Адаптивный способ определения поврежденного присоединения и места однофазного замыкания в сети с изолированной нейтралью

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и релейной защите и предназначен для одновременного определения поврежденной линии, расстояния до места однофазного замыкания на землю в воздушных трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью 6-35 кВ и последующего отключения. Технический результат: возможность определения тока нулевой последовательности предшествующего режима каждой линии при реализации назначения. Сущность: для определения поврежденной линии и места повреждения в сети с изолированной нейтралью запоминают ток нулевой последовательности предшествующего режима каждой линии при периодическом кратковременном замыкании фазы в нормальном режиме со стороны источника питания. Определяют изменение тока нулевой последовательности каждой линии и сравнивают его с соответствующей уставкой для каждой линии. Если на одном из присоединений ток изменил направление и он больше уставки, то делают вывод о повреждении линии и отключают ее. Место повреждения линии определяют по формуле. 2 ил.

 

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к контрольно-измерительной технике и релейной защите, и может найти применение для одновременного определения поврежденной линии, расстояния до места однофазного замыкания на землю в воздушных трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью 6-35 кВ и последующего отключения.

Известен способ определения поврежденной линии [А.М.Федосеев. Релейная защита электрических систем. М.: Энергия, 1976], суть которого заключается в том, что поочередно производят отключение каждой линии подстанции и следят за исчезновением повреждения. При исчезновении замыкания делается вывод, что отключенная линия является поврежденной. Однако этот способ имеет серьезный недостаток - срабатывается ресурс коммутационной аппаратуры. Вследствие этого необходимо часто проводить профилактические и ремонтные работы. К тому же для взрыво- и пожароопасных производств замыкание на землю необходимо отключать без выдержки времени (или с очень малым временем) и нельзя включать линию и подстанцию без его устранения. Поэтому на подстанции порой трудно установить поврежденное присоединение и необходимо осматривать всю сеть.

Наиболее близким по технической сущности, реализованным в устройстве [патент РФ №2174690, G01R 31/08. Способ определения поврежденного присоединения и места однофазного замыкания в сети с изолированной нейтралью. Опубл. 10.10.2001. Бюл. №28./ Авданин В.В., Никитин К.И., Тупуреин В.Ю.], является способ, основанный на контролировании значения тока нулевой последовательности каждой линии, запоминании ток нулевой последовательности, суммировании токов нулевой последовательности линий, производят деление вычисленного сигнала, запоминают ток нулевой последовательности предшествующего режима каждой линии, определяют изменение тока нулевой последовательности каждой линии и сравнивают его с соответствующей уставкой для каждой линии, если на одном из присоединений ток изменил направление и он больше уставки, то делают вывод о повреждении линии и отключают ее, а место повреждения линии определяют по формуле:

I_ЗП - аварийный ток нулевой последовательности поврежденной линии;

ΣI_НП - суммарный ток нулевой последовательности неповрежденных линий;

I_ЗД - доаварийный ток нулевой последовательности поврежденной линии;

I_З2, …, I_Зn - емкостной ток линий 2, …, n подстанции;

С₀ - удельная емкость линии;

U - напряжение сети;

l_1.1 - длина поврежденной линии от подстанции до места повреждения;

l_1.2 - длина поврежденной линии от места повреждения до конца.

Однако в данном способе не раскрыто каким образом происходит контролирование значения тока нулевой последовательности каждой линии, так как в нормальном режиме такой ток отсутствует.

Задача изобретения состоит в определении значения тока нулевой последовательности каждой линии при отсутствии повреждения.

Поставленная задача может быть решена таким образом, что ток нулевой последовательности предшествующего режима каждой линии запоминают при периодическом кратковременном замыкании одной из фаз через дополнительное сопротивление или без него в нормальном режиме у источника питания.

На Фиг.1 и 2 изображены: 1, 2, … n линии электропередачи №1, №2, … №n; 3 - генератор сети или обмотка трансформатора; 4 - коммутационный элемент для создания кратковременного искусственного однофазного замыкания; 5 - ограничивающий резистор; 6 - место однофазного замыкания на землю.

В нормальном режиме работы емкостные токи нулевой последовательности сети невелики. При искусственном кратковременном замыкании одной из фаз коммутационным элементом 4 (как показано на фиг.1) через резистор 5 (или без него) со стороны источника питания 3 протекают емкостные токи I_C1, I_C2, … I_Cn в каждой ЛЭП, пропорциональные их длинам, и направлены от шин в линию:

где С₀ - удельная емкость линии;

l1, l2, …, ln - длины 1, 2, …, n-ой линий;

ω - круговая частота, ω=2πf, f - промышленная частота;

U_ф - фазное напряжение сети.

Эти токи нулевой последовательности предшествующего режима каждой линии запоминают.

При аварийном замыкании (фиг.2) одной из фаз на землю любой линии, например линии 1 в точке 6, по поврежденной линии протекает ток I_З1, место повреждения делит линию на два участка с длинами l_1.1 и l_1.2

Токи нулевой последовательности I_З2, …, I_Зn неповрежденных линий 2, … n в аварийном режиме не изменят свои величины и направления:

а в поврежденной линии ток поменяет направление (фаза изменится на 180°) и будет протекать от линии к шинам. Он вызван емкостью неповрежденной части линии и сложится с емкостными токами всех неповрежденных линий:

Таким образом, периодически определяя изменение тока нулевой последовательности (ТНП) каждой линии и сравнивая его с соответствующей уставкой для каждой линии, определяют поврежденную линию (в данном примере это 1, в точке 6). Находится суммарный аварийный ТНП неповрежденных линий:

Вычисляют разницу между аварийным ТНП поврежденной линии и суммарного аварийного ТНП неповрежденных линий

Зная предварительно запомненное значение доаварийного ТНП поврежденного присоединения:

найдем частное от деления разницы между аварийным ТНП поврежденной линии и суммарным аварийным ТНП неповрежденных линий (6) на значение доаварийного ТНП поврежденного присоединения (7):

которое равно доли до места повреждения от всей длины линии доаварийного режима.

Таким образом, по предлагаемому способу можно определить поврежденную линию, расстояние до места повреждения и произвести отключение поврежденной линии с временем, соизмеримым с временем нескольких периодов промышленной частоты.

Адаптивный способ определения поврежденного присоединения в сети с изолированной нейтралью, заключающийся в том, что запоминают ток нулевой последовательности предшествующего режима каждой линии, контролируют значение тока нулевой последовательности каждой линии, запоминают ток нулевой последовательности, определяют изменение тока нулевой последовательности каждой линии и сравнивают его с соответствующей уставкой для каждой линии, если на одном из присоединений ток изменил направление и он больше уставки, то делают вывод о повреждении линии и отключают ее, суммируют токи нулевой последовательности неповрежденных линий и место повреждения линии определяют по формуле:

I_ЗП - аварийный ток нулевой последовательности поврежденной линии;
ΣI_НП - суммарный ток нулевой последовательности неповрежденных линий;
I_ЗД - доаварийный ток нулевой последовательности поврежденной линии;
l_1.1 - длина поврежденной линии от подстанции до места повреждения;
l_1.2 - длина поврежденной линии от места повреждения до конца, отличающийся тем, что ток нулевой последовательности предшествующего режима каждой линии запоминают при периодическом кратковременном замыкании одной из фаз через дополнительное сопротивление или без него в нормальном режиме у источника питания.