[go: up one dir, main page]

RU2037246C1 - Method of detection of injured phase and failure zone of power line - Google Patents

Method of detection of injured phase and failure zone of power line Download PDF

Info

Publication number
RU2037246C1
RU2037246C1 SU925055253A SU5055253A RU2037246C1 RU 2037246 C1 RU2037246 C1 RU 2037246C1 SU 925055253 A SU925055253 A SU 925055253A SU 5055253 A SU5055253 A SU 5055253A RU 2037246 C1 RU2037246 C1 RU 2037246C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
values
parameter
damage
line
phase
Prior art date
Application number
SU925055253A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ю.Я. Лямец
В.А. Ефремов
Original Assignee
Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова filed Critical Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова
Priority to SU925055253A priority Critical patent/RU2037246C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2037246C1 publication Critical patent/RU2037246C1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
    • Y04S10/52Outage or fault management, e.g. fault detection or location

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

FIELD: relay protection, automatics. SUBSTANCE: method is based on check of mutual power of three values: measured voltage, reference current and predicted voltage related to end of protected zone. Three pairs are formed from three values. In prototype only two of them are monitored which leads to loss of selectivity if injured phases are unknown in advance. Deficiency of prototype is corrected by determination of sign of mutual reactive power of two mentioned voltages and in proper cases of their mutual active power too. Adaptations of method differ by character of formation of comparable values and measures called for to enhanced its sensitivity and remove "blind zone" in case of close short-circuits. EFFECT: enhanced sensitivity of detection of injured phase and failure zone. 17 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите и автоматике, и может быть использовано в дистанционной защите и избирателях поврежденных фаз. The invention relates to electrical engineering, namely to relay protection and automation, and can be used in distance protection and selectors of damaged phases.

Множество дистанционных способов релейной защиты может быть подразделено на две группы [1, c.147] Отличительная черта первой группы задание характеристик срабатывания на комплексной плоскости. Характеристики остаются неизменными при всех видах повреждений, что снижает функциональные возможности таких способов. Более общими свойствами обладают способы второй группы, алгоритмы функционирования которых не связаны с четко очерченными характеристиками. К этой группе относятся способы построения многофазных реле сопротивления, в частности, реле Бреслера [1, c.165, 166] а также реле защиты от замыканий на землю [1, c.168] В основе всех этих способов лежат определенные закономерности расположения некоторого числа векторов напряжения и тока, часть из которых измерена, а другая определена путем преобразования первых. Измерительные органы, построенные по таким способам, вошли в теорию релейной защиты под названием многофазных (трехфазных) [2, c.89-98] Указанные способы и соответствующие измерительные органы имеют ограниченную область применения, действуя при вполне определенных видах повреждения. Так, реле Бреслера действует при двухфазных замыканиях, а реле Суяра [3, c.121] при замыканиях на землю. Способы не имеют общей информационной базы, т.е. единого признака, отличающего короткое замыкание в зоне от коротких замыканий вне зоны и "за спиной" (в противоположном направлении от места наблюдения). Они оперируют разным числом входных величин: реле Бреслера тремя компенсированными линейными напряжениями (токи не привлекаются), а реле Суяра тремя компенсированными фазными напряжениями и током нулевой последовательности. Известны недостатки каждого из них, в частности, реле Суяра дает излишние срабатывания при внешних коротких замыканиях и относительно небольших углах между ЭДС на концах линии [3, c.136]
Известен наиболее общий способ дистанционной защиты, относящийся также ко второй группе [4] Он основан на единственном и бесспорном информационном признаке короткого замыкания резистивной природе повреждения, поэтому все частные информационные признаки и основанные на них способы и их реализации, в том числе и реле Бреслера, и реле Суяра, следуют из него как частные случаи. Помимо очевидных операций измерения напряжений и токов в начале линии и их составляющих (нулевая и обратная последовательность, безнулевые составляющие [4] выбора особой фазы этот способ включает в себя преобразование измеренных величин в три группы величин. Первые соответствуют напряжениям в начале линии, вторые напряжениям в конце контролируемой зоны при условии, что линия не повреждена. Третьи величины опорные, и могут варьироваться в зависимости от вида повреждения. По сформированным величинам определяют два параметра как взаимную реактивную мощность первых и третьих и, соответственно, вторых и третьих величин, а затем сравнивают их знаки. Доказывается, что при повреждении в зоне знаки параметров противоположны [4]
Если данный способ реализуется в своей наиболее полной форме, то параметры представляют собой трехфазную реактивную мощность повреждения, предполагаемого один раз в начале, а другой в конце защищаемой зоны. Тогда способ свободен от методической погрешности. Однако в такой полной форме он может быть реализован далеко не всегда. Во-первых, не всегда возможно задать более или менее реально параметры приемной системы. Во-вторых, при выборе в качестве опорных величин токов предполагаемого повреждения приходится выполнять довольно много операций, связанных с определением линейных токов справа от места повреждения. Имеется возможность прибегнуть к более простым опорным величинам в виде составляющих линейных токов левее места повреждения, но при этом необходимо предварительно идентифицировать вид повреждения. При замыканиях на землю такой простой опорной величиной мог бы, например, служить ток нулевой последовательности.
Many remote methods of relay protection can be divided into two groups [1, p. 147] A distinctive feature of the first group is the specification of the response characteristics on the complex plane. The characteristics remain unchanged for all types of damage, which reduces the functionality of such methods. The methods of the second group possess more general properties, the functioning algorithms of which are not associated with clearly defined characteristics. This group includes methods for constructing multiphase resistance relays, in particular, the Bresler relay [1, p.165, 166] and also the earth-fault relay [1, p.168] All these methods are based on certain patterns of location of a certain number voltage and current vectors, some of which are measured, and the other is determined by converting the former. Measuring bodies constructed by such methods are included in the theory of relay protection under the name of multiphase (three-phase) [2, p. 89-98] These methods and the corresponding measuring organs have a limited scope, acting with well-defined types of damage. So, the Bresler relay operates with two-phase faults, and the Suyar relay [3, p. 121] with earth faults. The methods do not have a common information base, i.e. a single sign that distinguishes a short circuit in the zone from short circuits outside the zone and "behind" (in the opposite direction from the point of observation). They operate with a different number of input quantities: the Bresler relay with three compensated line voltages (currents are not involved), and the Suyar relay with three compensated phase voltages and a zero-sequence current. Known disadvantages of each of them, in particular, the Suyar relay gives excessive tripping when external short circuits and relatively small angles between the EMF at the ends of the line [3, p.136]
The most common distance protection method is known, which also belongs to the second group [4]. It is based on the only and indisputable information sign of a short circuit to the resistive nature of damage, therefore, all private information signs and methods based on them and their implementation, including Bresler relay, and Suyar's relay, follow from it as special cases. In addition to the obvious operations of measuring voltages and currents at the beginning of the line and their components (zero and reverse sequence, non-zero components [4] of the choice of a particular phase, this method includes the conversion of the measured values into three groups of quantities. The first correspond to the voltage at the beginning of the line, the second to voltage at the end of the controlled area, provided that the line is not damaged.The third values are basic, and can vary depending on the type of damage. Two parameters are determined by the formed values as mutual eaktivnuyu power of the first and third and, respectively, second and third values, and then comparing their signs. It is proved that in case of damage parameters opposite signs zone [4]
If this method is implemented in its most complete form, then the parameters are the three-phase reactive power of the damage, assumed once at the beginning and the other at the end of the protected zone. Then the method is free from methodological error. However, in such a complete form, it can not always be implemented. Firstly, it is not always possible to set more or less realistically the parameters of the receiving system. Secondly, when choosing the alleged damage currents as reference values, a lot of operations have to be performed related to the determination of linear currents to the right of the damage location. It is possible to resort to simpler reference values in the form of linear current components to the left of the damage site, but it is necessary to first identify the type of damage. In case of earth faults, such a simple reference value could, for example, be a zero sequence current.

Еще один недостаток полной (трехфазной) формы указанного способа заключается в том, что в результате ее применения определяется зона повреждения, что, быть может, достаточно для дистанционной защиты, но остаются неизвестными вид повреждения и поврежденные фазы, что необходимо для избирателей фаз и вообще представляет собой ценную информацию о состоянии контролируемой линии. Another drawback of the full (three-phase) form of this method is that as a result of its application, a damage zone is determined, which may be sufficient for distance protection, but the type of damage and damaged phases remain unknown, which is necessary for phase voters and generally represents valuable information about the state of the monitored line.

Если данный способ применяется для защиты линии от замыканий на землю, то, казалось бы, имеется возможность упростить его, сократив число операций и выбрав в качестве опорной величины ток нулевой последовательности, но здесь возникает серьезная проблема. Первый и второй параметры определяются по-разному в зависимости от вида замыкания однофазного (К(1)) и двухфазного на землю (К(1,1)), и может случиться так, что при однофазном замыкании вне зоны обнаружатся признаки двухфазного в зоне (разные знаки соответствующих параметров), и наоборот. Иначе говоря, известный способ обладает тем недостатком, что при упрощении он теряет селективность.If this method is used to protect the line from earth faults, it would seem that it is possible to simplify it by reducing the number of operations and choosing the zero sequence current as the reference value, but this poses a serious problem. The first and second parameters are determined differently depending on the type of circuit of a single-phase (K (1) ) and two-phase to ground (K (1,1) ), and it may happen that with a single-phase circuit outside the zone, signs of a two-phase in the zone are detected ( different signs of the corresponding parameters), and vice versa. In other words, the known method has the disadvantage that, when simplified, it loses selectivity.

Цель изобретения устранение указанного недостатка, т.е. построение простого и вместе с тем селективного способа определения поврежденных фаз и зоны повреждения линии электропередачи. The purpose of the invention is the elimination of this drawback, i.e. the construction of a simple and at the same time selective method for determining the damaged phases and the damage zone of the power line.

Поставленная цель достигается тем, что к известным операциям измерения напряжений и токов в начале линии и их составляющих, выбора особой фазы, преобразования измеренных величин в первые величины, соответствующие напряжениям в начале линии, вторые величины, соответствующие напряжениям в конце контролируемой зоны неповрежденной линии, и в третьи опорные величины, определения первого параметра как взаимной реактивной мощности первых и третьих величин и второго параметра как взаимной реактивной мощности вторых и третьих величин, сравнению знаков двух параметров добавляются следующие операции: определение еще одного, третьего параметра как взаимной реактивной мощности первых и вторых величин, сравнение знаков третьего параметра со знаками первого и второго параметров и, если знаки первого и третьего параметров совпадают и противоположны знаку второго параметра, что обнаруживается логическими операциями, то происходит фиксация повреждения в контролируемой зоне. This goal is achieved by the fact that to the known operations of measuring voltages and currents at the beginning of the line and their components, selecting a particular phase, converting the measured values to first values corresponding to voltages at the beginning of the line, second values corresponding to voltages at the end of the controlled area of the undamaged line, and in the third reference quantities, the definition of the first parameter as the mutual reactive power of the first and third quantities and the second parameter as the mutual reactive power of the second and third quantities, is compared When the signs of two parameters are added, the following operations are added: determining another, third parameter as the mutual reactive power of the first and second quantities, comparing the signs of the third parameter with the signs of the first and second parameters, and if the signs of the first and third parameters coincide and are opposite to the sign of the second parameter, which is detected logical operations, then there is a fixation of damage in the controlled area.

Для еще большей надежности разграничения замыканий одного вида в зоне от замыканий другого вида вне зоны, дополнительно предлагается определять четвертый параметр как взаимную активную мощноcть первых и вторых величин, сравнивать знаки всех четырех параметров и фиксировать повреждение в зоне, когда первый параметр положителен, а три других отрицательны. Кроме того, предлагается формировать еще и четвертые величины, пропорциональные составляющим измеренных напряжений и пятые величины, пропорциональные составляющим измеренных токов, и определять пятый параметр как взаимную реактивную мощность четвертых и пятых величин и фиксировать повреждение в зоне только при отрицательном знаке пятого параметра. For even greater reliability of distinguishing faults of one type in the zone from faults of another type outside the zone, it is additionally proposed to define the fourth parameter as the mutual active power of the first and second quantities, compare the signs of all four parameters and fix the damage in the zone when the first parameter is positive, and three others are negative. In addition, it is proposed to generate fourth values proportional to the components of the measured voltages and fifth values proportional to the components of the measured currents, and define the fifth parameter as the mutual reactive power of the fourth and fifth values and record damage in the zone only with a negative sign of the fifth parameter.

Для надежного устранения "мертвой зоны" нечувствительности к близким коротким замыканиям, возможной при совпадении знаков первого и второго параметров предлагается в тех случаях, когда знак третьего параметра им противоположен, сравнивать абсолютные значения первого и второго параметров и фиксировать повреждение в контролируемой зоне, если преобладает абсолютное значение второго параметра. To reliably eliminate the “dead zone” of insensitivity to close short circuits, possible when the signs of the first and second parameters coincide, it is proposed in cases where the signs of the third parameter are opposite to them, compare the absolute values of the first and second parameters and fix the damage in the controlled area, if absolute prevails value of the second parameter.

Остальные предложения касаются конкретизации используемых величин. Так, в качестве первых величин могут быть использованы фазные напряжения в начале линии, в качестве вторых фазные напряжения в конце зоны, определяемые в предположении, что линия не повреждена, в качестве третьих токи предполагаемого повреждения. The remaining proposals relate to the specification of the quantities used. So, as the first values, phase voltages at the beginning of the line can be used, as second phase voltages at the end of the zone, determined on the assumption that the line is not damaged, as third currents of the alleged damage.

Диаграмма на фиг.1 иллюстрирует свойства функции, значения которой играют роль двух основных параметров; на фиг.2 структурная схема, реализующая предлагаемый способ; на фиг.3 ее фрагмент с указанием величин, подаваемых при проверке предположения об однофазном коротком замыкании; на фиг.4 полные условия срабатывания дистанционной защиты, функционирующей по предлагаемому способу; на фиг.5 раскрывается содержание величин, определяющих срабатывание при разных видах коротких замыканий. The diagram in figure 1 illustrates the properties of a function whose values play the role of two main parameters; figure 2 structural diagram that implements the proposed method; figure 3 its fragment indicating the values supplied when checking the assumption of a single-phase short circuit; figure 4 full conditions for the operation of distance protection, functioning by the proposed method; figure 5 reveals the contents of the quantities that determine the operation with different types of short circuits.

На фиг.1 показаны передающая и приемная система 1 и 2, связанные линией электропередачи 3, повреждение которой имитируется переходным сопротивлением 4. Figure 1 shows the transmitting and receiving systems 1 and 2, connected by a power line 3, the damage of which is simulated by a transition resistance 4.

Структурная схема состоит из фильтров ортогональных составляющих 5-12, входы которых подключены к трансформаторам напряжения и тока, формирующие блоки 13-15, назначение которых предсказывать напряжение в конце контролируемой зоны, фильтр тока обратной последовательности 16, совмещенные коммутирующий 17 и суммирующий 18 блоки, датчики реактивной мощности 19-22, датчик активной мощности 23 и логический блок 24. В схему также, возможно, входят блок выбора особой фазы 25 и блок сравнения 26. The block diagram consists of filters of orthogonal components 5-12, the inputs of which are connected to voltage and current transformers, forming blocks 13-15, the purpose of which is to predict the voltage at the end of the monitored zone, a reverse sequence current filter 16, combined switching 17 and summing 18 blocks, sensors reactive power 19-22, an active power sensor 23 and a logical unit 24. The circuit also possibly includes a unit for selecting a special phase 25 and a comparison unit 26.

Далее при описании способа применяются следующие обозначения электрических величин: х координата точки линии электропередачи, ν А, В, С произвольная фаза, ζ- особая фаза, ζ -1 отстающая и ζ -2 опережающая относительно особой, Uν (x,t), iν(x-,t) мгновенные значения напряжений и токов в произвольной точке линии: Uνs= Uν (0,t), iνs i (0,t) наблюдаемые величины в начале линии с координатой x 0; x l координата конца защищаемой зоны, Uos, ios наблюдаемые напряжение и ток нулевой последовательности,

Figure 00000001
(O)
Figure 00000002
Figure 00000003
(O_)
Figure 00000004
,
Figure 00000005
(O)
Figure 00000006
,
Figure 00000007
(O)
Figure 00000008
соответствующие комплексы основной гармоники,
Figure 00000009
(l)
Figure 00000010
,
Figure 00000011
(l-)
Figure 00000012
Figure 00000013
,
Figure 00000014
(l)
Figure 00000015
,
Figure 00000016
(l-)
Figure 00000017
предполагаемые величины конца защищаемой зоны, недоступные наблюдению и представляющие собой результат преобразования наблюдаемых величин
Figure 00000018
,
Figure 00000019
. Взаимные мощности двух величин
σs= σ(o) Im(
Figure 00000020
) (1)
σr= σ(l) Im(
Figure 00000021
) (2)
σu= Im(
Figure 00000022
) (3)
ρu= Re(
Figure 00000023
) (4)
Q Im(
Figure 00000024
) (5) где
Figure 00000025
общее обозначение опорного тока, в качестве которого могут выступать различные составляющие,
Figure 00000026
сопряженный комплекс.Further, when describing the method, the following notation of electrical quantities is used: x is the coordinate of the point of the power line, ν A, B, C is an arbitrary phase, ζ is a special phase, ζ -1 is lagging and ζ -2 is ahead of a particular, U ν (x, t), i ν (x-, t) instantaneous values of voltages and currents at an arbitrary point on the line: U νs = U ν (0, t), i νs i (0, t) observed values at the beginning of the line with coordinate x 0; xl coordinate of the end of the protected zone, U os , i os the observed voltage and zero sequence current,
Figure 00000001
(O)
Figure 00000002
Figure 00000003
(O_)
Figure 00000004
,
Figure 00000005
(O)
Figure 00000006
,
Figure 00000007
(O)
Figure 00000008
corresponding complexes of the fundamental
Figure 00000009
(l)
Figure 00000010
,
Figure 00000011
(l-)
Figure 00000012
Figure 00000013
,
Figure 00000014
(l)
Figure 00000015
,
Figure 00000016
(l-)
Figure 00000017
supposed values of the end of the protected zone, inaccessible to observation and representing the result of the conversion of the observed values
Figure 00000018
,
Figure 00000019
. Mutual powers of two quantities
σ s = σ (o) Im (
Figure 00000020
) (1)
σ r = σ (l) Im (
Figure 00000021
) (2)
σ u = Im (
Figure 00000022
) (3)
ρ u = Re (
Figure 00000023
) (4)
Q Im (
Figure 00000024
) (5) where
Figure 00000025
general designation of the reference current, which can be various components,
Figure 00000026
conjugate complex.

Заявляемый способ, как и прототип, основан на единственной предпосылке резистивной природе повреждения. Применительно к двухпроводной линии 3, поврежденной в неизвестной точке x xf, это означает, что комплексы напряжения и тока в самом повреждении связаны неизвестным, но заведомо вещественным, сопротивлением Rf

Figure 00000027
(xf) R
Figure 00000028
(xf) (6) Иначе
Im[
Figure 00000029
(xf)
Figure 00000030
(xf)] 0 (7) Если ввести целевую функцию
σ(x) Im[
Figure 00000031
(x)
Figure 00000032
(x)] (8) и рассмотреть ее поведение в разных точках линии, то обнаружится, что для линий с реальными параметрами функция (8) пересекает ось х в единственной точке х xf, как этого требует условие (7). Следовательно, знаки значений, принимаемых целевой функцией в начале и конце линии, противоположны:
sing σs≠ sing σr. (9) Значения σs и σr представляют собой реактивные параметры (1) и (2).The inventive method, like the prototype, is based on the only premise of the resistive nature of the damage. As applied to a two-wire line 3 damaged at an unknown point xx f , this means that the voltage and current complexes in the damage itself are connected by an unknown, but obviously real, resistance R f
Figure 00000027
(x f ) R
Figure 00000028
(x f ) (6) Otherwise
Im [
Figure 00000029
(x f )
Figure 00000030
(x f )] 0 (7) If you introduce the objective function
σ (x) Im [
Figure 00000031
(x)
Figure 00000032
(x)] (8) and consider its behavior at different points of the line, it turns out that for lines with real parameters, function (8) intersects the x axis at a single point x x f , as required by condition (7). Therefore, the signs of the values accepted by the objective function at the beginning and end of the line are opposite:
sing σ s ≠ sing σ r . (9) The values of σ s and σ r are the reactive parameters (1) and (2).

В трехфазной электропередаче свойство (7) и соответственно целевая функция обобщаются следующим образом

Figure 00000033
Im[
Figure 00000034
(xf)
Figure 00000035
(xf)] 0 (10)
σ(x)
Figure 00000036
Im[
Figure 00000037
(x)
Figure 00000038
(x)] (11) и свойство (9) при этом сохраняется.In a three-phase power transmission, property (7) and, accordingly, the objective function are generalized as follows
Figure 00000033
Im [
Figure 00000034
(x f )
Figure 00000035
(x f )] 0 (10)
σ (x)
Figure 00000036
Im [
Figure 00000037
(x)
Figure 00000038
(x)] (11) and property (9) is preserved.

Определение токов в самом повреждении затруднено тем обстоятельством, что параметры приемной системы 2 могут быть заданы лишь приблизительно. Поэтому вместо тока

Figure 00000039
(xf) в (7) желательно ввести иную величину, достаточно близко совпадающую с ним по фазе, но определяемую без привлечения параметров приемной системы. Это можно сделать, если учесть, что по своей природе
Figure 00000040
(xf) чисто аварийный ток повреждения (аварийная слагающая). Аварийная слагающая
Figure 00000041
произвольного тока IDot есть разность
Figure 00000042
Figure 00000043
-In, где
Figure 00000044
доаварийный ток (ток предшествующего режима). В повреждении
Figure 00000045
(xf) 0. Взаимосвязь между током
Figure 00000046
(xf) и аварийной слагающей тока в месте наблюдения
Figure 00000047
(0-)=
Figure 00000048
не зависит от переходного сопротивления. Так как активное сопротивление линии несравненно меньше индуктивного, то
arg
Figure 00000049
arg
Figure 00000050
(xf) (12) Если учесть к тому же, что параметры линии известны и аргумент тока
Figure 00000051
может быть скорректирован, то равенству (7) можно поставить в соответствие почти столь же точное
Im[
Figure 00000052
(xf)
Figure 00000053
] 0 (13) Соответственно изменится и функция (8)
σ(x) Im[
Figure 00000054
(x)
Figure 00000055
] (14)
Аварийная составляющая напряжения
Figure 00000056
(xf) представляет собой реакцию на воздействие тока повреждения
Figure 00000057
(xf). При слабом влиянии активного сопротивления
arg[-j
Figure 00000058
(xf)] ≈ arg
Figure 00000059
(xf), что модифицирует критерий 7
Im[
Figure 00000060
(xf)j
Figure 00000061
(xf)] Re[
Figure 00000062
(xf)
Figure 00000063
(xf)] 0 (15) и функцию (8)
σ(x) Re[
Figure 00000064
(x)
Figure 00000065
(x)] (16)
Трехфазный критерий (10) может быть преобразован аналогичным образом. Введем в рассмотрение безнулевые величины
Figure 00000066
Figure 00000067
-
Figure 00000068
,
Figure 00000069
Figure 00000070
-
Figure 00000071
где
Figure 00000072
,
Figure 00000073
, напряжение и ток нулевой последовательности, учтем, что
Figure 00000074
0,
Figure 00000075
0 в силу чего
Figure 00000076
(x)
Figure 00000077
(x)
Figure 00000078
(x)
Figure 00000079
(x)+3
Figure 00000080
(17) и критерии (10) принимает вид
Figure 00000081
Im[
Figure 00000082
(xf)
Figure 00000083
(xf)]+3Im[
Figure 00000084
(xf)
Figure 00000085
(xf)] (18)
При междуфазных коротких замыканиях двухфазном К(2) или трехфазном К(3), когда
Figure 00000086
=0, (18) упрощается
Figure 00000087
Im[
Figure 00000088
(xf)
Figure 00000089
(xf)] 0 (19) Если допустимо принять, что влияние активного сопротивления линии невелико, то
arg
Figure 00000090
(xf) ≈ arg
Figure 00000091
(0-) (12a) и обозначая
Figure 00000092
(0-)=
Figure 00000093
, можно заменить (20) на еще более простое
Figure 00000094
Im[
Figure 00000095
(xf)
Figure 00000096
] 0 (13a) что приводит к целевой функции
σ(x)
Figure 00000097
Im[
Figure 00000098
(x)
Figure 00000099
] (14a) С другой стороны, имея в виду, что
arg
Figure 00000100
(xf) ≈ arg
Figure 00000101
(xf)-π/2 можно придать (20) форму
Figure 00000102
Im[
Figure 00000103
(xf)j
Figure 00000104
(xf)] 0 (18)
Figure 00000105
Re[
Figure 00000106
(xf)
Figure 00000107
(xf)] 0 (18a) вводя затем соответствующую целевую функцию
σ(x)
Figure 00000108
Im[
Figure 00000109
(x)j
Figure 00000110
(x)] (19)
Если предварительно определить вид короткого замыкания, то трехфазные критерии и целевые функции можно будет заменить столь же простыми выражениями, как (13)-(16), придав им общую форму (7), (8), а далее
Im[
Figure 00000111
(xf)
Figure 00000112
] 0 (20)
σ(x) Im[
Figure 00000113
(x)
Figure 00000114
] (21) Так, при однофазном замыкании с особой фазой ζ в месте повреждения выполняются граничные условия
Figure 00000115
(xf)
Figure 00000116
(xf) 0 (22) упрощающие критерий (10) и функцию (11)
Im[
Figure 00000117
(xf)
Figure 00000118
(xf)] 0 (23)
σ(1)(x) Im[
Figure 00000119
(x)
Figure 00000120
(x)] (24) Из (22) вытекают, кроме того, взаимосвязи между составляющими нулевой, прямой, обратной последовательностей и безнулевыми составляющими
Figure 00000121
(xf)
Figure 00000122
(xf) -
Figure 00000123
(xf)
Figure 00000124
Figure 00000125
3
Figure 00000126
(xf) позволяющие заменить в (23), (24) ток
Figure 00000127
(x) любой из составляющих
Figure 00000128
(x),
Figure 00000129
(x),
Figure 00000130
(x),
Figure 00000131
(x). Если принять по аналогии с (12)
arg
Figure 00000132
arg
Figure 00000133
(xf) (25)
arg
Figure 00000134
≈ arg
Figure 00000135
(xf) (26)
arg
Figure 00000136
≈ arg
Figure 00000137
(xf) (27) то из (23)-(27) последуют выражения типа (20), (21), где под
Figure 00000138
всегда будет подразумеваться
Figure 00000139
а под током
Figure 00000140
одна из составляющих
Figure 00000141
или
Figure 00000142
, или
Figure 00000143
' (фиг.5).The determination of currents in the damage itself is complicated by the fact that the parameters of the receiving system 2 can only be set approximately. Therefore, instead of current
Figure 00000039
(x f ) in (7), it is desirable to introduce a different quantity that is close enough in phase coincidence with it, but determined without involving the parameters of the receiving system. This can be done, given that by nature
Figure 00000040
(x f ) purely emergency fault current (emergency component). Emergency component
Figure 00000041
arbitrary current idot there is a difference
Figure 00000042
Figure 00000043
-I n where
Figure 00000044
pre-emergency current (previous mode current). In damage
Figure 00000045
(x f ) 0. Relationship between current
Figure 00000046
(x f ) and the emergency component of current at the observation site
Figure 00000047
(0 -) =
Figure 00000048
independent of transient resistance. Since the line resistance is incomparably less than inductive, then
arg
Figure 00000049
arg
Figure 00000050
(x f ) (12) If we take into account the fact that the line parameters are known and the current argument
Figure 00000051
can be adjusted, then equality (7) can be matched with almost equally accurate
Im [
Figure 00000052
(x f )
Figure 00000053
] 0 (13) The function (8) will change accordingly
σ (x) Im [
Figure 00000054
(x)
Figure 00000055
] (14)
Emergency voltage component
Figure 00000056
(x f ) is a response to the effects of fault current
Figure 00000057
(x f ). With a weak effect of active resistance
arg [-j
Figure 00000058
(x f )] ≈ arg
Figure 00000059
(x f ), which modifies criterion 7
Im [
Figure 00000060
(x f ) j
Figure 00000061
(x f )] Re [
Figure 00000062
(x f )
Figure 00000063
(x f )] 0 (15) and function (8)
σ (x) Re [
Figure 00000064
(x)
Figure 00000065
(x)] (16)
Three-phase criterion (10) can be converted in a similar way. We introduce nonzero quantities
Figure 00000066
Figure 00000067
-
Figure 00000068
,
Figure 00000069
Figure 00000070
-
Figure 00000071
Where
Figure 00000072
,
Figure 00000073
, voltage and zero sequence current, we take into account that
Figure 00000074
0
Figure 00000075
0 by virtue of which
Figure 00000076
(x)
Figure 00000077
(x)
Figure 00000078
(x)
Figure 00000079
(x) +3
Figure 00000080
(17) and criteria (10) takes the form
Figure 00000081
Im [
Figure 00000082
(x f )
Figure 00000083
(x f )] + 3Im [
Figure 00000084
(x f )
Figure 00000085
(x f )] (18)
With interphase short circuits, two-phase K (2) or three-phase K (3) , when
Figure 00000086
= 0, (18) simplifies
Figure 00000087
Im [
Figure 00000088
(x f )
Figure 00000089
(x f )] 0 (19) If it is acceptable to accept that the influence of the line resistance is small, then
arg
Figure 00000090
(x f ) ≈ arg
Figure 00000091
(0-) (12a) and denoting
Figure 00000092
(0 -) =
Figure 00000093
, we can replace (20) with an even simpler one
Figure 00000094
Im [
Figure 00000095
(x f )
Figure 00000096
] 0 (13a) which leads to the objective function
σ (x)
Figure 00000097
Im [
Figure 00000098
(x)
Figure 00000099
] (14a) On the other hand, bearing in mind that
arg
Figure 00000100
(x f ) ≈ arg
Figure 00000101
(x f ) -π / 2 can be given (20) the form
Figure 00000102
Im [
Figure 00000103
(x f ) j
Figure 00000104
(x f )] 0 (18)
Figure 00000105
Re [
Figure 00000106
(x f )
Figure 00000107
(x f )] 0 (18a) then introducing the corresponding objective function
σ (x)
Figure 00000108
Im [
Figure 00000109
(x) j
Figure 00000110
(x)] (19)
If you preliminarily determine the type of short circuit, then the three-phase criteria and objective functions can be replaced by as simple expressions as (13) - (16), giving them the general form (7), (8), and then
Im [
Figure 00000111
(x f )
Figure 00000112
] 0 (20)
σ (x) Im [
Figure 00000113
(x)
Figure 00000114
] (21) So, with a single-phase circuit with a special phase ζ at the fault location, the boundary conditions
Figure 00000115
(x f )
Figure 00000116
(x f ) 0 (22) simplifying criterion (10) and function (11)
Im [
Figure 00000117
(x f )
Figure 00000118
(x f )] 0 (23)
σ (1) (x) Im [
Figure 00000119
(x)
Figure 00000120
(x)] (24) From (22), in addition, the relationships between the components of the zero, direct, reverse sequences and non-zero components
Figure 00000121
(x f )
Figure 00000122
(x f ) -
Figure 00000123
(x f )
Figure 00000124
Figure 00000125
3
Figure 00000126
(x f ) allowing to replace the current in (23), (24)
Figure 00000127
(x) any of the components
Figure 00000128
(x)
Figure 00000129
(x)
Figure 00000130
(x)
Figure 00000131
(x). If we take by analogy with (12)
arg
Figure 00000132
arg
Figure 00000133
(x f ) (25)
arg
Figure 00000134
≈ arg
Figure 00000135
(x f ) (26)
arg
Figure 00000136
≈ arg
Figure 00000137
(x f ) (27) then expressions of the type (20), (21) follow from (23) - (27), where under
Figure 00000138
will always be implied
Figure 00000139
and under current
Figure 00000140
one of the components
Figure 00000141
or
Figure 00000142
, or
Figure 00000143
'(Fig. 5).

При двухфазном замыкании на землю с симметричным характером повреждения фаз ζ-1 и ζ -2 имеют место граничные условия

Figure 00000144
(xf) 0
arg[
Figure 00000145
(xf)-
Figure 00000146
(xf)] arg[
Figure 00000147
(xf)-
Figure 00000148
(xf)] (28)
arg[
Figure 00000149
(xf)-
Figure 00000150
(xf)] arg
Figure 00000151
(xf) (29) или
Figure 00000152
(xf)
Figure 00000153
(xf)+
Figure 00000154
(xf)-
Figure 00000155
(xf)
(30)
arg[
Figure 00000156
(xf) arg[j
Figure 00000157
(xf)+
Figure 00000158
(xf)/2)]
Соотношения (25), (29) дают основание записать функцию того же вида, что и (21)
σ(1,1)(x) Im[
Figure 00000159
(x)
Figure 00000160
] (31) при
Figure 00000161
(x)
Figure 00000162
(x)+
Figure 00000163
(x)
Хотя соотношения (25), (26), взятые в совокупности, и не означают столь же близкого совпадения аргументов суммы
Figure 00000164
(xf)+
Figure 00000165
(xf)/2 и
Figure 00000166
+
Figure 00000167
/2, все же из-за преобладающего влияния в той сумме тока обратной последовательности такое совпадение практически можно допустить, получая функцию (21) при
Figure 00000168
(x)
Figure 00000169
(x),
Figure 00000170
= j(
Figure 00000171
+
Figure 00000172
/2). Если же этого допустить нельзя, то от (21) придется вернуться к более общей функции (8), определяя
Figure 00000173
(x) как j(
Figure 00000174
(x)+
Figure 00000175
(x)/2 при
Figure 00000176
(x)
Figure 00000177
(x-)-
Figure 00000178
(x+)
Figure 00000179
(x+)
Figure 00000180
(x)/
Figure 00000181
(x+)
Figure 00000182
(x+)
Figure 00000183
(x-)-
Figure 00000184
(x+)
Figure 00000185
(x+)
Figure 00000186
(x)/
Figure 00000187
(x+) где смысл токов с аргументом (х+) ясен из фиг.1, а сопротивления с аналогичным аргументом определяются по усредненным параметрам принимающей системы 2.In a two-phase earth fault with a symmetrical nature of damage to the phases ζ-1 and ζ -2, the boundary conditions
Figure 00000144
(x f ) 0
arg [
Figure 00000145
(x f ) -
Figure 00000146
(x f )] arg [
Figure 00000147
(x f ) -
Figure 00000148
(x f )] (28)
arg [
Figure 00000149
(x f ) -
Figure 00000150
(x f )] arg
Figure 00000151
(x f ) (29) or
Figure 00000152
(x f )
Figure 00000153
(x f ) +
Figure 00000154
(x f ) -
Figure 00000155
(x f )
(thirty)
arg [
Figure 00000156
(x f ) arg [j
Figure 00000157
(x f ) +
Figure 00000158
(x f ) / 2)]
Relations (25), (29) give reason to write down a function of the same form as (21)
σ (1,1) (x) Im [
Figure 00000159
(x)
Figure 00000160
] (31) with
Figure 00000161
(x)
Figure 00000162
(x) +
Figure 00000163
(x)
Although relations (25) and (26) taken together do not mean the same close coincidence of the arguments of the sum
Figure 00000164
(x f ) +
Figure 00000165
(x f ) / 2 and
Figure 00000166
+
Figure 00000167
/ 2, nevertheless, due to the prevailing influence in the sum of the current in the negative sequence, such a coincidence can practically be allowed to obtain function (21) for
Figure 00000168
(x)
Figure 00000169
(x)
Figure 00000170
= j (
Figure 00000171
+
Figure 00000172
/ 2). If this cannot be allowed, then it will be necessary to return from (21) to a more general function (8), defining
Figure 00000173
(x) as j (
Figure 00000174
(x) +
Figure 00000175
(x) / 2 for
Figure 00000176
(x)
Figure 00000177
(x -) -
Figure 00000178
(x +)
Figure 00000179
(x +)
Figure 00000180
(x) /
Figure 00000181
(x +)
Figure 00000182
(x +)
Figure 00000183
(x -) -
Figure 00000184
(x +)
Figure 00000185
(x +)
Figure 00000186
(x) /
Figure 00000187
(x +) where the meaning of the currents with the argument (x +) is clear from Fig. 1, and the resistances with a similar argument are determined by the averaged parameters of the receiving system 2.

Величины двухфазного замыкания вытекают из предыдущего как частный случай (фиг.5). А при симметричном трехфазном замыкании можно ограничиться результатами наблюдения за одной из фаз (фиг.5), применяя критерий (13) и функцию (14). The values of the two-phase circuit follow from the previous one as a special case (Fig. 5). And with a symmetric three-phase circuit, you can limit yourself to the results of monitoring one of the phases (Fig. 5), using criterion (13) and function (14).

Приведенное выше теоретическое обоснование предлагаемого способа показывает, что возможны различные его модификации. Так, применяя трехфазные целевые функции, можно определять зону повреждения безотносительно к виду повреждения и поврежденным фазам. Но это был бы тривиальный подход, не дающий полной информации о состоянии линии электропередачи. Задача заключается в определении не только зоны, но и вида короткого замыкания. Если выделить определение особой фазы в самостоятельную задачу, то на долю предлагаемого способа достается следующая наиболее общая задача. Имеет место замыкание на землю, о чем свидетельствует, например достаточно высокий уровень тока или напряжения нулевой последовательности. Тем или иным способом выявлена особая фаза ζ Требуется установить, произошло ли замыкание в контролируемой зоне, а также определить вид замыкания (К(1)) или К(1,1)) и тем самым обозначить поврежденные фазы: ζ при К(1); ζ -1 и ζ-2 при К(1,1). При решении данной задачи возникают проблемы, связанные с тем, что признаки замыкания одного вида, происшедшего вне зоны, могут совпадать с признаками замыкания другого вида, происшедшего в зоне. Эти проблемы решаются путем введения логических операций сравнения знаков, указанных на фиг.4. Приведенные там же векторные диаграммы величины

Figure 00000188
,
Figure 00000189
и
Figure 00000190
иллюстрируют правило знаков. Возможны, хотя и разновероятны, пять вариантов, каждому из которых в таблице отведена отдельная колонка. Заметим, что из трех величин две измеряемые (
Figure 00000191
и
Figure 00000192
), а третья получаемая путем преобразования этих двух и других измеряемых величин. Примем для определенности, что проверяется гипотеза об однофазном замыкании с особой фазой А и для этого используется целевая функция
σ ( A 1)(x) Im[
Figure 00000193
(x)
Figure 00000194
] Тогда подлежат определению знаки трех реактивных и, может быть, еще одного активного параметра
1) σ (1 AS ) σ ( A 1)(O) Im[
Figure 00000195
(O)
Figure 00000196
] Im[
Figure 00000197
]
2) σ (1 Ar ) σ ( A 1)(l) Im[
Figure 00000198
(l)
Figure 00000199
] Im[
Figure 00000200
]
3) σ (1 Au ) Im[
Figure 00000201
(O)
Figure 00000202
(l)] Im[
Figure 00000203
]
4) σ (1 Au ) Re[
Figure 00000204
(O)
Figure 00000205
(l)] Re[
Figure 00000206
] Входящие в эти выражения величины
Figure 00000207
и
Figure 00000208
измеряются непосредственно. Что же касается величины
Figure 00000209
, то она измерению недоступна и определяется в предположении, что линия не повреждена во всей контролируемой зоне или, иначе говоря, повреждение может иметь место только на границе зоны. Если не учитывать распределенную емкость линии, то
Figure 00000210
=
Figure 00000211
-(
Figure 00000212
+
Figure 00000213
)l (32) а с учетом емкости
Figure 00000214
=
Figure 00000215
ch
Figure 00000216
l-Z
Figure 00000217
sh
Figure 00000218
l+
Figure 00000219
ch
Figure 00000220
l-
Figure 00000221
sh
Figure 00000222
l (32a) где
Figure 00000223
и
Figure 00000224
удельные сопротивления прямой и нулевой последовательностей,
Figure 00000225
Figure 00000226
-
Figure 00000227
,
Figure 00000228
Figure 00000229
безнулевые ток и напряжение фазы А,
Figure 00000230
Figure 00000231
,
Figure 00000232
Figure 00000233
-коэффициенты распространения прямой и нулевой последовательности,
Figure 00000234
=
Figure 00000235
Figure 00000236
=
Figure 00000237
характеристические сопротивления.The above theoretical justification of the proposed method shows that various modifications are possible. So, applying the three-phase objective functions, it is possible to determine the damage zone regardless of the type of damage and the damaged phases. But this would be a trivial approach, not giving complete information about the state of the power line. The task is to determine not only the zone, but also the type of short circuit. If we single out the definition of a special phase as an independent task, then the following most general task is assigned to the proposed method. There is a ground fault, as evidenced by, for example, a sufficiently high level of current or voltage of the zero sequence. In one way or another, a special phase ζ has been identified. It is required to establish whether a fault has occurred in the controlled area, and also to determine the type of fault (K (1) ) or K (1,1) ) and thereby indicate the damaged phases: ζ at K (1) ; ζ -1 and ζ-2 at K (1,1) . When solving this problem, there are problems associated with the fact that the signs of closure of one species that occurred outside the zone may coincide with the signs of closure of another species that occurred in the zone. These problems are solved by introducing logical operations for comparing the characters indicated in FIG. 4. The vector diagrams shown in the same place
Figure 00000188
,
Figure 00000189
and
Figure 00000190
illustrate the rule of signs. Five variations are possible, although unlikely, each of which has a separate column in the table. Note that of the three quantities, two are measurable (
Figure 00000191
and
Figure 00000192
), and the third is obtained by converting these two and other measured quantities. For definiteness, we assume that the hypothesis of a single-phase circuit with a special phase A is tested and the objective function is used for this
σ ( A 1) (x) Im [
Figure 00000193
(x)
Figure 00000194
] Then the signs of three reactive and maybe one more active parameters are to be determined
1) σ (1 As ) σ ( A 1) (O) Im [
Figure 00000195
(O)
Figure 00000196
] Im [
Figure 00000197
]
2) σ (1 Ar ) σ ( A 1) (l) Im [
Figure 00000198
(l)
Figure 00000199
] Im [
Figure 00000200
]
3) σ (1 Au ) Im [
Figure 00000201
(O)
Figure 00000202
(l)] Im [
Figure 00000203
]
4) σ (1 Au ) Re [
Figure 00000204
(O)
Figure 00000205
(l)] Re [
Figure 00000206
] The quantities in these expressions
Figure 00000207
and
Figure 00000208
measured directly. As for the value
Figure 00000209
, then it is unavailable to measurement and is determined under the assumption that the line is not damaged in the entire controlled area or, in other words, damage can only occur at the border of the zone. If you do not take into account the distributed line capacity, then
Figure 00000210
=
Figure 00000211
- (
Figure 00000212
+
Figure 00000213
) l (32) and taking into account the capacity
Figure 00000214
=
Figure 00000215
ch
Figure 00000216
lZ
Figure 00000217
sh
Figure 00000218
l +
Figure 00000219
ch
Figure 00000220
l-
Figure 00000221
sh
Figure 00000222
l (32a) where
Figure 00000223
and
Figure 00000224
resistivities of direct and zero sequences,
Figure 00000225
Figure 00000226
-
Figure 00000227
,
Figure 00000228
Figure 00000229
non-zero current and phase A voltage,
Figure 00000230
Figure 00000231
,
Figure 00000232
Figure 00000233
- propagation coefficients of the direct and zero sequence,
Figure 00000234
=
Figure 00000235
Figure 00000236
=
Figure 00000237
characteristic resistance.

Напряжение

Figure 00000238
, определяемое путем преобразований (32), является прогнозируемой величиной и, как правило, не имеет ничего общего с реальным, недоступным измерению напряжением в конце зоны. Допустим, речь идет о защите магистральной электропередачи, как это показано на фиг.1. Тогда угол сдвига
δ arg
Figure 00000239
-arg
Figure 00000240
между измеряемым напряжением
Figure 00000241
и неизвестным истинным напряжением в конце линии
Figure 00000242
по условиям устойчивости не может превышать (по абсолютной величине) 90о, практически жеδ|< 60о.Voltage
Figure 00000238
determined by transformations (32) is a predicted value and, as a rule, has nothing to do with the real, inaccessible measurement of voltage at the end of the zone. Suppose we are talking about the protection of the main power transmission, as shown in figure 1. Then the shear angle
δ arg
Figure 00000239
-arg
Figure 00000240
between measured voltage
Figure 00000241
and unknown true voltage at the end of the line
Figure 00000242
under stability conditions it cannot exceed (in absolute value) 90 о , practically δ | <60 о .

Иное дело угол между

Figure 00000243
и предсказанной величиной
Figure 00000244

Figure 00000245
arg
Figure 00000246
-arg
Figure 00000247
Когда линия не повреждена, предсказанная величина совпадает с истинной (
Figure 00000248
=
Figure 00000249
) и
Figure 00000250
δ. Но для поврежденной линии преобразования (32) дадут формальный, хотя и несущий в себе полезную информацию, результат и поскольку при этом
Figure 00000251
Figure 00000252
,
Figure 00000253
≠ δ, то вполне вероятно, что
Figure 00000254
| превысит 90о, а сам угол δHat не поддается предварительной оценке. Так, при металлическом трехфазном замыкании ток
Figure 00000255
отстает от напряжения
Figure 00000256
почти на 90о и, следовательно преобразование
Figure 00000257
=
Figure 00000258
-jX
Figure 00000259
даст результат, вообще находящийся в противофазе с величиной
Figure 00000260
. Подобное явление встречается и при иных видах замыканий. Существенно, однако, что взаимное расположение векторов
Figure 00000261
,
Figure 00000262
и
Figure 00000263
тем не менее не произвольно, а подчиняется закономерностям, вытекающим из условия (7). Прежде всего, это закономерность (9), означающая, что при коротком замыкании в контролируемой зоне вектор опорного тока
Figure 00000264
располагается между векторами напряжений
Figure 00000265
,
Figure 00000266
, причем опережающим может быть как вектор
Figure 00000267
, так и
Figure 00000268
Однако для селективного определения зоны повреждения одного этого условия недостаточно. Необходимы дополнительные признаки повреждения в зоне. Они существуют и заключаются в следующем. При малых переходных сопротивлениях, когда замыкание близко по своей природе к металлическому, вектор
Figure 00000269
заведомо опережает и наблюдаемый ток
Figure 00000270
, и прогнозируемое напряжение
Figure 00000271
. Даже при обратном направлении мощности доаварийного нагрузочного режима ( δ< 0), данное положение сохраняет свою силу ввиду ограниченности модуля угла δ Тем более оно справедливо для прямой передачи мощности, когда при больших значениях δ может встретиться редкий случай
Figure 00000272
> 180о (вариант 3, фиг.4). Все же наиболее типичен вариант 1, когда 0 <
Figure 00000273
< 180о. При отрицательном истинном угле предсказанный угол
Figure 00000274
может быть как положителен, так и отрицателен (вариант 2), но при этом непременно
Figure 00000275
> δ δ, так как индуктивная аварийная слагающая тока смещает вектор
Figure 00000276
в отстающем направлении относительно истинного вектора
Figure 00000277
. Чтобы распознать вариант 1, достаточно сопоставить знаки трех реактивных параметров σsr и σu. Связанные с большим числом ограничений варианты 2 и 3 выявляются только с помощью дополнительного активного параметра ρu. Пятый, тоже реактивный параметр Q повышает надежность распознавания повреждений в защищаемой зоне и "за спиной", т.е. левее места наблюдения. Повреждению в зоне соответствует отрицательное направление реактивной мощности величин, источник которых располагается в месте повреждения. Эти величины перечислены на фиг.5. Располагая информацией о знаке параметра Q, можно полностью исключить возникновение "мертвой зоны", т.е. понижение чувствительности способа при близких кратких замыканиях, когда величина Us близка к нулю. В этом случае допускается отступление от правила (9), но взамен проверяется уровень параметров σs и σr. Имеется в виду, что при близком замыкании функция σ(x) монотонно повышает свой уровень от почти нулевого значения σr σ(0) до наибольшего σr= σ (l) (фиг.1).The angle between
Figure 00000243
and the predicted value
Figure 00000244

Figure 00000245
arg
Figure 00000246
-arg
Figure 00000247
When the line is not damaged, the predicted value coincides with the true (
Figure 00000248
=
Figure 00000249
) and
Figure 00000250
δ. But for the damaged line, transformations (32) will give a formal, albeit bearing useful information, result, and since
Figure 00000251
Figure 00000252
,
Figure 00000253
≠ δ, then it is likely that
Figure 00000254
| will exceed 90 about , and the angle δHat itself does not lend itself to preliminary assessment. So, with a metal three-phase circuit, the current
Figure 00000255
behind voltage
Figure 00000256
almost 90 about and therefore the conversion
Figure 00000257
=
Figure 00000258
-jX
Figure 00000259
will give a result that is generally in antiphase with a value
Figure 00000260
. A similar phenomenon occurs with other types of closures. It is essential, however, that the relative position of the vectors
Figure 00000261
,
Figure 00000262
and
Figure 00000263
nevertheless, not arbitrarily, but obeys the laws arising from condition (7). First of all, this is regularity (9), which means that during a short circuit in the controlled zone, the vector of the reference current
Figure 00000264
located between stress vectors
Figure 00000265
,
Figure 00000266
, and leading can be as a vector
Figure 00000267
so and
Figure 00000268
However, for the selective determination of the damage zone, this condition alone is not enough. Additional signs of damage in the area are needed. They exist and are as follows. At low transition resistances, when the closure is close in nature to metallic, the vector
Figure 00000269
obviously ahead of the observed current
Figure 00000270
, and predicted stress
Figure 00000271
. Even with the reverse direction of the power of the pre-emergency load mode (δ <0), this position remains valid due to the limited modulus of the angle δ. Moreover, it is true for direct power transmission, when at large values of δ a rare case
Figure 00000272
> 180 about (option 3, figure 4). Nevertheless, option 1 is most typical when 0 <
Figure 00000273
<180 about . At negative true angle, the predicted angle
Figure 00000274
can be both positive and negative (option 2), but it certainly
Figure 00000275
> δ δ, since the inductive emergency current component biases the vector
Figure 00000276
in the lagging direction relative to the true vector
Figure 00000277
. To recognize option 1, it is enough to compare the signs of the three reactive parameters σ s , σ r and σ u . Variants 2 and 3, associated with a large number of restrictions, are revealed only with the help of the additional active parameter ρ u . The fifth, also reactive parameter Q increases the reliability of recognition of damage in the protected zone and "behind", i.e. to the left of the observation site. Damage in the zone corresponds to the negative direction of the reactive power of the values, the source of which is located at the site of damage. These values are listed in FIG. Having information about the sign of the parameter Q, we can completely eliminate the occurrence of a "dead zone", i.e. lowering the sensitivity of the method with close short circuits when the value of U s is close to zero. In this case, a deviation from rule (9) is allowed, but the level of parameters σ s and σ r is checked instead. It is understood that with close closure, the function σ (x) monotonically increases its level from an almost zero value of σ r σ (0) to the largest σ r = σ (l) (Fig. 1).

В соответствии с изложенной теорией предлагаемый способ сводится к последовательности операций, реализуемых структурной схемой по фиг.2. С помощью фильтров ортогональных составляющих 5-12 входные величины Uν,iν, Uo, io преобразуют в комплексы

Figure 00000278
,
Figure 00000279
,
Figure 00000280
,
Figure 00000281
. Формирующие блоки 13-14 реализуют операцию (32), т.е. предсказывают напряжения
Figure 00000282
в конце контролируемой зоны. Фильтр обратной последовательности 16 выделяет ток
Figure 00000283
. Таким образом, на выходах блоков 5-16 образуются все величины, необходимые для реализации критериев поиска повреждений (таблица 2). Не отражено лишь формирование аварийных слагающих
Figure 00000284
,
Figure 00000285
. Это отдельная задача, решаемая специальными фильтрами аварийных слагающих.In accordance with the theory, the proposed method is reduced to a sequence of operations implemented by the structural diagram of figure 2. Using filters of orthogonal components 5-12, the input quantities U ν , i ν , U o , i o are converted into complexes
Figure 00000278
,
Figure 00000279
,
Figure 00000280
,
Figure 00000281
. The forming blocks 13-14 implement the operation (32), i.e. predict stress
Figure 00000282
at the end of the controlled area. The negative sequence filter 16 emits current
Figure 00000283
. Thus, at the outputs of blocks 5-16, all the values necessary for the implementation of the damage search criteria are formed (table 2). Only the formation of emergency components is not reflected
Figure 00000284
,
Figure 00000285
. This is a separate problem solved by special filters of emergency components.

Коммутирующий и суммирующий блоки 17 и 18 реализует операцию формирования величин

Figure 00000286
и
Figure 00000287
в зависимости от того, критерий какого вида замыкания вводится в действие. Возможны три алгоритма их функционирования. Первый состоит в поочередной проверке критериев различных видов замыканий. Второй в предварительном определении вида замыкания. И, наконец, третий промежуточный в предварительном выявлении частичных признаков того или иного вида замыканий. Именно этот третий путь и реализуется на фиг.2, где предусмотрено выявление особой фазы (блок 25) при земляных замыканиях (К(1) или К(1,1)). Определяя фазу ζ, блок 25 дает сигнал коммутирующему блоку 17 принять в качестве величины
Figure 00000288
напряжение особой фазы
Figure 00000289
а в качестве опорного тока
Figure 00000290
ток нулевой последовательности
Figure 00000291
или обратной последовательности
Figure 00000292
или безнулевую аварийную слагающую тока
Figure 00000293
(таблица 2). Участия суммирующего блока 18 в этом случае не требуется. В результате, если, например ζ= А, на входы датчиков 19-22 поступят величины, указанные на фиг.3. Возможно, проверка гипотезы об однофазном замыкании даст отрицательный результат. Тогда проверяется гипотеза о двухфазном замыкании на землю фаз ζ-1 и ζ-2. И в этом втором случае коммутирующий блок 17 передает суммирующему блоку 18 напряжения
Figure 00000294
и
Figure 00000295
, а также токи
Figure 00000296
и
Figure 00000297
, который преобразует их в величины
Figure 00000298
и
Figure 00000299
согласно фиг.5.The switching and summing blocks 17 and 18 implements the operation of the formation of quantities
Figure 00000286
and
Figure 00000287
depending on what type of closure criterion is put into effect. Three algorithms for their functioning are possible. The first is to test the criteria for various types of faults one at a time. The second in the preliminary determination of the type of closure. And finally, the third intermediate in the preliminary identification of partial signs of a particular type of fault. It is this third way that is implemented in FIG. 2, where it is envisaged to identify a special phase (block 25) during earth faults (K (1) or K (1,1) ). By determining the phase ζ, block 25 gives the signal to the switching block 17 to accept as a quantity
Figure 00000288
special phase voltage
Figure 00000289
and as a reference current
Figure 00000290
zero sequence current
Figure 00000291
or reverse sequence
Figure 00000292
or non-zero emergency current component
Figure 00000293
(table 2). The participation of the summing block 18 in this case is not required. As a result, if, for example, ζ = A, the values indicated in FIG. 3 are received at the inputs of the sensors 19-22. Perhaps testing the hypothesis of a single-phase circuit will give a negative result. Then the hypothesis of a two-phase earth fault of the phases ζ-1 and ζ-2 is tested. And in this second case, the switching unit 17 transmits the summing unit 18 voltage
Figure 00000294
and
Figure 00000295
as well as currents
Figure 00000296
and
Figure 00000297
which converts them to quantities
Figure 00000298
and
Figure 00000299
according to figure 5.

Предыдущие операции имели целью подготовить необходимые величины для определения параметров замыкания σrsu, и возможно, также ρu и Q (фиг.4). Датчики 19-22 реализуют операции (1)-(5). В задачу логического блока 24 входит анализ знаков сравниваемых параметров. Проверяя их соответствие фиг. 4, он и определяет, имеет ли место замыкание в зоне. На его входы подаются, правда, сами параметры, а не одни лишь их знаки, что позволяет дополнительно проверять уровень перепада σsr| во избежание ложной работы под влиянием помех. С помощью блока сравнения 26 устанавливают факт значительного превышения параметра σr над σs, если они одного знака. Результатом логических операций, совершаемых блоком 24, является информация о виде замыкания (с указанием поврежденных фаз) и о зоне повреждения.The previous operations were aimed at preparing the necessary values for determining the closure parameters σ r , σ s , σ u , and possibly also ρ u and Q (Fig. 4). Sensors 19-22 implement operations (1) - (5). The task of the logical block 24 is to analyze the signs of the compared parameters. Checking their compliance with FIG. 4, he determines whether there is a short circuit in the zone. True, the parameters themselves are fed to its inputs, but not only their signs, which allows us to additionally check the level of the difference σ s −σ r | to avoid false operation due to interference. Using the comparison unit 26 establish the fact of a significant excess of the parameter σ r over σ s , if they are of the same sign. The result of logical operations performed by block 24 is information on the type of circuit (indicating damaged phases) and on the damage zone.

Использование дополнительных параметров, прежде всего взаимной реактивной мощности двух напряжений одного сформированного из измеренных напряжений, и второго, сформированного из напряжений, предсказанных в конце выбора поврежденных фаз и зоны повреждения. При этом появляется возможность определять вид замыкания путем перебора критериев каждого вида. The use of additional parameters, primarily the mutual reactive power of two voltages, one generated from the measured voltages, and the second, formed from the voltages predicted at the end of the selection of the damaged phases and the damage zone. In this case, it becomes possible to determine the type of circuit by sorting out the criteria of each type.

Claims (17)

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕННЫХ ФАЗ И ЗОНЫ ПОВРЕЖДЕНИЯ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ путем измерения в начале линии напряжений, токов, их составляющих и в преобразовании измеренных величин в три реактивных параметра, отличающийся тем, что измеренные величины предварительно преобразуют в первые величины, соответствующие напряжениям в начале линии, вторые величины, соответствующие напряжениям в конце контролируемой зоны неповрежденной линии, и в третьи опорные величины, первый реактивный параметр формируют, как взаимную реактивную мощность первых и третьих величин, второй реактивный параметр как взаимную реактивную мощность вторых и третьих величин, третий реактивный параметр как взаимную реактивную мощность первых и вторых величин, сравнивают знак третьего параметра со знаками первого и второго параметров и фиксируют повреждение в контролируемой зоне, если знаки первого и третьего параметров совпадают и противоположны знаку второго параметра. 1. METHOD FOR DETERMINING DAMAGED PHASES AND DAMAGE ZONES OF THE ELECTRIC TRANSMISSION LINE by measuring at the beginning of the line the voltages, currents, their components and converting the measured values into three reactive parameters, characterized in that the measured values are previously converted to first values corresponding to the voltages at the beginning of the line, the second values corresponding to the voltages at the end of the controlled area of the undamaged line, and to the third reference values, the first reactive parameter is formed as a mutual reactive power the first and third quantities, the second reactive parameter as the mutual reactive power of the second and third quantities, the third reactive parameter as the mutual reactive power of the first and second quantities, compare the sign of the third parameter with the signs of the first and second parameters and record damage in the controlled area, if the signs of the first and the third parameters are the same and opposite to the sign of the second parameter. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно определяют четвертый параметр, как взаимную активную мощность первых и вторых величин, сравнивают знаки всех четырех параметров и фиксируют повреждение в контролируемой зоне, если первый параметр положителен, а три других - отрицательны. 2. The method according to claim 1, characterized in that the fourth parameter is additionally determined as the mutual active power of the first and second quantities, the signs of all four parameters are compared, and damage is recorded in the controlled area if the first parameter is positive and the other three are negative. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что дополнительно формируют четвертые величины, пропорциональные составляющим измеренных напряжений, пятые величины, пропорциональные составляющим измеренных токов, определяют пятый параметр, как взаимную реактивную мощность четвертых и пятых величин, и фиксируют повреждение в контролируемой зоне только при отрицательном знаке пятого параметра. 3. The method according to PP. 1 and 2, characterized in that they additionally form fourth values proportional to the components of the measured voltages, fifth values proportional to the components of the measured currents, determine the fifth parameter as the mutual reactive power of the fourth and fifth values, and record damage in the controlled area only with a negative sign of the fifth parameter. 4. Способ по п.3 отличающийся тем, что, при совпадении знаков первого и второго параметров и противоположном им знаке третьего параметра сравнивают абсолютные значения первого и второго параметров и фиксируют повреждение в контролируемой зоне, если преобладает абсолютное значение второго параметра. 4. The method according to claim 3, characterized in that, if the signs of the first and second parameters coincide and the sign of the third parameter is opposite to them, the absolute values of the first and second parameters are compared and damage is recorded in the controlled area if the absolute value of the second parameter prevails. 5. Способ по пп. 1 4, отличающийся тем, что в качестве первых величин используют фазные напряжения в начале линии, вторых фазные напряжения в конце контролируемой зоны неповрежденной линии, третьих токи предполагаемого повреждения. 5. The method according to PP. 1 to 4, characterized in that the first quantities use phase voltages at the beginning of the line, the second phase voltages at the end of the controlled area of the undamaged line, and the third currents of the alleged damage. 6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что в качестве третьей величины используют ток нулевой последовательности. 6. The method according to p. 5, characterized in that the zero sequence current is used as the third value. 7. Способ по пп.1 4, отличающийся тем, что в качестве первой величины используют линейное напряжение в начале линии, второй линейное напряжение в конце контролируемой зоны неповрежденной линии. 7. The method according to claims 1 to 4, characterized in that the linear voltage at the beginning of the line and the second linear voltage at the end of the controlled area of the undamaged line are used as the first value. 8. Способ по пп.5 и 7, отличающийся тем, что в качестве третьей величины используют ток обратной последовательности, смещенный на заданный угол. 8. The method according to PP.5 and 7, characterized in that the reverse sequence current offset by a predetermined angle is used as the third quantity. 9. Способ по пп.5 и 7, отличающийся тем, что в качестве третьей величины используют сумму тока нулевой последовательности и удвоенного тока обратной последовательности особой фазы. 9. The method according to claims 5 and 7, characterized in that the sum of the zero sequence current and the doubled current of the reverse sequence of the special phase are used as the third quantity. 10. Способ по пп.5 и 7, отличающийся тем, что в качестве третьей величины используют аварийную слагаемую тока. 10. The method according to PP.5 and 7, characterized in that as the third value use the emergency term of the current. 11. Способ по п.7, отличающийся тем, что, в качестве третьей величины используют разность токов соответствующих фаз. 11. The method according to claim 7, characterized in that, as the third value, the difference in currents of the respective phases is used. 12. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве четвертой и пятой величин принимают напряжение и ток нулевой последовательности. 12. The method according to claim 3, characterized in that as the fourth and fifth quantities take voltage and zero-sequence current. 13. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве четвертой и пятой величин принимают напряжение и ток обратной последовательности. 13. The method according to claim 3, characterized in that the voltage and current of the negative sequence are received as the fourth and fifth values. 14. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве четвертой и пятой величин принимают аварийные слагающие напряжений и токов. 14. The method according to claim 3, characterized in that as the fourth and fifth values take emergency components of voltages and currents. 15. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве третьей величины используют напряжение нулевой последовательности, смещенное не заданный угол. 15. The method according to claim 5, characterized in that the voltage of the zero sequence offset by an undefined angle is used as the third value. 16. Способ по пп.5 и 7, отличающийся тем, что в качестве третьей величины используют напряжение обратной последовательности особой фазы. 16. The method according to PP.5 and 7, characterized in that the voltage of the reverse sequence of the special phase is used as the third value. 17. Способ по пп.5 и 7, отличающийся тем, что в качестве третьей величины используют аварийную слагающую напряжения, смещенную на заданный угол. 17. The method according to PP.5 and 7, characterized in that as the third value use the emergency component of the voltage, offset by a predetermined angle.
SU925055253A 1992-07-17 1992-07-17 Method of detection of injured phase and failure zone of power line RU2037246C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU925055253A RU2037246C1 (en) 1992-07-17 1992-07-17 Method of detection of injured phase and failure zone of power line

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU925055253A RU2037246C1 (en) 1992-07-17 1992-07-17 Method of detection of injured phase and failure zone of power line

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2037246C1 true RU2037246C1 (en) 1995-06-09

Family

ID=21609849

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU925055253A RU2037246C1 (en) 1992-07-17 1992-07-17 Method of detection of injured phase and failure zone of power line

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2037246C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2159445C2 (en) * 1995-08-23 2000-11-20 АББ Ресерч Лтд. Method for locating single-phase ground fault in power distribution network
RU2294585C1 (en) * 2005-10-31 2007-02-27 Федеральное государственное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный аграрный университет" (ФГОУ ВПО ОрелГАУ) Method for determining line with ground contact in electric networks with isolated neutral
RU2622895C2 (en) * 2015-08-27 2017-06-21 Общество с ограниченной ответственностью "Исследовательский центр "Бреслер" Electricity transmission line distance protection method
WO2019195363A1 (en) * 2018-04-03 2019-10-10 Zoox, Inc. Detecting errors in sensor data
CN116223926A (en) * 2023-03-27 2023-06-06 湖南科技大学 Diagnosis Algorithm for Zero Break and Phase Loss Faults in Low-Voltage Distribution Network Based on Multi-source Information Fusion
RU2809770C1 (en) * 2022-12-20 2023-12-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И.С. ТУРГЕНЕВА" (ОГУ им. И.С. Тургенева) Method for converting spaced double earth fault to a single phase in networks with isolated neutral

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Атабеков Г.И. Теоретические основы релейной защиты высоковольных сетей. М., Госэнергоиздат, 1957. *
2. Шнеерсон Э.М. Дистанционные защиты. М., Энергоатомиздат, 1966. *
3. Аржанников Е.А. Дистанционный принцип в релейной защите и автоматике линий при замыканиях на земле. М., Энергоатомиздат, 1985. *
4. SU N 1543353, G 01R 31/08, 1987. *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2159445C2 (en) * 1995-08-23 2000-11-20 АББ Ресерч Лтд. Method for locating single-phase ground fault in power distribution network
RU2294585C1 (en) * 2005-10-31 2007-02-27 Федеральное государственное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный аграрный университет" (ФГОУ ВПО ОрелГАУ) Method for determining line with ground contact in electric networks with isolated neutral
RU2622895C2 (en) * 2015-08-27 2017-06-21 Общество с ограниченной ответственностью "Исследовательский центр "Бреслер" Electricity transmission line distance protection method
WO2019195363A1 (en) * 2018-04-03 2019-10-10 Zoox, Inc. Detecting errors in sensor data
US10468062B1 (en) 2018-04-03 2019-11-05 Zoox, Inc. Detecting errors in sensor data
US10964349B2 (en) 2018-04-03 2021-03-30 Zoox, Inc. Detecting errors in sensor data
US11423938B2 (en) 2018-04-03 2022-08-23 Zoox, Inc. Detecting errors in sensor data
RU2809770C1 (en) * 2022-12-20 2023-12-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И.С. ТУРГЕНЕВА" (ОГУ им. И.С. Тургенева) Method for converting spaced double earth fault to a single phase in networks with isolated neutral
CN116223926A (en) * 2023-03-27 2023-06-06 湖南科技大学 Diagnosis Algorithm for Zero Break and Phase Loss Faults in Low-Voltage Distribution Network Based on Multi-source Information Fusion
RU2837257C1 (en) * 2024-07-12 2025-03-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И.С. ТУРГЕНЕВА" (ОГУ им. И.С. Тургенева) Method of rapid transfer of double fault to ground, developing in overhead electric network with isolated neutral into weakened single-phase faults to ground

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5365396A (en) Negative sequence directional element for a relay useful in protecting power transmission lines
CA2295342C (en) Fault-detection for powerlines
CN101277012B (en) Fast impedance protection technique immune to dynamic errors of capacitive voltage transformers
CN1331290C (en) Zero-sequence voltage direction polarizing element for protecting relay
CA2352700C (en) Method and device of fault location for distribution networks
Kasztenny et al. Phase selection for single-pole tripping–weak infeed conditions and cross country faults
US4821137A (en) Positive sequence distance relay for AC power transmission line protection
US4864453A (en) Protective relay with selective phase selection for double lines
EP0684678B1 (en) Methods and apparatus for identifying faulted phases on an electric power transmission line
US4203142A (en) Ground fault system and method of detection
US4405966A (en) System for providing protection for a high voltage transmission line
EP0464662B1 (en) Method and means for fault location in a multi-terminal network
US6034592A (en) Process for producing signals identifying faulty loops in a polyphase electrical power supply network
RU2037246C1 (en) Method of detection of injured phase and failure zone of power line
US3958153A (en) Method and apparatus for fault detection in a three-phase electric network
EP0020047B1 (en) Method and apparatus for fault identification in electric power transmission systems
US5325061A (en) Computationally-efficient distance relay for power transmission lines
US3732464A (en) Distance relay system
RU2066511C1 (en) Remote method for protection and automatic control of electric power transmission line
RU2050660C1 (en) Method for detecting defective phases in power transmission line or feeder
RU2073876C1 (en) Method for detecting ground fault in power transmission line
JPS642010B2 (en)
US2445429A (en) Ground-fault protective relaying system
JP2957187B2 (en) Secondary circuit disconnection detector for instrument transformer
Mahmoud Simple algorithm for fault detection, classification and direction discrimination in power systems based on digital current signals processing