Способ локации дефектных гирлянд изоляторов на воздушных линиях электропередачи высокого напряжения
METHOD OF LOCATION OF DEFECTIVE BUNCHES OF INSULATORS ON AIR LINES OF ELECTRIC TRANSMISSION OF HIGH VOLTAGE

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для локации дефектов в изоляции воздушных линий электропередачи (ЛЭП) высокого и сверхвысокого напряжений, например «нулевых» изоляторов в поддерживающих и натяжных гирляндах.
Известен способ локации дефектных гирлянд изоляторов на воздушных линиях электропередачи высокого напряжения, основанный на измерении интенсивности электромагнитного излучения в видимой части спектра (Левичев В.Ю., Овсянников А.Г., Сибиряков В.Г. Электронно-оптический дефектоскоп «Филин-3» // Приборы и техника эксперимента. - 1987, №2). Для этого в темное время суток измеряют интенсивность свечения, создаваемого короной на дефектной изоляции высоковольтных воздушных линий электропередачи и сопоставляют с интенсивностью свечения на неповрежденной изоляции.
Недостаток такого способа - трудоемкость диагностики, требующая обхода всей линии электропередачи, а также необходимость выполнения измерений в темное время суток.
Известен также способ локации дефектных гирлянд изоляторов на воздушных линиях электропередачи высокого напряжения (прототип), в котором дефекты диагностируются и локализуются путем измерения интенсивности электромагнитного излучения в области частот от сотен кГц до десятков МГц путем вдольтрассового облета линий электропередачи (Дикой В.П., Овсянников А.Г. Электромагнитная аэроинспекция воздушных линий электропередачи. - Электрические станции, №3, 1999). Локация повреждений изоляции (дефектов в гирляндах изоляторов) выполняется путем сопоставления (привязки) одновременно выполняемой записи видеоизображения линии электропередачи с участком осциллограммы, где наблюдается повышенная интенсивность электромагнитного излучения. Измеряемое действующее значение интенсивности электромагнитного излучения в широком спектре частот зависит от удаленности источников излучения и начальной амплитуды электромагнитной волны, которая в общем случае случайна в различные моменты времени. При передвижении вдоль трассы средняя интенсивность электромагнитного излучения, определяемая множеством различных дефектов (т.е. суммируемая от всех источников излучения), может слабо изменяться от опоры к опоре, не позволяя явно определить максимум излучения и точно локализовать дефект в изоляции.
Недостатком этого способа является низкая точность локации дефектов линейной изоляции (дефектных гирлянд).
Задачей изобретения (техническим результатом) является повышение точности локации дефектных линейных изоляторов на воздушных линиях электропередачи высокого напряжения.
д
1
2
д
д
д
i
k
д
д1
A
деф
Эта задача достигается тем, что в известном способе локации дефектных гирлянд изоляторов на воздушных линиях электропередачи высокого напряжения, основанном на регистрации электрических импульсов с помощью электромагнитного датчика и подключенного к нему электронного осциллографа (ЭО), вдоль трассы линии электропередачи на расстоянии друг от друга L прямолинейно перемещают два электромагнитных датчика (ЭМД и ЭМД) и подключенные к ним записывающие электронные осциллографы. Расстояние между датчиками L вычисляют с помощью GPS- или ГЛОНАСС навигационных систем. Посредством приемников временной синхронизации (ПВС) одновременно и с одинаковой скоростью горизонтальной развертки на осциллографы записывают осциллограммы напряжения в течение времени распространения электромагнитного импульса от одного датчика до другого τ-L/ν, где ν - скорость распространения электромагнитного импульса по воздушной линии электропередачи. На каждой из записанных осциллограмм выполняют измерение времен появления импульсов Δt (i=1…n, i - номер импульса, n - количество импульсов на первой осциллограмме) и  (j=1…m, j - номер импульса, m - количество импульсов на второй осциллограмме). Времена появления импульсов на первой и второй осциллограммах поочередно попарно суммируют . Из всех времен t выбирают ту сумму времен  ( - времена распространения электромагнитного импульса от дефектного изолятора до первого и второго электромагнитных датчиков), которая равна времени τ. Исходя из расстояния до первого электромагнитного датчика х и времени Δt определяют расстояние до места расположения дефектной гирлянды изоляторов x по выражению
деф
д1
А
x=x-Δtν.
На фиг.1 показано устройство, реализующее предлагаемый способ; на фиг. 2 представлены осциллограммы импульсов напряжения, наводимых электрическими разрядами в дефектной изоляции (дефектных гирляндах) в электромагнитных датчиках и записываемых электронными осциллографами; на фиг. 3 поясняется синхронизация горизонтальной развертки электронных осциллографов посредством приемников временной синхронизации (ПВС) и спутниковой глобальной системы навигации.
д
Устройство (фиг. 1) содержит воздушную линию электропередачи высокого напряжения (1) с дефектами линейной изоляции (2 и 3), на которой реализуется предлагаемый способ. Дефектная гирлянда с дефектным/нулевым изолятором (дефект под номером 2) находится между электромагнитными датчиками (4), расположенными совместно с электронными осциллографами (5) вдоль линии электропередачи на некотором расстоянии L. В качестве электромагнитных датчиков могут применяться антенны различных конструкций, например рамочные.
1
i
2
k
д
д
д
д
2
1
2
1
2
1
1
1
1
2
2
2
i
k
д
γ
γ
A
1
д1
2
2
2
0.5
Способ осуществляется следующим образом. Над линией электропередачи перемещают (например, с помощью беспилотных летательных аппаратов) электромагнитные датчики ((4) - фиг. 1), к которым подключены ЭО ((5) - фиг. 1), горизонтальные развертки которых запускают одновременно с помощью ПВС (6) - фиг. 3 [Филимонов С.Н. О некоторых проблемах синхронизации точного времени сигнала ГЛОНАСС // T-Comm. 2013, №7, с. 130-132]. ПВС синхронизируются спутником (7) (фиг. 3) или системой спутников. На каждой осциллограмме (записи электромагнитных импульсов) измеряют времена начала/появления импульсов Δt: для сигналов первого ЭМД и, соответственно, на первой осциллограмме эти времена обозначают как Δt, для - второго ЭМД и второй осциллограммы - . Путем поочередного парного сложения времен появления импульсов на разных осциллограммах выбирают ту сумму времен t, которая равна времени распространения импульса от одного электромагнитного датчика до другого - τ. Время τ=L/ν определяют на основе расстояния между электромагнитными датчиками L=((X-X)+(Y-Y)+(Z-Z)). Пространственные координаты датчиков {X,Y,Z} и {X,Y,Z} измеряют и записывают одновременно с осциллограммами во время движения посредством GPS- или ГЛОНАСС навигаторов, устанавливаемых на летательные аппараты. Скорость распространения электромагнитной волны в воздухе принимают равной ν≅300 м/мкс. Обозначая времена появления импульсов от первого датчика Δt (i=1…n - номер импульса на первой осциллограмме), а от второго - , (k=1…n⋅m) - номер импульса на первой второй), рассчитывают времена  (k=1…n⋅m). Из всех времен tвыбирают то, которое равно τ, и обозначают его как t, а слагаемые, входящие в t, как Δt и . На основе известного положения первого ЭМД (х) определяют место расположения дефектной гирлянды изоляторов по выражению:
д
1
д1
1
1
2
2
2
3
д
A
2
2
деф
д1
A
д1
На фиг. 2 показаны импульсы напряжения, формируемые тремя дефектами в линии электропередачи ((2-3) - фиг. 1), один из которых (2) расположен между электромагнитными датчиками (4). Расстояние между электромагнитными датчиками L=3000 м. На первой осциллограмме, полученной от первого ЭМД (фиг. 2, а), расположенного на расстоянии х от условного начала линии, времена появления импульсов составляют: первого импульса напряжения (u)-Δt=1,67 мкс, второго (u)-Δt=6,7 мкс. На осциллограмме, полученной путем измерения напряжений на втором ЭМД (фиг. 2, б), времена появления сигналов ( и ) соответственно равны:  и . Все суммы времен появления сигналов на обеих осциллограммах равны (в мкс):; ; ; . Одна из сумм времен распространения сигналов (t) равна времени пробега электромагнитной волны по диагностируемому участку (τ=10 мкс), поэтому внутри этого участка имеется дефект. Определяем  (Δt=Δt, ). Координата расположения дефекта (2) определяется по импульсам u и  (фиг. 2). Расстояние до дефектной гирлянды равно x=x-Δt⋅ν=x-6,7⋅300 (м).
A
2
д
д1
д
A
деф
Таким образом, увеличение точности определения координат дефектной гирлянды изоляторов осуществляется на основе измерения времен появления импульсов напряжения (Δt=Δt или ), формируемых электрическим разрядом в дефектной гирлянде изоляторов, на двух одновременно записываемых осциллограммах, посредством электромагнитных датчиков и осциллографов, расположенных вдоль трассы воздушной линии электропередачи на расстоянии L. По известным координате первого электромагнитного датчика х, расстоянию между обоими датчиками L, времени Δt и скорости распространения электромагнитной волны ν рассчитывается расстояние до дефектной гирлянды изоляторов x.