УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ

Полезная модель относится к техническому обслуживанию разветвленной линии электропередач (ЛЭП) устройствами контроля напряжения и может быть использовано для определения места однофазного замыкания на землю в ЛЭП с изолированной нейтралью и короткого замыкания в ЛЭП любого класса напряжений.
Известно 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 для уточнения положения фронта аварийного сигнала использует превышение порога, уровень которого незначительно превышает шумовой уровень.
Недостатком устройства, 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.
Известно устройство для определения места повреждения на линии электропередач [Патент РФ №113016], содержащее блок формирования аварийного сигнала, входы которого предназначены для подключения к трем датчикам тока и трем датчикам 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.
Недостатками устройства являются использование трех датчиков тока трех датчиков напряжения, что увеличивает стоимость устройства, а также определение лишь мест коротких замыканий на ЛЭП, что ограничивает зону применения устройства.
Известно принятое в качестве прототипа устройство контроля тока и напряжения [Патент РФ №2372264] для определения места повреждения на воздушной линии электропередач, состоящее из последовательно соединенных средства для снятия первичной информации о фазном напряжении на линии электропередач, средства обработки сигналов, средства обработки информации и средства передачи информации, средство обработки информации соединено с выходом приемника спутниковых сигналов глобального позиционирования.
Недостатком прототипа является использование электрической антенны для снятия первичной информации о фазном напряжении на линии электропередач, что негативно сказывается на точности измерения фронта скачка напряжения при аварии. Кроме того, использование порога, устанавливаемого выше уровня помех, для фиксации фронта скачка напряжения во время аварии также уменьшает точность определения места повреждения на ЛЭП из-за возможного различного уровня помех по разным концам ЛЭП.
Задачей изобретения является повышение чувствительности и точности определения места повреждения в разветвленной воздушной ЛЭП.
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 контроля напряжения для определения места замыкания на землю воздушной линии электропередач, состоящее из последовательно соединенных средства для снятия первичной информации о фазном напряжении на линии электропередач, средства обработки сигналов, средства обработки информации и средства передачи информации, средство обработки информации соединено с выходом приемника спутниковых сигналов глобального позиционирования, в котором, в отличие от прототипа, средство для снятия первичной информации о фазном напряжении выполнено на основе емкостного трансформатора напряжения, где высоковольтным плечом является тарельчатый изолятор один из выводов высоковольтного тарельчатого изолятора соединен с заземленной арматурой высоковольтной опоры линии электропередач, другой вывод изолятора соединен с одной из обкладок емкости низковольтного плеча трансформатора, другая обкладка емкости соединена с фазным проводом, а напряжение с обкладок емкости низковольтного плеча трансформатора подается одновременно на ряд фильтров, отличающихся частотными характеристиками, выход каждого фильтра подается на первый вход соответствующего одного компаратора из ряда однотипных компараторов, на вторые входа всех компараторов подается управляемое пороговое значение, а выходы всех компараторов подаются на логическую схему «ИЛИ», выход которой подается на средство обработки информации.
На фиг. представлена блок-схема устройства контроля напряжения для определения места замыкания на землю воздушной линии электропередач.
Заявляемое устройство состоит из средства для снятия первичной информации о фазном напряжении на линии электропередач на основе емкостного трансформатора напряжения 1, где высоковольтным плечом является тарельчатый изолятор 2, один из выводов высоковольтного тарельчатого изолятора соединен с заземленной арматурой высоковольтной опоры линии электропередач, другой вывод изолятора соединен с одной из обкладок емкости 3 низковольтного плеча трансформатора, другая обкладка емкости соединена с фазным проводом, а напряжение с обкладок с низковольтного плеча трансформатора подается одновременно на ряд фильтров 4, отличающихся частотными характеристиками, выход каждого фильтра подается на первый вход соответствующего одного компаратора из ряда однотипных компараторов 5, на вторые входа всех компараторов подается управляемое пороговое значение 6, а выходы всех компараторов подаются на логическую схему «ИЛИ» 7, выход которой подается на средство обработки информации 8, средство обработки информации соединено с выходом приемника спутниковых сигналов глобального позиционирования 9 и входом средства передачи информации 10.
Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме работы линии электропередач фазный сигнал напряжения промышленной частоты, нормируемый по величине с помощью емкостного трансформатора напряжения 1, где высоковольтным плечом является тарельчатый изолятор 2, с обкладок емкости 3 низковольтного плеча одновременно поступает на ряд фильтров 4. Ни один из фильтров не пропускает сигнал и, соответственно, не формируется сигнал обработки информации. Если происходит замыкание одной фазы на землю, то на все фазные напряжения накладывается напряжение нулевой последовательности, длительность переднего фронта которого на порядок и более меньше периода промышленной частоты, а его амплитуда сравнима с фазным напряжением в нормальном режиме.
Передний фронт напряжения нулевой последовательности генерирует в частотной области кратковременный аварийный спектр, составляющие которого расположены намного выше промышленной частоты, а его положение на оси частот определяется аварийными параметрами в месте повреждения. Сигнал с аварийным спектром одновременно подается на ряд фильтров 4, амплитудно-частотные характеристики которых согласованы с сигналами переходного процесса разной длительности и не пропускают сигналы промышленной частоты. Один из ряда фильтров 4, обладающий наиболее полно согласованной с аварийным спектром амплитудно-частотной характеристикой, произведет оптимальную фильтрацию, и сигнал на выходе этого фильтра будет обладать наибольшим отношением сигнал/шум, многократно превышающим единичное значение. Превышение выходного сигнала одного из ряда фильтров 4, поступающего на первый вход соответствующего одного компаратора из ряда однотипных компараторов 5, управляемого порогового значения 6 вызовет срабатывание соответствующего компаратора. Выходы однотипных компараторов 5 связаны с входом логической схемы «ИЛИ» 7, на выходе которой, после срабатывания одного или нескольких компараторов, появляется логический сигнал, запускающий фиксацию временной метки от приемника спутниковых сигналов глобального позиционирования 9 в средстве обработки сигналов 8. Временная метка передается на диспетчерский пункт с помощью средства передачи информации 10.
На диспетчерском пункте вычисляется расстояние до места повреждения линии электропередач от i-устройства по выражению
,
где X - расстояние до места повреждения;
Lij - длина участка линии между двумя устройствами i и j;
C - скорость света;
i
T - время, зафиксированное i устройством;
Tj - время, зафиксированное j устройством.
Перебор всех возможных пар устройств позволяет уменьшить погрешность определения места повреждения.
Таким образом, оптимальная фильтрация сигнала переходного процесса малой длительности многократно повышает его амплитуду относительно шума, что уменьшает зависимость определения его временного положения от величины порога.