RU2520163C2 - Method for detecting unauthorised paralleling of feeders of distributing substations on user's side, and device for its implementation - Google Patents
Method for detecting unauthorised paralleling of feeders of distributing substations on user's side, and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2520163C2 RU2520163C2 RU2012143238/28A RU2012143238A RU2520163C2 RU 2520163 C2 RU2520163 C2 RU 2520163C2 RU 2012143238/28 A RU2012143238/28 A RU 2012143238/28A RU 2012143238 A RU2012143238 A RU 2012143238A RU 2520163 C2 RU2520163 C2 RU 2520163C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- feeders
- inputs
- outputs
- threshold
- amplitude
- Prior art date
Links
Landscapes
- Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике, а именно к системам мониторинга режимов потребления электроэнергии с целью определения возможного запараллеливания фидеров на стороне потребителя.The present invention relates to measuring equipment, namely to systems for monitoring the modes of energy consumption in order to determine the possible parallelization of feeders on the consumer side.
Известно устройство защиты электросетей [1], в котором используется беспроводной канал передачи данных, построенный на применении WAP-протокола, для управления прерывателями, установленными в контролируемых линиях. Устройство обеспечивает возможность обнаружения замыканий кабельных линий. Недостатком является невозможность обнаружения факта питания одной электроустановки от двух фидеров.A device for protecting electrical networks [1] is known, which uses a wireless data transmission channel based on the use of the WAP protocol to control breakers installed in monitored lines. The device provides the ability to detect short circuits of cable lines. The disadvantage is the inability to detect the fact of power supply of one electrical installation from two feeders.
Известно селективное устройство для определения однофазных замыканий в кабельных линиях [2], относящееся к измерительной технике, которое производит мониторинг состояния кабельной сети крупных электрических подстанций, содержащее последовательно соединенные трансформатор тока нулевой последовательности и согласующий каскад, мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), амплитудный и фазовый измерители, блок управления, блок логической обработки, индикаторный блок, схему ИЛИ, блок определения номера секции. Для осуществления изобретения применяются методы цифровой обработки сигналов, полученных с трансформаторов тока нулевой последовательности. Данное устройство позволяет определить подключение фидера на землю. Недостатком является невозможность обнаружения факта питания одной электроустановки от двух фидеров.Known selective device for determining single-phase short circuits in cable lines [2], related to measuring equipment, which monitors the state of the cable network of large electrical substations, containing a series-connected zero-sequence current transformer and matching cascade, multiplexer, analog-to-digital converter (ADC), amplitude and phase meters, control unit, logic processing unit, indicator unit, OR circuit, section number determination unit. To implement the invention, methods of digital processing of signals received from zero-sequence current transformers are used. This device allows you to determine the connection of the feeder to the ground. The disadvantage is the inability to detect the fact of power supply of one electrical installation from two feeders.
В качестве прототипа устройства выбрано наиболее близкое по совокупности признаков селективное устройство для определения однофазных замыканий в кабельных линиях [2].As the prototype of the device, the closest selective set of features for the determination of single-phase faults in cable lines [2] was selected.
Технической задачей предлагаемого изобретения является обнаружение факта несанкционированного запараллеливания фидеров распределительных подстанций на стороне потребителя. Способ, реализуемый в предлагаемом устройстве, основан на определении степени корреляции (статистической взаимосвязанности), разности амплитуд и разности фаз токов потребления на интервале времени анализа. По результатам анализа токов потребления принимается решение о принадлежности сигналов с датчиков токов потребления по анализируемым присоединениям к классу, соответствующему несанкционированному запараллеливанию фидеров, или к классу, соответствующему отсутствию факта запараллеливания.The technical task of the invention is to detect the fact of unauthorized parallelization of feeders of distribution substations on the consumer side. The method implemented in the proposed device is based on determining the degree of correlation (statistical interconnectedness), the amplitude difference and the phase difference of the consumption currents on the analysis time interval. Based on the results of the analysis of consumption currents, a decision is made on whether the signals from the sensors of the consumption currents belong to the analyzed connections to the class corresponding to unauthorized parallelization of feeders, or to the class corresponding to the absence of the fact of parallelization.
Взаимная корреляционная функция [3, 4] выборок дискретных отсчетов двух сигналов с датчиков тока потребления имеет следующий вид:The mutual correlation function [3, 4] of samples of discrete samples of two signals from current consumption sensors has the following form:
где Rl,2 - взаимная корреляционная функция;where R l, 2 is the mutual correlation function;
N - число анализируемых отсчетов токов потребления;N is the number of analyzed samples of consumption currents;
I1j и I2j -j-e отсчеты сигналов I1 и I2 с датчиков тока, подключенных к первому и второму фидерам соответственно;I1 j and I2 j -je samples of signals I1 and I2 from current sensors connected to the first and second feeders, respectively;
Если сигналы датчиков тока статистически независимы, то взаимная корреляционная функция R1,2 приближенно равна нулю. При наличии коррелированной составляющей в анализируемых выборках, характерной для случая запараллеливания, взаимная корреляционная функция Rl,2 стремится к единице.If the signals of the current sensors are statistically independent, then the cross-correlation function R 1,2 is approximately equal to zero. In the presence of a correlated component in the analyzed samples, characteristic of the case of parallelization, the mutual correlation function R l, 2 tends to unity.
Решающее правило при этом имеет вид:The decisive rule in this case is:
1. если Rl,2>M/пор.к, то выдается решение о запараллеливании;1. if R l, 2 > M / por.k , then a decision on parallelization is issued;
2. если R1,2<Мпор.к, то выдается решение об отсутствии запараллеливания.
В соответствии с первым законом Кирхгофа [5, 6] при запараллеливании нагрузки на стороне потребителя выполняется равенствоIn accordance with the first law of Kirchhoff [5, 6], when parallelizing the load on the consumer side, equality
где Iн(t) - мгновенное значение действующего тока, отдаваемого в нагрузку;where I n (t) is the instantaneous value of the effective current supplied to the load;
I1(t) и I2(t) - мгновенные значения тока потребления от первого и второго фидеров соответственно.I 1 (t) and I 2 (t) are the instantaneous values of the current consumption from the first and second feeders, respectively.
Исходя из гипотезы - об идентичности понижающих трансформаторов распределительной подстанции (в частности равенстве их внутренних сопротивлений) и сопротивлении фидеров, справедливо выражениеBased on the hypothesis of the identity of step-down transformers of a distribution substation (in particular, the equality of their internal resistances) and the resistance of feeders, the expression
Таким образом, при несанкционированном запараллеливании фидеров на стороне потребителя должно выполняться равенство мгновенных значений действующих токов потребления с каждой пары анализируемых фидеров в течение длительного временного интервала. При штатном режиме работы равенство (3) будет наблюдаться только в отдельные моменты времени. Поэтому алгоритм можно построить на величине 1-нормы невязки сигналов с пары анализируемых датчиковThus, in case of unauthorized parallelization of feeders on the consumer side, the equality of the instantaneous values of the current consumption currents from each pair of analyzed feeders should be satisfied for a long time interval. Under normal operating conditions, equality (3) will be observed only at certain points in time. Therefore, the algorithm can be built on the value of the 1-norm of residual signals from a pair of analyzed sensors
где
1. если
2. если
где Z - комплексное сопротивление нагрузки;where Z is the complex load resistance;
R - резистивное сопротивление;R is the resistive resistance;
X - реактивное сопротивление, вызванное емкостным или индуктивным характером нагрузки;X is the reactance caused by the capacitive or inductive nature of the load;
i - мнимая единица;i is the imaginary unit;
фазы тока и напряжения на нагрузке отличаются на величину
где фU - фаза напряжения;where f U is the phase of the voltage;
φI - фаза тока;φ I is the phase of the current;
φZ - разница фаз тока и напряжения.φ Z - the difference between the phases of the current and voltage.
Из (6) следует, что при запараллеливании нагрузки фазы токов потребления пары анализируемых фидеров будут идентичны, так как нагрузка для них будет общей, а при штатной работе в большинстве случаев фазы будут не равны, поскольку их комплексные нагрузки, описываемые выражением (5), будут разными. Поэтому, используя один из токов потребления в качестве опорного колебания, можно усреднить напряжение с выхода фазового детектора с косинусоидальной дискриминационной характеристикой за некоторый промежуток времени и, если оно превышает порог Мпор.ф, выдавать решение о запараллеливании.It follows from (6) that when parallelizing the load, the phases of the currents of consumption of the pairs of analyzed feeders will be identical, since the load will be common for them, and during normal operation in most cases the phases will not be equal, because their complex loads described by expression (5), will be different. Therefore, using one of the consumption currents as a reference oscillation, it is possible to average the voltage from the output of a phase detector with a cosine discriminating characteristic over a certain period of time and, if it exceeds the threshold M pores . f , issue a decision on parallelization.
Величины вышеописанных порогов определяются в соответствии с выбранным критерием качества. Например, в случае использования критерия Неймана-Пирсона порог выбирается исходя из заданного уровня ложных тревог и вероятности правильного обнаружения.The values of the above thresholds are determined in accordance with the selected quality criterion. For example, in the case of using the Neumann-Pearson criterion, the threshold is selected based on a given level of false alarms and the probability of correct detection.
Для решения указанной выше технической задачи в устройство, содержащее - для каждой пары выделенных потребителю фидеров датчики тока потребления, входы которых подключены к фидерам распределительной подстанции, АЦП, амплитудные детекторы, фазовый детектор, при этом входы амплитудных и фазового детекторов подключены к выходам АЦП, решающее устройство, устройство индикации, вход которого подключен к выходу решающего устройства, введены коррелятор, блок вычисления невязки, три пороговых устройства и блок формирования порогов. При этом входы АЦП подключены к выходам датчиков тока потребления, входы коррелятора и блока вычисления невязки подключены к выходам амплитудных детекторов анализируемой пары, входы первого, второго и третьего пороговых устройств подключены соответственно к выходам коррелятора, блока вычисления невязки, фазового детектора. Выходы блока формирования порогов подключены к входам пороговых устройств, а входы решающего устройства подключены к выходам трех пороговых устройств.To solve the above technical problem, a device containing, for each pair of feeders allocated to the consumer, consumption current sensors, the inputs of which are connected to the feeders of the distribution substation, ADC, amplitude detectors, phase detector, while the inputs of the amplitude and phase detectors are connected to the outputs of the ADC, a device, an indication device, the input of which is connected to the output of the deciding device, a correlator, a residual calculation unit, three threshold devices and a threshold generation unit are introduced. In this case, the ADC inputs are connected to the outputs of the consumption current sensors, the inputs of the correlator and the residual calculation unit are connected to the outputs of the amplitude detectors of the analyzed pair, the inputs of the first, second, and third threshold devices are connected respectively to the outputs of the correlator, residual calculation unit, and phase detector. The outputs of the threshold forming unit are connected to the inputs of the threshold devices, and the inputs of the deciding device are connected to the outputs of the three threshold devices.
На фиг.1 дана структурная схема устройства обнаружения несанкционированного запараллеливания фидеров распределительных подстанций на стороне потребителя, содержащего для каждой пары выделенных потребителю фидеров (не указаны на фиг.1), первый и второй датчики тока потребления 1 и 2, входы которых подключены к фидерам распределительной подстанции, первый и второй АЦП 3 и 4, входы которых подключены к выходам датчиков токов потребления 1 и 2, соответственно. Устройство снабжено для каждой пары фидеров выделенных потребителю, первым и вторым амплитудными детекторами 5 и 6, входы которых подключены к выходам АЦП 3 и 4 соответственно, фазовым детектором 7, входы которого подключены к выходам АЦП 3 и 4, коррелятором 8, входы которого подключены к выходам амплитудных детекторов 5 и 6, блоком вычисления невязки 9, входы которого подключены к выходам амплитудных детекторов 5 и 6, и тремя пороговыми устройствами 11, 12 и 13. Входы первого, второго и третьего пороговых устройств подключены соответственно к выходам коррелятора 8, блока вычисления невязки 9, фазового детектора 7. Устройство также содержит блок формирования порогов 10, выходы которого подключены к входам пороговых устройств 11, 12 и 13, решающее устройство 14, входы которого подключены к выходам трех пороговых устройств 11, 12 и 13, и устройство индикации 15, вход которого подключен к выходу решающего устройства 14.Figure 1 shows a structural diagram of a device for detecting unauthorized parallelization of distribution substation feeders on the consumer side, containing for each pair of feeders allocated to the consumer (not shown in figure 1), the first and second consumption current sensors 1 and 2, the inputs of which are connected to distribution feeders substations, the first and second ADCs 3 and 4, the inputs of which are connected to the outputs of the sensors of current consumption 1 and 2, respectively. The device is equipped for each pair of feeders allocated to the consumer, the first and second amplitude detectors 5 and 6, the inputs of which are connected to the outputs of the ADC 3 and 4, respectively, a phase detector 7, the inputs of which are connected to the outputs of the ADC 3 and 4, the correlator 8, the inputs of which are connected to the outputs of the amplitude detectors 5 and 6, the residual calculation unit 9, the inputs of which are connected to the outputs of the amplitude detectors 5 and 6, and three threshold devices 11, 12 and 13. The inputs of the first, second and third threshold devices are connected respectively to the output correlator 8, residual calculation unit 9, phase detector 7. The device also comprises a threshold generation unit 10, the outputs of which are connected to the inputs of threshold devices 11, 12 and 13, a resolver 14, whose inputs are connected to the outputs of three threshold devices 11, 12 and 13 , and an indication device 15, the input of which is connected to the output of the deciding device 14.
Работу устройства можно описать следующим образом. Сигналы с датчиков тока потребления 1 и 2 преобразуются в цифровую форму с помощью АЦП 3 и 4. Посредством амплитудных детекторов 5 и 6 выделяется огибающая сигналов датчиков тока. Коррелятором 8 определяется коэффициент корреляции. Полученное значение сравнивается с порогом в пороговом устройстве 11. При превышении порога принимается решение о наличии или отсутствии факта запараллеливания фидеров на стороне потребителя в соответствии с признаком коррелированности отсчетов токов датчиков потребления. Для определения факта запараллеливания по признаку близости амплитуд токов датчиков потребления блоком вычисления невязки 9 определяется среднее значение модуля разности амплитуд отсчетов токов потребления, полученное значение сравнивается с порогом в пороговом устройстве 12. При непревыщении порога формируется решение о наличии запараллеливания по амплитудному признаку. Аналогично, для определения факта запараллеливания по признаку близости фаз токов датчиков потребления фазовым детектором 7, определяется среднее значение модуля разности фаз отсчетов токов потребления, полученное значение сравнивается с порогом в пороговом устройстве 13. При превышении порога формируется решение о наличии запараллеливания по фазовому признаку. Пороги, подаваемые на пороговые устройства 11, 12 и 13, формируются в блоке формирования порогов 10 в соответствии с критерием качества, выбранным пользователем. Окончательное решение о наличии или отсутствии запараллеливания производится в решающем устройстве 14 по совокупности результатов, предоставляемых описанными выше Признаками, в соответствии с так называемым правилом «3 из 3», «2 из 3» или «1 из 3». При обнаружении факта запараллеливания устройством индикации 15 формируется информационный сигнал.The operation of the device can be described as follows. The signals from the consumption current sensors 1 and 2 are converted to digital form using the ADC 3 and 4. By means of the amplitude detectors 5 and 6, the envelope of the signals of the current sensors is extracted. Correlator 8 determines the correlation coefficient. The obtained value is compared with the threshold in the threshold device 11. If the threshold is exceeded, a decision is made whether or not the feeders are parallelized on the consumer side in accordance with the sign of correlation of the readings of the currents of the consumption sensors. To determine the fact of parallelization by the proximity of the amplitudes of the currents of the consumption sensors, the residual calculation unit 9 determines the average value of the module of the difference in the amplitudes of the samples of the consumption currents, the obtained value is compared with the threshold in the threshold device 12. If the threshold is not exceeded, a decision is made on the presence of parallelization by the amplitude attribute. Similarly, to determine the fact of parallelization by the proximity of the phases of the currents of the consumption sensors by the phase detector 7, the average value of the phase difference module of the samples of the consumption currents is determined, the obtained value is compared with the threshold in the threshold device 13. When the threshold is exceeded, a decision is made on the presence of parallelization by phase. The thresholds supplied to the threshold devices 11, 12 and 13 are formed in the threshold generation unit 10 in accordance with a quality criterion selected by the user. The final decision on the presence or absence of parallelization is made in the solver 14 according to the totality of the results provided by the Signs described above, in accordance with the so-called “3 out of 3”, “2 out of 3” or “1 out of 3” rule. When a fact of parallelization is detected by the indicating device 15, an information signal is generated.
Список литературыBibliography
1. Montjean, Dominique. Protection for power grid having an infrared data transmission link using the WAP protocol // Патент WO №0213349,2002.1. Montjean, Dominique. Protection for power grid having an infrared data transmission link using the WAP protocol // Patent WO No. 0213349,2002.
2. Кошелев В.И., Дубов Д.А., Коновалов E.B. Селективное устройство для определения однофазных замыканий в кабельных линиях//Патент RU №2316010, 2008.2. Koshelev V.I., Dubov D.A., Konovalov E.B. Selective device for determining single-phase faults in cable lines // Patent RU No. 2316010, 2008.
3. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. -М.: Мир, 1974. -464 с.3. Bendat J., Piersol A. Measurement and analysis of random processes. -M .: Mir, 1974. -464 p.
4. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. - М.: Советское радио, 1966. - 368 с.4. Tikhonov V.I. Statistical radio engineering. - M.: Soviet Radio, 1966. - 368 p.
5. Белецкий А.Ф. Теория линейных электрических цепей. - М.: Радио и связь, 1986. -544 с.5. Beletsky A.F. Theory of linear electrical circuits. - M.: Radio and Communications, 1986. -544 p.
6. Основы теории цепей / Г.В.Зевеке,- П.А.Ионкин, А.В.Нетушил, С.В.Страхов. - М.: Энергия, 1975. - 752 с.6. Fundamentals of the theory of chains / G.V. Zeveke, - P.A. Ionkin, A.V. Netushil, S.V. Strakhov. - M.: Energy, 1975 .-- 752 p.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012143238/28A RU2520163C2 (en) | 2012-10-09 | 2012-10-09 | Method for detecting unauthorised paralleling of feeders of distributing substations on user's side, and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012143238/28A RU2520163C2 (en) | 2012-10-09 | 2012-10-09 | Method for detecting unauthorised paralleling of feeders of distributing substations on user's side, and device for its implementation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012143238A RU2012143238A (en) | 2014-04-20 |
RU2520163C2 true RU2520163C2 (en) | 2014-06-20 |
Family
ID=50480435
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012143238/28A RU2520163C2 (en) | 2012-10-09 | 2012-10-09 | Method for detecting unauthorised paralleling of feeders of distributing substations on user's side, and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2520163C2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0455518A2 (en) * | 1990-05-04 | 1991-11-06 | Polymeters Response International Limited | Electricity meter tamper monitoring |
US5940009A (en) * | 1997-09-08 | 1999-08-17 | Abb Power T&D Company Inc. | Apparatus and method to detect tampering with an electronic utility meter |
US6992872B2 (en) * | 1999-12-29 | 2006-01-31 | General Electric Company | Circuit breaker incorporating fault lockout protection |
US7091878B2 (en) * | 2001-02-28 | 2006-08-15 | Landis+Gyr, Inc. | Electrical service disconnect having tamper detection |
RU2316010C1 (en) * | 2006-04-03 | 2008-01-27 | ООО "Инновационный центр при РГРТА" | Selective device for determining single-phase closings in cable lines |
-
2012
- 2012-10-09 RU RU2012143238/28A patent/RU2520163C2/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0455518A2 (en) * | 1990-05-04 | 1991-11-06 | Polymeters Response International Limited | Electricity meter tamper monitoring |
US5940009A (en) * | 1997-09-08 | 1999-08-17 | Abb Power T&D Company Inc. | Apparatus and method to detect tampering with an electronic utility meter |
US6992872B2 (en) * | 1999-12-29 | 2006-01-31 | General Electric Company | Circuit breaker incorporating fault lockout protection |
US7091878B2 (en) * | 2001-02-28 | 2006-08-15 | Landis+Gyr, Inc. | Electrical service disconnect having tamper detection |
RU2316010C1 (en) * | 2006-04-03 | 2008-01-27 | ООО "Инновационный центр при РГРТА" | Selective device for determining single-phase closings in cable lines |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012143238A (en) | 2014-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Jarrahi et al. | Novel change detection and fault classification scheme for ac microgrids | |
KR101352204B1 (en) | Apparatus and method for classification of power quality disturbances at power grids | |
KR101317561B1 (en) | Method for detecting ground fault of power line using wavelet transform | |
Giani et al. | Smart grid data integrity attacks: characterizations and countermeasures π | |
EP2733805B1 (en) | Systems and methods of discriminating DC arcs and load switching noise | |
EP2628015B1 (en) | Fault direction parameter indicator device using only current and related methods | |
Goli et al. | A transient current based double line transmission system protection using fuzzy-wavelet approach in the presence of UPFC | |
Ahmadi et al. | A new method for detecting series arc fault in photovoltaic systems based on the blind-source separation | |
CN102439471B (en) | Method of characterizing an electrical system by impedance spectroscopy | |
Majidi et al. | Distribution system state estimation using compressive sensing | |
Routtenberg et al. | PMU-based detection of imbalance in three-phase power systems | |
Bhui et al. | Application of recurrence quantification analysis to power system dynamic studies | |
US20190199081A1 (en) | Arc detection based on variance of current flow | |
Yu et al. | Timestamp shift detection for synchrophasor data based on similarity analysis between relative phase angle and frequency | |
CN105548719A (en) | Detection circuit and method of grounding insulation resistors | |
EP3299828A1 (en) | Electrical fault detection | |
EP2278676A1 (en) | Fault direction indicator device and related methods | |
Radhakrishnan et al. | Synchrophasor based islanding detection for microgrids using moving window principal component analysis and extended mathematical morphology | |
Dutta et al. | A data driven fault detection approach with an ensemble classifier based smart meter in modern distribution system | |
Dutta et al. | Leveraging a micro synchrophasor for fault detection in a renewable based smart grid—A machine learned sustainable solution with cyber-attack resiliency | |
Bayati et al. | EMD/HT‐based local fault detection in DC microgrid clusters | |
Elkalashy et al. | A novel selectivity technique for high impedance arcing fault detection in compensated MV networks | |
RU2520163C2 (en) | Method for detecting unauthorised paralleling of feeders of distributing substations on user's side, and device for its implementation | |
EP2779340B1 (en) | Home run arc detection at the photovoltaic string level using multiple current sensors | |
US10090706B2 (en) | VLF band sensor array for power distribution networks |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20141007 |