Способ и устройство диагностики мест повреждения кабельных линий электроснабжения



Владельцы патента RU 2539736:

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ) (RU)

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к устройствам и технологиям поиска повреждений в сетях передачи электроэнергии, и может быть использовано для диагностики и предварительной локализации мест повреждений подземных кабельных линий электроснабжения до 35 кВ. Технический результат: повышение точности измерений, упрощение, сокращение материальных затрат на восстановление энергоснабжения потребителей. Сущность: на каждую из жил кабельной линии поочередно подают зондирующий монохроматический сигнал. Напряжение зондирующего монохроматического сигнала поддерживают постоянным, а частоту, начиная с нижних частот, плавно меняют в диапазоне при длинах кабеля до 100 км - от 3·102 до 3·107 Гц, при длинах кабеля до 10 км - от 3·103 до 3·107 Гц, при длинах кабеля до 1 км - от 3·104 до 3·107 Гц. Контролируют на входе кабельной линии электроснабжения ток в жиле, на которую подан зондирующий монохроматический сигнал и потенциал на других жилах. Возрастание тока на входе кабельной линии до некоторого максимума и отсутствие изменения потенциала на других жилах означает обрыв жилы кабеля, снижение сопротивления изоляции (утечка) или короткое замыкание на землю. Возрастание тока на входе кабельной линии до некоторого максимума и изменение потенциала на одной из других жил означает короткое замыкание между жилами кабеля. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к устройствам и технологиям поиска повреждений в сетях передачи электроэнергии, и может быть использовано для диагностики и предварительной локализации мест повреждений подземных кабельных линий электроснабжения до 35 кВ.

Известны способы диагностики локализации места повреждения в электрических сетях и кабелях связи: импульсные, колебательного разряда, волновые, петлевые, емкостные, высокочастотные. Недостатками известных способов и устройств локализации мест повреждений кабельных линий электроснабжения являются: недостаточно высокая точность определения мест повреждения; сложность и дороговизна применяемой аппаратуры и способов; значительное время поиска повреждения; часто необходимость прожига изоляции жил кабеля до переходного сопротивления менее 100 Ом, что сокращает срок службы кабельной линии [А.В. Сакара. Организационные и методические рекомендации по проведению испытаний электрооборудования и аппаратов электроустановок потребителей. - М.: 2006, С.104, 115, 119-120].

Наиболее близким к заявленному из известных технических решений является импульсный метод определения места повреждения и диагностики, с помощью которого можно измерить полную длину кабельной линии, определить расстояние до места повреждения при снижении сопротивления изоляции, коротком замыкании, обрыве жил кабеля. Этот метод включает последовательно-сканирующий аппаратный мониторинг трассы кабельных линий электроснабжения воздействием на кабельную линию электроснабжения зондирующим сигналом и базируется на измерении временной задержки эхосигнала, приходящего от неоднородности, являющейся следствием обрыва, утечки или короткого замыкания в кабеле. При этом зондирующий сигнал представляет собой короткий (ударный) прямоугольный импульс электрического тока, а эхосигнал имеет колоколообразную или близкую к ней форму, что является следствием дисперсии скоростей распространения волн различных длин. Спектр зондирующего сигнала в силу его малой длительности - очень широкий, спектр эхосигнала - существенно меньше из-за большего поглощения составляющих верхней части частотного диапазона. Определение времени задержки представляет трудности из-за нечеткости положения максимума эхосигнала, принимаемого измерителем за момент прихода эхосигнала, что вызывает снижение точности определения места повреждения кабеля. [А.В. Сакара. Организационные и методические рекомендации по проведению испытаний электрооборудования и аппаратов электроустановок потребителей. - М.: 2006, С.104, 115, 119-120].

Известному способу свойственны все вышеуказанные недостатки. Кроме этого, применение известного способа требует соблюдения определенного условия: переходное сопротивление в месте повреждения кабельной линии электроснабжения, в растяжках жил кабеля, в конце кабельной линии должно быть менее 200 Ом. Достижение такого переходного сопротивления прожигом изоляции требует значительных затрат времени и не всегда возможно, но всегда приводит к полному выходу кабеля из строя. Например, при сильной увлажненности кабеля ток только частично пройдет через место пробоя, а будет растекаться далеко за повреждением в виде емкостного тока. Следовательно, импульс будет отражаться от места пробоя не резко, а с постепенным затуханием.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности технологий диагностики и локализации мест повреждения кабельных линий электроснабжения за счет снижения стоимости и затрат ресурсов при выполнении работ, повышения срока службы кабеля за счет исключения вспомогательной операции прожига при определении места повреждения, повышения точности измерений, упрощения и унификации применяемых методик поиска и аппаратуры, сокращения материальных затрат на восстановление энергоснабжения потребителей.

В результате использования предлагаемого изобретения существенно повысится эффективность технологий диагностики и локализации мест повреждения кабельных линий электроснабжения, сократятся затраты времени и материально-технические затраты при проведении работ.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что при поиске мест повреждения кабельных линий электроснабжения на каждую из жил диагностируемой кабельной линии электроснабжения поочередно подают зондирующий монохроматический сигнал, напряжение зондирующего монохроматического сигнала поддерживают постоянным, а частоту, начиная с нижних частот, плавно меняют в диапазоне при длинах кабеля до 100 км - от 3*102 до 3*107 Гц, при длинах кабеля до 10 км - от 3*103 до 3*107 Гц, при длинах кабеля до 1 км - от 3*104 до 3*107 Гц, причем контролируют на входе кабельной линии электроснабжения ток в жиле, на которую подан зондирующий монохроматический сигнал и потенциал - на других жилах, при этом возрастание тока на входе кабельной линии электроснабжения до некоторого максимума и отсутствие изменения потенциала на других жилах означает обрыв жилы кабеля, снижение сопротивления изоляции (утечка) или короткое замыкание на землю на расстоянии от точки измерения, равном

l=0,5λ,

где l - расстояние до точки повреждения кабельной линии электроснабжения, λ=ν/f - длина волны зондирующего сигнала на частотах, соответствующих максимальному значению результата интерференции диагностического и отраженного сигналов, ν - скорость распространения волны тока в кабеле; f - частота максимума тока, а возрастание тока на входе кабельной линии электроснабжения до некоторого максимума и изменение потенциала на одной из других жил означает короткое замыкание между жилами кабеля на расстоянии от точки измерения, равном

l=0,25λ.

Предлагаемый способ локализации мест повреждения кабельных линий электроснабжения базируется на сканирующем мониторинге трассы прокладки кабельных линий электроснабжения в резонансном режиме. Для настройки устройства диагностики мест повреждения кабельных линий электроснабжения в резонансный режим осуществляют регулировку параметров сканирующего диагностического сигнала. В этом режиме в результате интерференции волн токов падающего (диагностического) сигнала и отраженного от места повреждения (эхо) сигнала образуются стоячие волны тока. Если диагностируемая кабельная линия электроснабжения настроена на режим полуволнового вибратора на входе амплитуда тока существенно увеличается (результирующий ток равен сумме токов падающего и отраженного сигналов) [Стребков Д.С., Некрасов А.И. Резонансные методы передачи и применения электрической энергии. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2008. - 351 с.].

Способ осуществляют следующим образом

На вход кабельной линии электроснабжения при сканирующем аппаратном мониторинге поочередно на каждую из жил диагностируемой кабельной линии электроснабжения подают зондирующий монохроматический сигнал, напряжение которого поддерживают постоянным, а частоту, начиная с нижних частот, плавно меняют в диапазоне при длинах кабеля до 100 км - от 3*102 до 3*107 Гц, при длинах кабеля до 10 км - от 3*103 до 3*107 Гц, при длинах кабеля до 1 км - от 3*104 до 3*107 Гц;

Контролируют на входе кабельной линии электроснабжения: ток в жиле, на которую подан зондирующий монохроматический сигнал, потенциал - на других жилах;

Возрастание тока на входе кабельной линии электроснабжения до некоторого максимума и отсутствие изменения потенциала на других жилах означает обрыв жилы кабеля, снижение сопротивления изоляции (утечка) или короткое замыкание на землю на расстоянии от точки измерения, равном

l=0,5λ,

где l - расстояние до точки повреждения кабельной линии электроснабжения, λ=ν/f - длина волны зондирующего сигнала на частотах, соответствующих максимальному значению результата интерференции диагностического и отраженного сигналов, ν - скорость распространения волны тока в кабеле; f - частота максимума тока.

Возрастание тока на входе кабельной линии электроснабжения до некоторого максимума и изменения потенциала на одной из других жил означает короткое замыкание между жилами кабеля на расстоянии от точки измерения, равном

l=0,25λ.

Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется примером. При диагностике повреждения кабельных линий электроснабжения (кабель марки 2XS2YRAA - силовой кабель на среднее напряжение с изоляцией из сшитого полиэтилена, сечение жилы - за мм2, рабочее напряжение - 10 кВ) частота диагностического сигнала, при которой ток на входе диагностируемой кабельной линии электроснабжения в жиле кабеля, к которой подключен источник монохроматического сигнала, достиг некоторого максимума, равна 51,6*103 Гц. Скорость распространения электромагнитного возмущения в данном кабеле - 1,031*108 м/с. При этом потенциалы других жил кабеля не изменились. Диагностируется повреждение жилы кабеля на расстоянии от точки измерения, равном l=0,5λ=0,5 ν/f=0,5*1,031*108/(51,6*103)=999,03 м.

Способ диагностики и локализации мест повреждения кабельных линий электроснабжения, включающий сканирующий мониторинг трассы прокладки кабельных линий электроснабжения, при этом осуществляют воздействие на кабельную линию электроснабжения зондирующим сигналом, отличающийся тем, что при поиске мест повреждения кабельных линий электроснабжения на каждую из жил диагностируемой кабельной линии электроснабжения поочередно подают зондирующий монохроматический сигнал, напряжение зондирующего монохроматического сигнала поддерживают постоянным, а частоту, начиная с нижних частот, плавно меняют в диапазоне при длинах кабеля до 100 км - от 3·102 до 3·107 Гц, при длинах кабеля до 10 км - от 3·103 до 3·107 Гц, при длинах кабеля до 1 км - от 3·104 до 3·107 Гц, причем контролируют на входе кабельной линии электроснабжения ток в жиле, на которую подан зондирующий монохроматический сигнал, и потенциал на других жилах, при этом возрастание тока на входе кабельной линии электроснабжения до некоторого максимума и отсутствие изменения потенциала на других жилах означает обрыв жилы кабеля, снижение сопротивления изоляции (утечка) или короткое замыкание на землю на расстоянии от точки измерения, равном
l=0,5λ,
где l - расстояние до точки повреждения кабельной линии электроснабжения, λ=ν/f - длина волны зондирующего сигнала на частотах, соответствующих максимальному значению результата интерференции диагностического и отраженного сигналов, ν - скорость распространения волны тока в кабеле; f - частота максимума тока, а возрастание тока на входе кабельной линии электроснабжения до некоторого максимума и изменение потенциала на одной из других жилах означает короткое замыкание между жилами кабеля на расстоянии от точки измерения, равном l=0,25λ.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для защиты трехфазной сети с изолированной нейтралью от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ), а также может быть использовано в сетях, где нейтраль заземлена через резистор, дугогасящий реактор или комбинированно.

Изобретение относится к контролю электрических сетей. Сущность: устройство содержит средство для определения во время короткого замыкания фазы на землю в точке (F) в трехфазной электрической линии (30) значений тока и напряжения, когда полная комплексная проводимость нейтраль-земля электрической сети вне электрической линии (30) имеет первое значение, средство для определения значений тока и напряжения, когда полная комплексная проводимость нейтраль-земля электрической сети вне электрической линии (30) имеет второе значение, отличное от первого значения, и средство (40) для определения расстояния до места короткого замыкания фазы на землю в точке (F) от точки измерения на основе определенных значений тока и напряжения.

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в повышении надежности электроснабжения потребителей.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения наличия повреждения кабеля электроснабжения, расположенного в земле, и участка кабеля заданной длины, на котором это повреждение расположено.

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

Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения места повреждения (короткого замыкания) на линиях электропередачи по измерениям с двух ее концов без использования эквивалентных параметров питающих систем.

Изобретение относится к определению направления на место замыкания в трехфазной электрической сети. Сущность: устройство содержит средство для определения значения величины фазора направления в точке измерения в трехфазной электрической сети после выявления замыкания в трехфазной электрической сети и средство для сравнения значения величины фазора направления с направленной рабочей характеристикой для определения направления на место замыкания от точки измерения.

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Технический результат: повышение точности определения места повреждения при передаче с одного конца линии на другой минимального количества данных (только векторов фазных токов) без использования итерационного процесса.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты электрической сети энергоснабжения. Технический результат - повышение надежности и избирательности решений о рабочих состояниях параллельных линий многофазной электрической сети энергоснабжения.

Использование - в области электротехники. Технический результат - повышение надежности работы ППТ.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения места повреждения на воздушных и кабельных линиях электропередач в сетях с изолированной нейтралью. Предварительно формируют и заносят в базу данных модели всех линий, отходящих от секции, как значения продольных параметров участков схемы замещения всех линий в трехфазном виде. Далее, после получения значений измеренных фазных напряжений на шинах и токов в начале линий задают поочередно точки (например, конец каждого участка) возможного повреждения вдоль каждой линии, формируют для каждой линии значения комплексных фазных напряжений в каждой заданной точке, находят минимальное значение модуля напряжения из значений фазных напряжений во всех точках вдоль всех линий, которое соответствует точке замыкания на землю. Соответственно линия, в которой значение модуля напряжения минимальное, является поврежденной линией. Для более точного определения места повреждения за счет учета распределенных параметров линий предварительно формируют значения продольных и поперечных параметров П-образных схем замещения участков всех линий, отходящих от секции, и параметров отпаек от линий в трехфазном виде. Для определения места обрыва находят минимальное значение (близкое к нулю) модуля тока из значений фазных токов во всех концах участков всех линий, которое соответствует месту разрыва фазного провода. Для обеспечения наглядности и удобства работы участки выбирают между двумя соседними опорами вдоль воздушной линии. Технический результат заключается в снижении трудоемкости и повышении точности при определении места повреждения в электрических сетях с изолированной нейтралью за счет более полного учета параметров линий. 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в релейной защите и автоматике. Технический результат - повышение чувствительности при обработке электрической величины с высокой частотой измерений и возможность выявления и корректировки измерения электрической величины с выбросами. В способе измеряют электрическую величину в равномерно фиксированные моменты времени, настраивают адаптивный фильтр на подавление электрической величины, формируют выходной сигнал настроенного фильтра путем обработки последующих после настройки измерений электрической величины и подают его на вход исполнительного реле и по возврату исполнительного реле фиксируют начало нового и окончание предыдущего интервалов однородности электрической величины. Из измерений электрической величины составляют равномерно сдвинутые во времени децимированные сигналы с фиксированным шагом децимации так, чтобы наложение всех децимированных сигналов на одну временную ось давала измерения электрической величины. Настраивают адаптивный фильтр на подавление одного из децимированных сигналов, формируют копии настроенного адаптивного фильтра по числу децимированных сигналов, определяют выходные сигналы копий фильтров при обработке своих децимированных сигналов и подают их на исполнительное реле. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области электротехники, а именно средствам обработки информации в электротехнике, и может быть использовано для определения места обрыва на воздушной линии электропередачи. Сущность: способ заключается в том, что измеряют массивы мгновенных значений напряжений и токов трех фаз в начале и в конце линии для одних и тех же моментов времени. Передают сигналы с конца линии в ее начало по каналу связи. Сохраняют пары цифровых отсчетов как текущие и формируют соответствующие им векторные значения, по которым формируют векторные значения симметричных составляющих напряжений и токов прямой последовательности фазы А в начале и конце линии , , , . Определяют расстояние до места обрыва фазы по выражению: , где - коэффициент распространения электромагнитной волны; - коэффициент затухания электромагнитной волны; - коэффициент изменения фазы электромагнитной волны; - волновое сопротивление линии; - длина линии. Технический результат: повышение точности определения места обрыва. 6 табл., 2 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение эффективности и простоты способа. Согласно способу фиксируют фазные напряжения и токи на обеих сторонах линии, выделяют их аварийные составляющие, разделяют напряжения и токи на составляющие нулевой последовательности и безнулевые составляющие - разности фазных напряжений (токов) и их составляющих нулевой последовательности. Составляют двухпроводные модели линии электропередачи прямой последовательности и нулевой последовательности, которые используют в двух режимах - пассивном и активном. В пассивном режиме на входе первой стороны модели подают первые напряжения, равные соответствующим указанным напряжениям прямой или нулевой последовательности, а на вход второй стороны модели подают первые токи, равные соответствующим указанным токам прямой или нулевой последовательности, а в активном режиме вход первой стороны модели шунтируют, а вход второй стороны - размыкают. Определяют реакцию пассивной модели в виде второго тока на входе первой стороны модели и второго напряжения на входе второй стороны модели, определяют третий ток как разность первого и второго тока на первом входе модели и третье напряжение как разность первого и второго напряжения на втором входе модели, находят соотношение между третьим напряжением и третьим током, по которому определяют место замыкания линии электропередачи. 5 з.п. ф-лы, 19 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение эффективности и простоты способа. Согласно способу фиксируют аварийные составляющие фазных напряжений и токов на обеих сторонах линии, вычитают из них составляющие нулевой последовательности, формируя тем самым первые напряжения и токи, составляют для всех фаз линии электропередачи двухпроводные модели прямой последовательности, которые используют в двух режимах - пассивном и активном. В пассивном режиме на входы обеих сторон моделей подают первые напряжения, а в активном режиме входы обеих сторон моделей шунтируют, определяют реакции пассивных моделей в виде вторых входных токов, определяют третьи токи, протекающие на зашунтированных входах активных моделей, вычитая вторые токи из соответствующих первых токов, находят соотношение между третьими токами противоположных сторон каждой модели и по указанным соотношениям определяют место замыкания линии электропередачи. 4 з.п. ф-лы, 15 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение точности. Согласно способу составляют модели двух частей фидера, первой - от места наблюдения до места предполагаемого замыкания и второй - от места предполагаемого замыкания до конца фидера, первую часть фидера моделируют по прямой и по нулевой последовательности, а вторую - только по нулевой последовательности, преобразуют в модели прямой последовательности безнулевые составляющие зафиксированных тока и напряжения поврежденной фазы в безнулевую составляющую напряжения поврежденной фазы в месте предполагаемого замыкания, преобразуют в модели нулевой последовательности первой части фидера нулевые составляющие зафиксированных токов и напряжений в напряжение нулевой последовательности в месте предполагаемого замыкания и в ток нулевой последовательности до этого места, суммируют два упомянутых напряжения, формируя напряжение поврежденной фазы в месте предполагаемого замыкания, подают напряжение нулевой последовательности в месте предполагаемого замыкания на вход модели нулевой последовательности второй части фидера и фиксируют ток на ее входе, который вычитают из тока нулевой последовательности до этого места, формируя ток предполагаемого замыкания, перемножают напряжение и ток в месте предполагаемого замыкания, формируя сигнал мгновенной мощности предполагаемого места замыкания, определяют знак этого сигнала и фиксируют реальное замыкание в том месте, где упомянутый сигнал в процессе своего изменения остается неотрицательным. 10 ил.

Изобретение относится к антенне устройства для контроля и диагностики линии энергоснабжения. Сущность: антенный блок, смонтированный на устройстве для контроля и диагностики линии энергоснабжения, включает несущую часть, выполненную из изоляционного диэлектрического материала заданной толщины с криволинейной формой внешней и внутренней поверхности, антенный излучатель в форме криволинейной поверхности, расположенной вдоль внешней поверхности несущей части, заземляющий элемент в форме криволинейной поверхности, расположенной вдоль внутренней поверхности несущей части, и возбуждающую часть, проходящую через несущую часть для электрического подключения антенного излучателя и заземляющего элемента. Антенный блок монтируется по меньшей мере на одной стороне устройства для контроля и диагностики линии энергоснабжения в направлении линии энергоснабжения, когда устройство для контроля и диагностики линии энергоснабжения установлено на линии энергоснабжения. Технический результат: снижение помех, высокий коэффициент усиления, КПД, возможность миниатюризации, минимизация воздействия температуры и повышение срока службы. 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам контроля воздушных линий электропередач. Устройство содержит корпус, через который проходит линия электропередачи, и боковую часть, которая закрывает оба конца корпуса. При этом корпус содержит модуль GPS, взаимодействующий со спутником при помощи разнесенных в пространстве антенн, образованных на боковой части, а также модуль датчиков состояния воздушной линии или состояния окружающей среды. Также устройство содержит первый и второй беспроводные модули и антенный коммутатор, выполненный с возможностью осуществления связи с другим устройством контроля, управляющий блок, обеспечивающий переключение антенного коммутатора для подключения к антеннам первого или второго беспроводных модулей. Управляющий блок выполнен с возможностью передачи при помощи направленных антенн контрольной информации, включающей в себя информацию о состоянии линии и информацию системы GPS. Устройство также содержит инфракрасную или цифровую камеру, модуль мобильной связи, запоминающее устройство, блок электропитания, выполненный в виде аккумулятора или суперконденсатора. В качестве радиомодулей могут использоваться модули на базе технологий ZigBee, WiFi, Bluetooth. Технический результат - повышение надежности передачи информации, снижение потерь энергопитания. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение устойчивости функционирования дистанционной защиты. Согласно способу измеряют активное и реактивное сопротивления до места короткого замыкания по аварийным значениям тока, напряжения угла сдвига между ними в момент возникновения напряжения. Сравнивают с уставками расстояние между местом установки защиты и местом короткого замыкания, определяемое на основе взвешенного усреднения оценок расстояния, получаемых с учетом измерений активного и реактивного сопротивлений. При плавном изменении параметров режима работы линии блокируют действие защиты до возврата защиты при восстановлении короткого режима работы линии электропередачи. Изменение параметров режима фиксируют по изменениям значения знака расстояния между местом установки защиты и местом короткого замыкания. Дополнительно по аварийным значениям тока, напряжения и угла сдвига между ними производят, по меньшей мере, одну процедуру определения места повреждения линии электропередачи с получением оценок расстояния до места короткого замыкания. Включают во взвешенное усреднение оценок полученную оценку или оценки расстояния между местом установки защиты и местом короткого замыкания. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может быть использовано для определения места повреждения линии электропередачи. Технический результат: повышение точности. Сущность: фиксируют электромагнитные волны, возникающие в месте повреждения и распространяющиеся к концам линии. В моменты достижения фронтами волн концов линии измеряют и фиксируют разность времен прихода фронтов электромагнитных волн к концам линии. Перед определением места повреждения проводят имитационное моделирование повреждений с учетом конструктивных особенностей ЛЭП и последующей фиксацией времени прихода электромагнитных волн к концам линии. По результатам моделирования определяют корректирующие коэффициенты. Место повреждения определяют путем суммирования половины длины линии, половинного произведения разности времени прихода волн на скорость распространения электромагнитных волн, а также корректирующего коэффициента. 1 табл., 1 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2015-01-27 2015-01-27T13:48:10
Наверх