этом случае напр жение источника 7, модулированное током линии, поступает на первый вход блока 16 св зи с линией. Напр жение с выхода блока 16 через третью нормально-замкнутую контактную пару коммутирующего блока 21 (вход 3

-выход 6) поступает на вход избирательного усилител  18. С выхода избирательного усилител  напр жение поступает на вход выходного усилител  19 и с него через первую нормально-замкнутую контактную пару коммутирующего блока 21 (вход 1 - выход 2)

-на вход демодул тора 24. Демодул тор 24 осуществл ет выделение огибающей модулированного напр жени . Выходное напр жение демодул тора 24, измен ющеес  в соответствии с током в линии 1 и пропорциональное амплитуде тока в ней, поступает на первый вход блока 25 сравнени . На второй его вход поступает напр жение с выхода трансформатора 6 тока.

В результате напр жение на выходе блока 25 близко к нулю, что не вызывает срабатывани  блока 21 и сигнализатор продолжает работать в режиме Прием.

Рассмотрим теперь состо ние сигнализатора , если в линии произошло короткое замыкание. При этом рассмотрим наиболее часто встречающеес  однофазное замыкание на землю. В этом случае сигнализаторы, расположенные слева и справа от места замыкани , наход тс  не в эквивалентных состо ни х . Действительно, ток в линии справа от места замыкани  равей току короткого замыкани  (фиг. 46). Ток в линии слева от места замыкани  равен апериодической составл ющей тока короткого замыкани , быстро затухающей. Кроме того, в линии справа от места замыкани  будет протекать высокочастотный модулированный ток, пропорциональный току короткого замыкани . Этот же ток с относительно небольшим затуханием будет распростран тьс  слева от места замыкани . Величина (средн  ) этого затухани  составл ет 0,7Неп

(0,4-1,0)неп.. Вносимое коротким замыканием в линии затухание высокочастотного напр жени  может быть учтено двум  пут ми: либо применением частотной модул ции, либо заданием динамического диапазона

усилител  18. Таким образом, напр жение на выходе блока 25 сравнени  сигнализаторов , расположенных справа от места короткого замыкани , близко к нулю и сигнализаторы поэтому будут находитьс  в

состо нии Прием (фиг. 4г). Состо ние сигнализаторов , расположенных слева от места короткого замыкани  (фиг. 4в), будет определ тьс  напр жением на выходе блока 25, которое существенно отлично от нул 

(напр жение на первом входе значительно выше напр жени  на втором его входе). В результате запускаютс  ждущие мультивибраторы 27 блоков 26 сигнализаторов 4, рас- положенных левее места короткого

замыкани . При этом изменение состо ни  (срабатывание) ждущего мультивибратора сигнализатора, установленного на опоре с номером i, осуществл етс  с задержкой т, пропорциональной величине i. т, At, где

Л t- посто нна  величина. Таким образом, среди сигнализаторов, расположенных левее места КЗ, первым сработает ждущий мультивибратор 27 сигнализатора, установленного на ближайшей (например, К-й) к месту КЗ опоре. Срабатывание через интервал т этого ждущего мультивибратора (К-го) вызовет изменение состо ни  триггера 28, состо ние (1) на выходе схемы И 29 и срабатывание второго ждущего мультивибратора 30, что вызывает срабатывание, коммутирующего блока 21 К-го сигнализатора и переход в режим Передача. При этом вход избирательного усилител  18 отключаетс  от третьего входа блока 21 и подключаетс 

к кварцевому резонатору 17 (вход 3 - выход 5 блока 21). При этом усилитель 18 переходит в режим генератора высокочастотного напр жени . Это напр женнее частотой fa, отличающейс  от частоты генератора 7,усиливаетс  усилителем 19 и через первую контактную группу (вход 1 - выход 1 блока 21) поступает на второй вход блока 15 и через него в линию передачи. В режиме Передача питание усилител  18 второй контактной

парой блока 21 (вход 2 - выход 4) отключаетс  от блока 20 питани  и подключаетс  (вход 2 - выход 3) к выходу блока 26 задержки , что приводит к генерации в линию радиоимпульса с частотой наполнени  f2, изменению напр жени  на выходе блока 25 и запиранию схемы И 22, предотвращающей поступление радиоимпульса на второй ход блока 26 задержки. По завершению действи  положительного импульса мультивибратора 30 коммутирующий блок 21 возвращаетс  в исходное состо ние и в случае неустранённого КЗ происходит повторное срабатывание блока 26 задержки в последовательности , описанной выше (фиг. 5).

Рассмотрим функционирование сигнализаторов К+1, К+2 (и т.д. к концу линии передачи) после момента короткого замыкани  за К-й опорой справа.

Короткое замыкание по аналогии с К-м сигнализатором вызывает в К+1 (и т.д.) формирование1 положительного потенциала на выходе блока 25 и запуск первого ждущего мультивибратора 27. Однако, до момента по влени  положительного импульса на выходе блока 27 на первом входе триггера 28 по вл етс  опережающий импульс , поступающий от К-го сигнализатора по цепочке: лини  передачи - вход 1 блока 4 - блок 22 (схема И - открыта) - блок 23 - вход 2 блока 26. В результате на выходе триггера 28 по вл етс  напр жение положительной пол рности, при этом напр жение на управл ющем входе схемы 29 соответствует уровню лог. О. Поэтому запуск второго ждущего мультивибратора.30 не происходит. По вление положительного импульса на выходе блока 27 приводит к изменению пол рности выходного напр жени  триггера 28, перемене логических уровней на входах схемы И 29, сохранению уровн  на выходе схемы 29, и как следствие сохранениюрежима Прием сигнализатора К+1, К+2 и т.д. (фиг. 5). Таким образом, в линии, левее места КЗ будет существовать последовательность радиоимпульсов , порождаема  сигнализатором, установленным на К-й опоре, причем импульсы разделены посто нным интервалом Гк К Дс. Следовательно, информативными признаками о месте короткого замыкани   вл ютс  врем  по влени  первого импульса от момента КЗ в линии и интервал между импульсами. Фиксаци  информативных признаков осуществл етс  индикатором 3, устанавливаемым в конце линии.

При наличии короткого замыкани  в месте установки К-й опоры, как было показано, ее сигнализатор излучает в линию радиоимпульсы , поступающие на первый вход индикатора 3. Одновременно на второй его вход поступает синхронизирующий импульс с выхода 3 сигнализатора, установленного в

конце линии (р дом с фиксирующим прибором ). В результате происходит запуск генератора 8 тактовых импульсов 8, счетчиков 11 и 14, открытие схемы Hi 10 , что обеспечивает подсчет общего времени наличи  короткого замыкани  в линии счетчиком 11, поступление огибающей импульса на инвертирующий вход схемы И 13, закрытие ее и фиксацию, таким образом, счетчиком 14 интервала тк, пропорционального, как было показано, номеру опоры, правее которой находитс  место короткого замыкани . Следовательно , счетчик 14 фиксирует номер опоры (место КЗ), а счетчик 11 - врем  короткого замыкани . Использованный в индикаторе 3 алгоритм фиксации места КЗ обладает высокой помехоустойчивостью. Действительно, показани  счетчика 14 возникают только при наличии синхронизирующего напр жени  на выходах блоков 25 всех

приборовЗ, расположенные левее места КЗ. Кроме того, показани  возобновл ютс  строго через интервал r KAt , что может быть использовано в устройстве управлени  дл  проверки истинности короткого замыкани .

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет автоматически определ ть место короткого замыкани  с точностью до межопорного рассто ни  (50-150 м), в то

врем  как в известном устройстве определ ют это место с точностью до нескольких километров, существенно сокращать врем  определени  места короткого замыкани  до времени аварийного отключени  линии; устран ть необходимость проведени  поисковых работ по обнаружению места замыкани . При использовании предлагаемого устройства отпадает необходимость релейной защиты. Кроме того, повышаетс 

Claims (2)

1. надежность энергоснабжени , сокращаетс  аварийный недоотпуск электроэнергии. Формула изобретени  1. Устройство дл  определени  места короткого замыкани  линии электропередачи , содержащее зажимы дл  подключени  к контролируемой линии и индикатор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  достоверности определени  места короткого замыкани  и сокращени  времени контрол , в него введены N сигнализаторов короткого замыкани , где N - число точек контрол  на линии электропередачи, первые входы которых подключены через трансформаторы тока к зажиму дл  подключени  к контролируемой линии, а вторые через разделительные конденсаторы к зажимам дл  подключени  к контролируемой линии, причем сигнализаторы короткого замыкани  установлены на опорах контроли- руемой линии, источник переменного напр жени , входом через трансформатор тока соединенный с зажимом дл  присоединени  к началу контролируемой линии, а выходом через разделительный конденса- тор - с зажимом дл  подключени  к контролируемой линии, первый вход индикатора подключен к концу контролируемой линии, а второй его вход соединен с третьим выходом одного из сигнализаторов короткого за- мыкани .
2. 2. Устройство по п. 1,отличающее- с   тем, что сигнализатор короткого замыкани  содержит входной блок, состо щий из блока св зи с линией электропередачи, кварцевого резонатора, избирательного усилител , выходного усилител , блока питани , коммутирующего блока, демодул тора , блока сравнени , блока задержки, включающего в себ  первый ждущий мультивибратор , элемент И и детектор, при этом первый вход блока св зи с линией электропередачи  вл етс  входом сигнализатора ко

   роткого замыкани , а второй вход подключен к первому выходу коммутирующего блока , выход блока св зи соединен с вторым выходом входного блока, выходы выходного усилител  и блока питани  соединены соответственно с первым входом и четвертым выходом коммутирующего блока, второй выход которого соединен через демодул тор с первым входом блока сравнени , второй вход этого блока  вл етс  вторым входом Сигнализатора короткого замыкани , выход блока сравнени  подключен к первому входу блока задержки и к третьему выходу сигнализатора , второй вход блока задержки через последовательно соединенные детектор и элемент И подключен к первому входу сигнализатора, при этом инвертирующий вход элемента И соединен с выходом блока задержки, соединенного также с управл ющим входом коммутирующего блока и с третьим его выходом, причем второй и третий его входы соединены соответственно с шиной питани  и входом избирательного усилител , контур которого через трансформатор соединен с входом выходного усилител  и через кварцевый резонатор с п тым выходом коммутирующего блока, шестой выход которого соединен с вторым выходом входного блока.

   л-1

   Опора левее места к, з.

   Место к,з.

   LA

   Ялора  раЈее места к.з.