Способ определения расстояния до мест повреждения при коротких замыканиях

СОЮЗ СОВ.".ТСНИХЮ.ВЛдчесижРЕСПУБЛИК С 01 К 31/08 ОБРЕТ ИСАНИЕ ВТОРСНОМУ СВ(088.8)свидетельство СССР01 К 31/08, 1976.идетельство СССРС 01 К 31/08, 1982 РАССТОЯНИЯИ КОРОТКИХ Э ГОСУДАРСТВ-:ННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯДО МЕСТ ПОВРЕЖДЕНИЯ ПР АМЫКАНИЯХ(57) Изобретение относится к электро- измерительной технике. Может быть использовано для определения расстоя- ния до мест короткого замыкания, а также в измерительных органах дистанционных защит. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем определения расстояния до каждого из мест повреждения при двойных замыканиях наземлю иповышение точности определения искомого расстояния за счет учета фазовых соотношений между токами в поврежденных фазах в режиме, предшествующем короткому замыкаи в режиме короткого замыкания.,.801287057 А 1 Для достижения данной цели измеряют активные составляющие тока в тех же режимах, активные и реактивные составляющие повержденных фаз. При этом направления векторов токов и напряжений ориентируют так, чтобы оси были в одном квадрате с векто- ром напряжения между фазами соответствующего режима. При коротких замыканиях не через землю, определение индуктивного сопротивления поврежденной фазы определяют как полусумму результатов вычисленных по приведенным формулам индуктивных сопротивлений в случае двойных замыканий на землю. Индуктивное сопротивление про-порционально расстоянию до места повреждения. Схема замещения электрической сети для случаен двойных замыканий на землю включает ЭДС Е плеча эквивалентного треугольника ЭДС трех- Яфазной схемы, сопротивления Е с плеча эквивалентного треугольника сопротивлений системы и трансформатора и Е н луча эквивалентной звезды нагрузок всех линий, сопротивления Е и 2 цепи замыкания первой и второй фазы соответственно и ключи К и К Одновременное замкнутое состояние ключей соответствует режиму двойного:,замыкания на землю 3 ил.Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может бытьиспользовано для определения расстояния до мест короткого замыкания, атакже в измерительных органах дистанционных защит,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей путем определения расстояния до каждого иэМест повреждения при двойных замы- Оканих на землю и повышение точностиопределения искомого расстояния засчет учета фазовых соотношений между напряжениями и токами в поврежденных фазах в режиме, предшествующем 5короткому замыканию и в режиме короткого замыкания,На фиг.изображена схема замещения электрической сети для случаевдвойных замыканий на землю на фиг, 202 - векторная диаграмма напряженийи токов при двойном замыкании наземлю на фиг. 3 - схема замещенияэлектрической сети для случая короткого замыкания с одновременным одно 25фазным замыканием на землю.На фиг.введены следующие обозначения: Е - ЭДС плеча эквивалентного треугольника ЭДС исходной трехфазной схемы Е - сопротивление плеча эквивалентного треугольника сопротивлений системы и трансформатора Е - сопротивление луча эквивалентной звезды нагрузок всех линий; , 2 - условные номера поврежденных фаз; Е, Е - сопротивления цепи замыкания первой и второй фазы, включающие активное и индуктивное сопротивления провода соответствующей фазы, 4 О переходное активное сопротивление между проводом этой фазы и землей; К, К 2 - ключи, одновременное замкнутое состояние которых соответствует режиму двойного замыкания на землю. 45Емкостные проводимости фаэ относительно земли на фиг.не показаны, так как они существенно меньше проводимостей остальных элементов схемы и не влияют на распределение токов и напряжений в рассматриваемом режиме.Для проведения измерений на вводе подстанции имеются измерительные трансформаторы тока и напряжения, позволяющие контролировать величины: 1 - геометрическую разность токов ввода анализируемой пары фаз исходной трехфаэной схемы, равную току цепи до точки разветвления в схеме замещения на фиг. ", У - напряжение навводе между анализируемой парой фаэисходной схемы, равное напряжениюна входе двухполюсника нагрузки ипараллельной с ней цепи короткого замыкания в схеме замещения по фиг. фЙ , 0 - напряжения первой и второйфаз относительно земли.В режиме, предшествующем короткомузамыканию, т.е. в случае, когда либоК и К 2, либо один из этих контактовразомкнуты, контролю подлежат величины О и 1. При этом контроль осуществляю таким образом, чтобы сразупосле выявления режима короткого замыкания можно было запомнить величины: 0 значение 0 в режиме, предшествующем короткому замыканию; 1,1- реактивную и активную составляющие тока 1 в этом режиме.Выявления режима короткого замыкания производят с помощью пороговыхорганов релейной защиты и автоматики, запоминание необходимых величин -с помощью аналоговых или цифровых запоминающих устройств, выделение активной и реактивной составляющих тока -с помощьюфазовых детекторов.Длятого, чтобы обеспечить запас временина запоминание величин Б11 апи отстроиться от наложения на этивеличины параметров режима короткогозамыкания (Бк, 1 , 1, ), поступающихс тех же источников информации .(трансформаторов, напряжения, тока ифазовых детекторов), контроль параметров предаварийного режима производят с некоторой задержкой, что может быть достигнуто, например, применением интегрирующих цепей.В режиме короткого замыкания из"меряют следующие величины: У - значение 0 в режиме короткого замыкания;1 рк в 1 а реактивную и активнуюсоставляющие тока 1 в этом режиме;Бр, Уо., - реактивную и активную составляющую напряжения 0, первой изповрежденных фаз относительно междуфазного напряжения 0 , Б, Б- тоже для напряжения О второй поврежденной фазы,Причем, если направление вектора0 определять геометрической разностью Б = Б - У, то для, того, чтобыобеспечить попадание в один квадрант1287057 ходимо направление вектора О сменить на противоположное. Если же выбрать Ф 4Пк = Пг - Б 1, то при осуществлении способа следует сменить направление вектора 0 . С учетом проведения смены направления одного из векторов101 или У будем считать в дальнейшем что справедлива геометрическая сумма бк = 0111Ток 1 н через сопротивление нагруз-)О ки Еп в ,режиме короткого замыкания можно выразить при этом РпкЗ 1 1 ЗП( ЧпК Ч 1 )Юк 4)1 Ч,З 1 р 1 20ока)2 ап 11 п ение участкземлей, т.е. икания первно определит Сопротивлточкой 1 иние цепи замьфиг. 1, мож й фазы п При в для Х хпо ормуле ажени яется,однако мБ =-Ург рБр, можнравным в е Е 1 2 начен нимат 4 щую, вклю- опротивеактивную составлтолько индуктивноровода фазы м е торому,ение не черерацийойных Х 1 ПРпк 31 П 1 з 1 пФпк 31 к к 4 Ж(2) 1 пк 1 1 пкз получа я лишь составляющаяБ 1 относительно реактивнаянапряжениятокагол между Прпк,а и опротивлюбой из кого заи рпкс вектора ате расчет не мери но о едетем. Однако Пк П 1+ 1+П ге. сли выделит УЮ Ба 1 СОСТ тносительно еакти яющие ую БР 1 и акти апряжения 0 зы, что и для тои ж Ук,1 =1- --н= пПа его реактивную оп и активную1 ан составляющие Бк, Пк1 рп 1 рп П к 1 ап 1 ап Ди и Это позволяет расчитать значение тока в петле короткого замыкания 1 пк через его реактивную 1и активную 1 апкк составляющие, вычисляемые с использованием значений 1 , 1 рп к 1 ак к 1 рк: Непосредственно Пвозможно, так как 1лить лишь расчетным пу выделения активных и реактивных составляющих тока (т.з. относительно вектора междуфазного напряжения Бк), то значение Б , можно вычислить аналитически.Пусть например, вектор 0 опережает вектор О на уголр 1, а вектор 1, отстает от вектора Йк на угольпкз (фиг. 2). С учетом условия выбора знака углов Ф 1 (О Цр = У з 1 п 1 р ( О1 яка . 1 аею3 агсз 1 П = аГссоз ) Опкз 1 пкьпкь= У сое 9 ----- Б а 1 пп --- = 1 пкь 1 пкз Уа 1 1 рпкз - У р 1 1 апкь 1 пкз С учетом (1), (2) и выражение для значения сопротивления Х 1 цепи кания первой фазыыводе расчетного вырд рассуждений не мжно заметить, чтопоэтому одно изне измерять, а приятому с обратным зн При коротких замыканияхземлю последовательность опспособе та же, что и при двзамыканиях на землю, однакомые значения Х 1 и Х являютпромежуточными результатамиполусумма дает индуктивное.ление фазы (в данном случаеповержденных) Х в цепи коромыкания. Проводим некоторыетические преобразования приХ(1 -1 рп) 2+(1 -1 ) 2Бк 0рк Пиак апп БкПк (1 рк 1 ри10МУи(1 к 1 - )2+(1 -1 Е)2Б Прк рп П ак апПусть в цепи короткого замыканияне через землю имеется также однофазное замыкание на землю, что соответ 15ствует схеме замещения по фаг. 3, гдеФ2, - сопротивление фазы линии до точки однофаэного замыкания на землю висходной трехфазной схеме, 2, - сопротивление участка этой фазы междуточками однофазного замыкания на землю и короткого замыкания не через;землю.Структурное различие схем замещения по фиг. 1 и фиг. 3 настолько не 25существенно, что данный режим невозможно в общем случае отличить по из-меряемым параметрам от режима двойного замыкания на землю, Поэтому приреализации способа предлагается втаких случаях вычислять значения индуктивных сопротивлений с учетомобоих предположений, т.е, Х Хг иХ, + Х,Х--- 2 35В рассматриваемом случае значениеХг дает информацию о месте однофаэного замыкания на землю, Х - о местекороткого замыкания, Хг - о местевозможного (дального) замыкания второй Фазы на землю, В рассматриваемомпримере Х 2 ) Х ) Х 2 и значение Хперсоналом использовано не будет,так как поиск повреждений начинаетсяот подстанции, поэтому .ближние повреждения будут найдены и устраненыраньше. Попутное измерение расстояния до места однофазного замыканияна землю в данном случае можно так:.же рассматривать как новую функциональную возможность предлагаемогоспособа. Таким образом, данный способ, позволяет определить расстояния по индуктивному сопротивлению цепи повреждения, что обеспечивает отстройку от активных сопротивлений проводов (т,е. практически независимость ре 6эультата от их сечения), активного переходного сопротивления в месте повреждения и возможность получения результата непосредственно в единицах длиныф отстроиться от шунтирующего влияния токов нагрузок; а также централизовать измерения т,е, дает возможность получить результат при коротких замыканиях на любой из контролируемых линий при измерении параметров на вводе подстанции, что приводит к ускорению поиска (и устранения) повреждений и к снижению народохозяйственного ущерба,Формула из обретения Способ определения расстояния до мест повреждения при коротких замыканиях, заключающийся в том, что измеряют напряжения и реактивную составляющую тока в момент короткого замыкания и в момент, предшествующий этому замыканию, между поврежденными фазами, определяют по измеренным параметрам индуктивное сопротивление цепи замыкания, пропорциональное рас- стоянию до места повреждения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, измеряют активные составляющие тока в тех же условиях, активные и реактивные составляющие напряжения поврежденных фаз, при этом при нахождении активных и реактивных составляющих направления векторов токов и напряженийориентируют так, чтобы они были в одном квадранте с вектором напряжениямежду Фазами соответствующего режима, а за положительное направление углов принимается направление в сторону отставания от указанного вектора Напряжения, и при коротких замыканиях не через землю определениеиндуктивного сопротивления повреждений фазы находят как полусумму результатов вычислений индуктивных сопротивлений, которые получают дляповрежденной пары Фаз по Формуле дляслучаев двойных замыканий на землю Ц Пк.гномер поврежденной Фазыиндуктивное сопротивлениецепи замыкания х-й Фазы;=0 в 3.п Диг аказ 7710/47 Тн ВНИИПИ исно тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 оизв. -поли 7 1287057 ц - напряжение между поврежден- йХсозными Фазами в режиме короткого замыкания и режима 11предшествующего короткого замыкания; 5 1 рк=м з 1 птк - реактивная, составляющая тока в режиме короткого замыкания1 - ток короткого замыкания; 10Ф - угол между векторами У-и 1;1 ак 8- активная составляющая токаЯпри коротком замыкании, - ток, реактивная и активная составляющие тока при предшествующем режиме,ф -активная, полная и реактивная составляющие напряжения, х-й Фазы в режиме короткого замыкания.