Способ аэродиагностики высоковольтной линии электропередачи



Способ аэродиагностики высоковольтной линии электропередачи
Способ аэродиагностики высоковольтной линии электропередачи

 


Владельцы патента RU 2483314:

ООО НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ЭНЕРГОКОНСАЛТ" (RU)

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для диагностики и локации дефектов в изоляции линий электропередачи, дефектов монтажа фазных проводов и арматуры, набросов на провода и т.д. Сущность: способ заключается в регистрации электрических высокочастотных импульсов вблизи линии электропередачи с помощью электромагнитного датчика и подключенного к нему цифрового осциллографа при вдольтрассовом облете линии. Измерительную аппаратуру перемещают вдоль трассы линии электропередачи с помощью автоматически управляемого маломерного беспилотного летательного аппарата (БЛА). В процессе полета измеряют напряженности магнитного поля с помощью датчиков, расположенных по концам крыльев летательного аппарата, вычисляют среднее значение напряженности поля Нср=(Нпл)/2 и используют его для автоматического поддержания вертикального расположения летательного аппарата относительно проводов линии электропередачи, воздействуя на его руль высоты. Вдольтрассовое положение летательного аппарата автоматически поддерживают, воздействуя на киль, на основе разности измеренных напряженностей магнитного поля. Измерительную информацию и текущие координаты летательного аппарата, получаемые с помощью GPS- или ГЛОНАСС-навигаторов, записывают в память портативного компьютера, расположенного на БЛА. Технический результат: надежность навигации в условиях повышенной влажности окружающего воздуха. 2 ил.

 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для локации дефектов в изоляции воздушных высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП): дефектов монтажа проводов и арматуры, набросов на провода и т.д.

Известен способ диагностики высоковольтной воздушной линии электропередачи, основанный на измерении интенсивности электромагнитного излучения в видимой части спектра (Овсянников А.Г., Левичев В.Ю., Сибиряков В.Г. Электронно-оптический дефектоскоп «Филин-3» // Приборы и техника эксперимента. - 1987, №2). Для этого в темное время суток измеряют интенсивность свечения, создаваемого короной на дефектной изоляции высоковольтной линии электропередачи, и сопоставляют с интенсивностью свечения на неповрежденной изоляции. Недостаток такого способа - трудоемкость диагностики, требующая обхода всей линии электропередачи, а также необходимость выполнения измерений в темное время суток.

Известен также способ диагностики высоковольтной воздушной линии электропередачи (принятый в качестве прототипа), который осуществляется путем вдольтрассового облета линии электропередачи беспилотным летательным аппаратом (БЛА) с измерительной аппаратурой, измеряющей (и записывающей) интенсивность электромагнитного излучения (высокочастотных импульсов) в области частот от сотен кГц до десятков МГц путем вдольтрассового облета линий электропередачи (Патент 2421746 (от 10.02.2010), МПК G01R 31/08 . Способ диагностики высоковольтной линии электропередачи / Качесов В.Е., Лебедев Д.Е.// БИ №17, 2011). Диагностика и локация повреждений (дефектов) выполняется путем сопоставления (временной привязки) осциллограммы интенсивности электромагнитного высокочастотного излучения с одновременно записываемыми в портативный компьютер географическими координатами ЛЭП, получаемыми с помощью GPS- или ГЛОНАСС-навигации. Для измерения напряженности электрического поля ЛЭП, которое используется для пилотирования БЛА, применяются датчики, которые формируют сигнал, поступающий с обкладок электрического конденсатора (находящегося в электрическом поле ЛЭП). В случае диагностирования ВЛ при высокой влажности воздуха чувствительность датчиков падает, они могут вносить заметную погрешность измерения электрического поля ЛЭП из-за появления между измерительными электродами конденсаторов значительной активной проводимости. Последнее ограничивает надежную навигацию БЛА во влажной воздушной среде, что является недостатком этого способа. Кроме того, датчики электрического поля, находящиеся на концах крыльев, для минимизации искажения электрического поля должны иметь гальваническую развязку с измерительными цепями управления беспилотным летательным аппаратом, что усложняет его конструкцию.

Таким образом, анализ современного состояния уровня техники показывает, что задачей изобретения является создание более надежного способа навигации беспилотного летательного аппарата в условиях влажной окружающей воздушной среды.

Эта задача достигается тем, что в известном способе диагностики высоковольтной воздушной линии электропередачи, основанном на регистрации электрических высокочастотных импульсов вблизи линии электропередачи с помощью измерительной аппаратуры (электромагнитного датчика и подключенного к нему цифрового запоминающего осциллографа) путем вдольтрассового облета линии электропередачи, измерительную аппаратуру перемещают вдоль трассы линии с помощью автоматически управляемого маломерного беспилотного летательного аппарата (БЛА). Для управления беспилотным летательным аппаратом измеряют напряженность магнитного поля линии (H) с помощью электромагнитных датчиков, расположенных на концах крыльев БЛА, нормируют ее по отношению к току в линии (I л). Для этого на одном из концов линии измеряют ток, кодируют его значение и вводят эту информацию в высокочастотный канал связи, организованный по фазному проводу или грозозащитному тросу диагностируемой линии электропередачи. На борту летательного аппарата с помощью радиоприемника принимают высокочастотный сигнал, декодируют его, и получают текущее значение тока линии. Измеренные действующие значения напряженности магнитного поля на левом (H л.изм) и правом (H п.изм) концах крыльев нормируют по отношению к некоторому заданному базисному току линии (I баз) H л= H л.изм I л/I баз, H п= H п.изм I л/I баз, вычисляют среднее значение напряженности магнитного поля H ср=(H п+H л)/2 и сравнивают его с наперед заданным значением H 0, определяющим вертикальное положение летательного аппарата относительно проводов линии электропередачи. При пилотировании БЛА под проводами линии электропередачи и выполнении условия Н ср<Н 0 посредством системы автоматического пилотирования, находящейся на БЛА, воздействуют на руль высоты и увеличивают ее (т.е. уменьшают расстояние от провода до БЛА), при Н ср>Н 0 высоту уменьшают (увеличивают расстояние от провода до БЛА). Вдольтрассовое положение БЛА автоматически поддерживают, воздействуя на киль на основе разности измеренных напряженностей магнитного поля (ΔН=Н п-Н л): при положительном значении ΔН воздействуют на киль и смещают БЛА вправо, при отрицательном значении ΔН направляют летательный аппарат влево. В случае пилотирования БЛА над проводами линии электропередачи и изменении Н ср и ΔН действуют соответственно на руль высоты и киль БЛА обратным образом по отношению к способу пилотирования БЛА под проводами линии электропередачи. Измерительную информацию, поступающую от цифрового осциллографа, и текущие координаты БЛА, получаемые во время полета посредством GPS- или ГЛОНАСС-навигаторов, записывают в долговременную память портативного компьютера, расположенного на БЛА.

На фиг.1 показаны провода линии электропередачи (1), кривые равной напряженности магнитного поля (2) и области (3) и (5) возможного расположения автоматически управляемого маломерного БЛА (4) в процессе диагностического облета высоковольтной воздушной ЛЭП; на фиг.2 - пример трассы ЛЭП (1) с прямолинейными участками I и II и участками (пунктирные стрелки), где управление БЛА (2) выполняется в ручном (радиоуправляемом) режиме.

Способ осуществляется следующим образом. На БЛА устанавливают измерительную аппаратуру: электромагнитный датчик высокочастотного излучения и цифровой осциллограф и радиоприемник, GPS- или ГЛОНАСС-навигаторы, на концах крыльев устанавливают датчики (устройства) измерения магнитного поля линии промышленной частоты. На одном из концов линии измеряют ток, кодируют его и вводят эту информацию в высокочастотный канал связи, организованный (по фазным проводам или тросам) на диагностируемой линии электропередачи. С помощью устройства радиоуправления (в ручном режиме) располагают БЛА под или над проводами воздушной ЛЭП, выполненной на опорах портального типа, и по радиоканалу включают устройство автоматического пилотирования, задавая расстояние до провода (высоту полета S) величиной напряженности магнитного поля H 0. Измеренное на концах крыльев значение напряженности магнитного поля нормируют по отношению к току линии Iл. Если в процессе облета ЛЭП беспилотный летательный аппарат располагают под проводами ЛЭП, то при уменьшении в процессе полета средней (по двум датчикам) напряженности магнитного поля Н ср вырабатывается сигнал, воздействующий на руль высоты и приводящий к ее увеличению относительно земли (т.е. к уменьшению расстояния от летательного аппарата до провода). Увеличение средней напряженности поля Н ср, наоборот, используют для уменьшения высоты полета (увеличения расстояния до проводов).

При расположении летательного аппарата под проводами (в областях 3 - фиг.1) напряженность магнитного поля, измеряемая на концах крыльев, имеет одинаковое значение, и система автоматического пилотирования не воздействует на киль летательного аппарата. При превышении напряженности поля, измеряемой на конце правого (по отношению к направлению движения) крыла БЛА (Н п), над напряженностью на конце левого крыла Н л, разностное значение ΔН положительно (ΔН>0), и вырабатывается сигнал, воздействующий на киль и заставляющий выполнять смещение БЛА вправо. Когда ΔН<0, вырабатывается сигнал для смещения БЛА влево. Таким образом, БЛА в полете находится (автоматически пилотируется) в области 3 (фиг.1).

В случае пилотирования БЛА над проводами ЛЭП (в зоне 5 - фиг.1) воздействуют на руль высоты и киль БЛА обратным образом по отношению к случаю пилотирования под проводами ЛЭП: при снижении Н ср воздействуют на руль высоты и уменьшают ее; при ΔН>0 вырабатывают сигнал и воздействуют на киль для смещения БЛА влево.

Полет БЛА вдоль участков, где направление линии мало отличается от прямолинейного, выполняется в полностью автоматическом режиме. На участках, где линия резко изменяет свое направление от прямолинейного и у системы автоматического управления недостаточна чувствительность, для верного изменения траектории полета БЛА оператор, находящийся на участке резкого изменения направления линии, отключает по радиоуправляемому устройству систему автопилотирования и выполняет перевод БЛА в требуемую зону полета (3) или (5) в ручном (радиоуправляемом) режиме (фиг.2 - пунктирные стрелки), после чего повторно включает систему автопилотирования. На конечном участке диагностируемой линии электропередачи посредством устройства радиоуправления БЛА переводят в ручной режим управления и выполняют его посадку на ровную площадку.

Пример. В соответствии с фиг.1 вертикальное положение летательного аппарата - приблизительно на расстоянии S=5 метров ниже центрального провода ЛЭП задают значением напряженности магнитного поля, равным Н 0≅2 А/м (при токе в линии 100 А). При увеличении в процессе автопилотирования напряженности магнитного поля Н ср относительно заданного выше значения Н 0 вырабатывается сигнал управления, воздействующий на руль высоты для уменьшения высоты полета БЛА (т.е. для увеличения расстояния S). При горизонтальном смещении БЛА относительно центрального провода на расстояние 1 м разность напряженностей магнитного поля ΔН (измеренная на высоте ~5 м ниже центрального провода) составляет ~0,5 А/м. При смещении БЛА влево на 1 м (ΔН>0) посредством системы автоматического пилотирования воздействуют на киль и направляют БЛА вправо; при смещении БЛА вправо (ΔН<0) и БЛА направляют влево.

Пилотирование БЛА в области 5 (над проводами ЛЭП - фиг.1) выполняют, воздействуя на руль высоты и киль обратным образом по отношению к случаю пилотирования в областях 3 (под проводами ЛЭП).

Таким образом, места дефектов на линии электропередачи, локально создающие коронный или поверхностный разряды, т.е. инициирующие высокочастотное электромагнитное излучение, определяются посредством несложной и нетрудоемкой аэродиагностики с помощью маломерного недорогого беспилотного летательного аппарата с надежной системой навигации, в том числе при облете диагностируемого объекта в воздушном пространстве с повышенной влажностью.

Способ диагностики высоковольтной воздушной линии электропередачи, заключающийся в регистрации электрических высокочастотных импульсов вблизи линии электропередачи с помощью измерительной аппаратуры (электромагнитного датчика и подключенного к нему цифрового запоминающего осциллографа) путем вдольтрассового облета линии электропередачи беспилотным летательным аппаратом, отличающийся тем, что для управления беспилотным летательным аппаратом измеряют напряженность магнитного поля линии (Н) с помощью электромагнитных датчиков, расположенных на концах крыльев БЛА, нормируют ее по отношению к току в линии (Iл), для этого на одном из концов линии измеряют ток, кодируют его значение и вводят эту информацию в высокочастотный канал связи, организованный по фазному проводу или грозозащитному тросу диагностируемой линии электропередачи, на борту летательного аппарата с помощью радиоприемника принимают высокочастотный сигнал, декодируют его и получают текущее значение тока линии, измеренные действующие значения напряженности магнитного поля на левом (Нл.изм) и правом (Нп.изм) концах крыльев нормируют по отношению к базисному току линии (Iбаз) Нлл.измIл/Iбаз, Нпп.измIл/Iбаз, вычисляют среднее значение напряженности магнитного поля Нср=(Нпл)/2 и сравнивают его с наперед заданным значением Н0, определяющим вертикальное положение летательного аппарата относительно проводов линии электропередачи, при пилотировании БЛА под проводами линии электропередачи и выполнении условия Нср0 посредством системы автоматического пилотирования, находящейся на БЛА, воздействуют на руль высоты и увеличивают ее (т.е. уменьшают расстояние от провода до БЛА), при Нср0 высоту уменьшают (увеличивают расстояние от провода до БЛА); вдольтрассовое положение БЛА автоматически поддерживают, воздействуя на киль на основе разности измеренных напряженностей магнитного поля (ΔН=Нпл), при положительном значении ΔН воздействуют на киль и смещают БЛА вправо, при отрицательном значении ΔН направляют летательный аппарат влево; при пилотировании БЛА над проводами линии электропередачи и изменении Нср и ΔН действуют соответственно на руль высоты и киль БЛА обратным образом по отношению к способу пилотирования БЛА под проводами линии электропередачи; измерительную информацию, поступающую от цифрового осциллографа, и текущие координаты БЛА, получаемые во время полета посредством GPS- или ГЛОНАСС-навигаторов, записывают в долговременную память портативного компьютера, расположенного на БЛА.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано для определения места повреждения в трехфазной линии электропередачи (ЛЭП) высокого и сверхвысокого напряжения, Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, является повышение чувствительности и точности определения места повреждения на ЛЭП за счет более точного выделения фронта аварийного переходного процесса из совокупности помех, подчиняющихся нормальному закону распределения.

Изобретение относится к области защиты подземных металлических сооружений от коррозии блуждающими токами и может быть использовано в нефтяной и газовой отраслях промышленности для определения наличия и местоположения источника блуждающих токов.

Изобретение относится к определению места неисправности (17) заземления на участке (10) электрической линии энергоснабжения по принципу дистанционной защиты. .

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано для определения места повреждения в трехфазной линии электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты энергетической системы. .

Изобретение относится к области электроизмерительной техники. .

Изобретение относится к области электроизмерительной техники. .

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системной автоматике и релейной защите, и предназначено для реализации в устройствах определения места повреждения разветвленных линий электропередач (ЛЭП) с несколькими источниками питания.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для генерирования гармонических сигналов в составе измерительного комплекса для реализации индукционного метода поиска и диагностики подземных коммуникаций.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения места повреждения (короткого замыкания) на линиях электропередачи по измерениям с двух ее концов без использования эквивалентных параметров питающих систем

Изобретение относится к электротехнике, к области кабельной передачи информации, может применяться для обнаружения обрыва кабеля, в частности, при использовании пакетной технологии передачи данных Ethernet без отключения устройств потребителей

Изобретение относится к дефектоскопии изоляции кабельных изделий электроискровым методом неразрушающего контроля

Изобретение относится к определению замыкания фазы на землю в трехфазной электрической сети

Изобретение относится к релейной защите и автоматике линий электропередачи и предназначено для случая, когда наблюдение сети производится с обеих сторон без синхронизации наблюдений

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения места повреждения (ОМП) в линиях нейтралей, соединяющих средние точки преобразовательных подстанций электропередач постоянного тока (ППТ) высокого напряжения. Технический результат: повышение достоверности дистанционного определения места повреждения в линиях нейтральных проводов ППТ при коротких замыканиях на землю. Сущность: фиксируют по концам каждой линии нейтрали (11, 12) текущие мгновенные значения аварийных токов, выделяют в них постоянные составляющие и вычисляют расстояние до места повреждения по соотношению активных сопротивлений участков нейтрального провода согласно формуле: l x = r 1 ⋅ i 11 − r 2 ⋅ i 21 r 0 ⋅ ( i 22 − i 21 ) где r1 - активное сопротивление неповрежденного нейтрального провода, r2 - активное сопротивление поврежденного нейтрального провода, r0 - погонное активное сопротивление нейтральных проводов, r11 - постоянная составляющая тока в начале неповрежденного нейтрального провода, r21 - постоянная составляющая тока в начале поврежденного нейтрального провода, r22 - постоянная составляющая тока в конце поврежденного нейтрального провода. 4 ил.

Использование: в электроэнергетике для определения места короткого замыкания на линии электропередачи переменного тока. Технический результат: повышение достоверности определения расстояния до места повреждения в линии электропередачи. Сущность: способ заключается в регистрации формы кривых напряжения и тока в течение процесса отключения поврежденной фазы линии выключателями, выделении из зарегистрированной формы тока фазы линии момента прерывания аварийного тока, выделении из зарегистрированной формы фазного напряжения свободной составляющей разряда короткозамкнутого участка линии, анализе спектральной характеристики указанной свободной составляющей, определении затухания огибающей свободной составляющей напряжения, выделении в спектральной составляющей частоты f0 с наибольшей амплитудой напряжения, определении предварительного значения длины короткозамкнутого участка с учетом погонных параметров линии для частоты f0, определении значения переходного сопротивления в месте короткого замыкания и определении расстояния до места повреждения на линии как вещественной части величины, рассчитанной по формуле: где A, B, C - комплексные коэффициенты, зависящие от погонных параметров линии и оператора вида p=-αизм+j·2·π·f0. 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может быть использовано в устройствах защиты для определения дальности до места однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) в трехфазных распределительных сетях среднего класса напряжений с изолированной, компенсированной или заземленной через резистор нейтралью. Сущность: в сетях среднего напряжения при возникновении ОЗЗ возникает переходный процесс разряда емкости поврежденной фазы на землю. Расстояние от шин, питающих линию электропередачи, до места однофазного замыкания на землю определяют по суммарной емкости нулевой последовательности всех линий, подключенных к шинам, по значению мгновенного напряжения на поврежденной фазе в момент возникновения однофазного замыкания на землю, по погонному индуктивному сопротивлению нулевой последовательности линии электропередачи, на которой возникло однофазное замыкание на землю, по скорости нарастания напряжения нулевой последовательности после возникновения однофазного замыкания на землю. Технический результат: повышение точности. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может быть использовано в устройствах защиты для определения дальности до места однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) в трехфазных распределительных сетях среднего класса напряжений с изолированной, компенсированной или заземленной через резистор нейтралью. Сущность: измеряют максимальную амплитуду тока нулевой последовательности I0, max на поврежденной линии после возникновения однофазного замыкания на землю. Определяют расстояние до однофазного замыкания на землю по значению мгновенного напряжения Uc на поврежденной фазе в момент возникновения однофазного замыкания на землю, по суммарной емкости С0 нулевой последовательности всех линий, подключенных к шинам, по максимальной амплитуде тока нулевой последовательности I0, max на поврежденной линии после возникновения однофазного замыкания на землю и по погонному индуктивному сопротивлению Lпогонное нулевой последовательности линии электропередачи, на которой возникло однофазное замыкание на землю, в соответствии с выражением Д=Uc2*C0/(I0, max2*Lпогонное). 2 ил.
Наверх