RU2732000C1 - Automated control system of state of power cable lines insulation and mode of unstable earth faults - Google Patents
Automated control system of state of power cable lines insulation and mode of unstable earth faults Download PDFInfo
- Publication number
- RU2732000C1 RU2732000C1 RU2019140829A RU2019140829A RU2732000C1 RU 2732000 C1 RU2732000 C1 RU 2732000C1 RU 2019140829 A RU2019140829 A RU 2019140829A RU 2019140829 A RU2019140829 A RU 2019140829A RU 2732000 C1 RU2732000 C1 RU 2732000C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zero
- insulation
- microcontroller
- sequence current
- sequence
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
- G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
- G01R31/083—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in cables, e.g. underground
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/02—Details
- H02H3/04—Details with warning or supervision in addition to disconnection, e.g. for indicating that protective apparatus has functioned
- H02H3/042—Details with warning or supervision in addition to disconnection, e.g. for indicating that protective apparatus has functioned combined with means for locating the fault
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в электроустановках, на электрических станциях и подстанциях, электрических сетях и сетях связи для определения состояния изоляции и прогнозирования ресурса изоляции.The invention relates to electrical engineering and can be used in electrical installations, power plants and substations, electrical networks and communication networks to determine the state of insulation and predict the resource of insulation.
Известна автоматизированная система диагностики и контроля состояния изоляции силовых кабельных линий (Патент РФ № 112525. Автоматизированная система диагностики и контроля состояния изоляции силовых кабельных линий / Полуянович Н.К., Стульнева А.В., Дубяго М.Н. Опубл. 10.01.2012 Бюл. №1), содержащая по числу присоединений трансформаторы тока нулевой последовательности, датчики тока нулевой последовательности, измерительный трансформатор напряжения нулевой последовательности, датчик напряжения нулевой последовательности, микроконтроллер, персональный компьютер, отличающаяся тем, что в нее введен преобразователь интерфейсов, блок питания микроконтроллера, выходы трансформаторов тока нулевой последовательности соединены с входами соответствующих датчиков тока нулевой последовательности, соответствующие выходы датчиков тока нулевой последовательности соединены с первыми входами микроконтроллера, выход трансформатора напряжения нулевой последовательности соединен со входом датчика напряжения нулевой последовательности, выход датчика напряжения нулевой последовательности соединен со вторыми входами микроконтроллера, преобразователь интерфейсов соединен с первым выходом микроконтроллера, второй выход микроконтроллера соединен с блоком питания, вход персонального компьютера соединен с выходом преобразователя интерфейсов. Known automated system for diagnostics and monitoring the insulation condition of power cable lines (RF Patent No. 112525. Automated system for diagnostics and monitoring of the insulation condition of power cable lines / Poluyanovich NK, Stulneva AV, Dubyago MN Publ. 10.01.2012 Bulletin No. 1), containing, according to the number of connections, zero-sequence current transformers, zero-sequence current sensors, a zero-sequence voltage measuring transformer, a zero-sequence voltage sensor, a microcontroller, a personal computer, characterized in that it contains an interface converter, a microcontroller power supply, the outputs of the zero sequence current transformers are connected to the inputs of the corresponding zero sequence current sensors, the corresponding outputs of the zero sequence current sensors are connected to the first inputs of the microcontroller, the output of the zero sequence voltage transformer is connected to the sensor input. zero sequence, the output of the zero sequence voltage sensor is connected to the second inputs of the microcontroller, the interface converter is connected to the first output of the microcontroller, the second output of the microcontroller is connected to the power supply, the input of the personal computer is connected to the output of the interface converter.
Работа устройства основана на измерении уровня тока нулевой последовательности (ТНП) в контролируемом присоединении и напряжения нулевой последовательности в кабельной линии. При ослаблении фазной изоляции увеличивается ток нулевой последовательности (амплитуда и фаза тока нулевой последовательности). Данные о состоянии кабельной линии обрабатываются микроконтроллером, в нем же полученные данные сравниваются с допустимой амплитудой вектора ТНП и, если имеет место превышение ее значения, определяется угол между вектором ТНП и вектором межфазного напряжения, в результате чего определяется, соответствует ли возникший ток дефекту изоляции и, если не соответствует, то произошло замыкание на землю. The operation of the device is based on measuring the level of the zero sequence current (TNP) in the controlled connection and the zero sequence voltage in the cable line. With the weakening of the phase insulation, the zero sequence current increases (amplitude and phase of the zero sequence current). The data on the state of the cable line is processed by the microcontroller, in which the obtained data are compared with the permissible amplitude of the TNP vector and, if its value is exceeded, the angle between the TNP vector and the phase-to-phase voltage vector is determined, as a result of which it is determined whether the resulting current corresponds to the insulation defect and if not, then a ground fault has occurred.
По значению этого угла с заданными диапазонами определяется, в какой из фаз произошел дефект. Полученные данные проходят обработку в математической модели, и система определяет расстояние до дефекта и сопротивление дефекта или, если дефект только намечается, система прогнозирует время, через которое случится пробой.By the value of this angle with specified ranges, it is determined in which of the phases the defect occurred. The obtained data are processed in a mathematical model, and the system determines the distance to the defect and the resistance of the defect, or, if a defect is only planned, the system predicts the time after which a breakdown will occur.
Данная система обеспечивает отыскание повреждений, оценка состояния силовых кабельных линиях, благодаря определению сопротивления дефекта и расстояния до дефекта, прогнозирование намечающегося повреждения кабельной линии. This system provides fault finding, assessment of the state of power cable lines, due to the determination of the resistance of the defect and the distance to the defect, prediction of the impending damage to the cable line.
Недостаток данной системы состоит в том, что она контролирует только фазную изоляцию, что позволяет обнаруживать появление и следить за развитием процессов возникновения замыканий фазы на землю. Но в электрических сетях нередко возникают процессы снижения электрической прочности межфазной изоляции, что приводит в итоге к возникновению коротких замыканий между фазами и нарушению электроснабжения. Замыкания между фазами (двухфазные и трехфазные) не сопровождаются появлением токов нулевой последовательности, поэтому данное устройство не обеспечивает заблаговременного выявления таких повреждений и прогнозирования ресурса междуфазной изоляции. The disadvantage of this system is that it only monitors the phase isolation, which makes it possible to detect the occurrence and monitor the development of the processes of phase-to-earth faults. But in electrical networks, processes of reducing the dielectric strength of interphase insulation often occur, which ultimately leads to the occurrence of short circuits between phases and a power failure. Short-circuits between phases (two-phase and three-phase) are not accompanied by the appearance of zero-sequence currents, therefore, this device does not provide early detection of such damage and predict the life of phase-to-phase insulation.
Также данная система не позволяет определить с достаточной точностью место возникновения повреждения, так как снижение электрической прочности изоляции может возникнуть вне линии на небольшом расстоянии от ее конца и в этом случае сложно определить истинное место возникновения повреждения.Also, this system does not allow to determine with sufficient accuracy the location of the damage, since a decrease in the dielectric strength of the insulation can occur outside the line at a short distance from its end, and in this case it is difficult to determine the true location of the damage.
Наиболее близким к изобретению по использованию, технической сущности и достигаемому техническому результату является автоматизированная система диагностики и контроля состояния изоляции силовых кабельных линий (Патент РФ № 2657290. Автоматизированная система диагностики и контроля состояния изоляции силовых кабельных линий / Бирюлин В.И., Куделина Д.В. Опубл. 13.06.2018).The closest to the invention in terms of use, technical essence and the achieved technical result is an automated system for diagnostics and monitoring of the insulation condition of power cable lines (RF Patent No. 2657290. Automated system for diagnostics and monitoring of the insulation condition of power cable lines / Biryulin VI, Kudelina D. V. Publ. 13.06.2018).
Эта система содержит трансформаторы тока нулевой последовательности; датчики тока нулевой последовательности; трансформатор напряжения нулевой последовательности; датчик напряжения нулевой последовательности; микроконтроллер; блок питания; преобразователь интерфейсов; персональный компьютер; трансформаторы тока; фильтр токов обратной последовательности.This system contains zero sequence current transformers; zero sequence current sensors; zero sequence voltage transformer; zero sequence voltage sensor; microcontroller; Power Supply; interface converter; Personal Computer; current transformers; negative sequence current filter.
Устройство позволяет определять расстояние до места локального дефекта изоляции и сопротивление этого дефекта без отключения оборудования по изменению параметров рабочего режима электрооборудования, а также прогнозировать появление дефектов в силовых кабельных линиях. The device allows you to determine the distance to the site of a local insulation defect and the resistance of this defect without shutting down the equipment by changing the parameters of the operating mode of electrical equipment, as well as predicting the appearance of defects in power cable lines.
Недостаток данной системы состоит в том, что она контролирует только устойчивые повреждения фазной и междуфазной изоляции кабельных линий. Но известно, что в сети могут появляться неустойчивые повреждения фазной изоляции. Эти повреждения сопровождаются кратковременным снижением уровня сопротивления изоляции с последующим его восстановлением. В ходе первоначального развития такого процесса амплитуда токов таких повреждений может быть сравнительно небольшой, что не обеспечит срабатывания системы и отключения защищаемой линии, но такой режим опасен для изоляции электрической сети из-за возникновения перенапряжений.The disadvantage of this system is that it only controls permanent damage to the phase and phase-to-phase insulation of cable lines. But it is known that unstable phase insulation damages can appear in the network. These damages are accompanied by a short-term decrease in the level of insulation resistance, followed by its restoration. In the course of the initial development of such a process, the amplitude of the currents of such damage can be relatively small, which will not ensure the operation of the system and the disconnection of the protected line, but such a mode is dangerous for the isolation of the electrical network due to the occurrence of overvoltages.
Техническая задача предполагаемого изобретения заключается в расширении функциональных возможностей автоматизированной системы диагностики и контроля состояния изоляции силовых кабельных линий – осуществлении контроля режима неустойчивых замыканий на землю.The technical problem of the proposed invention is to expand the functionality of the automated system for diagnostics and monitoring the state of insulation of power cable lines - monitoring the mode of unstable earth faults.
Задача достигается тем, что в автоматизированную систему диагностики и контроля состояния изоляции силовых кабельных линий вводятся блоки контроля неустойчивых замыканий на землю, реагирующие на появление в сети регулярных кратковременных замыканий, пусть даже и меньшей амплитуды, чем допустимое для токов нулевой последовательности. Применение данных блоков позволяет сформировать сигнал о возникновении такого режима с последующей подачей его на вход микроконтроллера.The task is achieved by the fact that unstable ground fault control units are introduced into the automated system for diagnostics and monitoring of the insulation state of power cable lines, which react to the appearance of regular short-term faults in the network, even if they are of lower amplitude than the allowable for zero sequence currents. The use of these blocks allows you to generate a signal about the occurrence of such a mode with its subsequent supply to the microcontroller input.
На фигуре 1 приведена схема автоматизированной системы контроля состояния изоляции силовых кабельных линий и режима неустойчивых замыканий на землю, на которой обозначены: 1, 3, 5 – трансформаторы тока нулевой последовательности по числу присоединений; 2, 4, 6 – датчики тока нулевой последовательности; 7 – трансформатор напряжения нулевой последовательности; 8 – датчик напряжения нулевой последовательности; 9 – микроконтроллер; 10 – блок питания; 11 – преобразователь интерфейсов; 12 – персональный компьютер; 13 – трансформаторы тока; 14 – фильтр токов обратной последовательности; 15 – блоки контроля неустойчивых замыканий на землю (БКНЗЗ). Выходы трансформаторов тока нулевой последовательности 1, 3, 5 соединены с входами соответствующих датчиков тока нулевой последовательности 2, 4, 6, соответствующие выходы датчиков тока нулевой последовательности 2, 4, 6 соединены с входами БКНЗЗ 15, выход трансформатора напряжения нулевой последовательности 7 соединен со входом датчика напряжения нулевой последовательности 8, выход датчика напряжения нулевой последовательности 8 соединен с входами БКНЗЗ 15, преобразователь интерфейсов 11 соединен с первым выходом микроконтроллера 9, второй выход микроконтроллера 9 соединен с блоком питания 10, вход персонального компьютера 12 соединен с выходом преобразователя интерфейсов 11, выходы трансформаторов тока нулевой последовательности 1, 3, 5 и трансформатора напряжения нулевой последовательности 7 соединены с входами фильтра токов обратной последовательности 14, выходы фильтра токов обратной последовательности 14 соединены с входами БКНЗЗ 15, выходы БКНЗЗ 15 соединены со входами микроконтроллера 9. Figure 1 shows a diagram of an automated system for monitoring the state of insulation of power cable lines and the mode of unstable earth faults, on which are indicated: 1, 3, 5 - zero sequence current transformers according to the number of connections; 2, 4, 6 - zero sequence current sensors; 7 - zero sequence voltage transformer; 8 - zero sequence voltage sensor; 9 - microcontroller; 10 - power supply unit; 11 - interface converter; 12 - personal computer; 13 - current transformers; 14 - negative sequence current filter; 15 - unstable ground fault control units (BKNZZ). The outputs of the zero
Работает устройство следующим образом. Трансформаторы тока нулевой последовательности 1, 2, 3 измеряют уровень тока нулевой последовательности (ТНП) в контролируемой линии, датчики тока нулевой последовательности 2, 4, 6 считывают информацию о состоянии изоляции силовой кабельной линии (ток и фаза тока нулевой последовательности), трансформатор напряжения нулевой последовательности 7 передает информацию датчику напряжения нулевой последовательности 8 о напряжении в кабельной линии, трансформаторы тока 13 измеряют токи фаз защищаемой линии, на выходе фильтра тока обратной последовательности 14 образуется сигнал тока обратной последовательности. The device works as follows. Zero
БКНЗЗ 15, подключенные к выходам датчиков тока нулевой последовательности 2, 4, 6, срабатывают при появлении в ТНП соответствующей фазы кратковременных бросков этого тока, появляющихся при неустойчивых замыканиях на землю.BKNZZ 15, connected to the outputs of the zero sequence
Данные о состоянии кабельной линии предаются в микроконтроллер 9, который запитывается от блока питания 10, в микроконтроллере полученные данные по ТНП сравниваются с допустимой амплитудой вектора ТНП (для контроля фазной изоляции) и если имеет место превышение ее значения, определяется угол между вектором ТНП и вектором межфазного напряжения, в результате чего определяется, соответствует ли возникший ток дефекту изоляции, и если соответствует, то произошло замыкание на землю. По значению этого угла с заданными диапазонами определяется, в какой из фаз возник дефект. Аналогичным образом контролируется уровень тока обратной последовательности. Если он больше допустимого значения, то определяется, соответствует ли возникший ток дефекту изоляции, и если соответствует, то произошло замыкание между фазами линии.Data on the state of the cable line is transmitted to the
Появление режима неустойчивых замыканий на землю определяется БКНЗЗ 15, сигналы с выхода которых подаются на входы микроконтроллера 9. Микроконтроллер передает информацию о возникновении этого режима на персональный компьютер 12.The emergence of the mode of unstable ground faults is determined by the BKNZZ 15, the signals from the output of which are fed to the inputs of the
Полученные данные проходят обработку в математической модели, и система определяет расстояние до дефекта и сопротивление дефекта, или, если дефект только намечается, система прогнозирует время, через которое возникнет пробой либо фазной, либо межфазной изоляции. Данные через преобразователь интерфейсов 11 передаются на персональный компьютер 12, на котором они отображаются в виде зависимости амплитуды векторов токов нулевой и обратной последовательности от времени с окном прогнозирования дефекта, а также в виде таблицы данных (расстояние до дефекта, сопротивление дефекта, амплитуды векторов токов нулевой и обратной последовательности, тип дефекта, фаза дефекта).The obtained data is processed in a mathematical model, and the system determines the distance to the defect and the resistance of the defect, or, if a defect is only planned, the system predicts the time after which a breakdown of either phase or phase-to-phase insulation will occur. The data through the
Автоматизированная система контроля состояния изоляции силовых кабельных линий и режима неустойчивых замыканий на землю позволяет определять расстояние до места локального дефекта изоляции и сопротивление этого дефекта без отключения оборудования по изменению параметров рабочего режима электрооборудования, прогнозировать появление дефектов в силовых кабельных линиях, выявлять возникновение неустойчивых замыканий на землю.The automated system for monitoring the state of insulation of power cable lines and the mode of unstable earth faults allows determining the distance to the site of a local insulation defect and the resistance of this defect without shutting down the equipment by changing the parameters of the operating mode of electrical equipment, predicting the appearance of defects in power cable lines, detecting the occurrence of unstable earth faults ...
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019140829A RU2732000C1 (en) | 2019-12-11 | 2019-12-11 | Automated control system of state of power cable lines insulation and mode of unstable earth faults |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019140829A RU2732000C1 (en) | 2019-12-11 | 2019-12-11 | Automated control system of state of power cable lines insulation and mode of unstable earth faults |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2732000C1 true RU2732000C1 (en) | 2020-09-09 |
Family
ID=72421967
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019140829A RU2732000C1 (en) | 2019-12-11 | 2019-12-11 | Automated control system of state of power cable lines insulation and mode of unstable earth faults |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2732000C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112505487A (en) * | 2020-12-08 | 2021-03-16 | 国网安徽省电力有限公司铜陵供电公司 | Switch cabinet comprehensive online monitoring device and method thereof |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100194324A1 (en) * | 2009-02-03 | 2010-08-05 | General Electric Company | Stator turn fault detection apparatus and method for induction machine |
RU112525U1 (en) * | 2011-04-27 | 2012-01-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | AUTOMATED DIAGNOSTIC AND MONITORING SYSTEM OF POWER CABLE LINES INSULATION |
RU2478975C1 (en) * | 2011-11-23 | 2013-04-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method of controlling three-phase electric mains insulation condition |
RU2657290C1 (en) * | 2017-05-03 | 2018-06-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования " Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Automated system of diagnosing and monitoring the insulation of power cable lines |
-
2019
- 2019-12-11 RU RU2019140829A patent/RU2732000C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100194324A1 (en) * | 2009-02-03 | 2010-08-05 | General Electric Company | Stator turn fault detection apparatus and method for induction machine |
RU112525U1 (en) * | 2011-04-27 | 2012-01-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | AUTOMATED DIAGNOSTIC AND MONITORING SYSTEM OF POWER CABLE LINES INSULATION |
RU2478975C1 (en) * | 2011-11-23 | 2013-04-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method of controlling three-phase electric mains insulation condition |
RU2657290C1 (en) * | 2017-05-03 | 2018-06-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования " Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Automated system of diagnosing and monitoring the insulation of power cable lines |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112505487A (en) * | 2020-12-08 | 2021-03-16 | 国网安徽省电力有限公司铜陵供电公司 | Switch cabinet comprehensive online monitoring device and method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10739414B2 (en) | Determining status of electric power transmission lines in an electric power transmission system | |
US8823307B2 (en) | System for detecting internal winding faults of a synchronous generator, computer program product and method | |
US7772857B2 (en) | System and method to determine the impedance of a disconnected electrical facility | |
US20190317143A1 (en) | Detection and location of broken conductors for transmission lines | |
CN102478614B (en) | Current transformer disconnection detecting method and device, and relay protecting equipment | |
RU2557017C2 (en) | Fault identification and directional detection in three-phase power system | |
US20150346266A1 (en) | System and method for pulsed ground fault detection and localization | |
CN103503262B (en) | For monitoring the method and apparatus of current transformer in differential protective system | |
EP3299828B1 (en) | Electrical fault detection | |
US9568535B2 (en) | Methods for detecting an open current transformer | |
RU2356151C1 (en) | METHOD FOR AUTOMATIC CONTROL OF 0,4 kV OVERHEAD LINE NEUTRAL WIRE | |
US20120235825A1 (en) | Method and apparatus for detecting a fault in an active line, neutral return line or earth return path of an electrical network | |
CN103777108A (en) | Method for quickly searching grounding fault point of electrical equipment | |
US10338122B2 (en) | Method and device for detecting a fault in an electrical network | |
RU2351048C1 (en) | Method of functional diagnostics for induction motors | |
RU2732000C1 (en) | Automated control system of state of power cable lines insulation and mode of unstable earth faults | |
RU2700809C1 (en) | Selective automated system for diagnosing and monitoring the state of insulation of power cable lines | |
RU2657290C1 (en) | Automated system of diagnosing and monitoring the insulation of power cable lines | |
CN105486984A (en) | Dynamic voltage source control-based direct-current grounding searching method and apparatus | |
US11177645B2 (en) | Systems and methods for improving restricted earth fault protection | |
CN110244167A (en) | The detection method of three-phase inverter short trouble | |
KR101019462B1 (en) | Method for determining by detecting inpulse originated from arc | |
US20080197715A1 (en) | Method and Device For Controlled Reclosing of a Circuit Breaker | |
CN209746073U (en) | Information acquisition device for monitoring ground fault of power distribution network | |
RU2730549C1 (en) | Selective automated system for diagnosing and monitoring the state of insulation of power cable lines with a delay unit to prevent false signal on damage to insulation |