Разработка комплексного подхода к диагностированию места повреждения воздушной линии электропередачи при однофазных замыканиях на землю на основе алгоритма обработки данных цифровых подстанций

Актуальность. Аварийность электротехнического комплекса отходящих линий электропередачи связана с возникновением повреждений линейной изоляции и возникающими при этом переходными процессами, характеризующимися наличием высших гармонических составляющих токов и напряжения, которые снижают надёжность и энергоэффективность работы электрооборудования нефтегазовых предприятий: ухудшают механические характеристики и КПД электродвигателей, ускоряют старение их изоляции, нарушают функционирование систем управления и противоаварийной автоматики, диагностических систем реального времени и других электронных устройств. Одной из причин высокой аварийности, отключений и аварийных ремонтов в электротехнических комплексах отходящих линий электропередачи нефтегазовых предприятий является возникновение однофазных замыканий на землю. Известно, что на достоверность способов определения места возникновения однофазного замыкания на землю оказывают влияние большое количество изменяющихся факторов: параметры режима работы линии электропередачи, её конструктивные и электрические параметры, вид повреждения, величина переходного сопротивления, сопротивление грунта и прочие. Введение в алгоритмы определения места повреждения линии электропередачи усреднённых значений ряда перечисленных факторов независимо от изменения влажности грунта и воздуха, его температуры и прочего обуславливает погрешность способов определения места повреждения до 30 %. Таким образом, актуальны исследования, направленные на разработку способа определения места повреждения воздушной линии электропередачи с изолированной нейтралью при однофазных замыканиях на землю на основе алгоритма обработки данных цифровых подстанций с учётом параметров опор и природно-климатических факторов.

Цель: повышение надёжности электрических сетей и обеспечение электроэнергией потребителей требуемого качества за счёт применения цифровой системы поиска места повреждения в электротехническом комплексе отходящих линий электропередачи.

Методы: математическое описание линии электропередачи с учётом её конструктивных особенностей и природно-климатических факторов на основе метода зеркальных изображений; математическое описание установившихся и переходных режимов работы линии электропередачи с учётом собственных и взаимных параметров проводов; анализ Фурье токов и напряжений линии электропередачи; апробация разработанного способа определения места однофазного замыкания на землю в электрической сети энергетической компании Тюменской области.

Результаты. Разработан способ определения места однофазного замыкания на землю воздушных линий электропередачи в электрических сетях с изолированной нейтралью, отличающийся тем, что сначала по соответствиям между величинами напряжений обратной последовательности фазных напряжений на вводе трансформаторных подстанций идентифицируют повреждённое ответвление воздушной линии электропередачи и затем вдоль него определяют расстояние до места возникновения однофазного замыкания на землю на основе резонансных частот линии с учётом её конструктивных особенностей и природно-климатических факторов.