СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ НА ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
METHOD TO DETECT DISTANCE TO AREA OF DAMAGE ON POWER TRANSMISSION LINE

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано для определения места повреждения в трехфазной линии электропередачи (ЛЭП) высокого и сверхвысокого напряжения.
Известен способ определения места повреждения на линиях электропередачи, использующий волновой метод двусторонних измерений, по которому фиксируют электромагнитные волны, возникающие в месте короткого замыкания (КЗ) и распространяющиеся к концам линий, в моменты достижения фронтами волн концов линии, измеряют и фиксируют разность прихода этих фронтов путем остановки счетчиков хронирующих импульсов, передаваемых по каналам связи и обеспечивающих синхронность хода счетчиков (привязку моментов отсчета). При этом приход фронта волны определяется превышением статического порогового значения (Шалыт Г.М. Определение мест повреждения линий электропередачи импульсными методами. М.: Энергия, 1968).
Недостатком способа является использование статического порогового значения, при этом возможно не точное определение момента прихода фронта волны.
1
Известно техническое решение, заключающееся в определении расстояния до места повреждения на линии электропередачи, по которому измеряют и синхронизируют токи фаз линии на каждом из концов линии, формируют математические комбинации этих токов, выделяют аварийные составляющие этих комбинаций, последовательно фиксируют время превышения аварийными составляющими порогового значения на данном конце линии и, с помощью спутниковой навигационной системы, время превышения аварийными составляющими порогового значения на другом конце линии, измеряют разность этих времен, вычисляют расстояние L до места повреждения линии по выражению:
1
1
2
L=(L+(t-t)×V)/2,
1
2
где L - длина ЛЭП, V - скорость распространения аварийных составляющих, t, t - времена превышения аварийных составляющих порогового значения на концах ЛЭП. При этом пороговое значение для аварийных составляющих устанавливается на уровне, значительно превышающем уровень помех. После обнаружения превышения аварийными составляющими данного порогового значения производится уточнение фронта с использованием предыстории и установлением порогового значения чуть выше уровня помех [Патент US 6597180].
Недостатком данного технического решения, принятого в качестве прототипа, является установление порогового значения выше уровня помех, что не позволяет с высокой точностью выделить фронт волны переходного процесса, кроме того, из-за возможного различия в уровне помех на одном и другом концах ЛЭП возможна различная задержка по времени от фронта волны переходного процесса до момента его обнаружения, что негативно сказывается на точности определения места повреждения.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, является повышение чувствительности и точности определения места повреждения на ЛЭП за счет более точного выделения фронта волны переходного процесса из совокупности помех аварийных составляющих, подчиняющихся нормальному закону распределения.
Технический результат достигается тем, что в способе определения расстояния до места повреждения на линии электропередачи на каждом из концов линии измеряют токи и напряжения, выделяют из измеренных токов и напряжений аварийный сигнал, вычисляют коэффициент эксцесса выделенного аварийного сигнала внутри скользящего временного окна, сравнивают вычисленный коэффициент эксцесса с величиной порога, фиксируют момент превышения порога с помощью спутниковой навигационной системы и вычисляют расстояние до места повреждения по разности моментов превышения порога, зафиксированных на концах линии.
Сущность предложенного изобретения поясняется чертежом на фиг.1, где изображено устройство, реализующее способ определения расстояния до места повреждения на ЛЭП.
A
B
C
A
B
C
Устройство содержит блок 1, выделяющий аварийный сигнал из измеренных фазных токов и напряжений. К входам блока 1 подключены измеритель V напряжения фазы А, измеритель V напряжения фазы В, измеритель V напряжения фазы С, измеритель A тока фазы А, измеритель A тока фазы В, измеритель A тока фазы С. К выходу блока 1 подключен блок 2, вычисляющий коэффициент эксцесса выделенного аварийного сигнала внутри скользящего временного окна. К выходу блока 2 подключен один вход компаратора 3, сравнивающего вычисленный блоком 2 коэффициент эксцесса с величиной порога, задаваемого на другом входе компаратора 3 блоком 4. Выход компаратора 3 подключен к входу захвата таймера 5. К счетному входу таймера 5 подключен выход блока 6, принимающего хронирующие импульсы спутниковой навигационной системы. Выход таймера 5 соединен с блоком 7 связи, который передает на диспетчерский пульт время прихода фронта аварийного сигнала на соответствующий конец ЛЭП.
Определение места повреждения на ЛЭП осуществляется следующим образом. Выделение аварийного сигнала в блоке 1 осуществляют аналогично прототипу путем формирования математической комбинации измеренных токов и напряжений. Комбинацию формируют так, чтобы в нормальном режиме работы ЛЭП, когда в линии отсутствует переходной процесс, на выходе блока 1 отсутствовал аварийный сигнал и присутствовали лишь помехи. Эти помехи представляют собой шум, подчиняющийся нормальному закону распределения. Нормальность закона распределения подтверждается теоретически наличием большого количества факторов, влияющих на величину сигналов аварийных составляющих, и их недоминирующим вкладом (центральная предельная теорема), а также экспериментально. С выхода блока 1 аварийный сигнал поступает на блок 2, в котором вычисляется в реальном времени внутри скользящего окна коэффициент эксцесса сигнала, выделенного блоком 1. Коэффициент эксцесса вычисляется по таким параметрам распределения случайных величин, как математическое ожидание, дисперсия и характеризует островершинность кривой распределения случайной величины (Вентцель Е.С. Теория вероятностей. - М.: Высшая школа, 2006). В нормальном режиме работы оценка коэффициента эксцесса для величин, подчиненных нормальному закону распределения, находится вблизи нуля. При возникновении короткого замыкания на ЛЭП аварийный сигнал на выходе блока 1 перестает подчиняться нормальному закону, коэффициент эксцесса на выходе блока 2 резко возрастает и становится отличным от его значения, соответствующего нормальному закону распределения. Поскольку данный способ основан на оценке статистических параметров шума, он обладает значительно большей чувствительностью и точностью по сравнению со способами, работающими на уровнях, превышающих уровень помехи, и позволяет выделять начало переходного процесса при значении аварийного сигнала, меньшем уровня помехи. При превышении сигналом на выходе блока 2 значения порога, заданного блоком 4, срабатывает компаратор 3. Блок 4 задает чувствительность устройства по определению начала аварийного переходного процесса. Принятые блоком 6 хронирующие импульсы спутниковой навигационной системы поступают на счетный вход таймера 5 и формируют временную базу. Сигнал с выхода компаратора 3 при его срабатывании подается на вход захвата таймера 5. При этом таймер 5 фиксирует момент превышения порога и через блок 7 связи передает время начала переходного процесса на диспетчерский пульт. На диспетчерском пульте вычисляется расстояние до места по выражению:
1
1
2
L=(L+(t-t)×V)/2,
1
2
где L - длина ЛЭП, V - скорость распространения аварийного сигнала, t, t -моменты превышения порога, зафиксированные таймерами 5 на противоположных концах ЛЭП.
Предлагаемый способ определения места повреждения на ЛЭП повышает чувствительность и точность определения места повреждения за счет выявления фронта аварийного сигнала на уровне, меньшем уровня помехи. Эту возможность дает определение момента прихода фронта по параметрам распределения случайной величины, вычисляемым в реальном масштабе времени.