Способ определения расстояния до места замыкания на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК А ТЕНИЯ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ а ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Московский институт инженеров сельскохозяйственного производства им. В.П.Горячкина(56) Авторское свидетельство СССР Р 287185, кл, С 01 К,31/08, 1969.Клеменц А,Б., Солуянов Л.Н., Коноплянцев О.А. Частотный метод определения расстояния до места повреждения в проводных сетях. В кн. Электрификация сельского хозяйства, Саратов, ССХИ, 1974, вып. 40, с, 40-48, (54) СПОСОБ 011 РЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО МЕСТА ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к электроизмерительной технике, Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство для осуществления нЯО 129021151) 4 С 01 К 31/08 способа определения расстояния доместа замыкания на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью, содержит конденсатор (К) 1,источник 3 постоянного тока, управляемый ключ (УК) 4, привод 8 поврежденной фазы линии с комплексным сопротивлением 9 и активным переходным сопротивлением 10 замыкания нземлю и измерительный блок (Б) 13.Цель достигается тем, что в устройство введены К 2, шунты 11, 12, УК5-7, измерительный Б 14, вычислительный Б 15 и Б 16 индикации, заряжают К 2 от источника 3 постоянного тока, затем его разряжают, измеряют частоту свободных колебанийв контуре и определяют расстояниедо места замыкания на землю, Изобретение позволяет исключить влияние активного сопротивления контурана результат измерения и может бытьиспользовано в электрических сетяхс изолированной нейтралью, 2 с,п.ф-лы, 2 ил,ктивное сопроти е г - удельн о ение п д - земля. гично п конден происх тор о ят с собстой ра где К,п местеодя обе амыкания.асти выражеа затем из и вого 4 2 квадрат, я вычитая выражеключит оро о нием конту о И,-И 3) Ь(3) поласстояни гда и выражен расчета о лу з мыкания на зем С 7 1с с Необходимостнсатора С на емкосбольше к Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения рассто.яния до места замыкания фазы на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью.Целью изобретения является повышение точности измерения путем исключения влияния активного сопротивЮ ления контура на результат измерения.На фиг, 1 представлена схема уст- ройства, реализующего способ определения расстояния до места замыкания на землю в электрических сетях с изо 15 лированной нейтралью; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений на элементах схемы, поясняющие работу устройства.Сущность предлагаемого способа20 заключается в следующем,При подключении к проводу поврежденной фазы линии предварительно заряженного первого конденсатора в контуре, образованном емкостью С, этого конденсатора и индуктивностью Ь участка линии до места замыкания на землю, возникают колебания с собственной частотой И равной одключении второго 35ью С колебанияенной частотой 2 1 (г,1+К) ь,1 с 7 Гь . г) переходное сопротивление виз формулы член с активным емкость провода поврежденнои линииотносительно земли обусловлена тем,что при таком условии последняя неоказывает существенного влияния напроцессы происходящие в контуре, иее можно не учитывать,Устройство для реализации способа(фиг. 1) содержит первый и второйконденсаторы 1 и 2, источник 3 постоянного тока, четыре управляемыхключа 4-7, провод 8 поврежденной Фазы линии с комплексным сопротивлением 9 и активным переходным сопротивлением 10 замыкания на землю, двашунта 11 и 12, два измерительныхблока 13 и 14, вычислительный блок15 и блок 16 индикации, причем первые выводы обоих конденсаторов 1 и2 соединены с шиной земля и отрицательным полюсом источника 3 псстоянного тока, второй вывод первогоконденсатора 1 соединен через пер-вый управляемый ключ 4 с положительным полюсом источника 3 постоянного тока и через последовательно соеди -ненные первый шунт 11 и второй управляемый ключ 5 с проводом 8 поврежденной фазы линии, второй выводвторого конденсатора 2 соединен через третий управляемый ключ 6 с положительным полюсом источника 3 постоянного тока и через последовательно соединенные второй шунт 12 и четвертый управляемый ключ 7 с проводом 8 поврежденнои фазы линии, измерительные выводы первого шунта 11 сое динены соответственно с первыми вторым входами первого измерительного блока 13, выход которого соединен первым входом вычислительного блока 15, измерительные выводы второго шунта 12 соединены соответственно с первым и вторым входами второго измерительного блока 14, выход которо го соединен со вторым входом вычислительного блока 15, выход которого соединен со входом блока 16 ин,цикации.1Измерительный блок 13 (14) устройства содержит последовательно со единенные компаратор 17 (18) и фильт 19 (20) нижних частот, причем первь и второй входы компаратора 17 (18) соединены соответственно с первым и вторым входами измерительного блока 13 (14), выход которого соединен выходом фильтра 19 (20) нижних ча тот.Вычислительный блок 15 устройства содержит два квадратора 21 и 22,сумматор-вычитатель 23, умножитель24 и делитель 25, причем входы первого и второго квадраторов 21 и. 22соединены соответственно с первым ивторым входами вычислительного блока15, выход первого квадратора 21 соединен с первыми входами сумматоравычитателя 23 и умножителя 24, вторые входы которых соединены с выходом второго квадратора 22, а их выходы соединены соответственно с первым и вторым входами делителя 25,выход которого соединен с выходомвычислительного блока 15,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Устройство работает следующим образом.При подаче управляющего импульсана первый управляемый ключ 4 (фиг.1)он открывается и происходит зарядпервого конденсатора 1 от источника 3 постоянного тока до величиныего выходного напряжения. При спадании тока заряда до нуля первый управляемый ключ 4 закрывается. В момент времени С открывается второйуправляемый ключ 5 и подключает заряженный первый конденсатор 1 к проводу 8 поврежденной фазы линии, приэтом в образовавшемся контуре, включающем в себя первый конденсатор 1,первый шунт 11, второй управляемыйключ 5, комплексное сопротивление 9участка линии до места замыкания наземлю и переходное активное сопротивление 10 в месте .замыкания с моментавремени С, до момента времени С протекает положительная полуволна токаколебательного разряда первого конденсатора 1 (фиг. 2 а). В момент времени С ток, протекающий через второйуправляемый ключ 5, спадает до нуляи он закрывается,Одновременно со вторым управляемымключом 5 в. момент времени(фиг,2 а)открывается третий управляемый ключ6, и происходит заряд второго конденсатора 2 от источника 3 постоянноготока также до величины его выходногонапряжения. При спадании тока зарядадо нуля третий управляемый ключ 6закрываетсяВ момент времени(фиг. 2 а) открывается четвертый управляемый ключ7, который подключает заряженный второй конденсатор 2 к проводу 8 поврежденной фазы линии, а также открывается первый управляемый ключ 4 и при этом снова происходит заряд первого конденсатора 1 от источника 3 постоянного тока, При открывании четвертого управляемого ключа 7 в контуре, включающем в себя второй конденсатор 2, второй шухт 12, четвертый управляемый ключ 7, комплексное сопротивление 9 участка линии до места замыкания на землю и переходное активное сопротивление 10 в месте замыкания, с момента временидо момента времени 1 протекает положительная полуволна тока колебательного разряда второго конденсатора 2 (фиг, 2 б), Далее в момент времени С вновь открываются второй и третий управляемые ключи 5 и 6 и процессы повторяются.При протекании тока через первый и второй шунты 11 и 12 на них появляются напряжения, представляющие собой последовательности следующих друг эа другом импульсов синусоидальной формы (Фиг, 2 а, б). Длительность отдельного импульса напряжения на первом шунте 11 равна половице периода Т, /2 тока колебательного разряда с частотой свободных колебаний У первого конденсатора 1. Соответственно длительность отдельного импульса напряжения на втором шунте 12 равна половине периода Т /2 тока колебательного разряда с частотой свободных колебаний И второго конденсатора 2. Напряжения с шунтов подаются на входы компараторов 17 и 18 соответственно первого и второго измерительных блоков 13 и 14 и при этом на выходах компараторов 17 и 18 появляются напряжения, представляющие собой последовательность импульсов прямоугольной формы с одинаковой амплитудой (фиг, 2 в, г).Длительность импульсов напряжения на выходе компаратора 17 равна длительности импульсов напряжения на первом шунте 11, а длительность импульсов напряжения на выходе компаратора 18 равна длительности импульсов на втором шунте 12. Из выходных напряжений компараторов 17 и 18 с помощью фильтров 19 и 20 выделяются постоянные составляющие напряжений, соответственно Б, и Б (фиг, 2 д, е).Ввиду того, что амплитуда импульсов выходных напряжений компараторов одинакова и определяется напряжением(5) где Е - коэффициент пропорциональности, одинаковый у обоихизмерительных блоков 13 и 14,Учитывая известное соотношениемежду периодом и собственной частотой колебаний сд = 27 Г=2 й/Т и подставляя его в соотношение (5), можно выразить частоты свободных колебаний Ы, и Ы через постоянные составляющие напряжений 11, и 11гО, =1 с Т,/2 = 1 с(,П =1Т г /2 = 1 с( д 7гилии, = 1 с /11,(6) Используя соотношение (6), формулы (4) для расчета расстояния 7 до места замыкания на землю можно эаписать в следующем виде: С 7-С11Бг 1 7 7 (117 117 )1, 17О г(7) где 1, - коэффициент, равный Постоянные составляющие напряжений Б,и Б подаются соответственно на первый и второй входы блока 15 и в нем производится расчет расстояния 1 до места замыкания на землю по формуле (7), Причем расчет производится в следующей последовательности. С помощью первого 21 и второго 22 квадраторов значения постоянных составляющих напряжений Б, и Цг возводятся в квадрат и поступают на входы сумматора-вычитателя 23 и умцожителя 24. Выходное напряжение сумматора-вычиисточника питания этих комлараторов,то, следовательно, постоянные составляющие напряжений П, и Ц зависят отдлительности импульсов Т,/2 и Т /2,которые в свою очередь зависят отчастоты свободных колебаний И, и юСвязь постоянных составляющих напряжений 11, и Пг с длительностью импульсов Т,/2 и Т /2 может быть записана в следующем виде: тателя 23 пропорционально П-(17 а7фвыходное напряжение умцожителя 24гпропорционально Б П , Эти цачряже 1 гция далее подаются на входы делителя 25, который производит их делениедруг ца друга в соответствии с формулой (7), и на его выходе фоэмируется напряжение, пропорциональноерасстоянию 2 до места замыкания наземлю, Результат расчета расстоянияпредставляется с помощью блока 16индикации в цифровом видеПредлагаемый способ можно такжеиспользовать для определения расстояния до мест двухфазных коротких замыканий.Формула изобретения1. Способ определения расстояниядо места замыкания ца землю в электрических сетях с изолированной нейтралью, заключающийся в том, что заряжают первый конденсатор, емкостькоторого на порядок больше емкостипровода поврежденной линии относительно земли, от источника постоянного тока, разряжают его в кон:туреповрежденная фаза линии - земля и измеряют частоту свободных колебаний вконтуре и определяют расстояние доместа замыкания, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения, дополнительно заряжают от источника постоянного токавторой конденсатор, емкость которого 35больше емкости первого конденсатора,затем его разряжают, в контуре поврежденная фаза линии - земля, измеряют ч:астоту свободных колебанийв контуре, а определение расстояниядо места замыкания на землю осуществляют по формуле С 7 С45 где 1 - расстояние до места замыкания на землю;С С - емкости первого и второгоконденсаторов;1, - удельная индуктивность конотура провод-земля,1 Иг - измеряемые частоты свободных колебаний контуров,2 Устройство для определения55расстояния до места замыкания наземлю в электрических сетях с изолированной нейтралью, содержащеепервый конденсатор, источник постоянного тока, первый управляемый ключ1290212 и первый измерительный блок, причемпервый вывод первого конденсаторасоединен с землей и с отрицательным полюсом источника постоянного кации. Составитель В,Быков Редактор Н,Горват Техред А.Кравчук Корректор А. Тяскказ 78 5/41 Тираж 751 ВНИИПИ Государственн по делам изобретен 13035, Москва, Ж, ноеСР Подп митета ткрытий о и аушская наб. роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 тока, о т л и ч а ю ш е е с я тем,что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй конденсатор, второй, третий и четвертый управляемые ключи, первый и второй шунты, второй измерительный блок,вычислительный блок и блок индикации, причем второй вывод первого конденсатора соединен через первый управляемый ключ с положительным полюсом источника постоянного тока и через последовательно соединенные первый шунт и второй управляемый ключ подключен к проводу поврежден,ной фазы линии, первый вывод второго конденсатора также соединен с землей и с отрицательным полюсом источника постоянного тока, второйвывод второго конденсатора соединенчерез третий управляемый ключ с положительным полюсом источника посто 5 янного тока и через последовательносоединенные второй шунт и четвертыйуправляемый ключ подключен к проводу поврежденной фазы линии, измерительные выводы первого шунта соединены соответственно с первым и вторым входами первого измерительногоблока, выход которого соединен спервым входом вычислительного блока,измерйтельные выводы второго шунтасоединены соответственно с первым ивторым входами второго измерительного блока, выход которого соединен с вторым входом вычислительного блока, к выходу которого подключен вход блока инди