способ определения места повреждения разветвленной линии электропередачи

Формула изобретения

Способ определения места повреждения разветвленной линии электропередачи заключающийся в том, что в начале ЛЭП и в конце каждого ответвления устанавливают устройства контроля напряжения, число которых на единицу больше числа контролируемых ответвлений, фиксируют время прихода переднего фронта импульса, в качестве импульсов используют скачок фазного напряжения, одновременно всеми устройствами регистрируют время прохождения скачка фазного напряжения в единой шкале времени, синхронизированной от спутниковых сигналов глобальной системы позиционирования, передают зарегистрированные времена в диспетчерский центр для их автоматической обработки, где для зафиксированных времен от каждой пары устройств контроля напряжения разностно-дальномерным способом определяют поврежденное ответвление, отличающийся тем, что для зафиксированных времен от каждой пары устройств, одно из которых находится на поврежденном ответвлении, разностно-дальномерным способом определяют оценки расстояния до места повреждения на поврежденном ответвлении, а оценки расстояния уточняют на основе решения системы уравнений для определения места повреждения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите, и предназначено для реализации в устройствах определения места повреждения разветвленных линий электропередач (ЛЭП).

Известен «Способ определения места повреждения распределительных сетей» [Патент РФ № 2368912, МПК G01R 31/08, опубл. Б.И. № 27 от 27.09.2009], по которому в исследуемую линию генерируют зондирующие импульсы, принимают отраженные сигналы и место повреждения точно и однозначно определяют по отсутствию отраженного импульса с информационным признаком, индивидуализирующим, по крайней мере, конкретное ответвление, в котором согласно предложению в качестве зондирующих импульсов используют дискретно-кодированные сигналы, а в качестве информационного признака, индивидуализирующего конкретное ответвление или фазу ответвления, используют согласованную фильтрацию дискретно-зондированного сигнала на концах линии.

Недостатком способа является большое затухание зондирующих сигналов и соответственно невозможность использования на длинных линиях с многими ответвлениями.

Известны волновые способы определения места повреждения линии электропередач [Например, Г.М.Шалыт Определение мест повреждения в электрических сетях. - М.: Энергоатомиздат, 1982, стр.18-22].

Они основаны на измерении времени между моментами достижения концов линии фронтами электромагнитных волн, возникающих в месте повреждения.

Однако непосредственно использовать эти способы на разветвленной линии электропередачи невозможно. На таких линиях имеет место неоднозначность ответвления, на котором произошло повреждение.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является «Способ определения места однофазного замыкания на землю в разветвленной воздушной линии электропередач, способ определения места междуфазного короткого замыкания в разветвленной воздушной линии электропередач и устройство контроля тока и напряжения для их осуществления» [Патент РФ № 2372624, МПК G01R 31/08, опубл. 10.11.2009]. Способ определения однофазного замыкания на землю в разветвленной воздушной ЛЭП с изолированной нейтралью, заключается в том, что фиксируют время прихода переднего фронта импульса, в начале ЛЭП и в конце каждого ответвления устанавливают на проводах высоковольтной ЛЭП устройства контроля тока и напряжения, число которых на единицу больше числа контролируемых веток, в качестве импульсов используют скачок фазного напряжения в единой шкале времени, синхронизированной от спутниковых сигналов глобальной системы позиционирования, передают зарегистрированные времена в диспетчерский центр для их автоматической обработки, где для зафиксированных времен от каждой пары устройств контроля тока и напряжения разностно-дальномерным способом определяют поврежденную ветку, а для зафиксированных времен от пары устройств контроля тока и напряжения, одно из которых находится на поврежденной ветке, разностно-дальномерным способом определяют место повреждения на этой ветке.

Недостатком способа-прототипа является низкая точность определения места повреждения разветвленной линии электропередачи.

Задача изобретения - повышение точности способа определения места повреждения разветвленной линии электропередачи.

Поставленная задача реализуется способом определения места повреждения разветвленной линии электропередачи, заключающимся в том, что в начале ЛЭП и в конце каждого ответвления устанавливают устройства контроля напряжения, число которых на единицу больше числа контролируемых ответвлений, фиксируют время прихода переднего фронта импульса, в качестве импульсов используют скачок фазного напряжения, одновременно всеми устройствами регистрируют время прохождения скачка фазного напряжения в единой шкале времени, синхронизированной от спутниковых сигналов глобальной системы позиционирования, передают зарегистрированные времена в диспетчерский центр для их автоматической обработки, где для зафиксированных времен от каждой пары устройств контроля напряжения разностно-дальномерным способом определяют поврежденное ответвление. Согласно предложению для зафиксированных времен от каждой пары устройств, одно из которых находится на поврежденном ответвлении, разностно-дальномерным способом определяют оценки расстояния до места повреждения на поврежденном ответвлении, а оценки расстояния уточняют на основе решения системы уравнений для определения места повреждения.

Предлагаемый способ определения места повреждения разветвленной линии электропередачи может быть реализован устройством, реализующим способ-прототип [Патент РФ № 2372624, МПК G01R 31/08, опубл. 10.11.2009].

На фиг.1 представлена структурная схема разветвленной линии электропередачи, поясняющая определение места повреждения согласно предлагаемому способу.

Способ реализуется следующим образом.

При осуществлении способа определения места повреждения разветвленной линии электропередачи используется многосторонняя локация как в начале ЛЭП, так и в конце каждого ответвления. В момент повреждения ЛЭП возникает скачок напряжения и распространяются волны напряжения к концам линии. Эти волны напряжения регистрируются соответствующими устройствами контроля напряжения, в состав которых входят приемники спутниковых сигналов глобальной системы позиционирования. Устройства устанавливают в начале ЛЭП и в конце каждого ответвления. В устройствах осуществляется измерение времени распространения скачка напряжения от повреждения до каждого из концов ЛЭП, причем измерения производятся синхронизировано в единой шкале времени. Параметры зарегистрированных сигналов (скачков) напряжения с использованием режима регистрации радиомодемов передаются в диспетчерский центр для последующей автоматической обработки.

Сначала на диспетчерском центре определяется поврежденное ответвление. Выбор поврежденного ответвления осуществляется разностно-дальномерным способом аналогично способу прототипу. При этом могут учитываться, например, следующие соображения. Из всех пар устройств контроля напряжения выбирается такая, в которой зарегистрированные времена распространения фронта скачка напряжения по ЛЭП являются наименьшими. Используя конструктивные особенности линии (длины ответвлений) и учитывая соотношение времен фиксации фронта напряжения, можно определить поврежденное присоединение.

В дальнейшем реализуется определение места повреждения по уточненным алгоритмам для выбранного ответвления ЛЭП. Для любой пары устройств, местоположение которых известно, имеем зарегистрированные времена прохождения фронта скачка напряжения T_i и T_j, на основе которых составляем уравнения

; ;

где - скорость распространения скачка напряжения по ЛЭП (близка к скорости света); x - расстояние от места повреждения до i-го устройства; L_j - длина j-го ответвления; L_i - длина i-го ответвления; P_ij - расстояние между началом i-го и j-го ответвления по магистрали ЛЭП.

Подстановка (1) в (2) дает искомое место повреждения, оценка расстояния до которого от i-го устройства контроля напряжения определяется согласно выражению

.

Использование нескольких вариантов выбора устройств i и j позволяет получать несколько оценок расстояния и реализовать более точный алгоритм определения места повреждения за счет привлечения большего объема доступной информации.

Пусть расстояние до повреждения x₁ вычислено с ошибкой при использовании пары устройств контроля напряжения i и j

x=x₁+ x.

Воспользуемся дополнительным расчетом расстояния до повреждения x₂ для комплектования этой ошибки

x=x-x₂.

выбрав пару устройств контроля напряжения i и m. Приходим к системе уравнений

Решение системы уравнений определяет выражение для уточненного расчета расстояния до повреждения

,

.

Полученная таким образом система уравнений позволяет реализовать более точное определение места повреждения. Очевидно, что неточные измерения разности времени (T_i -T_j) могут быть компенсированы более точностными измерениями разности (T_m-T_i).

При наличии достаточного количества устройств контроля напряжения по аналогии могут быть привлечены дополнительные измерения. В этом случае система уравнений может включать три, четыре и т.д. уравнения.

Приведенные рассуждения обоснуем поясняющим примером (фиг.1). Пусть повреждение произошло на ответвлении к ПС 2, где расположено i-oe устройство контроля напряжения. Предположим, что на ответвлении к ПС 1 имеется неоднородность (обозначена заштрихованным участком на фиг.1), которая приводит к неточным измерениям j-го устройства контроля напряжения. Привлечение дополнительного измерения m-ым устройством контроля (ответвление к ПС 3) позволит компенсировать возникающую ошибку. Возможно дальнейшее повышение точности определения места повреждения ЛЭП за счет использования измерений на ответвлении к ПС 4.

Таким образом, предлагаемый способ определения места повреждения разветвленной линии электропередачи использует больше измерений устройствами контроля напряжения по сравнению со способом-прототипом, обладает поэтому повышенной точностью и может быть реализован в электрических сетях различного класса напряжений.