Технические решения для определения мест повреждения в распределительных сетях 6–35 кВ




Page 1


background image







Page 2


background image

94

Технические решения для 

определения мест повреждения 

в распределительных сетях 6–35 кВ

Воздушные

 

линии

 

электропередачи

 (

ЛЭП

являются

 

наименее

 

надежными

 

элементами

 

энергосистемы

повреждение

 

которых

 

наносит

 

значительный

 

ущерб

 

и

 

представляет

 

большую

 

опасность

 

для

 

жизни

 

и

 

здоровья

 

людей

В

 

отличие

 

от

 

сетей

 

с

 

глухозаземленой

 

нейтралью

сети

 

напряжением

 6–35 

кВ

 

с

 

изолированной

 

и

 

компенсированной

 

нейтралью

 

имеют

 

сильно

 

разветвленную

 

древовидную

 

топологию

Однофазное

 

замыкание

 

на

 

землю

 (

ОЗЗ

является

 

наиболее

 

частым

 

видом

 

повреждения

характеризуется

 

малыми

 

токами

 

в

 

пределах

 20–30 

А

 

и

 

не

 

отражается

 

на

 

питании

 

потребителей

Между

 

тем

 

длительное

 

существование

 

ОЗЗ

 

в

 

сети

 

нередко

 

становится

 

причиной

 

повреждений

 

ЛЭП

 

с

 

переходом

 

в

 

аварийное

 

состояние

 

и

 

отключением

 

электроснабжения

.

Феоктистов

 

А

.

В

.,

 руководитель отдела разработки радиоэлектронной аппаратуры МНПП «АНТРАКС»

Н

а  текущий  момент  суще-
ствует  несколько  проб –
лем  определения  и  по-
иска  повреждений  в  ка-

бельно-воздушных сетях среднего 
класса  напряжения.  Первая  кро-
ется  в  определении  однофазных 
замыканий  в  линиях  с  изолиро-
ванной  нейтралью.  Вторая  проб-
лема  в  том,  что  распределитель-
ные сети довольно разветвленные 
и  неоднородные.  Это  усложняет 
или  делает  невозможным  исполь-
зование  приборов  для  определе-
ния места повреждения. 

Рассмотрим основные спосо-

бы  определения  мест  повреж-
дения,  их  достоинства  и  недо-
статки.

Импедансный

 

метод

.

  Рабо-

та  устройств  ОМП  импедансного 
типа  основывается  на  принципе 
измерения  тока  и  напряжения  во 
время  повреждения.  За  счет  ис-
пользования  этих  двух  электри-
ческих  величин  при  определении 
места  повреждения  выполняется 
расчет,  который  характеризуется 
ошибками,  возникающими  из-за 
нескольких факторов:

 

– переходные  составляющие 

тока;

 

– искажение тока, вызванное на-

сыщением сердечника в транс-
форматорах тока;

 

– ток  предварительного  заряда 

в  линии,  возникающий  непо-
средственно  перед  возникно-
вением короткого замыкания;

 

– переходное  сопротивление 

в месте короткого замыкания;

 

– емкость  линии  относительно 

земли;

 

– взаимная индукция кабелей;

 

– неточность  данных,  касаю-

щихся  полного  сопротивления 
линии,  в  частности,  неточное 
определение нулевого полного 
сопротивления  линии  из-за 
изменения сопротивления зем-
ли вдоль линии;

 

– явление  прохождения  тока 

в точке соединения линии с от-
ветвлениями  в  разветвленных 
системах.

Волновой

 

метод

.

  Устройства 

ОМП  волнового  типа  измеряют 
время, а не ток и напряжение. Та-
ким образом, устраняется влияние 
на погрешность измерения многих 
вышеупомянутых факторов.

Однако  такие  устройства  так-

же имеют свои недостатки. Среди 
основных факторов, влияющих на 
погрешность ОМП в таких устрой-
ствах, отметим:

 

– малые углы повреждений;

 

– повреждения  вблизи  места 

установки  устройств  обнару-
жения;

 

– к а ч е с т в о   с и н х р о н и з а ц и и 

устройств;

 

– неверно  определенная  ско-

рость  распространения  волны 
в линии;

 

– погрешность 

определения 

бегущей волны.
Для  использования  импеданс-

ного  метода  желательно  иметь 
полную  модель  линии,  но  из-за 
того,  что  конфигурация  линии  мо-
жет  меняться  в  процессе  работы, 

возникают  большие  трудности 
в построении модели. Кроме того, 
если  линия  имеет  большое  коли-
чество  переходов  кабель-воздух, 
сложно просчитать сопротивление 
линии. Поэтому добиться высокой 
точности измерения расстояния до 
места  повреждения  не  получится, 
хотя и требования к самим устрой-
ствам ОМП минимальны.

Для  получения  наибольшей 

точности  измерений  и  миними-
зации  необходимых  данных  на 
входе оптимальнее всего исполь-
зовать  вариацию  двухстороннего 
волнового метода.

На сегодняшний день в распре-

делительных  сетях  нет  широкого 
распространения 

аналогичного 

решения  по  многим  причинам. 
В  отличие  от  сетей  высокого  на-
пряжения,  для  которых  достаточ-
но  использования  двух  приборов 
по  концам  линии,  в  распредели-
тельных  сетях  при  применении 
данного метода необходима уста-
новка приборов на концах всех от-
паек  контролируемой  сети.  А  это 
существенно усложняет использо-
вание подобных решений.

Для  локализации  места  по-

вреждения  при  такой  структуре 
необходимо  решать  задачу  ОМП 
для  каждой  пары  приборов  и  за-
тем  минимизировать  отклонения 
полученных  результатов.  Схема 
линии  может  быть  непостоянной 
и варьироваться в зависимости от 
текущих  требований  потребите-
лей,  отключенных  резервных  или 
поврежденных участков. 

ВОЗДУШНЫЕ

ЛИНИИ







Page 3


background image

95

99%  ЛЭП  распределительных 

сетей  существенно  неоднородны 
и включают в себя участки с раз-
ными  типами  опор,  систем  под-
веса и проводов, зачастую имеют 
кабельные  вставки.  На  распро-
странение 

электромагнитной 

волны,  порожденной  аварийным 
процессом, большое влияние ока-
зывает  наличие  отпаек,  которые 
дают ослабление, а также создают 
множественные  переотражения. 
В  результате,  используя  класси-
ческий  волновой  синхронный  ме-
тод  определения  расстояния  до 
аварии  с  применением  большого 
количества  устройств,  установ-
ленных  на  всех  концах  ЛЭП,  мы 
получим размытые и искаженные 
приходящие  фронты  электромаг-
нитных  волн,  претерпевшие  мно-
жественные искажения.

У  компании  АНТРАКС  накоп-

лен  большой  опыт  разработки 
приборов  для  определения  ава-
рий  в  распределительных  сетях 
среднего  класса  напряжения  на 
кабельных  и  воздушных  линиях 
с  любым  типом  заземления  ней-
трали.  Оборудование  линейки 
А-Сигнал  успешно  прошло  испы-
тания  и  эксплуатируется  в  круп-
нейших  российских  компаниях 
энергетической  отрасли.  Разра-
ботанные нами алгоритмы позво-
ляют  фиксировать  однофазные 
замыкания с направлением на ли-
ниях с токами до 0,1 А, а возмож-
ность  сохранения  осциллограмм 
аварийных  процессов  —  непре-
рывно  совершенствовать  алго-
ритмы  и  увеличивать  количество 
распознаваемых событий.

Используя  имеющиеся  нара-

ботки,  специалисты  компании
АНТРАКС  разработали  решение 
для  определения  места  повреж-
дения  в  разветвленных  неодно-
родных  линиях.  Для  фиксации 
аварий  создан  прибор  А-Сигнал 
ОМП, который, помимо стандарт-
ного функционала фиксации меж-
фазных,  однофазных  замыканий 
и  направления  на  них,  сохраняет 
осциллограммы  аварийного  про-
цесса  с  высокой  частотой  дис-
кретизации  (1  МГц)  и  временной 
меткой  момента  аварии  с  точно-
стью ±100 нс. Для синхронизации 
приборов  используются  внешние 
GPS-приемники точного времени. 
Так  как  используется  волновой 
метод, то для расчета места ава-

рии  необходимо  устанавливать 
минимум два прибора, а в случае 
разветвленной  сети  —  дополни-
тельные приборы по концам отпа-
ек. Для корректной работы систе-
мы  необходимы  данные  о  длине 
линии,  наличии  отпаек,  а  также 
проведение  предварительной  ка-
либровки  системы  для  учета  не-
однородностей  линии,  таких  как 
кабельные  муфты,  переходы  ка-
бель-воздух и т.д. При возникнове-
нии аварии на линии информация 
об  аварийном  процессе  со  всех 
приборов  на  линии  передается 
в виде осциллограмм на верхний 
уровень  в  систему  мониторинга 
и управления КОМОРСАН. Далее 
происходит  обработка  данных 
с каждого прибора и по имеющей-
ся  схеме  линий  расчет  до  места 
повреждения.  Данные  выводят-
ся  как  в  КОМОРСАН,  так  и  в  лю-
бую другую SCADA-систему. В то 
же  время  при  любом  изменении 
конфигурации  линии  достаточно 
знать,  какие  участки  линии  выве-
дены из работы, а какие нет.

Полностью  готовая  система 

А-Сигнал  ОМП  была  установле-
на  для  испытаний  и  опытной  экс-
плуатации  на  участке  линии  СЦБ 
напряжением  10  кВ  и  протяжен-
ностью 16 км ОАО «РЖД». Кроме 
приборов  А-Сигнал  ОМП,  GPS-
приемников и системы мониторин-
га  КОМОРСАН,  были  установле-
ны  устройства  передачи  данных 
БСПИ-КЛ.  Линия  неоднородная, 
с  кабельными  вставками  и  не-
сколькими  отпайками,  но  аварий-
ные  события  создавались  только 
на стволе линии.

Приборы были установлены по 

концам  линии.  Предварительно 
была  проведена  калибровка  сис-
темы.  Создавался  «эталонный 
волновой портрет». Во время про-
ведения  калибровки  отмечено, 
что затухание сигнала на высоких 
частотах  тем  больше,  чем  боль-
шее  расстояние  ему  требуется 
пройти  от  места  аварии  до  при-
емника. Этот фактор существенно 
влияет на точность. Также наблю-
дается зависимость величины им-
пульса от фазы напряжения в мо-
мент аварии.  

На  линии  был  проведен  ряд 

экспериментов  с  однофазным  за-
мыканием на землю в разных точ-
ках. Результаты испытаний показа-
ли  возможность  работы  системы 
на  неоднородных  разветвленных 
линиях  электропередачи  с  точно-
стью  определения  места  аварии 
±200 м. 

Таким  образом,  мы  получили 

систему,  способную  определить 
место  повреждения  в  распреде-
лительных 

кабельно-воздушных 

сетях. А это, в свою очередь, дает 
возможность  сократить  время  на 
поиск и устранение аварии. 

Перспективы развития системы 

А-Сигнал  ОМП  в  будущем  —  это 
определение места возникновения 
пробоев или перемежающихся ду-
говых замыканий, что позволит, не 
дожидаясь  аварийного  события, 
выполнить ремонт линии.  

Р

ООО МНПП «АНТРАКС»

+7 (495) 991-12-30

www.antraks.ru

mail@antraks.ru

 6 (69) 2021



Читать онлайн

Воздушные линии электропередачи (ЛЭП) являются наименее надежными элементами энергосистемы, повреждение которых наносит значительный ущерб и представляет большую опасность для жизни и здоровья людей. В отличие от сетей с глухозаземленой нейтралью, сети напряжением 6–35 кВ с изолированной и компенсированной нейтралью имеют сильно разветвленную древовидную топологию. Однофазное замыкание на землю (ОЗЗ) является наиболее частым видом повреждения, характеризуется малыми токами в пределах 20–30 А и не отражается на питании потребителей. Между тем длительное существование ОЗЗ в сети нередко становится причиной повреждений ЛЭП с переходом в аварийное состояние и отключением электроснабжения.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»