RU2539830C2 - Способ определения места повреждения на воздушных и кабельных линиях электропередачи в сетях с изолированной нейтралью - Google Patents

Abstract

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.

Description

Предлагаемое изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании микропроцессорных устройств для определения места повреждения (короткого замыкания и обрыва) на воздушных и кабельных линиях электропередачи в сетях с изолированной нейтралью на основе измерения параметров аварийного режима с одной стороны линии.

Изобретение относится к приоритетному направлению развития науки и технологий «Технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и потребления тепла и электроэнергии» [Алфавитно-предметный указатель к Международной патентной классификации по приоритетным направлениям развития науки и технологий / Ю.Г. Смирнов, Е.В. Скиданова, С.А. Краснов. - М.: ПАТЕНТ, 2008. - с.97], так как решает проблему уменьшения времени задержек при транспортировке электроэнергии потребителям в случае повреждения электрических сетей.

Известен способ определения места повреждения по измерениям с одной стороны линии, в котором место повреждения в зависимости от вида замыкания определяют по измеренным значениям фазных токов и напряжений [Способ определения места повреждения на линиях электропередачи, авторское свидетельство №242270, 1969 г.]. В указанном способе сначала определяют вид короткого замыкания, затем по отношению измеренных значений напряжения и тока определяют полное сопротивление короткозамкнутого контура. Отношение измеренного сопротивления к удельному сопротивлению линии позволяет определить расстояние до места повреждения.

Указанный способ содержит методическую погрешность, обусловленную частичным учетом переходного сопротивления в месте короткого замыкания. Также точность данного метода значительно зависит от сопротивления нулевой последовательности (для однофазного короткого замыкания), а так как в сетях с изолированной нейтралью сопротивление нулевой последовательности обусловлено в основном емкостью всех линий, то измеренные токи и напряжения нулевой последовательности не характеризуют место однофазного замыкания на землю на линии.

Известен способ определения места однофазного повреждения линии электропередачи с использованием ее моделей путем одностороннего измерения напряжений и токов доаварийного и аварийного режимов, согласно которому подают напряжения доаварийного режима на входы модели линии электропередачи с подключенной к ней моделью ненаблюдаемой системы, состоящей из сопротивлений прямой и нулевой последовательностей и источников напряжения, уравновешивают модель линии по токам доаварийного режима путем подбора источников напряжения модели ненаблюдаемой системы, затем подают на входы модели линии напряжения аварийного режима, подключают в месте предполагаемого повреждения к каждой фазе модели комплексные сопротивления нагрузок и уравновешивают модель по токам путем подбора указанных сопротивлений, определяют поврежденную фазу и координату вероятного повреждения, в которой сопротивление нагрузки поврежденной фазы представляет собой резистор [авторское свидетельство СССР №1288810, кл. Н02Н 3/38)].

Недостатком этого способа является низкая точность определения места повреждения и сложный алгоритм проведения моделирования.

Также известен способ определения места однофазного повреждения линии электропередачи с использованием ее моделей [патент РФ №2085959, G01R 31/11], при котором выполняют односторонние измерения напряжений и токов линии электропередачи в доаварийном и аварийном режимах, затем напряжения доаварийного режима подают на входы модели доаварийного режима линии электропередачи с подключенной к ней моделью ненаблюдаемой системы, состоящей из сопротивлений прямой последовательности, нулевой последовательности и источников напряжения, после уравновешивают модель линии по токам путем подбора источников напряжения модели ненаблюдаемой системы, затем подают на входы модели аварийного режима для подключенной к ней модели ненаблюдаемой системы с источниками напряжения и сопротивлениями ненаблюдаемой системы из модели доаварийного режима линии для напряжения аварийного режима, выбирают место предполагаемого повреждения, подключают в месте предполагаемого повреждения к каждой фазе модели комплексные сопротивления нагрузок и уравновешивают модель по токам путем подбора этих сопротивлений, причем в процессе уравновешивания определяют координату места вероятного однофазного замыкания линии и поврежденную фазу путем варьирования места подключения комплексных сопротивлений нагрузок по всей длине линии и выявления сопротивления нагрузки в виде резистора, при этом дополнительно определяют ток в резисторе поврежденной фазы, для чего в модель линии для аварийных слагающих вместо резистора включают источник этого определенного тока, определяют аварийные слагающие измеренных напряжений и токов, исключают источники напряжения из модели ненаблюдаемой системы из модели аварийного режима, подают на входы модели линии для аварийных слагающих аварийные слагающие измеренных напряжений, уравновешивают эту модель по токам путем подбора сопротивлений каждой фазы ненаблюдаемой системы, затем выравнивают мнимые части сопротивления прямой последовательности ненаблюдаемой системы, сохраняя их сумму неизменной, а активные части сопротивлений прямой и нулевой последовательности обнуляют, затем в той же последовательности с вновь определенными сопротивлениями определяют новую координату места вероятного замыкания линии, определяют разность новой и предыдущей координат, сравнивают абсолютное значение разности с уставкой и, если оно меньше уставки, определяют место однофазного замыкания линии электропередачи по новой координате, а если значение этой разности больше уставки, то продолжают определение места повреждения в той же последовательности.

Указанный способ обладает рядом недостатков, одним из которых является сложность и длительность процесса определения места повреждения. Построение модели начинается в момент обнаружения повреждения, без какой бы то ни было предварительной подготовки. Процесс определения координаты места вероятного повреждения многоэтапный. Сначала идет неточное определение, потом методом последовательных приближений за счет уточнения (коррекции) пассивных параметров приемной системы пытаются определить точную координату места повреждения. Такой длительный процесс исключает возможность оперативного устранения повреждения без отключения потребителей. Кроме того, способ не дает приемлемой точности определения места повреждения. Действительно, даже неизбежная незначительная погрешность определения координаты на каждом этапе может дать в итоге значительную суммарную погрешность.

Известен способ определения места однофазного замыкания на землю линии электропередачи с использованием ее модели [патент РФ, №2308731, G01R 31/08], принятый за прототип, в котором в качестве модели составляют для сети с изолированной нейтралью схему замещения, по которой предварительно производят для всех линий расчет параметров переходных процессов при однофазном замыкании на землю, задавая расстояние до места повреждения по всей длине линии с шагом 10 метров и для различных переходных сопротивлений в месте повреждения также с шагом 10 Ом запоминают в базу данных вычислительной системы рассчитанные таким образом собственные частоты переходного процесса, а при возникновении повреждения на подстанции фиксируют поврежденную линию и фактическую собственную частоту переходного процесса, сравнивают с расчетными параметрами, записанными в базе данных, и определяют расстояние до места повреждения с точностью, определяемой шагом задания расстояния до места повреждения.

При возникновении повреждения на подстанции с помощью стандартной контрольно-измерительной аппаратуры фиксируют поврежденную линию, измеряют собственную частоту переходного процесса (время его затухания, если процесс не колебательный) и сравнивают фактическую собственную частоту переходного процесса с расчетными параметрами, записанными в базе данных, и определяют расстояние до места повреждения с точностью, определяемой шагом задания расстояния до места повреждения.

Таким образом, с точностью до 10 метров определяют место повреждения. Если же поврежденный участок линии находится в труднодоступном месте с затрудненным визуальным осмотром, производят аналогичный расчет с более мелким шагом, например 1 метр в уже определенном интервале расстояния до места повреждения. Данное уточнение, как и все предыдущие расчеты, выполняются компьютером.

Заявляемый способ достаточно точен и оперативен, что достигается за счет того, что заранее, до возникновения повреждения, рассчитывается и запоминается база данных для всех линий данной сети и при возникновении повреждения требуется только зафиксировать параметры переходного процесса и сравнить с имеющимися параметрами базы данных.

Описанный прототип обладает двумя существенными недостатками:

а) большой объем предварительной расчетной работы, связанный с расчетом контролируемого параметра - собственных частот переходных процессов, что создает большой объем информации, в которой затруднительно ориентироваться персоналу;

б) невозможность реального учета всего множества значений переходных сопротивлений, ввиду их комплексного характера.

Указанные недостатки могут приводить к значительной задержке времени при определении места повреждения и к значительной погрешности в определении места повреждения.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи по созданию технологий, позволяющих повысить эффективность электроснабжения

Технический результат изобретения заключается в снижении трудоемкости и повышении точности при определении места повреждения в электрических сетях с изолированной нейтралью за счет более полного учета параметров линий.

Технический результат достигается за счет того, что предварительно формируют и заносят в базу данных модели m линий, отходящих от секции, как значения продольных параметров участков схемы замещения каждой m-ой линии в трехфазном виде:

$$Z_{ij}^m=\left|\begin{array}{ccc}{Z}_{AAij}^m& Z_{ABij}^m& Z_{ACij}^m\\ Z_{BAij}^m& Z_{BBij}^m& Z_{BCij}^m\\ Z_{CAij}^m& Z_{CBij}^m& Z_{CCij}^m\end{array}\right|$$

,

где: Z_AAij, Z_BBij, Z_CCij - значения собственных сопротивлений фаз участка i-j m-ой линии (Ом);

Z_ABij, Z_ACij, Z_BAij, Z_BCij, Z_CAij, Z_CBij - значения взаимных сопротивлений фаз участка i-j m-ой линии (Ом);

Значения собственных и взаимных сопротивлений определяются по общеизвестным выражениям (например, Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в энергетических системах, изд-во Энергия, 1970 г., с 293, 294):

$$Z_{собств}=R_{П}+R_{З}+j0,145*\lg (\frac{D_{З}}{r_{ПЭ}})$$

;

$$Z_{взимн}=R_{З}+j0,145*\lg (\frac{D_{З}}{D_{взаимн}})$$

;

где:

R_п - активное сопротивление провода (Ом);

R_з=0,05 - сопротивление земли (величина учитывающая потери активной мощности при прохождении тока через землю) (Ом);

D_з - глубина протекания эквивалентного тока в земле (выбирается для каждой территории в отдельности) (м);

r_пэ=0,95*r_п - эквивалентный радиус провода (0,95 для сталеалюминиевых проводов, 0,85 - для алюминиевых проводов) (м);

r_п - радиус провода (м);

D_взаимн - расстояние между каждыми двумя проводами линии, например между проводами фаз А и В - D_AB (м).

Далее после получения значений измеренных фазных напряжений на шинах и токов в начале линий задают поочередно точки k в конце каждого участка возможного повреждения вдоль каждой m-ой линии, формируют для каждой линии значения комплексных фазных напряжений в каждой k-ой точке по выражению:

$${\dot{U}}_k^m={\dot{U}}_{сш}-({\displaystyle \sum _{i=1}^k{Z}_{ij}^m})*{\dot{I}}_{н}^m$$

,

где:

$${\dot{U}}_k^m=\left|\begin{array}{c}{\dot{U}}_{Ak}^m\\ {\dot{U}}_{Bk}^m\\ {\dot{U}}_{Ck}^m\end{array}\right|$$

- значения комплексных фазных напряжений в каждой k-ой точке каждой m-ой линии (В);

$${\dot{U}}_{сш}=\left|\begin{array}{c}{\dot{U}}_{Ac}\\ {\dot{U}}_{Bc}\\ {\dot{U}}_{Cc}\end{array}\right|$$

- значения измеренных комплексных фазных напряжений на секции сборных шин (В);

$${\dot{I}}_H^m=\left|\begin{array}{c}{\dot{I}}_{Aн}^m\\ {\dot{I}}_{Bн}^m\\ {\dot{I}}_{Cн}^m\end{array}\right|$$

- значения измеренных в начале каждой m-ой линии комплексных фазных токов (А);

$$Z_{ij}^m=\left|\begin{array}{ccc}{Z}_{AAij}^m& Z_{ABij}^m& Z_{ACij}^m\\ Z_{BAij}^m& Z_{BBij}^m& Z_{BCij}^m\\ Z_{CAij}^m& Z_{CBij}^m& Z_{CCij}^m\end{array}\right|$$

- значения собственных и взаимных сопротивлений участков i-j схемы замещения каждой m-ой линии (Ом).

Далее находят минимальное значение модуля напряжения из значений фазных напряжений $${\dot{U}}_k^m$$

во всех точках вдоль всех m 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 m линий, отходящих от секции, и параметров отпаек от линий в трехфазном виде:

$$Y_{i0}^m=\left|\begin{array}{ccc}{Y}_{Ai0}^m& 0& 0\\ 0& Y_{Bi0}^m& 0\\ 0& 0& Y_{Ci0}^m\end{array}\right|$$

, $$Y_{j0}^m=\left|\begin{array}{ccc}{Y}_{Aj0}^m& 0& 0\\ 0& Y_{Bj0}^m& 0\\ 0& 0& Y_{Cj0}^m\end{array}\right|$$

, $$Y_{отп\text{ i}}^m=\left|\begin{array}{ccc}{Y}_{A\text{ отп i}}^m& 0& 0\\ 0& Y_{B\text{ отп i}}^m& 0\\ 0& 0& Y_{C\text{ отп i}}^m\end{array}\right|$$

,

$$Y_{ij}^m=\left|\begin{array}{ccc}{Y}_{AAij}^m& Y_{ABij}^m& Y_{ACij}^m\\ Y_{ABij}^m& Y_{BBij}^m& Y_{BCij}^m\\ Y_{CAij}^m& Y_{CBij}^m& Y_{CCij}^m\end{array}\right|={\left|\begin{array}{ccc}{Z}_{AAij}^m& Z_{ABij}^m& Z_{ACij}^m\\ Z_{BAij}^m& Z_{BBij}^m& Z_{BCij}^m\\ Z_{CAij}^m& Z_{CBij}^m& Z_{CCij}^m\end{array}\right|}^{-1}$$

, $$Y_{емк\text{ ij}}^m=\left|\begin{array}{ccc}0& {\text{Y}}_{\text{емк AB ij}}^{\text{m}}& Y_{емкAC\text{ ij}}^m\\ Y_{емк\text{ AB ij}}^m& \text{0}& {\text{Y}}_{\text{емк BC ij}}^{\text{m}}\\ {\text{Y}}_{\text{емк CA ij}}^{\text{m}}& {\text{Y}}_{\text{емк CB ij}}^{\text{m}}& \text{0}\end{array}\right|$$

,

где:

$$Y^m{}_{i0}$$

- значения емкостных проводимостей фаз на «землю» половины участка i-j со стороны i (Сим);

$$Y^m{}_{j0}$$

- значения емкостных проводимостей фаз на «землю» половины участка i-j со стороны j (Сим);

Y^m _{отп i} - значения проводимостей отпайки, включающие в себя проводимость линии, трансформатора от отпайки до нагрузки (Сим);

Y^m _ij - значения продольной проводимости участка i-j (Сим).

Y^m _{ij емк} - значения взаимных емкостных проводимостей фаз участка i-j (Сим).

Значения емкостных проводимостей фаз на «землю» и взаимных емкостных проводимостей между фаз определяются по общеизвестным выражениям (например, Висящев А.Н. Приборы и методы определения места повреждения на линиях электропередачи, Иркутск, уч. пособие, изд-во ИрГТУ, 2001 г., с.27-29):

$$Y_{Qi0}^m=\frac{{\alpha }_{Qi0}^m}{\pi *f}$$

, $$Y_{Qj0}^m=\frac{{\alpha }_{Qj0}^m}{\pi *f}$$

, $$Y_{емк\text{ QP ij}}^m=\frac{{\alpha }_{QP\text{ ij}}^m}{\pi *f}$$

,

где: $${\alpha }_{Qi0}^m=\frac{1}{2\pi {\epsilon }_0\epsilon }*\ln \frac{H_{QQ}}{r_{ПЭ}}$$

, $${\alpha }_{Qj0}^m=\frac{1}{2\pi {\epsilon }_0\epsilon }*\ln \frac{H_{QQ}}{r_{ПЭ}}$$

, $${\alpha }_{QP\text{ ij}}^m=\frac{1}{2\pi {\epsilon }_0\epsilon }*\ln \frac{H_{QP}}{D_{QP}}$$

,

где:

Y^m _Qi0, Y^m _Qj0 - значения емкостных проводимостей фаз на «землю» (Сим);

Y^m _Qi0 - значения взаимных емкостных проводимостей между фаз (Сим);

α - потенциальные коэффициенты (м/Ф);

Q, Р - фазы А, В, С;

π - коэффициент, равный 3,1416;

f - частота тока сети, равная 50 Гц;

ε - относительная диэлектрическая проницаемость (для воздуха ε=1);

ε₀ - электрическая постоянная 8,85*10^-12 (Ф/м)

r_пэ=0,95*r_п - эквивалентный радиус провода (0,95 для сталеалюминиевых проводов, 0,85 - для алюминиевых проводов) (м);

r_п - радиус провода (м);

H_QQ - расстояние от Q-ого провода до своего зеркального изображения (м);

Н_QP - расстояние от Q-ого провода до зеркального изображения P-ого провода (м);

D_QP - расстояние между Q-ым и P-ым проводами (м).

Далее формируют значения фазных напряжений в каждой j-той точке каждой m-ой линии по выражению:

$${\dot{U}}_j^m=\left((Y_{io}^m+Y_{ij}^m+Y_{емк\text{ ij}}^m+Y_{отп\text{ i}}^m)*{\dot{U}}_i^m-{\dot{I}}_i^m\right)*{(Y_{ij}^m)}^{-1}$$

и формируют значения фазных токов в конце каждого участка каждой m-ой линии по выражению:

$${\dot{I}}_j^m=-Y_{ij}^m*{\dot{U}}_i^m+(Y_{ij}^m+Y_{емк\text{ ij}}^m+Y_{j0}^m)*{\dot{U}}_j^m$$

где:

$${\dot{U}}_i^m=\left|\begin{array}{c}{\dot{U}}_{Ai}^m\\ {\dot{U}}_{Bi}^m\\ {\dot{U}}_{Ci}^m\end{array}\right|$$

- значения сформированных фазных напряжений в начале каждого участка m-ой линии, а при i=1 значения измеренных фазных напряжений в начале m-ой линии (В);

$${\dot{U}}_j^m=\left|\begin{array}{c}{\dot{U}}_{Aj}^m\\ {\dot{U}}_{Bj}^m\\ {\dot{U}}_{Cj}^m\end{array}\right|$$

- значения фазных напряжений в j-той точке в конце каждого участка m-ой линии (В);

$${\dot{U}}_i^m=\left|\begin{array}{c}{\dot{U}}_{Ai}^m\\ {\dot{U}}_{Bi}^m\\ {\dot{U}}_{Ci}^m\end{array}\right|$$

- значения сформированных фазных токов в начале каждого участка m-ой линии, а при i=1 значения измеренных фазных токов в начале каждой m-ой линии (А);

$${\dot{U}}_j^m=\left|\begin{array}{c}{\dot{U}}_{Aj}^m\\ {\dot{U}}_{Bj}^m\\ {\dot{U}}_{Cj}^m\end{array}\right|$$

- значения сформированных фазных токов в конце каждого участка m-ой линии (А).

Для определения места обрыва находят минимальное значение модуля тока из значений фазных токов $${\dot{I}}_j^m$$

во всех концах участков всех m линий, которое соответствует месту разрыва фазного провода.

Для обеспечения наглядности и удобства работы участки выбирают между двумя соседними опорами вдоль воздушной линии.

Таким образом, предлагаемое изобретение имеет следующие общие признаки с прототипом:

1) Предварительное формирование расчетной модели всех линий сети;

2) Измерение с одной стороны линии фазных токов и напряжений в момент замыкания на линии;

3) Расчет контролируемого параметра (собственная частота переходного процесса) по данным модели сети и измеренным токам и напряжениям пошаговым методом.

Предлагаемое изобретение имеет следующие отличия от прототипа, что обуславливает соответствие технического решения критерию новизна:

1) Схемы замещения линий составляют в трехфазном виде, что позволяет наиболее полно учесть физические параметры линии (взаимоиндукцию между проводами фаз линии, междуфазную емкость и емкость на землю);

2) Схему замещения линий составляется из участков линии, что позволяет учесть различие в параметрах линий (транспозиция, различный тип опор, грозозащитный трос, кожух кабеля и т.п.) на каждом участке.

3) Сразу по измеренным токам и напряжениям и параметрам схемы замещения линии рассчитывают контролируемый параметр (минимальное значение модуля напряжения из значений фазных напряжений во всех точках вдоль всех линий, отходящих от секции), находят поврежденную линию и место повреждения без предварительных расчетов аварийных режимов для разных расстояний и разных переходных сопротивлений в месте повреждения.

4) По измеренным токам и напряжениям и параметрам схемы замещения линии рассчитывают контролируемый параметр (минимальное значение тока, близкое к нулю, из значений фазных токов во всех ветвях вдоль всех линий, отходящих от секции) и находят место разрыва фазного провода.

Из уровня техники неизвестны отличительные существенные признаки заявляемых способов, охарактеризованных в формуле изобретения, что подтверждает ее соответствие условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Способ реализуют следующим образом.

На предварительной стадии формируют полные модели всех линий, отходящих от секции (от всех секций сборных шин предприятия электрических сетей) в трехфазном виде с учетом взаимоиндуктивных и емкостных связей между проводами линий.

При возникновении повреждения измеряют и регистрируют значения комплексных фазных напряжений на шинах секции и фазных токов в каждой линии, отходящей от секции.

Далее берут поочередно каждую линию, намечают на ней точки, например места расположения опор, рассчитывают падения напряжений в каждой фазе от шин секции до первой точки, определяют фазные напряжения в первой точке как разность фазных напряжений секции и падений напряжений от секции до первой точки, регистрируют модули фазных напряжений в первой точке, далее выбирают вторую точку и также как для первой точки находят модули напряжений во второй точке, затем в третьей и последующих точках.

Находят минимальное значение модуля фазного напряжения из всех напряжений во всех точках всех линий.

Для уточнения места повреждения в окрестности определенной по минимуму напряжения точки намечают другие точки с меньшим расстоянием между ними, например, в пролете между опорами. Затем, также рассчитывают падения напряжений в каждой фазе от шин секции до первой точки, определяют фазные напряжения в первой точке как разность фазных напряжений секции и падений напряжений от секции до первой точки, регистрируют модули фазных напряжений в первой точке, далее выбирают вторую точку и также как для первой точки находят модули напряжений во второй точке, затем в третьей и последующих точках. Находят минимальное значение модуля фазного напряжения из всех напряжений во всех дополнительных точках пролета между опорами.

Предложенный способ также позволяет определять место короткого замыкания при других видах замыкания: двухфазном, двухфазном на землю, трехфазном.

В случае обрыва по измеренным токам и напряжениям и параметрам схемы замещения линии также как в случае замыкания рассчитывают контролируемый параметр (минимальное значение тока, близкое к нулю, из значений фазных токов во всех ветвях вдоль всех линий, отходящих от секции) и находят место разрыва фазного провода.

Определение места повреждения, выполненное по предложенной методике, показало также полное отсутствие методической погрешности при наличии переходного сопротивления от 5 до 50 Ом и при изменениях нагрузочного режима в широких диапазонах.

Таким образом, использование полной модели линий в трехфазном виде и измеренных значений фазных токов и напряжений позволяет получить более точную модель, чем достигается более точное определение расстояния до места повреждения.

Claims (4)

1. Способ определения места повреждения на воздушных и кабельных линиях в трехфазных сетях с изолированной нейтралью, в котором формируют модели линий, измеряют фазные напряжения на секции сборных шин и фазные токи в линиях, по соотношению которых в модели линий определяют поврежденное присоединение и место повреждения на присоединении, отличающийся тем, что предварительно формируют модели m линий, отходящих от секции, как значения продольных параметров участков схемы замещения каждой m-й линии в трехфазном виде:
$$Z_{ij}^m=\left|\begin{array}{ccc}{Z}_{AAij}^m& Z_{ABij}^m& Z_{ACij}^m\\ Z_{BAij}^m& Z_{BBij}^m& Z_{BCij}^m\\ Z_{CAij}^m& Z_{CBij}^m& Z_{CCij}^m\end{array}\right|$$

,
где $$Z_{AAij}^m$$

, $$Z_{BBij}^m$$

, $$Z_{CCij}^m$$

- значения собственных сопротивлений фаз участка i-j m-й линии (Ом); $$Z_{ABij}^m$$

, $$Z_{ACij}^m$$

, $$Z_{BAij}^m$$

, $$Z_{BCij}^m$$

, $$Z_{CAij}^m$$

, $$Z_{CBij}^m$$

- значения взаимных сопротивлений фаз участка i-j m-й линии (Ом); измеряют и получают значения измеренных фазных напряжений на шинах и токов в начале линий, задают поочередно точки k в конце каждого участка возможного повреждения вдоль каждой m-й линии, формируют для каждой линии значения комплексных фазных напряжений в каждой k-й точке по выражению:
$${\dot{U}}_k^m={\dot{U}}_{сш}-({\displaystyle \sum _{i=1}^k{Z}_{ij}^m})*{\dot{I}}_{н}^m$$

,
где $${\dot{U}}_k^m=\left|\begin{array}{c}{\dot{U}}_{Ak}^m\\ {\dot{U}}_{Bk}^m\\ {\dot{U}}_{Ck}^m\end{array}\right|$$

- значения комплексных фазных напряжений в каждой k-й точке каждой m-й линии (В); $${\dot{U}}_{сш}=\left|\begin{array}{c}{\dot{U}}_{Ac}\\ {\dot{U}}_{Bc}\\ {\dot{U}}_{Cc}\end{array}\right|$$

- значения измеренных комплексных фазных напряжений на секции сборных шин (В); $${\dot{I}}_{н}^m=\left|\begin{array}{c}{\dot{I}}_{Aн}^m\\ {\dot{I}}_{Bн}^m\\ {\dot{I}}_{Cн}^m\end{array}\right|$$

- значения измеренных в начале каждой m-ой линии комплексных фазных токов (А); $$Z_{ij}^m=\left|\begin{array}{ccc}{Z}_{AAij}^m& Z_{ABij}^m& Z_{ACij}^m\\ Z_{BAij}^m& Z_{BBij}^m& Z_{BCij}^m\\ Z_{CAij}^m& Z_{CBij}^m& Z_{CCij}^m\end{array}\right|$$

- значения собственных и взаимных сопротивлений участков i-j схемы замещения каждой m-ой линии (Ом), находят минимальное значение модуля напряжения из значений фазных напряжении $${\dot{U}}_k^m$$

во всех точках вдоль всех m линии, которое соответствует точке замыкания на землю, соответственно линия, в которой значение модуля напряжения минимальное, является поврежденной линией.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительно формируют значения продольных и поперечных параметров П-образных схем замещения участков всех m линий, отходящих от секции, и параметров отпаек от линий в трехфазном виде:
$$Y_{i0}^m=\left|\begin{array}{ccc}{Y}_{Ai0}^m& 0& 0\\ 0& Y_{Bi0}^m& 0\\ 0& 0& Y_{Ci0}^m\end{array}\right|$$

, $$Y_{j0}^m=\left|\begin{array}{ccc}{Y}_{Aj0}^m& 0& 0\\ 0& Y_{Bj0}^m& 0\\ 0& 0& Y_{Cj0}^m\end{array}\right|$$

, $$Y_{отп}^m=\left|\begin{array}{ccc}{Y}_{A\text{ отп}}^m& 0& 0\\ 0& Y_{B\text{ отп}}^m& 0\\ 0& 0& Y_{C\text{ отп }}^m\end{array}\right|$$

,
$$Y_{ij}^m=\left|\begin{array}{ccc}{Y}_{AAij}^m& Y_{ABij}^m& Y_{ACij}^m\\ Y_{ABij}^m& Y_{BBij}^m& Y_{BCij}^m\\ Y_{CAij}^m& Y_{CBij}^m& Y_{CCij}^m\end{array}\right|={\left|\begin{array}{ccc}{Z}_{AAij}^m& Z_{ABij}^m& Z_{ACij}^m\\ Z_{BAij}^m& Z_{BBij}^m& Z_{BCij}^m\\ Z_{CAij}^m& Z_{CBij}^m& Z_{CCij}^m\end{array}\right|}^{-1}$$

, $$Y_{емк\text{ ij}}^m=\left|\begin{array}{ccc}0& {\text{Y}}_{\text{емк AB ij}}^{\text{m}}& Y_{емкAC\text{ ij}}^m\\ Y_{емк\text{ AB ij}}^m& \text{0}& {\text{Y}}_{\text{емк BC ij}}^{\text{m}}\\ {\text{Y}}_{\text{емк CA ij}}^{\text{m}}& {\text{Y}}_{\text{емк CB ij}}^{\text{m}}& \text{0}\end{array}\right|$$

,
где $$Y_{i0}^m$$

- значения емкостных проводимостей фаз на землю половины участка i-j со стороны i каждой m-й линии (Сим); $$Y_{j0}^m$$

- значения емкостных проводимостей фаз на «землю» половины участка i-j со стороны j каждой m-й линии (Сим); $$Y_{отп}^m$$

- значения проводимостей отпайки, включающие в себя проводимость линии, трансформатора от отпайки до нагрузки каждой m-й линии (Сим); $$Y_{ij}^m$$

- значения продольной проводимости участка i-j каждой m-й линии (Сим); $$Y_{ijемк}^m$$

- значения взаимных емкостных проводимостей фаз участка i-j (Сим), формируют значения фазных напряжений в каждой j-й точке каждой m-й линии по выражению:
$${\dot{U}}_j^m=\left((Y_{io}^m+Y_{ij}^m+Y_{емк\text{ ij}}^m+Y_{отп\text{ i}}^m)*{\dot{U}}_i^m-{\dot{I}}_i^m\right)*{(Y_{ij}^m)}^{-1}$$

и значения фазных токов в конце каждого участка каждой m-й линии по выражению:
$${\dot{I}}_j^m=-Y_{ij}^m*{\dot{U}}_i^m+(Y_{ij}^m+Y_{емк\text{ ij}}^m+Y_{j0}^m)*{\dot{U}}_j^m$$

где $${\dot{U}}_i^m=\left|\begin{array}{c}{\dot{U}}_{Ai}^m\\ {\dot{U}}_{Bi}^m\\ {\dot{U}}_{Ci}^m\end{array}\right|$$

- значения сформированных фазных напряжений в начале каждого участка m-й линии, а при i=1 значения измеренных фазных напряжений в начале m-й линии (В); $${\dot{U}}_j^m=\left|\begin{array}{c}{\dot{U}}_{Aj}^m\\ {\dot{U}}_{Bj}^m\\ {\dot{U}}_{Cj}^m\end{array}\right|$$

- значения фазных напряжений в j-й точке в конце каждого участка m-й линии (В); $${\dot{I}}_i^m=\left|\begin{array}{c}{\dot{I}}_{Ai}^m\\ {\dot{I}}_{Bi}^m\\ {\dot{I}}_{Ci}^m\end{array}\right|$$

- значения сформированных фазных токов в начале каждого участка m-й линии, а при i=1 значения измеренных фазных токов в начале каждой m-й линии (А); $${\dot{I}}_j^m=\left|\begin{array}{c}{\dot{I}}_{Aj}^m\\ {\dot{I}}_{Bj}^m\\ {\dot{I}}_{Cj}^m\end{array}\right|$$

- значения сформированных фазных токов в конце каждого участка m-й линии (А); находят минимальное значение модуля напряжения из значений фазных напряжений $${\dot{U}}_j^m$$

во всех точках вдоль всех m линий.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что находят минимальное значение модуля тока из значений фазных токов $${\dot{I}}_j^m$$

во всех концах участков всех m линий, которое соответствует месту разрыва фазного провода.

4. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что участки выбирают между двумя соседними опорами вдоль воздушной линии.