RU2232456C1 - Способ распознавания однофазного дугового замыкания на землю и поврежденной фазы в распределительных сетях с резонансно заземленной нейтралью - Google Patents
Способ распознавания однофазного дугового замыкания на землю и поврежденной фазы в распределительных сетях с резонансно заземленной нейтралью Download PDFInfo
- Publication number
- RU2232456C1 RU2232456C1 RU2002130096/09A RU2002130096A RU2232456C1 RU 2232456 C1 RU2232456 C1 RU 2232456C1 RU 2002130096/09 A RU2002130096/09 A RU 2002130096/09A RU 2002130096 A RU2002130096 A RU 2002130096A RU 2232456 C1 RU2232456 C1 RU 2232456C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- voltage
- fault
- network
- ground
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для распознавания однофазного дугового замыкания (ОДЗ) на землю в распределительных сетях с резонансно заземленной нейтралью. Технический результат заключается в создание более простого и быстрого способа распознавания ОДЗ и поврежденной фазы, позволяющего осуществлять мониторинг сети в реальном времени. Для этого способ заключается в регистрации фазных напряжений сети и их последующем анализе, в котором определяют производные фазных напряжений и сопоставляют их знаки, при их совпадении и величинах производных, превышающих уставку - удвоенное значение максимума производной линейного напряжения сети, определяют действующие фазные напряжения за время 2 мс с момента достижения уставки последней производной фазного напряжения, находят отношение действующего напряжения со средним значением (Ucp) к минимальному (Uмин) и, если это отношение больше коэффициента К (Ucp/Uмин>К), определяемого по выражению К=(3,17+0,067(КL-30))Кз - для коэффициента компенсации емкости сети КL от 30 до 100% и К=(7,86-0,067(KL-100))Кз - для КL от 100 до 130%, где Кз ≅ 0,8...0,9 - некоторый коэффициент запаса, принимаемый несколько меньшим 1, регистрируют это замыкание, при подсчете двух и более таких замыканий фиксируют ОДЗ и поврежденную фазу. 3 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для распознавания однофазного дугового замыкания (ОДЗ) на землю в распределительных сетях с резонансно заземленной нейтралью.
Известен способ распознавания (сигнализации) однофазного замыкания на землю (и выделения поврежденного фидера) в распределительных сетях с резонансно заземленной нейтралью [1, 2], основанный на раздельной фиксации полярностей первых полуволн высокочастотных компонент тока и напряжения нулевой последовательности, измеряемых с помощью трансформатора тока нулевой последовательности (ТТНП) и измерительного трансформатора напряжения (ТН). Распознавание осуществляется путем реагирования на соотношения фазовых сдвигов между высокочастотными компонентами и при появлении в течение времени 0,06... 1,5 сек напряжения нулевой последовательности промышленной частоты, которое превышает 25% фазного значения. В данном способе для распознавания повреждения требуется информация с двух измерительных приборов, что делает этот способ сложным, кроме того, используя параметры напряжений и токов нулевой последовательности, не может быть выделена поврежденная фаза.
Известен также способ распознавания однофазного дугового замыкания на землю и поврежденной фазы в распределительных сетях с резонансно заземленной нейтралью. являющийся прототипом, основанный на измерении параметров режима (фазных напряжений и токов) и последующей математической обработке измерительной информации в цифровом виде на ЭВМ с помощью математического аппарата искусственных нейронных сетей [3]. Для его реализации предварительно разрабатывается некоторая математическая модель - искусственная нейронная сеть и обучается на основе экспериментального или полученного в результате численного моделирования материала. После этого на входы системы распознавания подают цифровые сигналы, дискретизированные во времени, (измерительную информацию), а комбинация выходных сигналов (например, в бинарном виде) определяет тип повреждения в электрической сети.
Процесс разработки такой нейронной сети требует хорошей математической подготовки инженера разработчика сети, а технология обучения сети, как правило, длительна и сложна, поскольку для сети необходимо подобрать метод обучения (выбор которого не всегда прост и очевиден), минимизирующий ошибку распознавания.
Обучение сети необходимо проводить на значительном объеме экспериментального или полученного в результате численного моделирования материала, что не всегда возможно для первого способа получения материала и трудоемко для второго. В силу сложности математического аппарата этого метода к его недостаткам следует отнести также достаточно длительное распознавание повреждения, особенно такого, как ОДЗ, поскольку этот вид повреждения, содержащий высокочастотные компоненты, требует значительного количества точек измерений (отсчета) на один период промышленной частоты. Распознавание такого вида повреждения занимает единицы-десятки секунд, что сильно затрудняет обработку информации в реальном времени с помощью компьютерных систем мониторинга, дополнительно определяющих уровень перенапряжений при ОДЗ, напряжение пробоя изоляции, длительность перенапряжений, место повреждения и т.д. Аппаратная реализация рассмотренного способа практически невозможна на широко распространенной микроэлектронной базе.
Анализ приведенного уровня техники свидетельствует о том, что задачей изобретения является создание более простого и быстрого способа распознавания ОДЗ и поврежденной фазы, позволяющего осуществлять мониторинг сети в реальном времени.
Это достигается тем, что в известном способе распознавания дугового замыкания на землю и поврежденной фазы, основанном на регистрации фазных напряжений и их последующем анализе, в указанном анализе определяют производные фазных напряжений и сопоставляют их знаки. При их совпадении и величинах производных, превышающих уставку - удвоенное значение максимума производной линейного напряжения сети, определяют действующие значения фазных напряжений за время 2 мс с момента достижения уставки последней производной фазного напряжения; находят отношение действующего напряжения со средним из фазных значений напряжением (Ucp) к минимальному (Uмин) и, если это отношение больше коэффициента , определяемого по выражению K=(3,17+0,067(KL-30))K3 - для коэффициента компенсации емкости сети КL от 30 до 100% и К=(7,86-0,067(KL-100))K3 - для КL от 100 до 130%, регистрируют это событие. При подсчете двух и более таких событий фиксируют ОДЗ и поврежденную фазу с наименьшим действующим напряжением (Uмин).
На фиг. 1 приведена упрощенная распределительная сеть, в которой реализуется предлагаемый способ; на фиг. 2 - осциллограммы фазных напряжений и их производных; на фиг. 3 - действующие значения, определяемые с момента превышения последней из производных напряжения уставки - удвоенного максимума производной линейного напряжения.
Устройство (фиг. 1) содержит схему сети, в которой к главному питающему пункту 1 (ГПП) через линии электропередачи 2, 3, 4, 5 подключены трансформаторные подстанции 6, 7, 8, 9 (ТП).
Способ осуществляется следующим образом.
При замыкании на землю на одной из отходящих линий 2, 3, 4, 5 (фиг. 1) на шинах питающего пункта 1 (фиг. 1) регистрируют фазные напряжения uγ , γ =A, B, C (например, в цифровой форме, выполняя непрерывный мониторинг напряжений [4, 5]) и определяют их производные . При ОДЗ в момент пробоя изоляции знаки всех производных совпадают, т.е. . При совпадении всех знаков производных и превышении ими некоторой уставки, например удвоенного максимума производной линейного напряжения сети, т.е. (где ω - частота сети, Uл.макс - амплитудное линейное напряжение сети) с момента достижения последней производной фазного напряжения уставки определяют действующие напряжения всех фаз в течение времени интегрирования tи=2 мс (для сигнала, представленного в цифровой форме, по правилу прямоугольников - шаг дискретизации, n - количество отсчетов за время интегрирования). Выбор уставки по величине производной напряжения определяется как линейным напряжением, так и уровнем импульсных и гармонических помех в сети, а также топологией сети: при замыканиях в конце протяженных фидеров производные имеют меньшие значения.
Наименьшее (минимальное) действующее напряжение (определенное за 2 мс) при замыкании на землю имеет поврежденная фаза. Фаза с минимальным напряжением из двух других (неповрежденных) фаз имеет среднее значение. Представив, что все напряжения отсортированы по возрастанию, можно записать Uмин<Uср<Uмакс. Если отношение среднего значения к минимальному больше К, т.е. , где Uмин=min({Uγ }), Uср=min({Uγ }-{Uмин}), то считают это событие однофазным замыканием на землю, которое при его единичном появлении может быть как металлическим, так и дуговым. Расчетный коэффициент К, определяющий при ОДЗ отношение наименьшего из действующих напряжений на одной из не поврежденных фаз к напряжению поврежденной, зависит от коэффициента компенсации емкости сети по нулевой последовательности дугогасящим реактором (Lp - индуктивность реактора, Сф - фазная емкость сети), который для времени интегрирования tи=2 мс на основе обработки экспериментальных данных приближенно определяется по выражению К=(3,17+0,067(KL-30))К3 - для коэффициента компенсации KL от 30 до 100% и К=(7,86-0,067(KL-100))К3, - для КL от 100 до 130%, К3≅ 0,8... 0,9 - некоторый коэффициент запаса, принимаемый несколько меньшим 1. При изменении емкостных параметров сети принимают минимально возможное значение коэффициента компенсации. Поскольку дуговое замыкание сопровождается многократными пробоями фазной изоляции, то после подсчета двух и более таких замыканий (событий) за время (tс) нескольких единиц-десятков периодов промышленной частоты фиксируют факт ОДЗ и поврежденную фазу по наименьшему из вычисленных действующих значений напряжения.
Максимальное время счета импульсов tс определяется режимом полной компенсации емкости сети (емкостного тока замыкания): коэффициент компенсации фазной емкости сети КL близок к 100%. В этом случае время счета не будет превышать времени полного восстановления напряжения на поврежденной фазе (когда повторный пробой крайне маловероятен), определяемого затуханием в сети. Приближенно максимальное время полного восстановления напряжения и время счета для реальных сетей можно принять 0,5 сек (25 периодов промышленной частоты). В подавляющем большинстве случаев резонансно заземленные распределительные сети эксплуатируются с дугогасящими катушками, не имеющими автоматической подстройки, т.е. с некоторой раскомпенсацией, кроме того, в сетях допускается перекомпенсация до 5-10% [4], что одновременно с малым напряжением повторного пробоя сокращает временной интервал между пробоями и реальное время распознавания ОДЗ.
На фиг. 2 приведены фазные напряжения распределительной сети 10 кВ (поврежденной фазе соответствует нижняя кривая), зарегистрированные при ОДЗ с помощью системы мониторинга [5, 6], и производные напряжений, которые совпадают в моменты пробоев по знаку и превышают уставку по производной, принимаемую для сети 10 кВ около 9000-10000 кВ/сек. На фиг. 3 показаны вычисленные в течение 2 мс действующие значения фазных напряжений, из которых напряжение поврежденной фазы (нижняя осциллограмма) многократно меньше напряжений на неповрежденных фазах в конце интервала интегрирования. Отношение , i=1,... 4, для приведенных четырех моментов пробоя изоляции составляет 15, 17, 10, 21 и больше расчетного параметра К, который для рассматриваемой сети с коэффициентом компенсации КL=95% равен 6,02 (K3≅ 0,8). Подсчет двух таких импульсов (событий) указывает на наличие ОДЗ в сети.
Таким образом, распознавание ОДЗ и поврежденной фазы в сети быстро осуществляется путем регистрации фазных напряжений и выполнения простых операций по их обработке: нахождения производных фазных напряжений и при их совпадении по знаку и превышении некоторой уставки определения действующих значений фазных напряжений в течение 2 мс. При выполнении отношения подсчет двух и более таких событий (замыканий) указывает на существование ОДЗ.
Изложенный способ распознавания ОДЗ и поврежденной фазы может быть реализован как с помощью микропроцессорного устройства, совместно работающего с АЦП, так и на базе электронных приборов и интегральных схем малой и средней степени интеграции.
Источники информации
1. Дударев Л.Е., Зубков В.В., Стасенко В.И. Комплексная защита от замыканий на землю.// Электрические станции, №7, 1981, с.59-61.
2. Шабад М.А. Обзор режимов заземления нейтрали и защиты замыканий на землю в сетях 6-35 кВ России.// Энергетик, №12, 2000, c.11-13.
3. Whei-Min Lin, Chin-Der Yang, Jia-Hong, Ming-Tong Tsaj. A Fault Classification Method by RBF Neural Network With OLS Learning Procedure.// IEEE Trans. on Power Delivery, Vol. 16. No. 4, Oct., 2001, pp. 473-477.
4. РД 34.020.179 (ТИ-34-70-070-87). Типовая инструкция по компенсации емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ. Союзтехэнерго, Москва. 1988 г.
5. Кадомская К.П., Качесов В.Е., Лавров Ю.А., Овсянников А.Г., Сахно В.А. Диагностика и мониторинг кабельных сетей средних классов напряжения.// Электротехника №11, 2000, с.48-51.
6. Качесов В.Е., Ларионов В.Н., Овсянников А.Г. О результатах мониторинга перенапряжений при однофазных дуговых замыканиях на землю в распределительных кабельных сетях.// Электрические станции, №8, 2002, с.38-45.
Claims (1)
- Способ распознавания однофазного дугового замыкания на землю и поврежденной фазы в распределительных сетях с резонансно заземленной нейтралью, заключающийся в регистрации фазных напряжений сети и их последующем анализе, отличающийся тем, что в указанном анализе определяют производные фазных напряжений и сопоставляют их знаки, при их совпадении и величинах производных, превышающих уставку - удвоенное значение максимума производной линейного напряжения сети - определяют действующие фазные напряжения за время 2 мс с момента достижения уставки последней производной фазного напряжения, находят отношение действующего напряжения со средним значением (Ucp) к минимальному (Uмин) и, если это отношение больше коэффициента К (Ucp/Uмин >К), определяемого по выражению К=[3,17+0,067(КL-30)]Кз - для коэффициента компенсации емкости сети КL от 30 до 100% и К=[7,86-0,067(КL-100)]Кз - для КL от 100 до 130%, где Кз≅ 0,8 - 0,9 - некоторый коэффициент запаса, принимаемый несколько меньшим 1, регистрируют это замыкание, при подсчете двух и более таких замыканий фиксируют однофазное дуговое замыкание и по минимальному действующему напряжению Uмин -поврежденную фазу.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002130096/09A RU2232456C1 (ru) | 2002-11-10 | 2002-11-10 | Способ распознавания однофазного дугового замыкания на землю и поврежденной фазы в распределительных сетях с резонансно заземленной нейтралью |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002130096/09A RU2232456C1 (ru) | 2002-11-10 | 2002-11-10 | Способ распознавания однофазного дугового замыкания на землю и поврежденной фазы в распределительных сетях с резонансно заземленной нейтралью |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002130096A RU2002130096A (ru) | 2004-06-20 |
RU2232456C1 true RU2232456C1 (ru) | 2004-07-10 |
Family
ID=33413222
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002130096/09A RU2232456C1 (ru) | 2002-11-10 | 2002-11-10 | Способ распознавания однофазного дугового замыкания на землю и поврежденной фазы в распределительных сетях с резонансно заземленной нейтралью |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2232456C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108181553A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-06-19 | 中国石油大学(华东) | 一种基于线电压变化特征的小电流接地***单相断线故障区段定位方法 |
RU2738469C1 (ru) * | 2020-05-26 | 2020-12-14 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет» | Способ определения фидера с однофазным замыканием на землю в трехфазных электрических сетях с неэффективно заземленной нейтралью |
-
2002
- 2002-11-10 RU RU2002130096/09A patent/RU2232456C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Whei-Min Lin, Chin-Der Yang, Jia-Hong, Ming-Tong Tsaj. A Fault Classification Method by RBF Neutral Network With OLS Learning Procedure. IEEE Trans. on Power Delivery. Vol. 16, No. 4, 2001, p. 473-477. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108181553A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-06-19 | 中国石油大学(华东) | 一种基于线电压变化特征的小电流接地***单相断线故障区段定位方法 |
RU2738469C1 (ru) * | 2020-05-26 | 2020-12-14 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет» | Способ определения фидера с однофазным замыканием на землю в трехфазных электрических сетях с неэффективно заземленной нейтралью |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bartnikas | A commentary on partial discharge measurement and detection | |
EP2680017A1 (en) | A method of early detection of feeder lines with a high-ohm ground fault in compensated power networks | |
WO2009081215A2 (en) | Equipment and procedure to determine fault location and fault resistance during phase to ground faults on a live network | |
Wu | Design of partial discharge real-time capture system | |
CN110297154A (zh) | 基于零模电流暂态能量的小电流接地故障选线方法及装置 | |
CN107015129A (zh) | Gis局部放电特性的检测***及方法 | |
JP3352278B2 (ja) | 部分放電検出方法 | |
JPH10104304A (ja) | 送電又は配電ネットワークに接続されたデバイスの絶縁不良の検出装置及び方法 | |
Probert et al. | Detection and classification of high frequency transients using wavelet analysis | |
RU2356062C1 (ru) | Способ распознавания однофазного дугового замыкания на землю и поврежденной фазы в распределительных сетях с изолированной нейтралью | |
RU2254586C1 (ru) | Способ определения фидера с однофазным дуговым замыканием на землю в радиальных распределительных кабельных сетях | |
Zhang et al. | A double-terminal traveling-wave-based method using novel noncontact sensors for fault location in transmission cable lines | |
RU2232456C1 (ru) | Способ распознавания однофазного дугового замыкания на землю и поврежденной фазы в распределительных сетях с резонансно заземленной нейтралью | |
CN206773135U (zh) | Gis局部放电特性的检测*** | |
CN214097754U (zh) | 一种用于验证直流pd超宽频带检测***的试验装置 | |
JP2883352B2 (ja) | 部分放電検出方法 | |
JPH07181218A (ja) | 部分放電検出法及びその装置 | |
Wu et al. | A novel protection scheme for VSC‐HVDC transmission lines based on current integral autocorrelation | |
CN113671410A (zh) | 消弧线圈并小电阻接地配电网的接地故障检测方法及*** | |
CN112557984A (zh) | 一种用于验证直流pd超宽频带检测***的试验装置 | |
KR100383720B1 (ko) | 송전선로의 아크사고 검출 및 고장거리 추정방법 | |
JP3161757B2 (ja) | 電力系統の絶縁劣化検出方法、絶縁劣化検出装置、絶縁劣化検出システム及び絶縁劣化判定装置 | |
Chothani et al. | A new method for CT saturation detection using secondary current envelope detector | |
JP3462257B2 (ja) | 部分放電検出方法 | |
J. Zoric, ND Jejina, MB Djuric | Secondary arc faults detection and determine arc extinction time on overhead lines using neural network |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051111 |