Mathematical model of the channel for measuring mechanical load on an insulator
Authors: Непомнящий В.Ю. , Панарин В.М. , Маслова А.А. , Рябов П.Е. , Прокопчина С.В. , Кочкаров А.А. 
Published: August 2024

Актуальность исследования обусловлена тем, что важным фактором надежной эксплуатации воздушных линий электропередач является исправная работа гирлянд изоляторов, а повреждение изоляции гирлянд изоляторов может привести к увеличению токов утечки, энергетическим потерям, в том числе к аварийным ситуациям при повреждении изоляторов. Также к дополнительным потерям электроэнергии могут привести неблагоприятные метеорологические условия, такие как гололед, снег, дождь, туман, сильный ветер. В связи с этим, данная статья направлена на описание новой математической модели канала измерения механической нагрузки на изолятор для оценки технического состояния изоляторов, которая реализуется в виде отдельного блока информационно-измерительной системы дистанционного мониторинга изоляторов ВЛ, и снабжает оператора диспетчерского пункта актуальной информацией о текущем состоянии изоляторов, а также позволяет уменьшить число внештатных (аварийных) ситуаций путем своевременного ремонта или замены изоляторов. Ведущим методом при построении математической модели канала измерения механической нагрузки на изолятор является рассмотрение статической нагрузки с перспективой оценки процессов гололедообразования на проводах воздушной линии электропередач, позволяющий обеспечить фиксирование динамики нарастания механической нагрузки на изолятор (фиксация образования гололеда), а также без лишних трудозатрат и временных ресурсов создать удобную в использовании цифровую модель энергетической системы, предоставляющую возможность реализовать структуру, состояние и действие реальной энергосистемы с достаточной оперативностью, полнотой и достоверностью. В статье представлена последовательность измеренных значений датчика механической нагрузки на изолятор при квантовании во времени, которые далее сопоставляются с величиной статической нагрузки на изолятор, определяемой величиной веса провода на пролете воздушных линий электропередач, и в результате проводится оценка нарастания механической нагрузки на изолятор и фиксация образования гололеда на проводе воздушных линий. Материалы статьи представляют практическую ценность для оперативных служб электросетевых компаний.

The relevance of the study is due to the fact that an important factor in the reliable operation of overhead power lines is the proper operation of insulator strings, and damage to the insulator strings’ insulation can lead to an increase in leakage currents, energy losses, including emergency situations when insulators are damaged. Also, adverse weather conditions such as ice, snow, rain, fog, and strong wind can lead to additional losses of electricity. In this regard, this article is aimed at describing a new mathematical model of the channel for measuring the mechanical load on the insulator to assess the technical condition of the insulators, which is implemented as a separate block of the information-measuring system for remote monitoring of overhead line insulators, and provides the control center operator with up-to-date information about the current condition insulators, and also allows you to reduce the number of emergency situations through timely repair or replacement of insulators. The leading method in constructing a mathematical model of a channel for measuring the mechanical load on an insulator is to consider the static load with the prospect of assessing the processes of ice formation on the wires of an overhead power line, which makes it possible to record the dynamics of the increase in the mechanical load on the insulator (fixation of ice formation), as well as without unnecessary labor costs and time resources create an easy-to-use digital model of the energy system, which provides the opportunity to implement the structure, state and operation of a real energy system with sufficient efficiency, completeness and reliability. The article presents a sequence of measured values of the mechanical load sensor on the insulator when quantized in time, which are then compared with the value of the static load on the insulator, determined by the weight of the wire on the span of overhead power lines, and as a result, an assessment of the increase in the mechanical load on the insulator is made and the formation of ice is recorded on overhead lines. The materials of the article are of practical value for operational services of electric grid companies.