- •Диагностика состояния воздушных линий электропередачи 10-110 кВ в нормальных и аварийных режимах
- •Оглавление
- •Глава 1 Проблемы эксплуатации воздушных линий в электрических сетях 10–110 кВ 10
- •Глава 2 Диагностика состояния воздушных линий 6-35 кВ 53
- •Глава 4 Регистрация параметров аварийных режимов 126
- •Глава 5 Определение места повреждения на вл по параметрам аварийных режимов 172
- •Предисловие
- •Список принятых сокращений
- •Глава 1 Проблемы эксплуатации воздушных линий в электрических сетях 10–110 кВ
- •1.1 Общие сведения о воздушных линиях электропередачи
- •1.1.1 Конструктивные элементы воздушных линий электропередачи
- •1.1.2 Провода воздушных линий
- •Свойства материалов, используемых для изготовления проводов вл
- •Марки проводов
- •1.1.4 Опоры
- •Классификация опор воздушных линий
- •1.1.5 Изоляторы
- •Полимерный изолятор
- •Классификация линейной арматуры
- •1.2 Виды и характер повреждений вл
- •Причины повреждения вл
- •1.3 Мониторинг и диагностика вл
- •1.3.2 Методы диагностирования электрооборудования
- •1.3.3 Существующие комплексы диагностики вл
- •Глава 2 Диагностика состояния воздушных линий 6-35 кВ
- •2.1 Режимы заземления нейтрали
- •2.1.1 Изолированная нейтраль
- •2.1.2 Заземление нейтрали через индуктивность
- •2.1.3 Заземление нейтрали через резистор
- •2.1.4 Глухое заземление нейтрали
- •2.1.5 Кратковременное низкоомное индуктивное заземление нейтрали
- •2.1.6 Снижение тока замыкания на землю при озз
- •2.2 Методы расчета параметров режима при повреждениях в сетях 6−35 кВ
- •2.2.1 Расчет в симметричных координатах
- •Выражения для определения сопротивлений элементов системы электроснабжения в базисных единицах
- •Приближенные значения сверхпереходной эдс и сверхпереходного сопротивления
- •Отношение х0/х1 для различных вл
- •Определение суммарного сопротивления в зависимости от вида кз
- •Зависимость коэффициента пропорциональности от вида кз
- •2.2.2 Расчет в фазных координатах
- •Зависимость полярности обмоток от маркировки силовых трансформаторов
- •2.3 Защиты от озз
- •2.3.1 Защиты, реагирующие на напряжение нулевой последовательности.
- •2.3.2 Ненаправленные токовые защиты нулевой последовательности.
- •2.3.3 Направленные токовые защиты.
- •2.3.4 Защиты с наложением тока другой частоты
- •2.3.5 Защиты, реагирующие на высокочастотные составляющие в токе нулевой последовательности
- •2.3.6 Устройства, реагирующие на ток и напряжение нулевой последовательности
- •2.4 Определение поврежденного присоединения на шинах 6-35 кВ
- •2.4.2 При двух трансформаторах тока
- •2.4.3 Практическая реализация способа
- •2.5 Определение места повреждения на вл 10 кВ по току нулевой последовательности
- •2.6 Выводы
- •3 Мониторинг и диагностика состояния элементов
- •3.1 Трасса вл
- •3.2 Провода и грозозащитные тросы
- •3.3 Линейная арматура и изоляция
- •3.4 Опоры вл
- •3.5 Фундаменты опор
- •3.6 Заземляющие устройства
- •3.7 Выводы
- •Глава 4 Регистрация параметров аварийных режимов
- •4.1 Общая структура устройств
- •4.2 Входные преобразователи тока и напряжения
- •4.3 Фильтрация входных сигналов
- •4.3.1 Общие сведения
- •4.3.2 Аналоговая фильтрация
- •4.3.3 Фильтр низких частот
- •4.3.4 Фильтр высоких частот
- •4.3.5 Полосовой фильтр
- •4.3.6 Цифровая фильтрация
- •4.4 Аналого-цифровые преобразователи
- •Погрешность ацп
- •4.4.2 Методы преобразования аналоговых сигналов
- •4.5 Принципы выполнения измерительных устройств на цифровых элементах
- •Разложение в ряд Фурье. Токи и напряжения при коротком замыкании представляют собой периодические функции с периодом Любая периодическая функция может быть представлена в виде
- •4.6 Автономные микропроцессорные системы
- •4.7 Многофункциональные микропроцессорные устройства
- •Основные технические данные регистраторов
- •4.8 Выводы
- •Глава 5 Определение места повреждения на вл по параметрам аварийных режимов
- •5.1 Математическое моделирование вл в задаче омп
- •5.2 Методы омп для одноцепной вл
- •Определение , , при различных видах короткого замыкания
- •Значение коэффициентов , и сопротивления в зависимости от вида кз
- •5.2.2 Реактансметр
- •5.2.4 Компенсационный метод
- •5.2.5 Итерационный метод полного сопротивления
- •5.3 Методы омп для двухцепной вл
- •Определение , , при различных видах короткого замыкания
- •5.3.1 Омп по разности токов
- •5.3.3 Реактансметр
- •5.3.5 Компенсационный метод
- •5.3.6 Итерационный метод полного сопротивления
- •5.4 Учет реактивной проводимости вл
- •Расчетные формулы определения расстояния
- •5.5 Программа определения места повреждения на вл
- •Используемые методы омп в зависимости от вида замеров и числа цепей вл
- •5.6 Выводы
- •Список использованных источников
- •Примеры расчета параметров вл а1. Расчет параметров одноцепной вл без троса
- •А2. Расчет параметров одноцепной вл
- •А4 Расчет параметров других видов вл
- •Определение расстояния до мп расчетными методами
- •Результаты расчета
- •Инструкция к программе омп
- •1. Работа с программой Transcop
- •2. Начало работы с программой омп
- •3. Работа с «редактором»
- •4. Работа с вкладкой «линии»
- •5. Работа с вкладкой – «провода и опоры»
- •6. Работа с вкладкой «омп»
4.2 Входные преобразователи тока и напряжения
Информация о повреждении подается от трансформаторов тока и напряжения с традиционными уровнями 5 А, 1 А и 100 В. Такие уровни сигналов обеспечивают необходимую помехозащищенность, но совершенно неприемлемы для обработки в электронных схемах. Использование же датчиков с выходными сигналами, согласованными с требованиями электроники, наталкивается на необходимость либо резко ограничивать длину линий связи, размещая устройства вблизи датчиков информации, либо применять дополнительные меры по их защите от помех, таких как, экранирование, хотя это весьма дорого.
При подключении микропроцессорных устройств к традиционным датчикам тока и напряжения требуется приведение их сигналов к единому виду и диапазону изменения, приемлемому для обработки электронными узлами.
Наиболее часто входные согласующие преобразователи цифровых устройств выполняют на базе обычных электромагнитных трансформаторов с ферромагнитным сердечником.
Измерительные преобразователи переменного напряжения (ИППН) обычно выполняются пассивными в виде однофазных электромагнитных промежуточных трансформаторов напряжения. Принципиальная схема такого преобразователя показана на рис. 4.2, а.
ПТН имеет первичную и вторичную обмотки , а также экранированную обмотку , размещенную между ними. Первичная обмотка ПТН рассчитана на непосредственное подключение ко вторичной обмотке трансформатора напряжения, имеющего стандартное выходное номинальное напряжение, равное В. Номинальное напряжение вторичной обмотки ПТН определяется входным номинальным напряжением используемых аналоговых входов АЦП и имеет порядок единиц вольт. Для плавной подстройки и точной установки номинального значения выходного напряжения ИППН обычно используют делитель напряжения, выполненный в виде переменного резистора R2, подключенного ко вторичной обмотке ПТН. Экранируемая обмотка выполняет функции электростатического экрана, который позволяет существенно снизить паразитную проходную емкость между первичной и вторичной обмотками ПТН, что способствует обеспечению необходимой электромагнитной совместимости.
Применение в качестве магнитопровода ПТН ферритового сердечника по сравнению с магнитопроводом из электротехнической стали позволяет существенно расширить частотный диапазон ИППН, улучшить линейность характеристики преобразования и получить не только достаточно малое, но и стабильное в широком диапазоне изменения контролируемого напряжения переменного тока значение угловой погрешности ИППН.
На рис. 4.3, а приведены характеристики и ИППН, в котором в качестве ПТН применен ферритовый сердечник.
Характеристика сохраняет высокую линейность вплоть до значения кратности контролируемого напряжения переменного тока, равного 1,5. Отключение от линейности обычно не превышает 1,5 %.
Как видно из рис. 4.3, а, угловая погрешность на большей части того же диапазона изменения контролируемого напряжения не превышает 1 и почти постоянна во всем диапазоне. Это дает возможность повысить точность регистрации путем учета указанной угловой погрешности (или большей ее части) программными средствами.
Измерительные преобразователи переменного тока (ИППТ) также обычно выполняются пассивными. ИППТ, принципиальная схема которого изображена на рис. 4.2, б, представляет собой однофазный электромагнитный промежуточный трансформатор тока, имеющий, как ПТН, первичную обмотку , экранирующую обмотку , выполняющую аналогичные функции с экранирующей обмоткой ПТН, и вторичную обмотку , нагруженную на резисторы R2 и , преобразующие протекающий через них ток вторичной обмотки в выходное напряжение ИППТ.
Первичная обмотка ПТТ рассчитана на непосредственное включение в цепь вторичного тока ТТ, имеющего стандартное номинальное значение выходного вторичного тока 1 или 5 А. Переменный резистор , включенный параллельно с резистором R2, предназначен для плавного регулирования и точной установки номинального значения выходного напряжения ИППТ, соответствующего номинальному значению тока в первичной обмотке ПТТ. Номинальное значение выходного напряжения ИППТ имеет порядок десятых долей вольта, а наибольшее значение, соответствующее максимальной кратности контролируемого тока, ограничивается диапазоном входных напряжений соответствующих аналоговых входов АЦП.
Использование в ПТТ ферритового сердечника позволяет аналогично ИППН расширить частотный диапазон ИППТ, уменьшить отклонение от линейности его характеристики преобразования , а также получить относительно небольшое и достаточно стабильное в широком диапазоне измерения контролируемого переменного тока значение угловой погрешности ИППТ.
На рис. 4.3, б приведены характеристики и ИППТ, в котором в качестве ПТТ применен ферритовый сердечник. Характеристика имеет достаточную линейность до значений (для ) ПТТ, что соответствует кратности контролируемого первичного переменного тока, превышающей 20, и (для ), что соответствует кратности, превышающей 10. Отклонение от линейности характеристики ИППТ обычно не превышает 1,5 %.
Угловая погрешность во всем диапазоне изменения контролируемого переменного тока практически лежит ниже 1 и достаточно мало изменяется, что позволяет большую ее часть, как и в ИППН, учесть программными средствами и за счет этого повысить точность регистрации.