Определение расстояния до места междуфазного повреждения в воздушных распределительных электрических сетях на основе анализа гармонических составляющих параметров аварийного режима

摘要

Большинство способов определения мест повреждений на основе односторонних измерений характеристик аварийного режима используют параметры установившегося режима короткого замыкания на основной частоте. Такой подход вынуждает дополнительно искать способы отстройки от нагрузок трансформаторных подстанций, кроме того, он подвержен влиянию нелинейности дуги в месте короткого замыкания, что значительно снижает точность дистанционного определения мест повреждений. Для определения расстояния до места междуфазного повреждения в воздушных распределительных сетях предложен новый способ, использующий гармонические составляющие параметров аварийного режима. Алгоритм реализации данного способа включает: снятие осциллограмм значений параметров аварийного режима (например, при двухфазном повреждении – ток короткого замыкания, линейное напряжение между поврежденными фазами) с необходимым шагом дискретизации; разложение параметров аварийного режима в ряд Фурье (реализовано алгоритмом быстрого разложения Фурье); определение расстояния до места повреждения по аналитическому выражению; выполнение статистического анализа ряда значений расстояний и нахождение наиболее вероятного расстояния до места повреждения. Для исследования эффективности предложенного способа улавливания гармонических составляющих рассмотрена распределительная электрическая сеть напряжением 10 кВ, питающая девять трансформаторных подстанций. Расчеты нормальных и аварийных режимов проводили с использованием программы MatLab в среде динамического моделирования Simulink. Дуга представлена блоком, который описывает линеаризованную динамическую вольт-амперную характеристику дуги. Построены зависимости значения расстояния до места повреждения от частоты, на которой данное значение было получено, и количества его повторений. На основе расчетов установлено, что точность определения расстояния до места междуфазного повреждения зависит от шага дискретизации осциллографа, длительности и запаздывания начала записи параметров аварийного режима.