RU2620193C1 - Method of determining short-short location in overhead power line with distributed parameters - Google Patents

Method of determining short-short location in overhead power line with distributed parameters Download PDF

Info

Publication number
RU2620193C1
RU2620193C1 RU2015154592A RU2015154592A RU2620193C1 RU 2620193 C1 RU2620193 C1 RU 2620193C1 RU 2015154592 A RU2015154592 A RU 2015154592A RU 2015154592 A RU2015154592 A RU 2015154592A RU 2620193 C1 RU2620193 C1 RU 2620193C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
line
values
section
phase
complex phase
Prior art date
Application number
RU2015154592A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Степан Георгиевич Тигунцев
Original Assignee
Степан Георгиевич Тигунцев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Степан Георгиевич Тигунцев filed Critical Степан Георгиевич Тигунцев
Priority to RU2015154592A priority Critical patent/RU2620193C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2620193C1 publication Critical patent/RU2620193C1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08Locating faults in cables, transmission lines, or networks

Landscapes

  • Locating Faults (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: at the preliminary stage, a complete line model is created in a three-phase form, taking into account the mutual inductive and capacitive couplings between the line wires. In the event of a short circuit, the values of the complex phase voltages in the buses and the phase currents in the line are measured and recorded. Further, the line model is divided into equal parts, for example from the support to the support, voltages are generated at the end of each section in each phase, starting from the buses at one and the other end of the line, currents are generated at the end of each section in each phase, starting from the buses at one and the other end of the line, phase voltage modules are recorded at the end of each section in each phase, starting from the buses at one or the other end of the line. Graphs are plotted, according to the voltage modules, with axes on both sides of the dependency of the voltage modules on the part number (on the distance). The intersection point of the graphs at one and the other end of the line corresponds to the short-circuit location. The proposed method also makes it possible to determine the location of a short circuit in other types of closure: two-phase, ground two-phase, three-phase. It also provides for the transposition of the line. In this case, you do not need to synchronize the measurements at the ends of the line.
EFFECT: reducing labor intensity and increasing accuracy in determining the location of a short circuit due to more complete consideration of line parameters.
1 cl

Description

Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения места короткого замыкания на длинных воздушных линиях электропередачи с распределенными параметрами напряжением 220 кВ и выше на основе измерения параметров аварийного режима с двух концов линии.The present invention relates to the electric power industry and can be used to determine the location of a short circuit on long overhead power lines with distributed parameters of voltage 220 kV and higher based on the measurement of emergency mode parameters from two ends of the line.

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.The invention relates to a priority area of development of science and technology "Technologies for creating energy-saving systems for transportation, distribution and consumption of heat and electricity" [Alphabetical index to the International Patent Classification in priority areas of science and technology / Yu.G. Smirnov, E.V. Skidanova, S.A. Krasnov. - M.: PATENT, 2008 .-- p. 97], since it solves the problem of reducing the time delays in transporting electricity to consumers in the event of damage to the electrical networks.

Известен способ определения места короткого замыкания по измерениям параметров аварийного режима с одного (и с другого) концов линии, в котором измеряют реактивную составляющую сопротивления поврежденной фазы [Разработка и исследование защиты линий электропередач с фиксацией места повреждения, Новочеркасский политехнический институт, г. Новочеркасск, 1969].A known method of determining the location of a short circuit by measuring the emergency mode parameters from one (and from the other) ends of the line, in which the reactive component of the resistance of the damaged phase is measured [Development and study of protection of power lines with fixation of the place of damage, Novocherkassk Polytechnic Institute, Novocherkassk, 1969 ].

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, являются измерение фазных токов и напряжений в момент короткого замыкания на линии на одном конце линии, определение по соотношению параметров линии и измеренных с одного конца мнимых составляющих комплексных величин расстояния до места короткого замыкания. Аналогично по соотношению измеренных величин с другого конца определяют расстояние до места короткого замыкания с другого конца.Signs of an analogue that coincide with the essential features of the proposed method are the measurement of phase currents and voltages at the time of a short circuit on the line at one end of the line, determining by the ratio of the line parameters and the imaginary components of the complex values of the distance to the place of the short circuit measured from one end. Similarly, by the ratio of measured values from the other end, the distance to the short circuit from the other end is determined.

Данный метод, использующий только реактивную составляющую отношения измеренного напряжения к измеренному току, позволяет уменьшить влияние переходного сопротивления в месте повреждения. Однако точность во многом зависит от величины переходного сопротивления и величины подпитывающего тока противоположного конца линии тому, на котором производятся измерения. Кроме того, данный метод не учитывает емкость линии на землю и различие сопротивлений фазных проводов линииThis method, using only the reactive component of the ratio of the measured voltage to the measured current, can reduce the effect of the transient resistance at the site of damage. However, the accuracy largely depends on the magnitude of the transition resistance and the magnitude of the feeding current of the opposite end of the line to the one on which the measurements are made. In addition, this method does not take into account the capacitance of the line to the ground and the difference in the resistances of the phase conductors of the line

Хорошо известен способ, использующийся в устройствах релейной защиты некоторых западных производителей - компенсационный метод [Висящев А.Н. Приборы и методы определения места повреждения на линиях электропередачи: Учебное пособие. - Иркутск: Издательство ИрГТУ, 2001, ч. 1]. Данный способ использует параметры аварийного и предаварийного режимов, полученные с одного конца линии.A well-known method used in relay protection devices of some Western manufacturers is the compensation method [A. Visyashchev. Instruments and methods for determining the location of damage on power lines: a Training manual. - Irkutsk: Publishing house ISTU, 2001, part 1]. This method uses the parameters of emergency and pre-emergency modes obtained from one end of the line.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, являются измерение фазных токов и напряжений в момент короткого замыкания на линии на одном конце линии, определение по соотношению измеренных с одного конца величин расстояния до места короткого замыкания. Аналогично по соотношению измеренных величин с другого конца определяют расстояние до места короткого замыкания со второго конца.Signs of an analogue that coincide with the essential features of the proposed method are the measurement of phase currents and voltages at the time of a short circuit on the line at one end of the line, determining the ratio of the distance to the place of the short circuit measured from one end. Similarly, by the ratio of measured values from the other end, the distance to the short circuit from the second end is determined.

Основная особенность способа - это возможность учета влияния питания с противоположного конца линии, а также исключение погрешности от переходного сопротивления в месте короткого замыкания. Для реализации этого метода требуется полная модель сети, т.е. программы расчета установившихся и аварийных режимов сети. Кроме того, требуется произвести предварительные измерения тока нагрузки, которые сохраняют и используют для компенсации погрешности от влияния нагрузки. Данный метод, также как предыдущий, не учитывает емкость линии на землю и различие сопротивлений фазных проводов линии.The main feature of the method is the ability to take into account the influence of power from the opposite end of the line, as well as the elimination of errors from the transition resistance in the place of a short circuit. To implement this method, a complete network model is required, i.e. programs for calculating steady and emergency network conditions. In addition, preliminary measurements of the load current are required, which are stored and used to compensate for errors from the influence of the load. This method, as well as the previous one, does not take into account the line capacitance to the ground and the difference in the resistances of the phase conductors of the line.

Известен способ [Аржанников Е.А., Чухин A.M. Методы и приборы определения места короткого замыкания на линиях: Учебное пособие / Ивановский государственный энергетический университет, г. Иванове, 1998. - 74 с.], в основу которого заложено предположение о том, что сопротивление в месте короткого замыкания имеет чисто активный характер, и, как следствие, реактивная мощность в месте повреждения равна нулю. Критерием короткого замыкания является равенство нулю реактивной мощности в месте повреждения, для определения которой используются мнимая часть системы из трех произведений комплекса напряжения и сопряженного тока в месте повреждения в системе симметричных или фазных координат. Метод реализуется следующим образом, сначала фиксируют момент повреждения, измеряют в начале и в конце линии напряжения и токи первой гармоники в доаварийном и аварийном режимах. Полученные величины токов и напряжений передают на противоположный конец линии, где определяют ток в месте короткого замыкания как сумму токов на концах линии. Затем, меняя расстояние от нуля до величины, равной длине линии, находят для каждой точки линии с определенным шагом напряжение как разность между напряжением в конце линии и падением напряжения до предполагаемой точки повреждения. Для каждой из точек через произведение комплекса напряжения и сопряженного комплексного тока в месте повреждения находят полную мощность, мнимая часть от которой равна реактивной мощности в предполагаемом месте короткого замыкания. Точка, в которой реактивная мощность окажется минимальной и будет являться местом повреждения. Такой расчет проводится либо для всех трех фаз линии, либо для всех трех последовательностей симметричных составляющих, что позволяет повысить точность процедуры определения места повреждения.The known method [Arzhannikov EA, Chukhin A.M. Methods and devices for determining the location of a short circuit on the lines: Textbook / Ivanovo State Energy University, Ivanovo, 1998. - 74 pp.], Which is based on the assumption that the resistance at the location of the short circuit is purely active, and As a result, the reactive power at the site of damage is zero. A short circuit criterion is the reactive power equal to zero at the fault location, to determine which the imaginary part of the system of three products of the voltage complex and the conjugate current at the fault location in the symmetric or phase coordinate system is used. The method is implemented as follows, first, the moment of damage is recorded, and the voltage and currents of the first harmonic are measured at the beginning and at the end of the line in pre-emergency and emergency conditions. The obtained values of currents and voltages are transmitted to the opposite end of the line, where the current at the short circuit is determined as the sum of the currents at the ends of the line. Then, changing the distance from zero to a value equal to the length of the line, for each point of the line with a certain step, the voltage is found as the difference between the voltage at the end of the line and the voltage drop to the estimated damage point. For each of the points, through the product of the voltage complex and the conjugate complex current, the total power is found at the fault location, the imaginary part of which is equal to the reactive power at the proposed short circuit location. The point at which reactive power will be minimal and will be the site of damage. Such a calculation is carried out either for all three phases of the line, or for all three sequences of symmetrical components, which allows to increase the accuracy of the procedure for determining the location of damage.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, являются измерение фазных токов и напряжений в момент короткого замыкания на линии на одном конце линии, определение по соотношению измеренных с одного конца величин и параметров линии расстояния до места короткого замыкания. Аналогично по соотношению измеренных величин с другого конца определяют расстояние до места короткого замыкания с другого конца.Signs of an analogue that coincide with the essential features of the proposed method are the measurement of phase currents and voltages at the time of a short circuit on the line at one end of the line, determining by the ratio of the values and parameters of the line of the distance to the place of the short circuit measured from one end. Similarly, by the ratio of measured values from the other end, the distance to the short circuit from the other end is determined.

Недостатком способа является необходимость использования только мнимых составляющих расчетных величин. Также указанный способ, как и другие, ранее указанные способы определения места короткого замыкания, обладает таким существенным недостатком, как неучет емкости линии на землю и неучет различия сопротивлений фазных проводов линии.The disadvantage of this method is the need to use only imaginary components of the calculated values. Also, this method, as well as other previously mentioned methods for determining the location of a short circuit, has such a significant drawback as not taking into account the line capacitance to ground and not taking into account the difference in the resistance of the phase conductors of the line.

Указанные недостатки могут приводить к значительной погрешности в определении места короткого замыкания из-за неполного учета параметров линии, из-за неучета емкостных параметров линии.These shortcomings can lead to a significant error in determining the location of a short circuit due to incomplete accounting of line parameters, due to neglect of capacitive line parameters.

Известен способ определения места повреждения на воздушных линиях электропередачи (патент RU 2426998), принятый за прототип, в котором повышение точности определения места повреждения осуществляется за счет учета поперечных емкостей и волновых процессов на линиях электропередачи. Результат достигается за счет введения в схему замещения линии электропередачи (модели линии) на стадии получения расчетных выражений поперечных емкостей и использования телеграфных уравнений для описания воздушной линии электропередачи для симметричных составляющих.A known method of determining the location of damage on overhead power lines (patent RU 2426998), adopted as a prototype, in which the accuracy of determining the location of damage is improved by taking into account the transverse capacitances and wave processes on the power lines. The result is achieved by introducing transverse capacitances into the equivalent circuit of the power line (line model) at the stage of obtaining the calculated expressions and using telegraph equations to describe the overhead power line for symmetrical components.

В ранее предлагаемых методах определения места повреждения поперечные емкости не вводили в схему замещения по причине сложности получения расчетных выражений из-за увеличения контуров в модели линии. Такое допущение может приводить к существенной погрешности, особенно на линиях электропередачи большой протяженности и высокого напряжения.In the previously proposed methods for determining the location of damage, transverse capacitances were not introduced into the equivalent circuit because of the difficulty in obtaining the calculated expressions due to the increase in the contours in the line model. Such an assumption can lead to a significant error, especially on power lines of long length and high voltage.

В прототипе используют телеграфные уравнения, полученные для однофазной линии электропередачи, для описания трехфазной линии электропередачи (модели линии). Составление системы дифференциальных уравнений для трехфазной линии электропередачи в соответствии с теорией волновых процессов - задача громоздкая и для практики малоприменимая. Составление системы дифференциальных уравнений для однофазной линии электропередачи требует в значительной степени меньше трудозатрат и позволяет получить телеграфные уравнения, учитывающие волновые процессы на однофазной линии. Телеграфные уравнения, полученные для однофазной линии электропередачи, недопустимо использовать для трехфазной линии электропередачи, т.к. все три фазы связаны и влияют друг на друга. Однако телеграфные уравнения, полученные для однофазной линии, можно применить по отдельности к прямой, обратной и нулевой последовательностям линии электропередачи, что ранее не выполнялось.The prototype uses telegraph equations obtained for a single-phase power line to describe a three-phase power line (line model). Compiling a system of differential equations for a three-phase power line in accordance with the theory of wave processes is a cumbersome task and inapplicable for practice. Compiling a system of differential equations for a single-phase power line requires significantly less labor and allows you to obtain telegraph equations that take into account wave processes on a single-phase line. The telegraph equations obtained for a single-phase power line should not be used for a three-phase power line, because all three phases are connected and affect each other. However, the telegraph equations obtained for a single-phase line can be applied separately to the forward, reverse, and zero sequences of the power line, which has not been previously performed.

Предложенный в прототипе подход позволяет учесть волновые процессы на линиях электропередачи, чем повышает точность определения места повреждения, и в то же время дает возможность практической реализации метода, благодаря отсутствию громоздких вычислений и сложных математических преобразований, что было бы неизбежно, если бы для учета волновых процессов использовалось полное описание трехфазной линии электропередачи системой дифференциальных уравнений.The approach proposed in the prototype makes it possible to take into account wave processes on power lines, which increases the accuracy of determining the location of damage, and at the same time makes it possible to practically implement the method due to the absence of cumbersome calculations and complex mathematical transformations, which would be inevitable if wave processes were taken into account a full description of the three-phase power line was used by a system of differential equations.

Недостатком способа, принятого за прототип, является неучет пофазного различия параметров линии, неучет междуфазных емкостей линии.The disadvantage of the method adopted for the prototype is the neglect of phase-by-phase differences in line parameters, the neglect of interphase capacitances of the line.

Указанный недостаток может приводить к погрешности в определении места повреждения из-за усреднения величин сопротивлений линии.The indicated drawback may lead to an error in determining the location of damage due to averaging of the line resistance values.

Изобретение направлено на решение задачи по созданию технологий, позволяющих повысить эффективность электроснабжения.The invention is aimed at solving the problem of creating technologies to improve the efficiency of power supply.

Технический результат изобретения заключается в повышении точности определения места повреждения за счет использования величин фазных токов и напряжений и величин полных фазных и междуфазных сопротивлений линии.The technical result of the invention is to increase the accuracy of determining the location of damage through the use of phase currents and voltages and the values of the total phase and interphase resistances of the line.

Технический результат достигается за счет того, что в способе определения места короткого замыкания на линии электропередачи с распределенными параметрами по замерам с двух ее концов, соединяющей две питающие системы, в котором измеряют с двух концов линии (' - один конец линии, ʺ - второй конец линии) несинхронизированные по углам комплексные фазные токи

Figure 00000001
и напряжения
Figure 00000002
Figure 00000003
основной частоты в момент короткого замыкания, расчетным путем определяют значение расстояния до места короткого замыкания, согласно изобретению предварительно формируют модель линии, как значения продольных и поперечных параметров N участков схемы замещения линии в трехфазном виде:The technical result is achieved due to the fact that in the method of determining the location of a short circuit on a power line with distributed parameters by measurements from its two ends, connecting two power systems, in which they measure from both ends of the line ('is one end of the line, ʺ is the second end lines) angular unsynchronized complex phase currents
Figure 00000001
and voltage
Figure 00000002
Figure 00000003
of the fundamental frequency at the time of the short circuit, by calculating, determine the distance to the short circuit, according to the invention, the line model is preliminarily formed as the values of the longitudinal and transverse parameters N of the sections of the line equivalent circuit in three-phase form:

Figure 00000004
Figure 00000004

где:Where:

ZijAA, ZijBB, ZijCC - значения собственных продольных сопротивлений фаз участка i-j линии, Ом;Z ijAA , Z ijBB , Z ijCC - values of the intrinsic longitudinal phase resistances of the phase section ij line, Ohm;

ZijAB, ZijAC, ZijBA, ZijBC, ZijCA, ZijCB - значения взаимных продольных сопротивлений фаз участка i-j линии, Ом;Z ijAB , Z ijAC , Z ijBA , Z ijBC , Z ijCA , Z ijCB are the values of the mutual longitudinal resistance of the phases of the section of the ij line, Ohm;

YijAA, YijBB, YijCC - значения собственных поперечных емкостных проводимостей фаз участка i-j линии, Ом;Y ijAA , Y ijBB , Y ijCC are the values of the intrinsic transverse capacitive conductivities of the phases of the section of the ij line, Ohm;

YijAB, YijAC, YijBA, YijBC, YijCA, YijCB - значения взаимных поперечных емкостных проводимостей фаз участка i-j линии, Ом;Y ijAB , Y ijAC , Y ijBA , Y ijBC , Y ijCA , Y ijCB - the values of the mutual transverse capacitive conductivities of the phases of the section of the ij line, Ohm;

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):The values of the intrinsic and mutual resistances are determined by well-known expressions (for example, Ulyanov S.A. Electromagnetic transient processes in energy systems, publishing house Energia, 1970, p. 293, 294):

Значения емкостных проводимостей фаз на «землю» и взаимных емкостных проводимостей между фазами 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):The values of the capacitive conductivities of the phases to ground and the mutual capacitive conductivities between the phases are determined by well-known expressions (for example, A. Visyashchev. Instruments and methods for determining the location of damage on power lines, Irkutsk, textbook, ISTU publishing house, 2001). , p. 27-29):

Далее после получения значений измеренных фазных напряжений на шинах и токов с двух концов линии (' и ʺ) задают поочередно точки j в конце каждого участка вдоль линии, формируют и сохраняют для двух концов линии значения комплексных фазных напряжений в каждой j-й точке по выражениям:Then, after obtaining the values of the measured phase voltages on the tires and currents from the two ends of the line ('and ʺ), point j is alternately set at the end of each section along the line, the values of the complex phase voltages at each jth point are generated and stored for the two ends of the line according to the expressions :

Figure 00000005
Figure 00000005

где:Where:

Figure 00000006
- значения комплексных фазных напряжений в каждой i-й точке линии, для i=1 значения напряжений на шинах одного конца линии, В;
Figure 00000006
- the values of the complex phase voltages at each i-th point of the line, for i = 1 the voltage values on the tires of one end of the line, V;

Figure 00000007
- значения комплексных фазных напряжений в каждой i-й точке линии, для i=1 значения напряжений на шинах другого конца линии, В;
Figure 00000007
- the values of the complex phase voltages at each i-th point of the line, for i = 1 the voltage values on the tires of the other end of the line, V;

Figure 00000008
- сформированные значения комплексных фазных напряжений в каждой j-й точке линии с одного конца линии, В;
Figure 00000008
- the formed values of the complex phase voltages at each j-th point of the line from one end of the line, V;

Figure 00000009
- сформированные значения комплексных фазных напряжений в каждой j-й точке линии с другого конца линии, В;
Figure 00000009
- the formed values of the complex phase voltages at each j-th point of the line from the other end of the line, V;

Figure 00000010
- значения комплексных фазных токов в начале участка i-j с одного конца линии, для i=1 значения комплексных фазных токов, измеренных с одного конца линии, для i>1 значения комплексных фазных токов в конце предыдущего участка, с одного конца линии, А;
Figure 00000010
- values of complex phase currents at the beginning of section ij from one end of the line, for i = 1 values of complex phase currents measured from one end of the line, for i> 1 values of complex phase currents at the end of the previous section, from one end of the line, A;

Figure 00000011
- значения комплексных фазных токов в начале участка i-j с другого конца линии, для i=1 значения комплексных фазных токов, измеренных с другого конца линии, для i>1 значения комплексных фазных токов в конце предыдущего участка, с другого конца линии, А;
Figure 00000011
- values of complex phase currents at the beginning of section ij from the other end of the line, for i = 1 values of complex phase currents measured from the other end of the line, for i> 1 values of complex phase currents at the end of the previous section, from the other end of the line, A;

Figure 00000012
- значения продольных собственных и взаимных сопротивлений участка i-j схемы замещения линии с одного конца линии, Ом;
Figure 00000012
- the values of the longitudinal intrinsic and mutual resistances of section ij of the line equivalent circuit at one end of the line, Ohm;

Figure 00000013
- значения продольных собственных и взаимных сопротивлений участка i-j схемы замещения линии с другого конца линии, Ом;
Figure 00000013
- the values of the longitudinal intrinsic and mutual resistances of section ij of the line equivalent circuit from the other end of the line, Ohm;

Figure 00000014
- значения поперечных собственных и взаимных емкостных проводимостей половины участка i-j схемы замещения линии с одного конца линии, См;
Figure 00000014
- the values of the transverse intrinsic and mutual capacitive conductivities of half of the section ij of the line equivalent circuit at one end of the line, Cm;

Figure 00000015
- значения поперечных собственных и взаимных емкостных проводимостей половины участка i-j схемы замещения линии с другого конца линии, Сим.
Figure 00000015
are the values of the transverse intrinsic and mutual capacitive conductivities of half of the section ij of the line equivalent circuit from the other end of the line, Sim.

Формируют значения фазных токов в конце каждого участка линии по выражениям:Form the values of phase currents at the end of each section of the line by the expressions:

Figure 00000016
Figure 00000016

Если в j-м узле включена отпайка, то формируют значения фазных токов в конце каждого участка линии по выражениям:If the jumper is turned on in the jth node, then the phase currents are formed at the end of each section of the line according to the expressions:

Figure 00000017
Figure 00000017

где:Where:

Figure 00000018
- сформированные значения комплексных фазных токов в конце участка i-j с одного конца линии, А;
Figure 00000018
- the generated values of the complex phase currents at the end of section ij from one end of the line, A;

Figure 00000019
- сформированные значения комплексных фазных токов в конце участка i-j с другого конца линии, А;
Figure 00000019
- the generated values of the complex phase currents at the end of section ij from the other end of the line, A;

Figure 00000020
- значения собственных и взаимных проводимостей отпайки с одного конца линии, включающие в себя проводимости линии и трансформатора от отпайки до нагрузки и нагрузки отпайки, См;
Figure 00000020
- values of intrinsic and mutual conductivities of the tap from one end of the line, including the conductivity of the line and the transformer from the tap to the load and load of the tap, cm;

Figure 00000021
- значения собственных и взаимных проводимостей отпайки с другого конца линии, включающие в себя проводимости линии и трансформатора от отпайки до нагрузки и нагрузки отпайки, См;
Figure 00000021
- values of intrinsic and mutual conductivities of the tap from the other end of the line, including the conductivity of the line and the transformer from the tap to the load and load of the tap, cm;

Далее из сохраненных значений комплексных фазных напряжений

Figure 00000022
и
Figure 00000023
выделяют модули, по которым строят графики с двумя осями зависимости модулей напряжений от номера участка (от расстояния). Точка пересечения графиков соответствует точке короткого замыкания. Дополнительно выделяют аргументы, по которым также строят графики с двумя осями.Further, from the stored values of the complex phase voltages
Figure 00000022
and
Figure 00000023
modules are distinguished by which graphs are plotted with two axes of the dependence of the voltage modules on the plot number (on distance). The point of intersection of the graphs corresponds to the point of short circuit. Arguments are additionally distinguished by which graphs with two axes are also constructed.

Таким образом, предлагаемое изобретение имеет следующие общие признаки с прототипом:Thus, the invention has the following common features with the prototype:

1) Предварительное формирование расчетной модели линии;1) Preliminary formation of the calculated line model;

2) Измерение с двух сторон линии фазных токов и напряжений в момент замыкания на линии;2) Measurement of phase currents and voltages on both sides of the line at the time of circuit fault;

3) Расчет контролируемого параметра по данным модели сети и измеренным токам и напряжениям.3) Calculation of the controlled parameter according to the network model and the measured currents and voltages.

Предлагаемое изобретение имеет следующие отличия от прототипа, что обуславливает соответствие технического решения критерию новизна:The present invention has the following differences from the prototype, which determines the compliance of the technical solution with the criterion of novelty:

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);1) Line equivalent circuits are in a three-phase form, which allows for the most complete consideration of the physical parameters of the line (mutual induction between the phase wires of the line, inter-phase capacitance and ground capacitance);

2) Схема замещения линий составляется из участков линии, что позволяет учесть различие в параметрах линий (транспозиция, различный тип опор, грозозащитный трос, и т.п.) на каждом участке.2) The line equivalent circuit is made up of line sections, which allows you to take into account the difference in the line parameters (transposition, different type of supports, lightning protection cable, etc.) in each section.

3) По измеренным токам и напряжениям и параметрам схемы замещения линии рассчитывают контролируемый параметр - значения комплексных фазных напряжений, из которых выделяются модули, по которым строятся графики с двумя осями зависимости модулей напряжений от расстояния. Точка пересечения графиков соответствует точке короткого замыкания.3) Based on the measured currents and voltages and parameters of the line equivalent circuit, a controlled parameter is calculated - the values of the complex phase voltages, from which the modules are distinguished, by which graphs are plotted with two axes of the dependence of the voltage modules on distance. The point of intersection of the graphs corresponds to the point of short circuit.

Из уровня техники неизвестны отличительные существенные признаки заявляемых способов, охарактеризованных в формуле изобретения, что подтверждает ее соответствие условию патентоспособности «изобретательский уровень».From the prior art, the distinctive essential features of the claimed methods, described in the claims, are unknown, which confirms its compliance with the condition of patentability "inventive step".

Способ реализуют следующим образом.The method is implemented as follows.

На предварительной стадии формируют полную модель линии, в трехфазном виде с учетом взаимоиндуктивных и емкостных связей между проводами линий.At the preliminary stage, a complete line model is formed, in a three-phase form, taking into account mutually inductive and capacitive couplings between the line wires.

При возникновении короткого замыкания измеряют и регистрируют значения комплексных фазных напряжений на шинах и фазных токов в линии.When a short circuit occurs, the values of the complex phase voltages on the buses and phase currents in the line are measured and recorded.

Далее разбивают модель линии на равные участки, например от опоры до опоры, формируют напряжения в конце каждого участка в каждой фазе, начиная от шин с одного и другого концов линии, формируют токи в конце каждого участка в каждой фазе, начиная от шин с одного и другого концов линии, регистрируют модули фазных напряжений в конце каждого участка в каждой фазе, начиная от шин с одного и другого концов линии. По модулям напряжений строят графики с осями с двух сторон зависимости модулей напряжений от номера участка (от расстояния). Точка пересечения графиков с одного и другого концов линии соответствует точке короткого замыкания.Next, the line model is divided into equal sections, for example, from support to support, voltage is formed at the end of each section in each phase, starting from buses from one and the other ends of the line, currents are formed at the end of each section in each phase, starting from buses from one and the other ends of the line, register the phase voltage modules at the end of each section in each phase, starting from the buses at one and the other ends of the line. On the basis of voltage modules, graphs are plotted with axes on both sides of the dependence of the voltage modules on the section number (on distance). The intersection point of the graphs from one and the other ends of the line corresponds to a short circuit point.

Предложенный способ также позволяет определять место короткого замыкания при других видах замыкания: двухфазном, двухфазном на землю, трехфазном, позволяет учесть транспозицию линии. При этом не нужно выполнять синхронизацию замеров по концам линии.The proposed method also allows you to determine the location of a short circuit with other types of circuit: two-phase, two-phase to ground, three-phase, allows you to take into account the transposition of the line. In this case, it is not necessary to synchronize measurements at the ends of the line.

Определение места повреждения, выполненное по предложенной методике, показало также полное отсутствие методической погрешности при наличии переходного сопротивления от 1 до 50 Ом и при изменениях нагрузочного режима в широких диапазонах.The determination of the location of damage, performed according to the proposed methodology, also showed the complete absence of a methodological error in the presence of a transition resistance of 1 to 50 Ohms and with changes in the load regime in wide ranges.

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.Thus, the use of a full line model in three-phase form and the measured values of phase currents and voltages allows a more accurate model to be obtained than a more accurate determination of the distance to the damage site is achieved.

Claims (46)

Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи с распределенными параметрами, соединяющей две питающие системы, в котором измеряют с двух концов линии ('- один конец линии, '' - второй конец линии) не синхронизированные по углам комплексные фазные токи
Figure 00000024
,
Figure 00000025
,
Figure 00000026
,
Figure 00000027
,
Figure 00000028
,
Figure 00000029
и напряжения
Figure 00000030
,
Figure 00000031
,
Figure 00000032
,
Figure 00000033
,
Figure 00000034
,
Figure 00000035
основной частоты в момент короткого замыкания, расчетным путем определяют значение расстояния до места короткого замыкания, отличающийся тем, что предварительно формируют модель линии, как значения продольных и поперечных параметров N участков схемы замещения линии в трехфазном виде:
A method for determining the location of a short circuit on an overhead power line with distributed parameters connecting two power systems, in which complex phase currents not synchronized at the corners are measured from two ends of the line ('is one end of the line,''is the second end of the line)
Figure 00000024
,
Figure 00000025
,
Figure 00000026
,
Figure 00000027
,
Figure 00000028
,
Figure 00000029
and voltage
Figure 00000030
,
Figure 00000031
,
Figure 00000032
,
Figure 00000033
,
Figure 00000034
,
Figure 00000035
the fundamental frequency at the time of the short circuit, by calculation, determine the distance to the short circuit location, characterized in that the line model is preliminarily formed as the values of the longitudinal and transverse parameters N of the sections of the line equivalent circuit in a three-phase form:
Figure 00000036
Figure 00000036
Figure 00000037
Figure 00000037
где: ZijAA, ZijBB, ZijCC - значения собственных продольных сопротивлений фаз участка i-j линии, Ом;where: Z ijAA , Z ijBB , Z ijCC are the values of the intrinsic longitudinal resistances of the phases of the section of the ij line, Ohm; ZijAB, ZijAC, ZijBA, ZijBC, ZijCA, ZijCB - значения взаимных продольных сопротивлений фаз участка i-j линии, Ом;Z ijAB , Z ijAC , Z ijBA , Z ijBC , Z ijCA , Z ijCB are the values of the mutual longitudinal resistance of the phases of the section of the ij line, Ohm; YijAA, YijBB, YijCC - значения собственных поперечных емкостных проводимостей фаз участка i-j линии, Ом;Y ijAA , Y ijBB , Y ijCC are the values of the intrinsic transverse capacitive conductivities of the phases of the section of the ij line, Ohm; YijAB, YijAC, YijBA, YijBC, YijCA, YijCB - значения взаимных поперечных емкостных проводимостей фаз участка i-j линии, Ом,Y ijAB , Y ijAC , Y ijBA , Y ijBC , Y ijCA , Y ijCB are the values of the mutual transverse capacitive conductivities of the phases of the section of the ij line, Ohm, далее после получения значений измеренных фазных напряжений на шинах и токов с двух концов линии задают поочередно точки j в конце каждого участка вдоль линии, формируют и сохраняют для двух концов линииthen, after obtaining the values of the measured phase voltages on the tires and currents from two ends of the line, point j is alternately set at the end of each section along the line, and the two ends of the line are formed and stored значения комплексных фазных напряжений в каждой j-й точке по выражениям:the values of the complex phase voltages at each jth point according to the expressions:
Figure 00000038
Figure 00000038
Figure 00000039
Figure 00000039
Figure 00000040
Figure 00000040
Figure 00000041
Figure 00000041
Figure 00000042
Figure 00000042
Figure 00000043
Figure 00000043
где:Where:
Figure 00000044
,
Figure 00000045
,
Figure 00000046
- значения комплексных фазных напряжений в каждой i-й точке участка i-j линии, для i=1 значения напряжений на шинах одного конца линии, В;
Figure 00000044
,
Figure 00000045
,
Figure 00000046
- the values of the complex phase voltages at each i-th point of the section ij of the line, for i = 1 the voltage values at the tires of one end of the line, V;
Figure 00000047
,
Figure 00000048
,
Figure 00000049
- значения комплексных фазных напряжений в каждой i-й точке участка i-j линии, для i=1 значения напряжений на шинах другого конца линии, В;
Figure 00000047
,
Figure 00000048
,
Figure 00000049
- the values of the complex phase voltages at each i-th point of the section ij of the line, for i = 1 the voltage values on the tires of the other end of the line, V;
Figure 00000050
,
Figure 00000051
,
Figure 00000052
- сформированные значения комплексных фазных напряжений в каждой j-й точке участка i-j линии с одного конца линии, В;
Figure 00000050
,
Figure 00000051
,
Figure 00000052
- the generated values of the complex phase voltages at each j-th point of the section ij of the line from one end of the line, V;
Figure 00000053
,
Figure 00000054
,
Figure 00000055
- сформированные значения комплексных фазных напряжений в каждой j-й точке участка i-j линии с другого конца линии, В;
Figure 00000053
,
Figure 00000054
,
Figure 00000055
- the formed values of the complex phase voltages at each j-th point of the section ij of the line from the other end of the line, V;
Figure 00000056
,
Figure 00000057
,
Figure 00000058
- значения комплексных фазных токов в начале участка i-j с одного конца линии, для i=1 значения комплексных фазных токов, измеренных с одного конца линии, для i>1 значения комплексных фазных токов в конце предыдущего участка, с одного конца линии, А;
Figure 00000056
,
Figure 00000057
,
Figure 00000058
- values of complex phase currents at the beginning of section ij from one end of the line, for i = 1 values of complex phase currents measured from one end of the line, for i> 1 values of complex phase currents at the end of the previous section, from one end of the line, A;
Figure 00000059
,
Figure 00000060
,
Figure 00000061
- значения комплексных фазных токов в начале участка i-j с другого конца линии, для i=1 значения комплексных фазных токов, измеренных с другого конца линии, для i>1 значения комплексных фазных токов в конце предыдущего участка, с другого конца линии, А;
Figure 00000059
,
Figure 00000060
,
Figure 00000061
- values of complex phase currents at the beginning of section ij from the other end of the line, for i = 1 values of complex phase currents measured from the other end of the line, for i> 1 values of complex phase currents at the end of the previous section, from the other end of the line, A;
Figure 00000062
- значения продольных собственных и взаимных сопротивлений участка i-j схемы замещения линии с одного конца линии, Ом;
Figure 00000062
- the values of the longitudinal intrinsic and mutual resistances of section ij of the line equivalent circuit at one end of the line, Ohm;
Figure 00000063
- значения продольных собственных и взаимных сопротивлений участка i-j схемы замещения линии с другого конца линии, Ом;
Figure 00000063
- the values of the longitudinal intrinsic and mutual resistances of section ij of the line equivalent circuit from the other end of the line, Ohm;
Figure 00000064
- значения поперечных собственных и взаимных емкостных проводимостей половины участка i-j схемы замещения линии с одного конца линии, См;
Figure 00000064
- the values of the transverse intrinsic and mutual capacitive conductivities of half of the section ij of the line equivalent circuit at one end of the line, Cm;
Figure 00000065
- значения поперечных собственных и взаимных емкостных проводимостей половины участка i-j схемы замещения линии с другого конца линии, См,
Figure 00000065
- the values of the transverse intrinsic and mutual capacitive conductivities of half of the section ij of the equivalent circuit of the line from the other end of the line,
формируют значения фазных токов в конце каждого участка i-j линии по выражениям:form the values of phase currents at the end of each section of the i-j line according to the expressions:
Figure 00000066
Figure 00000066
Figure 00000067
Figure 00000067
Figure 00000068
Figure 00000068
Figure 00000069
Figure 00000069
Figure 00000070
Figure 00000070
Figure 00000071
Figure 00000071
или, если в j-м узле включена отпайка, то формируют значения фазных токов в конце каждого участка i-j линии по выражениям:or, if a tap is enabled in the jth node, then the phase currents are formed at the end of each section of the i-j line according to the expressions:
Figure 00000072
Figure 00000072
Figure 00000073
Figure 00000073
Figure 00000074
Figure 00000074
Figure 00000075
Figure 00000075
Figure 00000076
Figure 00000076
Figure 00000077
Figure 00000077
где:Where:
Figure 00000078
,
Figure 00000079
,
Figure 00000080
- сформированные значения комплексных фазных токов в конце участка i-j с одного конца линии, А;
Figure 00000078
,
Figure 00000079
,
Figure 00000080
- the generated values of the complex phase currents at the end of section ij from one end of the line, A;
Figure 00000081
,
Figure 00000082
,
Figure 00000083
- сформированные значения комплексных фазных токов в конце участка i-j с другого конца линии, А;
Figure 00000081
,
Figure 00000082
,
Figure 00000083
- the generated values of the complex phase currents at the end of section ij from the other end of the line, A;
Figure 00000084
- значения собственных и взаимных проводимостей отпайки с одного конца линии, включающие в себя проводимости линии и трансформатора от отпайки до нагрузки и нагрузки отпайки, См;
Figure 00000084
- values of intrinsic and mutual conductivities of the tap from one end of the line, including the conductivity of the line and the transformer from the tap to the load and load of the tap, cm;
Figure 00000085
- значения собственных и взаимных проводимостей отпайки с другого конца линии, включающие в себя проводимости линии и трансформатора от отпайки до нагрузки и нагрузки отпайки, См,
Figure 00000085
- the values of the intrinsic and mutual conductivities of the tap from the other end of the line, including the conductivity of the line and the transformer from the tap to the load and the load of the tap, cm,
далее из сохраненных значений комплексных фазных напряжений
Figure 00000086
,
Figure 00000087
,
Figure 00000088
и
Figure 00000089
,
Figure 00000090
,
Figure 00000091
выделяют модули, по которым строят графики с двумя осями зависимости модулей напряжений от номера участка, при этом точка пересечения графиков соответствует точке короткого замыкания.
further from the stored values of the complex phase voltages
Figure 00000086
,
Figure 00000087
,
Figure 00000088
 and
Figure 00000089
,
Figure 00000090
,
Figure 00000091
 allocate modules on which to plot graphs with two axes the dependence of the voltage modules on the site number, while the point of intersection of the graphs corresponds to the point of short circuit.
RU2015154592A 2015-12-18 2015-12-18 Method of determining short-short location in overhead power line with distributed parameters RU2620193C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015154592A RU2620193C1 (en) 2015-12-18 2015-12-18 Method of determining short-short location in overhead power line with distributed parameters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015154592A RU2620193C1 (en) 2015-12-18 2015-12-18 Method of determining short-short location in overhead power line with distributed parameters

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2620193C1 true RU2620193C1 (en) 2017-05-23

Family

ID=58882546

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015154592A RU2620193C1 (en) 2015-12-18 2015-12-18 Method of determining short-short location in overhead power line with distributed parameters

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2620193C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2107304C1 (en) * 1995-11-13 1998-03-20 Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова Method of determination of damaged place in power line with two-way supply
WO2002048726A1 (en) * 2000-12-14 2002-06-20 Abb Ab Method and device of fault location
WO2009010169A1 (en) * 2007-07-19 2009-01-22 Abb Research Ltd Method for fault location in uncompensated power lines with two-end unsynchronized measurement
US7999557B2 (en) * 2007-05-18 2011-08-16 Abb Technology Ag Method for determining location of phase-to-earth fault
RU2426998C2 (en) * 2008-05-13 2011-08-20 Александр Никандорович Висящев Method for determining place of failure on overhead transmission lines
US8183871B2 (en) * 2006-01-12 2012-05-22 Abb Technology Ltd. Method and device for fault location in a two-terminal transmission or distribution power line
RU2539830C2 (en) * 2013-03-04 2015-01-27 Степан Георгиевич Тигунцев Method for determining place of damage in air and cable lines of power transmission in networks with insulated neutral

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2107304C1 (en) * 1995-11-13 1998-03-20 Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова Method of determination of damaged place in power line with two-way supply
WO2002048726A1 (en) * 2000-12-14 2002-06-20 Abb Ab Method and device of fault location
US8183871B2 (en) * 2006-01-12 2012-05-22 Abb Technology Ltd. Method and device for fault location in a two-terminal transmission or distribution power line
US7999557B2 (en) * 2007-05-18 2011-08-16 Abb Technology Ag Method for determining location of phase-to-earth fault
WO2009010169A1 (en) * 2007-07-19 2009-01-22 Abb Research Ltd Method for fault location in uncompensated power lines with two-end unsynchronized measurement
RU2426998C2 (en) * 2008-05-13 2011-08-20 Александр Никандорович Висящев Method for determining place of failure on overhead transmission lines
RU2539830C2 (en) * 2013-03-04 2015-01-27 Степан Георгиевич Тигунцев Method for determining place of damage in air and cable lines of power transmission in networks with insulated neutral

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2539830C2 (en) Method for determining place of damage in air and cable lines of power transmission in networks with insulated neutral
US10514412B2 (en) Systems and methods for identifying faulted segments in multiphase power networks
RU2531769C2 (en) Method for determination of short circuit spot on overhead power transmission line against measurements at two ends thereof
Grajales-Espinal et al. Advanced fault location strategy for modern power distribution systems based on phase and sequence components and the minimum fault reactance concept
Eisa et al. Accurate one-end fault location for overhead transmission lines in interconnected power systems
Ramar et al. A new impedance-based fault location method for radial distribution systems
JP6109048B2 (en) Method and system for determining power consumption of a load
Nam et al. Single line-to-ground fault location based on unsynchronized phasors in automated ungrounded distribution systems
Benato et al. Zero sequence behaviour of a double-circuit overhead line
Xiu et al. Novel fault location methods for ungrounded radial distribution systems using measurements at substation
Kundu et al. Fault location in UPFC compensated double circuit transmission line using negative sequence current phasors
RU2426998C2 (en) Method for determining place of failure on overhead transmission lines
Pradhan et al. Cable fault location in a dc microgrid using current injection technique
RU2615150C1 (en) Method of determining the short circuit spot on multi-chain with earth-wires, grounded at anchor supports, three-phase electric transmission air-line with distributed parameters
RU2610852C1 (en) Method of short circuit place determination in overhead power transmission line with calculated synchronisation of measurements at its both ends
RU2620193C1 (en) Method of determining short-short location in overhead power line with distributed parameters
US11327105B2 (en) Fault location in multi-terminal tapped lines
Nassereddine et al. AC Interference study on piipeline: ohew split factor impacts on the induced voltage
RU2586438C1 (en) Method of determining location of short circuit at long power line of voltage 220 kv and higher
RU2593409C1 (en) Method of determining location of short circuit at long power line with spur line
Popov et al. Methodology for testing a parameter-free fault locator for transmission lines
RU2623180C1 (en) Method of determining the short circuit spot on multi-chain with earth-wires, grounded at anchor supports, three-phase electric transmission air-line with distributed parameters
RU2637716C1 (en) Method for determination of short circuit spot on long power transmission line with adjustment of line characteristic
RU2586453C1 (en) Method of determining point of short-circuit on overhead power transmission line at non-synchronised measurements on both ends thereof
Hagh et al. A novel phase to phase fault location algorithm for distribution network with distributed generation