СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТ ПОВРЕЖДЕНИЙ РАЗВЕТВЛЕННОЙ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ В ВИДЕ ПОЯВЛЕНИЯ ГОЛОЛЁДА НА ПРОВОДАХ
METHOD FOR DETERMINING PLACES OF DAMAGE OF BRANCHED OVERHEAD TRANSMISSION LINE IN FORM OF ICE DEPOSIT ON CABLES

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для решения технической проблемы - определения мест повреждений разветвленной воздушной линии электропередачи (ЛЭП) в виде появления гололеда на проводах с точностью до участка ЛЭП (расстояние между узлами ЛЭП или между узлом и началом или концом ЛЭП).
Известен «Способ обнаружения появления гололеда на проводах линии электропередачи» (Патент РФ №RU2287883 С1, МПК H02G 7/16, опубликован 20.11.2006), включающий локацию участка провода зондирующими импульсами и контроль параметра, связанного с изменением условий их распространения по участку провода при появлении гололеда, 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 способа является большое затухание зондирующих импульсов, а также невозможность использования на линиях с ответвлениями.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению (прототип) является «Способ определения места повреждения разветвленной линии электропередачи» (Патент РФ № RU 2532760 С1, МПК G01R 31/08, опубликован 10.11.2014), заключающийся в том, что фиксируют время прихода переднего фронта импульса, в начале ЛЭП и в конце каждого ответвления устанавливают на проводах высоковольтной ЛЭП устройства контроля тока и напряжения, число которых на единицу больше числа контролируемых веток, в качестве импульсов используют скачок фазного напряжения, одновременно всеми устройствами регистрируют время нахождения скачка фазного напряжения в единой шкале времени, синхронизированной от спутниковых сигналов глобальной системы позиционирования, передают зарегистрированные времена в диспетчерский центр для их автоматической обработки, где для зафиксированных времен от каждой пары устройств контроля тока и напряжения разностно-дальномерным способом определяют поврежденную ветку, а для зафиксированных времен от пары устройств контроля тока и напряжения, одно из которых находится на поврежденной ветке, разностно-дальномерным способом определяют место повреждения на этой ветке.
Недостатком данного способа является использование импульса в виде скачка фазного напряжения, возникающего при однофазном замыкании на землю, координаты места возникновения которого являются неизвестными, и эти координаты определяются из предположения отсутствия гололеда. Поэтому для определения появления гололеда в разветвленных воздушных ЛЭП необходимо данный импульс создавать искусственно в точке с известными координатами.
Задачей изобретения является повышение скорости, удобства и точности определения мест повреждений разветвленной воздушной линии электропередачи в виде появления гололеда на проводах ЛЭП.
Технический результат достигается тем, что в способе определения мест повреждений разветвленной воздушной линии электропередачи в виде появления гололеда на проводах, в начале ЛЭП и в конце каждого ответвления устанавливают устройства контроля тока и напряжения, число которых на единицу больше числа контролируемых веток, каждое устройство контроля тока и напряжения регистрирует время прихода переднего фронта скачка напряжения в единой шкале времени, синхронизированной от спутниковых сигналов глобальной системы позиционирования, все устройства контроля тока и напряжения передают зарегистрированные времена в диспетчерский центр для их автоматической обработки, дополнительно устанавливают устройства контроля тока и напряжения в узлах ЛЭП, для зафиксированных времен от каждой смежной пары устройств контроля тока и напряжения, разностно-дальномерным способом определяют наличие изменения скорости распространения переднего фронта скачка напряжения по участкам провода, расположенным между всеми смежными парами устройств контроля тока и напряжения, учитывают среднее значение температуры этих участков провода, места повреждений в виде появления гололеда на проводах с точностью до участка ЛЭП определяют по уменьшению скорости распространения переднего фронта скачка напряжения с учетом влияния температурного изменения длины данных участков провода, скачок напряжения формируют в начале ЛЭП путем однократного замыкания фазного провода на высоковольтную емкость, второй конец которой заземлен в месте установки, при этом момент замыкания синхронизирован с максимальной величиной напряжения фазного провода.
На фиг. 1 представлена структурная схема разветвленной линии электропередачи, поясняющая определение места повреждения разветвленной воздушной линии электропередачи в виде появления гололеда на проводах. Подстанции (ПС) 1, 2, 3, 4 связаны между собой проводами ЛЭП (участки 5, 6, 7, 8, 9), разветвления которых образуют узлы (10, 11) ЛЭП. На ЛЭП имеется повреждение в виде гололеда на проводах участка 7.
На фиг. 2 представлена схема, поясняющая формирование скачка напряжения на ПС 1 (фиг. 1). К фазному проводу в начале ЛЭП на ПС 1 в точке 12 подключен выключатель 13, второй конец которого соединен с высоковольтным конденсатором 14, второй конец конденсатора соединен с точкой заземления 15.
Способ реализуется следующим образом.
При осуществлении способа определения мест повреждений разветвленной воздушной линии электропередачи в виде появления гололеда на проводах осуществляют циклическое формирование скачка напряжения в начале ЛЭП. При формировании скачка напряжения в фазном проводе волны напряжения распространяются от начала через узлы ко всем концам ЛЭП. Волны напряжения регистрируются соответствующими устройствами контроля тока и напряжения, в состав которых входят приемники спутниковых сигналов глобальной системы позиционирования, дающие сигналы точного времени. Устройства контроля тока и напряжения устанавливают в начале, в узлах ЛЭП и в конце каждого ответвления. В устройствах осуществляется фиксация времени прихода переднего фронта скачка напряжения в фазном проводе, причем измерения производятся синхронизировано, в единой шкале времени. Измеренные значения времен прихода переднего фронта скачка напряжения в фазном проводе от всех устройств контроля тока и напряжения передаются в диспетчерский центр для последующей автоматической обработки.
В диспетчерском центре определяются скорости распространения переднего фронта скачка напряжения по участкам фазного провода между смежными парами устройств контроля тока и напряжения разностно-дальномерным способом. При этом учитываются конструктивные особенности линии электропередачи, а именно известные длины всех участков между смежными парами устройств контроля тока и напряжения, и учитывается среднее значение температуры данных участков фазного провода. Места повреждений в виде появления гололеда на проводах с точностью до участка ЛЭП определяют по уменьшению скорости распространения переднего фронта скачка напряжения с учетом влияния температурного изменения длины данных участков провода.
Рассмотрим выполнение предлагаемого способа на примере ЛЭП (фиг. 1). Циклическое формирование скачка напряжения производится в начале ЛЭП, с подстанции ПС 1. Используя зарегистрированные времена фиксации фронта скачка напряжения смежными устройствами контроля тока и напряжения, скорости Vij распространения переднего фронта скачка напряжения по участкам фазного провода от i до j устройств контроля тока и напряжения определяются согласно выражению
Vij=Lij/(Tj-Ti),
где Lij - длина фазного провода от i до j устройств контроля тока и напряжения с учетом изменения длины провода при изменении его средней температуры на данном участке;
Tj - зарегистрированное время фиксации фронта скачка напряжения одним из смежных устройств контроля тока и напряжения, которое расположено дальше от начала ЛЭП относительно смежного парного устройства;
Ti - зарегистрированное время фиксации фронта скачка напряжения одним из смежных устройств контроля тока и напряжения, которое расположено ближе к началу ЛЭП относительно смежного парного устройства.
О появлении гололеда на отрезке Lij судят по уменьшению скорости Vij распространения переднего фронта скачка напряжения, относительно скорости Vo распространения переднего фронта скачка напряжения до появления гололеда на проводах ЛЭП.
Пусть гололед появился на отрезке 7.
10,11
1,10
10,2
11,3
11,4
Для примера ЛЭП на фиг. 1 индексы i и j соответствуют номеру ПС или номеру узла. Скорость Vij распространения переднего фронта скачка напряжения уменьшится для V и останется неизменной для других вычисленных скоростей (V, V, V, V).
Рассмотрим формирование скачка напряжения в точке 12 (фиг. 2). К фазному проводу в начале ЛЭП на ПС 1 в точке 12 подключен высоковольтный выключатель 13, который кратковременно подключает фазный провод ЛЭП к высоковольтному конденсатору 14, второй конец которого соединен с точкой заземления 15, при этом момент замыкания синхронизирован с максимальной величиной напряжения фазного провода. Для такой синхронизации контролируют значение фазного напряжения в начале ЛЭП на ПС 1. До момента замыкания выключателя 13 конденсатор 14 разряжен. После замыкания выключателя 13 происходит заряд конденсатора 14 от фазного провода. В момент замыкания выключателя 13 напряжение в точке 12 падает почти до нуля. Затем величина напряжения в точке 12 экспоненциально возвращается к мгновенному значению фазного напряжения с постоянной времени, измеряемой единицами микросекунд. Длительность скачка напряжения будет равна постоянной времени.
Таким образом, предлагаемый способ определения мест повреждений разветвленной воздушной ЛЭП в виде появления гололеда на проводах с точностью до участка ЛЭП позволяет сделать это быстро и в автоматическом режиме, что, соответственно, даст возможность проводить мероприятия по плавке гололеда избирательно, только на участках с возникшим гололедом.