Способ обнаружения появления гололеда на проводах линии электропередачи

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для обнаружения гололеда на проводах линии электропередачи. Техническим результатом является повышение надежности обнаружения появления гололеда, что позволит своевременно провести профилактический нагрев проводов и уменьшить вероятность возникновения аварий. Способ включает передачу по линии электропередачи высокочастотного сигнала от начала линии до конца линии и контроль параметра, связанного с изменением условий распространения высокочастотного сигнала по участку провода при появлении гололеда. Отличием способа является то, что участок провода ограничивают двумя PLC модемами, в качестве контрольного параметра принимают время распространения высокочастотного сигнала от начала ограниченного участка провода до его конца, определяют среднее значение температуры этого участка провода, а о появлении гололеда судят по изменению времени распространения высокочастотного сигнала, вызванному появлением гололеда, с учетом влияния на контролируемый параметр температурного изменения длины участка провода. 1 ил.

 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для обнаружения гололеда на проводах линии электропередачи.

Известен способ обнаружения гололеда, основанный на контроле изменения емкости линии "провод-земля" при появлении гололеда (А.с. СССР №448527, М. Кл. Н 02 07/16. 30.10.74). Недостатком известного способа является малая чувствительность и, вследствие этого, низкая достоверность информации о начале образования гололеда.

Известен способ обнаружения гололеда на проводах линии электропередачи, включающий локацию участка провода зондирующими импульсами и контроль параметра, связанного с изменением условий их распространения по участку провода при появлении гололеда (Казадаев А.П., Лившиц А.Л., Рудакова P.M. О датчиках гололеда для воздушных линий электропередачи. Материалы II Всесоюзного совещания "Плавка гололеда на воздушных линиях электропередачи". Уфа. 1975, с.165-174). В известном способе с помощью приемного устройства производят фиксацию импульсного сигнала, частично отраженного от ближней границы зоны обледенения, а в качестве контрольного параметра используют время распространения зондирующих импульсов от начала участка провода до ближней границы зоны обледенения и обратно.

Однако фиксация частично отраженных импульсов существенно затруднена при плавном изменении толщины гололедных отложений вдоль провода, что обычно наблюдается на практике, так как амплитуда импульса при этом нарастает медленно, и он плохо выделяется среди помех. В том случае, когда провод равномерно покрыт гололедом по всей длине, известный способ не обеспечивает обнаружение появление гололеда. Кроме того, в данном способе очень высоки требования к чувствительности и помехозащищенности приемного устройства отраженных импульсов.

Наиболее близким аналогом изобретения является способ обнаружения образования гололеда на проводах линии электропередачи, включающий локацию участка провода зондирующими импульсами и контроль параметра, связанного с изменением условий их распространения по участку провода при появлении гололеда (А.с. № RU 2287883 С1 от 15.04.2005). Отличием способа является то, что участок провода ограничивают высокочастотными заградителями, в качестве контрольного параметра принимают время распространения зондирующих импульсов от начала ограниченного участка провода до его конца и обратно, определяют среднее значение температуры этого участка провода, а о появлении гололеда судят по изменению времени распространения зондирующих импульсов, вызванному появлением гололеда, с учетом влияния на контролируемый параметр температурного изменения длины участка провода.

Основным недостатком данного метода обнаружения гололеда является трудность достижения необходимой точности измерения времени распространения зондирующих импульсов от начала ограниченного участка провода до его конца и обратно. Кроме того, на ЛЭП с разветвленной структурой (с отпайками) возникает проблема обнаружения отражений от конца линии.

Цель изобретения - повышение надежности обнаружения появления гололеда.

Поставленная цель достигается тем, что способ обнаружения появления гололеда на проводах линии электропередачи использует передачу по линии электропередачи высокочастотного сигнала от начала линии до конца линии и контроль параметра, связанного с изменением условий распространения высокочастотного сигнала по участку провода при появлении гололеда.

Отличительным признакам предлагаемого способа обнаружения появления гололеда на проводах линии электропередачи является то, что участок провода ограничивают двумя PLC модемами, в качестве контрольного параметра принимают время распространения высокочастотного сигнала от начала ограниченного участка провода до его конца, определяют среднее значение температуры этого участка провода, а о появлении гололеда судят по изменению времени распространения высокочастотного сигнала, вызванному появлением гололеда, с учетом влияния на контролируемый параметр температурного изменения длины участка провода.

Благодаря этому повышается точность измерения времени прохождения высокочастотного сигнала и, соответственно, надежность обнаружения появления гололеда. Точность измерения времени прохождения высокочастотного сигнала повышается благодаря двум особенностям предлагаемого способа. Во первых, высокочастотный сигнал может иметь большую длительность и сложную структуру, благодаря чему точность измерения времени прохождения высокочастотного сигнала может быть получена сколь угодно большой. Во вторых, высокочастотный сигнал распространяется от одного PLC модема до другого PLC модема, поэтому сложная топология линии электропередачи не оказывает влияние на точность измерения. Кроме того, распространение сигнала от одного PLC модема до другого вдвое сокращает путь распространения сигнала, что увеличивает отношение сигнал/шум на коэффициент затухания сигнала в линии.

Практическая ценность предлагаемого способа связана и с тем, что почти каждая ЛЭП высокого напряжения имеет аппаратуру ВЧ связи (которая по другому может быть названа PLC модемом), необходимую для работы ВЧ защиты линии электропередачи. Небольшое усложнение логики работы уже установленных на ЛЭП ВЧ аппаратуры позволит получить возможность обнаруживать гололедные образования на ЛЭП.

Примеры практической реализации способа иллюстрируются чертежом, где показана функциональная схема предлагаемого способа. PLC модемы 1 и 2 расположены по концам линии электропередачи 3. В качестве PLC модема может быть любое высокочастотное оборудование, способное передавать по ЛЭП 3 высокочастотные сигналы, например аппаратура ВЧ связи, аппаратура ВЧ защит - которые уже существует на высоковольтных ЛЭП. PLC модем 1 связан с PLC модемом 2 высокочастотным сигналом (передает высокочастотный сигнал по проводам ЛЭП от начала линии до его конца), передаваемом по проводам ЛЭП 3. Это позволяет со сколь угодно большой точностью определять время прохождения высокочастотного сигнала от одного PLC модема до другого.

Существуют несколько способов определения времени прохождения сигнала по линии. Рассмотрим два самых простых способа.

PLC модем 1 передает в момент времени Т1 высокочастотный сигнал на PLC модем 2. PLC модем 2 принимает высокочастотный сигнал в момент времени Т2. По разности (Т2-Т1) определяем время прохождения сигнала по линии 3. Для данного способа каждый модем должен иметь возможность определять точное время - например, получать точное время с GPS приемника.

Второй способ связан с передачей высокочастотного сигнала дважды. PLC модем 1 передает в момент времени Т1 высокочастотный сигнал на PLC модем 2. PLC модем 2 принимает высокочастотный сигнал, задерживает его на время Т2 и передает обратно на PLC модем 1. PLC модем 1 принимает высокочастотный сигнал в момент времени ТЗ. По формуле (Т3-Т2-Т1) можем определить время прохождения сигнала по линии 3.

Приведем простейшие численные оценки преимущества предлагаемого метода, по сравнению с прототипом.

1. Пусть затухание сигнала в линии равно К. Тогда в локационном методе затухание отраженного сигнала (относительно амплитуды сигнала передатчика) равно К*К. Для данного метода затухание сигнала равно К. Если К=10, то предлагаемый метод будет иметь в 10 раз большее отношение сигнал/шум, чем локационный метод.

2. Длительность импульса локационного метода порядка 1 микросекунда. В предлагаемом методе длительность высокочастотного сигнала значительно больше. При длительности высокочастотного сигнала 1 миллисекунда, данный метод будет иметь в 1000 раз большую полную энергию сигнала в приемнике, чем в локационном методе.

3. Современные микроконтроллеры имеют достаточно высокую тактовую частоту, которая определяет точность определения интервалов времени. Так 32-разрядный микроконтроллер АТ32АР7000 имеет тактовую частоту 133 МГц, что дает относительную точность измерения интервалов времени порядка 10 наносекунд.

Приведенные оценки показывают неоспоримые, очевидные преимущества предлагаемого метода перед прототипом.

Повышение точности, надежности определения образования гололеда на проводах линии электропередачи позволит своевременно провести профилактический нагрев проводов, что уменьшит вероятность возникновения аварий.

Способ обнаружения появления гололеда на проводах линии электропередачи, включающий передачу по линии электропередачи высокочастотного сигнала от начала линии до конца линии, и контроль параметра, связанного с изменением условий распространения высокочастотного сигнала по участку провода при появлении гололеда, отличающийся тем, что участок провода ограничивают двумя PLC модемами, в качестве контрольного параметра принимают время распространения высокочастотного сигнала от начала ограниченного участка провода до его конца, определяют среднее значение температуры этого участка провода, а о появлении гололеда судят по изменению времени распространения высокочастотного сигнала, вызванному появлением гололеда, с учетом влияния на контролируемый параметр температурного изменения длины участка провода.