Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА НЕСАНКЦИОНИРОВАННОГО ПОДКЛЮЧЕНИЯ НАГРУЗКИ НЕИЗВЕСТНОЙ МОЩНОСТИ К ЛИНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при определении места несанкционированного подключения нагрузки неизвестной мощности к линии электрической передачи (ЛЭП) трехпроводного исполнения.

Известен способ определения факта подключения нагрузки неизвестной мощности к ЛЭП при помощи измерительного моста [патент RU 2171473]. Он предполагает измерение сопротивления ЛЭП без нагрузок по всей длине, при соединении между собой двух линейных проводов в конце ЛЭП, а затем через некоторое время измерение сопротивления ЛЭП с подключенной нагрузкой неизвестной мощности. Если сопротивление нагрузки значительно превышает сопротивление ЛЭП, то к ЛЭП подключена нагрузка неизвестной мощности и в неопределенном месте.

Прототипом является способ импульсной рефлектометрии [патент RU 2398244] работающий в таких устройствах как РЕЙС-205, Nanotronix mTDR-070, РИ-303Т, ИСКРА-3М и т.д. [1]. Его нельзя применить для измерения расстояния до границы однородности в высоковольтной ЛЭП, если устройство не предназначено для этого (устройство предназначено для работы с кабелями связи и силовыми кабелями), а именно, когда не достигается согласование выходного сопротивления прибора с волновым сопротивлением измеряемой ЛЭП. Место расположения границ однородностей не входит в диапазон измеряемых этими устройствами расстояний.

Цель изобретения заключается в формировании способа определения места несанкционированного подключения нагрузки неизвестной мощности к ЛЭП трехфазного трехпроводного исполнения на основании измеренных величин активной мощности в начале и в конце ЛЭП подключаемой поочередно к источникам электрической энергии промышленной частоты, расположенным на концах ЛЭП через минимальный интервал времени, затрачиваемый на переключения с целью организации новой схемы электроснабжения, где ключевой особенностью является переключение источника питания на другой конец линии электрической передачи. С помощью этих величин определяется место или величина длины ЛЭП, где подключена нагрузка, мощность которой неизвестна.

Технический результат заключается в определении места несанкционированного подключения нагрузки неизвестной мощности к однородной ЛЭП трехфазного трехпроводного исполнения, в которой ток и напряжение промышленной частоты распределяются по линейным законам по всей ее длине. Определение места подключения нагрузки неизвестной мощности к ЛЭП повлечет за собой уменьшение затрат на трудочасы, транспортные расходы, связанных с поиском места несанкционированного подключения нагрузки неизвестной мощности по всей протяженности ЛЭП. Предлагаемый способ позволит повысить оперативность определения места несанкционированного подключения нагрузки неизвестной мощности к ЛЭП.

Технический результат достигается тем, что способ определения места несанкционированного подключения нагрузки неизвестной мощности к линии электрической передачи, заключающийся в том, что исходная информация о величинах активной мощности в начале однородной линии электропередачи протяженностью менее трехсот километров, по которой ток и напряжение промышленной частоты распределяются по всей ее длине по линейным законам, через устройства сопряжения поступает в процессор, отличающийся тем, что в процессор поступают поочередно определенные величины активных мощностей от начала, а затем и от конца однородной несимметричной линии электропередачи, в которой ток и напряжение распределяются по всей ее длине по линейным законам, отключенной от основной нагрузки, и определенные через минимальный интервал времени, затрачиваемый на переключения с целью организации новой схемы электроснабжения, где ключевой особенностью является переключение источника питания равновеликой мощности на другой конец линии электрической передачи, несимметричная линия электрической передачи получает электроэнергию от источников питания, расположенных по обоим концам линии электропередачи, равных активных мощностей и работающих в разные моменты времени, затем величины измеренных активных мощностей суммируют и получают суммарную потребляемую мощность нагрузкой, затем определяют численное значение одного процента от суммарной мощности, которое участвует в определении места или величины расстояния определенной от начала или от конца несимметричной линии электрической передачи, в котором расположена нагрузка, мощность которой неизвестна.

Технический результат достигается тем, что способ определения места несанкционированного подключения нагрузки неизвестной мощности к линии электрической передачи, заключающийся в том, что исходная информация о величинах активной мощности в начале однородной линии электропередачи протяженностью менее трехсот километров, по которой ток и напряжение промышленной частоты распределяются по всей ее длине по линейным законам, через устройства сопряжения поступает в процессор, отличающийся тем, что в процессор поступают поочередно определенные величины активных мощностей от начала, а затем и от конца однородной симметричной линии электропередачи, в которой ток и напряжение распределяются по всей ее длине по линейным законам, отключенной от основной нагрузки, и определенные через минимальный интервал времени, затрачиваемый на переключения с целью организации новой схемы электроснабжения, где ключевой особенностью является переключение источника питания равновеликой мощности на другой конец линии электрической передачи, симметричная линия электрической передачи получает электроэнергию от источников питания, расположенных по обоим концам линии электропередачи, равных активных мощностей и работающих в разные моменты времени, затем величины измеренных активных мощностей суммируют и получают суммарную потребляемую мощность нагрузкой, затем определяют численное значение одного процента от суммарной мощности, которое участвует в определении места или величины расстояния определенной от начала или от конца симметричной линии электрической передачи, в котором расположена нагрузка, мощность которой неизвестна.

Сущность изобретения поясняется схемами: на фиг. 1 показан алгоритм работы линии электрической передачи; на фиг. 2 представлен алгоритм определения активной мощности в начале ЛЭП; на фиг. 3 показан алгоритм определения активной мощности в конце ЛЭП; на фиг. 4 представлен алгоритм работы процессора; на фиг. 5 представлен алгоритм определения активной мощности в начале симметричной ЛЭП; на фиг.6 показан алгоритм определения активной мощности в конце симметричной ЛЭП.

В формулах показаны:

1 - корректирующий орган, такой как РПН трансформатора (KO1);

2 - трансформатор (Т1), передающий электроэнергию ЛЭП напряжением 110 кВ или выше 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ);

3 - устройства сопряжения , каковыми являются датчики напряжения и тока, ваттметры, установленные в начале ЛЭП напряжением 110 кВ или выше 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ);

4 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

5 - процессор (П);

6 - цифроаналоговый преобразователь (ЦАП);

7 - показывающий или самопишущий прибор (РО);

8 - однородная трехфазная трехпроводная ЛЭП [2] напряжением 110 кВ или выше (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) протяженностью менее трехсот километров;

9 - понижающий трансформатор (Т2);

10 - устройства сопряжения , каковыми являются датчики напряжения и тока, ваттметры, установленные в конце ЛЭП напряжением 110 кВ или выше 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ);

11 - понижающий трансформатор (Т3), напряжением 10 кВ/0,4 кВ;

12 - корректирующий орган (KO2), такой как РПН понижающего трансформатора 9 (Т2);

13 - корректирующий орган (КО3), такой как РПН понижающего трансформатора 11 (Т3);

14 - обобщенная электрическая нагрузка или основная нагрузка ;

15 - корректирующий орган (KO4), такой как реакторы и трехфазные или однофазные устройства, генерирующие токи и напряжения промышленной частоты, такие как конденсаторные батареи, малые или средние гидроэлектростанции;

16 - обобщенное сопротивление нагрузки , для ЛЭП 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ);

17 - несимметричный однородный участок ЛЭП 110 кВ или выше (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) протяженностью менее трехсот километров, входящий в состав ЛЭП напряжением 110 кВ или выше 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ), и являющийся участком ЛЭП соединенным с трансформатором 2 (Т1), отличающийся от 18 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) тем, что в один момент времени находится в режиме нагрузки (подключен к нагрузке 19 (фиг. 2)), а в другой в режиме холостого хода (фиг. 3);

18 - несимметричный однородный участок ЛЭП 110 кВ или выше (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) протяженностью менее трехсот километров, входящий в состав ЛЭП напряжением 110 кВ или выше 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ), соединенный с трансформатором 9 (Т2), отличающийся от 17 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) тем, что в один момент времени находится в режиме холостого хода (фиг. 2), а в другой - в режиме нагрузки, подключен к нагрузке 19 (фиг. 3);

19 - обобщенное сопротивление нагрузки , величина которой неизвестна и ее подключение несанкционированно;

20 - величины активной мощности (P_H.A.1), определенные в начале ЛЭП напряжением 110 кВ или выше 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ);

21 - величины активной мощности (P_H.A.2), определенные в конце ЛЭП напряжением 110 кВ или выше 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ);

22 - величины суммарной активной мощности (P_O.A=P_H.A.1+P_H.A.2);

23 - численное значение одного процента активной мощности ;

24 - величина расстояния от начала ЛЭП, выраженная в процентах , до места подключения нагрузки 19 ;

25 - величина расстояния от конца ЛЭП, выраженная в процентах , до места подключения нагрузки 19 ;

26 - величина расстояния определенная от начала ЛЭП, (L_1.A.H.ЛЭП = L_ЛЭП·%_{1.А.Н.ЛЭП}), где подключена нагрузка 19 ;

27 - величина расстояния определенная от конца ЛЭП (L_2.A.H.ЛЭП = L_ЛЭП·%_{2.А.К.ЛЭП}), где подключена нагрузка 19 ;

28 - заданная величина протяженности всей ЛЭП (L_ЛЭП);

29 - симметричный однородный участок ЛЭП 110 кВ или выше (СИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) протяженностью менее трехсот километров, входящий в состав ЛЭП напряжением 110 кВ или выше 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ), соединенный с трансформатором 2 (Т1), отличающийся от 30 (СИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) тем, что в один момент времени находится в режиме нагрузки (подключен к нагрузке 19 (фиг. 5)), а в другой в режиме холостого хода (фиг. 6);

30 - симметричный однородный участок ЛЭП 110 кВ или выше (СИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) протяженностью менее трехсот километров, входящий в состав ЛЭП напряжением 110 кВ или выше 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ), соединенный с трансформатором 9 (Т2), отличающийся от 29 (СИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) тем, что в один момент времени находится в режиме нагрузки (подключен к нагрузке 19 (фиг. 6)), а в другой в режиме холостого хода (фиг.5).

Суть предлагаемой разработки заключается в определении при помощи технических средств и предлагаемого алгоритма места несанкционированного подключения нагрузки неизвестной мощности к однородной ЛЭП трехфазного трехпроводного исполнения.

В рассматриваемой однородной линии электрической передачи трехфазного трехпроводного исполнения ток и напряжение промышленной частоты распределяются по линейным законам по всей ее длине [3].

На фиг.1 показан алгоритм работы линии электрической передачи на примере [патент RU 2490767]. Здесь в качестве объекта, для которого необходимо определить место подключения нагрузки неизвестной мощности, используется однородная ЛЭП 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) протяженностью менее трехсот километров. Кроме того, здесь используется следующее электротехническое оборудование: трансформатор 2 (Т1) - трансформатор, снабжающий электроэнергией ЛЭП напряжением 110 кВ или выше 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ); трансформаторы 9 (Т2) и 11 (Т3) - две различные группы понижающих трансформаторов, имеющих отличные друг от друга технические характеристики и передающие электроэнергию к обобщенной или основной электрической нагрузке 14 . Блоки 9 (Т2), 11 (Т3) и 14 образуют общий блок, полное сопротивление которого для однородной ЛЭП 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) определяется величиной 16 .

Основным блоком работы алгоритма способа определения места несанкционированного подключения нагрузки неизвестной мощности к трехфазной трехпроводной ЛЭП 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) протяженностью менее трехсот километров является процессор 5 (П) (фиг. 1), где выполняется анализ сведений о состоянии активных мощностей. Эти сведения в процессор 5 (П) поступают от устройств сопряжения 3 и 10 , в состав которых входят ваттметры для измерения активной мощности. Датчики 3 устанавливаются и используются для сбора сведений о величинах активной мощности в начале исследуемой протяженной трехфазной трехпроводной ЛЭП 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ), а датчики 10 - в конце этой ЛЭП 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ). В состав датчиков 3 и 10 входят ваттметры, трансформаторы напряжения и тока, а также делители напряжения и шунты переменного тока.

Аналого-цифровой преобразователь 4 (АЦП) (фиг.1) позволяет сформированные в датчиках 3 и 10 аналоговые сигналы преобразовать в дискретные. Цифро-аналоговый преобразователь 6 (ЦАП) позволяет сформированные в виде дискретных сигналов в процессоре 5 (П) команды корректирующим органам 1 (KO1), 12 (KO2), 13 (КО3) и 15 (KO4) преобразовать в аналоговые. В качестве корректирующих органов 1 (KO1), 12 (KO2) и 13 (КО3) здесь использованы устройства РПН силовых трансформаторов, а в качестве корректирующего органа 15 (KO4) - реакторы и трехфазные или однофазные устройства, генерирующие токи и напряжения промышленной частоты, такие как конденсаторные батареи, малые или средние гидроэлектростанции [3], позволяющие изменять величину полного сопротивления обобщенной нагрузки 16 . Результаты действия описываемого алгоритма выводятся на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО).

На фиг. 2 представлен алгоритм определения активной мощности в начале ЛЭП, где отсутствует основная нагрузка 14 (фиг. 1). Здесь, на фиг.2 от трансформатора 2 (Т1) передается электроэнергия к однородной ЛЭП 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) протяженностью менее трехсот километров, которая имеет в своем составе два несимметричных однородных участка 17 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) и 18 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ), отличающиеся друг от друга тем, что 17 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) передает электроэнергию к нагрузке 19 , a 18 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) работает в режиме холостого хода. Затем при помощи устройств сопряжения 3 измеряют величину активной мощности от 2 (Т1) и передают данные через 4 (АЦП) в процессор 5 (П).

Затем выполняются переключения с целью организации новой схемы электроснабжения, где ключевой особенностью является переключение равновеликого источника питания на другой конец линии электрической передачи и отключение предыдущего источника питания, а именно трансформатора 2 (Т1), по схеме показанной на фиг. 3 где отсутствует основная нагрузка 14 (фиг. 1).

На фиг. 3 показан алгоритм определения активной мощности в конце ЛЭП. Здесь от 15 (KO4), активная мощность которого равна мощности работавшего прежде на фиг. 2 трансформатора 2 (Т1), передается электроэнергия через трансформатор 11 (Т3), а затем и через трансформатор 9 (Т2) к однородной ЛЭП 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) протяженностью менее трехсот километров, которая имеет в своем составе два несимметричных однородных участка 17 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) и 18 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ), отличающиеся друг от друга тем, что 18 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) передает электроэнергию к нагрузке 19 , a 17 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) работает в режиме холостого хода. Затем при помощи it устройств сопряжения 10 измеряют величину активной мощности от 9 (Т2) и передают данные через 4 (АЦП) в процессор 5 (П).

На фиг. 4 представлен алгоритм работы процессора. Здесь от устройств сопряжения 3 (фиг. 1, 2, 4) через 4 (АЦП) (фиг. 1-3) поступает в процессор 5 (П) информация о величине активной мощности 20 (P_H.A.1) (фиг. 4) в начале ЛЭП напряжением 110 кВ или выше 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 1-3). Сюда же в процессор 5 (П) поступает информация о величине активной мощности 21 (P_H.А.2) (фиг. 4), определенная в конце ЛЭП 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 1-3) от устройств сопряжения 10 (фиг. 1, 3, 4) через 4 (АЦП) (фиг. 1-3). Величины активных мощностей 20 (P_H.А.1) и 21 (P_H.А.2) (фиг. 4) в блоке 22 (P_O.А.=P_H.А.1+P_H.А.2) суммируются, вследствие чего получается численное значение суммарной активной мощности. Далее определяется численное значение одного процента активной мощности 23 от суммарной активной мощности 22 (P_O.А.=P_H.А.1+P_H.А.2). Затем с учетом 23 и 20 (P_H.A.1) определяется величина расстояния от начала ЛЭП 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 1-3), выраженная в процентах 24 , до места несанкционированного подключения нагрузки 19 (фиг. 2, 3).

Одновременно определяется с учетом 23 и 21 (P_H.A.2) (фиг. 4) величина расстояния от конца ЛЭП 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 1-3), выраженная в процентах 25 (фиг. 4), где подключена нагрузка 19 (фиг. 2, 3).

Далее по заданному значению длины всей ЛЭП 28 (L_ЛЭП) (фиг. 4) и величине расстояния от начала ЛЭП 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 1-3), выраженной в процентах 24 (фиг. 4), определяется величина расстояния от начала ЛЭП 26 (L_{1.А.Н.ЛЭП} = L_ЛЭП·%_{1.А.Н.ЛЭП}), где подключена нагрузка 19 (фиг. 2, 3).

Одновременно по заданному значению длины всей ЛЭП 28 (L_ЛЭП) (фиг.4) и величине расстояния от конца ЛЭП 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 1-3), выраженному в процентах 25 (фиг. 4), определяют величину расстояния от конца ЛЭП 27 (L_{2.А.К.ЛЭП} = L_ЛЭП·%_{2.А.К.ЛЭП}), где подключена нагрузка 19 (фиг. 2, 3).

Несимметричный однородный участок ЛЭП 110 кВ или выше 17 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 2, 3), входящий в состав ЛЭП напряжением 110 кВ или выше 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 1-3), может быть заменен на 29 (СИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 5, 6).

Несимметричный однородный участок ЛЭП 110 кВ или выше 18 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 2, 3), входящий в состав ЛЭП напряжением 110 кВ или выше 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 1-3), может быть заменен на 30 (СИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 5, 6).

Источники информации

1. Дьяконов, В. Рефлектометрия и импульсные рефлектометры / В. Дьяконов // Компоненты и технологии. - 2012. - №1. - С. 164-172.

2. Большанин, Г.А. Распределение электрической энергии пониженного качества по участкам электроэнергетических систем. В 2 кн. Кн. 2 / Г.А. Большанин. - Братск: БрГУ, 2006. - 807 с.

3. Пономаренко, А.С.Классификация и перспективы минигидро-электростанций / А.С. Пономаренко // Научный журнал КубГАУ. - 2013. - №89(05). - С. 1-10.