Дифференциальный метод и устройство контроля возникновения однофазного замыкания на землю и определения его местоположения в воздушных электрических сетях 6-10 кВ с изолированной нейтралью тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Киржацких Елена Ринатовна

• Киржацких Елена Ринатовна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Киржацких Елена Ринатовна

Перечень сокращений и обозначений

ВВЕДЕНИЕ

1 ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ВОЗДУШНЫХ СЕТЯХ 6-10 КВ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

1.1 Режимы заземления нейтрали в воздушных электрических сетях 6-10 кВ

1.2 Расчет однофазного замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью

1.2.1 Расчет однофазного замыкания на землю методом симметричных составляющих

1.2.2 Расчет однофазного замыкания на землю методом фазных координат

1.3 Приборы и методы определения местоположения однофазного замыкания на землю

1.3.1 Топографические приборы и методы определения местоположения однофазного замыкания на землю

1.3.2 Дистанционные методы определения местоположения однофазного замыкания на землю

1.3.3 Метод последовательного деления сети для определения местоположения однофазного замыкания на землю

1.4 Выводы к главе

2 ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ВОЗДУШНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 6-10 КВ

2.1 Моделирование параметров линии электропередачи

2.2 Исследование зависимости между местоположением однофазного замыкания на землю и значением напряжения поврежденной фазы

2.3 Исследование влияния различных параметров на определение местоположения однофазного замыкания на землю

2.3.1 Исследование влияния параметров трансформатора

2.3.2 Исследование влияния нагрузки потребителя

2.3.3 Исследование влияния переходного сопротивления в месте замыкания

2.3.4 Исследование влияния сопротивления земли

2.4 Методика определения местоположения однофазного замыкания на землю на линии без отпаек

2.5 Моделирование однофазного замыкания на землю с двумя отпайками

2.5.1 Моделирование однофазного замыкания на землю на линии с двумя отпайками и одинаковой потребляемой мощностью

2.5.2 Моделирование однофазного замыкания на землю на линии с двумя отпайками и разной потребляемой мощностью

2.6 Методика определения местоположения однофазного замыкания на землю на линии с отпайками

2.7 Программное обеспечение по дистанционному определению местоположения однофазного замыкания на землю

2.8 Выводы к главе

3 УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ С ДИСТАНЦИОННОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ ИНФОРМАЦИИ

3.1 Разработка устройства для измерения напряжения 6-10 кВ

3.2 Исследование емкостного делителя напряжения

3.2.1 Расчет емкости рабочей линии при расположении фаз «треугольник»

3.2.2 Расчет емкостей емкостного делителя напряжения

3.3 Разработка и проведение испытаний блока для измерения значения напряжения

3.3.1 Разработка испытательной модели устройства для измерения напряжения

3.3.2 Проведение испытаний испытательной модели устройства для измерения напряжения

3.4 Выбор источника питания для устройства измерения напряжения

3.5 Выбор беспроводного канала передачи данных для устройства измерения напряжения

3.6 Выводы к главе

4 РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ И

ПРОВЕДЕНИЕ НАТУРНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

4.1 Описание устройства для измерения значения напряжения

4.2 Разработка блока для измерения напряжения

4.2.1 Проведение испытаний в лаборатории высокого напряжения

4.2.2 Проведение испытаний на действующей линии 10 кВ

4.3 Модернизированный дифференциальный метод определения местоположения однофазного замыкания на землю

4.4 Выводы к главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

РАБОТЫ АВТОРА, В КОТОРЫХ ОПУБЛИКОВАНЫ ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

Перечень сокращений и обозначений

ВЛ - воздушная линия

ВЛЭП - воздушная линия электропередачи

ГИС - геоинформационная система

ДГР - дугогасящий реактор

ЕДН - емкостной делитель напряжения

ИКЗ - индикатор короткого замыкания

ИПВЛ - индикатор повреждения воздушной линии

КЗ - короткое замыкание

КТП - комплектная трансформаторная подстанция МП - место повреждения

МПДС - метод последовательного деления сети

НП - нулевая последовательность

ОВБ - оперативно-выездная бригада

ОЗЗ - однофазное замыкание на землю

ОМП - определение места повреждения

ПАР - параметры аварийного режима

ПО - программное обеспечение

ПУЭ - правила устройства электроустановок

ПС - подстанция

РЗА - релейная защита и автоматика

РП - распределительный пункт

РЭС - распределительные электрические сети

ТН - трансформатор напряжения

ТТ - трансформатор тока

ЭМП - электромагнитное поле

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность и степень разработанности темы исследования

В эпоху четвертой промышленной революции Россия стремится перейти к цифровизации различных отраслей экономики, энергетика не исключение. Это ставит перед энергетикой более высокие требования к надежности и бесперебойности электроснабжения населенных пунктов, предприятий, учреждений и др. Согласно [1] снабжение электроэнергией должно быть построено на принципах энергосбережения и энегоэффективности, что позволит улучшить показатели качества электроснабжения электросетевых организаций, такие как SAIDI, SAIFI. Для удовлетворения данных принципов главной задачей электросетевого комплекса является предотвращение и быстрейшая локализации повреждений электрических сетей с использованием новых цифровых устройств и технологий [2] - [5].

Воздушные линии электропередачи (ВЛЭП) 6-10 кВ являются самыми многочисленными, наименее надежными и имеют общую протяженность (по трассе) свыше 1,1 млн км [3]. Половина от всех воздушных линий (ВЛ) отработала свой нормативный срок. Системы релейной защиты и автоматики (РЗА) и электрическое оборудование во многих регионах страны морально устарели. Все вышеперечисленное усложняет эксплуатацию и быстрое определение места повреждения (ОМП) [6].

В отличие от сетей с глухозаземленной нейтралью, сети с изолированной и компенсированной нейтралью являются самыми распространёнными и имеют разветвленную древовидную топологию. Наиболее частым видом повреждений (60-80%) являются однофазные замыкания на землю (ОЗЗ). Согласно статистическим данным ПАО «Россети» выделяются следующие причины нарушений работы электроснабжения за 2021: 43% - падение деревьев из-за атмосферных явлений; 20% - воздействия повторяющихся стихийных явлений (ветровая нагрузка, пляска проводов, прочие воздействия природного характера); 14% - износ оборудования,

несоблюдение ТО; 10% - воздействие посторонних лиц и организаций; 8% -атмосферные перенапряжения (гроза); 5% - воздействие на электроустановки животных и птиц; 1% - дефекты проекта, конструкций, изготовления; 1% -прочее [7], [8].

Соотношения линейных напряжений при ОЗЗ не изменяются, что позволяет эксплуатировать ВЛ, не отключая повреждения данного вида незамедлительно. Однако, однофазное замыкание на землю представляет значительную опасность для оборудования вследствие того, что потенциал поврежденной фазы становится равным потенциалу земли и приводит к увеличению напряжения между неповрежденными фазами и землей до значения порядка номинального линейного напряжения сети [9]. Изоляция неповрежденных фаз в результате воздействия повышенного напряжения подвержена ускоренному старению, что в конечном счете может привести к замыканию на землю других фаз и возникновению двойного замыкания на землю, являющегося коротким замыканием (КЗ), к разрушению бетонных опор, к феррорезонансу, что в свою очередь требует немедленного отключения поврежденного участка сети.

Кроме того, ток однофазного замыкания, растекаясь по земле вблизи места замыкания на землю, представляет опасность для жизни людей и животных (шаговое напряжение и напряжение прикосновения) [10].

ОМП на линии электропередачи (ЛЭП) является неотъемлемой частью современных систем автоматизации и подстанции (ПС). Дистанционные методы дают значительный экономический эффект, обусловленный предотвращением перехода ОЗЗ в более сложные, сокращением перерывов электроснабжения, уменьшения объема ремонтных работ и снижением транспортных расходов по объезду трасс линий [11].

Согласно Положению ПАО «Россети» [4], ВЛ 6-35 кВ с изолированной нейтралью необходимо оснащать устройствами определения места КЗ топографическим типом для скорейшего обнаружения места аварии и его

дальнейшей ликвидации, это подтверждает тот факт, что дистанционные методы на сегодняшний день не применяются.

Существует три метода определения места повреждения при ОЗЗ: топографический, дистанционный и метод последовательного деления сети.

Топографический метод заключается в использовании специальных приборов, таких как: «Поиск 1» (ОАО «Мытищинский электромеханический завод») [12], «Квант-К» (ООО «Квазар») [13], «Вектор» (ООО «Электробезопасность - Вятка») [14], которые измеряют параметры ЛЭП и указывают направление к месту ОЗЗ. Стоит отметить, что ОМП осложнено тем, что ВЛ 6-10 кВ имеет много ответвлений, поэтому эти приборы являются самыми востребованными, экономически выгодными, но не могут удовлетворить условия быстродействия. На сегодняшний день оперативно-поисковая бригада (ОВБ) для поиска аварии тратит в среднем около 2-6 часов

[15].

Среди дистанционных устройств для определения места ОЗЗ самыми популярными являются блоки микропроцессорных защит с функцией ОМП. К ним можно отнести: «ИМФ-10Т», «Сириус-ОЗЗ» (АО «РАДИУС Автоматика)

[16], монитор электрической сети «А-СИГНАЛ», «А-СИГНАЛ+» (ООО МНПП «Антракс») [17]. Они определяют наличие ОЗЗ на секциях шин ПС, станций и распределительных пунктов (РП) напряжением 6-10 кВ и определяют поврежденное присоединение. Могут функционировать с возможностью реагирования как на сигнал, так и на отключение. Программно-аппаратный комплекс «Монитор-К» (ООО «Элнет-К») [18] позволяет определить место повреждения, однако, необходима синхронизация всех устройств во времени, что усложняет и ведет к увеличению стоимости данного комплекса.

МПДС представляет собой интеграцию топографического и дистанционного методов, и позволяет выделить поврежденный участок сети при наличии геоинформационной системы. К данному классу можно отнести такие устройства, как: ИКЗ-В31, ИКЗ-В34Л, ИКЗ-В33Л (ООО МНПП

«Антракс») [19] и ИПВЛ [20] + ГИС (геоинформационная система) ОМП [21] (ООО «Релематика»), которые измеряют ток замыкания. Стоит отметить, что сети 6-10 кВ с изолированной нейтралью имеют малый ток замыкания на землю, что понижает чувствительность этих приборов к измерительным параметрам. Применение приборов данного класса позволяет определить поврежденный участок с ОЗЗ, который может составлять от 1 до 10 км. Однако, это удобно на развилках ВЛ, вдоль протяженных или на границах труднодоступных участков [21].

Таким образом, разработка дистанционного метода ОМП без отключения линии при ОЗЗ является актуальной задачей, которая позволит определить поврежденную отпайку и расстояние до места повреждения. Решение вышеописанной задачи заключается в установке устройств для измерения фазного значения напряжения в установившемся режиме на промышленной частоте в начале и по концам ВЛ. Беспроводная передача измеренных данных отправляется на ближайшую ПС 110/10 кВ, ТП / КТП / РП 10/0,4 кВ с дальнейшей ретрансляцией в диспетчерский центр, где программное обеспечение (ПО) по заданному алгоритму будет производить расчет по определению местоположения ОЗЗ. Дифференциальный метод заключается в зависимости между значениями напряжения на поврежденной фазе, измеренных в начале по концам линии ВЛЭП и расстоянием до ОЗЗ.

Задачам обнаружения места повреждения, в частности, места ОЗЗ посвящены работы: А.Л. Куликова [22], Ф.А. Лихачева [9], Г.В. Вагапова [23], [24], Р.Г. Хузяшева [25], Ф.А. Латипова, М.Ш. Мисриханова [26], А.И. Федотова [27], М.А. Шабада [28], А.И. Шалина [29], [30], Г.М. Шалыта [31], [32], А.С. Малый Э.М. [33], В.А. Шуина [34], Р.Э. Абдуллазянова [35] и др. Проведенный анализ литературы по данной тематике не позволяет получить однозначное техническое решение задачи определения мест ОЗЗ в распределительных сетях 6-10 кВ с изолированной нейтралью.

Объект исследования - воздушные ЛЭП напряжением 6-10 кВ с изолированной нейтралью.

Предмет исследования - дифференциальный метод определения местоположения ОЗЗ в воздушных ЛЭП 6-10 кВ с изолированной нейтралью по фазным значениям напряжения поврежденной фазы, измеренным в начале и в конце ЛЭП.

Цель исследования - разработка и исследование дифференциального метода определения расстояния до ОЗЗ в воздушных ЛЭП 6-10 кВ с изолированной нейтралью по значениям напряжения поврежденной фазы и разработка устройства для его реализации.

В соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи:

1. Проанализировать существующие методы определения местоположения ОЗЗ в сетях 6-10 кВ, их достоинства и недостатки.

2. Разработать дифференциальный метод определения расстояния до ОЗЗ по фазным значениям напряжения на поврежденной фазе.

3. Исследовать влияние источника питания, нагрузки потребителя, переходного сопротивления в месте замыкания и сопротивления земли на разрабатываемый метод.

4. Разработать методику и программное обеспечение по дифференциальному методу определения местоположения ОЗЗ в сетях 6-10 кВ с изолированной нейтралью.

5. Разработать и создать устройство для измерения значения напряжения на воздушной ЛЭП с беспроводной передачей информации и подтвердить его эффективность в лабораторных и полевых испытаниях.

6. Разработать модернизированный дифференциальный метод определения расстояния до ОЗЗ по разности потенциалов между обкладками конденсатора, образованного токопроводом и дополнительным металлическим стержнем разрабатываемого устройства.

Методы исследования

При выполнении диссертационной работы использовались следующие методы: теоретический анализ состояния вопроса, теоретические основы электротехники, теории установившихся процессов в электрических сетях, метод симметричных составляющих, метод фазных координат. Исследования проводились с применением численных методов, компьютерного моделирования, проведены экспериментальные исследования метода и устройства для измерения значения напряжения 6-10 кВ в лабораторных и полевых испытаниях.

Научная новизна

1. Впервые разработан дифференциальный метод определения расстояния до ОЗЗ в воздушных сетях 6-10 кВ с изолированной нейтралью, основанный на исследовании установившегося значения напряжения поврежденной фазы, измеренного в начале и в конце ВЛ.

2. Предложена методика и программное обеспечение по дистанционному определению местоположения ОЗЗ для линии с двумя отпайками.

3. Разработано малогабаритное автономное устройство для измерения значения напряжения 6-10 кВ на основе емкостного делителя напряжения с передачей информации по беспроводному каналу связи.

4. Доказана в лабораторных условиях и при опытной эксплуатации на ВЛ 10 кВ эффективность разработанного устройства для измерения значения напряжения и возможность его применения для дифференциального метода определения местоположения ОЗЗ.

5. Разработан модернизированный дифференциальный метод определения расстояния до ОЗЗ в распределительных сетях 6-10 кВ с изолированной нейтралью, основанный на исследовании значения разности потенциалов между обкладками конденсатора, образованного токопроводом и дополнительным металлическим стержнем устройства контроля в начале и в конце ВЛ.

Теоретическая значимость

1. Установленная зависимость между значениями фазного напряжения поврежденной фазы в установившемся режиме позволяет определить расстояние до ОЗЗ, не рассматривая параметры источника питания, параметров трансформатора, нагрузки потребителя и переходного сопротивления в месте замыкания.

2. Применение емкостного делителя напряжения в устройстве для измерения значения напряжения позволяет определить фазное значение напряжения на токопроводе ВЛЭП 6-10 кВ.

3. Установленная зависимость между разностью потенциалов на обкладках конденсатора, образованного токопроводом и дополнительным металлическим стержнем устройства контроля, в начале и в конце ВЛ, и расстоянием до ОЗЗ, не зависимо от соотношений емкостей емкостного делителя напряжений.

Практическая значимость заключается в следующем:

- сокращение времени на локацию места повреждения при ОЗЗ;

- сокращение материальных затрат на обход (объезд) и верховой осмотр ВЛ для определения локации ОЗЗ в сетях 6-10 кВ;

- дистанционный автоматический мониторинг возникновения ОЗЗ и определение расстояния до него.

Результаты работы нашли применение и внедрены на территории Восточного РЭС филиала АО «Сетевая компания» Казанские электрические сети и ООО «НПК «Силеста», о чем имеются соответствующие акты (Приложение А).

На защиту выносятся

1. Дифференциальный метод определения местоположения ОЗЗ в воздушных ЛЭП 6-10 кВ с изолированной нейтралью путем измерения значения напряжения на поврежденной фазе в установившемся режиме в начале и в конце линии.

2. Методика и программное обеспечение по автоматическому дистанционному определению местоположения ОЗЗ в воздушных ЛЭП 6-10 кВ с изолированной нейтралью.

3. Автономное устройство для измерения фазного значения напряжения на основе емкостного делителя напряжения с передачей сигнала по беспроводному каналу связи и положительные результаты экспериментального исследования на действующей линии 10 кВ.

4. Модернизированный дифференциальный метод определения местоположения ОЗЗ в воздушных ЛЭП 6-10 кВ с изолированной нейтралью путем измерения разности потенциалов между обкладками конденсатора, образованного токопроводом и металлическим стержнем устройства контроля возникновения ОЗЗ, в начале и в конце линии в установившемся режиме на поврежденной фазе.

Публикации и патенты

По теме диссертации опубликовано 21 печатная работа, включая 3 статьи в рецензируемых научных изданиях, индексируемых в международной базе данных SCOPUS, 3 статьи в журналах, входящих в перечень ВАК по научной специальности диссертации, 2 статьи в журналах, входящих в перечень ВАК по другим научным специальностям, 2 патента на изобретение, 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ, 10 публикаций в материалах докладов всероссийских и международных научных конференций.

Личный вклад автора

Результаты, представленные в диссертации и отраженные в публикациях, получены при непосредственном участии соискателя. Автор участвовал в лабораторных и натурных испытаниях, им проведены исследования зависимости расстояния до ОЗЗ от значений напряжений поврежденной фазы. Автор проводил исследования влияния различных параметров ЛЭП на разрабатываемый метод. Автор проводил технические расчеты, лабораторные и полевые испытания устройства, участвовал в

обсуждении и подготовке основных публикаций по выполненной работе. Соискатель являлся основным автором идей патентов на изобретения «Способ определения места однофазного замыкания на землю в сетях 6-10 кВ с изолированной нейтралью» и «Устройство для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации».

Соответствие диссертации научной специальности

Диссертация соответствует специальности 2.2.8 - Приборы и методы контроля и диагностики материалов, изделий, веществ и природной среды. Представленные в ней результаты, отвечают следующим пунктам паспорта специальности:

Дифференциальный метод определения местоположения ОЗЗ в воздушных ЛЭП 6-10 кВ с изолированной нейтралью путем измерения значения напряжения на поврежденной фазе в установившемся режиме в начале и в конце линии и модернизированный дифференциальный метод определения местоположения ОЗЗ в воздушных ЛЭП 6-10 кВ с изолированной нейтралью путем измерения разности потенциалов между обкладками конденсатора, образованного токопроводом и металлическим стержнем устройства контроля возникновения ОЗЗ, в начале и в конце линии в установившемся режиме на поврежденной фазе соответствуют п.1 «Научное обоснование новых и совершенствование существующих методов, аппаратных средств и технологий контроля, диагностики материалов, изделий, веществ и природной среды, способствующее повышению надёжности изделий и экологической безопасности окружающей среды».

Автономное устройство для измерения фазного значения напряжения на основе емкостного делителя напряжения с передачей сигнала по беспроводному каналу связи и положительные результаты экспериментального исследования на действующей линии 10 кВ соответствует п.3 «Разработка, внедрение, испытания методов и приборов контроля, диагностики материалов, изделий, веществ и природной среды,

способствующих повышению надёжности изделий и экологической безопасности окружающей среды».

Методика и программное обеспечение по автоматическому дистанционному определению местоположения ОЗЗ в воздушных ЛЭП 6-10 кВ с изолированной нейтралью соответствует п.6 «Разработка математических моделей, алгоритмического и программно-технического обеспечения обработки результатов регистрации сигналов в приборах и средствах контроля и диагностики с целью автоматизации контроля и диагностики, подготовки их для внедрения в цифровые информационные технологии».

Достоверность и обоснованность полученных результатов

Доказана эффективность применения среды Ма1ЬаЬ Simulink для моделирования ЛЭП. Подтверждена сходимость результатов расчета линии методом фазных координат и вычислительной программы Ма^аЬ Simulink. Полученные результаты подтверждены необходимым объемом экспериментальных исследований. Достоверность результатов предложенного дифференциального метода определения местоположения ОЗЗ подтверждена в лабораторных, а также полевых условиях при испытаниях на действующей ВЛ 10 кВ. Полученные результаты и их интерпретация не противоречат основным положениям науки и опубликованным результатам других авторов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Дифференциальный метод и устройство контроля возникновения однофазного замыкания на землю и определения его местоположения в воздушных электрических сетях 6-10 кВ с изолированной нейтралью»

Апробация работы

Основные положения и практические результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: УШ, IX, XIII, XIV Открытой молодежной научно-практической конференции «Диспетчеризация и управление в электроэнергетике» (г. Казань: КГЭУ, 2013 г., 2014 г., 2018 г., 2019 г.); IX, X Международной молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения (г. Казань: КГЭУ, 2014 г., 2015 г., 2018 г., 2019 г.); V областной научно-практической конференции «Молодежь и наука - шаг в будущее» (Оренбург, 23-25 мая 2014 г.); XVIII, XIX, XXII, XXIII Аспирантско-

магистерском семинаре (г. Казань: КГЭУ, 2014 г., 2015 г., 2018 г., 2019 г.); V Ярославском энергетическом форуме (г. Ярославль, 9-10 декабря 2014 г.); X Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Энергия-2015» (г. Иваново: ИГЭУ, 21-23 апреля 2015 г.); VI, VII Международной научно-технической конференции «Электроэнергетика глазами молодежи» (г. Иваново: ИГЭУ, 2015 г., 2016 г.); VIII Слете молодых энергетиков-электросетевиков Башкортостана (г. Мелеуз, 5-8 сентября 2018 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Режимы нейтрали. Ограничение перенапряжений. Релейная защита. 2019» (г. Екатеринбург, 17-19 апреля 2019 г.); Международной научно-технической конференции «Smart Energy System 2019» (г. Казань, 18-20 сентября 2019 г.); X Юбилейной международной научно-технической конференции «Электроэнергетика глазами молодежи» (г. Иркутск, 16-20 сентября 2019 г.); II Международной молодежной научно-технической конференции IEEE «Релейная защита и автоматика» (г. Москва, 24-25 октября 2019 г.); Международной научно-практической конференции «Развивая энергетическую повестку будущего» для представителей сообщества молодых инженеров ТЭК (г. Санкт-Петербург, 10-11 декабря, 2021 г.); Международной научно-технической конференции «Электротехнические комплексы и системы» (Магнитогорск, 23-25 сентября 2022 г.).

Диссертационные исследования и разработки выполнены при финансовой поддержке

Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках госзадания на выполнение НИР по теме «Распределенные автоматизированные системы мониторинга и диагностики технического состояния воздушных линий электропередачи и подстанций на основе технологии широкополосной передачи данных через линии электропередач и промышленного интернета вещей» (соглашение №075-03-2022-151 от 14.01.2022).

Структура и объем диссертации

Объем диссертационной работы составляет 156 страниц машинописного текста. В нее входит введение, 4 главы, заключение, 70 иллюстраций, 20 таблиц и 5 приложений. Список литературы содержит 150 наименований.

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи работы, приведены основные положения, выносимые на защиту, указана научная новизна и практическая значимость выполненной работы.

В первой главе выполнен литературный и патентный обзор по теме диссертации в области определения места повреждения при ОЗЗ в электрических сетях 6-10 кВ с изолированной нейтралью.

Во второй главе проведено исследование дифференциального метода по дистанционному определению местоположения ОЗЗ, проведены исследования по влиянию параметров источника, нагрузки, переходного сопротивления в места замыкания, сопротивления земли на разрабатываемый метод. Разработаны методика и программное обеспечение по определению расстояния до ОЗЗ в воздушных электрических сетях с изолированной нейтралью.

В третьей главе представлена структурная схема устройства для измерения фазного значения напряжения в воздушных сетях 6-10 кВ с изолированной нейтралью, проведены натурные испытания по подбору входного сопротивления блока для измерения напряжения на основе емкостного делителя напряжения, проведен обзор существующих источников питания и беспроводных каналов связи для устройства.

В четвертой главе представлена практическая реализация устройства контроля возникновения ОЗЗ и результаты проведенных лабораторных и натурных испытаний, представлен модернизированный дифференциальный метод определения местоположения ОЗЗ.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертационной работы.

Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю доктору физико-математических наук, профессору кафедры «Электроэнергетические системы и сети» Козлову Владимиру Константиновичу за всестороннюю помощь и ценные замечания на всех этапах выполнения работы; доценту кафедры «Промышленная электроника» Иванову Дмитрию Алексеевичу за помощь при проведении экспериментов в лаборатории высокого напряжения и на действующей ЛЭП 10 кВ.

1 ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ВОЗДУШНЫХ СЕТЯХ 6-10 КВ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

Материалы главы отражены в публикациях автора: [36].

1.1 Режимы заземления нейтрали в воздушных электрических сетях 6-10 кВ

В настоящее время в мировой практике используются следующие способы заземления нейтрали сетей среднего напряжения (термин «среднее напряжение» в зарубежных странах применяется для сетей с диапазоном рабочих напряжений 1-69 кВ) [37].

Выбор способа заземления нейтрали в сетях напряжением 6-10 кВ -исключительно важный вопрос при проектировании и эксплуатации (реконструкции). Режим заземления нейтрали определяет: ток в месте замыкания, перенапряжения на неповрежденных фазах, схему построения релейной защиты от замыканий на землю, уровень изоляции электрооборудования, выбор ограничителя перенапряжений (ОПН) для защиты от перенапряжений, бесперебойность электроснабжения, безопасность персонала при однофазных замыканиях [38]. От правильного выбора режима заземления нейтрали в распределительных сетях среднего напряжения зависит поведение системы при замыкании на землю и представляет собой комплексную проблему [39].

Нейтраль сети — это совокупность соединенных между собой нейтральных точек, которая может быть изолирована от сети либо соединена с землей через малые или большие сопротивления [40].

В сетях 6-10 кВ применяются 4 режима заземления нейтрали: изолированная (незаземленная); заземленная через дугогасящий реактор

(ДГР); заземленная через резистор (низкоомный или высокоомный) [38] и комбинированный вид заземления нейтрали (рисунок 1.1) [41].

Рисунок 1.1 Режимы работы нейтрали в сетях 6-35 кВ: а) изолированная нейтраль, б) заземление через дугогасящий реактор, в) заземление через резистор,

г) глухое заземление

В России, согласно п.4.2.166 последней редакции ПУЭ «Электрические сети 3-35 кВ должны работать с изолированной, заземленной через резистор или дугогасящий реактор нейтралью» [42]. А в Положении «Россети» «О единой технической политике в электросетевом комплексе» от 22.02.17. п. 6.1.17 уже разрешается применение дугогасящего реактора, резистора или комбинированных устройств [3]. Таким образом, в России разрешено применение всех 4 режимов заземления нейтрали, кроме глухого заземления. Однако, имеется опыт применения кабельной линии 35 кВ с глухим заземлением нейтрали (г.Кронштадт). Этот случай является исключением, из-за высокого тока ОЗЗ (около 600 А), компенсация в данном случае малоэффективна, а на момент реализации надежных высоковольтных низкоомных резисторов в России не существовало [43].

В России, в основном, применяются сети с изолированной нейтралью. Режим заземления нейтрали через резистор сравнительно новый и используется в России в ограниченном числе сетей 6-35 кВ, впервые использовался в 1978-1983 г. в карьерных сетях 6 кВ [44]. Однако, стремительного перехода на сети с заземлением нейтрали через резистор не произошло, возможно в силу того, что в основном нормативном документе

«Правила устройства электроустановок» (ПУЭ) [42] не было сказано о применении резистивного заземления нейтрали. В других странах чаще всего применяется заземление нейтрали через резистор или дугогасящий реактор [45] (таблица 1.1).

Таблица 1.1 - Режимы заземления нейтрали ЛЭП среднего напряжения в разных странах мира [43], [45] - [47].

Страна Способ заземления нейтрали

изолированная через ДГР через резистор комбинированная глухоза-земленная

Австралия, 11-20 кВ - - + - -

Австрия, 10-30 кВ - + + + -

Бельгия, 6,3-17 кВ - - + - -

Великобритания, 11 кВ - + + - +

Германия, 10-20 кВ - + + + -

Испания, 10-30 кВ - + + - +

Италия, 10-20 кВ - + + - -

Канада, 4-25 кВ - - + - +

Латвия, 10-20 кВ + - + - -

Португалия, 10-63 кВ - - + - 63 кВ

Россия, 6-35 кВ + + + + Кронштадт

Словакия, 3,5-20 кВ - + + + -

США, 4-25 кВ - + + - +

Финляндия, 20 кВ + + + - -

Франция, 12-24 кВ - + + - -

Чехия, 3,5-20 кВ - + + + -

Швейцария, 10-20 кВ - + + - -

Япония, 6,6 кВ - - + - -

Четкого определения и рекомендаций по выбору режима заземления нейтрали в сетях 6-35 кВ, к сожалению, на сегодняшний день нет. Существует лишь ограничения по емкостному току замыкания на землю, согласно п.5.11.8 «Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей

Российской Федерации» «Компенсация емкостного тока замыкания на землю дугогасящими реакторами должна применяться при емкостных токах, превышающих следующие значения: для линии 6 кВ - 30 А, для линии 10 кВ - 20 А, для линии 35 - 10 А. Работа сетей без компенсации емкостного тока при его значениях, превышающих указанные выше, не допускается. В сетях 635 кВ с ВЛ на железобетонных и металлических опорах должны использоваться дугогасящие реакторы при емкостном токе замыкания на землю более 10 А» [48].

Согласно п.5.11.7. «В сетях с изолированной нейтралью или с компенсацией емкостных токов допускается работа воздушных и кабельных линий электропередачи с замыканием на землю до устранения повреждения. При этом к отысканию места повреждения на ВЛ, проходящих в населенной местности, где возникает опасность поражения током людей и животных, следует приступать немедленно и ликвидировать повреждение в кратчайший срок» [48].

Поэтому в документе «Правила устройства электроустановок» прописано, что допускается действие релейной защиты только на сигнал при ОЗЗ в сетях с изолированной нейтралью...» [42], что позволяет рассматривать метод определения места повреждения при ОЗЗ, который будет измерять параметры аварийного режима (ПАР) не в переходном, а в установившемся режиме.

В ПУЭ отсутствуют рекомендации по использованию режима нейтрали в распределительных сетях 6-10 кВ, возможно, это связано со сложностью формирования таких рекомендаций для большого разнообразия сетей 6-10 кВ (сельских, городских, сетей промышленных предприятий и др.) и необходимости учета при этом многих условий.

Рассмотрим особенности ОЗЗ в сетях с изолированной нейтралью.

1.2 Расчет однофазного замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью

Опыт эксплуатации распределительных сетей среднего напряжения показывает, что наиболее частым видом повреждения является однофазное замыкание на землю, на их долю приходится около 60-80% от общего числа повреждений в данных сетях.

Для расчета ПАР используются в основном два метода расчета: метод симметричных составляющих [47], [49] - [53] и метод фазных координат [54] - [60]. Метод фазных координат стал более интересен с появлением современной электронно-вычислительной техники, хорошо себя зарекомендовал в электрических сетях 110 кВ и выше. Рассмотрим основные моменты вышеперечисленных методов для расчета ОЗЗ в сетях с малыми токами замыкания на землю.

1.2.1 Расчет однофазного замыкания на землю методом симметричных составляющих

Если в сетях с глухозаземленной нейтралью (напряжением 110 кВ и выше, 0,4-0,23 кВ) эти замыкания приводят к тяжелым последствиям из-за протекания больших токов КЗ и, как правило, сопровождаются отключением поврежденного участка, а может и полным обесточением потребителя, то в распределительных сетях питание потребителя не нарушается и сеть может работать в данном режиме относительно длительное время [11] (если отключение ОЗЗ не диктуется требованиями техники безопасности) [48]. Режим ОЗЗ, в отличие от других видов повреждений, не вызывает искажения треугольника линейных напряжений. Однако, выявление и отключение данного повреждения необходимо, потому что потенциал двух здоровых фаз относительно земли возрастает до линейного напряжения (рисунок 1.2).

Ua Ua=0

Uc Übe Ub Uc=Uca Ub=Uba

а) 6)

Рисунок 1.2 Векторная диаграмма напряжений линии с изолированной нейтралью: а) нормальный режим; б) замыкание на землю фазы А

ОЗЗ представляет опасность именно тем, что провоцирует перенапряжение, которые может привести однофазное замыкание в многофазное с последующим отключением потребителя, а также представляет большую опасность для находящихся вблизи места повреждения людей и животных.

В связи с этим Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей требуют немедленно приступать к определению места 033 и его ликвидации [48].

В нормальных условиях напряжения проводов А, В и С по отношению к

земле равны соответствующим фазным напряжениям Ua,Ub,Uc , которые в

свою очередь равны ЭДС источника питания Ea 1 Eb 1 Ec . Векторы этих фазных напряжений образуют симметричную звезду (рисунок 1.1, а), а их сумма равна нулю, в результате чего напряжение в нейтральной

точке Н отсутствует: Uh = о [61], [62].

Каждая из фаз системы обладает определенной емкостью относительно

С = C = C

земли A B C. Под действием фазных напряжений через емкости фаз относительно земли проходят токи, опережающие соответствующие

пло т UA т UB 7 UC напряжения на 90°: ia =—:— Jb =—— ,1с =—— .

-jXC -jXC -jXC

Сумма емкостных токов, проходящих по фазам в нормальном режиме, равна нулю, и поэтому 1о отсутствует [62].

При металлическом замыкании на землю точки К (рисунок 1.3) потенциал фазы А и всех электрически связанных с ней элементов принимается равным нулю (ЦА=0) потенциал неповрежденных фаз В и С увеличиваются до линейного напряжения (рисунок 1.2, б). Напряжение нейтрали ин по отношению к земле становится равным напряжению между точками К и Н (рисунок 1.3), с учетом этого, потенциал фаз В и С относительно земли соответственно равен: ин = икн = -Еа , ив = ин + ев = -еа + ев = ива , ис = ин + Ее =-Еа + ее = иса .

Рисунок 1.3 Протекание токов при однофазном замыкании на землю фазы А в сети 6-10 кВ с изолированной нейтралью

В поврежденной линии от шин подстанции к месту замыкания протекает суммарный ток нулевой последовательности (НП) неповрежденных линий. Направление тока в поврежденной линии противоположно направлению токов в неповрежденной линии [63].

Поскольку иА=0, то 1а(С)=0. В двух других фазах под действием напряжения ив и и с появляются токи, опережающие на 90° напряжения:

- .иВА - .иСА 1в(С) =}—, 1С (С) =} —.

ХС ХС

Ток 1З в месте повреждения равен геометрической сумме токов в фазах В и С и противоположен им по фазе:

ГивА иСА^ (— — „т; ) -ЗЕа зиф

iЗ =-( iВ (С) +1С (С)) = -]

иСА I (— — 0- ) .3еА ,3иф

' + ~Г \=\иВА + иСА =-ЗЕа\ = -]— = У— (1.1)

V ХС ХС ) ХС ХС

Таким образом, ток 1З равен утроенному значению нормального емкостного тока фазы. Ток 1З отстает от напряжения иН на 90°.

Величина тока 1З зависит от величины напряжения сети и емкости фаз и может быть подсчитана по формуле:

1з = 33Ф = = 3йф Суд ■ I (1.2)

где I - общая протяженность одной фазы сети; С д - емкость 1 км фазы относительно земли.

Значение емкостного тока ВЛЭП и, соответственно, суммарного емкостного тока линий всей сети можно ориентировочно определить по эмпирическим формулам:

I к ином ■ к (1.3)

СЕ 350

где: ином - номинальное напряжение сети (В) [62],

/Е - суммарная длина линий (км).

Однако, в реальности напряжение поврежденной фазы не равно нулю [11], [64], минимальное напряжение обусловлено наведенным потенциалом двух здоровых фаз и активным сопротивлением линии, поэтому рассмотрим расчет ОЗЗ методом фазных координат.

1.2.2 Расчет однофазного замыкания на землю методом фазных координат

Метод фазных координат стал применяться с появлением современной вычислительной техники, он хорошо себя зарекомендовал в электрических сетях 110 кВ и выше. В работах [64], [65] показано, что он эффективен и для расчета распределительных сетей 6-10 кВ.

Для расчета ОЗЗ в фазных координатах необходимо уметь рассчитывать параметры всех видов устройств, включенных вдоль фидера 10 кВ в матричном виде [64], [66].

Для расчета применяется Н-форма 2к-полюсников, которая связывает напряжения и токи в начале с напряжениями и токами в конце 2к-полюсника [33], [64], [65], [67].

(1.4)

где [ин ], [ 1Н ], [ик ], [ 1К ] - это столбцовые матрицы напряжений и токов в начале и в конце линии, размерностью (к*1);

[ Н ] - квадратная матрица передачи, размерностью (2к*2к), которая делится на

4 матрицы: [А], [В], [С], [Б].

Для моделирования линии в фазных координатах применяют следующие соотношения при длине линии не более 150 км [64]:

[Аь] = Е, [Вь] = Z , [С] = 2 ■¥, [Б,] = Е (1.5)

где [Е] - единичная матрица (к*к), [Z] = [Я] + у [X] - матрица собственных и взаимных продольных сопротивлений фаз линии, размерностью (к*к); [У ] = [С ] + у [ В ] — матрица собственных и взаимных поперечных проводимостей фаз линии, размерностью (к*к).

и

н

I

= [ Н ]

и

К

н

I

К

А В С Б

Погонные параметры воздушной линии Согласно (1.5) видно, что для определения параметров линии необходимо знать матрицы погонных параметров линии.

1. Активные продольные сопротивления проводников линии [ R ] :

R= Roi + R3 (1.6)

где R - активное сопротивление провода данной марки, Ом/км, R3 - сопротивление земли, Ом/км.

Rз =п2 • f -10-4 (1.7)

2. Индуктивные продольные сопротивления проводников линии [ X ] :

Хи = 4•^•Ю-4 • f lnD (1.8)

roi

X. = 4• /• In Д-- (1.9)

V( xi- ) y - yj )

где roi - радиус провода (м); D3 - глубина возврата грунта (м);

xi j У j xj j yj - координаты проводников в поперечном сечении линии;

л _ 66,4

D3 = / =, где р - удельное сопротивление земли, Омм.

V/ 'Р

3. Активные поперечные проводимости линии [G] : В линии 10 кВ коронного разряда практически нет, при этом взаимные проводимости G = 0, т.е. матрица [G ] — диагональная.

G. ■ = —= —^ (1.10)

J U? E0U? 1 }

где Ei - максимальная напряженность электрического поля фазы, В/м;

E0 - начальная напряженность возникновения короны для данной марки

провода, В/м;

и - модуль напряжения на ьтом проводнике, В.

4. Емкостные поперечные проводимости линии [В]:

Для начала рассчитывается матрица потенциальных коэффициентов \_Л~\:

1 2у.

Я = —— 1п- 1

2ле,

0

--1п

X - х]) +(у, + У])

(X - х]) +(у- У])2

(1.11)

где е0 - диэлектрическая проницаемость воздуха, Ф/м.

Затем рассчитывается матрица коэффициентов электростатической индукции (частичных емкостей) проводников линии через обратную матрицу

М:

и=и

Далее рассчитывается матрица емкостных проводимостей:

[В] = 2ж/ \0] = &\0]

(1.12)

(1.13)

Моделирование однофазного замыкания на землю в распределительной сети 6-10 кВ с изолированной нейтралью

Для моделирования методом фазных координат необходимо нарисовать расчетную схему, на рисунке 1.4 представлена элементарная схема для линии 10 кВ без отпаек [68] [69], где обозначено:

Рисунок 1.4 Элементарная расчетная схема линии 10 кВ

1 - участок линии Л1 (матрица передачи А1, В1, С1, D1);

2 - блок несимметрии (матрица передачи Акг, Вкг, Скз, Dkz);

3 - участок линии Л2 (матрица передачи А2, В2, С2, D2);

Запишем уравнения 2к-полюсников элементов фидера в матричном виде, согласно рисунку 1.4:

- для элемента 1 (первый участок линии):

(114)

~ип' " Л1 Б1"

1п С1 т 11

-для элемента 2 (блок несимметрии):

" Лкг Бкг" 'Пкг ~

11 Скг Бкг 1кг

(1.15)

-для элемента 3 (второй участок линии):

" Л2 Б2" ~ик ~

1кг С 2 т2 1к

(1.16)

При моделировании ОЗЗ, например, фазы А через переходное сопротивление в любой точке линии можно задать проводимостью [64]:

1

Укг =

7

(1.17)

рег

Моделирование однофазного замыкания, например фазы А, возможно с помощью следующей матрицы [ ]:

'Укг 0 0" 0 0 0 0 0 0

[Укг ]

(1.18)

Обобщенные параметры матрицы передачи будут определяться как для схемы с поперечными проводимостями: Лкг = Е, Бкг = 0, Скг = Укг, Бкг = Е.

Таким образом, зная напряжение и ток в начале и в конце линии можно однозначно определить расстояние до однофазного замыкания на землю [64].

1.3 Приборы и методы определения местоположения однофазного замыкания на землю

Линии электропередачи напряжением 6-10 кВ распределены на большой территории, выполнены проводами малого сечения и более 50% линий отработали свой нормативный срок, в связи с этим в сетях среднего напряжения часто происходят повреждения. Несвоевременное ОМП приводит к значительным экономическим потерям.

Вышесказанное повлияло на широкое внедрение в электроэнергетику методов и средств определения места повреждения ЛЭП [70].

Известно огромное количество методов и средств ОМП, приведем анализ основных из них [23], [35], [63] [70] - [81].

Все существующие приборы и методы можно разделить на три вида: переносные (топографические), дистанционные и метод последовательного деления сети (МПДС).

1.3.1 Топографические приборы и методы определения местоположения

однофазного замыкания на землю

Топографические методы используют последовательный обход сети оперативно-выездной бригадой и поиск места повреждения с помощью специальных переносных приборов. Этот метод удовлетворяет требованию точности ОМП, но занимает значительно много времени.

Все существующие переносные приборы для определения направления к месту ОЗЗ анализируют электромагнитное поле (ЭМП) ВЛ. В нормальном режиме работы линии ЭМП под ВЛ весьма незначительно, поскольку фазные напряжения и токи сдвинуты по фазе на 120°, а их действующие значения практически равны между собой. Существование ЭМП у земли в нормальном режиме работы объясняется несимметричным расположением проводов в пространстве, небольшой асимметрией емкостей фазных проводов

относительно земли и незначительным неравенством токов нагрузки и емкостных токов по отдельным фазам [31], [70], [82], [83].

В режиме ОЗЗ параметры ЭМП под ВЛ существенно возрастает, в отдельных случаях - в сотни раз. Это усиление ЭМП, вызвано нарушением симметрии фазных токов и напряжений при ОЗЗ, что дает возможность определять место повреждения с помощью переносных приборов.

Одним из первых устройств, используемых для обхода воздушной ЛЭП был токовый прибор «Поиск 1» Мытищинского электромеханического завода, который эксплуатировался по всей СССР [84] (рисунок 1.5).

Рисунок 1.5 Токовый прибор «Поиск 1»

Прибор основан на измерении составляющих магнитной индукции от высших гармоник в токе замыкания, что минимизировало влияние магнитного поля тока нагрузки, имел фиксированную настройку на 5, 7, 11 и 13 гармоники и возможность работы в полосе частот. Основным недостатком прибора «Поиск 1» являлись относительно большие размеры и масса [84].

У приборов «Волна» с настройками на 5 и 11 гармонику была более высокая чувствительность и лучшая селективность. Приборы «Волна-М» отличались более стабильными характеристиками и добавленным блоком автоматического контроля наличия замыкания на землю.

На рисунке 1.6 представлен прибор «Зонд» - единственный направленного типа, выпускался Рижским опытным заводом «Электроавтоматика» с 1981 г.

Рисунок 1.6 Прибор «Зонд» направленного типа

Его принцип действия был основан на сравнении фаз напряжения и тока 11 гармоники. Прибор «Зонд» имел много ручек управления, переключателей («Ток», «Земля», «Направление», «Контроль питания», «Усиление», «Подсвет»), что усложняло его применение. Во многих электросетевых компаниях до сих пор сохранены отдельные экземпляры описанных выше устройств поиска места ОЗЗ. Пользовавшиеся ими специалисты отдают предпочтение приборам «Зонд», во многом благодаря наглядности представления результата измерения: отклонение стрелки микроамперметра вправо или влево указывало направление движения к месту ОЗЗ.

У токовых приборов нужно сопоставлять численные значения ряда последовательных измерений (если показания нарастают, то нужно двигаться далее в выбранном направлении, если же показания резко уменьшились, то место ОЗЗ пройдено). На российском рынке предлагался прибор «Квант», сейчас он снят с производства, (НПФ «Радиус» г. Москва). Его модификацией выступил «Квант-К» (ООО «Квазар», г. Уфа), отличающийся тем, что

магнитоэлектрический микроамперметр заменен на цифровой индикатор (рисунок 1.7). Приборы - токовые, настроенные на 11 гармонику [13].

а) б)

Рисунок 1.7 Приборы: а) «Квант» б) «Квант-к»

На рисунке 1.8 представлен указатель «Вектор» (ООО «Электробезопасность - Вятка», г. .Киров), который автоматически производит амплитудный и фазовый анализ широкого гармонического спектра электрического и магнитного полей ВЛ и показывает в итоге стрелкой на ЖК-дисплее направление к месту ОЗЗ (ведется обработка данных всех гармонических составляющих с первой по пятьсот двенадцатую) [85].

Рисунок 1.8 Внешний вид указателя «Вектор»

Для поиска места ОЗЗ среди зарубежных переносных приборов можно отметить украинские приборы серии ПОМЗ-2 (ООО «Молния -Харьков»),

внешний вид представлен на рисунке 1.9. Приборы токовые, технические характеристики очень близки к «Кванту», главное отличие в матричным светодиодным индикаторе, на котором в логарифмическом масштабе отражаются амплитуды 1; 2; 3; 7; 9; 11 и 13 гармоник тока, а также первой гармоники напряженности электрического поля.

Рисунок 1.9 Внешний вид прибора серии «ПОМЗ-2»

Электромеханический метод основан на фиксации механических усилий, создаваемых за счет тока КЗ. Электромеханические указатели устанавливаются стационарно на опорах ВЛ. При протекании тока КЗ у указателя выпадает блинкер, состояние которого проверяют после аварии при обходе линии [70].

К данному классу можно отнести такие устройства как ИКЗ-В31, ИКЗ-В34Л, ИКЗ-В33Л (ООО МНПП «Антракс», г. Фрязино) [86] и ИПВЛ Б1-3А2Б^ (ООО «Релематика», г. Чебоксары) [87]. Более подробно о них описано в главе 1.3.3 «Метод последовательного деления сети для определения местоположения однофазного замыкания на землю».

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Киржацких Елена Ринатовна, 2022 год

Источник питания

В качестве источника питания вольтметра был применен инвертор Airline API-150-01, подключенный к AGM аккумулятору с выходным напряжением 12В.

Канал передачи данных

Для испытательной модели был принят радиомодуль на технологии сетевого протокола LoRaWAN, который специально разработан для беспроводного подключения устройств с малым энергопотреблением.

Основные преимущества: широкая зона покрытия (радиус покрытия составляет до 15 км при условии прямой видимости), бесплатные каналы связи внутри сети LoRaWAN, хорошая проницаемость радиосети.

Основные недостатки технологии LoRaWAN: высокая стоимость устройств, получение данных не чаще 1 раза в 5 минут, относительно небольшой объем посылки с данными (для разрабатываемой испытательной модели это не является недостатками).

На рисунке 3.9 представлена полная структурная схема испытательной модели.

Рисунок 3.9 - Полная структурная схема испытательной модели

На рисунке 3.9 введены следующие обозначения: FU - плавкий предохранитель; RU - ограничитель перенапряжения; V - вольтметр OMIX P77-V1-1 М20-Ш;

Радиомодуль - универсальный модем LoRaWAN с интерфейсом RS-485; Аккумуляторная батарея - аккумулятор AGM.

Радиомодуль подключается к вольтметру Omix P77-V1-1-I420-RS485-N2 по интерфейсу 4-20 мА, либо RS-485 (в качестве радиомодуля могут применяться: конвертер RS-485 LoRaWAN Вега СИ-13-485, универсальный модем LoRaWAN/NB-IoT Вега SH-2 и т.п.).

Проведем испытания по работоспособности испытательной модели на основе ЕДН.

3.3.2 Проведение испытаний испытательной модели устройства для измерения напряжения

1. Для проверки работоспособности испытательной был проведен эксперимент по измерению разности потенциалов первой обкладки конденсатора емкостного делителя напряжения, выполненного из токопровода и металлического стержня, на кафедре «Электроэнергетические системы и сети» ФГБОУ ВО «КГЭУ». Подавалось напряжение 220 В на токопровод и измерялась разность потенциалов между токопроводом, на котором ведется измерение, и дополнительным металлическим стержнем (рисунок 3.10).

Данные по измеренным значениям емкостей представлены в главе 3.2.2. Согласно проведенному испытанию испытательная модель показала свою работоспособность.

Рисунок 3.10 - Лабораторный эксперимент испытательной модели

2. Для проверки работоспособности испытательной модели на линии высокого напряжения были проведены испытания в лаборатории высокого напряжения ФГБОУ ВО «КГЭУ».

Высота подвеса линии 3 м, подавалось действующее значение напряжения от 0 до 9 кВ, измерялась разность потенциалов между токопроводом и металлическим стержнем длиной 1м, расстояние между ними - толщина термоусадки (рисунок 3.11).

Результаты испытаний по измерению разности потенциалов между обкладками конденсатора ЕДН представлены в таблице 3.2.

Рисунок 3.11 - Апробация испытательной модели на линии высокого напряжения: а) на линии нет напряжения б) линия подключена, но испытательная модель замкнута

мокрой тряпкой

Таблица 3.2 - Результаты испытаний измерения разности потенциалов между обкладками конденсатора ЕДН в лаборатории высокого напряжения

Подаваемое значение напряжения (кВ) Разность потенциалов между обкладками ЕДН (В)

3 15,9

4 21,5

5 27,8

6 33,9

7 38,3

8 43,7

9 50,3

Для наглядности построим график, согласно таблице 3.2 (рисунок 3.12).

га

и 10

Он

и 2

Л о

0123456789 10 Подаваемое действующее напряжение (кВ)

Рисунок 3.12 - Зависимость между подаваемым значением напряжения и измеряемым значением разности потенциалов между токопроводом и металлическим стержнем

В соответствии с рисунком 3.12 можно сделать вывод, что испытательная модель измеряет разность потенциалов согласно прямолинейной зависимости от подаваемого значения напряжения. Стоит отметить, что при моделировании замыкания (рисунок 3.11, б) испытательная модель показывала 0 В, что говорит о необходимости герметичного ввода металлического стержня в устройство.

Результаты проведения испытаний испытательной модели при имитации дождя представлены в таблице 3.3.

Результаты проведения испытаний испытательной модели при различных конфигурациях металлического стержня представлены в таблице 3.4, в которой:

1* - разность потенциалов между токопроводом и стержнем длиной 1м, расстояние между ними - толщина термоусадки;

2* - разность потенциалов между токопроводом и стержнем длиной 1м после пульверизатора, расстояние между ними равно толщине термоусадки;

Таблица 3.3 - Результаты испытаний при имитации дождя

Подаваемое значение напряжения (кВ) Разность потенциалов между токопроводом и стержнем (В) Разность потенциалов между токопроводом и стержнем после пульверизатора (В)

1* 2*

1,5 13,5 10,1

3 19,8 15,8

4 27 21,9

5 35,9 28,4

6 42,3 33,3

7 48,4 40

Таблица 3.4 - Результаты испытаний при различных конфигурациях

Разность потенциалов между токопроводом и ... (В)

Подаваемое ... и стержнем 1=0,2 м, ... и одной Al жилой ... и одной Al

действующее d=термоусадка 1=1м, накрученный на жилой 1=1м,

значение токопровод, параллельный,

напряжения d=термоусадка d=термоусадка

(кВ)

3* 4* 5*

1,5 9,3 13,2 11,7

3 14,7 20,4 18,2

4 20,2 27,3 26,2

5 26 35,1 32,1

6 30,5 42,5 39,2

7 35 48,9 45,3

3* - разность потенциалов между токопроводом и стержнем длиной 0,2м, расстояние между ними равно толщине термоусадки (провод плотнее лег за счет изоленты);

4* - разность потенциалов между токопроводом и одной алюминиевой жилой провода АС 35/6.2 длиной 1м, накрученный на токопровод, расстояние между ними равно толщине термоусадки без усадки;

5* - разность потенциалов между токопроводом и одной алюминиевой жилой провода АС 35/6,2 длиной 1м, параллельный токопроводу, расстояние между ними равно толщине термоусадки без усадки.

Согласно таблицам 3.3 и 3.4, на рисунке 3.13 представлен совместный график по измеренным значениям разности потенциалов.

о

«

В 1,5 3 4 5 6 7

Подаваемое значение напряжения (кВ)

Рисунок 3.13 - Зависимость между подаваемым напряжением и измеренным значением разности потенциалов между токопроводом и стержнем

Согласно рисунку 3.13, подаваемое значение напряжения на токопровод имеем прямую зависимость от измеряемой разности потенциалов между токопроводом и металлическим стержнем при различных конфигурациях.

Таким образом, блок для измерения разности потенциалов между токопроводом и металлическим стержнем испытательной модели справился со своими функциями, однако, учитывая, что подача напряжения велась вручную, то не исключается погрешность при подаче значения напряжения.

3. Для проверки испытательной модели на действующей воздушной линии 10 кВ были проведены испытания на территории Северного РЭС филиала АО «Сетевая компания» Казанские электрические сети.

Во время эксперимента шел сильный снегопад, испытательная модель показывала одинаковое измеренное значение и при подаче на линию

напряжения 10 кВ, и при моделировании металлического ОЗЗ, так как металлический стержень был негерметично заведен в устройство (рисунок 3.14).

а)

б)

Рисунок 3.14 - Проверка работоспособности испытательной модели на фазном проводе ВЛ 10 кВ: а) вид с вышки, б) вид с поверхности земли

Таким образом, разрабатывая блок для измерения значения напряжения на основе ЕДН, пришли к следующим выводам:

1. Блок измерения напряжения измеряет разность потенциалов между обкладками конденсатора ЕДН, выполненного из токопровода и металлического стержня, до 10 кВ по линейной зависимости.

2. Дополнительный металлический стержень, выполненный в изоляции, должен быть герметично заведен в устройство или быть немного выше центральной оси устройства, чтобы при дожде и снеге не было возможности затекания жидкости.

3. На блок измерения напряжения на основе ЕДН не наводятся индуктивные наводки.

3.4 Выбор источника питания для устройства измерения напряжения

Энергопотребление автономных устройств для измерения параметров линии с беспроводной передачей информации является одним из важных и наименее надежных блоков.

Существуют несколько видов источников для автономных устройств, рассмотрим основные из них [114], [129], [130], [132], [133], [146], [147].

Аккумуляторные батареи. Устройства для измерения значения напряжения планируется монтировать на каждой фазе ЛЭП 6-10 кВ в начале и по концам линии. Для замены аккумуляторной батареи или проверки их работоспособности необходимо будет отключать линию, что нецелесообразно для нашего случая.

В ряде случаев в качестве автономных источников питания можно использовать солнечные батареи с аккумуляторами в качестве накопителя электрической энергии. Но препятствием становится низкая надежность таких источников, которая возникает из-за воздействий на них окружающей среды в сочетании с высокой стоимостью эксплуатационных расходов, так как возникает необходимость постоянно контролировать состояние аккумулятора и солнечной батареи.

Для питания автономных устройств по измерению параметров ЛЭП может быть использована небольшая часть электрической энергии линии, на которой ведется измерение. Наиболее популярными вариантами для отбора мощности от линии на сегодняшний день являются ТТ и ТН. С точки зрения электробезопасности и надежности применение ТТ более предпочтительнее [135], [136], [148]. В моменты протекания низкого уровня тока нагрузки или его отсутствия для бесперебойного питания устройства во вторичную цепь необходимо добавить резервирующие конденсаторы.

Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод об использовании источника питания от самой линии, что позволит повысить надежность,

электробезопасность и автономность работы разрабатываемого устройства для измерения значения напряжения.

Таким образом, при разработке источника питания были получены следующие выводы:

1. При установке ТТ для получения источника питания, количество ТТ должно определяется эффективным минимальным значением тока в проводе ЛЭП.

2. Применение резервирующих конденсаторов обеспечит питание измерительного устройства при отсутствии тока в ЛЭП.

3.5 Выбор беспроводного канала передачи данных для устройства измерения напряжения

Канал передачи данных является важной составляющей любого автономного устройства по измерению параметров ЛЭП. Использование проводного канала связи в данном случае экономически необоснованно, поэтому рассмотрим беспроводные каналы для передачи оцифрованных значений напряжений, частота передачи - только в момент понижения величины напряжения на пороговую величину в меньшую сторону.

С учетом вышеизложенного рассмотрим следующие беспроводные сети: GSM, Wi-Fi, Bluetooth, LoRaWAN, NB-IoT, Zigbee.

Радиоканал сотовой связи (GSM) осуществляет передачу данных от передатчика ко внешнему приемнику по радиоволнам. Скорость передачи данных может достигать десятков Мбит/с, расстояние на которое можно передать информацию - до тысячи километров. Для отправки посылки передатчик формирует радиоимпульс, а приемник принимает и обрабатывает полученный сигнал, после чего извлекает нужные данные. Радиоволны частично поглощаются внешней средой, что создает искажение сигнала при повышенной влажности, данный факт исключает применение этого вида канала связи для разрабатываемого устройства.

Локальная беспроводная сеть Wi-Fi является на сегодняшний день одной из самых популярных без применения кабельных соединений. Радиус действия данной сети до 100 м. Для широкополосной радиосвязи применяются стандарты спецификации IEEE 802.11

Персональная беспроводная сеть Bluetooth - радиус действия данной радиосвязи до 20 метров, в некоторых случаях до 100 м. К главному недостатку можно отнести ее энергоемкость, сравнивая ее с технологией Zigbee.

Технология LoRaWAN - это сетевой протокол дальнего радиуса действия, который был разработан для беспроводного подключения устройств Интернета вещей (IoT), достоинством данной сети является низкое электропотребление.

Однако стоимость данного канала передачи данных очень высока (цена одной базовой станции от 38 тыс. руб.) и ее применение для разрабатываемого устройства экономически необоснованно.

NB-IoT - это новая технология в области Интернета вещей, которая поддерживает сотовую передачу данных маломощных устройств в глобальной сети. Ее также называют глобальной сетью с низким энергопотреблением. NB-IoT поддерживает эффективное подключение устройств с длительным временем ожидания и высокими требованиями к сетевому подключению.

ZigBee - это открытый стандарт беспроводной связи, созданный на основании стандарта IEEE 802.15.4-2006 для систем сбора/передачи данных и управления, осуществляющий передачу данных по радиоканалу. Сеть ZigBee имеет ячеистую топологию и может самовосстанавливаться с гарантированной доставкой пакетов данных при сбоях связи между отдельными узлами, перегрузки или отказе какого-либо элемента сети. Особенности беспроводной сети ZigBee: высокая отказоустойчивость, низкое энергопотребление конечных устройств, поддержка большого количества подключений, низкая стоимость внедрения, низкая скорость передачи данных вместе со служебной информацией порядка 250 кбит/с (средняя скорость

зависит от загрузки сети и числа ретрансляций и составляет от 5 до 40 кбит/с), наличие децентрализованной системы шифрования (AES-128).Вся вышеприведенная информация представлена в таблице 3.5.

Таблица 3.5 - Сравнительная таблица беспроводных технологий передачи данных

GSM Wi-Fi Bluetooth LoRaWAN NB-IOT ZigBee

Расстояние Высокая Средняя Низкая Высокая Высокая Средняя

передачи сигнала

Необходимое Высокое Высокое Низкое Низкое Низкое Низкое

питание

Стоимость Высокая Средняя Низкая Средняя Высокая Низкое

внедрения

Пропускная способность Средняя Средняя Низкая Низкая Высокая Низкая

Основные требования и особенности, предъявляемые к технологии беспроводной передачи данных для нашего устройства:

• Низкая стоимость внедрения и обслуживания;

• Низкое энергопотребление;

• Дальность передачи порядка 10-100м;

• Резервирование канала связи.

Проанализировав существующие беспроводные каналы связи, для устройства измерения значения напряжения был выбран наиболее выгодный с экономической точки зрения и с точки зрения надежности - ZigBee.

3.6 Выводы к главе 3

1. Разработана структурная схема устройства для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации по радиоканалу.

2. Экспериментальным путем доказана эффективность измерения значения напряжения до 10 кВ по разности потенциалов обкладки конденсатора, образованного токопроводом и дополнительным металлическим стержнем.

4. Разработан блок для измерения напряжения, обладающий высоким входным сопротивлением более 100 МОм. Металлический стержень блока для измерения значения напряжения должен быть герметично заведен в устройство или располагаться немного выше центральной оси устройства.

5. На обкладку конденсатора, образованного токопроводом и дополнительным металлическим стержнем устройства контроля напряжения, не наводятся индуктивные наводки.

6. Выбраны автономный источник питания с резервированием канала питания и беспроводной канал передачи данных с дополнительным резервированием канала связи для устройства контроля напряжения.

4 РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ И ПРОВЕДЕНИЕ НАТУРНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

Материалы главы отражены в публикациях автора: [108], [114], [117], [131], [149].

За основу для устройства принята ранее разработанная система контроля СМГ-16, разработанная в ФГБОУ ВО «КГЭУ» [150] и переработана путем внедрения нового блока измерения напряжения, согласно проведенным исследованиям, представленным в главе 3, и путем исключения датчика температуры провода, датчика влажности, датчика температуры окружающей среды, акселерометра, блока глобальной системы позиционирования.

4.1 Описание устройства для измерения значения напряжения

Устройство для измерения значения напряжения содержит блок измерения напряжения на основе однофазного многофункционального измерительного чипа ATT7053BU (новый блок), блок формирования измерительного сигнала, блок питания, блок передачи данных. Измеренные данные передаются на пункт сбора для дальнейшей обработки программным обеспечением, который установлен в диспетчерском центре.

Устройство имеет распределенную архитектуру (рисунок 4.1).

Блок питания состоит из двух трансформаторов тока с разделяемыми сердечниками (для питания устройства необходимо наличие тока не менее 10А в проводе), печатной платы и резервирующих конденсаторов. Печатная плата блока питания выполнена на основе интегрального преобразователя DC/DC и мостовой схемы выпрямителя на скоростных диодах Шоттки. Используемый DC/DC преобразователь может как понижать, так и повышать напряжение в необходимых пределах для обеспечения питания микроконтроллера с периферией и блока передачи данных по радиоканалу.

Рисунок 4.1 - Блок-схема разработанного устройства

Первичным источником питания являются трансформаторы тока (2 шт) с разделяемыми сердечниками из электротехнической стали. Основой корпуса является разделяемый алюминиевый каркас, на каждой части которого установлены половинки сердечников питающего трансформатора тока. В верхней части каркаса часть сердечника ТТ жестко закреплена. В нижней части каркаса она подвижна для более удобной стыковки сердечника при монтаже разрабатываемого устройства.

Для трансформатора тока первичной обмоткой выступает фазный провод ЛЭП 6-10 кВ, вокруг которого в процессе монтажа смыкается разделяемый сердечник. Такая конструкция блока питания позволяет производить отбор мощности от токопровода в пределах 5 Вт. Вторичная обмотка трансформатора блока питания соединена с мостовым диодным выпрямителем на основе диодов Шоттки в цепь постоянного тока с преобразователем DC/DC и резервирующими конденсаторами для поддержания уровня напряжения в случае пропадания тока в первичной цепи. Емкости резервирующих конденсаторов достаточно для отправки информации установившегося режима фазного напряжения. Выход блока питания соединен с общей шиной питания.

Блок передачи данных и блок формирования измерительного сигнала выполнены на одной печатной плате.

Печатная плата блоков передачи данных и формирования измерительного сигнала состоит из модуля беспроводной радиосвязи на основе приемопередатчика ETRX357HR-LRS по протоколу ZigBee на частоте 2,4 ГГц, который имеет низкое энергопотребление кристалла Silabs EM357 и систему АТ-команд, схемы формирования и обработки измерительного сигнала на основе микроконтроллера STM32F051, которая производит сбор и предварительную обработку данных, полученных с блока измерения напряжения по интерфейсу SPI. Используемый микроконтроллер имеет 32-битное ядро ARM Cortex M0, работает на частоте 48МГц, имеет 64кб Flash, 8кб ОЗУ, интерфейсы SPI/I2S, SPI, 2*I2C, 2xUSART, CEC, 9 таймеров, а также 16 канальное АЦП на 12 бит.

С помощью блока передачи данных измеренные сигналы отправляются по беспроводному радиоканалу на основе стандарта IEEE 802.15.4. Применяемый стандарт беспроводной связи позволяет организовывать различные топологии сети. Данные с каждого комплекса по измерению значения напряжения на ВЛЭП 6-10 кВ могут передаваться сразу на ближайший пункт сбора информации (ТП / КТП / ПС), либо путем ретрансляции через соседние комплексы. Такой подход организации передачи данных позволяет осуществить резервирование канала связи.

Далее, данные отправляются по имеющимся каналам связи в диспетчерский центр, включающий в себя приемопередатчик пункта сбора и обработки данных и персональный компьютер. Данные с устройств собираются на пункте сбора данных, а затем передаются на облачный сервер, откуда они поступают на электронную вычислительную машину, где обрабатываются согласно разработанной методике в специализированном ПО. Обработанные данные доступны для диспетчеризации и наблюдения посредством web-интерфейса. Блок-схема передачи данных устройства для измерения напряжения представлена на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 - Блок-схема передачи данных устройства для измерения напряжения

Рисунок 4.2 - Блок-схема передачи данных

На персональном компьютере производится калибровка полученных значений, расчет разности между значениями напряжения, измеренных в начале и по концам линии, и сравнение полученных данных с заранее описанными зависимостями, вычисление местоположения поврежденной отпайки и расстояния до ОЗЗ.

4.2 Разработка блока для измерения напряжения

Разрабатываемые устройства контроля напряжения устанавливаются на каждом фазном проводе трехфазной ВЛЭП 6-10 кВ на расстоянии 3-6 м от начала первой опоры питающей подстанции и на расстоянии 3-6 м от последних опор всех отпаек и линии. После установки устройство переходит в режим мониторинга и контроля возникновения ОЗЗ.

Блок измерения напряжения построен на основе однофазного многофункционального измерительного чипа ATT7053BU с SPI. Рабочий диапазон напряжения питания микросхемы 3,0 ~ 3,6 В, тактовая частота составляет 5,5296 МГц, содержит трехполосный 19-битный сигма-дельта АЦП с регулируемой частотой дискретизации 28/14/7 Гц, поддерживает

динамический диапазон 3000: 1, потребляемая мощность измерителя составляет не более 3 мВт. Поддержка SPI позволяет считывать параметры и калибровать измеритель напряжения.

Поскольку в качестве базового устройства применялось СМГ-16, изменению подверглось не только его аппаратная часть (добавление блока напряжения), но и программное обеспечение, алгоритм которого заключается в измерении среднеквадратичного значения напряжения 3 раза в секунду. При значении АИизм. < Д0,80 ином. последние зарегистрированные сигналы до понижения значения напряжения и в установившемся режиме отправляются для дальнейшего определения местоположения ОЗЗ.

На рисунке 4.3 представлено первое изготовленное устройство контроля напряжения без корпуса, где цифрами обозначены: 1 - блок измерения напряжения; 2 - блок формирования измерительного сигнала; 3 - блок питания; 4 - блок передачи данных.

Вид устройства спереди

4

Вид устройства снизу

Рисунок 4.3

- Внешний вид изготовленного устройства без корпуса

Далее будем рассматривать модернизированное устройство в облегченном корпусе.

4.2.1 Проведение испытаний в лаборатории высокого напряжения

В данном разделе будем проводить испытания, доработанного устройства контроля в герметичном корпусе (далее «прибор»). Корпус прибора выполнен из высокопрочного пластика в разборном виде и имеет специальные пазы для прикрепления к фазному проводу ЛЭП. Печатные платы помещены во внутренние экранирующие корпуса для снижения внешних электромагнитных наводок.

Калибровка и испытания прибора проводились при помощи установки контроля диэлектриков АИД-70М, которое подавало переменное значение напряжения. На рисунке 4.4 представлен внешний вид установки для проведения испытаний.

Рисунок 4.4 - Внешний вид установки для проведения испытаний

Подавалось переменное значение напряжения на прибор и принимался полученный сигнал на ПК. Все обработанные сигналы и относительная погрешность измерения приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Результаты проведенных испытаний

N Подаваемое напряжение (В) Измеренное напряжение (В) Относительная погрешность (%)

1. 1600 1494,855 -6,6

2. 2000 1973,508 -1,3

3. 2500 2445,56 -2,2

4. 3000 3014,051 0,5

5. 3800 3695,725 -2,7

6. 4200 4172,607 -0,7

7. 4500 4549,508 1,1

8. 5200 5241,969 0,8

9. 5900 5836,381 -1,1

10. 6000 6145,662 2,4

11. 6500 6569,736 1,1

12. 7100 7227,26 1,8

13. 7600 7740,045 1,8

14. 8000 8116,141 1,5

15. 8400 8493,847 1,1

16. 8800 8848,208 0,5

17. 9100 9043,501 -0,6

18. 10000 10034,134 0,3

19. 10600 10705,987 1

20. 10900 10905,466 0,1

21. 11200 11335,819 1,2

22. 11500 11650,252 1,3

23. 11900 11845,545 -0,5

24. 12300 12224,378 -0,6

25. 12700 12661,01 -0,3

26. 13100 13035,496 -0,5

27. 13600 13592,234 -0,1

28. 13800 13796,221 0

29. 14300 14198,56 -0,7

30. 15000 14895,851 -0,7

В соответствии с таблицей 4.1 на рисунке 4.5 представлена зависимость между подаваемым значением напряжения и измеряемым значением.

Рисунок 4.5 - Зависимость между подаваемым значением напряжения и измеренным значением разработанным устройством

Согласно рисунку 4.5 видно, что зависимость измеренного напряжения от подаваемого значения напряжения линейна и величина достоверности аппроксимации составляет 0,9996. Поэтому нам достаточно двух точек, одна точка иизм1=0 нулю, а вторая - напряжение иизм2, которое принимается равным рабочему значению напряжения, для того чтобы откалибровать наш прибор. Согласно градуировке, устройство измеряет значение напряжения с относительной погрешностью измерения, равной 0,3% (таблица 4.1).

4.2.2 Проведение испытаний на действующей линии 10 кВ

Натурные испытания проводились совместно с Северным РЭС филиала АО «Сетевая компания» Казанские электрические сети на действующей ВЛ-10кВ ПС «Осиново» ф-204 (37 опор). На рисунке 4.6 представлена схема установки двух приборов на линии на одной фазе.

Рисунок 4.6 - Схема установки двух приборов на действующей линии

Входные воздействия: расположение фаз линии - «треугольник», марка провода ЛЭП АС 70/11.

Внешний вид установленного прибора №1 на опоре №6 (начало линии) на действующей линии 10 кВ представлен на рисунке 4.7.

1

2

Рисунок 4.7 - Внешний вид установленного прибора, где 1 - фазный провод; 2 - прибор; 3 - металлический стержень

3

На рисунке 4.8 представлен график измеренных значений напряжений при включении ВЛЭП 10 кВ на холостом ходу, значения напряжений были откалиброваны непосредственно на персональном компьютере.

Рисунок 4.8 - Результаты измерения напряжения прибором №1 при подаче напряжения 10 кВ на ВЛ на холостом ходу

В соответствии с рисунком 4.8 можно сделать вывод о правильности измерения прибора №°1, так как сначала на линии было 0 В, потом подключили линию на 10 кВ (действующее значение фазы линии 5773 В) и снова отключили линию - 0 В.

= Ш = ЮЛ0 = 5773В л/3 л/3

Моделирование линии при однофазном металлическом замыкании на землю представлено на рисунке 4.13. Испытывалось металлическое ОЗЗ. К предварительно выключенной ВЛ было приложено напряжение 10 кВ с одновременным замыканием фазы на землю.

Рисунок 4.9 - Результаты измерения напряжения прибором №1 при моделировании ОЗЗ

Рассмотрим работоспособность второго прибора, который был установлен на опоре №26 (имитация конца линии).

На рисунке 4.10 представлен график измеренных значений напряжений прибором №2 при включении 10 кВ на холостом ходу.

Рисунок 4.10 - Результаты измерения значения напряжения прибором №2 при подаче

10 кВ на ВЛ на холостом ходу

Моделирование линии при однофазном металлическом замыкании на землю представлено на рисунке 4.11.

2 5 Прибор №2

80,78 80,8 80,82 80,84 80,86 80,88 80.9 80,92

Время (с)

0,5

Рисунок 4.11 - Результаты измерения значения напряжения прибором №2

при моделировании ОЗЗ

При подключении ВЛ к источнику питания оба установленных прибора отправляли измеренные данные с частотой 3 раза в 1 секунду по беспроводному каналу связи на персональные компьютеры, которые находились в непосредственной близости от установленного устройства на расстоянии 50 м (рисунок 4.11).

На рисунке 4.12 представлено моделирование металлического однофазного замыкания на землю посередине установленных приборов (16 опора).

Проведенные испытания подтверждают, что разработанный дифференциальный метод работает, так как, измеряя значения напряжения на поврежденной фазе при ОЗЗ в различных точках ЛЭП они получились различные и не равные нулю.

Рисунок 4.12 - Моделирование металлического однофазного замыкания на землю на

действующей ВЛ 10 кВ

В дальнейшем планируется эти сигналы оправлять по имеющимся каналам связи в диспетчерский пункт, где по разработанному в главе 2 дифференциальному методу будет определяться местоположение ОЗЗ.

Точность дифференциального метода при применении разработанного прибора:

Погрешность разработанного прибора контроля возникновения ОЗЗ равна 0,3%, тогда реальная погрешность дифференциального метода при применении этого прибора составит ± 30 м.

4.3 Модернизированный дифференциальный метод определения местоположения однофазного замыкания на землю

Учитывая, что характеристика зависимости между подаваемым и измеренным значением напряжения - линейная (рисунок 4.5) и все

зависимости учитываются, то мы можем перейти от разности абсолютных значений напряжений на поврежденной фазе, описанные в главе 2, к разности потенциалов между токопроводом и металлическим стержнем. Методика от этого не изменится, а расчетов станет значительно меньше, за счет исключения емкостей ЕДН.

Способ определения места однофазного замыкания на землю в сетях 6 - 10 кВ с изолированной нейтралью осуществляется многосторонней (в начале и по концам каждой ЛЭП) фиксацией отклонения уровня напряжения от номинального с применением устройств контроля напряжения. Установленные в начале и по концам ЛЭП на всех фазных проводах устройства контроля напряжения в установившемся режиме измеряют значение разности потенциалов между токопроводом, на котором ведется измерение, и металлическим стержнем при однофазном замыкании на землю, которые передают на диспетчерский пункт, где их совместно обрабатывают по модернизированному дифференциальному способу. Для каждой пары устройств контроля напряжения, местоположение которых известно заранее, промоделированные значения разности потенциалов между поврежденной фазой и металлическим стержнем конечной длины в каждой точке ЛЭП с помощью программы МаЙаЬ Simulink используют для составления уравнения вида:

Ь = Г (ДШ-ДШ) (4.1)

где L - это расстояние до ОЗЗ от начала линии;

Ди1 - значение разности потенциалов между токопроводом, на котором ведется измерение, и дополнительным проводником конечной длины в установившемся режиме в начале линии;

Дип - (и2, и3 и т.д.). - значение разности потенциалов между токопроводом, на котором ведется измерение, и металлическим стержнем в установившемся режиме по концам линии электропередачи.

Подставляя измеренные значения в уравнение (4.1), определяется на каком ответвлении произошло замыкание и каково расстояние до него от

начала линии. На данный метод определения местоположения ОЗЗ подана заявка на изобретение РФ.

Сущность предлагаемого метода поясняется на рисунке 4.13.

Рисунок 4.13 График зависимости разностей потенциалов на поврежденной фазе в начале (ДИ1) и в конце ЛЭП (ДИи) от расстояния до ОЗЗ

На рисунке 4.13 представлена линия без ответвлений (для наглядности), где ось абсцисс — это расстояние L до ОЗЗ от начала линии в км, а ось ординат - разница разностей потенциалов в начале линии и на одном из её концов (Ди1 -

На данный способ определения местоположения ОЗЗ в сетях 6-10 кВ с изолированной нейтралью подана заявка на изобретение.

Для повышения надежности и точности способа все устройства контроля напряжения калибруются в ПО, зная одну точку, например, в рабочем состоянии ЛЭП.

Таким образом, модернизированный метод позволяет определять место однофазного замыкания на землю в сетях 6-10 кВ с изолированной нейтралью

О

Цкм)

Ди2).

с высокой надежностью за счет измерения и передачи информации о разности потенциалов между токопроводом, на котором ведется измерение, и дополнительным металлическим стержнем.

4.4 Выводы к главе 4

1. Разработан блок измерения напряжения на токопроводе воздушной ЛЭП 6-10 кВ, выполненного с использованием однофазного многофункционального измерительного чипа АТТ7053ВИ и емкостного делителя напряжения с большим входным сопротивлением.

2. Изготовлено устройство автоматического контроля возникновения ОЗЗ с автономным питанием, выполненным из двух трансформаторов тока с разделяемыми сердечниками, печатной платы и резервирующих конденсаторов для поддержания уровня напряжения в случае пропадания тока в первичной цепи. Передача измеренных данных производится по беспроводному радиоканалу 71§Вее.

3. Экспериментальным путем доказана работоспособность разработанного устройства на основе емкостного делителя напряжения в диапазоне от 0 до 10 кВ.

4. Относительная погрешность устройства для измерения напряжения на основе емкостного делителя напряжения составила 0,3%, а точность дифференциального метода определения расстояния до ОЗЗ в воздушных ЛЭП 6-10 кВ по разности напряжений поврежденной фазы в начале и в конце линии составила ± 30 м.

5. Разработан модернизированный дифференциальный метод определения местоположения ОЗЗ в воздушных электрических сетях 6-10 кВ с изолированной нейтралью по разности разностей потенциалов между токопроводом и металлическим стержнем, измеренных в начале линии и по концам ЛЭП.

1. Разработан дифференциальный метод определения местоположения ОЗЗ в воздушных ЛЭП 6-10 кВ с изолированной нейтралью путем измерения значения напряжения на поврежденной фазе в установившемся режиме в начале и в конце линии.

Применение разности между значениями напряжения в начале и по концам ЛЭП позволяет исключить влияние различных параметров линии, таких как: источник питания, трансформатор, переходное сопротивление в месте замыкания (металлическое), сопротивление земли (до 40 Ом), нагрузка потребителя.

2. Разработана методика и программное обеспечение по дистанционному автоматическому определению местоположения ОЗЗ в воздушных ЛЭП 6-10 кВ с изолированной нейтралью.

Разработанная методика определения местоположения ОЗЗ может быть применена для воздушной ЛЭП 6-10 кВ с различным количеством отпаек.

3. Разработано автономное устройство для измерения фазного значения напряжения на основе емкостного делителя напряжения с дистанционной передачей сигнала по радиоканалу. Получены положительные результаты экспериментального исследования работоспособности автономного устройства на действующей линии 10 кВ.

Разработанное устройство для измерения напряжения на основе емкостного делителя напряжения с беспроводной передачей данных по радиоканалу подтвердило свою работоспособность в лаборатории высокого напряжения и на действующей воздушной линии 10 кВ. Использование в качестве блока питания разъемных трансформаторов тока и резервирующих конденсаторов делает устройство автономным. Применение делителя напряжения позволяет собрать устройство малогабаритным и электробезопасным, так как есть гальваническая развязка между устройством и землей.

Применяемый стандарт беспроводной связи IEEE 802.15.4 позволяет организовывать различные топологии сети. Данные с каждого устройства по измерению значения напряжения на воздушной линии электропередачи 6-10 кВ могут передаваться непосредственно на ближайший пункт сбора информации (ТП 10/0,4 или 110/10), либо путем ретрансляции - через соседние комплексы. Такой подход организации передачи данных позволяет осуществить резервирование канала связи.

4. Разработан модернизированный дифференциальный метод определения местоположения ОЗЗ в воздушных ЛЭП 6-10 кВ с изолированной нейтралью путем измерения разности потенциалов между токопроводом и дополнительным металлическим стержнем на поврежденной фазе в установившемся режиме в начале и в конце линии.

Методика определения места повреждения от этого не изменится, а объем вычислений значительно сократится, за счет исключения из расчетов значений емкостей ЕДН.

Разработанное устройство можно применять для контроля уровня значения напряжения на концах воздушных ЛЭП 6-10 кВ, а также для определения факта хищения электроэнергии.

Также возможно применение устройств для измерения значения напряжения в начале и по концам ЛЭП с целью определения переходного сопротивления в месте замыкания.

Задачи, поставленные в диссертационной работе, решены, однако исследуемое направление имеет перспективы дальнейшего научного развития, например, в области дистанционного определения места повреждения для ВЛЭП 6-10 кВ с заземлением нейтрали через сопротивление или катушку индуктивности.

РАБОТЫ АВТОРА, В КОТОРЫХ ОПУБЛИКОВАНЫ ОСНОВНЫЕ

РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в рецензируемом научном издании, индексируемом в международной

базе данных SCOPUS

1. Kozlov V.K., Kirzhatskikh E.R., Giniatullin R.A. Differential method for damage location determining in 10 kV distribution networks with isolated neutral // International Scientific and Technical Conference Smart Energy Systems. - 2019. -E3S Web Conf. 124. - 01003.

2. Kozlov V.K., Kirzhatskikh E.R. Determining the Location of a Single-Phase Circuit in 10 kV Distribution Networks // 2nd International Youth Scientific and Technical Conference on Relay Protection and Automation (RPA), Moscow. Russia. - 2019. - P. 8958052.

3. Kirzhatskikh E.R., Kozlov V.K. Remote determining the location of a single-phase earth fault in 6-10 kV networks based on voltage sensors // IOP Conference Series: Earth and Environmental Sciencethis link is disabled. - 2022. -1045(1). - 012110.

Статьи в рецензируемых научных изданиях, входящих в перечень ВАК по научной специальности диссертации:

4. Козлов В.К., Киржацких Е.Р. Исследование емкости трехфазной линии электропередачи и мощности емкостного источника питания // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н.Туполева. -2017. - №1 (73). - С. 57-63.

5. Козлов В.К., Киржацких Е.Р. Автономный емкостной источник питания для устройств измерения параметров воздушной линии электропередачи // Известия вузов. Проблемы энергетики. - 2017. - .№3-4. - С. 61-68.

6. Киржацких Е.Р., Козлов В.К., Гиниатуллин Р.А. Моделирование однофазного замыкания в распределительных сетях 10 кВ с изолированной

нейтралью в программе МАТЬАВ // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н.Туполева. - 2018. - №4 (94). - С. 18-23.

Охранные документы на объекты интеллектуальной собственности

7. Пат. 2702914 Российская Федерация МПК 001Я 19/25, 001Я 15/04. Устройство для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации / Е.Р. Киржацких, В.К. Козлов; заявитель и патентообладатель Казан. гос. энер. ун-т.; заявл. 18.12.2018; опубл.

14.10.2019, Бюл. №29.

8. Пат. 2717697 Российская Федерация МПК 001Я 31/08. Способ определения места однофазного замыкания на землю в сетях 6-10 кВ с изолированной нейтралью / В.К. Козлов, Е.Р. Киржацких; заявитель и патентообладатель Казан. гос. энер. ун-т.; заявл. 18.07.2019; опубл. 25.03.2020, Бюл. №9.

9. Свид. о гос. рег. прог. для ЭВМ 2020611359 Российская Федерация. Программа по дистанционному определению места повреждения в распределительных сетях / С.А. Соловьев, В.К. Козлов, Е.Р. Киржацких; заявитель и патентообладатель Казан. гос. энер. ун-т.; заявл. 23.01.20; опубл.

30.01.2020.

Статьи в рецензируемых научных изданиях, входящих в перечень ВАК по другим научным специальностям

10. Козлов В.К., Киржацких Е.Р., Гиниатуллин Р.А. Исследование влияния переходного сопротивления на определение места однофазного замыкания на землю в распределительных сетях с изолированной нейтралью // Вестник Чувашского университета. 2019. №1. С. 39-46.

11. Киржацких Е.Р., Козлов В.К. Дифференциальный метод определения места однофазного замыкания на землю в распределительных сетях с изолированной нейтралью // Энергобезопасность и энергосбережение. 2019. №6. С. 42-44.

Публикации в материалах докладов международных и всероссийских

научных конференциях

12. Киржацких Е.Р., Киржацких М.Н. Емкостной источник питания от трехфазной линии электропередачи // Сборник тезисов 4-ей Всероссийской Интернет-конференции «Грани науки-2015» (июнь-июль - г. Казань). Казань: КФУ, 2015. - С. 274-275.

13. Киржацких Е.Р., Киржацких М.Н. Емкостной источник питания для устройств измерения в высоковольтных линиях электропередачи // Материалы VI Международной научно-технической конференции «Электроэнергетика глазами молодежи-2016» (9 - 13 ноября 2016 г., г. Иваново). Иваново: ИГЭУ, 2016. - Т. 1. - С. 496-499.

14. Киржацких Е.Р., Козлов В.К. Источники питания для автономных устройств измерения в высоковольтной цепи // Материалы докладов XIX аспирантско-магистерского семинара, посвященного «Дню энергетика» (2-4 декабря 2015 г., г. Казань). Казань: КГЭУ, 2016. - Т.1. - С. 26.

15. Киржацких Е.Р., Козлов В.К. Устройство для измерения напряжения в высоковольтных цепях с емкостным источником питания // Материалы VII Международной научно-технической конференции «Электроэнергетика глазами молодежи-2016» (19 - 23 сентября 2016 г., г. Казань). Казань: КГЭУ, 2016. - Т. 3. - С. 69-72.

16. Киржацких Е.Р., Козлов В.К. Совершенствование метода расчета однофазного замыкания на землю в сети 10 кВ // Сборник докладов участников VIII Слета молодых энергетиков Башкортостана (5-8 сентября 2018 г., г. Мелеуз). Уфа: Информреклама, 2018. - С. 259-265.

17. Киржацких Е.Р., Козлов В.К. Обзор методов определения места повреждения в сетях 6-35 кВ // Материалы докладов XIII открытой молодежной научно-практической конференции «Диспетчеризация и управление в электроэнергетике» (2-4 октября 2018 г., г. Казань). Казань: КГЭУ, 2018. - С. 66-70.

18. Киржацких Е.Р., Козлов В.К., Киржацких М.Н. Дифференциальный метод определения места однофазного замыкания на землю в распределительных сетях с изолированной нейтралью // Материалы юбилейной X Международной научно-технической конференции «Электроэнергетика глазами молодежи» (16 - 20 сентября 2019 г., г. Иркутск). Иркутск: ИНИТУ, 2019. - Т 2. - С. 165-166.

19. Козлов В.К., Киржацких Е.Р. Исследование влияния параметров линии дифференциальным методом на определение места повреждения при однофазном замыкании на землю // Материалы докладов XIV открытой молодежной научно-практической конференции «Диспетчеризация и управление в электроэнергетике» (г. 6-8 ноября 2019 г., г. Казань). Казань: КГЭУ, 2019. - С. 243-247.

20. Киржацких Е.Р., Козлов В.К. Метод определения расстояния до места однофазного замыкания на землю в распределительной сети с изолированной нейтралью // Материалы докладов XXII Всероссийского аспирантско-магистерского семинара, посвященного Дню энергетика (4-5 декабря 2019 г., г. Казань). Казань: КГЭУ, 2019. - Т. 1. - С. 91-92.

21. Киржацких Е.Р., Козлов В.К., Киржацких М.Н. Дистанционное определение места однофазного замыкания на землю в сетях 6-10 кВ на основе датчиков напряжения // Препринт сборника докладов Международной научно-практической конференции «Развивая энергетическую повестку будущего» для представителей сообщества молодых инженеров ТЭК (10-11 декабря 2021 г., г. Санкт-Петербург). СПБ: Невская Типография. - С. 13-18.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Основные направления деятельности Правительства Российской Федерации на период до 2024 года. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://government.ru/news/34168/, свободный (дата обращения: 15.09.2022).

2. Энергетическая стратегия РФ на период до 2035 года. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://minenergo.gov.ru/node/1026/, свободный. (дата обращения: 20.03.2022).

3. Положение ПАО «Россети». «О единой технической политике в электросетевом комплексе». [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://rosseti.ru, свободный. (дата обращения: 05.05.2022).

4. Положение ПАО «Россети». О единой технической политике в электросетевом комплексе. П-РВ-ВНД-196.04-21. - утвержден: решением Совета директоров ПАО «Россети Волга» 27.05.2021 г. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https: //www.rossetivolga.ru/i/files/2021/6/7ф_1У_у^_196.04_21.pdf, свободный. (дата обращения: 06.05.2022).

5. Федеральный закон «Об электроэнергетике» от 26.03.2003 N 35-ФЗ (ред. от 11.06.2022). Статья 28. Государственное регулирование надежности и безопасности в сфере электроэнергетики и качества электрической энергии. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://fzrf.su/zakon/ob-eЫektroehnergetike-35-fz/st-28.php, свободный. (дата обращения: 05.09.2022).

6. Цифровая энергетика: Новая парадигма функционирования и развития / под редакцией Н.Д. Рогалева. - М.: Издательство МЭИ, 2019. - 300 с.

7. Годовой отчет за 2021 год «ПАО Россети». [Электронный ресурс]. -Режим доступа: https://www.mrsk-1.ru/upload/documents/AnnualReports2021_Rus.pdf, свободный. (дата обращения: 04.05.2022).

8. Годовой отчет за 2020 год ПАО «Россети». [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.mrsk-

1.ru/upload/MRSC_C_AR_2020_RU_final.pdf, свободный. (дата обращения: 08.05.2022).

9. Лихачев Ф.А. Замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией емкостных токов. - М.: Энергия, 1971. - 151 с.

10. Титенков С.С. Режимы заземления нейтрали в сетях 6 - 35 кВ и организация релейной защиты от однофазных замыканий на землю / С.С. Титенков., А.А. Пугачев // Энергоэксперт. - 2010. - № 2. - С. 18-25.

11. Козлов В.К. Исследование влияния переходного сопротивления на определение места однофазного замыкания на землю в распределительных сетях с изолированной нейтралью / В.К. Козлов, Е.Р. Киржацких, Р.А. Гиниатуллин // Вестник Чувашского университета. - 2019. - №1. - С. 39-46.

12. Справочник по проектированию электрических систем. Под ред. С.С. Рокотяна, И.М. Шапиро. - М.: Энергия, 1971.

13. ПРИБОР КВАНТ-К. Официальный сайт ООО "Квазар". [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://kvazar-ufa.com/product1807.html, свободный. (дата обращения 25.07.2022).

14. Указатель «Вектор» для определения места однофазного замыкания на землю. ООО "Электробезопасность-Вятка" - Технические средства защиты при работе в электроустановках. Индивидуальные средства защиты. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ebp.ru/products/ukazatel-vektor-dlya-opredeleniya-mesta-odnofaznogo-zamykaniya-na-zemlyu, свободный. (дата обращения: 15.03.2021).

15. Абдурахманов А.М. О характеристиках надежности воздушных линий 6 - 10 кВ с неизолированными и защищенными проводами / А.М. Абдурахманов, С.В. Глушкин, А.В. Шунтов // ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение № 1 (52) 2019. - С. 84-87.

16. АО «Радиус Автоматика». Микропроцессорное устройство «Сириус-ОЗЗ». [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.rza.ru/catalog/ustroystva-rza-6-35-kv/sirius-ozz.php, свободный. (дата обращения: 16.05.2021).

17. МНПП «АНТРАКС». Монитор фидера А-СИГНАЛ +. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://antraks.ru/produktsiya/universalnoe-ustrojstvo-monitoringa/a-signal-plus.html, свободный. (дата обращения: 25.01.2022).

18. Официальный сайт ООО «Элнет-К». [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL:http://www.elnet-k.ru/, свободный. (дата обращения: 16.06.2022).

19. МНПП «АНТРАКС». Индикаторы короткого замыкания ИКЗ на провод для воздушных линий ВЛ среднего класса напряжения (6-35 кВ). [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://antraks.ru/produktsiya/indikatory-avarijnogo-protsessa-ikz/indikatory-montiruyushchiesya-na-provod , свободный. (дата обращения: 26.03.2022).

20. ООО «Релематика». ИЗЛ - Индикатор замыкания линии. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://relematika.ru/products/opredelenie-mesta-povrezhdeniya-liniy-6-750-kv/indikator-povrezhdeniya-vozdushnoy-linii-ipvl/, свободный. (дата обращения: 15.01.2022).

21. ООО «Релематика». ГИС ОМП - Геоинформационная система ОМП ВЛ и КЛ 6(10)-35 кВ. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://relematika.ru/products/opredelenie-mesta-povrezhdeniya-liniy-6-750-kv/geoinformatsionnaya-sistema-omp-vl-i-kl-6-10-35-kv-gis-omp/, свободный. (дата обращения: 15.01.2022).

22. Куликов А.Л. Диагностический комплекс по исследованию линий электропередач / А.Л. Куликов, А.А. Петрухин, Д.М. Кудрявцев // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2007. - № 7-8. - С. 17-22.

23. Повышение эффективности эксплуатации распределительных электрических сетей на основе многопараметрических комплексов распознавания однофазных замыканий на землю и гололедообразований на проводах и грозозащитных тросах: диссертация доктора технических наук: 05.09.03 Вагапов Г.В.; [Место защиты: КГЭУ]. - Казань, - 2022. - 378 с.

24. Федотов А.И. Нормирование амплитуды высших гармоник при определении фидера с однофазным замыканием на землю / А.И. Федотов, Л.В. Ахметвалеева, Р.Ш. Басыров, Г.В. Вагапов, Е.А. Федотов // Изв. вузов. Проблемы энергетики. - 2020. - Т. 22. № 1. - С. 58-68.

25. Хузяшев Р.Г. Практическая реализация волнового метода определения места повреждения в разветвленных распределительных электрических сетях 6 (10) кВ / Р.Г. Хузяшев, И.Л. Кузьмин, В.Д. Васильев, С.М. Тукаев // Диагностика и мониторинг. - 2019. - №2(53). - С. 98-107.

26. Куликов А.Л. Определение мест повреждений ЛЭП 6-35 кВ методами активного зондирования / А.Л. Куликов, М.Ш. Мисриханов, А.А. Петрухин, Д.М. Кудрявцев // М.: Энергоатомиздат. - 2009. - 162 с.

27. Федотов А.И. Практическая реализация системы пофидерной диагностики однофазных замыканий на землю с распределенным сбором данных в режиме реального времени / А.И. Федотов, Р.Ш. Шайхолович, Г.В. Вагапов, А.Ф. Абдуллазянов // Известия высших учебных, заведений. Электромеханика. - 2021. - №2. - С. 78-85.

28. Шабад М.А. Защита от однофазных замыканий на землю в сетях 6-35 кВ: учебное пособие // СПб.: ПЭИПК. - 2008. - 52 с.

29. Шалин А.И. Замыкания на землю в сетях 6-35 кВ. Достоинства и недостатки различных защит // Новости Электротехники. - 2005. - №3 (33). -С. 66-68.

30. Шалин А.И. Замыкания на землю в сетях 6-35 кВ. Случаи неправильных действий защит // Новости Электротехники, 2005. - №2 (32). -С. 58-61.

31. Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. - М.: Энергоиздат, 1982. - 312 с.

32. Шалыт Г.М. Определение мест повреждения линий электропередачи импульсными методами // М.: «Энергия», 1968. - 216 с.

33. Малый А.С. Определение мест повреждения линий электропередачи по параметрам аварийного режима / А.С. Малый, Г.М. Шалыт, А.И. Айзенфельд. - М.: Энергия. - 1972. - 216 с.

34. Шуин В.А. Защиты от замыканий на землю в электрических сетях 6-10 кВ / В.А. Шуин, А.В. Гусенков // М.: НТФ «Энергопрогресс». - 2001. -104 с.

35. Определения места повреждения в распределительных электрических сетях напряжением 6-35 кВ по их частотным характеристикам: диссертация кандидата технических наук: 05.09.03 / Р.Э. Абдуллазянов; [Место защиты: КГЭУ]. - Казань, - 2013. - 184 с.

36. Киржацких Е.Р. Обзор методов определения места повреждения в сетях 6-35 кВ / Е.Р. Киржацких, В.К. Козлов // Диспетчеризация и управление в электроэнергетике / Казань: КГЭУ. - 2018. - С. 66-70.

37. АО «ПО Элтехника» 4 режима заземления нейтрали в сетях 6-35 кВ. / «Новости ЭлектроТехники». — 2003 г. — № 5(23). [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.elteh.ru/news/?ELEMENT_ID=854, свободный. (дата обращения 28.02.2022).

38. Назарычев А.Н. Комплексные инновационные решения по заземлению нейтрали в сетях 6-35 кВ / А.Н. Назарычев, С. Титенков, А.А. Пугачев // Электроэнергия. Передача и распределение. - 2016. - №3 (36). -С. 40-47.

39. Паперный Л.Е. Режимы работы нейтрали электроустановок напряжением 0,4-750 кВ / Л.Е. Паперный, М.В. Алейникова // Учебно-методическое пособие для слушателей курсов повышения квалификации энергетиков и студентов энергетического факультета БНТУ. — 2016. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://rep.bntu.by/bitstream/handle/data/25623/Rezhimy_raboty_nejtrali_ehlektro ustanovok_napryazheniem_0_4_750_kV.pdf?sequence=1 , свободный. (дата обращения: 03.11.2021).

40. Режимы работы нейтралей трансформаторов системы электроснабжения. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://electricalschool.info/main/elsnabg/799-rezhimy-raboty-nejjtralejj.html, свободный. (дата обращения 30.02.2022).

41. Евдокунин Г.А. Возможные способы заземления нейтрали сетей 610 кВ // Новости электротехники. - 2003. - №6(24). - С. 25-29.

42. Правила устройства электроустановок (утв. Министерством энергетики Российской Федерации, приказ № 204 от 8 июля 2002 г. 7-ое издание. - Москва: ГОСЭНЕРГОНАДЗОР. - 2003.

43. Титенков С.С. Четыре режима заземления нейтрали // Новости Электротехники. - 2003. - № 5(23).

44. Серов В.И. Методы и средства борьбы с замыканиями на землю в высоковольтных системах горных предприятий / В.И. Серов, В.И. Шуцкий, Б.М. Ягудаев //. - М.: Наука. - 1985. - 135 с.

45. Телегин А.В. Проблематика замыканий на землю и режим заземления нейтрали в сетях среднего напряжения стран Европы и Америки / А.В. Телегин, Ширковец А.И. // Релейная защита и автоматизация. - 2012. -С. 30-39.

46. Ахрюков М.Н. Режимы заземления нейтрали в сетях среднего напряжения: отечественная и зарубежная практика / М.Н. Ахрюков, С.О. Фатьянов, А.С. Терентьев // Global science. Development and novelty, Научно-издательский центр «Л-Журнал». - 2018. - С. 62-66.

47. Нейман Л.Р. Теоретические основы электротехники / Л.Р. Нейман, К.С. Демирчян. — Л.: Энергоиздат. — 1981. — Т.1. — 536 С.

48. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. — утвержден: Приказ Минэнерго РФ от 19 июня 2003 г. № 229. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/901865958?marker=6500IL, свободный. (дата обращения: 24.06.2022).

49. Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники: В 3-х т. Учебник для вузов. / К.С. Демирчян, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин, В.Л. Чечурин. - СПб.: Питер. - 2006. - Том 1. 4-е изд. - 463 с.

50. Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники: В 3 - х т. Учебник для вузов. / К.С. Демирчян, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин, В.Л. Чечурин. - СПб.: Питер, 2006. - Том 2. 4-е изд. - 576 с.

51. Демирчян К.С. Моделирование и машинный расчет электрических цепей / К.С. Демирчян, П.А. Бутырин. - М.: Высшая школа. - 1988. - 355 с.

52. Ионкин П.А. Теоретические основы электротехники: учебник для вузов / под ред. П. А. Ионкина. Т. 1: Основы теории линейных цепей. - 1976.

544 с.

53. Зевеке Г.В. Основы теории цепей: учебное пособие для вузов / Г.В.Зевеке, П.А.Ионкин, А.В.Нетушил и др. - 4-е изд., перераб. - М.: Энергия. - 1975. - 752 с.

54. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах // М.: Энергия. - 1970. - 519 с.

55. Мельников Н.А. Электрические сети и системы // М.: Энергия. -1975. - 463 с.

56. Лосев С.Б. Вычисление электрических величин в несимметричных режимах электрических систем: научное издание / С.Б. Лосев, А.Б. Чернин // М.: Энергоатомиздат. - 1983. - 528 с.

57. Применение метода фазных координат для анализа несимметричных режимов электроэнергетических систем: автореф. диссертации кандидата технических наук: Якимчук Н.Н. - СПб.: СПбГТУ. -2000.

58. Laughton M.A. Analysis of unbalanced polyphase networks by method of phase coordinates. Part 1. - Proc. Inc. Elec. Eng., 1968, vol. 115, No. 8.

59. Берман А.П. Расчет несимметричных режимов электрических систем с использованием фазных координат // Электричество. - 1985. - №12.

60. Идельчик В.И. Электрические системы и сети : Учебник для вузов / В.И. Идельчик. - М.: Энергоатомиздат. - 1989. - 592 с.

61. Чернобровов Н.В. Релейная защита: учебное пособие для техникумов / Н.В. Чернобровов. - М.: Энергия. - 1971. - 4-е изд., перераб. и доп. - 624 с.

62. Методики и алгоритмы определения мест повреждений при двойных замыканиях на землю в распределительных электрических сетях среднего напряжения по значениям сопротивлений контуров аварийного режима: диссертация кандидата технических наук: 05.09.03 / Э.Ф. Хакимзянов [Место защиты: КНИТУ-КАИ]. - Казань. - 2015. - 131 с.

63. Борухман В.А. Устройства для определения мест повреждения на воздушных линиях электропередачи / В.А. Борухман, А.А. Кудрявцев, А.П. Кузнецов. - М.: Энергия. - 1973. - 88 с.

64. Совершенствование методов расчета и обнаружения аварийных режимов сельских электрических сетей 10 кВ по наведенным напряжениям: диссертация кандидата технических наук: 05.20.02: С.В. Солдатов [Место защиты: ГНУ ВИЭСХ]. - 2015. - 200 с.

65. Совершенствование методов расчета и обнаружения несимметричных аварийных режимов электрических сетей класса 10 кВ: автореф. диссертации кандидата технических наук: 05.20.02 А.А. Баранов. [Место защиты: ГНУ ВИЭСХ]. - 2012. - 28 с.

66. Мельников Н.А. Матричный метод анализа электрических цепей / Н.А. Мельников. - М.: Энергия. - 1972. - 232 с.

67. Повышение надежности электроснабжения сельского хозяйства путем совершенствования релейных защит от аварийных режимов в сетях 0,38...35 кВ: автореф. диссертация доктора технических наук: 05.20.02: Н.М. Попов [Место защиты: СПБ]. - 2006. - 36 с.

68. Киржацких Е.Р. Совершенствование метода расчета однофазного замыкания на землю в сети 10 кВ / Е.Р. Киржацких, В.К. Козлов // VIII Слет

молодых энергетиков Башкортостана. — Уфа: Информреклама. — 2018. — С. 259-265.

69. Dommel H. Digital Computer Solution of Electromagnetic Transients in Single and Multiple Networks. IEEE® Transactions on Power Apparatus and Systems. Vol. PAS-88, No. 4, April, 1969.

70. Аржанников Е.А. Методы и приборы определения мест повреждения на линиях электропередачи / Е. А. Аржанников, А. М. Чухин. — М.: НТФ «Энергопресс». - 1998.

71. Аржанников Е.А. Методы и средства автоматизированного анализа аварийных ситуаций в электрической части энергообъектов / Е.А. Аржанников, М.Г. Марков, М.Ш. Мисриханов // М.: Энергоатомиздат. -2002.

72. Айзенфельд А.И. Методы определения мест короткого замыкания на воздушных линиях электропередачи при помощи фиксирующих приборов / А.И. Айзенфельд // М: Энергия. - 1974. - 98с.

73. Аржанников Е.А. Дистанционный принцип в релейной защите и автоматике линий при замыканиях на землю / Е. А. Аржанников // М.: Энергоатомиздат. - 1985. - 176 с.

74. Повышение точности определения места повреждения воздушных линий электропередачи по параметрам предаварийного и аварийного режимов: диссертация кандидата технических наук: 05.14.02 Л.В. Абрамочкика. - Томск. - 2014. - 167 с.

75. Определение поврежденной воздушной линии с однофазным замыканием на землю в сети с изолированной нейтралью: автореф. диссертации кандидата технических наук: 05.14.02: Д.В. Батулько. - Омск. -2007. - 18 с.

76. Однофазные повреждения в электрических сетях среднего и высокого классов напряжения: автореф. диссертации кандидата технических наук: 05.14.02; В.Е. Качесов - Томск. - 2008. - 16 с.

77. Зуб Н.С. Определение места повреждения ЛЭП 6-10 кВ при однофазном замыкании на землю / Зуб Н.С. // Международный научный журнал «Инновационная наука». - 2017. - №04-3. - С.46-49.

78. Laughton M.A., Analysis of unbalanced polyphase networks by method of phase coordinates. Part 1. - Proc. Inc. Elec. Eng., 1968, vol. 115, No. 8.

79. Абатуров А.В. Способ определения места однофазного замыкания в распределительной сети напряжением 6-35 кВ, выполненной воздушными линиями / А.В. Абатуров, И.Л. Кривошеин // Общество. Наука. Инновации (НПК-2017). - Вятка: ВГУ. - 2017. - С.592-598.

80. Хакимзянов Э.Ф. Выявление режима однофазного замыкания на землю на основе измерения сопротивления петли замыкания / Э.Ф. Хакимзянов, Р.Г. Мустафин, А.И. Федотов, Г.В. Вагапов // Известия вузов. Проблемы энергетики. - 2014. - №11-12. - С.107-113.

81. Хузяшев Р.Г. Определение расстояния до места однофазного замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью 6-35 кВ по частоте свободных колебаний / Р.Г. Хузяшев, И.Л. Кузьмин, С.И. Новиков // XVIII Бенардосовские чтения. - Иваново: ИГЭУ. - 2015. - С. 452-456.

82. Кузнецов А.П. Определение мест повреждения на воздушных линиях электропередачи // М.: Энергоатомиздат. - 1989. - 94 с.

83. Уч. пособие. - О.Г. Гриб, А.А. Светелик, Г.А. Сендерович, Д.Н. Калюжный. под общей редакцией О.Г. Гриба. - Харьков: ХГАГХ. - 2003. -146 с.

84. Борухман В.А. Определение места замыкания на землю в воздушных распределительных сетях 6-20 кВ прибором «Поиск 1» / В.А. Борухман, А.П. Кузнецов // Электрические станции. - 1969. - №1. - С. 45-48.

85. Способ определения места однофазного замыкания на землю в разветвленной воздушной ЛЭП с изолированной нейтралью: патент №2722743 РФ: А.В. Малеев, Черненко Т.В. № 2019141960; заявл. 17.12.2019, опубл. 03.06.2020.

86. Индикатор короткого замыкания ИКЗ-В1 6-10кВ. Руководство по эксплуатации. - Фрязино. - 24 с.

87. Индикатор повреждения воздушной линии FI-3A2F/W. Техническое описание: Чебоксары. - 2017. - 6 с.

88. Совершенствование локационных методов дистанционного контроля изоляции линий электропередачи 110-750 кВ; диссертация кандидата технических наук: 05.14.02. Д.М. Кудрявцев. - 2007.

89. Борковский С.О. Проблема диагностики однофазных замыканий на землю в сетях с малыми токами замыкания на землю / Борковский С.О., Горева Т.С., Горева Т.И. // Технические науки. Фундаментальные исследования. - 2014. №9. - С. 954-959.

90. Куксин А.В. Релейная защита электроэнергетических систем. — Москва; Вологда: Инфра-Инженерия. - 2021. - 201 с.