Многофункциональное устройство регистрации процессов на линии электропередачи

Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть использована для регистрации аварийных и предаварийных режимов, определения места повреждения на линии электропередачи (ЛЭП), измерения показателей качества электроэнергии.

Техническим результатом полезной модели является повышение информативности диагностики состояния ЛЭП.

Регистратор содержит многоканальный аналого-цифровой

преобразователь (1), входы которого подключены к датчикам фазных напряжений (V _A, V_B и V_c) и к датчикам фазных токов (I_A, I_в и I_с) одного из концов ЛЭП. Выход преобразователя (1) подключен через блок (2) уточнения положения фронта аварийного сигнала к одному из входов компаратора (3), другой вход которого соединен с задатчиком (4) порога. Таймер (5), подключен входом захвата к выходу компаратора (3), а выходом - к входу синхронизации блока 6 хранения данных. Блок (6) снабжен каналом (7) передачи данных на пульт диспетчера. Кроме того, в устройство входят приемник (8) хронирующих сигналов спутниковой навигационной системы, блок (9) регистрации аварийных и предаварийных событий и блок (10) расчета показателей качества электроэнергии, информационные входы которых подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя (1). Выходы блоков (9) и (10) подключены к первому и второму информационным входам блока (6) соответственно. Выход приемника (8) подключен к входам синхронизации преобразователя (1), таймера (5), блоков (2), (9) и (10). Блок (9) снабжен дополнительным входом (11), предназначенным для подключения к выходу аппаратуры релейной защиты ЛЭП. 1 з.п. ф., 1 ил.

Область техники

Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть использована для мониторинга линии электропередачи (ЛЭП), включая регистрацию аварийных и предаварийных режимов, определение места повреждения на ЛЭП, измерение показателей качества электроэнергии.

Уровень техники

Известно устройство для мониторинга ЛЭП, содержащее многоканальный аналого-цифровой преобразователь, входы которого предназначены для подключения к датчикам тока и напряжения фаз одного из концов линии, а выход через блок уточнения положения фронта аварийного сигнала подключен к одному из входов компаратора, другой вход которого соединен с задатчиком порога, таймер, подключенный входом захвата к выходу компаратора, а выходом - к входу синхронизации блока хранения данных, снабженного каналом передачи данных на пульт диспетчера, и приемник хронирующих сигналов спутниковой навигационной системы [патент RU 113016U1, МПК G01R 31/00, опубликован 27.01.2012 г.].

Недостатком прототипа, является низкая информативность мониторинга повреждений ЛЭП, отсутствие регистрации процессов, проходящих перед и в момент аварии на ЛЭП и отсутствие контроля и регистрации показателей качества электроэнергии.

Раскрытие существа полезной модели

Техническим результатом полезной модели является повышение информативности диагностики состояния ЛЭП.

Предметом полезной модели является многофункциональное устройство регистрации процессов на линии электропередачи, содержащее многоканальный аналого-цифровой преобразователь, входы которого предназначены для подключения к датчикам фазных токов и напряжений одного из концов линии, а выход через блок уточнения положения фронта аварийного сигнала подключен к одному из входов компаратора, другой вход которого соединен с задатчиком порога, таймер, подключенный входом захвата к выходу компаратора, а выходом - к входу синхронизации блока хранения данных, снабженного каналом передачи данных на пульт диспетчера, и приемник хронирующих сигналов спутниковой навигационной системы, при этом введены блок регистрации аварийных событий и блок расчета показателей качества электроэнергии, информационные входы которых подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя, а выходы - к первому и второму информационным входам блока хранения данных соответственно, выход приемника хронирующих сигналов спутниковой навигационной системы подключен к входам синхронизации аналого-цифрового преобразователя, таймера, блока уточнения положения фронта аварийного сигнала, блока расчета показателей качества электроэнергии и блока регистрации аварийных и предаварийных событий, который снабжен дополнительным входом, предназначенным для подключения к выходу релейной защиты линии электропередачи.

Это позволяет получить вышеуказанный технический результат.

Полезная модель имеет развитие, согласно которому блок уточнения положения фронта аварийного сигнала может быть выполнен с возможностью вычисления в реальном времени коэффициента эксцесса сигнала внутри скользящего временного окна.

Это повышает чувствительность устройства регистрации процессов на ЛЭП.

Осуществление полезной модели с учетом ее развития

На фигуре приведена блок-схема предложенной полезной модели.

Но фигуре показан многоканальный аналого-цифровой преобразователь 1, входы которого подключены к датчикам фазных напряжений (V_A, V_B и V_c) и к датчикам фазных токов (I_A, I _в и I_с) одного из концов ЛЭП. Выход аналого-цифрового преобразователя 1 подключен через блок 2 уточнения положения фронта аварийного сигнала к одному из входов компаратора 3, другой вход которого соединен с задатчиком 4 порога. Таймер 5 подключен входом захвата к выходу компаратора 3, а выходом - к входу синхронизации блока 6 хранения данных, Блок 6 снабжен каналом 7 передачи данных на пульт диспетчера.

Кроме того, на фигуре показаны: приемник 8 хронирующих сигналов спутниковой навигационной системы, блок 9 регистрации аварийных и предаварийных событий и блок 10 расчета показателей качества электроэнергии, информационные входы которых подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя 1. Выходы блоков 9 и 10 подключены к первому и второму информационным входам блока 6 соответственно. Выход приемника 8 подключен к входам синхронизации аналого-цифрового преобразователя 1, таймера 5, блока 2, блока 10 и блока 9. Блок 9 снабжен дополнительным входом 11, предназначенным для подключения к выходу аппаратуры релейной защиты ЛЭП.

Устройство работает следующим образом

Блок 1 производит синхронизированное аналого-цифровое преобразование сигналов, поступающих от датчиков, с частотой дискретизации 1 МГц. Запуск блока 1 производится хронирующими сигналами (метками времени) от приемника 8. Цифровые значения, полученные в результате преобразования, блок 1 передает на входы блоков 2, 9, 10. Метки времени от приемника 8 поступают на входы синхронизации блоков 2, 9, 10 и таймера 5, где используются для привязки значений, поступающих от блока 1 аналого-цифрового преобразования, к всемирному координированному времени. Блок 9 ведет непрерывную запись значений, поступающих от блока 1, в свой циклический буфер. При срабатывании релейной защиты появляется сигнал на входе 11 блока 9, по которому данные, записанные в циклический буфер блока 9, передаются в блок 6 хранения информации.

Блок 2 определяет начало (фронт) аварийного процесса. Когда выходной сигнал блока 2 превышает порог задатчика 4, срабатывает компаратор 3. Сигнал с выхода компаратора 3 подается на вход захвата таймера 5. На вход синхронизации таймера 5 от приемника 8 поступают хронирующие сигналы спутниковой навигационной системы, образующие последовательность меток реального времени. При срабатывании компаратора 3 таймер 5 фиксирует момент фронта аварийного сигнала и передает блоку 6 соответствующую метку времени.

Блок 9, получив сигнал релейной защиты на входе 11, регистрирует аварийные и предаварийные события, сохраняя в моменты поступления хронирующих сигналов от блока 8 цифровые значения, получаемые от преобразователя 1. После, окончания регистрации блок 9 передает блоку 6 данные, позволяющие восстановить осциллограммы сигналов на входах блока 1.

По выходным сигналам преобразователя 1 блок 10 рассчитывает основные показатели качества электроэнергии, включая:

- установившееся отклонение напряжения;

- коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения;

- коэффициенты гармонических составляющих напряжения;

- коэффициенты несимметрии напряжений по обратной и нулевой последовательности;

- отклонение частоты.

Рассчитанные в блоках 9 и 10 данные передаются в блок 6, который хранит данные, полученные от блоков 9 и 10 с привязкой к соответствующим меткам времени, поступающим от таймера 5. Периодически или по запросу блок 6 передает хранимые данные, полученные от блоков 9 и 10, по каналу 7 на пульт диспетчера, сопровождая их метками времени, полученными от таймера 5.

Передача данных, хранящиеся в блоке 6, на пульт диспетчера по каналу 7 осуществляется с использованием одного из стандартных интерфейсов связи и стандартизированного протокола.

На диспетчерском пульте по данным, полученным от двух предлагаемых устройств, установленных на противоположных концах ЛЭП, вычисляется расстояние до места аварии по выражению:

L ₁=(L+(t₁-t₂)×V)/2,

где L - длина ЛЭП, V - скорость распространения аварийного сигнала, t₁, t₂ - моменты превышения порога, зафиксированные таймерами 5 двух предлагаемых устройств, установленных на противоположных концах ЛЭП.

Получаемая диспетчером дополнительная информация, включающая основные показатели качества электроэнергии и регистрацию аварийных и предаварийных процессов, позволяет повысить эффективность и надежность эксплуатации ЛЭП, снабженной предлагаемыми многофункциональными устройствами регистрации.

Согласно развитию полезной модели блок 2 может быть выполнен с возможностью вычисления в реальном времени коэффициента эксцесса сигнала внутри скользящего временного окна (аналогично блоку уточнения фронта аварийного сигнала в устройстве-прототипе). В рабочем режиме коэффициент эксцесса соответствует нормальному закону распределения случайной величины и близок к нулю. При возникновении короткого замыкания на ЛЭП коэффициент эксцесса на выходе блока 2 резко возрастает по отношению к его значению, соответствующего нормальному закону распределения. В результате блок 2 запускает компаратор 3 при значении аварийного сигнала меньшем, чем уровень помех на выходе блока аналого-цифрового преобразования 1. Задатчик порога 4 устанавливает чувствительность устройства по определению начала аварийного процесса.

1. Многофункциональное устройство регистрации процессов на линии электропередачи, содержащее многоканальный аналого-цифровой преобразователь, входы которого предназначены для подключения к датчикам фазных токов и напряжений одного из концов линии, а выход через блок уточнения положения фронта аварийного сигнала подключен к одному из входов компаратора, другой вход которого соединен с задатчиком порога, таймер, подключенный входом захвата к выходу компаратора, а выходом - к входу синхронизации блока хранения данных, снабженного каналом передачи данных на пульт диспетчера, и приемник хронирующих сигналов спутниковой навигационной системы, при этом введены блок регистрации аварийных и предаварийных событий и блок расчета показателей качества электроэнергии, информационные входы которых подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя, а выходы - к первому и второму информационным входам блока хранения данных соответственно, выход приемника хронирующих сигналов спутниковой навигационной системы подключен к входам синхронизации аналого-цифрового преобразователя, таймера, блока уточнения положения фронта аварийного сигнала, блока расчета показателей качества электроэнергии и блока регистрации аварийных и предаварийных событий, который снабжен дополнительным входом, предназначенным для подключения к выходу релейной защиты линии электропередачи.

2. Устройство по п.1, в котором блок уточнения положения фронта аварийного сигнала выполнен с возможностью вычисления в реальном времени коэффициента эксцесса сигнала внутри скользящего временного окна.