Способ определения места повреждения линии электропередачи

Авторы патента:

Куликов Александр Леонидович (RU)

Ананьев Виталий Вениаминович (RU)

G01R31/08 - определение местоположения повреждений в кабелях, линиях передачи энергии или в сетях (схемы защиты электрических линий, машин и приборов H02H)

Владельцы патента RU 2555195:

Куликов Александр Леонидович (RU)

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.

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может быть использовано для определения места повреждения линии электропередачи.

Известен способ определения расстояния до места повреждения линии электропередачи [Патент РФ №2472169 МПК G01R 31/08, опубл. 10.01.2013, бюл. №1], заключающийся в том, что измеряют токи и напряжения фаз на первом и втором концах линии, формируют из измеренных токов и напряжений междуфазные токи и междуфазные напряжения, выделяют аварийные составляющие междуфазных токов и аварийные составляющие междуфазных напряжений, фиксируют на первом и втором концах линии моменты времени t₁ и t₂ превышения порогового значения суммой аварийных составляющих междуфазных напряжений и аварийных составляющих соответствующих междуфазных токов, умноженных на коэффициент, равный эквивалентному значению междуфазного волнового сопротивления, и по измеренной разности (t₁-t₂) вычисляют расстояние до места повреждения.

Недостатком известного способа определения расстояния до места повреждения линии электропередачи является низкая точность.

Наиболее близким техническим решением является способ определения места повреждения линии электропередачи [Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. - М.: Энергоатомиздат, 1982, стр.18-19], использующий волновой метод двухсторонних измерений, по которому фиксируют электромагнитные волны, возникающие в момент повреждения и распространяющиеся к концам линии, в моменты достижения фронтами волн концов линии измеряют и фиксируют разность времени Δt прихода фронтов электромагнитных волн к концам линии, а место повреждения определяют путем суммирования половинной длины линии и половинного произведения разности времени Δt на скорость распространения электромагнитных волн вдоль линии.

С целью обеспечения точности определения расстояния до места повреждения современные технические решения, являющиеся разновидностью волнового метода двухсторонних измерений, используют глобальную систему позиционирования [например, Патент US №6597180 B1, опубл. 22.07.2003].

Недостатком известного способа определения места повреждения линии электропередачи является низкая точность.

Наряду с точностью фиксации времени прихода электромагнитной волны к концам линии важным фактором, влияющим на расчеты расстояния до повреждения, является скорость распространения электромагнитной волны. В способе-прототипе предполагается неизменная скорость распространения электромагнитной волны вдоль всей линии.

Однако, например, высоковольтные воздушные линии электропередачи, как правило, имеют неоднородные участки, связанные с различным конструктивным исполнением (вертикальное или горизонтальное расположение фаз, прохождение вблизи соседних линий на одних опорах, переходы через водные преграды, пересечения и др.). Очевидно, что в силу различного конструктивного исполнения на отдельных участках реактивное сопротивление и скорость распространения электромагнитной волны будут различны.

Неучет изменений скорости распространения электромагнитной волны вдоль ЛЭП вызывает ошибки при определении места повреждения. Эти ошибки можно компенсировать путем введения корректирующих слагаемых в результаты волнового двухстороннего определения места повреждения ЛЭП. Корректирующие слагаемые (коэффициенты) целесообразно получить путем имитационного моделирования волнового двухстороннего метода определения места повреждения для конкретной ЛЭП (с учетом конструктивных особенностей ее участков), последовательно перемещая точку повреждения вдоль линии. При этом искомые корректирующие коэффициенты определяются путем сопоставления результатов имитационного моделирования для конкретного места повреждения и результатов расчета расстояния до повреждения согласно способу-прототипу. Разница в определении указанных расстояний соответствует корректирующим коэффициентам.

Для примера производилось моделирование ЛЭП 220 кВ «Бобыльская-Кудьма» Нижегородской энергосистемы.

Линия была представлена пятью участками с разным конструктивным исполнением и различной длины. Особенности участков, а также параметры, соответствующие конструктивному исполнению, представлены в табл.1 (для удельных параметров в скобках указано максимальное значение, вне скобок - минимальное среди трех фазных значений).

На фиг.1 представлена зависимость корректирующего коэффициента Δl для ЛЭП 220 кВ «Бобыльская-Кудьма» по результатам моделирования и расчета расстояния по способу-прототипу. Указанная зависимость показывает, что неучет изменения скорости распространения электромагнитной волны вдоль ЛЭП 220 кВ «Бобыльская-Кудьма» приводит к ошибкам определения расстояния до повреждения, достигающих 240 метров.

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

Поставленная задача достигается способом определения места повреждения линии электропередачи, по которому фиксируют электромагнитные волны, возникающие в месте повреждения и распространяющиеся к концам линии, в моменты достижения фронтами волны концов линии, и измеряют и фиксируют разность времени прихода фронтов электромагнитных волн к концам линии. Согласно предлагаемому способу перед определением места повреждения производят имитационное моделирование повреждений с учетом конструктивных особенностей ЛЭП и последующей фиксацией времени прихода фронтов электромагнитных волн к концам линии, по результатам моделирования определяют корректирующие коэффициенты, а место повреждения определяют путем суммирования половинной длины линии, половинного произведения разности времени прихода электромагнитных волн на скорость распространения электромагнитных волн, а также корректирующего коэффициента.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Схемные решения для определения места повреждения линии электропередачи могут быть выполнены с использованием аппаратуры различных производителей, например:

- канадской компании Qualitrol, описания технических решений которой представлены на сайте российского официального представителя wwwhttp://www.navi-http://spb.ru;

- микропроцессорного устройства определения места повреждения «Бреслер-0107.090» ООО «НПП Бреслер», 428018 г. Чебоксары, ул. Афанасьева, д. 13;

- ряда других производителей.

Перед началом определения места повреждения линии электропередачи производится имитационное моделирование. Формируется имитационная модель ЛЭП, учитывающая конструктивные особенности каждого из ее участков. Имитационная модель может быть сформирована на основе принципов, изложенных в [например, Демирчян К.С., Бутырин П.А. Моделирование и машинный расчет электрических цепей, 1988]. Проводятся имитационные эксперименты с использованием средств вычислительной техники. Имитирование повреждений осуществляется для каждой точки ЛЭП вдоль всей ее длины. По результатам имитационных экспериментов фиксируется время прихода фронта электромагнитной волны к разным концам ЛЭП и определяется разность времени прихода Δt. В последующем производится расчет расстояния l до предполагаемого места повреждения на основе выражения, характерного для способа-прототипа:

где L - длина линии электропередачи;

υ - скорость распространения электромагнитных волн (например, средняя скорость распространения волн вдоль линии, часто выбирается скорость света).

Поскольку в расчетном соотношении (1) принята постоянная скорость распространения электромагнитных волн по всем участкам ЛЭП, то возникает разница между расчетным расстоянием l_p и истинным положением повреждения l_u в имитируемой точке ЛЭП. Эта разница

будет определять корректирующий коэффициент (фиг.1) для более точного определения места положения повреждения ЛЭП.

В общем случае, поскольку параметры ЛЭП и соответственно скорость распространения электромагнитных волн по ее участкам зависит от множества факторов (погодные условия, сопротивление земли и др.), то для каждого сочетания таких факторов и каждой точки ЛЭП будет иметься некоторое множество корректирующих коэффициентов.

После проведения моделирования и получения корректирующих коэффициентов производится занесение указанных коэффициентов в память вычислительного устройства, реализующего волновое двухстороннее определение мест повреждений выбранной линии электропередачи.

После установки комплектов устройства волнового определения мест повреждения на противоположные концы ЛЭП предлагаемый способ может быть реализован. При возникновении повреждения, например пробоя изоляции воздушной ЛЭП на землю, формируются распространяющиеся в обе стороны электромагнитные волны напряжения. Указанные волны регистрируются комплектами устройства волнового определения мест повреждения. Регистрация осуществляется на основе синхронизированного отсчета времени на обоих концах линии с использованием глобальной системы позиционирования. Информация о времени регистрации электромагнитной волны с противоположного конца ЛЭП передается с помощью канала связи на комплект, осуществляющий расчет расстояния до повреждения по выражению (1)

По рассчитанному расстоянию до места повреждения l производится корректировка результатов с учетом имитационного моделирования. При этом из памяти устройства выбирается требуемый корректировочный коэффициент, соответствующий рассчитанному значению l, и реализуется суммирование

где l_ист - уточненное значение расстояния до повреждения ЛЭП.

Таким образом, за счет предварительного имитационного моделирования волнового определения мест повреждения на ЛЭП, представленной в имитационной модели с учетом конструктивных особенностей каждого из участков, получения на этой основе корректирующих коэффициентов обеспечивается цель предлагаемого изобретения - повышение точности определения места повреждения линии электропередачи.

Способ определения места повреждения линии электропередачи, по которому фиксируют электромагнитные волны, возникающие в месте повреждения и распространяющиеся к концам линии, в моменты достижения фронтами волн концов линии измеряют и фиксируют разность времени прихода фронтов электромагнитных волн к концам линии, отличающийся тем, что перед определением места повреждения согласно способу проводят имитационное моделирование повреждений с учетом конструктивных особенностей ЛЭП и последующей фиксацией времени прихода фронтов электромагнитных волн к концам линии, по результатам моделирования определяют корректирующие коэффициенты, а место повреждения определяют путем суммирования половинной длины линии, половинного произведения разности времени прихода фронтов электромагнитных волн на скорость распространения электромагнитных волн, а также корректирующего коэффициента.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение устойчивости функционирования дистанционной защиты.

Устройство контроля воздушной линии передачи и распределения электроэнергии с выборочным переключением коммуникационной схемы направленных антенн с малыми потерями // 2545343

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.

Антенна устройства для контроля и диагностики линии энергоснабжения // 2545058

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.

Способ определения места однофазного замыкания фидера на землю // 2542745

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение точности.

Способ определения места замыкания линии электропередачи при двухстороннем наблюдении // 2542337

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение эффективности и простоты способа.

Способ определения места замыкания линии электропередачи при двухстороннем наблюденни // 2542331

Способ определения места обрыва на воздушной линии электропередачи // 2540443

Изобретение относится к области электротехники, а именно средствам обработки информации в электротехнике, и может быть использовано для определения места обрыва на воздушной линии электропередачи.

Способ определения интервалов однородности электрической величины // 2540267

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.

Способ определения места повреждения на воздушных и кабельных линиях электропередачи в сетях с изолированной нейтралью // 2539830

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения места повреждения на воздушных и кабельных линиях электропередач в сетях с изолированной нейтралью.

Способ и устройство диагностики мест повреждения кабельных линий электроснабжения // 2539736

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.

Способ работы автоматического беспилотного комплекса диагностики высоковольтных воздушных линий электропередачи // 2555585

Изобретение относится к способам управления беспилотным летательным комплексом. При данном способе осуществляют облет воздушной линии электропередач (ЛЭП). При этом используют пульт управления летательным аппаратом (ЛА). Устанавливают на ЛА систему автоматического управления и измеритель напряженности электрического поля. Определяют координаты ЛА с помощью приемника спутниковой навигационной системы. Производят измерения вертикальной, горизонтально-продольной, горизонтально-поперечной компонент электрического поля ЛЭП промышленной частоты 50 Гц. По полученным данным стабилизируют высоту и направление полета ЛА вдоль ЛЭП. Обеспечивается облет ЛЭП без участия оператора. 2 ил.

Устройство контроля тока утечки в нагрузке однофазного выпрямителя // 2556332

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для автоматического определения факта наличия тока утечки в нагрузке однофазного мостового выпрямителя переменного тока при уменьшении величины ее сопротивления изоляции. Устройство содержит два датчика напряженности внешнего магнитного поля, размещенные на токоподводящем и токоотводящем проводах, подключающих нагрузку к однофазному мостовому выпрямителю. Причем выходы чувствительных элементов датчиков напряженности подсоединены соответственно к первому и второму входам устройства сравнения через соответствующие аналогичные усилители и узкополосные фильтры, а выход устройства сравнения связан с индикатором. Технический результат заключается в возможности определения наличия тока утечки в нагрузке однофазного мостового выпрямителя бесконтактным способом в реальном масштабе времени без выключения выпрямителя из процесса функционирования. 1 ил.

Способ определения расстояния до мест замыканий на землю на двух линиях электропередачи в сетях с малыми токами замыкания на землю // 2557375

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения расстояния до мест повреждения при замыканиях на землю на двух разных линиях электропередачи распределительной сети 6-35 кВ. Технический результат: повышение точности определения расстояния. Сущность: способ заключается в измерении активной и реактивной составляющей фазного тока и напряжения в аварийном режиме и последующем расчете индуктивного сопротивления до каждого места замыкания, пропорционального расстоянию до мест повреждений. 2 ил.

Устройство диагностики воздушных линий электропередач и его компонент // 2558002

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для диагностики воздушных линий электропередач. Сущность: содержит летательный аппарат вертолетного типа, систему управления, устройства контроля воздушных линий электропередач, подключенные к аккумулятору, размещенную в корпусе и соединенную с двигателем систему привода, выполненную с возможностью фиксации положения устройства для диагностики относительно грозозащитного троса или силового провода и обеспечения его перемещения вдоль и вблизи воздушных линий электропередач. Летательный аппарат вертолетного типа подключен к аккумулятору, включает систему управления и прикреплен к корпусу с внешней стороны. Корпус снабжен направляющими, выполненными с возможностью задания траектории движения грозозащитного троса или силового провода внутри устройства до положения, позволяющего фиксировать устройство на грозозащитном тросе или силовом проводе. Технический результат: расширение арсенала средств, упрощение процесса установки устройства для диагностики воздушных линий электропередач на грозозащитном тросе или силовом проводе. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ определения расстояния до мест замыканий на землю на двух линиях электропередачи в сетях с малыми токами замыкания на землю // 2558266

Изобретение относится к измерениям в электроэнергетике и может быть использовано для определения расстояния до мест повреждения при замыканиях на землю одной фазы на двух разных линиях электропередачи распределительной сети 6-35 кВ. Технический результат: повышение точности определения расстояния до мест двойных замыканий на землю на линиях электропередачи. Сущность: способ заключается в измерении активной и реактивной составляющей тока нулевой последовательности и фазного напряжения поврежденных линий в аварийном режиме и последующем расчете индуктивного сопротивления до каждого места замыкания, пропорционального расстоянию до мест повреждений. 2 ил.

Способ и устройство для определения места замыкания на землю // 2562931

Изобретение относится к локализации места замыкания на землю в электрической сети. Технический результат: повышение точности результата локализации независимо от процента подземных кабелей. Сущность: вычисляют падение напряжения нулевой последовательности в точке измерения и падение напряжения прямой последовательности в точке измерения в электрической сети с использованием распределенной шунтирующей емкости. Определяют расстояние до точки измерения от точки замыкания на землю, используя составляющую обратной последовательности, вычисленное падение напряжения нулевой последовательности в точке измерения и вычисленное падение напряжения прямой последовательности в точке измерения. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 табл., 6 ил.

Способ определения места однофазного замыкания на землю в разветвленной воздушной лэп с изолированной нейтралью // 2563340

Изобретение относится к области технического обслуживания воздушных ЛЭП с изолированной нейтралью бесконтактным способом. Сущность: зафиксированный аварийный сигнал преобразуют с помощью преобразования Фурье в ряды значений амплитуд и фазовых углов гармонических составляющих, пропорциональных напряженности электрического и магнитного поля ЛЭП различных частот, вычисляют векторную сумму ряда комплексных значений, у которых модуль получается в результате перемножения амплитуды гармонической составляющей определенной частоты, пропорциональной напряженности электрического поля, на соответствующую амплитуду гармонической составляющей этой же частоты, пропорциональной напряженности магнитного поля, а аргумент получают в результате вычитания из аргумента гармонической составляющей этой же частоты, пропорциональной напряженности электрического поля, соответствующего аргумента гармонической составляющей, пропорциональной напряженности магнитного поля. По расположению вектора полученной векторной суммы на комплексной плоскости определяют направление на место замыкания на землю. Место замыкания на землю в ЛЭП определяют по смене направления поиска. Технический результат: повышение точности определения места замыкания. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 4 ил.

Способ определения места короткого замыкания контактной сети электрифицированного транспорта // 2566458

Изобретение относится к линиям электроснабжения, в частности к определению местоположения электрических повреждений. Способ заключается в том, что в момент короткого замыкания измеряют на одной или смежных тяговых подстанциях напряжение на шинах, токи линий, питающих контактные сети, и фазовые углы токов. Вычисляют значения производных параметров, зависящих от измеренных величин и схемы питания. Схему питания контактной сети между двумя смежными тяговыми подстанциями условно разделяют по длине пути на множество участков. Для каждого участка при расчетных коротких замыканиях в его начале и конце вычисляют расчетные значения величин и производных параметров. Определяют интервалы изменения всех расчетных параметров в пределах каждого из выделенных участков пути и вносят эти интервалы в базу данных. Производят сравнение измеренных величин и производных параметров с интервалами расчетных параметров из базы данных для каждого участка пути и в качестве места короткого замыкания принимают тот участок, для которого число измеренных величин и производных параметров, попавших внутрь интервалов, является наибольшим. Технический результат заключается в повышении точности определения места короткого замыкания неоднородной контактной сети и расширении области применения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ определения места замыкания фидера при двухстороннем наблюдении // 2568680

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение точности определения места замыкания. Согласно способу регистрируют информационные составляющие наблюдавшихся токов и напряжений на концах фидера и используют их в качестве входных напряжений и первых входных токов модели фидера. При этом на входы модели неповрежденного фидера подают соответствующие напряжения, определяют вторые входные токи как реакции модели на приложенные напряжения, определяют третьи токи как разности соответствующих первого и второго токов, контролируют уровни третьих токов и степень их идентичности на противоположных входах модели, и в случае нулевого уровня третьего тока одного из входов констатируют замыкание на другом входе фидера. В случае идентичности третьих токов констатируют замыкание в середине фидера, а в случае превышения уровня третьим током одного из входов уровня третьего тока другого входа констатируют замыкание в половине фидера с большим током. Шунтируют оба входа модели, разделяют модель на подмодели поврежденной и неповрежденной половин фидера, третий ток соответствующего зашунтированного входа модели принимают в качестве первого тока подмодели поврежденной половины фидера, а первый ток и напряжение другого входа этой подмодели формируют в подмодели неповрежденной половины фидера из третьего тока ее зашунтированного входа. Повторяют в подмодели поврежденной половины фидера с одним зашунтированным входом те же операции определения вторых и третьих токов, контроля уровня третьих токов и степени их идентичности, определения поврежденной половины модели, которые были ранее выполнены в исходной модели фидера, и повторяют указанные операции до тех пор, пока не обнаружат идентичность третьих входных токов подмодели фидера, свидетельствующую о замыкании в середине моделируемого участка фидера, или нулевой уровень одного из третьих входных токов, свидетельствующий о замыкании на другом входе. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Волоконно-оптическая система контроля частичных разрядов на дефектах изоляции воздушной линии электропередачи // 2572166

Изобретение относится к области контроля состояния высоковольтных воздушных линий (ВЛ) и может быть использовано для контроля состояния изоляторов ВЛ. Заявленная система содержит терминал контроля, который связан оптоволоконной линией с модулями первичной обработки, размещенными на опорах ВЛ. Каждый модуль содержит полосовые фильтры, входы которых подключены к соответствующему датчику тока, измеряющему токи, наведенные в грозозащитном тросе ВЛ частичными разрядами (ЧР), порождаемыми дефектами изоляторов ВЛ. К выходу каждого фильтра подключен электрооптический модулятор на основе брэгговской решетки, встроенный в оптоволоконную линию. Терминал контроля содержит источник лазерного излучения и фотоприемник, программируемый блок обработки данных, циркулятор. С помощью блока терминал определяет спектральные сдвиги излучений, отраженных брэгговскими решетками модуляторов, вычисляет, по соответствующим спектральным сдвигам, интенсивности сигналов на выходах полосовых фильтров и, сравнивая указанные интенсивности, выявляет модуль, ближайший к дефекту изоляции - источнику ЧР. Технический результат - снижение требований к электропитанию модулей первичной обработки, размещаемых на опорах ВЛ, и повышение надежности и информативности передачи данных от этих модулей удаленному терминалу контроля. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.