1 ТЕОРЕТИЧНА ОСНОВА ЗА ОПРЕДЕЛЯНЕ НА МЕСТОПОЛОЖЕНИЕТО НА ПОВРЕДА НА ЕЛЕКТРОПРОВОДИТЕ

Повредата на електропроводите води до нарушаване на нормалната работа на електроенергийните системи и в резултат на това до нарушаване на нормалното захранване на потребителите, влошаване на качеството на електрическата енергия и увеличаване на загубите на електроенергия в мрежата. За да възстановите нормалната работа, е необходимо да възстановите повредената линия възможно най-скоро. Основната част от времето за възстановяване на повредена линия е процесът на определяне на местоположението на повредата. Въз основа на това решението на проблема с MLE трябва да бъде бързо и точно.

Разнообразието от видове и характер на повреди, както и структурата и условията на работа на електрическите мрежи, доведе до голямо разнообразие от методи за повреда, които могат да бъдат разделени на две големи групи - дистанционни и топографски [1]. Дистанционните методи на MLD [2-7, 71] се състоят в измерване на разстоянието до мястото на повреда от края или краищата на линията. Тази група методи, от една страна, удовлетворява изискването за бърз MLE, но от друга страна, има ограничена точност. Топографските методи на ОМТ [1] са за определяне на мястото на повредата по трасето на електропровода, т.е. топографско местоположение на мястото на повредата. Тази група методи има висока точност, но изисква много време.

За постигане на изискванията за скорост и точност на MLE е препоръчително да се използват два метода на MLE - дистанционен и топографски [1]. Първо, с помощта на дистанционния метод на ОМУ, се определя зоната, в която се намира мястото на повреда, а след това, използвайки топографския метод, точнатамясто на увреждане.

Фигура 1.1 показва класификацията на MLE методите. Както се вижда от фиг. 1.1, дистанционните методи на ОМА също се разделят на две големи групи - импулсни и методи според параметрите на аварийния режим. ^

1.1 Топографски методи на ОМУ

Топографските методи на OMA се разделят на индукционни и контактни. Контактните методи на OMA от своя страна се разделят на електромеханични, акустични и потенциални.

Ориз. 1.1 - Класификация на методите за MLE

Индукционните методиса предназначени за топографски OMP на кабелни (CL) и въздушни (VL) линии. За кабелни линии, положени в земята, индукционните методи също позволяват да се изясни маршрутът на линията, да се определи дълбочината на кабела и местоположението на съединителите. Същността на индукционните методи е да се посочат параметрите на магнитното поле на токовете, протичащи през проводници (вени) и в земята по трасето на линията. Промените в параметрите на магнитното поле в близост до мястото на повреда или в други характерни точки на маршрута се улавят с помощта на специални сензори (индукционни вериги), усилватели и индикатори, докато се движат по въздушната линия или кабелната линия.

^ Потенциалните методиса предназначени за MCL на кабелни линии. Тези методи се основават на фиксиране по пътя на електрически потенциали, създадени от токове, протичащи през обвивката на CL и в земята. Използват се високочестотни постоянни и променливи токове. Операторът се движи по коловоза с две контактни пръти или плочи. В първия случай се извършва директно измерване на потенциалната разлика, във втория - чрез капацитета на плочите. Плочите се използват за асфалтобетонови настилки по трасе ВЛ. Преносимото устройство включва усилвател и индикатор. Токът се подава към повредения проводник от края на кабела.

^Електромеханичните методиса предназначени за въздушни линии. Тези методи се основават на фиксирането на механични сили, генерирани от енергията на тока на късо съединение (SC). Могат да се използват електродинамични сили между тока в тоководещите части и индуцирания ток в близкия сензор и електромагнитните сили, приложени към арматурата на магнитния материал. Електромеханичните устройства (показатели) са монтирани постоянно в разпределителната уредба и на опорите на въздушната линия. Протичането на ток на късо съединение през наблюдавания обект се сигнализира с помощта на мигач. Възстановяването на първоначалното състояние на индикатора (връщане на мигача) в редица конструкции се извършва автоматично, когато въздушната линия е включена под напрежение. ^

1.2 Импулсни методи на MLE

Импулсните методи на OMA [6] се основават на измерването на времеви интервали по време на разпространението на електромагнитни вълни по протежение на електропровод [72-82]. Използват се както на KL, така и на VL. Въз основа на използването на специално генерирани импулси за синхронизиране или електромагнитни вълни, възникващи в точката на повреда на линията, импулсните методи се разделят на локационни и вълнови методи (фиг. 1.1).

^ Методът за локализиране[83] се основава на измерване на времето между момента на изпращане на сондиращ електрически импулс към линията и момента на пристигането в началото на линията на импулса, отразен от мястото на повреда. Пътят на разпространение на импулси в повредената линия и времето са показани на фиг. 1.2. След изпращане на импулс към линията се измерва интервалът tl - времето на двойното преминаване на този импулс до мястото на повреда. Желаното разстояние до мястото на повреда се определя като

, (1.1)

къдетоvе скоростта на разпространение на импулса в линията.

Измерванията на местоположението се разделят на автоматични инеавтоматичен. Първите се използват за въздушни линии (VL), включени в електрическа мрежа под работно напрежение. При задействане на релейната защита се стартира автоматичен локатор, който фиксира желаното разстояние за по-малко от една десета от секундата.

Измерванията по време на горене на дъга на късо съединение (SC) са важно условие за OMF на въздушни линии. След изгасване на дъгата на повредената ВЛ в повечето случаи не е възможно да се получи необходимия отразен импулс с неавтоматично локализиране.

^ Вълнов метод.Този метод е разделен на едностранни и двустранни методи на измерване.

Вълновият метод на двустранните измервания [83] се основава на измерване на времето между моментите на достигане на краищата на линията от фронтовете на електромагнитните вълни, възникващи в мястото на повреда.

Фиг. 1.2 - Пътят на разпространение на импулси и времеви връзки за метода на местоположението на OMA:

1 - линия; 2 - мястото на повреда; 3 – път на разпространение на импулса; 4.5 - сондиращи и отразени импулси

Фигура 1.3, а показва един проводник от електропроводи с дължина L, който в момента на повреда t \u003d 0 се зарежда до напрежение U, например, положителна полярност. Ако в дадена точка, отдалечена от края на линията на разстояние L1, настъпи повреда на изолацията на този проводник към земята, напрежението в тази точка става равно на нула. В резултат на това на мястото на повреда се появяват електромагнитни вълни, разпространяващи се в двете посоки с напрежение U, стремящи се да разпространят нулевия потенциал по цялата линия със скоростv(фиг. 1.3, b).

След времето t1 = (L-L1) / v, фронтът на една от вълните достига близкия (вляво на фиг. 1.3, c) край на линията, след интервала t2 = L1 / v, фронтът на втората вълна достига далечния край. Временносъотношенията са показани на фиг. 1.3, d. Времеви интервал

. (1.2)

Като се има предвид, че дължината на линията L е известна, от израз (1.2) е възможно да се определи разстоянието до мястото на повреда:

. (1.3)

Вълновият метод на едностранните измервания се използва както при включени, така и при изключени линии [83, 84]. Той включва измерване на времето между момента на пристигането в началото на предната линия на вълната, възникнала на мястото на повредата, т.е. на разстояниеlот началото на линията и момента на второто пристигане на фронта на вълната след две отражения (в началото на линията и в точката на повреда). Посоченият интервал се определя като , откъдето желаното разстояние се намира като

. (1.4)

За несвързани линии този метод се нарича метод на осцилиращ разряд.

Фиг. 1.3 - Диаграма на разпространението на вълната и времевите връзки с вълновия метод на OMA:

a - напрежение на линията преди повреда; b – разпространение на вълната непосредствено след повредата; c - разположението на вълновите фронтове в момента, в който един от тях достигне края на линията; d - времеви отношения.

Редица автоматични търсачи са разработени на базата на импулсни OMA методи [23–32]. Основният недостатък на тези устройства е липсата на ефективност при определяне на местоположението на повреда на въздушни линии с разклонения. Това следва от факта, че електрическите импулси, разпространяващи се по линията, се пречупват и отразяват не само в точките на повреда, но и в точките на нарушаване на еднородността на самата линия [6]. Такива места на хетерогенност, по-специално, включват клонове от въздушни линии до понижаващи подстанции, където отразените и пречупените импулси се появяват както от мястото, където клонът е включен, така и от неговия край.

Основната трудност при дистанционното OMF на линии чрез импулсни методи е появата на допълнителензначително затихване и многократно отразяване на електрически импулси. Тези недостатъци са лишени от дистанционните методи на MLD чрез PAR.