CZ19263U1

CZ19263U1 - Device to detect fault of high-voltage overhead insulated conductor

Info

Publication number: CZ19263U1
Application number: CZ200820462U
Authority: CZ
Inventors: Mišák@Stanislav; Válek@Pavel; Foldyna@Jirí
Original assignee: Vysoká škola bánská - Technická univerzita Ostrava
Priority date: 2008-10-22
Filing date: 2008-10-22
Publication date: 2009-01-26

Description

Zařízení pro detekci poruchy vysokonapěťového závěsného izolovaného vodičeDevice for detecting high voltage insulated suspension conductor failure

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká distribuce elektrické energie a řeší detekci poruchy vysokonapěťového elektrického rozvodu obsahujícího izolované závěsné vodiče, která je způsobena přetržením izolovaného závěsného vodiče.The technical solution relates to the distribution of electrical energy and solves the detection of a failure of a high-voltage electrical distribution system containing insulated suspension conductors, which is caused by a breakage of the insulated suspension conductor.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Je známo, že se u vysokonapěťovýeh rozvodů v odlehlých oblastech a v místech se zvýšenou pravděpodobností kontaktu závěsných vodičů s okolím používají izolované závěsné vodiče, a to za účelem snížení pravděpodobnosti vzniku poruchy. Stávající systémy zjišťování závad na vy10 sokonapěťových rozvodech jsou založeny na zjištění krátkého spojení mezi fázovým vodičem a zemí, ke kterému dochází při přetržení fázového vodiče. Při přetržení izolovaného závěsného vodiče však k zemnímu spojení nedochází, takže známé systémy jsou v takových případech nepoužitelné.It is known that insulated overhead conductors are used in high-voltage distribution systems in remote areas and in places where there is an increased likelihood of overhead contact with the environment to reduce the likelihood of failure. Existing fault detection systems on high-voltage distribution systems are based on the detection of a short circuit between the phase conductor and ground that occurs when the phase conductor breaks. However, there is no ground fault when the insulated suspension conductor breaks, so that known systems are unusable in such cases.

Dále je známo, že přetržení izolovaného závěsného vodiče trojfázového elektrického rozvodu lze zjistit pouze v případě, kdy k němu došlo v blízkosti rozvodny, neboť tato závada se projeví vznikem nesymetrie.Furthermore, it is known that the breakdown of an insulated suspension conductor of a three-phase electrical distribution can only be detected if it has occurred in the vicinity of the substation, since this defect will result in the occurrence of asymmetry.

Zařízení ani metody, pomocí kterých by bylo možno zjistit přerušení izolovaného závěsného vodiče v třífázové síti, nejsou známy.Neither devices nor methods for detecting the interruption of an insulated suspension conductor in a three-phase network are known.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Uvedené nevýhody řeší zařízení pro detekci poruchy vysokonapěťového závěsného izolovaného vodiče podle tohoto technického řešení, jehož podstatou je, že obsahuje snímač rozptylového elektrického pole, kterýje připojen přes jednotku pro získání impulsní složky k frekvenčnímu filtru. Frekvenční filtr je dále připojen k výpočetní jednotce, jejíž výstup je spojen s vyhodnocovací jednotkou. Alternativně sestává jednotka pro získání impulsní složky z děliče napětí a ze zařízení pro oddělení impulsní složky, které jsou s výhodou sdruženy. Dle dalších alternativ je dělič napětí kapacitním děličem napětí, snímač rozptylového elektnekého pole je prstencový a obepíná izolaci závěsného izolovaného vodiče, mezi jednotkou pro získání impulsní složky a frekvenčním filtrem nebo mezi zařízením pro oddělení impulsní složky, které je součástí jednotky pro získání impulsní složky a frekvenčním filtrem je zařazen A/D převodník. Alternativně mohou být dále výpočetní jednotka a vyhodnocovací jednotka sdruženy do výpočetní a vyhodnocovací jednotky nebo může být vyhodnocovací jednotka připojena k zařízení pro dálkový přístup nebo může být zařízení pro dálkový přístup do vyhodnocovací jednotky integrováno.These disadvantages are solved by a high voltage suspension insulated conductor failure detection device according to the present invention, which comprises a scattering electric field sensor which is connected via a pulse acquisition unit to a frequency filter. The frequency filter is further connected to a computing unit, the output of which is connected to an evaluation unit. Alternatively, the pulse component recovery unit comprises a voltage divider and a pulse component separation device, which are preferably associated. According to other alternatives, the voltage divider is a capacitive voltage divider, the scattering electric field sensor is annular and encircles the insulation of the suspended insulated conductor, between the impulse component acquisition unit and the frequency filter, or between the pulse component separation device of the pulse component acquisition unit and the frequency A / D converter is included in the filter. Alternatively, the computing unit and the evaluating unit may further be combined into a computing and evaluating unit, or the evaluating unit may be connected to a remote access device or the remote access device may be integrated into the evaluation unit.

Výhodou technického řešení je spolehlivá identifikace poruchy třífázového distribučního systému, která je způsobena přerušením izolovaného vodiče některé z fází v případě, pokud k tomuto přerušení došlo ve velké vzdálenosti od rozvodny. Při umístění zařízení podle tohoto technického řešení po určitých úsecích na sloupy venkovního vedení je možné nejen identifikovat postižený vývod, ale též vymezit místo poruchy, což vede ke zkrácení doby poruchového provozu na minimum.The advantage of the technical solution is a reliable identification of the failure of the three-phase distribution system, which is caused by an interruption of the insulated conductor of one of the phases if this interruption occurred at a great distance from the substation. When the equipment according to the present invention is installed in certain sections on the overhead poles, it is possible not only to identify the affected outlet, but also to define the location of the fault, which leads to a minimum time of fault operation.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Blokové schéma zařízení pro detekci poruchy vysokonapěťového závěsného vodiče opatřeného izolací pro jednu fázi je podle příkladu 1 znázorněno na obrázku 1 a podle příkladu 2 na obr. 2.A block diagram of a fault detection device of a high-voltage single-phase insulated high-voltage suspension conductor according to Example 1 is shown in Figure 1 and according to Example 2 in Figure 2.

( / Í9263 Ui(/ 929263 Ui

Příklady provedení technického řešeníExamples of technical solution

Příklad 1Example 1

Na začátku třífázového vysokonapěťového vedení, obsahujícího tři vysokonapéťové závěsné izolované vodiče 2, se na sloupu nacházejí tři zařízení i pro detekci poruchy vysokonapěťového izolovaného závěsného vodiče 2. Ke každému vysoko napěťové mu závěsnému izolovanému vodiči 2 přísluší jedno zařízení I pro detekci poruchy. Každé zařízení 1 pro detekci poruchy vysokonapěťového izolovaného závěsného vodiče 2 obsahuje snímač 3 rozptylového elektrického pole, který je příkladně kovový a má tvar prstence obepínajícího izolaci vysokonapěťového závěsného izolovaného vodiče 2. Snímač 3 rozptylového elektrického poleje připojen k vyhodnoi!) covací jednotce 9, a to postupně přes jednotku 55 pro získání impulsní složky, přes A/D převodník 6, přes frekvenční filtr 2 a přes výpočetní jednotku 8. Jednotka 55 pro získání impulsní složky sestává z děliče 4 napětí a ze zařízení 54 pro oddělení impulsní složky. Dělič 4 napětí je příkladně kapacitní dělič napětí a je se zařízením 54 pro oddělení impulsní složky sdružen prostřednictvím společně sdíleného druhého kapacitoru 43. Primární strana děliče 4 napětí je tvoře15 na prvním kapacitorem 42 o hodnotě 60 pF. Sekundární strana děliče 4 napětí je tvořena druhým kapacitorem 43, jehož hodnota představuje 280 pF na každý metr délky vedení mezi prvním výstupem 44 děliče 4 napětí a vstupem 61 A/D převodníku 6. Snímač 3 rozptylového elektrického pole je přímo spojen se vstupem jednotky 55 pro získání impulsní složky, představujícím současně vstup 41 děliče 4 napětí. Vstup 41 děliče 4 napětí je spojen s prvním vývodem prvního kapacitoru 42. Druhý vývod prvního kapacitoru 42 je spojen jak s prvním vývodem druhého kapacitoru 43, tak s prvním výstupem 44 děliče 4 napětí. Druhý vývod druhého kapacitoru 43 je spojen se druhým výstupem 45 děliče 4 napětí. Mezi prvním výstupem 4_4 děliče 4 napětí a jeho druhým výstupem 45 je dále zapojen rezistor 5. Rezistor 5 tvoří se druhým kapacitorem 43 zařízení 54 pro oddělení impulsní složky. První výstup 44 děliče 4 napětí je spojen se vstupem 61At the beginning of a three-phase high-voltage line comprising three high-voltage suspension insulated conductors 2, there are three devices for detecting a failure of the high-voltage insulated suspension conductor 2 on the pole. Each failure detection device 1 of the high voltage insulated suspension conductor 2 comprises a scattering electric field sensor 3, which is, for example, metal and has the shape of a ring surrounding the insulation of the high voltage insulated suspension conductor 2. The scattering electric field sensor 3 is connected to the evaluation unit 9. sequentially via the pulse component acquisition unit 55, the A / D converter 6, the frequency filter 2 and the computing unit 8. The pulse component acquisition unit 55 consists of a voltage divider 4 and a pulse component separation device 54. The voltage divider 4 is, for example, a capacitive voltage divider and is associated with the pulse component separation device 54 via a shared shared capacitor 43. The primary side of the voltage divider 4 is formed on the first capacitor 42 of 60 pF. The secondary side of the voltage divider 4 is formed by a second capacitor 43 having a value of 280 pF per meter of line length between the first voltage divider output 44 and the input 61 of the A / D converter 6. The dissipation electric field sensor 3 is directly coupled to obtaining a pulse component representing simultaneously the input 41 of the voltage divider 4. The voltage divider input 41 is connected to the first terminal of the first capacitor 42. The second terminal of the first capacitor 42 is connected to both the first terminal of the second capacitor 43 and the first output 44 of the voltage divider 4. The second terminal of the second capacitor 43 is connected to the second output 45 of the voltage divider 4. Further, a resistor 5 is connected between the first output 44 of the voltage divider 4 and its second output 45. The resistor 5 forms with the second capacitor 43 the pulse component separation device 54. The first output 44 of the voltage divider 4 is connected to input 61

A/D převodníku 6. Druhý výstup 45 děliče 4 napětí je připojen k zemnícímu vstupu 62 A/D převodníku, se kterým je společně uzemněn.The second output 45 of the voltage divider 4 is connected to the ground input 62 of the A / D converter, with which it is grounded together.

A D převodník 6, obsahující vysokorychlostní měřicí kartu, je svým výstupem 63 spojen se vstupem 21 frekvenčního filtru 2- Výstup 22 frekvenčního filtru 2 je dále spojen se vstupem 81 výpočetní jednotky 8, jejíž výstup 82 je dále spojen se vstupem 9i vyhodnocovací jednotky 9, jejíž výstup je spojen se zařízením 93 pro dálkový přístup, které je do vyhodnocovací jednotky 9 integrováno. Zařízení 93 pro dálkový přístup je schopno komunikovat s dispečinkem JO, který se nachází v rozvodně.The AD converter 6 comprising the high-speed measuring card is connected to the input 21 of the frequency filter 2 by its output 63. The output 22 of the frequency filter 2 is further connected to the input 81 of the computing unit 8, whose output 82 is further connected to the input 9i of the evaluation unit 9. the output is connected to a remote access device 93 which is integrated into the evaluation unit 9. The remote access device 93 is able to communicate with the dispatching center JO located in the substation.

Zařízení podle příkladu 1 pracuje následovně. Průběh rozptylového elektrického pole na povrchu izolace vysokonapěťového závěsného izolovaného vodiče 2 je snímán snímačem 3 rozptylového elektrického pole. Dělič 4 napětí funguje spolu s rezistorem 5 jako pásmová zádrž pro základní složku elektrického pole signálu, proto propustí pouze impulsní složku tohoto signálu. Impulsní složka signálu je A/D převodníkem 6 digitalizována a frekvenčním filtrem 2 jsou následně zadrženy frekvence pod 10 kHz. Signál je dále veden do výpočetní jednotky 8 a do vyhodnocovací jednotky 9. Výpočetní jednotka 8 v předem zadaných časových intervalech vyhodnocuje efektiv40 ní hodnoty impulsní složky elektrického pole a ukládá je do databáze. Vyhodnocovací jednotka 9 srovnává nově zjištěnou efektivní hodnotu impulsní složky elektrického pole s hodnotami uloženými v databázi, které odpovídají předcházejícím časovým úsekům. Na základě rozdílů efektivních hodnot impulsní složky elektrického pole, odpovídajícím různým časovým úsekům, zjišťuje vyhodnocovací jednotka 9 zda došlo kc vzniku poruchy. Jc-Ii zjištěna porucha, je poruchový signál vyslán zařízením 93 pro dálkový přístup do dispečinku JO.The apparatus of Example 1 operates as follows. The course of the stray electric field on the insulation surface of the high voltage suspension insulated conductor 2 is sensed by the stray electric field sensor 3. The voltage divider 4, together with the resistor 5, acts as a band-stop for the basic component of the electric field of the signal, so it only transmits the impulse component of this signal. The pulse component of the signal is digitized by the A / D converter 6, and frequencies below 10 kHz are subsequently retained by frequency filter 2. The signal is then routed to the calculation unit 8 and to the evaluation unit 9. The calculation unit 8 evaluates the effective values of the pulse component of the electric field at predetermined time intervals and stores them in a database. The evaluation unit 9 compares the newly determined rms value of the pulse component of the electric field with the values stored in the database that correspond to the preceding time periods. On the basis of the difference in the rms values of the impulse component of the electric field corresponding to the different time periods, the evaluation unit 9 detects whether a failure has occurred. If a fault is detected, the fault signal is sent by the remote access device 93 to the dispatching center 10.

Příklad 2Example 2

Zařízení podle tohoto příkladu se od zařízení popsaného v příkladu 1 liší tím, že dělič 4 napětí představuje samostatný blok, který není sdružen se zařízením 54 pro oddělení impulsní složky.The apparatus of this example differs from the apparatus described in Example 1 in that the voltage divider 4 is a separate block that is not associated with the pulse component separation apparatus 54.

Dělič 4 napětí proto obsahuje výstup 46 a zařízení 54 pro oddělení impulsní složky obsahuje vstup 56. Výstup 46 děliče napětí je spojen se vstupem 56 zařízení 54 pro oddělení impulsníTherefore, the voltage divider 4 comprises an output 46 and the pulse component separation device 54 includes an input 56. The voltage divider output 46 is connected to the input 56 of the pulse separation device 54.

CZ 19263 Ul složky. Dále se zařízení podle příkladu 2 liší od zařízení podle příkladu 1 tím, že výpočetní jednotka 8 a vyhodnocovací jednotka 9 jsou spolu sdruženy a vytvářejí výpočetní a vyhodnocovací jednotku 89, jejíž výstup 92 je elektrickým vedením 96 spojen s dispečinkem LO. Zařízení podle příkladu 2 pracuje stejně jako zařízení podle příkladu 1 s tím rozdílem, že frekvenční filtr 7 od5 straňuje frekvence pod 15 kHz.Folder Ul. Furthermore, the apparatus of Example 2 differs from the apparatus of Example 1 in that the computing unit 8 and the evaluating unit 9 are combined to form a computing and evaluation unit 89, the output 92 of which is connected to the control room L0 by the power line 96. The apparatus of Example 2 operates in the same way as the apparatus of Example 1 except that the frequency filter 7 delivers frequencies below 15 kHz.

Příklad 3Example 3

Zařízení podle příkladu 3 se od zařízení popsaného v příkladu 1 liší tím, že zařízení 93 pro dálkový přístup není zaintegrováno do vyhodnocovací jednotky 9, aleje s ním spojeno elektrickým vodičem.The apparatus of Example 3 differs from the apparatus of Example 1 in that the remote access device 93 is not integrated into the evaluation unit 9 but is connected to it by an electrical conductor.

ío Průmyslová využitelnostIndustrial Applicability

Technického řešení lze využít u vysokonapěfových distribučních rozvodů elektrické energie, které obsahují izolované vodiče.The technical solution can be used for high-voltage power distribution systems that contain insulated conductors.

Claims

A device (1) for detecting a failure of a high voltage suspended insulated conductor (2), 15, characterized in that it comprises a scattering electric field sensor (3) which is connected via a unit (55) to obtain a pulse component to the frequency filter (7) further connected to a computing unit (8), the output of which (82) is connected to the evaluation unit (9).

Device according to claim 1, characterized in that the pulse component recovery unit (55) consists of a voltage divider (4) and a pulse component separation device (54), which are preferably associated.

Device according to claim 2, characterized in that the voltage divider (4) is a capacitive voltage divider.

Device according to claim 1, characterized in that the scattering electric field sensor (3) is annular and surrounds the insulation of the high voltage suspension insulated conductor.

25 (2).

A device according to claim 1, characterized in that an A / D converter (6) is further provided between the impulse acquisition unit (55) and the frequency filter (7).

Device according to claim 2, characterized in that between the pulse component separation device (54) and the frequency filter (54).

7) an A / D converter (6) is further included.

Device according to claim 1, characterized in that the calculation unit (8) and the evaluation unit (9) are combined into a calculation and evaluation unit (89).

Device according to claim 1, characterized in that the evaluation unit (9) is further connected to the remote access device (93), wherein the remote access device (93) is preferably integrated into the evaluation unit (9).