Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к автоматике распределительных кабельных сетей среднего напряжения, работающих с изолированной нейтралью, заземлением нейтрали через дугогасящий реактор (ДГР), заземлением нейтрали через высокоомный резистор или комбинированным заземлением нейтрали через ДГР и высокоомный резистор, и может быть использовано для дистанционного определения в on-line режиме места повреждения при всех разновидностях однофазных замыканий на землю (далее ОЗЗ) - кратковременных самоустраняющихся, дуговых и устойчивых - на кабельных линиях (фидерах), находящихся под рабочим напряжением.

До 50% вырабатываемой в стране электроэнергии распределяется потребителям по электрическим кабельным сетям среднего напряжения. Более 99% суммарной протяженности указанных сетей составляют распределительные электрические сети систем промышленного и городского электроснабжения напряжением 6-10 кВ. ОЗЗ являются преобладающим видом повреждений в кабельных сетях 6-10 кВ. Наиболее опасной разновидностью ОЗЗ являются дуговые перемежающиеся замыкания на землю (далее ДПОЗЗ), сопровождающиеся опасными для всей электрически связанной сети перенапряжениями (Лихачев Ф.А. Замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией емкостных токов. - М.: Энергия. - 1971; Халилов Ф.Х., Евдокунин Г.А., Поляков B.C. и др. Защита сетей 6-35 кВ от перенапряжений / Под ред. Ф.Х. Халилова, Г.А. Евдокунина, А.И. Таджибаева. - СПб.: Энергоатомиздат, 2002). Перенапряжения, возникающие при ДПОЗЗ, часто обуславливают переходы последних в двойные и многоместные замыкания на землю и многофазные короткие замыкания (далее КЗ) в месте повреждения и являются одной из основных причин аварий в кабельных сетях 6-10 кВ, приводящих к значительному экономическому ущербу для потребителей. Большая часть ОЗЗ (до 70% и более) в кабельных сетях 6-10 кВ имеет кратковременный самоустраняющийся характер ("мгновенные земли", "клевки земли"). Фиксацию места кратковременных самоустраняющихся ОЗЗ (далее КрОЗЗ) на контролируемом фидере можно использовать в целях диагностирования состояния изоляции кабелей и предотвращения аварийного отключения присоединений релейной защитой от КЗ. По данным исследований, проведенных в Московских кабельных сетях (Шалыт Г.М. Повышение эффективности профилактики изоляции в кабельных сетях 6-10 кВ // Труды ВНИИЭ. Вып. 8. - М.: Госэнергоиздат.- 1959. - С. 77-97), фиксацией КрОЗЗ и использованием информации о них для проведения высоковольтных испытаний поврежденного фидера можно предотвратить до 50% внезапных отключений кабельных линий электропередачи (далее ЛЭП). Поэтому быстрое определение места повреждения (далее ОМП) не только при устойчивых ОЗЗ (далее УОЗЗ), но и при всех других разновидностях замыканий на фидерах 6-10 кВ, находящихся под рабочим напряжением, - актуальная задача, решение которой позволяет не только сократить затраты времени на ликвидацию повреждения и восстановление нормального режима работы сети и потребителей, но и значительно снизить вероятность перехода ОЗЗ в КЗ, повышая за счет этого эксплуатационную надежность сети и надежность электроснабжения потребителей.

Задача дистанционного ОМП на ЛЭП достаточно просто решается в электрических сетях высокого и сверхвысокого напряжения, где применяется глухое заземление нейтрали и при замыканиях на землю возникают большие токи. Методы дистанционного ОМП, получившие наиболее широкое применение в высоковольтных электрических сетях, как правило, основаны на контроле параметров токов и напряжений установившегося режима КЗ (Определение мест повреждений линий электропередачи по параметрам аварийного режима / Г.М. Шалыт, А.И. Айзенфельд, А.С. Малый. Под. ред. Г.М. Шалыта. - М.: Энергоатомиздат, 1983; Арцишевский Я.Л. ОМП линий электропередачи в сетях с заземленной нейтралью. - М.: Высш. шк., 1988 и др.). Более общие способы дистанционного ОМП основаны на применении моделей контролируемых объектов и на контроле параметров токов и напряжений установившегося процесса КЗ (Патент РФ №2033622, МПК G01R 31/11, Н02Н 3/28, опубл. 20.04.1995; Патент РФ №2033623, МПК G01R 31/11, Н02Н 3/28, опубл. 20.04.1995). Однако указанные методы ОМП не могут быть использованы в электрических сетях среднего напряжения, работающих с малыми токами замыкания на землю, в целях дистанционного определения места ОЗЗ (далее ДОМЗЗ) из-за малых значений тока установившегося режима замыкания и отсутствия зависимости величины этого тока от удаленности до места повреждения фидера.

Кроме того, использование для решения задачи ДОМЗЗ токов и напряжений установившегося режима замыкания не позволяет определить место повреждения при наиболее опасных для сети ДПОЗЗ, а также при КрОЗЗ. Дистанционное определение места повреждения при всех разновидностях ОЗЗ, включая ДПОЗЗ и КрОЗЗ, возможно только при применении для решения рассматриваемой задачи методов, основанных на использовании электрических величин переходного процесса, возникающего в момент пробоя изоляции фазы сети на землю (Качесов В.Е. Метод определения зоны однофазного замыкания в распределительных сетях под рабочим напряжением / В.Е. Качесов // Электричество. - 2005. - №6. - С. 9-18; Воробьева Е.А. Информационные параметры электрических величин переходного процесса для определения места замыкания на землю в распределительных кабельных сетях напряжением 6-10 кВ / Е.А. Воробьева, Д.И. Ганджаев, Г.А. Филатова, В.А. Шуин // Вестник ИГЭУ. - 2017. - №. 2. - С. 34-42). К ним относятся также методы ДОМЗЗ, основанные на использовании параметров электрических величин переходного процесса и моделей контролируемой ЛЭП (Белянин А.А. Исследование и разработка средств локации замыканий на землю фидера распределительной сети: дис.… канд. техн. наук: 05.14.02 / Белянин Андрей Александрович. - Чебоксары, ЧТУ, 2015).

Формула изобретения

Способ определения места однофазного замыкания фидера на землю в кабельных сетях среднего напряжения с использованием модели фидера от места наблюдения до места предполагаемого замыкания, включающий фиксацию на входе фидера фазных напряжений u_A, u_B, u_C и тока нулевой последовательности 3i₀, выявление поврежденной фазы, отличающийся тем, что используют n моделей фидера в фазных координатах с заданными различными значениями расстояния до места однофазного замыкания на землю  при этом выбирают n≥3, имитируют в каждой модели фидера на выявленной поврежденной фазе однофазное замыкание на землю, подают на входы в месте наблюдения каждой модели фидера зафиксированные фазные напряжения u_A, u_B, u_C, преобразуют входные фазные токи каждой модели во входные токи нулевой последовательности  выделяют из зафиксированного тока нулевой последовательности на входе фидера 3i₀ и входных токов нулевой последовательности  каждой модели фидера высокочастотные составляющие, определяют на заданном интервале времени наблюдения от момента возникновения замыкания на землю значения невязок ε₁, ε₂, … ε_n высокочастотных составляющих тока нулевой последовательности на входе фидера 3i₀ и высокочастотных составляющих входных токов нулевой последовательности каждой модели  по полученным значениям невязок находят аппроксимацию зависимости  и вычисляют расстояние до предполагаемого места повреждения  при котором значение невязки ε минимальное.