УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ НА ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Область техники
Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть использована для определения места повреждения на линии электропередачи (ЛЭП).
Уровень техники
Известно устройство определения места повреждения линии электропередачи, использующее волновой метод двусторонних измерений, по которому фиксируют электромагнитные волны, возникающие в месте короткого замыкания (КЗ) и распространяющиеся к концам линии. В моменты достижения фронтами волн концов линии измеряют и фиксирую разность прихода этих фронтов путем остановки счетчиков хронирующих импульсов, передаваемых по каналам связи и обеспечивающих синхронность хода счетчиков (привязку моментов отсчета). При этом момент прихода фронта волны определяется по превышению волной порогового значения (Шалыт Г.М. Определение мест повреждения линий электропередачи импульсными методами. М.: Энергия, 1968).
Недостатком этого устройства является низкая точность определения момента прихода фронта волны и необходимость использования наземных каналов связи для передачи хронирующих импульсов.
Известно принятое в качестве прототипа устройство для определения расстояния до места повреждения на линии электропередачи, содержащее блок формирования аварийного сигнала, входы которого предназначены для подключения к датчикам тока и напряжения одного из концов линии, а выход подключен через блок уточнения положения фронта сигнала к входу компаратора, другой вход которого подключен к задатчику порога, таймер, подключенный входом захвата к выходу компаратора, а счетным входом - к приемнику хронирующих сигналов спутниковой навигационной системы, и блок передачи данных, подключенный к выходу таймера. [Патент US 6597180].
Устройство-прототип для уточнения положения фронта аварийного сигнала использует его предисторию и превышение порога, уровень которого незначительно превышает шумовой уровень.
Недостатком прототипа, является невысокая точность определения места повреждения на ЛЭП. Этот недостаток обусловлен тем, что положение фронта аварийного сигнала уточняется с использованием порога, устанавливаемого выше уровня помех. Кроме того, из-за возможного различия уровней помех, а, следовательно, и уровней порога, устанавливаемых по уровням помех, на одном и другом концах ЛЭП, возможна различная задержка по времени от фронта волны аварийного сигнала до момента его обнаружения, что негативно сказывается на точности определения места повреждения.
Раскрытие существа полезной модели
Техническим результатом полезной модели является повышение чувствительности и точности определения места повреждения на ЛЭП за счет более точного выделения фронта волны аварийного сигнала из зашумленного аварийного переходного процесса.
Предметом полезной модели является устройство для определения места повреждения на линии электропередачи, содержащее блок формирования аварийного сигнала, входы которого предназначены для подключения к датчикам тока и напряжения одного из концов линии, а выход подключен через блок уточнения положения фронта сигнала к входу компаратора, другой вход которого подключен к задатчику порога, таймер, подключенный входом захвата к выходу компаратора, а счетным входом - к приемнику хронирующих сигналов спутниковой навигационной системы, и блок передачи данных, подключенный к выходу таймера, при этом блок уточнения положения фронта сигнала выполнен с возможностью вычисления коэффициента эксцесса сигнала внутри скользящего временного окна.
Осуществление полезной модели
Сущность предложенной полезной модели поясняется фиг.1.
A
B
C
A
B
C
К входам блока 1 формирования аварийного сигнала подключены датчики фазных напряжений (V, V, V) и токов (А, А, А), установленные на одном конце ЛЭП. К выходу блока 1 подключен через блок 2 уточнения положения фронта сигнала первый вход компаратора 3. Второй вход компаратора 3 подключен к задатчику 4 порога, Выход компаратора 3 подключен к входу захвата таймера 5. К счетному входу таймера 5 подключен выход приемника 6, хронирующих сигналов спутниковой навигационной системы. К выходу таймера 5 подключен блок 7 передачи данных на пульт диспетчера, контролирующего ЛЭП. Блок 2 выполнен с возможностью вычисления коэффициента эксцесса поступающего на его вход сигнала внутри скользящего временного окна.
Определение места повреждения на ЛЭП осуществляется следующим образом. Формирование аварийного сигнала в блоке 1 осуществляют, например, аналогично прототипу путем комбинирования значений 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 теории вероятностей), а также экспериментально. С выхода блока 1 аварийный сигнал поступает в блок 2, который уточняет положение фронта поступающего сигнала следующим образом. Значения сигнала, сформированного блоком 1, рассматриваются внутри скользящего временного окна как набор значений случайной величины. В реальном времени вычисляются такие параметры распределения этой случайной величины, как математическое ожидание и дисперсия, а затем по известной формуле вычисляется коэффициент эксцесса, характеризующий островершинность кривой распределения случайной величины (Вентцель Е.С. Теория вероятностей. - М.: Высшая школа, 2006). В нормальном режиме работы значение коэффициента эксцесса для случайных 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 уточнение положения фронта, осуществляемое в предлагаемом устройстве, основано на оценке статистических параметров, устройство обладает значительно большей чувствительностью и точностью по сравнению с устройствами, работающими на фиксации единичных уровней, превышающих уровень помехи, и позволяет выделять начало аварийного переходного процесса на выходе блока 1 при значении аварийного сигнала меньшем, чем уровень помех.
При превышении коэффициентом эксцесса, вычисленным в блоке 2 значения порога, поступающего от задатчика 4, срабатывает компаратор 3. Сигнал с выхода компаратора 3 при его срабатывании подается на вход захвата таймера 5. На счетный вход таймера 5 от приемника 6 поступают хронирующие сигналы спутниковой навигационной системы, образующие последовательность меток реального времени. При срабатывании компаратора 3 таймер 5 фиксирует момент фронта аварийного сигнала и через блок 7 передает соответствующую метку времени на диспетчерский пульт. Задатчик 4 устанавливает чувствительность устройства по определению начала аварийного переходного процесса.
На диспетчерском пульте вычисляется расстояние до места по выражению:
,
1
2
где L - длина ЛЭП, V - скорость распространения аварийного сигнала, t, t - моменты превышения порога, зафиксированные таймерами 5 двух предлагаемых устройств, установленных на противоположных концах ЛЭП.
Полезная модель повышает чувствительность и точность определения места повреждения на ЛЭП, поскольку выявляет временное положение фронта аварийного сигнала на уровне, меньшем уровня помехи.