Способ дистанционного определения координат мест возникновения коронных разрядов на высоковольтной линии электропередачи
METHOD FOR REMOTE DETERMINATION OF COORDINATES OF OCCURRENCE OF CORONA DISCHARGES ON HIGH-VOLTAGE POWER TRANSMISSION LINES

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения местоположения повреждений в линиях передачи энергии или в сетях, в частности, для дистанционного определения координат места возникновения коронного разряда на высоковольтной линии электропередачи.
Известен способ дистанционного контроля качества изоляции объектов высоковольтных электрических установок переменного тока, заключающийся в том, что излучение от исследуемого объекта пропускают через оптическую систему, обеспечивающую прохождение ультрафиолетового излучения в заданном солнечно-слепом диапазоне и подавление излучения волн другой длины, производят регистрацию отдельных фотонов, выполняют их счет, определяют время и координаты их прихода. На основании полученных данных определяют положение источника излучения, формируют время-амплитудную характеристику излучения, выделяют основную частоту переменного тока, вычисляют спектрограмму и определяют на основании ее анализа наличие частичных разрядов, частоту их следования и повторения. Затем устанавливают соответствие между интенсивностью счета фотонов и мгновенной фазой переменного напряжения, получая информацию о мгновенной мощности ультрафиолетового излучения на выбранной частоте, на основе этой информации строят фазовую интегральную характеристику и характеристику амплитудно-фазового распределения, анализируя эти характеристики, определяют относительную интенсивность излучения частичных разрядов в различных фазах, получая качественные и количественные характеристики качества изоляции объекта (патент РФ №2402030, МПК G01R 31/12, опубл. 20.10.2010, Бюл. №29).
Недостатками данного способа является низкая точность определения координат места возникновения разряда на протяженном участке высоковольтной линии электропередачи.
Наиболее близким к предложенному способу дистанционного определения координат мест возникновения коронных разрядов на высоковольтной линии электропередачи является способ, в котором размещают радиометр с узкопольной оптической системой, работающий в солнечно-слепом диапазоне на стационарном посту наблюдения относительно подлежащего контролю протяженного участка высоковольтной линии электропередачи, определяют географические координаты места размещения радиометра и фиксируют их в запоминающем устройстве, определяют географические координаты опор подлежащего контролю протяженного участка высоковольтной линии электропередачи и фиксируют их в запоминающем устройстве, перемещают поля зрения радиометра в пространстве по криволинейной траектории, обеспечивающей нахождение в его пределах только одного из проводов подлежащего контролю протяженного участка высоковольтной линии электропередачи, фиксируют угловые положения оптической оси радиометра, на которых им регистрируются сигналы, указывающие на наличие излучения, вычисляют географические координаты источников излучения, отображают вычисленные географические координаты источников излучения, последовательно повторяют операции сканирования, фиксации направлений на источники излучения, вычисления и отображения их координат для остальных проводов, подлежащего контролю протяженного участка высоковольтной линии электропередачи (патент РФ №2715364, МПК G01R 31/08, опубл. 26.02.2020, Бюл. №6).
Недостатком данного способа является низкая оперативность, связанная с необходимостью последовательного повторения процесса перемещения поля зрения радиометра в пространстве по криволинейной траектории, обеспечивающей нахождение в его пределах только одного из проводов подлежащего контролю протяженного участка высоковольтной линии электропередачи.
Технической задачей изобретения является сокращение времени контроля протяженного участка высоковольтной линии электропередачи и упрощение процесса перемещения поля зрения радиометра в пространстве.
Технический результат заключается в повышении оперативности определения координат места возникновения коронного разряда на протяженном участке высоковольтной линии электропередачи.
Это достигается способом дистанционного определения координат мест возникновения коронных разрядов на высоковольтной линии электропередачи, заключающемся в размещении радиометра с узкопольной оптической системой на стационарном посту наблюдения относительно подлежащего контролю протяженного участка высоковольтной линии электропередачи, определении географических координат места размещения стационарного поста и фиксации их, определении географических координаты опор подлежащего контролю протяженного участка высоковольтной линии электропередачи и фиксации их, фиксации угловых положений оптической оси радиометра, на которых им регистрируются сигналы, указывающие на наличие излучения, вычислении географических координат мест источников излучения, отображении вычисленных географических координат источников излучения, при этом размещают на стационарном посту наблюдения дополнительный радиометр, с помощью которого формируют узкое в горизонтальном направлении и вытянутое в вертикальном направлении поле зрения, осуществляют перемещение поля зрения дополнительного радиометра в пространстве по прямолинейной траектории, обеспечивающей нахождение в его пределах всех проводов, расположенных на подлежащем контролю протяженном участке высоковольтной линии электропередачи, после фиксации угловых положений оптической оси дополнительного радиометра останавливают перемещение поля зрения дополнительного радиометра в угловом направлении, соответствующем регистрируемому сигналу, указывающему на наличие излучения, после вычисления географических координат мест источников излучения перемещают поле зрения радиометра с узкопольной оптической системой в вертикальном направлении по прямолинейной траектории в пределах углового размера в вертикальной плоскости поля зрения дополнительного радиометра, фиксируют угловые положения оптической оси радиометра с узкопольной оптической системой в вертикальной плоскости, на которых им регистрируются сигналы, указывающие на наличие излучения, вычисляют относительную высоту мест источников излучения, отображают совместно с вычисленными географическими координатами относительную высоту мест источников излучения, последовательно повторяют описанные выше операции перемещения полей зрения радиометров, фиксации направлений на источники излучения, вычисления и отображения географических координат и относительной высоты мест источников излучения до окончания подлежащего контролю протяженного участка высоковольтной линии электропередачи.
Способ дистанционного определения координат мест возникновения коронных разрядов на высоковольтной линии электропередачи осуществляют следующим образом.
Размещают на стационарном посту наблюдения два радиометра относительно подлежащего контролю протяженного участка высоковольтной линии электропередачи на расстоянии, обеспечивающем обнаружение маломощных источников излучения. Оптическая система первого радиометра формирует узкое в вертикальном направлении и более широкое (в 3÷4 раза) в горизонтальном направлении поле зрения, оптическая система дополнительного радиометра формирует узкое в горизонтальном направлении и вытянутое в вертикальном направлении поле зрения. Определяют географические координаты места размещения стационарного поста с радиометрами и фиксируют их в запоминающем блоке. Определяют географические координаты опор подлежащего контролю протяженного участка высоковольтной линии электропередачи и фиксируют их. Осуществляют перемещение поля зрения дополнительного радиометра в пространстве по прямолинейной траектории, обеспечивающей нахождение в его пределах всех проводов, расположенных на подлежащем контролю протяженном участке высоковольтной линии электропередачи. Фиксируют угловое положение оптической оси дополнительного радиометра, на котором им регистрируется сигнал, указывающий на наличие излучения, с последующей остановкой перемещения поля зрения дополнительного радиометра. Проводят вычисление географических координат проекции на горизонтальную плоскость источника излучения как точки пересечения оптической оси дополнительного радиометра и элементов протяженного участка высоковольтной линии электропередачи, используя в качестве исходных данных географические координаты места размещения стационарного поста с радиометрами, географические координаты опор подлежащего контролю протяженного участка высоковольтной линии электропередачи, угловое положение оптической оси дополнительного радиометра, на котором им был зарегистрирован сигнал, указывающий на наличие излучения. Осуществляют перемещение поля зрения первого радиометра в пространстве по траектории в пределах углового размера в вертикальной плоскости поля зрения дополнительного радиометра. Фиксируют угловое положение оптической оси первого радиометра, на котором им регистрируется сигнал, указывающий на наличие излучения. Проводят вычисление высоты места источника излучения. Отображают географические координаты и относительную высоту источника излучения. Возобновляют перемещения поля зрения дополнительного радиометра и повторяют последовательно операции до окончания подлежащего контролю протяженного участка высоковольтной линии электропередачи.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана структурная схема сканирующего вычислительного устройства, обеспечивающего реализацию способа дистанционного определения координат мест возникновения коронных разрядов на высоковольтной линии электропередачи, на фиг. 2 схема, поясняющая процесс сканирования устройством контролируемого протяженного участка высоковольтной линии электропередачи в горизонтальной плоскости, на фиг. 3 схема, поясняющая процесс сканирования устройством контролируемого протяженного участка высоковольтной линии электропередачи в вертикальной плоскости, на фиг. 4 схема формирования исходных данных, необходимых для вычисления географических координат источников излучения, на фиг. 5 схема формирования исходных данных, необходимых для вычисления относительной высоты источников излучения.
Предлагаемый способ может быть осуществлен с помощью сканирующего вычислительного устройства (фиг. 1), содержащего: радиометр 1 с узкопольной оптической системой, дополнительный радиометр 2 с оптической системой с узким в горизонтальном направлении и вытянутым в вертикальном направлении полем зрения, исполнительный блок привода 3 в вертикальной плоскости, исполнительный блок привода 4 в горизонтальной плоскости, датчик углового положения 5 исполнительного блока привода 3, датчик углового положения 6 исполнительного блока привода 4, управляющий вычислительный блок 7. Управляющий вычислительный блок 7 соединен своими входами с радиометром 1 и дополнительным радиометром 2, датчиками углового положения 5, 6 и запоминающим блоком 8, а выходами с исполнительными блоками приводов 3 и 4, а также с блоком отображения информации 9.
На схеме (см. фиг. 2) показаны радиометр 1 и дополнительный радиометр 2, опоры 10 с проводами 11, формируемое дополнительным радиометром 2 поле зрения 12, перемещаемое по траектории 13 и места возникновения разряда 14.
1
1
101
101
105
105
m
pm
pm
_
На схеме (см. фиг. 3) обозначены: (х, у) - географические координаты места размещения стационарного поста с радиометром 1 и дополнительным радиометром 2, (х, y, …, x, y)  географические координаты опор 10, 15 - угловые положения α (где m - порядковый номер источника излучения) оптической оси дополнительного радиометра 2, соответствующие максимальному значению сигнала, 16 - аппроксимированная проекция на горизонтальную плоскость проводов 11, (x, y) - вычисляемые географические координаты проекции 17 на горизонтальную плоскость источников излучения 14.
На схеме (см. фиг. 4) показаны: радиометр 1 и дополнительный радиометр 2, опоры 10 с проводами 11, формируемое радиометром 1 поле зрения 18, перемещаемое по траектории 19 и место возникновения разряда 14.
1
1
101
101
105
105
pm
pm
m
1
1
рm
рm
m
pm
На схеме (см. фиг. 5) обозначены: (х, у) - географические координаты места размещения стационарного поста с радиометром 1 и дополнительным радиометром 2, (х, y, …, x, y) - географические координаты опор 10, 14 - место возникновения разряда, 16-аппроксимированная проекция проводов 11 на горизонтальную плоскость, (x, y) - вычисляемые географические координаты проекции 17 на горизонтальную плоскость источников излучения 14, 20 - угловое положение β оптической оси радиометра 1, соответствующее максимальному значению сигнала, 21 - вычисляемое через значения (х, y) и (х, у) расстояние между радиометром 1 и проекций на горизонтальную плоскость 17 источника излучения 14, 22 - вычисляемая через расстояние между радиометром 1 и проекций на горизонтальную плоскость 17 источника излучения и тангенс угла β высота источника излучения h.
Предложенный способ реализуют следующим образом.
а) Размещают радиометр 1 и дополнительный радиометр 2 на стационарном посту наблюдения относительно подлежащего контролю протяженного участка высоковольтной линии электропередачи (фиг. 2), на расстоянии, обеспечивающем обнаружение радиометром 1 и дополнительным радиометром 2 маломощных источников излучения в спектральном диапазоне 250 - 280 нм.
1
1
б) Определяют географические координаты (x, y) места размещения стационарного поста с радиометром 1 и дополнительным радиометром 2 и фиксируют их в запоминающем блоке 8.
101
101
105
105
в) Определяют географические координаты (х, y, …, x, y) опор 10 подлежащего контролю протяженного участка высоковольтной линии электропередачи и фиксируют их в запоминающем блоке 8.
д) С помощью исполнительного блока привода 4 в горизонтальной плоскости осуществляют перемещение поля зрения 12 дополнительного радиометра 2 в пространстве по прямолинейной траектории 13 (фиг. 2), обеспечивающей нахождение в его пределах всех проводов 11, расположенных на подлежащем контролю протяженном участке высоковольтной линии электропередачи.
m
е) С помощью датчика углового положения 6 исполнительного блока привода 4 фиксируют угловое положение α 15 оптической оси дополнительного радиометра 2, на котором им регистрируется сигнал, указывающий на наличие излучения в спектральном диапазоне 250 - 280 нм, с последующей остановкой перемещения поля зрения 12 дополнительного радиометра 2 (по сигналу с управляющего вычислительного блока 7).
рm
рm
1
1
101
101
105
105
m
ж) В управляющем вычислительном блоке 7 проводят вычисление географических координат (х, у) проекции 17 на горизонтальную плоскость источника излучения 14 в спектральном диапазоне 250-280 нм как точки пересечения оптической оси дополнительного радиометра 2 и элементов протяженного участка высоковольтной линии электропередачи, используя в качестве исходных данных (фиг. 3): географические координаты (х, y) места размещения стационарного поста с радиометром 1 и дополнительным радиометром 2, географические координаты (х, y, …, x, y) опор 10 подлежащего контролю протяженного участка высоковольтной линии электропередачи, являющихся вершинами ломаной линии, звенья которой являются аппроксимированной проекцией провода 10 на горизонтальную плоскость, угловое положение α 15 оптической оси дополнительного радиометра 2, на котором им был зарегистрирован сигнал, указывающий на наличие излучения в спектральном диапазоне 250 - 280 нм.
и) С помощью исполнительного блока привода 3 осуществляют перемещение поля зрения 18 радиометра 1 в пространстве по траектории 19 (фиг. 4) в пределах углового размера в вертикальной плоскости поля зрения 12 дополнительного радиометра 2.
m
к) С помощью датчика углового положения 5 исполнительного блока привода 3 фиксируют угловое положение β 20 оптической оси радиометра 1, на котором им регистрируется сигнал, указывающий на наличие излучения в спектральном диапазоне 250 - 280 нм.
pm
рm
рm
1
1
m
л) В управляющем вычислительном блоке 7 проводят вычисление высоты места источника излучения h 22, используя в качестве исходных данных: географические координаты (х, у) проекции 17 на горизонтальную плоскость источника излучения 14, географические координаты (x, y) места размещения стационарного поста с радиометром 1 и дополнительным радиометром 2, тангенс угла β:
pm
рm
pm
м) С помощью блока отображения информации 9 отображают географические координаты и относительную высоту (x, у, h) источника излучения в спектральном диапазоне 250 - 280 нм.
н) Возобновляют перемещения поля зрения 12 дополнительного радиометра 2 (по сигналу с управляющего вычислительного блока 7).
Повторяют последовательно операции д)-н) до окончания подлежащего контролю протяженного участка высоковольтной линии электропередачи.
Таким образом, предложенный способ дистанционного определения координат мест возникновения коронных разрядов на высоковольтной линии электропередачи позволяет сократить общее время контроля протяженного участка высоковольтной линии электропередачи и упростить процесс перемещения поля зрения радиометра в пространстве, тем самым повысив его оперативность.