[1]Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике, а именно к способам, предназначенным для определения места повреждения электрических сетей.
[2]При эксплуатации электрических сетей важным моментом является своевременный поиск и устранение аварий на линиях электропередачи. Протяженность линий электропередач настолько велика, что оперативное определение в них места повреждения становится одной из самых важных и трудно решаемых задач. При этом точная информация о виде аварии и направлении, на котором она произошла, значительно снижает трудовые и временные затраты, необходимые для устранения аварии. В настоящее время известен ряд используемых как импедансных, так и волновых методов, которые позволяют определять наличие короткого замыкания в электросети, а также приблизительно определять, в каком месте линии электропередачи произошла авария.
[3]Предлагаемый способ определения места повреждения кабельных и воздушных линий электропередачи предназначен для определения поврежденного участка на воздушных и кабельных линиях распределительных электросетей напряжением 6-35 кВ. При этом предлагаемый способ предназначен для определения места повреждения в радиальных сетях, а также в разомкнутых, замкнутых кольцевых сетях, кольцевых сетях с питанием с двух сторон, с автоматическим или ручным восстановлением энергоснабжения.
[4]Известен способ определения расстояния до места повреждения, связанного с землей на линии электропередачи трехфазного тока (патент РФ № 2688889, МПК G01R 31/08, опубликовано 22.05.2019, состоящий в том, что с целью повышения точности определения места повреждения измеряют время между появлением фронта волны тока или напряжения без нулевой составляющей и появлением волны тока или напряжения нулевой составляющей, расстояние до места повреждения определяют как отношение измеренного времени к разности обратных значений скоростей волны тока или напряжения нулевой составляющей и волны тока или напряжения без нулевой составляющей.
[5]Недостатками рассматриваемого способа является определение места положения повреждения линии электропередач только при типе аварии - короткое замыкание на землю, а также низкая точность определения места аварии из-за отсутствия точной привязки событий к единому стандарту времени.
[6]Известен способ определения расстояния до места повреждения на линии электропередачи выбранный в качестве прототипа предлагаемого изобретения (патент РФ № 2475768, МПК G01R 31/08, по которому на каждом из концов линии измеряют токи и напряжения, выделяют из измеренных токов и напряжений аварийный сигнал, вычисляют коэффициент эксцесса выделенного аварийного сигнала внутри скользящего временного окна, сравнивают вычисленный коэффициент эксцесса с величиной порога, фиксируют момент превышения порога с помощью спутниковой навигационной системы и вычисляют расстояние до места повреждения по разности моментов превышения порога, зафиксированных на концах линии.
[7]Недостатком данного технического решения, принятого в качестве прототипа, является не высокая точность определения места повреждения электросети из-за возможного различия в уровне помех на одном и другом концах ЛЭП. При этом возможна различная задержка по времени от фронта волны переходного процесса до момента его обнаружения, что негативно сказывается на точности определения места повреждения.
[8]Техническим результатом предлагаемого способа является повышение точности определения места повреждения линий электропередач за счет комбинированного применения волнового анализа процессов, протекающих в электросетях и волнового метода двухсторонних измерений.
[9]Технический результат достигается тем, что предлагается способ определения места повреждения кабельных и воздушных линий электропередачи, заключающийся в измерении значений тока и напряжения датчиками, расположенными на концах линии электропередачи, при этом производится непрерывное измерение мнгновенных значений тока и напряжения на частоте 50 Гц и частоте 10 кГц, сравнение мгновенных значений тока и напряжения в высокочастотном диапазоне для определения по взаимной фазе этих параметров направления на однофазное замыкание на землю, сравнение мгновенных значений тока и напряжения в низкочастотном диапазоне для определения факта как однофазного или междуфазного замыкания на линии электропередач, при этом при возникновении волновых процессов в контролируемой линии производится осциллографирование контролируемых на обоих концах линии значений напряжения путем аналого-цифрового преобразования с частотой дискретизации 1 МГц с точной привязкой к единому астрономическому времени посредством использования глобальной системы спутникового позиционирования и с последующим вычислением расстояния до места повреждения электропередачи по разности времени прихода фронта волны на каждый из концов линии электропередачи.
[10]Предлагаемый способ определения места повреждения кабельных и воздушных линий электропередачи заключается в фиксации параметров текущего режима и волновых процессов в двух частотных диапазоны: низкочастотном (50 Гц) и высокочастотном (10 кГц). Сравнение мгновенных значений тока и напряжения в высокочастотном диапазоне позволяет определить взаимную фазу этих параметров и, соответственно, определить направление на однофазное замыкание на землю (волновой принцип). Особенность волнового анализа в том, что он работает независимо от размеров сети, режима компенсации нейтрали, способа питания участка сети (одно- или двухстороннее питание). Низкочастотная регистрация усредненных величин тока и напряжения позволяет отстроиться от импульсных помех и надежно фиксировать факт как однофазного, так и междуфазного замыкания на линии электропередачи.
[11]Для определения места повреждения используется локационный способ, заключающийся в фиксации времени прихода возмущения к точкам установки приборов (концам линии электропередачи) и дальнейшему их сравнению. При одинаковом времени место повреждения расположено на равном расстоянии от концов линии электропередачи.
[12]В предлагаемом способе определения места повреждения кабельных и воздушных линий электропередачи используется высокочастотное аналого-цифровое преобразование с частотой 1 МГц с точной привязкой к единому времени с использованием глобальной системы спутникового позиционирования GPS/ГЛОНАСС. Импульсные возмущения в кривых тока и напряжения фиксируются посредством катушек Роговского (датчиков тока) и имеющихся на подстанции измерительных трансформаторов напряжения. Импульсы возникают при появлении повреждения на ВЛ и фиксируются прибором в момент достижения импульса концов ВЛ, где и установлены датчики. Для вычисления расстояния используется формула:
[13]
[14]где LA - расстояние до места повреждения линии электропередач;
[15]
- длина контролируемой линии электропередач;
[16]
- время достижения волновым процессом первого конца линии электропередач;
[17]
- время достижения волновым процессом второго конца линии электропередач;
[18]ν - скорость распространения волнового процесса.
[19]Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет:
[20]- контролировать текущие режимные параметры сети, такие как ток, напряжение, мощность, частоты - для фазных и линейных величин;
[21]- осциллографировать токи и напряжения при аварийных режимах;
[22]- фиксировать факт однофазных замыканий на землю и междуфазных замыканий в распределительной сети с напряжением 6-35 кВ с определением направления и расстояния до места повреждения.
[23]Использование в качестве датчиков тока катушек Роговского позволяет регистрировать с приемлемой точностью как нормальные, так и аварийные режимы.
[24]Применение предлагаемого способа определения места повреждения кабельных и воздушных линий электропередачи позволяет объединить функции контроля текущего режима, функции регистрации всех видов аварий, а также определения места повреждения с высокой точностью.
