СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПРОВОДОВ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
OVERHEAD ELECTRIC LINE WIRE QUALITY CONTROL METHOD

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для непрерывного контроля качества проводов воздушной линии электропередачи.
В процессе длительной эксплуатации качество проводов воздушной линии электропередачи ухудшается. Происходит увеличение активного сопротивления проводов линии. Различные куски проводов линии сращивают болтовыми соединениями, которые с течением времени уменьшают прижимающую силу, что приводит к увеличению переходного сопротивления болтовых соединений. С течением времени происходит окисление проводов линии как токовых алюминиевых жил, так и несущих стальных жил сталь алюминиевых проводов. В результате происходит увеличение активного сопротивления самих проводов, одновременно уменьшается несущая способность проводов. Под действием механических нагрузок (ветер, гололед) деградации прочности проводов происходит удлинение проводов линии электропередачи. Рост деревьев около линии электропередачи уменьшает эффективную высоту подвеса проводов линии. Все это приводит к изменению реактивных сопротивлений линии (индуктивного и емкостного сопротивления линии).
Алюминий с годами становится более хрупким, под воздействием высоких температур теряет пластичность, что вызвано изменениями структуры металла. Структурная деградация изменяет температурный коэффициент α активного сопротивления проводов линии электропередачи, который может служить параметром контроля качества металла проводов линии электропередачи.
Деградация проводов линии электропередачи может со временем приводит к повреждению линии электропередачи. Увеличение активного сопротивления приводит к увеличению нагрева проводов линии, увеличению потерь мощности на линии электропередачи. Изменение габаритов линии электропередачи приводит к замыканию на землю.
Поэтому необходим непрерывный мониторинг качество проводов линии электропередачи.
Известен контактный способ контроля температуры провода, использующий зависимость от температуры электрического сопротивления металлов, сплавов, полупроводников или электродвижущей силы термоэлектрических пар (Туричин А.М. Электрические измерения неэлектрических величин. 5-е изд. - Л.: Энергия, 1975; Специальные термометры с термопреобразователями сопротивления/Е.И. Фандеев, Г.А. Лущаев, В.А. Карчков. - М.: Энергоатомиздат, 1987).
Недостатком контактного способа является то, что он требует непосредственного контакта первичного термопреобразователя с объектом контроля, находящимся под высоким напряжением, а это затрудняет передачу информации к вторичному измерительному прибору, находящемуся на потенциале земли.
Известен способ определения полного сопротивления линии электропередачи, принятый за прототип, который включает в себя проведение множества синхронных измерений токов и напряжений на двух концах линии, уточнение величин измеренных напряжений и токов, а также оценку полного характеристического сопротивления линии с учетом параметров ее эквивалентной схемы, вычисление значения полного характеристического сопротивления (Патент RU 2464581, МПК G01R 27/28, 20.10.2012).
Достоинством данного способа определения полного сопротивления линии электропередачи является то, что в данном способе не требуется устанавливать дополнительного оборудования на линии электропередачи, не требуется непосредственный контакт с высоковольтными проводами линии электропередачи.
Для контроля качества проводов воздушной линии электропередачи важно не абсолютное значение параметра линии (например: полного характеристического сопротивления), а важно отклонение текущих параметров линии от эталонных значений, которые сняты на исправной линии электропередачи.
Известный способ не позволяет определить важный для управления режимами работы линии электропередачи параметр - температуру проводов линии электропередачи. Кроме этого, не контролируется такой важный параметр, как температурный коэффициент активного сопротивления проводов линии электропередачи.
Таким образом, основным недостатком указанного способа являются ограниченные эксплуатационные возможности, препятствующие его прямому использованию для непрерывного контроля качества проводов воздушных линий электропередачи.
Задачей изобретения является расширение эксплуатационных возможностей за счет обеспечения непрерывного контроля качества проводов воздушной линии электропередачи, что позволит своевременно обнаружить критические изменения параметров линии электропередачи, назначить дополнительные инструментальные обследования линии, предотвратить повреждения на линии электропередачи.
Технический результат достигается тем, что в способе контроля качества проводов воздушной линии электропередачи, в котором 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, по измеренным напряжениям и токам в первом и втором местоположениях определяют полное сопротивление линии электропередачи между первым и вторым местоположениями, определяют температуру проводов линии электропередачи, согласно изобретению, на полностью исправной линии определяют эталонные параметры линии, при температуре То проводов линии электропередачи определяют эталонные продольное активное Ro, индуктивное XLo и емкостное ХСо сопротивления линии электропередачи между первым и вторым местоположениями, при температуре Т1 определяют эталонное активное сопротивление линии электропередачи R1 между первым и вторым местоположениями, определяют эталонный температурный коэффициент αо активного сопротивления проводов линии по формуле αo=(R1-Ro)/(Ro·(T1-To)), при температуре Т проводов линии электропередачи определяют текущие продольное активное R, индуктивное XL и емкостное ХС сопротивления линии электропередачи между первым и вторым местоположениями, при температуре Т′ проводов линии электропередачи определяют текущие продольное активное R′ сопротивление линии электропередачи между первым и вторым местоположениями, определяют текущий температурный коэффициент α активного сопротивления проводов линии по формуле α=(R-R′)/(R·(T-T′)), в качестве параметров, характеризующих качество проводов воздушной линии электропередачи, используют разницу текущих и эталонных сопротивлений (R-Ro), (XL-XLo), (XC-XCo) и разницу текущего и эталонного температурного коэффициента активного сопротивления проводов линии (α-αo).
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема измерения параметров линии электропередачи в соответствии с предлагаемым способом.
Измерение параметров линии, схема которого изображена на фиг.1, происходит следующим образом. Линия электропередачи соединяет пункты 1 и 2. На данной линии измеряют напряжение и ток в первом местоположении 3 на линии электропередачи, измеряют напряжение и ток во втором местоположении 4 на линии электропередачи. Измеряют температуру проводов линии электропередачи.
При этом измеренные напряжения и токи в первом 3 и втором 4 местоположениях синхронизированы по времени для того, чтобы можно было совместно обрабатывать измеренные в пунктах 3 и 4 данные. Измеренные напряжения и токи в первом 3 и втором 4 местоположениях передаются в центральный пункт 5, где из полученных данных определяется полное сопротивление Z линии электропередачи между пунктами 3 и 4. Полное сопротивление Z линии состоит из продольного активного R, индуктивного XL и емкостного ХС сопротивления линии электропередачи.
Предлагаемый способ основан на сравнении параметров исправной линии электропередачи, эталонных параметров, с текущими параметрами, снимаемыми в процессе эксплуатации линии. Значительные отклонения текущих параметров линии от эталонных параметров служит индикатором предаварийного состояния линии электропередачи. Например: значительное увеличение активного сопротивления R линии, при неизменных остальных параметрах, служит индикатором увеличения переходного сопротивления болтовых соединений проводов линии электропередачи, является основанием проведения обследования линии с помощью тепловизора, который обнаружит перегретые болтовые соединения.
Аналогично, значительное увеличение емкостного ХС сопротивления линии, при неизменных остальных параметрах, служит индикатором уменьшения средней высоты подвеса проводов линии электропередачи, является основанием проведения обследования габаритов линии с помощью лазерного сканирования.
Для работы дифференциального способа на заведомо исправной линии электропередачи замеряют эталонные параметры линии. При некоторой температуре То проводов линии электропередачи, из полного сопротивления линии Z между первым 3 и вторым 4 местоположениями определяют эталонные активное Ro, индуктивное XLo и емкостное ХСо сопротивления линии электропередачи. Для подсчета эталонного температурного коэффициента αо активного сопротивления проводов линии, дополнительно при некоторой температуре Т1 проводов линии электропередачи, из полного сопротивления линии Z между первым 3 и вторым 4 местоположениями определяют эталонное активное R1, сопротивления линии электропередачи, с помощью которого определяют величину эталонного температурного коэффициента αо активного сопротивления проводов линии по формуле αo=(R1-Ro)/(Ro·(T1-To)).
При длительной эксплуатации линии электропередачи параметры линии электропередачи отклоняются от эталонных. Для обнаружения этого отклонения непрерывно проводят измерение температуры Т проводов линии электропередачи. При данной температуре Т из полного сопротивления линии Z между первым 3 и вторым 4 местоположениями определяют текущие активное R, индуктивное XL и емкостное ХС сопротивления линии электропередачи. Измеренное при некоторой температуре Т′ проводов линии электропередачи текущее продольное активное R′ сопротивление линии электропередачи между первым 3 и вторым 4 местоположениями, используют для определения текущего температурного коэффициента α активного сопротивления проводов линии по формуле α=(R-R′)/(R′·(T-T′)).
В результате в предлагаемом способе имеется эталонный набор параметров (Ro, XLo, XCo, αo) и периодически измеряемый текущий набор параметров (R, XL, XC, α) линии. И в качестве параметров, характеризующих качество проводов воздушной линии электропередачи, используют разницу текущих и эталонных сопротивлений (R-Ro), (XL-XLo), (XC-XCo) и разницу текущего и эталонного температурного коэффициента активного сопротивления проводов линии (α-αo).
Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемый дифференциальный способ контроля качества проводов воздушной линии электропередачи имеет значительные преимущества. Непрерывный контроль качества проводов линии электропередачи позволит своевременно обнаружить критические изменения параметров линии электропередачи, назначить дополнительные инструментальные обследования линии, предотвратит повреждения на линии электропередачи.