Способ определения расстояния до места замыкания на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения . Устройство для осуществления , способа определения расстояния до места замьжания на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью , содержит конденсатор (К) 1, источник 3 постоянного тока управляемый ключ (УК) 4, привод 8 поврежденной фазы линии с комплексным сопротивотением 9 и активным переходным сопротивлением 10 замыкания на землю и измерительный блок (Б) 13. Цель достигается тем, что в устройство введены К 2, шунты 11, 12, УК 5-7, измерительный Б 14, вычислительный Б 15 и Б 16 индикации, заряжают К 2 от источника 3 постоянного тока, затем его разряжают, измеряют частоту свободных колебаний в контуре и определяют расстояние до места замыкания на землю. Изобретение позволяет исключить влияние активного сопротивления контура на результат измерения и может быть использовано в электрических сетях с изолированной нейтралью. 2 с.п, ф-лы, 2 ил. с Ф (Л IV9

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 01 R 31/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3923906/24-21 (22) 03,06.85 (46) 15.02.87.. Бюл. И - 6 (71) Московский институт инженеров сельскохозяйственного производства им. В.П.Горячкина (72) В.И.Сукманов,и А.А.Иванов (53) 621.317.333 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 287185, кл, G 01 R .31/08, 1969.

Клеменц А.Б., Солуянов Л.Н,, Коноплянцев О.А. Частотный метод определения расстояния до места повреждения в проводных сетях. В кн.

Электрификация сельского хозяйства.

Саратов, ССХИ, 1974, вып. 40, с. 40-48. (54) СПОСОБ 011РЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЯ

ДО МЕСТА ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения — повышение точности измерения. Устройство для осуществления

„„SU 1290212 А1 способа определения расстояния до места замыкания на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью, содержит конденсатор (К) 1, источник 3 постоянного тока, управ-, ляемый ключ (УК) 4, привод 8 поврежденной фазы линии с комплексным сопротивлением 9 и активным переходным сопротивлением 10 замыкания на землю и измерительный блок (Б) 13.

Цель достигается тем, что в устройство введены К 2, шунты 11, 12, УК

5-7, измерительный Б 14, вычислительный Б 15 и Б 16 индикации, заряжают К 2 от источника 3 постоянного тока, затем его разряжают, измеряют частоту свободных колебаний в контуре и определяют расстояние до места замыкания на землю. Изобретение позволяет исключить влияние активного сопротивления контура на результат измерения и может быть использовано в электрических сетях с изолированной нейтралью. 2 с,п. ф-лы, 2 ил, 1? 90212 где r — удельное активное сопротиво ление провод — земля.

Аналогично при подключении второго35 конденсатора емкостью С> колебания происходят с собственной частотой

С, равной У где R — переходное сопротивление в и месте замыкания.

Возводя обе части выражений (1) и (2) в квадрат, а затем из первого выражения вычитая второе, можно исключить из формулы член с активным сопротивлением контура

Е Ы

Тогда иэ выражения (3) получим формулу для расчета расстояния 1 до замыкания на землю (3) 5О

55 (4) С,-С, 1

Необходимость выбора емкости конденсатора С,, на порядок больше чем

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения рассто.яния до места замыкания фазы на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью.

Целью изобретения является повышение точности измерения путем исключения влияния активного сопротив10 ления контура на результат измерения.

На фиг, 1 представлена схема уст ройства, реализующего способ определения расстояния до места замыкания на землю в электрических сетях с изоil5 лированной нейтралью; на фиг. 2— временные диаграммы напряжений на элементах схемы, поясняющие работу устройства.

Сущность предлагаемого способа

20 заключается в следующем.

При подключении к проводу поврежденной фазы линии предварительно заряженного первого конденсатора в контуре, образованном емкостью С, этого конденсатора и индуктивностью Е. участка линии до места замыкания на землю, возникают колебания с собственной частотой U, равной емкость провода поврежденнои линии относительно земли обусловлена тем, что при таком условии последняя не оказывает существенного влияния на процессы„ происходящие в контуре, и ее можно не учитывать, Устройство для реализации способа (фиг. 1) содержит первый и второй конденсаторы 1 и 2, источник 3 постоянного тока, четыре управляемых ключа 4-7, провод 8 поврежденной фазы линии с комплексным сопротивлением 9 и активным переходным сопротивлением 10 замыкания 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 соединены с шиной земля и отрицательным полюсом источника 3 псстоянного тока, второй вывод первого конденсатора 1 соединен через пер- вый управляемый ключ 4 с положительHblM IIoJIK)coM источника 3 постоянного тока и через последовательно соеди— ненные первый шунт 11 и второй управляемый ключ 5 с проводом 8 поврежденной фазы линии, второй вывод второго конденсатора 2 соединен через третий управляемый ключ 6 с положительным полюсом источника 3 постоянного тока и через последовательно соединенные второй шунт 12 и четвертый управляемый ключ 7 с проводом

8 поврежденной фазы линии, измерительные выводы первого шунта 11 соединены соответственно с первыми 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 ин,цикации.

Измерительный блок 13 (14) устройства содержит последовательно соединенные компаратор 17 (18) и фильтр

19 (20) нижних частот, причем первый и второй входы компаратора 17 (18) соединены соответственно с первым и вторым входами измерительного блока

13 (14), выход которого соединен с выходом фильтра 19 (20) нижних частот.

1290212

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 сумматоравычитателя 23 и умножителя 24, вторые входы которых соединены с выходом второго квадратора 22, а их выходы соединены соответственно с первым и вторым входами делителя 25, выход которого соединен с выходом вычислительного блока 15. !

10 !

Устройство работает следующим образом.

При подаче управляющего импульса на первый управляемый ключ 4 (фиг.1) он открывается и происходит заряд первого конденсатора 1 от источника 3 постоянного тока до величины

его выходного напряжения. При спадании тока заряда до нуля первый управляемый ключ 4 закрывается. В мо— мент времени открывается второй управляемый ключ 5 и подключает заряженный первый конденсатор 1 к проводу 8 поврежденной фазы линии, при этом в образовавшемся контуре, включающем в себя первый конденсатор 1, первый шунт 11, второй управляемый ключ 5, комплексное сопротивление 9 участка линии до места замыкания на землю и переходное активное сопротивление 10 в месте .замыкания с момента времени t, до момента времени tc протекает положительная полуволна тока колебательного разряда первого конденсатора 1 (фиг. 2а). В момент вре— мени t,, ток, протекающий через второй управляемый ключ 5, спадает до нуля и он закрывается, Одновременно со вторым управляемым ключом 5 в момент времени t (фиг.2a) открывается третий управляемый ключ

6, и происходит заряд второго конденсатора 2 от источника 3 постоянного тока также до величины его выходного напряжения. При спадании тока заряда до нуля третий управляемый ключ 6 закрывается °

В момент времени t< (фиг. 2a) открывается четвертый управляемый ключ

7, который подключает заряженный второй конденсатор 2 к проводу 8 поврежденной фазы линии, а также открывается первый управляемый ключ 4 и при этом снова происходит заряд первого конденсатора 1 от источника 3 постоян coro тока. При открывании четвертого управляемого ключа 7 в контуре, включающем в себя второй конденсатор 2, второй шухт 12, четвертый управляемый ключ 7, комплексное сопротивление 9 участка линии до места замыкания на землю и переходное активное сопротивлен се 10 в месте замыкания, с момента времени t до момента времени протекает положительная полуволна тока колебательного разряда второго конденсатора 2 (фиг. 2б).

Далее в момент времени tä вновь открываются второй и третий управляемые ключи 5 и 6 и процессы повторяются.

При протекании тока через первый и второй шунты 1 l и 12 на них появ— ляются напряжения, представляющие собой последовательности следующих друг эа другом импульсов синусоидальной формы (фиг, 2а, б). Длительность отдельного импульса напряжения на первом шунте 11 равна половине периода Т, /2 тока колебательного разряда с частотой свободных колебаний с3 первого конденсатора 1.

Соответственно длительность отдельного импульса напряжения на втором шунте 12 равна половине периода Т /2 тока колебательного разряда с частотой свободных колебаний Q второго конденсатора 2. Напряжения с шунтов подаются на входы компараторов 17 и

18 соответственно первого и второго измерительных блоков 13 и 14 и при этом на выходах компараторов 17 и

18 появляются напряжения, представляющие собой последовательность импульсов прямоугольной формы с одинаковой амплитудой (фиг. 2в, г).Длительность импульсов напряжения на выходе компаратора 17 равна длительности импульсов напряжения на первом шунте 11, а длительность импульсов напряжения на выходе компаратора 18 равна длительности импульсов на втором шунте 12. Из выходных напряжений компараторов 17 и 18 с помощью фильтров 19 и 20 выделяются постоянные составляющие напряжений, соответственно U, и U (фиг. 2д, е).

Ввиду того, что амплитуда импульсов выходных напряжений компараторов одинакова и определяется напряжением

1290212 источника питания этих комлараторов, то, следовательно, постоянные составляющие напряжений U u U зависят от длительности импульсов Т,/2 и Т /2, которые в свою очередь зависят от частоты свободных колебаний И, и G)

Связь постоянных составляющих напряжений U u U с длительностью имг пульсов Т,/2 и Т /2 может быть записана в следующем виде:

Ui k Т,/2

U = 1с ° Тг/2 > (5) где k — коэффициент пропорциональности, одинаковый у обоих измерительных блоков 13 и 14, Учитывая известное соотношение между периодом и собственной частотой колебаний сд = 27Г=2Я/Т и подставляя его в соотношение (5), можно выразить частоты свободных колебаний М, и И через постоянные составляющие напряжений U u U г

U,=k ° Т,/2 = k (G3, U =k Tz/2 = k (G3z

z или

k «/U, (6) 2 / 2

Используя соотношение (6), формулы (4) для расчета расстояния 7 до места замыкания на землю можно эаписать в следующем виде:

С -С, 1 2- (ПгУ ) г 2

Ul Uz (Ог > (7) где k" "— коэффициент, равный

С.„-С, 1 22

2 О

Постоянные составляющие напряжений U è Б подаются соответственно на первый и второй входы блока !5 и в нем производится расчет расстояния

E до места замыкания на землю по формуле (7), Причем расчет производится в следующей последовательности. С помощью первого 21 и второго 22 квадра торов значения постоянных составляющих напряжений U Uz возводятся в квадрат и поступают на входы сумматора-вычитателя 23 и умножителя 24 °

Выходное напряжение сумматора-вычитателя 23 пропорционально П -.U а

2 выходное напряжение умножителя 24 г пропорционально Б П . Эти начряже1 ния далее подаются на входы делителя 25, который производит их деление друг на друга в соответствии с формулой (7), и на его выходе фоэмируется напряжение, пропорциональное расстоянию 2 до места замыкания на

1О землю. Результат расчета расстояния представляется с помощью блока 16 индикации в цифровом виде °

Предлагаемый способ можно также использовать для определения рассто15 яния до мест двухфазных коротких замыканий.

Формула изобретения

1 (2 2 )

45 где 1 — расстояние до места замыкания на землю;

С,, С вЂ” емкости первого и второго конденсаторов;

1. — удельная индуктивность коно тура провод-земля, 1,>И2 — измеряемые частоты свободных колебаний контуров.

2.. Устройство для определения расстояния до места замыкания на землю в электрических сетях с изо лированной нейтралью, содержащее первый конденсатор, источник постоянного тока, первый управляемый ключ

С -Ci

С С210

1. Способ определения расстояния до места замыкания иа землю в элект.рических сетях с изолированной нейтралью, заключающийся в том, <то заряжают первый конденсатор, емкость которого на порядок больше емкости провода поврежденной линии относительно земли, от источника постоянного тока, разряжают его в кон:туре поврежденная фаза линии — земля и измеряют частоту свободных колебаний в контуре и определяют расстояние до места замыкания, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения, дополнительно заря— жают от источника постоянного тока второй конденсатор, емкость которого

35 больше емкости первого конденсатора, затем его разряжают, в контуре поврежденная фаза линии — земля, из— меряют ::астоту свободных колебаний в контуре, а определение расстояния до места замыкания на землю осуществляют по формуле

1290212 и первый измерительный блок, причем первый вывод первого конденсатора соединен с землей и с отрицательисточника постоянного тока, второй вывод второго конденсатора соединен через третий управляемый ключ с положительным полюсом источника постоным полюсом источника постоянного через последовательно соединенные первый шунт и второй управляемый ключ подключен к проводу поврежден.ной фазы линии, первый вывод второго конденсатора также соединен с землей и с отрицательным полюсом кации.

Составитель В.Быков

Редактор Н,Горват Техред А.Кравчук Корректор А. Тяско

Заказ 7895/41 Тираж 751 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тока, о т л и ч а ю ш е е с я 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

5 янного тока и через последовательно соединенные второй шунт и четвертый управляемый 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, измерйтельные 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 инди