Спосіб визначення місця та типу пошкодження у розгалуженій повітряній мережі 6-35 кв

Реферат: Спосіб визначення місця та типу пошкодження у розгалуженій повітряній мережі 6-35 кВ включає моніторинг провідним пристроєм, що знаходиться на підстанції живильної мережі та забезпечує скануванням мережі попередній збір інформації про цілісність сегментів мережі шляхом опитування ведених пристроїв, які розташовані на кордонах мережі на кожному кінці лінії розгалуженої мережі та подають високочастотні напруги прямої послідовності на всі три фазних проводи лінії електропередачі, що зсунуті по фазі один відносно одного на 120 °, а ведучий пристрій приймає і записує трифазну високочастотну напругу, яку провідний пристрій отримує від кожного веденого пристрою окремо і при цьому при спільній обробці всіх записаних трифазних високочастотних сигналів з усіх ведених пристроїв визначають тип пошкодження. Спосіб дозволяє визначити точну відстань до місця пошкодження за допомогою методу рефлектометрії, після чого відстань до пошкодження накладається на попередньо задану карту розгалуженої електромережі і визначаються точні координати, місце та тип пошкодження на раніше виявленому сегменті лінії. UA 91120 U (54) СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ МІСЦЯ ТА ТИПУ ПОШКОДЖЕННЯ У РОЗГАЛУЖЕНІЙ ПОВІТРЯНІЙ МЕРЕЖІ 6-35 КВ UA 91120 U UA 91120 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Описана корисна модель належить до електровимірювальної техніки, зокрема для виявлення ушкоджень в лініях електропередач методом відбитих імпульсів і призначена для визначення відстані до місця пошкодження, а також визначення типу пошкодження на електричних мережах 6-35 кВ з розгалуженою топологією. Відомий пристрій для визначення місця пошкодження ліній електропередачі та зв'язку [Патент Российской Федерации RU № 2142142, кл. G 01 R 31/11, 1999], який містить генератор зондуючих імпульсів, приймач відбитих сигналів, обчислювальний блок, блок синхронізації, вхід якого з'єднаний з першим виходом обчислювального блока, а перший і другий виходи відповідно першим входом генератора зондуючих імпульсів і другим входом приймача відображених імпульсів, першим входом з'єднаного з другим виходом генератора зондуючих імпульсів, блок індикації. Недоліком даного пристрою є неможливість пошуку пошкодження у розгалуженій електричній мережі. Відомий спосіб визначення наявності дефектів проводів та кабелів в сегментах мереж з розгалуженою топологією [Патент Российской Федерации RU 2319972 кл. G 01R 31/11, 2008), який здійснює моніторинг мережі і використовує дані рефлектометрії для визначення наявності дефектів проводів та кабелів в мережах з розгалуженою топологією, і полягає в тому, що провідне кінцеве обладнання здійснює одночасно локаційне зондування та вимірювання фази, прийнятої від веденого кінцевого обладнання, дані заносять в пам'ять мікро ЕОМ, далі виміряне значення фази і форму рефлекторам порівнюють з попередніми значеннями і у разі зміни значення фази або форми рефлекторам визначають наявність або відсутність пошкодження в зондуючому сегменті. Недоліком даного способу є те, що по мережі передається інформаційний високочастотний сигнал. При цьому не враховуються такі властивості ліній електропередачі високочастотних сигналів по одній фазі трифазної лінії електропередачі, сигнали будуть наводитися і на інші дроти лінії електропередачі (за рахунок електромагнітного зв'язку між проводами лінії електропередачі). В результаті, замикання або обрив одного фазного проводу - не призведе до блокування передачі високочастотних сигналів по ЛЕП. Фактично метод не буде працювати в умовах реальної лінії електропередачі; метод не розрізняє тип пошкодження в лінії електропередачі. Найближчим аналогом є спосіб визначення пошкодженої ділянки і типу пошкодження у електроенергетичній мережі з розгалуженою топологією [Патент Российской Федерации RU №2455654 кл. G 01 R31/08, 2012], що базується на моніторингу ведучий пристроєм, який знаходиться на підстанції живильної мережі, що забезпечує скануванням мережі та попередній збір інформації про цілісність сегментів мережі шляхом опитування ведених пристроїв, розташованих на кордонах мережі на кожному кінці лінії розгалуженої мережі та подають високочастотні напруги прямої послідовності на всі три фазних проводи лінії електропередачі, що зсунуті по фазі одна відносно одної на 120°, а ведучий пристрій приймає і записує трифазну високочастотну напругу, яку провідний пристрій отримує від кожного веденого пристрою окремо і при цьому при спільній обробці всіх записаних трифазних високочастотних сигналів з усіх ведених пристроїв визначають пошкоджену ділянку мережі та тип пошкодження. Недоліками найближчого аналога є те, що він визначає лише ділянку мережі, а не відстань до неї. В основу корисної моделі поставлено задачу створення економічного комбінованого способу, в якому введення нових операцій забезпечило б визначення місця та типу пошкодження розгалуженої повітряної лінії без відключення споживачів і будь-якого обмеження подачі їм електроенергії, за допомогою вдосконалення та усунення недоліків існуючих способів. Це дозволяє зменшити час на пошуки місця пошкодження повітряних лініях 6-35 кВ та виконувати більш точні розрахунки параметрів електромережі, що дозволить підвищити ефективність і надійність їх роботи. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб визначення місця та типу пошкодження у розгалуженій повітряній мережі 6-35 кВ, який базується на моніторингу ведучим пристроєм, що знаходиться на підстанції живильної мережі та забезпечує скануванням мережі попередній збір інформації про цілісність сегментів мережі шляхом опитування ведених пристроїв, які розташовані на кордонах мережі на кожному кінці лінії розгалуженої мережі та подають високочастотні напруги прямої послідовності на всі три фазних проводи лінії електропередачі, що зсунуті по фазі один відносно одного на 120°, а ведучий пристрій приймає і записує трифазну високочастотну напругу, яку провідний пристрій отримує від кожного веденого пристрою окремо і при цьому при спільній обробці всіх записаних трифазних високочастотних сигналів з усіх ведених пристроїв визначають тип пошкодження, згідно з корисною моделлю, 1 UA 91120 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 дозволяє визначити точну відстань до місця пошкодження за допомогою методу рефлектометра, після чого відстань до пошкодження накладається на попередньо задану карту розгалуженої електромережі і визначаються точні координати, місце та тип пошкодження на раніше виявленому сегменті лінії. Введення в схему методу рефлектометра та виконання розрахунків на ЕВМ вигідно відрізняє запропонований спосіб від найближчого аналога, оскільки метод рефлектометри дозволяє точно встановити відстань до місця ушкодження повітряної лінії 6-35 кВ, а розрахунки на ЕВМ дозволяють в автоматичному режимі визначати місце та вид пошкодження і задавати налаштування рефлектометра для проведення необхідних вимірів. В результаті зменшується час на пошуки місця пошкодження і визначається точне місце в розгалуженій електромережі. Суть запропонованої корисної моделі пояснюється кресленням: на фіг. 1 зображена блоксхема визначення місця та типу пошкодження у розгалуженій повітряній мережі 6-35 кВ на прикладі звичайної мережі (фіг. 1 - однолінійна схема трифазної мережі), на фіг. 2 зображена блок-схема елементів живильної підстанції та на фіг. 3 зображена блок-схема імпульсного рефлектометра. Система складається з підстанції 1, від якої живиться розгалужена мережа, яка має декілька сегментів 2, 3, 4, 5, 6, на кінці лінії кожного встановлені трансформатори власних потреб 7, 8, 9 та ведені пристрої 10, 11, 12. На живлячій підстанції встановлено ведучий пристрій 13, з'єднаний з ЕВМ 14, до якої підключено блок рефлектометра 15, пошкодження на ділянці лінії 16. Блок рефлектометр 15 містить в собі блок керування 17, до якого під'єднано генератор імпульсів 18, приймач 19, графічний індикатор 20 та виконавчий орган 21. Спосіб здійснюється таким чином: На живильній підстанції 1 встановлено ведучий пристрій 13, на кожному кінці ліній встановлені ведені пристрої 10, 11, 12. Ведені пристрої 10, 11, 12 генерують високочастотну напругу прямої послідовності U1: високочастотні напруги Ua, Ub, Uc, які подаються на всі три фазних проводи А, В, С лінії електропередачі. Ці напруги зсунуті по фазі одна відносно одної на 120 градусів. Ведені пристрої 10, 11, 12 подають високочастотну напругу на лінію послідовно (спочатку 10, потім 11, потім 12), при цьому вони не заважають один одному. Ведучий пристрій 13 приймає і передає у цифровому вигляді на блок ЕВМ 14 трифазні високочастотні напруги (напруги Ua, Ub, Uc), передані кожним веденим пристроєм окремо. Блок ЕВМ 14 на базі напруг Ua, Ub, Uc визначає напруги нульової послідовності U0, прямої послідовності U1 і зворотній послідовності U2. У відсутності ушкоджень, блок ЕВМ 14 через ведучий пристрій 13 прийме від всіх ведених пристроїв 10, 11, 12 напругу прямої послідовності U1, напруги нульової послідовності U0 і зворотної послідовності U2 будуть рівні нулю. Тобто ознакою нормального стану (без пошкоджень) є значення: Без пошкоджень: U1 > 0, U0=0, U2=0. При виникненні на лінії на ділянці 4 ушкодження 16 зміняться співвідношення між симетричними складовими U0, U1, U2, отриманими від ведених пристроїв 10, 11, 12. І залежно від шляху, по якому проходить високочастотний сигнал від веденого пристрою до ведучого пристрою 13, будуть отримані різні співвідношення між симетричними складовими U0, U1, U2. Це дозволяє визначити, на якій ділянці мережі (2, 3, 4, 5, 6) відбулося пошкодження і визначити тип цього пошкодження. Так, якщо пошкодження 16 - це однофазне замикання на землю (033), то напруга нульової послідовності U0 стане відмінним від нуля, а напруга зворотної послідовності U2 дорівнюватиме нулю: ОЗЗ: U1 > 0, U0 > 0, U2=0. Якщо пошкодження 16 - це двофазне замикання 2ФЗ (наприклад: замикання між фазами А і В), або обрив однієї фази (наприклад фази А), то всі симетричні складові стануть відмінними від нуля: 2ФЗ або Обрив A: U1 > 0, U0 > 0, U2 > 0. Відрізнити двофазне замикання від обриву однієї фази досить легко: при обриві, наприклад, фази А - фазна напруга Ua, буде близькою до нуля. Виявлення пошкодженої ділянки здійснюється шляхом порівняння сигналів з різних ведених пристроїв 10, 11, 12. При обліку шляху проходження сигналу від веденого пристрою 10, 11, 12 до ведучого 13 важливо знати, чи є на цьому шляху пошкодження. Найбільш просто зрозуміти принцип у разі обриву однієї фази, наприклад фази А на ділянці 4 (пошкодження 16). Тоді фазна напруга Ua буде близька до нуля для сигналів ведених пристроїв 10 і 11, оскільки для обох ведених пристроїв 11 і 12 шлях проходження сигналу до ведучого пристрою 13 включає ділянку 4. У той же час для веденого пристрою 10 фазна напруга Ua матиме близьке до інших фазних напруг Ub і Uc значення, оскільки для веденого пристрою 10 шлях проходження сигналу до ведучого пристрою 13 не 2 UA 91120 U 5 10 15 20 включає ділянку 4. Таким чином, порівнюючи сигнали з ведених пристроїв 10, 11, 12 можна визначити пошкоджену ділянку 4. Після виявлення наявності пошкодження і ділянки, де воно знаходиться, блок ЕВМ 14 подає сигнал оператору про наявність ушкодження сегмента лінії електропередачі. Далі блоком ЕВМ 14 проводиться автоматичне налаштування блока рефлектометра 15 для точного визначення відстані до місця ушкодження в залежності від типу порушення. Одночасно проводиться узгодження вихідного опору блока рефлектометра 15 з хвильовим опором лінії. Після цього блок ЕВМ 14 автоматично подає команду на визначення відстані до пошкодження. Блок рефлектометра 15 після отримання цієї команди подає в лінію, з генератора імпульсів 18, зондуючи імпульси. Відбиті імпульси надходять з лінії в приймач 19, в якому здійснюються необхідні перетворення над ним. З виходу приймача 19 перетворені сигнали потрапляють на графічний індикатор 20, який здійснює розпізнавання рефлектограм шляхом порівняння з попередньо знятою рефлектограмою при справній системі електропередачі, далі інформація потрапляє на виконавчий орган 21. Після чого блок рефлектометра 15 визначає точну відстань до місця ушкодження, передає отриману інформацію до блока ЕВМ 14, де відстань до пошкодження накладається на попередньо задану карту розгалуженої електромережі, і визначаються місце та точні координати ушкодження на раніше виявленому сегменті лінії. Отримані результати вимірювань виводяться на екран оператора. Таким чином, спосіб визначення місця та типу пошкодження у розгалуженій повітряній мережі 6-35 кВ, дозволяє підвищити точність визначення відстані до місця пошкодження і тип пошкодження розгалуженої повітряної лінії, застосування способу без відключення споживачів і будь-якого обмеження подачі їм електроенергії, зменшити час на пошуки місця пошкодження повітряних лініях 6-35 кВ, виконувати більш точні розрахунки параметрів електромереж, підвищити ефективність і надійність їх роботи. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 Спосіб визначення місця та типу пошкодження у розгалуженій повітряній мережі 6-35 кВ базується на моніторингу провідним пристроєм, що знаходиться на підстанції живильної мережі та забезпечує скануванням мережі попередній збір інформації про цілісність сегментів мережі шляхом опитування ведених пристроїв, які розташовані на кордонах мережі на кожному кінці лінії розгалуженої мережі та подають високочастотні напруги прямої послідовності на всі три фазних проводи лінії електропередачі, що зсунуті по фазі один відносно одного на 120 °, а ведучий пристрій приймає і записує трифазну високочастотну напругу, яку провідний пристрій отримує від кожного веденого пристрою окремо і при цьому при спільній обробці всіх записаних трифазних високочастотних сигналів з усіх ведених пристроїв визначають тип пошкодження, який відрізняється тим, що дозволяє визначити точну відстань до місця пошкодження за допомогою методу рефлектометрії, після чого відстань до пошкодження накладається на попередньо задану карту розгалуженої електромережі і визначаються точні координати, місце та тип пошкодження на раніше виявленому сегменті лінії. 3 UA 91120 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4