УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОВТОРНОГО ВКЛЮЧЕНИЯ КАБЕЛЬНО-ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для кабельно-воздушных линий электропередачи.
Согласно Правил устройства электроустановок [Правила устройства электроустановок (ПУЭ) 7-ое издание (утв. Приказом Минэнерго от 08.07.2002. №204] п. 3.3.2. «… Должно предусматриваться автоматическое повторное включение (АПВ) воздушных и смешанных (кабельно-воздушных) линий всех типов напряжений выше 1 кВ. Отказ от применения АПВ долен быть в каждом отдельном случае обоснован».
Однако в электротехнической практике отсутствуют типовые технические решения, обеспечивающие АПВ кабельно-воздушных ЛЭП высокого напряжения (например, 110 кВ и выше).
Для обеспечения экономической эффективности высоковольтные кабельно-воздушные ЛЭП применяют в зоне мегаполисов. При этом с точки зрения безопасности и предотвращения травматизма людей, целесообразно реализовать АПВ кабельно-воздушных ЛЭП при повреждениях на воздушных участках и запретить АПВ при повреждения на кабельных участках. Действительно повторная подача высокого напряжения на высоковольтный кабель, проходящий в зоне жилых построек, может привести к существенному ущербу, травмированию и даже гибели людей. При этом особую опасность представляют переходы кабельных участков в воздушные, выполняемые, как правило, непосредственно на опорах ЛЭП. Следует отметить, что на высоковольтных кабелях, как правило, отсутствует механизм самоустранения повреждения и для повторной подачи напряжения они должны испытываться.
Поэтому для эффективного АПВ высоковольтных кабельно-воздушных ЛЭП необходимо с высокой точностью определить на каком из участков (воздушном или кабельном) произошло повреждение и при устранении повреждения на воздушном участке реализовать АПВ ЛЭП.
С точки зрения изложенной логики, существующие способы АПВ ЛЭП [Например, Богорад A.M., Назаров Ю.Г. Автоматическое повторное включение в энергосистемах. - М.: «Энергия», 1969.] для кабельно-воздушных линий непосредственно не применимы.
Известен способ автоматического повторного включения линии электропередачи [Патент РФ №2365013 МПК Н02Н 3/06, опубл. 20.08.2009 г.], при котором АПВ производится в случае положительного результата диагностики состояния ЛЭП, диагностику состояния ЛЭП проводят путем приема и анализа на каждой фазе непрерывных высокочастотных сигналов, содержащих, по крайней мере, один информационный признак работоспособности ЛЭП или наличия устойчивого повреждения, при этом прием и анализ высокочастотных сигналов осуществляют на одном конце линии, а информативные признаки формируют на основе собственных и взаимных сопротивлений фаз ЛЭП на разных частотах.
Однако применение известного способа и соответствующих устройств АПВ затруднительно на кабельно-воздушных ЛЭП из-за отражений непрерывных высокочастотных сигналов в местах соединения кабельных и воздушных участков, поскольку каждый из участков существенно отличается по значениям волновых сопротивлений.
Известен способ автоматического повторного включения линии электропередачи [Авторское свидетельство СССР №943957, МПК Н02Н 3/06, опубл. 15.07.1982 г.], при котором в случае однофазного короткого замыкания отключают поврежденную фазу и повторное включение осуществляют в случае самоустранения повреждения.
Однако указанный способ не предназначен для использования на кабельно-воздушных ЛЭП, т.к. факт исправности кабеля диагностируют по результатам специальных испытаний.
Наиболее близким техническим решением к предполагаемой полезной модели является устройство, реализующее способ контроля или аварийного отключения и отказа автоматического повторного включения головного выключателя линии, питающей трансформаторную подстанцию, с определением вида короткого замыкания [Патент РФ №2502178 МПК H02J 13/00, опубл. 20.12.2013 г.]. Устройство содержит головной выключатель, питающий трансформаторную подстанцию, трансформатор силовой, вводной выключатель шин, линии электропередачи, отходящие от шин подстанции, датчик тока короткого замыкания, элемент НЕ, датчик напряжения, элемент ПАМЯТЬ, элемент ЗАДЕРЖКА, элементы ОДНОВИБРАТОР, элемент И, генератор зондирующих импульсов, приемник зондирующих импульсов, блок обработки информации, регистрирующее устройство.
Отличительная особенность устройства состоит в том, что состояние элементов прилегающей электрической сети определяют по результатам зондирования и расчета расстояний до соответствующих отражений.
Недостатком устройства-прототипа является то, что оно предназначено для воздушных ЛЭП и невозможно его применение для кабельно-воздушных ЛЭП.
Задача полезной модели - создание устройства автоматического повторного включения для кабельно-воздушных ЛЭП, которое обеспечивает выдачу сигнала на повторное включение, если повреждение произошло только на воздушном участке и в последующем самоустранилось.
Поставленная задача достигается устройством автоматического повторного включения кабельно-воздушных линии электропередачи (ЛЭП), содержащее генератор зондирующих импульсов, приемник зондирующих импульсов, блок обработки информации, причем, выход приемника зондирующих импульсов подключен к первому входу блока обработки информации. Согласно предложения введены коммутатор, высокочастотное присоединение и блок волнового определения повреждения ЛЭП, причем, высокочастотное присоединение предназначено для подключения к концу воздушного участка ЛЭП, вход-выход коммутатора подключен к высокочастотному присоединению, первый и второй выходы коммутатора подключены соответственно ко входам блока волнового определения повреждения ЛЭП и первому входу приемника зондирующих импульсов, первый выход блока волнового определения повреждения ЛЭП подключен ко второму входу блока обработки информации, второй выход блока волнового определения повреждения ЛЭП подключен ко входу генератора зондирующих импульсов и первому входу коммутатора, первый и второй выходы генератора зондирующих импульсов подключены соответственно ко второму входу коммутатора и второму входу приемника зондирующих импульсов, первый выход блока обработки информации является выходом сигнала повторного включения, а его второй выход является выходом информации о месте повреждения.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства автоматического повторного включения, взаимодействующего с кабельно-воздушной ЛЭП и оборудованием, располагаемым на противоположном конце ЛЭП.
1
1
Устройство (фиг. 1) содержит: высокочастотное присоединение 1, коммутатор 2; блок 3 волнового определения повреждения ЛЭП; генератор зондирующих импульсов 4; приемник зондирующих импульсов 5; блок обработки информации 6.
2
2
На противоположном конце воздушного участка ЛЭП 7 (фиг. 1) устанавливаются высокочастотное присоединение 1, а также блок 3 волнового определения повреждения ЛЭП.
1
1
1
1
1
Компоненты устройства соединены следующим образом. Выход приемника 5 зондирующих импульсов подключен к первому входу блока 6 обработки информации, высокочастотное присоединение 1 подключено к концу воздушного участка ЛЭП 7. Вход-выход коммутатора 2 подключен к высокочастотному присоединению 1. Первый и второй выходы коммутатора 2 подключены соответственно ко входу блока 3 волнового определения повреждения ЛЭП и первому входу приемника 5 зондирующих импульсов. Первый выход блока 3 волнового определения повреждения ЛЭП подключен ко второму входу блока 6 обработки информации, второй выход блока 3 определения повреждения ЛЭП подключен ко входу генератора 4 зондирующих импульсов и первому входу коммутатора 2. Первый и второй выходы генератора 4 зондирующих импульсов подключены соответственно ко второму входу коммутатора 2 и второму входу приемника 5 зондирующих импульсов. Первый выход блока 6 обработки информации является выходом сигнала повторного включения, а его второй выход является выходом информации о месте повреждения.
2
2
2
Для обеспечения нормального функционирования устройства на противоположном конце воздушного участка ЛЭП высокочастотное присоединение 1 подключается к ЛЭП 7, а вход второго блока 3 волнового определения повреждения ЛЭП подключается к выходу высокочастотного присоединения 1.
Следует отметить, что высокочастотные присоединения могут быть выполнены в соответствии со схемными решениями [Например, Микуцкий Г.В., Скитальцев B.C. Высокочастотная связь по линиям электропередачи. - М.: Энергия, 1969.], а блоки волнового определения повреждения ЛЭП в соответствии со схемными решениями, например, канадской фирмы Qualitrol [http://www.qualitrolcorp.ru].
Устройство работает следующим образом.
1
2
1
2
1
При повреждении на воздушном участке ЛЭП 7 от точки повреждения к концам воздушного участка распространяются электромагнитные волны. Эти волны проходят высокочастотные присоединения 1, 1, расположенные по концам поврежденного воздушного участка ЛЭП 7 и регистрируются блоками 3, 3 волнового определения повреждения ЛЭП. Прежде, чем попасть в блок 3 электромагнитная волна проходит коммутатор 2.
1
2
По зарегистрированным временам прихода электромагнитных волн в блоки 3, 3 производится расчет расстояния до места повреждения [Например, Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. - М.: Энергоатомиздат, 1982. стр. 19.]
1
2
1
2
где L - длина поврежденного воздушного участка ЛЭП; v - скорость распространения электромагнитных волн по воздушному участку ЛЭП; t и t - соответственно время прихода электромагнитных волн в блоки 3 и 3.
2
2
1
1
Для обеспечения расчетов по указанному выражению информация о зарегистрированном времени t из блока 3 передается (например, по радиоканалу) в блок 3 для осуществления вычислений. С первого выхода блока 3 волнового определения повреждения ЛЭП информация о месте повреждения поступает в блок обработки информации 6.
1
1
1
Дополнительно при поступлении электромагнитной волны от места повреждения в блок 3 со второго выхода блока 3 передается сигнал на запуск генератора 4 зондирующих импульсов и на коммутатор 2 для подключения генератора 4 через коммутатор 2 и высокочастотное присоединение 1 к воздушному участку ЛЭП 7.
Генератор 4 зондирующих импульсов осуществляет зондирование ЛЭП 7. Со второго выхода генератора 4 управляющие сигналы поступают на второй вход приемника 5 для блокирования приемника при излучении каждого из зондирующих импульсов в ЛЭП 7. Эти управляющие сигналы дополнительно используются в приемнике 5 для фиксации отсчета времени запаздывания между излучением в ЛЭП и приемом отраженных от повреждения зондирующих импульсов.
3
зп
Приемник 5 реализует прием отраженных зондирующих импульсов и обеспечивает расчет расстояния до места отражения. Если зондирующие импульсы отражаются от противоположного месту установки приемника 5 конца воздушного участка ЛЭП (время запаздывания равно t=L/v), то принимается решение, что на анализируемом воздушном участке ЛЭП отсутствует повреждение. В противном случае в приемнике фиксируется отражение от повреждения, регистрируется время запаздывания t и производится соответствующий расчет расстояния до повреждения по выражению
Сигнал о наличии повреждения на воздушном участке ЛЭП 7 и месте повреждения, полученный по результатам зондирования, с выхода приемника 5 поступает в блок обработки информации 6.
Блок обработки информации 6 производит уточнение места повреждения, например, путем усреднения расстояния, полученного в результате расчетов по выражениям (1) и (2). Таким образом, производится точное определение места повреждения на воздушном участке ЛЭП 7, реализованное сначала пассивным волновым методом, а потом уточненное по результатам активного зондирования.
3
Факт самоустранения повреждения на воздушном участке ЛЭП 7 регистрируется по результатам зондирования (случай t=L/v). При этом в блок обработки информации 6 поступает сигнал из приемника 5 об отсутствии повреждения.
В цикле АПВ (в течении интервала, выделенного на повторное включение) при самоустранении повреждения с первого выхода блока обработки информации 6 выдается сигнал повторного включения (разрешения АПВ). При наличии повреждения, выявленного путем непрерывного активного зондирования воздушного участка ЛЭП 7, сигнал разрешения АПВ не выдается.
Дополнительно, при наличии повреждения со второго выхода блока обработки информации 6 выдается уточненное значение расстояния до места повреждения воздушного участка ЛЭП 7.
Таким предлагаемое предлагаемая полезная модель обеспечивает выдачу сигнала повторного включения при повреждении только на воздушном участке кабельно-воздушной ЛЭП и при этом повреждение самоустранилось.