Спосіб визначення відстані до місця локального дефекту ізоляції та опору цього дефекту у розподільчих мережах

Спосіб визначення відстані до місця локального дефекту ізоляції та опору цього дефекту у розподільчих мережах, що включає визначення параметрів режиму мережі і виконання розрахунків в схемі заміщення мережі при послідовній зміні припустимого місця локального дефекту ізоляції вздовж усього приєднання, який відрізняється тим, що як контрольовані параметри режиму використовують значення амплітуди струму нульової послідовності приєднання з локальним дефектом ізоляції та значення кута між вектором струму нульової послідовності приєднання з локальним дефектом ізоляції та вектором напруги між двома фазами, контролюють амплітуду струму нульової послідовності приєднання з локальним дефектом ізоляції і при перевищенні амплітудою струму нульової послідовності приєднання з локальним де U 2 (19) 1 3 19328 4 strategies and evaluation of detection algorithms for подільчої мережі у наслідок розрахунків при посліearth faults in compensated MV distribution systems. довній зміні кроками відстані до припустимого міс- IEEE Transactions on Power Delivery, 2000, vol.15, ця локального дефекту ізоляції та послідовній зміNo.4, Oct.], згідно з яким визначають напругу на ні на кожному кроці опору у місці локального шинах джерела живлення і струм пошкодженого дефекту ізоляції, який моделюється, від нуля до приєднання з частотою вільних коливань, далі максимально допустимого значення, і якщо на визначені параметри режиму використовують у наступному кроці розрахунків виміряне значення розрахунках в еквівалентній схемі заміщення мевеличини амплітуди струму нульової послідовності режі при послідовній зміні припустимого місця подорівнюється розрахунковому значенню і виміряне шкодження вздовж усього приєднання, внаслідок значення кута між вектором струму нульової посчого отримують значення відстані до місця замилідовності приєднання з локальним дефектом ізокання як корені рівняння мережі. Визначення ляції та вектором напруги між двома фазами доріструму з частотою вільних коливань перехідного внюється розрахунковому значенню кута, то видає процесу важке із-за значного загашення, а при повідомлення про те, що розрахункова відстань до швидкому зникненню дуги повністю неможливе. місця локального дефекту ізоляції на цьому кроці При виникненні замикання на землю через опір, розрахунків дорівнюється дійсній відстані та розщо виникає при місцевих дефектах ізоляції, цей рахунковий опір ізоляції у місці локального дефекспосіб не може забезпечити визначення відстані ту на цьому кроці розрахунків дорівнюється дійсдо місця дефекту. ному значенню опору дефекту, при цьому в моделі Загальними ознаками прототипу та заявляємої розподільчої мережі автоматично враховуються корисної моделі є те, що в них виконується визназміни конфігурації мережі. чення параметрів режиму (напруга на шинах джеУказані ознаки складають суть корисної модерела живлення і струм пошкодженого приєднання) лі, так як являються необхідними та достатніми та використовуються розрахунки в схемі заміщендля досягнення технічного результату. ня мережі при послідовній зміні припустимого місВикористання в корисній моделі значення амця пошкодження вздовж усього приєднання. плітуди вектору струму нульової послідовності В основу корисної моделі поставлена задача приєднання з пошкодженням та значення кута між удосконалення способу визначення відстані до вектором струму нульової послідовності приєдмісця локального дефекту ізоляції та опору цього нання з пошкодженням та вектором міжфазної дефекту у розподільчих мережах, в якій нові опенапруги для відомого режиму розподільчої мережі рації та їх послідовність, дозволили б визначати дозволяє однозначно визначати відстань до місвідстань не тільки до замикань на землю, а й до цевого дефекту ізоляції та значення опору цього локальних дефектів ізоляції, а також визначати дефекту ізоляції. опір локального дефекту ізоляції за рахунок виРозглянемо наприклад приєднання навантазначення амплітуди струму нульової послідовності ження, схема заміщення якого наведена на Фіг.1. та кута між вектором цього струму та вектором При складанні схеми заміщення (Фіг.1) приєднання напруги між двома фазами і порівняння визначенавантаження (двигуна або трансформатора) у них значень відповідно з значеннями цих парамемережі з ізольованою нейтралью прийняті наступні трів, які отримуються на математичній моделі меприпущення: режі в процесі послідовних розрахунків при зміні - елементи схеми заміщення симетричні, тобто кроками місця припустимого пошкодження ізоляції відповідні повздовжні та поперечні опори різних вздовж пошкодженого приєднання та зміни на кофаз рівні між собою; жному кроці величини опору у місці дефекту ізо- ємності фаз по відношенню до землі усієї ляції від нуля до максимально припустимого. мережі, серед яких і ємності контролюємого приєПоставлена задача вирішується тим, що в днання, враховуються сумарною величиною, яка спосіб визначення відстані до місця локального зосереджена на початку відповідних фаз приєддефекту ізоляції та опору цього дефекту у розпонання; дільчих мережах, який визначає параметри режи- активні провідності ізоляції фаз по відношенму мережі і виконує розрахунки в схемі заміщення ню до землі не враховуються. При необхідності їх мережі при послідовній зміні припустимого місця врахування не викликає труднощів і виконується локального дефекту ізоляції вздовж усього приєдшляхом підключення активного опору паралельно нання, згідно корисної моделі, додатково як контємностям фаз мережі. ролюємі параметри режиму використовує значенНайбільший вплив на точність визначення заня амплітуди струму нульової послідовності лежності струму нульової послідовності від відстаприєднання з локальним дефектом ізоляції та знані серед прийнятих припущень може викликати чення кута між вектором струму нульової послідоврахування ємності приєднання зосередженою на вності приєднання з локальним дефектом ізоляції виводах приєднання, тобто відсутність урахування та вектором напруги між двома фазами, контрозміни двох частин приєднання (до точки дефекту лює амплітуду струму нульової послідовності прита після точки дефекту) при переміщенні точки єднання з локальним дефектом ізоляції і при педефекту ізоляції. Оскільки ємність приєднання ревищенні амплітудою струму нульової значно менша сумарної ємності мережі, то цим послідовності приєднання з локальним дефектом впливом можна знехтувати. ізоляції припустимого значення виконує порівнянНа схемі заміщення (Фіг.1) прийняті наступні ня значень контролюємих параметрів режиму, які позначення: отримані в результаті вимірювання, із значеннями Z - повздовжній комплексний опір фази приєдцих параметрів, які визначаються на моделі рознання (лінії та навантаження); 5 19328 6 ХС - поперечна провідність фази мережі по віличини опору у місці локального дефекту ізоляції дношенню до землі; від нуля до максимально припустимого значення, RДЕФ - активний опір локального дефекту ізоблоку 8 розрахунків на математичній моделі меляції, який знаходиться на відстані lДЕФ від початку режі вектора струму нульової послідовності та кута приєднання; між цим вектором струму та вектором напруги І1с, І2с, І3с - струми відповідно крізь поперечні між двома фазами, до другого входу блоку 8 приєпровідності фаз 1, 2, 3 мережі по відношенню до днано вихід блоку 9 введення змін конфігурації землі; мережі, до виходу блоку розрахунків 8 приєднані І1, І2, І3 - струми відповідно крізь повздовжні послідовно з'єднані блок 10 порівняння амплітуди провідності фаз 1, 2, 3 навантаження приєднання; розрахованого вектора струму нульової послідовІ0 - струм нульової послідовності, який прохоності ІМАКС Р з амплітудою виміряного вектора дійсдить крізь місце дефекту ізоляції (замикання на ного струму нульової послідовності ІМАКС Д, блок 11 землю). порівняння між собою кутів розрахованого і виміЗапишемо рівняння, які описують робочий реряного векторів струму нульової послідовності по жим приєднання у випадку виникнення дефекту відношенню відповідно до розрахованого і виміряізоляції з опором RДЕФ в одній з фаз. ного векторів напруги між двома фазами, блок 12 - І1с Xc + I1 Z – I3(1 - lДЕФ) Z + I0 RДЕФ = 0 індикації визначених значень відстані до місця - І2с Xc + I2 Z – I3(1 - lДЕФ) Z + I0 RДЕФ = 0 локального дефекту ізоляції та значення опору у місці дефекту ізоляції, до другого виходу блоку 6 - І3с Xc + I3 b Z – I0 b Z + I0 RДЕФ = 0 зміни кроками відстані підключено вхід блоку 1  U12 I1 Z I2 Z, визначення векторів струму та напруги.  U23 I1 Z I0 b Z I0 b Z I3 Z, Значення амплітуди вектора дійсного струму нульової послідовності ІМАКС Д з виходу блоку 1  U31 I0 b Z I3 Z I1 Z, безперервно порівнюється у блоці 5 з його допусI1с I2с I3с I0 0, тимим значенням ІМАКС ДОП. При відсутності дефектів ізоляції на приєднанні 3 амплітуда вектора І1 І2 І3 0. струму нульової послідовності ІМАКС Д має значення    Напруги між фазами U12 , U23 , U31 не зміменше, ніж допустиме ІМАКС ДОП, а тому на виході "Так" 13 блоку 5 сигнал про перевищення буде нюються при виникненні дефекту ізоляції, а тому відсутній, а на виході "Ні" 14 буде присутній сигнал приймаютьсятакими, що їх значення відомі і рівні про те, що амплітуда вектора струму нульової понапрузі джерела живлення. слідовності не перевищує допустиме значення. Після перетворення системи рівнянь отримаСигнал з виходу "Ні" 14 надходить на вхід блоку 1, ємо:   завдяки чому безперервно виконується визначен1 lДЕФ U31 U23 І0 ня вектору дійсного струму нульової послідовності. Xc lДЕФ 3 2lДЕФ Z 3RДЕФ Тому що з виходу "Так" 13 не надходить сигнал на вхід блоку 6, блоки 6, 7, 8, 10, 11, 12 не виконують Аналіз отриманого співвідношення показує, що ніяких дій і блок 12 індикації надає інформацію про вектор струму нульової послідовності I0 (амплітуда відсутність дефектів ізоляції на цьому приєднанні. та його фаза) залежить від відстані дефекту ІДЕФ та Блок 5 не змінює вихідних сигналів на виходах 13 і опору у місці дефекту RДЕФ. Повздовжній опір фази 14 поки не з'явиться дефект ізоляції. Блок 9 при приєднання Z є незмінною величиною. Значення зміні конфігурації мережі змінює значення попереХС залежить від режиму мережі, а тому для забезчної провідності фази мережі по відношенню до печення відповідності результатів розрахунків та землі ХС, яке використовується у математичній реальних вимірювань при зміні конфігурації мережі моделі мережі у блоці 8. необхідно відповідним чином змінювати ХС (збільУ разі виникнення локального дефекту ізоляції шувати або зменшувати у залежності від того чи на приєднанні 3 струм нульової послідовності збівмикають або вимикають електричні приєднання). льшується і значення амплітуди вектору цього Приклад, пояснюючий сутність способу, навеструму перевищить допустиме значення ІМАКС ДОП, дено на Фіг.2, де наведено пристрій для визначена тому на виході "Ні" 14 зникає сигнал, а на виході ня відстані до локального дефекту ізоляції та ви"Так" 13 з'являється сигнал про те, що амплітуда значення значення опору у місці пошкодження струму нульової послідовності перевищила допусізоляції. Пристрій складається з блоку 1 визначентиме значення. Значення амплітуди визначеного ня амплітуди вектору струму нульової послідовновектору дійсного струму нульової послідовності сті та кута між вектором струму нульової послізапам'ятовується і надходить у блок 10 і дійсне довності, та вектором напруги між двома фазами, значення кута між цим вектором струму та векперший вхід блоку 1 з'єднано з виходом трансфотором напруги між двома фазами запам'ятовуєтьрматору струму нульової послідовності 2, який ся і надходить у блок 11. Поява сигналу на вході встановлено на приєднанні з пошкодженням ізоблоку 6 призводить до того, що з його виходу 15 ляції, другий вхід блоку 1 з'єднано з виходом траннадходить нульове значення відстані дефекту ізосформатору напруги 4, який з'єднано з началом ляції, тобто приймається припущення про виникпошкодженого приєднання, вихід блоку 1 з'єднано нення дефекту ізоляції у началі приєднання, у той з блоком порівняння 5 амплітуди вектора струму же час з виходу блоку 7 надходить нульове знанульової послідовності з допустимим значенням, чення опору у місці локального дефекту ізоляції, блоку 6 зміни кроками І відстані від початку приєтобто приймається припущення про виникнення днання до припустимого місця локального дефек"металевого" замикання на землю у началі приєдту, блоку 7 виконання циклу зміни кроками R ве 7 19328 8 нання. Обидва значення надходять на вхід блоку кута 6, яке було запам'ятовано. Якщо вказані кути 8, який виконує розрахунок вектора струму нульоне рівні між собою, то на виході "Ні" 23 блоку 11 вої послідовності та розрахунок кута е між цим з'являється сигнал, який надходить на вхід 19 бловектором та вектором напруги між двома фазами ку 7 і на виході 16 з'являється значення опору на на математичній моделі. У моделі враховуються R більше попереднього значення. У блоці 8 знов параметри припустимого локального дефекту ізовиконується розрахунок. Якщо порівняння нових ляції та реальна конфігурація розподільчої мережі, розрахованих значень амплітуди та кута вектора яка враховується завдяки інформації з блоку 9. струму нульової послідовності з дійсними значенРезультат розрахунку амплітуди вектора струму нями у блоках 10 та 11 не приводить до одночаснульової послідовності з виходу 17 блоку 8 надхоної появи сигналів на виході "Так" 20 та виході дить на вхід блоку 10, який виконує порівняння "Так" 24 блоку 11, то сигнали "Ні" на виходах 18 та амплітуди вектора розрахованого струму нульової (або) 23 призводять до зміни на виході 16 припуспослідовності ІМАКС Р з значенням амплітуди визнатимого значення опору дефекту ізоляції на величеного у блоці 1 дійсного вектора струму нульової чину R. Виконується розрахунок на моделі 8 при послідовності ІМАКС Д, яке було запам'ятовано. ЯкlДЕФ = І, RДЕФ = R і так далі виконуються нові рощо амплітуди розрахованого та дійсного векторів зрахунки при збільшенні кроками RДЕФ до тих пір, відрізняються, то на виході "Ні" 18 блоку порівнянпоки не з'являться одночасно сигнали "Так" на ня 10 з'являється сигнал, який надходить на вхід виходах 20 і 24, або поки на виході 16 не буде до19 блоку 7, завдяки чому на виході 16 блоку 7 збісягнуте максимально допустиме значення RДЕФ = льшується на один крок R значення опору у приRМАКС. пустимому місці локального дефекту ізоляції. У При появі сигналу "Так" одночасно на виходах блоці 8 виконується розрахунок вектору струму 20 і 24 робиться висновок про те, що розрахункові нульової послідовності та кута між цим вектором значення lДЕФ та RДЕФ на цьому кроці розрахунків та вектором напруги між двома фазами при новозбіглися з їх дійсними значеннями, а тому у блоці му значенні опору припустимого локального дефе12 виконується індикація цих значень. кту ізоляції. Нове значення вектору розрахованого Якщо сигнал "Так" не з'явився на виході 24, а струму нульової послідовності з виходу 17 надхозначення опору припустимого дефекту досягло дить на вхід блоку порівняння 10. Таким чином максимального значення RДЕФ = RМАКС, то сигнал з продовжуються розрахунки при покроковому збівиходу 21 надходить на вхід 22, завдяки чому на льшенні з кроком R блоком 7 значення опору у виході 15 з'являється сигнал про збільшення відсмісці припустимого локального дефекту ізоляції на тані припустимого локального дефекту на І, тобто початку приєднання поки не зрівняються амплітуприймається lДЕФ = 2 І. Виконується новий цикл ди розрахованого і дійсного векторів нульової посрозрахунків амплітуди та кута струму нульової лідовності, про що буде свідчить поява сигналу на послідовності при постійному значенні lДЕФ = 2 І виході "Так" 20 блоку 10. Якщо внаслідок покрокозміні RДЕФ від нуля до максимального значення вої зміни у блоці 7 буде досягнуте максимальне RМАКС. При цьому виконується виявлення появи значення опору, а при цьому на виході "Так" 20 сигналу "Так" на виході 24, що можливе тільки при сигнал не з'явився, то на виході 21 блоку 7 з'являнаявності сигналу "Так" на виході 20 і однакових ється сигнал, який надходить на вхід 22 блоку 6. значеннях розрахункового та дійсного кутів. При Завдяки цьому у блоці 6 збільшується на один відсутності сигналу "Так" на виході 24 відстань lДЕФ крок l відстань lДЕФ від початку приєднання до змінюється до 3 l і так далі покроково змінюється припустимого місця локального дефекту ізоляції, а відстань lДЕФ і при кожному новому значенні lДЕФ у блоці 7 встановлюється нульовий опір припустизмінюється R від нуля до RМАКС. При одночасній мого локального дефекту ізоляції. На моделі 8 появі сигналу "Так" на виходах 20 і 24 блок 12 навиконується новий розрахунок амплітуди вектора дає інформацію про відстань та опор локального та кута струму нульової послідовності при ІДЕФ = l, дефекту ізоляції і на його виході 25 з'являється RДЕФ = 0. Якщо на виході "Так" 20 з'являється сигсигнал, який надходить у блок 6, завдяки чому з нал, який свідчить про те, що амплітуди розраховиходу 26 у блок 1 надходить сигнал і пристрій ваного та дійсного векторів струму нульової посліпереходить у стан готовності до нової дії при його довності рівні між собою, то цей сигнал надходить автоматичному підключенню до другого приєднанна вхід блоку 11. Блок 11 порівнює значення кута ня навантаження. , розрахованого на моделі 8, та значення дійсного 9 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 19328 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601