22
Май–июнь 2012
|
www.tdworld.com, www.tdworld.ru
ЛЭП
Пропускная способность
Линейный
монтёр
из
компании
Fabricom Gdf Suez
в
Бельгии
устанавливает
датчик
Ampacimon
на
одной
из
150-
киловольт
-
ных
линий
компании
Elia.
Диспетчерские центры
энергосистем ориентируются
на динамическую оценку
пропускной способности ЛЭП
Инновационная система мониторинга оказывает
положительное воздействие на бельгийские
и французские линии электропередачи
Эрик Клоет (Eric Cloet),
Elia,
Джин-Люк Дос Сантос (Jean-Luc Dos Santos),
RTE
Б
ыстро
растущий
объём
энергии
,
получаемой
от
возобновляемых
источников
,
особенно
от
крупных
ветроэнергетических
установок
,
рас
-
положенных
в
прибрежных
и
оффшорных
зо
-
нах
,
повлёк
за
собой
необходимость
дополнительной
пропускной
способности
ЛЭП
.
Однако
операторы
пе
-
редающих
систем
(Transmission System Operators —
TSOs)
сталкиваются
с
огромной
проблемой
в
обеспе
-
чении
доставки
электроэнергии
,
а
именно
с
увеличи
-
вающимся
сопротивлением
строительству
новых
ли
-
ний
электропередачи
.
В
таких
условиях
операторы
не
имеют
иного
выбора
кроме
исследования
новых
идей
,
позволяющих
увеличить
пропускную
способность
су
-
ществующих
линий
.
Столкнувшись
с
этой
проблемой
,
компания
Elia
(
бельгийский
системный
оператор
)
решила
принять
уча
-
стие
в
проекте
под
названием
Ампасимон
(Ampacimon),
который
инициировал
Университет
г
.
Льежа
в
Бельгии
,
нацеленный
на
мониторинг
пропускной
способности
линий
по
току
.
Компания
Elia
в
этом
проекте
объедини
-
лась
с
французской
компанией
RTE.
Разработка
про
-
екта
и
полевые
испытания
,
которые
продолжались
два
года
,
успешно
завершились
в
2010
г
.
Мониторинг
в
реальном
времени
Серьёзной
проблемой
,
относящейся
к
электриче
-
ской
нагрузке
высоковольтных
воздушных
линий
,
яв
-
ляется
расстояние
от
низшей
точки
провода
до
зем
-
ли
*,
которое
зависит
от
нескольких
факторов
,
включая
постоянно
изменяющиеся
погодные
условия
.
Это
означает
,
что
стрела
провеса
провода
постоянно
из
-
меняется
,
оказывая
влияние
на
расстояние
до
земли
и
в
конечном
счёте
на
допустимый
уровень
токовой
на
-
грузки
по
условиям
нагрева
.
Ранее
трудности
,
связан
-
ные
с
прогнозом
погоды
,
выражались
в
традиционных
требованиях
обеспечения
общественной
безопасно
-
сти
и
надёжности
самой
системы
передачи
электро
-
энергии
.
Если
системные
операторы
должны
увеличить
про
-
пускную
способность
воздушных
линий
передачи
,
га
-
рантируя
при
этом
,
что
нормируемый
габарит
линии
обеспечивается
,
то
им
необходима
аппаратура
,
кото
-
рая
определяет
в
реальном
времени
существующую
пропускную
способность
и
стрелу
провеса
проводов
путём
прямых
измерений
,
без
необходимости
вникать
в
ненадёжные
данные
,
основанные
на
теоретических
моделях
.
*
Расстоянию
от
низшей
точки
провода
до
поверхности
зем
-
ли
в
отечественной
литературе
соответствует
термин
«
га
-
барит
линии
» (
Прим
.
науч
.
ред
.
)
23
www.tdworld.ru, www.tdworld.com
|
Май–июнь 2012
ЛЭП
Пропускная способность
Линейный
электромонтёр
компании
RTE
устанавливает
датчик
Ampacimon (
в
виде
накладки
)
на
высоковольтную
линию
245
кВ
,
ис
-
пользуя
соответствующие
технологии
монтажа
под
напряжением
.
Гистограммы
случаев
измерения
реальных
нагрузок
и
допустимых
номинальных
значений
динамических
нагрузок
.
Вертикальная
красная
линия
соответствует
статической
номинальной
нагрузке
1200
А
,
а
чёрная
обозначает
определённый
оператором
максимум
1400
А
.
Очевидно
,
что
тестируемая
линия
передачи
имеет
значительный
резерв
пропускной
способности
,
который
имеется
в
распоряжении
,
но
не
используется
.
«
Умный
»
датчик
Ампасимόн
Ампасимон
представляет
собой
«
умный
»
датчик
,
ко
-
торый
крепится
непосредственно
к
проводу
воздушной
линии
.
Он
может
в
реальном
времени
оценить
величину
стрелы
провеса
провода
без
необходимости
использо
-
вания
других
дополнительных
данных
,
таких
как
вели
-
чина
нагрузки
,
топология
местности
,
параметры
прово
-
да
и
погодные
условия
.
Система
Ампасимон
выполняет
это
путём
анализа
вибраций
провода
,
определяя
часто
-
ты
собственных
колебаний
пролёта
линии
электропере
-
дачи
.
Частоты
собственных
колебаний
создают
точную
картину
провеса
провода
в
пролёте
.
Большая
стрела
провеса
провода
соответствует
более
низким
собствен
-
ным
частотам
и
наоборот
.
Внешние
условия
,
такие
как
токовая
нагрузка
,
погода
,
топология
,
колебания
под
-
вески
,
ползучесть
металла
,
снег
и
лёд
,
воздействуют
на
провес
провода
,
и
,
следовательно
,
автоматически
учитываются
в
определяемых
значениях
частот
.
Та
-
ким
образом
,
этот
метод
даёт
прямую
оценку
величины
стрелы
провеса
в
отличие
от
других
методов
,
которые
определяют
провес
по
измерениям
температуры
прово
-
да
и
информации
о
других
параметрах
.
Измерительные
модули
могут
устанавливаться
в
любом
месте
провода
,
подвешенного
между
двумя
опо
-
рами
.
При
использовании
акселерометров
(
измерите
-
лей
ускорения
)
даже
незначительное
колебание
прово
-
да
величиной
1
мм
может
быть
определено
на
самой
низкой
частоте
для
типового
пролёта
линии
(
на
номи
-
нальной
частоте
0,15
Гц
),
при
этом
даже
ещё
меньшие
колебания
могут
быть
определены
на
более
высоких
частотах
.
Данные
обрабатываются
сигнальным
про
-
цессором
(DSP)
и
с
помощью
глобальной
системы
мо
-
бильной
связи
(GSM)
или
групповой
радиосвязи
(GPRS)
отсылаются
на
удалённый
сервер
,
где
они
обобщаются
и
детально
анализируются
,
чтобы
дать
окончательные
цифры
.
Когда
устройство
Ампасимон
установлено
на
про
-
воде
,
оно
находится
под
воздействием
местного
электромагнитного
поля
и
,
таким
образом
,
является
автономным
.
Более
того
,
устройство
не
нуждается
в
калибровке
,
т
.
к
.
величина
стрелы
провеса
провода
вы
-
водится
из
найденных
значений
частот
колебаний
,
а
не
из
амплитуды
сигнала
.
Модули
имеют
400
мм
в
длину
и
весят
примерно
8
кг
.
Они
крепятся
к
высоковольтным
проводам
и
монтируются
обычными
способами
.
Принцип
работы
Что
представляет
собой
стрела
провеса
провода
,
хорошо
известно
по
определению
:
это
максимальное
расстояние
по
вертикали
между
провисающим
по
цеп
-
ной
линии
проводом
и
её
воображаемой
хордой
(
между
двумя
точками
крепления
).
Измерения
стрелы
провеса
провода
требуют
вре
-
мени
и
обычно
выполняются
работающими
на
земле
специалистами
.
Тем
не
менее
и
с
помощью
анализа
24
Май–июнь 2012
|
www.tdworld.com, www.tdworld.ru
5
10
15
20
25
5
10
15
20
25
Величина
стрелы
провеса
,
определённая
системой
Ампасимон
,
м
Величина
стрелы
провеса
,
установленная
измерением
на
местности
,
м
Сопоставление
величин
стрел
провеса
провода
,
измеренных
на
местности
и
системой
Ампасимон
ELIA Mo
дуль
1
ELIA Mo
дуль
3
ELIA Mo
дуль
4
RTE Mo
дуль
5
и
15
RTE Mo
дуль
7
RTE Mo
дуль
8
RTE Mo
дуль
9
Точное
совпадение
Отклонение
на
±0,2
м
Отклонение
на
±0,2
м
Сравнение
величин
стрел
провеса
провода
,
измеренных
специалистами
,
и
соответствую
-
щих
величин
,
найденных
с
помощью
системы
Ампасимон
,
показывает
,
что
между
ними
очень
незначительная
разница
.
ЛЭП
Пропускная способность
динамики
поведения
провода
эта
проблема
также
мо
-
жет
быть
решена
и
легко
определена
стрела
провеса
.
Единственным
параметром
,
который
должен
быть
из
-
вестен
,
является
частота
собственных
колебаний
про
-
вода
,
потому
что
между
частотой
и
провесом
провода
существует
определённая
зависимость
.
Важно
здесь
отметить
,
что
зависимость
между
этими
величинами
не
включает
никакие
другие
параметры
,
кроме
гравитаци
-
онной
постоянной
.
Процесс
сравним
с
качанием
маятника
.
Если
он
ка
-
чается
,
то
частота
его
колебаний
не
зависит
от
его
мас
-
сы
;
частота
колебаний
связана
только
с
его
длиной
.
Таким
образом
,
используя
систему
,
позволяющую
определить
перемещение
провода
и
способную
по
этому
перемещению
установить
частоту
собствен
-
ных
колебаний
,
можно
сразу
же
найти
величину
стрелы
провеса
провода
,
не
нуждаясь
ни
в
каких
других
данных
,
таких
,
например
,
как
длина
пролёта
,
масса
провода
,
натяжение
и
т
.
д
.
Практическое
применение
Несколько
модулей
Ампасимон
установлены
на
высоковольтных
линиях
передачи
компаний
Elia
и
RTE,
и
была
развернута
система
,
которая
включа
-
ет
линии
связи
с
двумя
национальными
диспетчер
-
скими
центрами
.
Проведённые
полевые
испытания
подтвердили
возможность
установки
модуля
в
лю
-
бом
месте
пролёта
линии
,
а
простота
крепления
на
зажимах
сделала
этот
процесс
доступным
.
К
тому
же
в
зонах
,
где
особенно
велики
нагрузки
,
возмож
-
ность
установки
модулей
без
необходимости
отклю
-
чать
всю
систему
облегчила
планирование
и
ускори
-
ла
выполнение
проекта
.
На
этапе
приёмо
-
сдаточных
испытаний
был
определён
набор
частот
собствен
-
ных
колебаний
проводов
.
Этот
важнейший
этап
по
-
требовал
повышенного
внимания
.
Оценка
величины
стрелы
провеса
провода
Чтобы
проверить
работу
систе
-
мы
в
полном
объёме
,
независимые
наземные
специалисты
измеряли
стрелу
провеса
в
заданной
точке
в
течение
нескольких
дней
на
многих
пролётах
с
разными
проводами
и
длиной
пролёта
,
как
для
промежу
-
точных
пролётов
,
так
и
для
анкерных
.
Сравнение
результатов
показало
,
что
предельная
погрешность
составляет
примерно
200
мм
,
что
достаточно
для
предсказания
предельно
допустимой
нагрузки
в
линии
.
Сравнивая
результаты
,
можно
утверждать
,
что
система
Ампасимон
выполняет
достаточно
точные
изме
-
рения
стрел
провеса
провода
во
всём
диапазоне
высот
с
подвеса
макси
-
мальной
погрешностью
менее
200
мм
,
что
обеспечивает
точность
определе
-
ния
стрелы
провеса
±2%.
Как
показали
наблюдения
,
на
из
-
менения
стрелы
провеса
провода
влияют
не
только
изменения
токовой
нагрузки
,
но
,
как
и
можно
было
ожи
-
дать
,
в
значительной
степени
измене
-
ния
погодных
условий
.
Пропускная
способность
линии
по
току
Основной
целью
определения
динамической
но
-
минальной
величины
тока
линии
является
увеличение
пропускной
способности
.
Поэтому
важно
было
количе
-
ственно
оценить
возможное
увеличение
допустимой
токовой
нагрузки
с
учётом
влияния
всех
параметров
.
Наблюдения
в
течение
более
года
подтвердили
,
что
допустимая
максимальная
нагрузка
по
току
в
большин
-
стве
случаев
значительно
выше
статической
нагрузки
,
по
крайней
мере
на
20%.
Распределение
направлений
ветра
в
течение
года
,
показывающее
время
в
%
для
каждого
направления
в
г
.
Сейнт
Назаир
,
Франция
.
Среднее
значение
скорости
ветра
,
м
/
с
Случаи
измерения
скорости
ветра
, %
Среднее
значение
скорости
ветра
и
его
направление
для
случаев
измерения
скорости
в
реальном
времени
Направление
ветра
(
в
градусах
)
Линия
электро
-
пере
-
дачи
Лаборатория
климатологии
и
топоклиматологии
,
Университет
г
.
Льеж
25
www.tdworld.ru, www.tdworld.com
|
Май–июнь 2012
Изменение
величины
стрелы
провеса
провода
и
максимально
допустимый
ток
во
время
испытаний
ВЛ
150
кВ
Брюгге
—
Слейкенс
в
Бельгии
.
Статический
номинальный
ток
составляет
613
А
.
ЛЭП
Пропускная способность
В
значительной
степени
допустимая
то
-
ковая
нагрузка
зависит
от
преобладающих
погодных
условий
и
особенно
восприим
-
чива
к
скорости
и
направлению
ветра
.
Во
французской
Бретани
условия
являются
благоприятными
,
т
.
к
.
линия
передачи
поч
-
ти
перпендикулярна
к
преобладающему
направлению
ветра
в
этом
прибрежном
регионе
и
скорости
ветра
обычно
выше
среднего
значения
.
Важно
отметить
,
что
даже
ветры
с
от
-
носительно
низкими
скоростями
оказывают
существенное
влияние
на
номинальную
ве
-
личину
тока
линии
.
Так
,
перпендикулярный
к
линии
ветер
со
скоростью
2,4
м
/
с
даёт
воз
-
можность
увеличить
допустимую
токовую
нагрузку
более
чем
на
50%
по
сравнению
с
обычной
статической
нагрузкой
.
Реаль
-
но
скорость
ветра
значительно
изменяет
-
ся
как
во
времени
,
так
и
по
направлению
,
так
что
оценка
на
основании
единичного
измерения
скорости
и
направления
ветра
может
ввести
в
заблуждение
и
привести
к
завышенной
оценке
допустимого
тока
ли
-
нии
.
Прямое
измерение
стрелы
провеса
провода
,
как
доказано
,
представляет
собой
надёжный
метод
оценки
возможного
уве
-
личения
пропускной
способности
линии
,
так
как
при
этом
учитываются
все
местные
факторы
.
При
проведении
недавних
экспериментов
в
Бельгии
линия
передачи
была
под
увеличенной
нагрузкой
,
поч
-
ти
равной
номинальной
пропускной
способности
за
счёт
отключения
параллельной
линии
.
Во
время
теста
,
ког
-
да
температура
провода
была
150
о
С
и
скорость
ветра
составляла
8
м
/
с
,
стрела
провеса
провода
оставалась
значительно
больше
той
,
которая
соответствует
мини
-
мальному
габариту
линии
.
При
этом
токовая
нагрузка
составляла
почти
200%
в
течение
нескольких
часов
.
В
заключительной
стадии
теста
линия
передачи
должна
была
пропустить
расчётную
максимальную
токовую
на
-
грузку
,
чтобы
подтвердить
,
что
стрела
провеса
провода
остаётся
ниже
максимально
допустимого
уровня
.
П р и м е
-
н е н и е
с и с т е м
м о н и
-
торинга
состояния
воздушных
линий
является
перспективной
и
сравнительно
малозатратной
технологией
для
повышения
пре
-
делов
передаваемой
мощности
по
электрическим
сетям
и
несо
-
поставимо
с
новым
строитель
-
ством
(
АЭС
и
ПС
).
Как
известно
,
допустимая
токовая
нагрузка
воздушных
линий
ограничивает
-
ся
двумя
основными
факторами
:
допустимыми
нагревом
провода
по
условию
сохранения
механиче
-
ской
прочности
и
стрелой
прове
-
са
.
Многие
системы
мониторин
-
га
состояния
воздушных
линий
,
предлагаемые
зарубежными
и
отечественными
производителя
-
ми
,
ориентированы
на
измерение
температуры
проводов
.
Соот
-
ветственно
,
при
мониторинге
и
управлении
режимом
темпера
-
тура
не
должна
превышать
по
-
роговое
значение
,
при
котором
выполняются
оба
вышеуказан
-
ных
условия
.
Данное
предельное
значение
температуры
провода
должно
быть
заранее
определено
расчётным
путём
с
учётом
фак
-
тического
состояния
(
габаритов
)
линии
на
всех
её
участках
.
Таким
образом
,
точность
определе
-
ния
зависимости
габаритов
от
температуры
будет
значитель
-
но
влиять
в
конечном
итоге
на
допустимые
токовые
нагрузки
линии
.
Предлагаемая
в
статье
тех
-
нология
мониторинга
включает
в
себя
дополнительно
расчёт
габа
-
ритов
линии
на
основе
некой
мо
-
дели
,
описывающей
зависимость
стрелы
провеса
провода
от
часто
-
ты
его
собственных
колебаний
.
Данный
подход
является
иннова
-
ционным
для
российских
энерге
-
тиков
и
нуждается
во
всесторон
-
нем
анализе
и
апробации
перед
применением
.
Дополнительно
вызывают
сомнение
приведённые
в
статье
показатели
–
длитель
-
ная
работа
провода
с
двукрат
-
ной
перегрузкой
и
температурой
150
о
С
.
Не
возможно
не
согласиться
с
утверждением
о
том
,
что
вне
-
дрение
подобных
систем
потре
-
бует
значительного
развития
технологии
управления
режима
-
ми
энергосистем
по
условию
обе
-
спечения
допустимых
нагрузок
оборудования
.
КОММЕНТАРИЙ
Роман Шамонов, к.т.н., заместитель начальника
службы электрических режимов
ОАО «ФСК ЕЭС»
26
Май–июнь 2012
|
www.tdworld.com, www.tdworld.ru
ЛЭП
Пропускная способность
Модель
линии
для
прогнозирования
Существующие
линии
передачи
,
работающие
в
условиях
максимально
допустимой
пропускной
способ
-
ности
,
уже
приносят
пользу
,
но
возможность
надёжно
-
го
прогноза
даёт
операторам
диспетчерских
центров
время
на
опережение
,
чтобы
использовать
дополни
-
тельную
пропускную
способность
.
Система
Ампасимон
способна
дать
четырёхчасовой
прогноз
пропускной
спо
-
собности
конкретной
линии
,
за
которой
велось
длитель
-
ное
наблюдение
.
Например
,
для
существующей
линии
с
протекающим
током
800 A
система
Ампасимон
будет
прогнозировать
в
реальном
времени
,
что
ток
в
линии
элек
-
тропередачи
можно
увеличить
как
минимум
до
1400
А
в
течение
ближайших
четырёх
часов
.
Такая
модель
прогноза
была
разработана
в
2010
г
.
и
будет
проверена
на
практике
операторами
компаний
RTE
и
Elia
в
2012
г
.
В
Бретани
прогноз
на
целый
год
показал
,
что
мож
-
но
использовать
существующую
линию
на
пропускание
тока
1400
А
в
течение
более
50%
времени
.
Прогноз
оказался
неточным
для
0,56%
времени
,
и
даже
в
этих
отдельных
случаях
оператор
центра
управления
имел
предупреждение
о
необходимости
предпринять
соот
-
ветствующие
действия
и
снизить
нагрузку
в
линии
до
нового
уровня
.
Шаг
в
будущее
Энергетические
системы
сейчас
находятся
в
начале
новой
эры
благодаря
«
умным
»
датчикам
и
соответству
-
ющим
системам
.
Для
дальнейшего
успеха
потребуются
полностью
надёжные
системы
с
соответствующей
ав
-
тономией
,
лёгкой
связью
и
полной
интеграцией
дан
-
ных
.
В
течение
двух
последних
лет
система
Ампасимон
была
с
большим
успехом
испытана
на
высоковольтных
передающих
линиях
150, 245
и
400
кВ
.
Инновационный
подход
и
успех
системы
Ампасимон
убедил
в
пользе
этого
метода
специалистов
,
включая
линейных
элек
-
тромонтёров
,
которые
оценили
простоту
установки
ап
-
паратуры
.
Чтобы
воспользоваться
преимуществами
мони
-
торинга
и
динамической
оценки
токовой
нагрузки
в
реальном
времени
,
диспетчеры
должны
быть
готовы
согласовывать
свои
традиционные
методы
управле
-
ния
электрическими
системами
с
динамическими
данными
,
получае
-
мыми
от
системы
Ампасимон
.
Для
операторов
диспетчерских
центров
это
трудный
шаг
,
но
он
будет
не
-
избежен
,
если
им
придётся
решать
проблемы
крупномасштабной
инте
-
грации
возобновляемых
и
распре
-
делённых
источников
энергии
.
Система
Ампасимон
готова
к
реальному
использованию
.
Бель
-
гийская
компания
Ampacimon S.A.
ещё
в
2010
г
.
выпустила
на
миро
-
вой
рынок
датчик
Ampacimon.
Он
станет
ещё
более
привлекатель
-
ным
проектом
,
как
с
технической
,
так
и
экономической
точек
зрения
,
когда
можно
будет
составлять
и
ре
-
ализовывать
более
ранние
прогно
-
зы
,
основанные
на
предсказаниях
погоды
и
регрессионном
анализе
результатов
длительных
наблюде
-
ний
.
Эрик
Клоет
(Eric Cloet, [email protected])
по
-
лучил
диплом
инженера
в
области
электромехани
-
ки
,
а
также
степень
магистра
по
информатике
по
-
сле
окончания
университета
в
Брюсселе
,
он
также
имеет
степень
магистра
в
области
менеджмента
по
окончании
Школы
Менеджмента
в
г
.
Влерик
.
Во
-
просами
электроснабжения
начал
заниматься
по
-
сле
получения
опыта
работы
в
секторе
распределе
-
ния
электроэнергии
в
начале
карьеры
.
За
более
чем
20
лет
работы
в
области
электроэнергетики
он
за
-
нимал
ряд
должностей
,
связанных
с
планированием
,
инвестированием
и
аудитом
,
а
также
с
вопросами
за
-
мены
оборудования
и
его
технического
обслужива
-
ния
.
Е
. Cloet
активно
сотрудничает
с
национальны
-
ми
и
международными
организациями
.
В
настоящее
время
он
работает
в
Управлении
по
связям
с
потре
-
бителями
компании
Elia,
которая
является
бельгий
-
ским
оператором
систем
передачи
электроэнергии
.
Eric Cloet
отвечает
за
нормативные
документы
,
кон
-
тракты
и
качественное
подключение
.
Жан
-
Люк
Дос
Сантос
(Jean-Luc Dos-Santos,
получил
диплом
инженера
в
области
электротехники
и
автоматики
после
окончания
ENSEEIHT
в
г
.
Тулузе
,
Франция
,
и
начал
работать
в
EDF.
Затем
он
перешёл
в
компа
-
нию
RTE,
которая
является
французским
операто
-
ром
систем
передачи
электроэнергии
.
Деятельность
J.-L. Dos-Santos
связана
с
вопросами
управления
энергосистемами
.
В
настоящее
время
он
занима
-
ет
должность
старшего
эксперта
-
консультанта
в
Управлении
передачи
электроэнергии
компании
RTE.
Упомянутые
в
статье
компании
:
Ampacimon S.A. | www.ampacimon.com
Elia | www.elia.be
Fabricom GTI | www.bafricom-gdfsues.com
RTE | www.RTE-france.com
Оригинал статьи: Диспетчерские центры энергосистем ориентируются на динамическую оценку пропускной способности ЛЭП
Инновационная система мониторинга оказывает положительное воздействие на бельгийские и французские линии электропередачи.
Комментарий к статье:
Роман Шамонов, к.т.н., заместитель начальника службы электрических режимов ОАО «ФСК ЕЭС».
