Параметрический метод ОМП в распредсетях - Оценка погрешности, апробация

Оценка погрешности метода.

 Широко используемый в практике локационный метод основан на измерении расстояния до места замыкания на основе времени двойного пробега At волны напряжения (тока) до места повреждения и обратно. В этом методе длина 1з линейно зависит от измеряемого параметра ∆t. В связи с этим относительная погрешность |Ϭ1з| = |Ϭ∆t |. В параметрическом методе основным изменяемым параметром при варьировании места замыкания выступает индуктивность поврежденного кабеля. Эквивалентная емкость малочувствительна к изменению места замыкания и имеет дополнительный вклад в определение частоты, как отмечалось ранее, при замыкании на длинных отходящих питающих линиях.

Поэтому, считая неизменной емкость сети Сэ1 (рис. 3, а) и пренебрегая индуктивностью Lэ (т.е. полагая, что Ln > L3), определяемый параметр l3 пропорционален l/f 2 (т.е. 1з = φ(f2) = 1/f2), следовательно, относительная погрешность при прочих равных условиях в 2 раза выше (где Δf2 - абсолютная погрешность измерения частоты), чем в локационном методе.

Рис. 9. Фрагмент сети с номерами трансформаторных подстанций:
в прямоугольниках указана частота f2; стрелка показывает направление увеличения частоты f2

Реальная погрешность измерений зависит от многих факторов: от места замыкания, определяющего характер переходного процесса, - при сильном затухании свободной составляющей переходного процесса точность выделения частоты f падает, она также снижается при замыканиях на коротких отходящих питающих линиях с большой эквивалентной индуктивностью остальной части сети. Некоторую погрешность вносит неточность исходной информации о типах проложенных кабелей и топологии сети. Инструментальная погрешность при использовании современных цифровых измерительных систем невелика, а использование математических (и статистических) методов обработки измерительной информации позволяет уменьшить итоговую погрешность, приближенная оценка которой составляет 5-10%.
Следует отметить, что данный способ, не претендуя на высокую точность локации мест замыкания, в основном, ориентирован на определение зон замыкания (в том числе и самоустраняющихся) под рабочим напряжением, которые совместно с другими характеристиками непрерывного мониторинга позволяют формировать общую картину состояния изоляции сети в реальном времени.

Апробация.

Изложенный метод был апробирован в Новосибирских городских электрических сетях на участке резонансно-заземленной кабельной сети общей протяженностью порядка 55 км. В качестве первичной информации (фазные напряжения) использовались результаты мониторинга перенапряжений (в том числе при ОДЗ), выполняемого в сети [6, 7, 10].
Предварительно на основе данных о топологии сети и типах проложенных кабелей были получены частотные характеристики сети в режиме ОЗЗ и определены частоты f2 для основных узлов сети (РП и ТП), которые выборочно представлены в таблице и на рис. 9.

* Линии под напряжением без нагрузки. Разветвление.
Несмотря на значительный поток ОДЗ их регистрация не позволяла в автоматическом режиме определять место повреждения, поскольку сеть не оснащена устройствами селективной сигнализации ОЗЗ (ОДЗ) (в то время как более 60% всех объектов распределительной сети охвачено системой телеметрии и телемеханики “Омь”).

Рис. 10. Осциллограмма напряжения при ОДЗ и этапы определения расстояния до места замыкания

Однако при длительном горении дуги и переходе замыкания в устойчивое, которое устраняется последующим ремонтом, и при ОДЗ, переходящих в междуфазные и отключаемые релейной защитой, удается установить место повреждения и сопоставить расстояние до места повреждения с помощью изложенного метода с реальными длинами, определяемыми по планам.
На рис. 10 в качестве примера показаны осциллограмма напряжения при ОДЗ на ветви РП 750-2 - ТП-347 и этапы определения расстояния до места повреждения: прямое преобразование Фурье применительно к напряжению в момент горения дуги и определение расстояния по частотному отклику. Полученное расстояние составило 2,8 км от ЦРП и находилось в диапазоне указанной ранее погрешности.

Вывод

Для распределительных радиальных сетей предложен и апробирован параметрический метод определения места замыкания, в котором в качестве параметра, несущего информацию о расстоянии до места замыкания, предлагается использовать частоту собственных колебаний, связанную с разрядом емкости поврежденной фазы. Применение метода совместно с современными системами мониторинга, телеметрии и автоматического распознавания повреждений позволяет формировать карту аварийности сети и оценивать уровень электрической прочности изоляции отдельных участков сети.

Список литературы

1. Шалыт Г. М. Определение мест повреждения в электрических сетях. М.: Энергоатомиздат, 1982.
2. Sidhu T S., Bajpai M., Burnworth J. et al. Bibliography on Relay, 1998 IEEE Committee Report..., IEEE Trans. on Power Delivery, 2000, Vol. 15, No. 14, October.
3. BanzhafW. Computer aided circuit analysis using SPICE. - Printice Hall, 1989.
4. Dommel H. W. Digital computer solution of electromagnetic transients in single and multiphase networks: - IEEE Trans. Power App. and Systems, 1969, Vol. PAS-88, April.
5. GoleA.M., Nayako.B., Sidhu T. S. and Sachdev M.S., A Graphical Electromagnetic Simulation Laboratory for Power System Engineering Programs / - IEEE Transactions on Power Systems, 1996, Vol. 11, No. 2, May.
6. Диагностика и мониторинг кабельных сетей средних классов напряжения / Кадомская К. П., Качесов В. Е., Лавров Ю. А. и др. - Электротехника, 2000, № 11.
7. Мониторинг перенапряжений в распределительных кабельных сетях / Еолдобин Д. А., Качесов В. Е., Ларионов В. Н., Овсянников А. Е. - Научный вестник НЕТУ, 1999, №2(5).
8. Cooley G. M, Tukey J.W. - Math Comput, 1956, Vol. 19.
9. A new deal for safety and quality on MV networks / Griffel D., Harmand Y., Leitloff V., Bergeal J. - IEEE Trans. on Power Delivery, 1997, Vol. 12, № 4.
10. Качесов В. E., Ларионов В. H., Овсянников А. Г. О результатах мониторинга перенапряжений при однофазных дуговых замыканиях на землю в распределительных кабельных сетях. - Электрические станции, 2002, № 8.