дистанционный способ защиты и автоматики линии электропередачи

Классы МПК:H02H3/40 реагирующие на отношение напряжения и тока 
G01R31/08 определение местоположения повреждений в кабелях, линиях передачи энергии или в сетях
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Лямец Юрий Яковлевич,
Антонов Владислав Иванович,
Ефремов Валерий Александрович,
Нудельман Года Семенович
Приоритеты:
подача заявки:
1992-07-16
публикация патента:

Использование: для выполнения устройств, совмещающих в себе функции дистанционной защиты и локатора повреждения. Сущность изобретения: измеряют напряжения и токи, фазные и нулевой последовательности, разграничивают земляные и междуфазные замыкания, выбирают особую фазу, определяют реактивные параметры предполагаемых замыканий, первый параметр в предложении, что замыкание произошло в начале линии, а второй - в ином месте, например в конце линии, в месте каждого предполагаемого повреждения принимают ток прямой последовательности особой фазы, равным току обратной последовательности при однофазном замыкании, противоположным току обратной последовательности при двухфазном замыкании, противоположным сумме токов обратной и нулевой последовательности при двухфазном замыкании на землю, задают характеристику срабатывания дистанционной защиты в плоскости первого и второго реактивного параметров и определяют место замыкания линии как ближайшее к началу линии место предполагаемого замыкания, в котором реактивный параметр принимает нулевое значение. Реактивный параметр представляет собой произведение реактивной мощности и реактивного сопротивления предполагаемого замыкания и имеет знак реактивной мощности. 18 ил., 1 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19

Формула изобретения

Дистанционный способ защиты и автоматики линии электропередачи путем измерения напряжений и токов в начале линии, выделения токов обратной и нулевой последовательности, преобразования измеренных напряжений и токов с учетом особенностей модели линии, разграничения междуфазных и земляных замыканий, выбора особой фазы, определения вида замыкания и определения первого реактивного параметра, имеющего отношение к предполагаемому повреждению, отличающийся тем, что определяют также и второй реактивный параметр, причем первый параметр определяют в предположении, что замыкание произошло в начале линии, а второй в предположении, что замыкание произошло в другом месте линии, в месте каждого предполагаемого замыкания принимают ток прямой последовательности особой фазы равным току обратной последовательности при однофазном замыкании, противоположным току обратной последовательности при двухфазном замыкании и противоположным сумме токов обратной и нулевой последовательности при двухфазном замыкании на землю, задают характеристику срабатывания (возврата) дистанционной защиты в плоскости первого и второго реактивных параметров и определяют место замыкания линии как ближайшее к началу линии место предполагаемого замыкания, в котором реактивный параметр принимает нулевое значение.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что реактивный параметр определяют по формуле

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511(X) = Q(X)дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511X(x)sign Q(x),

где x координата места предполагаемого замыкания;

Q(x) и X(x) реактивная мощность и реактивное сопротивление предполагаемого замыкания соответственно.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что реактивная мощность и реактивное сопротивление определяются по формулам

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511

где дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 и дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 комплексы основной гармоники тока и напряжения в предполагаемом замыкании;

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 сопряженный комплекс тока,

и при однофазном замыкании напряжение принимают равным фазному напряжению поврежденной фазы, а ток току повреждения в той же фазе, при междуфазном замыкании напряжение принимают равным линейному напряжению поврежденных фаз, а ток току их повреждения, при двухфазном замыкании на землю напряжение принимают равным сумме фазных напряжений поврежденных фаз, а ток сумме токов повреждений этих фаз.

4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что местом второго замыкания предполагают конец линии.

5. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что местом второго повреждения предполагают конец защищаемой зоны.

6. Способ по пп.1 5, отличающийся тем, что дополнительно определяют третий реактивный параметр в предположении, что короткое замыкание произошло в промежуточной фиксированной точке линии, и задают характеристику срабатывания (возврата) дистанционной защиты в пространстве первого третьего параметров.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите и системной автоматике, и может быть использовано для выполнения устройств, совмещающих в себе функции дистанционной защиты и локатора повреждения.

Известен дистанционный способ, лежащий в основе большого числа алгоритмов и конкретных устройств как релейной защиты, так и автоматики линий [1] Он заключается в анализе комплексных сопротивлений, представляющий собой отношение комплексов напряжения и тока, измеренных в начале линии. Ему присущи известные ограничения: он не охватывает все виды коротких замыканий и надежность его функционирования ухудшается с увеличением переходных сопротивлений в месте замыкания; при сопротивлениях, превышающих 50 Ом, надежное срабатывание дистанционной защиты и определение места повреждения линии обычно не гарантируется. Существуют разновидности этого общего способа; они ориентированы, как правило, на определенные виды коротких замыканий [2, 3] и решают частные задачи: либо дистанционной защиты, либо выбора фаз, либо определения места повреждения.

Известен дистанционный способ с более широкими функциональными возможностями. Применительно к задачам поиска повреждений он заявлен в [4] а применительно к релейной защите в [5] Этот способ предполагает измерение фазных напряжений и токов, их нулевой последовательности, преобразования измеренных величин со смещением фаз, наложения преобразованных напряжений и токов. Он имеет разные интерпретации. Наиболее общая не требует строгого разграничения вида повреждения и выбора поврежденных фаз. Но она связана с большим числом преобразований, затрагивая все измеренные токи и напряжения. Имеется и более простой вариант, когда разграничивают земляные и междуфазные замыкания, выбирают особую фазу и затем вид замыкания. Кроме того, в любой версии указанного способа определяют реактивные параметры замыканий (повреждений), предполагаемых в различных, но фиксированных точках линии: первый в предположении, что замыкание произошло в начале линии, а второй в предположении, что оно произошло в ином месте.

Указанный способ при всей своей функциональной общности не свободен от некоторых недостатков. Серьезную проблему для него представляет учет ЭДС приемной (ненаблюдаемой) части электрической системы. В этом способе для ее учета используются результаты измерения напряжений и токов предшествующего (доаварийногоо) режима. Но такие данные имеются не всегда. Например, замыкание, вызываемое снежным заносом на горной линии электропередачи, возникает постепенно и, следовательно, не дает информации о доаварийном режиме. Но и в любом случае разделение режимов требует применения пускового органа, памяти для фиксации старых данных, вычислительных ресурсов для их обработки. Кроме того, усложнение способа дополнительной информацией, доступной не всегда, снижает его надежность.

Цель изобретения заключается в упрощении дистанционного способа, сокращения объема используемой информации и повышении надежности его функционирования.

Поставленная цель достигается тем, что в известный дистанционный способ введены операции, создавшие возможность обойтись без информации о доаварийном режиме. Это определение тока обратной последовательности, использование вместо тока прямой последовательности особой фазы других токов, не зависящих от ЭДС приемной части системы, задание характеристики срабатывания (возврата) дистанционной защиты (а в частном случае избирателя поврежденных фаз и вида повреждения) в плоскости первого и второго реактивных параметров и определение места замыкания линии как того ближайшего к началу линии места предполагаемого замыкания, в котором реактивный параметр принимает нулевое значение. В зависимости от вида замыкания ток прямой последовательности особой фазы в месте предполагаемого повреждения определяют по-разному: при однофазном замыкании его идентифицируют с током обратной последовательности, при двухфазном с отрицательным током обратной последовательности, а при двухфазном замыкании отрицательной суммой токов обратной и нулевой последовательности.

Дополнительно предлагается одна из наиболее рациональных модификаций реактивного параметра. Детализируются напряжения, используемые при определении реактивных параметров. Конкретизируется место второго предполагаемого замыкания. Число мест предполагаемых замыканий предлагается увеличить до трех, соответственно увеличивается и число реактивных параметров, в этом случае характеристика срабатывания задается в пространстве этих параметров.

Встречаются дистанционные способы, в которых также используется ток обратной последовательности [6] Однако это не избавляет от необходимости привлекать информацию о доаварийном режиме. Кроме того, подобные способы не имеют такого принципиально важного признака (общего с прототипом), как определение по меньшей мере двух реактивных параметров, соответствующих двум предполагаемым повреждениям.

Существо предполагаемого способа поясняют иллюстрации по фиг.1-18. На фиг.1-5 приведены однолинейные съемные модели линии электропередачи: на фиг. 1 схема реального замыкания в неизвестном месте (с неизвестной координатой xf), на фиг.2 предполагаемое повреждение; оно предполагается в точке х и содержит модель самого повреждения, состоящую из параллельно соединенных активного и реактивного сопротивлений; на фиг. 3 модель замыкания, предполагаемого в начале линии; на фиг.4 то же, но в конце линии; на фиг.5 - то же, но в середине линии. На фиг.6-8 показаны различные схемные модели места повреждения: фиг.6 однофазного (К(1)); фиг.7 двухфазного (К(2)); фиг.8 двухфазного на землю. На фиг.9 изображена характеристика срабатывания дистанционной защиты в плоскости двух реактивных параметров. На фиг.10-15 приведены схемы, использующиеся при выводе формулы реактивного параметра Х: на фиг.10 схемная модель реальной электропередачи по фиг.1; фиг.11 схемная модель электропередачи с предполагаемым повреждением; фиг.12 схема действия тока реального повреждения; фиг.13 схема действия тока предполагаемого повреждения; фиг.14 схема действия напряжения реального повреждения; фиг.15 схема действия источника напряжения предполагаемого замыкания. На фиг.16, 17 приведены зависимости реактивного примера от координаты предполагаемого замыкания в различных ситуациях: при замыкании на защищаемой (контролируемой) линии (фиг.16) и при внешнем замыкании (фиг.17). На фиг.18 зависимость тока предполагаемого замыкания от координаты. В таблице указаны способы определения тока прямой последовательности при различных видах короткого замыкания, а также токи, напряжения и определяемые по ним реактивные сопротивления, участвующие в определении реактивного параметра предполагаемого повреждения.

На иллюстрациях и в тексте применяются следующие обозначения: x - координата произвольной точки линии, дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 комплексы основной гармоники напряжения и тока в повреждении, предполагаемом в произвольной точке х (фиг. 1), дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 токи до и после повреждения, х 0 начало линии (место измерения), дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 измеренные величины, Х (x), R (x) параметры модели предполагаемого повреждения, Хr, дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 параметры приемной части системы, xf истинная, но неизвестная координата повреждения, i длина линии (в частном случае длина защищаемой зоны).

В предполагаемом способе, как и в прототипе, принципиально важную роль играет понятие о реактивном параметре предполагаемого повреждения. В прототипе таким параметром служит реактивная мощность предполагаемого повреждения

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 (1)

или в частном случае

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 (2)

реактивная мощность, потребляемая комплексным сопротивлением предполагаемого повреждения

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 (3)

Место повреждения линии определяют из условия

Q (x xf 0 (4)

Но у данного алгоритма имеется недостаток. Условие (4) выполняется и в том случае, когда дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 0, хотя никакого повреждения в точке х при этом быть не может. Тем не менее в прототипе этот недостаток не может сказаться, так как при использовании информации о доаварийном режиме ток дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 определяется непосредственно по выражению

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 (5)

никакие дополнительные связи не привлекаются, поэтому ни в одной точке поврежденной линии нулевого значения дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 не обнаруживается. Но если не рассчитывать на информацию о доаварийном режиме, то непосредственное определение тока дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 станет невозможным, так как ЭДС дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 неизвестна. Понадобятся дополнительные взаимосвязи между симметричными составляющими. В таких условиях гарантировать ненулевой уровень зависимости дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 во всех точках линии уже невозможно. Обнаружена возможность усовершенствовать реактивный параметр, умножив реактивную мощность на реактивное сопротивление и знаковую функцию

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511(x) = Q(x)X(x)signQ(x) (6)

и определяя место повреждения из условия

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511(x = xf) = 0. (7)

Контролируемая электрическая система включает в себя передающую и приемную части 1 и 2, линию электропередачи 3 и повреждение 4. Им соответствуют схемные модели: передающей части 5, приемной части 6, линии электропередачи 7. Место повреждения можно предполагать в любой точке схемной модели, поэтому модель самого повреждения 8 подключена на фиг.2 к произвольной точке х.

Среди множества точек линии две занимают особое место. Это начало х 0 и конец х l (в частном случае х l может быть концом защищаемой зоны). Повреждение в этих граничных точках предполагается в обязательном порядке: это модели 9 и 10. Хотя это и не обязательно, но число особых точек линии может быть увеличено. Например, к числу мест предполагаемого повреждения может быть отнесена середина линии модель 11.

В трехфазной сети схема подключения модели повреждения зависит от вида замыкания. При однофазном замыкании реальному повреждению 4 соответствует модель предполагаемого повреждения 8 (фиг.6), при двухфазном повреждение 12 и модель 13, при двухфазном замыкании на землю повреждение 14 и модель 15. Последняя модель сложнее остальных и содержит три комплексных сопротивления: два одинаковых фазных дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511

Предлагаемый способ основан на особых свойствах зависимости реактивного параметра от координаты х. Теоретическое обоснование дадим на примере двухпроводной линии (фиг.10). Если линия повреждена, то ни координата повреждения хf, ни параметры повреждения не известны. Единственная априорная информация, учтенная на фиг.10, состоит в том, что повреждение имеет резистивную природу (переходное сопротивление Rf чисто активное), т.е. основные гармоники напряжения и тока в месте повреждения совпадают по фазе. Математической интерпретацией служат равенства (2) или (5). Можно утверждать, что наблюдаемый режим линии, характеризуемый током дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 и напряжением дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 создан действием некоторого чиста источников. Один из них - неизвестный ток дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 в месте повреждения. Точно такой же режим может быть обеспечен в схемной модели линии, где повреждение предполагается совсем в иной точке х. Но в этой схеме будет действовать иной ток дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 не будет совпадать с ним по фазе, следовательно сопротивление, обеспечивающее наблюдаемый режим при подключении в точке х, будет не чисто активным, как в точке хf, а комплексным дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 (фиг.11). Напряжение дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 можно представить как реакцию на действие источника тока дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 источника правой части системы и тока или напряжения (чего-либо одного) в месте реального (фиг.10) или предполагаемого (фиг. 11) повреждения. Пусть повреждение представлено в виде источника тока дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 (фиг. 11). Тогда действие источников дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 в схеме фиг.10 будет точно таким же, как и в схеме фиг.11. А поскольку режимы этих схем тождественны, то источник дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 должен быть таким, чтобы его действие в схеме фиг.13 было тождественно действию источника дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 в схеме фиг. 12:

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 (8)

где дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 первичные (удельные) параметры линии, дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511.

Теперь пусть повреждение представлено в виде источников напряжения дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 (фиг. 11). Тогда тождественность режимов в двух схемах будет обеспечиваться равным вкладом двух источников: дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 во входное напряжение (фиг.14 и 15):

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511

или

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 (9)

Из (8) и (9) находим парамет- ры предполагаемого повреждения для схемы фиг.11: комплексную мощность и комплексное сопротивление

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 (10)

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 (11)

записанные с учетом того обстоятельства, что реальное повреждение резистивно

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511

Если принять ради простоты, что дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 вещественный коэффициент, то из (10) и (11) последуют такие выражения реактивной мощности и реактивного сопротивления

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511

Как видно из (12), (13), характер зависимостей Qx и Xx определяют одночлены xf x и l-x+дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 первый влияет одинаково, второй по-разному. В результате первая зависимость благоприятнее второй: с ростом х реактивная мощность Qx монотонно убывает, в то время как зависимость Хx обладает минимумом в точке x = (l+xf+дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511)/2. По-разному влияет на эти параметры и модуль тока повреждения I(xf): его влияние на величину Qx неблагоприятно, так как с его уменьшением уровень величины падает. Очевидно, что произведение (6)

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 (14)

свободно от недостатков, присущих каждому из сомножителей в отдельности. Реактивный параметр (14) принимает нулевое значение в единственной точке х хf и не зависит от модуля тока I(xf). Если замыкание произошло в защищаемой зоне, когда 0 дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 xf дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511l (фиг.16), зависимости дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511(x) присущи следующие признаки

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 если же зоны, когда xf > l (фиг.17), то

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511

И, наконец, при замыкании "за спиной", когда xf <0 (фиг.18), ток предполагаемого повреждения в любой точке реально неповрежденной линии, определяемый как разность (5), будет иметь нулевой уровень. Последнее и служит свидетельством того, что участки линии электропередачи правее места установки защиты не повреждены.

С учетом возможных погрешностей цепей преобразования сигналов условия (15)-(18) целесообразно обобщить. Формулируя их как условия принадлежности двух значений реактивного параметра в местах предполагаемого замыкания заданной зоне на плоскости дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511(0) дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511(l) (фиг.9). Следующее обобщение заключается в том, чтобы определять не два, а три значения реактивного параметра, третье дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511(l/2)- в предположении, что замыкание произошло в середине линии (фиг.5). В этом случае условие того, что реальное повреждение находится в контролируемой зоне, формулируется в пространстве трех реактивных параметров дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511(0), дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511(l/2) и дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511(l), в частности, в виде такого дополнения к неравенству (15) дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511

Соотношение (14), дающее аналитическое описание реактивного параметра, необходимо для обоснования предлагаемого способа, но не более того, так как расчет по ней невозможен: ток дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 неизвестен. А непосредственное определение реактивного параметра возможно в соответствии с исходным алгоритмом (6), дополненным еще (1) или (2) и (3). Напряжение и ток дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 замыкания предполагаемого в точке x, определяются по измеренным напряжению и току дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 Алгоритм их определения покажем на примере двухпроводной линии без учета емкостной проводимости (фиг.11) и в предположении, что известна, допустим, из предшествующего режима, ЭДС дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 (19)

Если трехфазная система ЭДС дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 несимметрична, то в соотношения для обратной и нулевой последовательности напряжения и тока предполагаемого повреждения, аналогичные (19), ЭДС не входят:

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 (20)

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 (21)

где дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 напряжение и ток обратной последовательности фазы дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 напряжение и ток нулевой последовательности, дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 параметры нулевой последовательности линии и приемной системы.

Что же касается величин прямой последовательности, то напряжение и ток дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 находятся в разном положении: первое не требует для своего определения знания параметров приемной части системы

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 (22)

в то время как ток дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 не зная ЭДС дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 определить нельзя. Выход из положения заключается в том, чтобы определять ток прямой последовательности в месте повреждения не из схемной модели электропередачи, а в соответствии с граничными условиями, выражающими его через токи обратной и (или) нулевой последовательности, своими для каждого вида замыкания (таблица).

Предлагаемый способ начинается с измерения фазных напряжений и токов в начале линии uдистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511(0,t), iдистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511(0-,t) где дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 А, В, С, а также напряжения и тока нулевой последовательности Uo(O, t), io(0-, t). Затем с помощью фильтров основной гармоники определяют комплексы дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 а с помощью фильтров обратной последовательности напряжения и токи обратной последовательности каждой фазы дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511. Определяют отношение модулей тока нулевой и обратной последовательности Io(O-)/I2(O-) и сравнивают его с уставкой. Если уставка превышена, идентифицируется замыкание на землю. В противном случае междуфазное замыкание. Специальная идентификация трехфазного замыкания не предусматривается, так как оно развивается из несимметричных замыканий. Возможно и включение линии на закоротку, но в такой ситуации не возникает проблем с определением параметров приемной части электрической системы, потому что со стороны линии включаются под напряжение в заданной очередности.

Дальнейшее зависит от вида замыкания, но в любом случае определяются поврежденные фазы или, что равносильно, особая фаза. Если обнаружено двухфазное замыкание К(2), то предстоит выявить пару поврежденных фаз, вместе с чем определится и особая фаза x. Целесообразно проверить все три имеющиеся пары, хотя, возможно, первая же проверка даст положительный результат. Допустим проверяется пара фаз n-1 и дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511+1. Тогда определяется линейное напряжение в месте предполагаемого повреждения по алгоритму

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511

притом, что фазные напряжения отдельных последовательностей определяются по выражениям (20) и (22). Ток обратной последовательности дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 также определяется по выражениям (20), а ток прямой последовательности выражается через обратную последовательность в соответствии с таблицей

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511

после чего

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511

Напряжение и ток в месте предполагаемого замыкания определяются, таким образом, в результате линейных преобразований, заключающихся в изменении уровней и смещении фаз входных напряжений и токов. Как минимум, они должны быть определены для двух точек: x 0 и x l Соответственно определяются и два реактивных параметра на каждую пару фаз: дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511-1,дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511+1(0) и дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511-1,дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511+1(l), где

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511

Уровни токов предполагаемого повреждения Iдистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511-1(0) и Iдистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511-1(l) при этом контролируются и, если оба значения ниже шумового порога, выносится заключение, что имеет место двухфазное замыкание "за спиной". Если же хотя бы один из токов выше уровня шума, то сравниваются знаки реактивных параметров. Согласно свойству (15), при

signдистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511-1,дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511+1(0) = signдистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511-1,дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511+1(l)

идентифицируется междуфазное замыкание вне зоны, а при

signдистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511-1,дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511+1(0) дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 signдистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511-1,дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511+1(l)

идентифицируется замыкание фаз дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511-1 и дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511+1 в защищаемой зоне. Следовательно, изложенная последовательность операций реализует способ дистанционной защиты линии от междуфазных коротких замыканий при одновременно осуществляемом выборе поврежденных фаз (дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 = дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511) Однако этим возможности способа не ограничиваются, так как остается еще условие (16), указывающее место замыкания. Согласно этому условию в данном случае ведется поиск места предполагаемого замыкания, в котором реактивный параметр дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511-1,дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511+1(x) принимает нулевое значение.

Теперь предположим, что обнаружено замыкание на землю. Тогда будет необходимо получить ответы на следующие вопросы: каков вид замыкания: однофазное (К(1)) или двухфазное (К(1,1)), находится ли замыкание в защищаемой зоне и какова координата хf. Особая фаза дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 может быть выявлена путем сравнения аргументов токов обратной и нулевой последовательности дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 [1] Однако этот способ недостаточно надежен, так как угловые зоны разных фаз могут пересекаться. Целесообразнее поэтому не отходить от свойств реактивных параметров, последовательно отрабатывая версию сначала об однофазном, а затем о двухфазном замыкании. Напряжение в месте предполагаемого повреждения фазы дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 определяется при этом наложением напряжений всех трех последовательностей

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511

каждая из которых определяется путем преобразования соответствующих последовательностей входных напряжений и токов по алгоритмам (20) (22). Токи обратной и нулевой последовательности определяются также по алгоритмам (20), (21). Все указанные операции одинаковы для однофазного и двухфазного замыкания. Различаются алгоритмы определения токов прямой последовательности: в предположении однофазном замыкании ток дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 полагают равным либо току обратной последовательности дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511, либо току нулевой последовательности дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511, а в предположении о двухфазном замыкании на землю ток дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 полагают равным отрицательной сумме токов обратной и нулевой последовательности. Данные соотношения (таблица) отражают граничные условия в месте несимметрии. В известном месте реального замыкания х хf они выполняются точно. Здесь же они привлекаются для определения реактивных параметров в двух местах предполагаемых замыканий: при х 0 и х l. Несоответствие реальности приводит к тому, что значения дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511(0) и дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511(l) еще более резко отклоняются от нулевых значений, не изменяя своих знаков. Данное обстоятельство действует в согласии с основными положениями предполагаемого способа.

Реактивный параметр дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511(x) содержит в общем случае в качестве множителя реактивное сопротивление Х (х), смысл которого при однофазном (фиг.6) и междуфазном (фиг. 7) замыканиях очевиден. Нуждается в пояснении сущность этого параметра при двухфазном замыкании на землю (фиг.8). Общепринятая модель повреждения содержит в последнем случае два идентичных междуфазных элемента и один земляной. В соответствии с концепцией, положенной в основу предполагаемого способа, в месте предполагаемого повреждения х такими элементами должны быть комплексные сопротивления дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 хотя очевидно, что в месте реального повреждения хf это будут чисто активные элементы: дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 Таким образом, модель повреждения содержит два реактивных параметра

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511,

в то время как для определения критерия требуется только один множитель Х(x). Проблема решается с помощью следующих соотношений (фиг.8)

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511

откуда

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511

что позволяет ввести в рассмотрение реактивное сопротивление, определяемое через отношение суммы напряжений к сумме токов предполагаемого повреждения

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 (24)

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 (25)

В месте реального повреждения комплексное сопротивление (25) становится чисто активным, и необходимо условие xвд(xf) 0 соблюдается.

Проверка предположения об однофазном замыкании осуществляется путем определения фазного реактивного параметра

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511

в двух точках предполагаемого повреждения: при х 0 и хl.В этих местах контролируются также уровни токов предполагаемого повреждения Iдистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511(0), Iдистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511(l). Если в фазе n эти токи выше уставки и кроме того

signдистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511(0) дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 signдистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511-1(0), (26)

то идентифицируется замыкание в контролируемой зоне фазы дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511, т.е. n = дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511. Если проверка осуществляется в заданной последовательности n А, В, С, то повреждение фазы А будет обнаружено в результате первой проверки, фазы В второй, фазы С третьей, причем желательно проверять все три фазы, чтобы убедиться в выполнении условия (26) лишь для единственной фазы x. Если же окажется, что данное условие не выполняется ни в одной фазе, либо, наоборот, выполняется более чем в одной фазе, хотя последнее маловероятно, то предположение об однофазном замыкании отвергается и выдвигается предположение о двухфазном замыкании на землю. Реактивный параметр в месте предполагаемого замыкания определяется при этом с учетом свойства модели повреждения, приводящего к соотношениям (24), (25).

sдистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511bg(x) = Qдистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511bg(x)Xдистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511bg(x)signQдистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511bg(x), (27)

где реактивная мощность повреждения определяется суммированием по фазам

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 (28)

и характеризует потребление в звезде трех сопротивлений модели схемы по фиг. 8, или же в соответствии с соотношением (23) может быть избрана определяемая более просто реактивная мощность сопротивления дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511

дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 (29)

Заметим, что в соотношениях (24), (25), (27)-(29), относящихся к двухфазному замыканию на землю, индекс дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 обозначает фазу, которая в процессе проверки предполагается особой. Если результат проверки знаков двух значений реактивного параметра в местах предполагаемого замыкания х 0 и х l

signдистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511bg(0) дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 signдистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511bg(l) (30)

даст положительный результат и к тому же токи Iдистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511-1(0), Iдистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511+1(0), Iдистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511-1(l), Iдистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511(l) превышают шумовой порог, то гипотеза о том, что фаза n особая, получает подтверждение (дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511 = дистанционный способ защиты и автоматики линии   электропередачи, патент № 2066511). Вместе с этим условие (30) свидетельствует о замыкании в контролируемой зоне.

При всех видах замыкания изложенный способ определяет сначала особую фазу и зону, в которой имеет место замыкание, на следующем же этапе определяется точное значение координаты замыкания как места, которому соответствует нулевое значение реактивного параметра. Таким образом, данный способ объединяет в себе способы выявления вида замыкания, выбора поврежденных фаз, дистанционной защиты и определения места повреждения линии электропередачи. Способ свободен от методической погрешности благодаря положенному в его основу свойству реактивного параметра предполагаемого повреждения принимать нулевое значение точно в месте реального повреждения.

Класс H02H3/40 реагирующие на отношение напряжения и тока 

способ цифровой дистанционной защиты -  патент 2474940 (10.02.2013)
способ релейной защиты энергообъекта -  патент 2461110 (10.09.2012)
способ релейной защиты энергообъекта -  патент 2450402 (10.05.2012)
способ дистанционной защиты линии электропередачи -  патент 2447454 (10.04.2012)
способ распознавания сложного повреждения электрической системы -  патент 2444829 (10.03.2012)
способ линеаризации проходной характеристики времяимпульсного омметра релейной защиты -  патент 2417479 (27.04.2011)
способ и реле адаптивной дистанционной защиты для линий электропередачи -  патент 2416851 (20.04.2011)
способ релейной защиты энергообъекта -  патент 2404499 (20.11.2010)
способ релейной защиты энергообъекта -  патент 2316872 (10.02.2008)
способ релейной защиты энергообъекта -  патент 2316871 (10.02.2008)

Класс G01R31/08 определение местоположения повреждений в кабелях, линиях передачи энергии или в сетях

способ и устройство для определения направления на место замыкания -  патент 2528607 (20.09.2014)
способ определения места повреждения на воздушных линиях электропередачи (варианты) -  патент 2526095 (20.08.2014)
защита параллельных линий электрической сети энергоснабжения -  патент 2525841 (20.08.2014)
способ выявления участка повреждения при коротких замыканиях на кабельно-воздушной линии электропередачи постоянного тока -  патент 2518050 (10.06.2014)
способ автоматической диагностики нагрузок в сети электроснабжения -  патент 2517988 (10.06.2014)
способ оптической дистанционной диагностики изолирующей конструкции -  патент 2517776 (27.05.2014)
способ определения поврежденного фидера при замыкании на землю в распределительной сети -  патент 2516371 (20.05.2014)
детектор повреждения линии -  патент 2516299 (20.05.2014)
способ определения места повреждения линий электропередачи с древовидной структурой -  патент 2511640 (10.04.2014)
способ контроля эмалевой изоляции проводов -  патент 2511229 (10.04.2014)
Наверх