Способ обнаружения гололеда на проводах воздушных линий электропередачи

Использование: в области электроэнергетики для обнаружения гололеда на проводах линии электропередачи. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Способ включает передачу от начала линии до конца линии электропередачи высокочастотного сигнала и контроль параметров, связанных с изменением условий распространения этого сигнала по участку провода при появлении гололеда. Контроль затухания высокочастотного сигнала производят с помощью датчиков, расположенных на опорах воздушной линии вдоль трассы линии с определенными интервалами, а участок линии, на котором произошло образование гололеда, и толщину гололедной муфты на этом участке определяют исходя из увеличения затухания между двумя датчиками, ограничивающими этот участок. 4 ил.

 

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

Известно устройство для обнаружения гололедных образований на проводах и грозозащитных тросах линий электропередачи (Патент RU №2227953 C1, H02G 7/16, 27.04.2004), содержащее двухчастотные передатчик и приемник с двумя входными фильтрами и двумя усилителями, отличающееся тем, что передатчик и приемник установлены на одном конце линейного тракта, при этом передатчик содержит усилитель мощности, выход которого соединен с устройством присоединения, которое, в свою очередь, подключено к линейному тракту, а вход соединен с выходом формирователя зондирующих радиоимпульсов, который соединен с цепями управления длительностью и частотой заполнения радиоимпульса устройства ввода-вывода, причем каждый зондирующий радиоимпульс состоит из двух различных частот заполнения, переходящих одна в другую без разрыва фазы, а устройство присоединения через коммутатор приема-передачи подключено к входам первого и второго входных фильтров, выходы которых подключены ко входам соответствующих усилителей, выходы усилителей подключены к входам первого и второго согласованных фильтров, выходы которых соединены со входами первого и второго амплитудных детекторов, подключенных к входам первого и второго пиковых детекторов соответственно, причем выходы первого и второго пиковых детекторов подключены к первому и второму входам каналов обработки сигналов первой и второй частот заполнения устройства ввода-вывода, которое через двунаправленную магистраль обмена данными соединено с персональным компьютером.

В данном устройстве радиоимпульсы, принятые в интервале Δt' и имеющие отношение изменения амплитуд частот заполнения f1 и f2 Δαf1/Δαf2<g, считаются отраженными от ближней границы гололедных образований, а радиоимпульсы, принятые в интервале Δt'' и имеющие отношение изменения уровней Δαf1/Δαf2>g, считаются отраженными от дальней границы. По разности времени приема радиоимпульсов, отраженных от границ неоднородности, определяется протяженность гололедных образований.

Заметим, что гололедные отложения создают малую неоднородность на линии электропередачи, границы гололедных отложений размыты (происходит плавное нарастание толщины гололедных отложений на границах зоны обледенения) - все это не позволяет зафиксировать отражения от границ гололедных отложений. Поэтому способ, который используется в данном устройстве, физически нереализуем.

Известен 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 (Патент RU №2287883 C1, H02G 7/16, 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.

Недостатком данного метода обнаружения гололеда является то, что энергия отраженного импульса мала - за счет потерь энергии при отражении от конца линии, и за счет потерь при двойном пробеге по линии электропередачи (туда и обратно), и в данном методе не определяются отдельно длина и толщина гололедных отложений.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ обнаружения появления гололеда на проводах линии электропередачи (Патент RU №2456728 C1, H02G 7/16, 10.03.2011), включающий передачу по линии электропередачи высокочастотного сигнала от начала линии до конца линии и контроль параметра, связанного с изменением условий распространения высокочастотного сигнала по линии электропередачи при появлении гололеда, отличающийся тем, что передают непрерывный синусоидальный высокочастотный сигнал, четверть длины волны λ высокочастотного сигнала кратна длине L линии электропередачи, резонансные условия L=n·λ/4 поддерживают фазовой автоподстройкой частоты F высокочастотного сигнала, используя разность фаз между током и напряжением высокочастотного сигнала в начале линии, в качестве контрольного параметра принимают время распространения высокочастотного сигнала от начала линии до конца линии, которое вычисляют из частоты F высокочастотного сигнала, определяют среднее значение температуры этого участка провода, а о появлении гололеда судят по изменению времени распространения высокочастотного сигнала, вызванного появлением гололеда, с учетом влияния на контролируемый параметр температурного изменения длины участка провода.

Недостатком известного способа-прототипа являются ограниченные технологические возможности из-за отсутствия возможности определить участок провода воздушной линии, на котором присутствуют гололедные образования, а также вычислить длину и толщину стенки гололедной муфты на данном участке.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей путем обеспечения возможности определить участок провода воздушной линии, на котором присутствуют гололедные образования, а также вычислить длину и толщину стенки гололедной муфты на данном участке.

Технический результат достигается тем, что в способе обнаружения гололеда на проводах воздушных линий электропередачи, включающем передачу от начала линии до конца линии электропередачи высокочастотного сигнала и контроль параметров, связанных с изменением условий распространения этого сигнала по участку провода при появлении гололеда, в качестве контрольных параметров принимают затухание высокочастотного сигнала при распространении по проводам воздушной линии, а о появлении гололеда судят по увеличению затухания высокочастотного сигнала, вызванного появлением гололеда, согласно настоящему изобретению, контроль затухания высокочастотного сигнала производят с помощью специальных датчиков, расположенных на опорах воздушной линии, с определенными длинами проводов линии между датчиками, и для каждого участка линии между двумя датчиками, ограничивающими этот участок, определяют увеличение затухания высокочастотного сигнала, вызванного появлением гололеда, и с учетом длины проводов линии между двумя датчиками определяют толщину гололедной муфты на данном участке.

Благодаря этому можно определить участок провода воздушной линии электропередачи, на котором произошло образование гололеда, а также вычислить длину и толщину стенки гололедной муфты на данном участке.

Таким образом, практическая ценность данного способа обусловлена тем, что появляется возможность определять не только длину и толщину гололедных образований, но и участок провода воздушной линии, на котором появились гололедные образования. Кроме этого, установленная на высоковольтных воздушных линиях электропередачи высокочастотная аппаратура связи использует в своей работе передачу от одного конца линии на другой конец линии высокочастотного сигнала, который можно использовать в работе предлагаемого способа.

Возможность определения не только длины и толщины гололедных образований, но и участок провода воздушной линии, на котором появились гололедные образования, повышает надежность обнаружения появления гололеда, что позволит своевременно произвести плавку гололедных отложений и предотвратит повреждение воздушной линии электропередачи.

При передаче по воздушной линии электропередачи высокочастотного сигнала, несмотря на присоединение генератора сигнала к одному проводу (схема провод - земля), в передаче сигнала от одного конца линии к другому в той или иной мере участвуют все ее провода. При этом отношение модулей напряжения высокочастотного сигнала в начале участка и в конце участка, при отсутствии гололедно-изморозевых отложений (ГИО) на воздушной линии, является неизменной величиной и показывает величину коэффициента затухания высокочастотного сигнала на данном участке. Появление на проводах воздушной линии ГИО вызывает существенное увеличение коэффициента затухания высокочастотного сигнала на данном участке.

Это объясняется, главным образом, потерями электромагнитной энергии в слое гололеда или изморози. При прочих равных условиях, увеличение коэффициентов затухания зависит от толщины ГИО, диаметра провода линии и от того, расщеплена или нет фаза линии. Это изменение тем больше, чем больше толщина ГИО, чем меньше диаметр провода линии и максимально для линии без расщепления фаз [Высокочастотные тракты каналов связи по линиям электропередачи / Шкарин Ю.П. - М.: НТФ «Энергопрогресс», 2001]. По факту увеличения затухания на данном участке линии судят о наличии ГИО, и по известной длине проводов линии этого участка, из величины увеличения затухания на данном участке (по сравнению с нормальным режимом без ГИО) определяют толщину стенки гололедной муфты.

Предлагаемый способ иллюстрируют чертежи: на фиг.1 показано изменение затухания высокочастотного сигнала при наличии гололедных отложений на участке провода B-C, на фиг.2 представлен пример практической реализации предлагаемого способа.

На фиг.1 показана воздушная линия электропередачи 1 с расположенными на ней датчиками 2, которые делят линию на четыре участка - A-B, B-C, C-D и D-E. Данные датчики позволяют измерить амплитуду высокочастотного сигнала и передать измеренное значение посредством GSM связи на приемный пункт, где производится расчет затухания α высокочастотного сигнала на каждом из участков, который равен отношению модулей амплитуды высокочастотного сигнала в начале Uнач участка и в конце участка Uкон:α=20*lg(Uнач/Uкон), где величина α в децибеллах.

При отсутствии ГИО коэффициент затухания α3 на участках A-B, B-C, C-D и D-E неизменен (для простоты показаны одинаковые затухания на участках). Коэффициент затухания при отсутствии ГИО обозначим как α0.

Образование ГИО на участке провода B-C и отсутствие ГИО на других участках не изменит величины затухания α4 на участках A-B, C-D и D-E, но приведет к увеличению затухания α5 на участке B-C. Коэффициент затухания при наличии ГИО обозначим как α1.

По разности Δα величин затухания без ГИО α0 и с ГИО α1 Δα=(α1-α0) определяют толщину гололедной муфты на участке B-C, с учетом длины проводов линии между двумя датчиками участка B-C.

Пример практической реализации способа иллюстрирует фиг.2, где показано расположение датчиков 2 на опорах 6 воздушной линии электропередачи 1.

Измерение амплитуды высокочастотного сигнала U не представляет технической трудности и производится с помощью высокочастотного емкостного датчика, в качестве первичной обкладки которого служит провод линии электропередачи. При этом частоты промышленной частоты 50 Гц и частоты высокочастотных сигналов, лежащие в интервале (50 кГц-1000 кГц), отличаются в тысячу и более раз, что позволяет легко измерять высокочастотные сигналы на фоне токов промышленной частоты.

Работу датчика иллюстрирует фиг.3 и фиг.4. На заземленной опоре 6 (фиг.3) закреплен датчик 2, имеющий антенну электрического поля 8, которая просто представляет собой металлический проводник, расположенный на максимально близком безопасном расстоянии к проводам линии 1. Провода линии 1 (фиг.4) и антенна датчика 8 образуют конденсатор 9 C. Антенна 8 через индуктивность 10 L заземлена 11 на опору. Падение напряжения на индуктивности 10 усиливается усилителем 12, на входе которого получаем напряжение 13, пропорциональное высокочастотному напряжению проводов 1 относительно земли.

При этом конденсатор 9 и индуктивность 10 образуют фильтр верхних частот, эффективно пропускающий высокие частоты, на которых работает предлагаемый метод, и не пропускает частоты промышленной частоты 50 Гц.

В предлагаемом способе датчики амплитуды высокочастотного сигнала располагают на воздушной линии электропередачи таким образом, чтобы ГИО закрывали полностью хотя бы один участок между двумя датчиками. Кроме этого, при расположении датчиков вдоль линии электропередачи учитывают вероятность появления гололеда на различных участках линии.

Реализация предложенного способа позволит определить участок провода воздушной линии электропередачи, на котором произошло образование гололедных отложений, а также вычислить длину и толщину гололедной муфты, что позволит своевременно произвести плавку гололедных отложений и предотвратит повреждение воздушной линии электропередачи.

Способ обнаружения гололеда на проводах воздушных линий электропередачи, включающий передачу от начала линии до конца линии электропередачи высокочастотного сигнала и контроль параметров, связанных с изменением условий распространения этого сигнала при появлении гололеда, в качестве контрольных параметров принимают затухание высокочастотного сигнала при распространении по проводам воздушной линии, а о появлении гололеда судят по увеличению затухания высокочастотного сигнала, вызванного появлением гололеда, отличающийся тем, что контроль затухания высокочастотного сигнала производят с помощью специальных датчиков, расположенных на опорах воздушной линии, с определенными длинами проводов линии между датчиками, и для каждого участка линии между двумя датчиками, ограничивающими этот участок, определяют увеличение затухания высокочастотного сигнала, вызванного появлением гололеда, и с учетом длины проводов линии между двумя датчиками определяют толщину гололедной муфты на данном участке.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Устройство содержит корпус, который выполнен с возможностью установки его на провод.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Устройство содержит корпус, который выполнен с возможностью установки его на провод.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Устройство содержит корпус, который выполнен с возможностью установки его на провод.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Устройство для удаления гололеда с провода линии электропередач содержит корпус, который выполнен с возможностью установки его на провод.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Устройство содержит корпус, который выполнен с возможностью установки его на провод.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Устройство содержит корпус, который выполнен с возможностью установки его на провод.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Устройство содержит корпус, который выполнен с возможностью установки его на провод.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Устройство содержит корпус, который выполнен с возможностью установки его на провод.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности и безопасности.
Изобретение относится к области электроэнергетики и может найти применение при эксплуатации воздушных линий (ВЛ) в условиях гололедообразования. Технический результат изобретения - снижение вероятности повреждения линии при использовании быстродействующего автоматического повторного включения (АПВ) в режиме плавки гололеда.

Изобретение относится к способу плавки гололеда на проводах воздушных высоковольтных линий электропередачи без отключения потребителей. К воздушной линии 6(10) кВ, на которой необходимо провести плавку гололеда, подключается источник реактивной мощности (ИРМ) таким образом, что поток реактивной мощности, генерируемый ее, был направлен встречно потоку активной мощности по ВЛ. При таком режиме распределение напряжения вдоль линии является более равномерным при одном и том же токе, по сравнению с режимом одинакового направления активной и реактивной мощности, и позволяет проводить мероприятия по борьбе с гололедом без отключения потребителей от электроснабжения. Мощность ИРМ подбирается таким образом, чтобы ток, протекаемый по ВЛ при собранной схеме плавки гололеда, позволял проводить плавку гололеда (или осуществлять подогрев проводов ВЛ для предотвращения гололедообразования). Для реализации данного способа можно использовать как уже установленные в распределительных сетях ИРМ (батареи конденсаторов, синхронные компенсаторы, статические тиристорные компенсаторы), так и новые ИРМ (в том числе перемещаемые (мобильные). Изобретение обеспечивает плавку гололеда на проводах воздушных высоковольтных линий электропередачи без отключения потребителей. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 пр.

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в обеспечении универсальности, т.е. пригодности для согласованной плавки гололеда на проводах и грозозащитных тросах, в том числе многократно заземленных, воздушных линий различных конструкций, с различными марками проводов и тросов, различных длин, отходящих от подстанции, где размещена установка. Установка содержит преобразователь с управляемыми вентилями и дискретно управляемой конденсаторной батареей, питание которого осуществляется от трехфазного силового трансформатора, выходные клеммы преобразователя через однополюсные разъединители подключены к обходной системе шин, при этом дискретно управляемая конденсаторная батарея включена последовательно между выходной клеммой преобразователя и разъединителями. Система управления, реализующая два алгоритма управления, подключена к преобразователю, к дискретно управляемой конденсаторной батарее и к разъединителям. Выбранная для плавки гололеда воздушная линия присоединена к обходной системе шин через линейные разъединители, а с противоположной стороны закорочена. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для непрерывного контроля температуры проводов линий электропередачи. В способе контроля температуры проводов линий электропередачи с использованием температурного коэффициента α активного сопротивления проводов, согласно изобретению измеряют напряжение и ток в первом местоположении на линии электропередачи, измеряют напряжение и ток во втором местоположении на линии электропередачи, при этом измеренные напряжения и токи в первом и втором местоположениях синхронизированы по времени с возможностью совместной обработки указанных измерений напряжений и токов, по измеренным напряжениям и токам в первом и втором местоположениях определяют полное сопротивление линии электропередачи между первым и вторым местоположениями, из определенного полного сопротивления линии при температуре To проводов линии электропередачи определяют активное сопротивление Ro линии электропередачи между первым и вторым местоположениями, определяют текущее активное сопротивление R линии электропередачи между первым и вторым местоположениями и по известному температурному коэффициенту α активного сопротивления проводов линии определяют текущую температуру T проводов линии электропередачи по формуле T=To+(R-Ro)/(α·Ro). Изобретение обеспечивает расширение эксплуатационных возможностей за счет обеспечения непрерывного контроля температуры проводов линий электропередачи. 1 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение точности и надежности обнаружения гололедных, изморозевых и сложных отложений на проводе. Согласно способу одновременно с помощью измерителей, находящихся на теле опоры, измеряют температуру воздуха и относительную влажность воздуха вблизи провода, измеряют температуру поверхности провода, по измеренным температуре и влажности воздуха рассчитывают точку росы и точку десублимации. Если температура поверхности провода меньше либо равна 0°С, то температура поверхности провода сравнивается с расчетными точкой росы и точкой десублимации, при этом если температура поверхности провода больше точки росы и точки десублимации, то принимают решение об отсутствии отложений. Если температура поверхности провода больше точки десублимации, но меньше либо равна точке росы, то принимают решение об образовании гололедных отложений, если температура поверхности провода больше точки росы, но меньше либо равна точке десублимации, то принимаются решение об образовании изморозевых отложений. Если температура поверхности провода меньше точки росы и точки десублимации, то принимают решение об образовании сложных отложений. Также заявлено устройство для осуществления заявленного способа. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение качества и производительности. Устройство содержит корпус, который выполнен с возможностью установки его на провод. Также оно снабжено средствами передвижения и удаления льда. Средство передвижения выполнено в виде контейнера, заполненного карбидом кальция с возможностью обеспечения его контакта с увлажненным льдом провода. Для создания силы передвижения устройства используется реактивная сила, возникающая от воспламенения ацетилена, образующегося при химической реакции в результате взаимодействия карбида с водой. При удалении льда с провода используется теплота, выделяемая в результате химической реакции и горения ацетилена, для воспламенения которого в камере сгорания, расположенной внутри корпуса, установлено на подшипниках рабочее колесо турбины с закрепленной на нем фрезой. В передней части устройства установлены излучатели СВЧ, для питания которых используется источник электрического тока, выполненный в виде тороидального трансформатора. 4 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - сокращение времени плавки гололеда на проводах воздушной линии электропередачи и снижение расхода электроэнергии. Согласно способу создают искусственное короткое замыкание в конце воздушной линии электропередачи, непосредственно контролируют ток провода и температуру воздуха, а также контролируют температуру провода на участке воздушной линии электропередачи, свободном от гололеда, воздушную линию электропередачи отключают после достижения контролируемой температурой провода максимально допустимого значения. Повторное подключение воздушной линии электропередачи выполняют при снижении в бестоковую паузу непосредственно контролируемой температуры провода в момент времени, когда не мгновенное, а среднее значение температуры провода за токовый интервал и бестоковую паузу станет равным нормированному значению. При этом для определения момента времени повторного подключения воздушной линии электропередачи рассчитывают экстраполяцией установившееся значение температуры провода, а по току провода и напряжению источника питания в начале и конце токового интервала рассчитывают относительную длину гололедной муфты и, если она больше нуля, указанный процесс отключения и подключения воздушной линии электропередачи продолжают до полного удаления гололедной муфты. В качестве участка воздушной линии электропередачи, свободного от гололеда, используют установленный на подстанции в цепи источника питания блок проводов, соответствующих проводам всех воздушных линий электропередачи, проплавляемых от этого источника питания. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение надежности. Устройство для удаления льда и снега с линии электропередачи содержит опорный элемент, установленный на линии электропередачи, и вибратор для опорного элемента, выполненный с возможностью приложения вибраций к линии электропередачи для удаления льда и снега, налипшего на линию электропередачи. Причем опорный элемент содержит первый опорный элемент, закрывающий одну сторону линии электропередачи, и второй опорный элемент, обращенный к первому опорному элементу и закрывающий другую сторону линии электропередачи. Вибратор содержит приводное устройство, расположенное на нижней части второго опорного элемента, установочное средство для установки приводного устройства на втором опорном элементе, и эксцентрик, присоединенный к валу приводного устройства с возможностью эксцентричного вращения для создания вибраций. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - увеличение длины проводов или тросов, на которых можно осуществить плавку гололеда. Устройство для плавки гололеда содержит идентичные пары соединенных последовательно тиристорных выпрямителей, установленных на подстанциях, между которыми проходит ВЛ, подлежащая плавке, последовательно по постоянному току. На выходе постоянного тока каждого из выпрямителей параллельно включается по диодному вентилю. 1 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение эффективности удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Установка мобильная для удаления гололеда с провода линии электропередач включает: гусеничное транспортное средство для обслуживания линии электропередач с закрытым кузовом, на котором шарнирно закреплена штанга с возможностью поворота относительно шарнира в вертикальной плоскости, а к другому концу штанги прикреплен гибкий трос, перекинутый через блок, также закрепленный на закрытом кузове, на конце которого размещен груз, приспособление для удаления гололеда с провода линии электропередач, содержащее планку с закрепленными на ней с одной стороны - пальцем, перпендикулярно приваренным к середине планки, а с другой стороны - двумя роликами с ребордами и насечками на наружной поверхности ролика в виде зубьев с возможностью вращения и изменения расстояния между ними, симметрично расположенными от оси пальца, при этом на загнутом конце штанги закреплены две параллельные между собой пластины с отверстием под диэлектрическую втулку, а на штанге установлен гидроцилиндр двустороннего действия, шток которого через диэлектрическую втулку шарнирно соединен с планкой. 4 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение эффективности удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Установка мобильная для удаления гололеда с провода линии электропередач включает: гусеничное транспортное средство для обслуживания линии электропередач с закрытым кузовом, на котором шарнирно закреплена штанга с возможностью поворота относительно шарнира в вертикальной плоскости, а к другому концу штанги через пружину растяжения прикреплен гибкий трос, перекинутый через блок, также закрепленный на закрытом кузове, конец которого через рычаг соединен с гидроцилиндром, приспособление для удаления гололеда с провода линии электропередач, содержащее планку с закрепленными на ней: с одной стороны - пальцем, перпендикулярно приваренным к середине планки, а с другой стороны - двумя роликами с ребордами с возможностью вращения и изменения расстояния между ними, симметрично расположенными от оси пальца, на загнутом конце штанги закреплены две параллельные между собой пластины с отверстием под диэлектрическую втулку, а на штанге установлен гидроцилиндр двустороннего действия, шток которого через диэлектрическую втулку шарнирно соединен с планкой, при этом на конце штанги, в зоне расположения провода с гололедом, закреплен шланг с наконечником и пьезоэлементом для зажигания горючего газа. 4 ил.
Наверх