RU2763876C2 - Device for determining location of damage to power line - Google Patents
Device for determining location of damage to power line Download PDFInfo
- Publication number
- RU2763876C2 RU2763876C2 RU2021101121A RU2021101121A RU2763876C2 RU 2763876 C2 RU2763876 C2 RU 2763876C2 RU 2021101121 A RU2021101121 A RU 2021101121A RU 2021101121 A RU2021101121 A RU 2021101121A RU 2763876 C2 RU2763876 C2 RU 2763876C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- input
- output
- power line
- measuring
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
- Locating Faults (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано для определения места повреждения линий электропередачи в электрических сетях среднего класса напряжения.The invention relates to the field of electrical engineering and electric power industry and can be used to determine the location of damage to power lines in electrical networks of medium voltage.
Известно техническое решение для определения места повреждения линии электропередачи волновым методом с двухсторонним измерением [1], содержащее средства измерения токов и напряжений на концах линии электропередачи, сравнения их с соответствующими пороговыми величинами и фиксирования моментов прихода фронта электромагнитной волны, возникающей в месте короткого замыкания и распространяющейся к концам линий, посредством остановки счетчика хронирующих импульсов, передаваемых по каналам связи и обеспечивающих синхронность хода счетчиков (привязку моментов отсчета) на обоих концах линии электропередачи. Место повреждения вычисляют путем суммирования половинной длины линии и половинного произведения разности времени прихода фронта на концы линии на скорость распространения электромагнитных волн вдоль линии.A technical solution is known for determining the location of damage to a power line by a wave method with a two-sided measurement [1], containing means for measuring currents and voltages at the ends of a power line, comparing them with the corresponding threshold values and fixing the moments of arrival of the front of an electromagnetic wave that occurs at the place of a short circuit and propagates to the ends of the lines, by stopping the counter of timing pulses transmitted via communication channels and ensuring the synchronism of the counters (reference points binding) at both ends of the power line. The location of the damage is calculated by summing the half length of the line and half the product of the difference in the time of arrival of the front at the ends of the line and the speed of propagation of electromagnetic waves along the line.
Недостатком его является низкая точность, обусловленная тем, что моменты прихода фронта электромагнитной волны к концам линии, соотносят с моментами фиксирования аварийного переходного тока или напряжения, амплитуда и фаза которых может существенно отличаться от реальных параметров электромагнитной волны.Its disadvantage is low accuracy, due to the fact that the moments of arrival of the front of the electromagnetic wave to the ends of the line correlate with the moments of fixation of the emergency transient current or voltage, the amplitude and phase of which can differ significantly from the real parameters of the electromagnetic wave.
Известно устройство [2], содержащее на каждом конце линии блок измерителя напряжения и токов линии электропередачи, блок выделения аварийного сигнала и вычисления коэффициента эксцесса, компаратор и таймер, счетный вход которого связан блоком, принимающим сигналы от спутниковой навигационной системы. Фиксируемые таймерами временные интервалы передаются на блок вычислителя места повреждения.A device [2] is known, containing at each end of the line a unit for measuring voltage and currents of a power line, a unit for extracting an alarm signal and calculating the kurtosis coefficient, a comparator and a timer, the counting input of which is connected by a unit that receives signals from a satellite navigation system. The time intervals fixed by the timers are transmitted to the fault location calculator unit.
Недостатки устройства обусловлены следующими факторами.The disadvantages of the device are due to the following factors.
Момент начала переходного процесса определяется разовым процессом выделения аварийного сигнала и вычисления коэффициента эксцесса в условиях скользящего временного окна, которым инициируется процесс срабатывания компаратора и пуска таймера. В результате, всевозможные негативные факторы, в том числе и аппаратные шумы, могут оказывать существенное влияние на момент пуска таймера, которым определяется метка времени прихода фронта электромагнитной волны. Следовательно, при разовой процедуре выделения метки времени вероятность неточного определения места повреждения оказывается очень высокой.The moment of the beginning of the transient process is determined by a one-time process of extracting an alarm signal and calculating the coefficient of kurtosis under the conditions of a sliding time window, which initiates the process of triggering the comparator and starting the timer. As a result, all sorts of negative factors, including hardware noise, can have a significant impact on the timer start, which determines the time stamp of the arrival of the electromagnetic wave front. Therefore, with a one-time procedure for extracting a timestamp, the probability of inaccurate determination of the damage location turns out to be very high.
Наиболее близким по технической сущности решением является устройство [3], принятое за прототип, которое состоит из двух полукомплектов, размещенных на соответствующих концах линии электропередачи, каждый из которых содержит следующие функциональные блоки: измерительный блок электрических величин, связанный с измерительными трансформаторными преобразователями напряжения и тока, установленными на концах линии; блока сравнения с пороговыми величинами; блок приема сигнала глобального точного времени от спутниковой системы и блока регистрации измеренных с повышенным временным разрешением электрических величин, связанного через порт связи по каналу связи с аналогичным портом второго полукомплекта.The closest solution in terms of technical essence is the device [3], taken as a prototype, which consists of two semi-sets located at the respective ends of the power line, each of which contains the following functional blocks: measuring block of electrical quantities associated with measuring transformer voltage and current converters installed at the ends of the line; block of comparison with threshold values; a block for receiving a signal of global exact time from a satellite system and a block for registering electrical quantities measured with increased time resolution, connected through a communication port via a communication channel with a similar port of the second half-set.
В этом устройстве момент прихода фронта электромагнитной волны на соответствующий конец линии электропередачи определяется посредством детального анализа исходного сигнала, содержащего волновую составляющую, что дает возможность несколько точнее определять место повреждения, чем в рассмотренном выше аналоге.In this device, the moment of arrival of the front of an electromagnetic wave at the corresponding end of the power line is determined by a detailed analysis of the original signal containing the wave component, which makes it possible to more accurately determine the location of the damage than in the analog discussed above.
Однако, применение этого устройства эффективно лишь в тех случаях, когда выделяемая из исходного сигнала волновая составляющая не сильно искажена. На практике в цепях с типовыми измерительными трансформаторами, представляющими явно неоднородную по отношении к линии электропередачи среду распространения для электромагнитной волны, волновая составляющая подвергается значительным искажениям. Этот фактор определяет высокую вероятность неточного определения места повреждения.However, the use of this device is effective only in cases where the wave component extracted from the original signal is not strongly distorted. In practice, in circuits with typical instrument transformers, which are clearly non-uniform in relation to the power line propagation medium for an electromagnetic wave, the wave component is subject to significant distortions. This factor determines the high probability of inaccurate location of damage.
Целью предложенного изобретения является повышение точности определения места повреждения.The aim of the proposed invention is to improve the accuracy of determining the location of damage.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения места повреждения линии электропередачи, состоящем из двух полукомплектов, подключенных к соответствующим концам линии электропередачи, каждый полукомплект содержит первый измерительный блок, вход которого подключен к измерительным трансформаторным преобразователям на соответствующем конце линии электропередачи, блок сравнения с пороговыми величинами, вход которого подключен к выходу первого измерительного блока, блок приема сигналов глобального точного времени от спутниковой системы, блок регистрации электрических сигналов с повышенным временным разрешением, у которого первый вход подключен к выходу первого измерительного блока, второй вход подключен к выходу блока сравнения с пороговыми величинами, третий вход подключен к выходу блока приема сигналов глобального точного времени от спутниковой системы, и блок вычислителя места повреждения линии электропередачи, у которого вход подключен к выходу блока регистрации электрических сигналов, а выход связан через порт связи по каналу связи с аналогичным портом связи второго полукомплекта, отличающееся тем, что в каждый полукомплект дополнительно введен второй измерительный блок, выполненный с возможностью приема широкополосных частотных сигналов, у которого выход подключен к четвертому входу блока регистрации электрических сигналов, а вход соединен с выходом введенного в устройство датчика ВЧ сигнала, подключенного через конденсаторный блок к фазам линии на соответствующем конце линии электропередачи.This goal is achieved by the fact that in a device for determining the location of a power line fault, consisting of two half-sets connected to the corresponding ends of the power line, each half-set contains the first measuring unit, the input of which is connected to the measuring transformer converters at the corresponding end of the power line, a comparison unit with threshold values, the input of which is connected to the output of the first measuring unit, the unit for receiving global exact time signals from the satellite system, the unit for recording electrical signals with increased time resolution, in which the first input is connected to the output of the first measuring unit, the second input is connected to the output of the comparison unit with threshold values, the third input is connected to the output of the block for receiving global exact time signals from the satellite system, and the block for calculating the location of the damage to the power line, whose input is connected to the output of the block for registering electric tric signals, and the output is connected through a communication port via a communication channel with a similar communication port of the second half-set, characterized in that each half-set additionally includes a second measuring unit, configured to receive broadband frequency signals, the output of which is connected to the fourth input of the electrical signals, and the input is connected to the output of the RF signal sensor introduced into the device, connected through the capacitor unit to the phases of the line at the corresponding end of the power line.
Причем датчик ВЧ сигнала подключен, по меньшей мере, к одной фазе линии.Moreover, the RF signal sensor is connected to at least one phase of the line.
Сравнительный анализ заявленного технического решения с известными аналогами и прототипом, показал, что оно содержит новые элементы и новые связи, призванные повысить точность и расширить его применение. Технический результат достигается за счет использование в каждом полукомплекте дополнительных средств приема и измерения широкополосного сигнала, обеспечивающих возможность достаточно точно фиксировать волновые процессы.Comparative analysis of the claimed technical solution with well-known analogues and the prototype showed that it contains new elements and new connections designed to improve accuracy and expand its application. The technical result is achieved due to the use in each semi-set of additional means for receiving and measuring a broadband signal, which makes it possible to accurately record wave processes.
По мнению авторов, заявленное изобретение представляет собой новое и оригинальное техническое решение, которое существенно отличается от ранее известных, и соответствует критериям «изобретательского уровня» и «новизны».According to the authors, the claimed invention is a new and original technical solution, which differs significantly from previously known ones, and meets the criteria of "inventive step" and "novelty".
На чертеже (Фиг. 1) приведена структурная схема предложенного устройства.The drawing (Fig. 1) shows a block diagram of the proposed device.
Схема содержит линию электропередачи 1 с местом повреждения 2. На одном конце 3 линии 1 установлен первый полукомплект 4 устройства, на противоположном конце 5 линии 1 установлен аналогичный второй полукомплект 6. Полукомплект 4 содержит первый измерительный блок 7, у которого вход подключен к измерительным трансформаторным преобразователям 8, установленным на соответствующем конце линии, и второй измерительный блок 9, выполненный с расширенной полосой рабочих частот, у которого вход подключен к выходу датчика ВЧ сигнала 10, связанного через конденсаторный блок 11 с фазами линии. Выход первого измерительного блока 7 соединен с входом блока сравнения с пороговыми величинами 12 и первым входом блока регистрации электрических сигналов с повышенным временным разрешением 13, у которого второй вход подключен к выходу блока сравнения 12, третий вход подключен к выходу второго измерительного блока 9 и четвертый вход подключен к выходу блока приема сигнала глобального точного времени 14. Выход блока 13 подключен к входу блока вычислителя места повреждения 15, который связан через порт связи 16 по каналу связи 17 с аналогичным портом связи второго полукомплекта 6.The circuit contains a
Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме первый измерительный блок 7 первого полукомплекта 4 и аналогичный блок второго полукомплекта 6 осуществляют с помощью трансформаторных преобразователей 8 измерение текущего напряжения на концах линии. Второй измерительный блок 9 первого полукомплекта 4 и аналогичный блок второго полукомплекта 6 измеряют с помощью датчиков ВЧ сигналов быстрые волновые процессы на линии электропередачи. При коротком замыкании на линии инициируется переходной процесс, сопровождающийся возникновением в месте повреждения 2 электромагнитной волны, которая распространяется на противоположные концы 3 и 5 по всем фазам линии электропередачи. В обоих полукомплектах 4 и 6 по факту превышения поступающих на вход блоков 7 электрических сигналов пороговой величины, установленной блоком сравнения 12, осуществляет пуск блока 13, регистрирующего начальный этап развития переходного процесса (сигналы, поступившие от блока 7) и волнового процесса (сигналы от блока 9). Записанные с высоким временным разрешением сигналы переходного и волнового процессов обуславливают высокое информационные наполнение данных, передаваемых блоку 15 для вычисления момента времени прихода фронта электромагнитной волны. Синхронность записи блоком 13 первого полукомплекта 4 и аналогичным блоком второго полукомплекта 6 осуществляется с помощью сигналов глобального точного времени, принимаемых блоком 14 от спутниковой системы.The device works as follows. In normal mode, the
Определение метки времени прихода электромагнитной волны к концу линии 3 производится блоком 15 посредством детальной обработки данных блока 13. По каналу связи 17 производится обмен метками времени между полукомплектами 4 и 6, используемыми для вычисления расстояния до места повреждения 2 линии электропередачи.The determination of the time stamp of the arrival of an electromagnetic wave at the end of
В предложенном техническом решении блок конденсаторов 11, связывающий выход датчика 10 с фазными линиями, может быть реализован на основе 3-х конденсаторов связи, у которых первые выводы присоединены к соответствующим фазным линиям, а вторые выводы объединены и присоединены к входу датчика 10. Поскольку, возникающая в месте повреждения электромагнитная волна распространяется одновременно по трем фазам линии, то для ее измерения может быть достаточной связь только с одной фазой линии, т.е. возможно использование блока 11 с одним конденсатором связи.In the proposed technical solution, the block of
Использование в устройстве дополнительно введенных средств приема и измерения дают возможность регистрировать сигналы, которые наиболее строго отображают волновые процессы на линии электропередачи, и определять достаточно точно моменты времени прихода фронта электромагнитной волны на концы линии электропередачи. Предложенное техническое решения обеспечивает повышенную точность и может широко применятся в электрических сетях с напряжением 6-35 кВ.The use of additionally introduced receiving and measuring means in the device makes it possible to register signals that most strictly reflect wave processes on the power line, and to determine quite accurately the moments of arrival of the electromagnetic wave front at the ends of the power line. The proposed technical solution provides increased accuracy and can be widely used in electrical networks with a voltage of 6-35 kV.
Источники информацииSources of information
1. Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. - М.: Энергоатомиздат, 1982, стр. 18-19.1. Shalyt G.M. Determination of places of damage in electrical networks. - M.: Energoatomizdat, 1982, pp. 18-19.
2. Патент РФ № 2475768 МПК G01R 31/08, опубл. 20.02.2013, бюл. № 5.2. RF patent No. 2475768 IPC G01R 31/08, publ. 20.02.2013, bul. No. 5.
3. Патент РФ № 2700294 МПК G01R 31/08, опубл. 16.09.2019, бюл. № 26 (прототип).3. RF patent No. 2700294 IPC G01R 31/08, publ. 09/16/2019, bul. No. 26 (prototype).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021101121A RU2763876C2 (en) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | Device for determining location of damage to power line |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021101121A RU2763876C2 (en) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | Device for determining location of damage to power line |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2021101121A RU2021101121A (en) | 2021-12-16 |
RU2021101121A3 RU2021101121A3 (en) | 2021-12-16 |
RU2763876C2 true RU2763876C2 (en) | 2022-01-11 |
Family
ID=79174968
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021101121A RU2763876C2 (en) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | Device for determining location of damage to power line |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2763876C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU225431U1 (en) * | 2024-03-22 | 2024-04-22 | Акционерное Общество "Дальневосточная Распределительная Сетевая Компания" (Ао "Дрск") | Device for determining the location of a power line fault |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015039113A1 (en) * | 2013-09-16 | 2015-03-19 | Schweitzer Engineering Laboratories, Inc | Fault location calculating traveling wave arrival time |
US20180275188A1 (en) * | 2017-03-22 | 2018-09-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Method, device and system for determining the fault position of a fault on a line of an electrical power supply network |
RU2700294C1 (en) * | 2018-12-19 | 2019-09-16 | Общество с ограниченной ответственностью "НПП Бреслер" (ООО "НПП Бреслер") | Method of determining point of damage of power transmission line and device for its implementation |
RU2724352C1 (en) * | 2018-11-30 | 2020-06-23 | Публичное акционерное общество энергетики и электрификации Кубани | Device for power transmission line damage point determination |
-
2020
- 2020-06-16 RU RU2021101121A patent/RU2763876C2/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015039113A1 (en) * | 2013-09-16 | 2015-03-19 | Schweitzer Engineering Laboratories, Inc | Fault location calculating traveling wave arrival time |
US20180275188A1 (en) * | 2017-03-22 | 2018-09-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Method, device and system for determining the fault position of a fault on a line of an electrical power supply network |
RU2724352C1 (en) * | 2018-11-30 | 2020-06-23 | Публичное акционерное общество энергетики и электрификации Кубани | Device for power transmission line damage point determination |
RU2700294C1 (en) * | 2018-12-19 | 2019-09-16 | Общество с ограниченной ответственностью "НПП Бреслер" (ООО "НПП Бреслер") | Method of determining point of damage of power transmission line and device for its implementation |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU225431U1 (en) * | 2024-03-22 | 2024-04-22 | Акционерное Общество "Дальневосточная Распределительная Сетевая Компания" (Ао "Дрск") | Device for determining the location of a power line fault |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2021101121A (en) | 2021-12-16 |
RU2021101121A3 (en) | 2021-12-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10989752B2 (en) | Distance protection using traveling waves in an electric power delivery system | |
US3991364A (en) | Autocorrelation method for detecting insulation defects in cable | |
KR920010692A (en) | Partial discharge detection device and method of gas insulated switchgear | |
EP2466324A1 (en) | Combined measuring and detection system | |
CN106443353A (en) | Traveling wave based GIL discharge fault locating method and device | |
Mor et al. | Estimation of charge, energy and polarity of noisy partial discharge pulses | |
US11204382B2 (en) | Traveling wave based fault location using unsynchronized measurements for transmission lines | |
US11038342B2 (en) | Traveling wave identification using distortions for electric power system protection | |
RU2763876C2 (en) | Device for determining location of damage to power line | |
Hekmati | A novel acoustic method of partial discharge allocation considering structure-borne waves | |
Christopoulos et al. | Signal processing and discriminating techniques incorporated in a protective scheme based on travelling waves | |
RU2700294C1 (en) | Method of determining point of damage of power transmission line and device for its implementation | |
RU2435168C1 (en) | Method for harmonic analysis of periodic multifrequency signal | |
KR20080089953A (en) | Method for measuring unique frequency of vibrating wire | |
SU1095101A1 (en) | Device for checking multi-layer dielectrics | |
RU2748479C1 (en) | Method of determining point of damage to overhead power line and apparatus for implementation thereof | |
WO2024017569A1 (en) | A method and a fault locator system for determining a location of a fault in a transmission line | |
WO2013066212A2 (en) | Method for determining the distance to a fault on a power transmission line and device for the implementation thereof | |
CN114640409B (en) | Receiver trigger delay measurement method | |
RU2511640C2 (en) | Method of determining point of damage on electric power lines with tree structure | |
RU225431U1 (en) | Device for determining the location of a power line fault | |
RU2724352C1 (en) | Device for power transmission line damage point determination | |
RU2729197C1 (en) | Method of remote protection and device for its implementation | |
JP2001016722A (en) | Partial discharged position finding device for gas insulated apparatus | |
JPH11202017A (en) | Operation confirming method of fault point orientating apparatus for power cable line |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant |