Локационный метод обнаружения гололёда на проводах воздушных ЛЭП

Page 1
background image

Page 2
background image

74

АНАЛИТИКА

СЕТИ  РОССИИ

74

в

о

з

д

у

ш

н

ы

е

 Л

Э

П

воздушные ЛЭП

Г

ололёдные

 

аварии

 

на

 

воз

-

душных

 

линиях

 

электропе

-

редачи

  (

ЛЭП

составляют

 

для

 

территории

 

России

 

около

 25% 

от

 

общего

 

количества

 

повреждений

 

на

 

воздушных

 

ли

-

ниях

а

 

их

 

продолжительность

 

составляет

 

около

 40% 

от

 

общей

 

продолжительности

 

всех

 

аварий

-

ных

 

отключений

 [1]. 

Гололёдные

 

аварии

 

являются

 

одними

 

из

 

са

-

мых

 

тяжёлых

 

и

 

трудноустранимых

 

аварий

 

на

 

воздушных

 

линиях

При

 

этом

 

возникают

 

массовые

 

прови

-

сания

 

и

 

обрывы

 

проводов

разру

-

шения

 

арматуры

поломки

 

опор

 

воздушных

 

ЛЭП

Аварии

 

имеют

 

массовый

 

характер

 

и

 

приносят

 

большой

 

ущерб

Ликвидация

 

их

 

последствий

 

затруднена

 

из

-

за

 

зим

-

него

 

бездорожья

мёрзлого

 

грунта

 

и

 

разбросанности

 

по

 

линии

 

одно

-

временно

 

поражённых

 

участков

.

Многочисленные

 

аварии

 

по

-

казали

что

 

оптимально

 

спроекти

-

ровать

 

линию

  (

сведя

 

этот

 

процесс

 

только

 

к

 

расчёту

 

и

 

определению

 

геометрических

 

параметров

 

ли

-

нии

без

 

использования

 

различных

 

способов

 

и

 

устройств

ограничива

-

ющих

 

и

 

предупреждающих

 

атмос

-

ферные

 

воздействия

 

на

 

неё

не

-

возможно

 [2].

Процесс

 

образования

 

гололёда

 

на

 

проводах

 

воздушных

 

линий

 

за

-

висит

 

от

 

климатического

 

района

 

и

 

подчиняется

 

определённым

 

метео

-

рологическим

 

закономерностям

зависит

 

от

 

влажности

 

и

 

температу

-

ры

 

окружающего

 

воздуха

ветрово

-

го

 

режима

На

 

образование

 

гололё

-

да

 

влияет

 

также

 

диаметр

 

проводов

высота

 

их

 

подвеса

жёсткость

 

их

 

крепления

исключающая

 

закру

-

чивание

величина

 

протекающего

 

нагрузочного

 

тока

.

В

 

настоящее

 

время

 

существуют

 

два

 

направления

 

обнаружения

 

го

-

лолёда

• 

прогнозирование

 

вероятности

 

возможного

 

гололёдообразо

-

вания

 

на

 

основе

 

метеороло

-

гических

 

данных

 

воздушной

 

среды

окружающей

 

провода

с

 

учётом

 

технических

 

параме

-

тров

 

ЛЭП

;

• 

непосредственный

 

контроль

 

процесса

 

гололёдообразова

-

ния

 

на

 

проводах

 

с

 

помощью

 

датчиков

 

и

 

устройств

 

обна

-

ружения

 

гололёда

 [3—6], 

что

 

позволяет

 

достаточно

 

точно

 

определять

 

момент

 

начала

 

его

 

плавки

.

Прогнозирование

 

гололёдо

-

образования

 

на

 

основе

 

метео

-

рологических

 

данных

 

воздушной

 

среды

 

применяют

 

во

 

многих

 

стра

-

нах

где

 

обледенение

 

линий

 

элек

-

тропередачи

 

является

 

актуальной

 

проблемой

чтобы

 

смягчить

 

или

 

избежать

 

его

 

влияния

 

на

 

работо

-

способность

 

этих

 

линий

.

В

 

настоящее

 

время

 

нет

 

опре

-

делённой

 

модели

 

гололёдных

 

отложений

которая

 

может

 

до

-

стоверно

 

учитывать

 

все

 

физиче

-

ские

 

и

 

механические

 

процессы

участвующие

 

в

 

обледенении

поэтому

 

при

 

таком

 

прогнозе

 

ко

-

личество

 

ложных

 

тревог

 

бывает

 

достаточно

 

велико

К

 

тому

 

же

 

данные

 

прогноза

 

не

 

могут

 

быть

 

конкретным

 

указанием

 

о

 

начале

 

плавки

 

гололёда

образовавшего

-

ся

 

на

 

проводах

 

воздушных

 

линий

 

электропередачи

.

Практическое

 

применение

 

для

 

обнаружения

 

гололёда

 

наш

-

ли

 

метод

 

взвешивания

 

проводов

 

[5, 6] 

и

 

метод

 

локационного

 

зон

-

дирования

 

ЛЭП

 [3, 4]. 

Известно

что

 

нарастание

 

го

-

лолёда

 

до

 

аварийных

 

пределов

 

может

 

произойти

 

за

 

считанные

 

часы

Подготовка

 

к

 

действию

 

устройства

 

для

 

плавки

 

гололёда

 

требует

 

времени

 

от

 

одного

 

часа

 

и

 

более

Поэтому

 

для

 

эффективной

 

борьбы

 

с

 

гололёдом

 

важны

 

два

 

фактора

:

•  

раннее

 

обнаружение

 

начала

 

гололёдообразования

;

•  

достоверная

 

и

 

надёжная

 

ин

-

формация

 

о

 

динамике

 

гололё

-

дообразования

.

В

 

настоящее

 

время

 

для

 

кон

-

троля

 

воздушных

 

линий

 

в

 

России

 

используется

  «

Автоматизирован

-

ная

 

информационная

 

система

 

контроля

 

гололёдообразования

 

(

АИСКГ

)» [5, 6], 

а

 

за

 

рубежом

 — 

си

-

стема

  «

САТ

-1» (

концерн

 NEXANS) 

[7].

В

 

упомянутых

 

системах

 

для

 

об

-

наружения

 

гололёда

 

применяют

-

ся

 

весовые

  (

тензометрические

точечные

 

датчики

определяющие

 

вес

 

гололёдного

 

отложения

 

только

 

около

 

одной

 

опоры

 

ЛЭП

 

и

 

пере

-

Локационный метод 

обнаружения гололёда 

на проводах воздушных 

ЛЭП

Ренат МИНУЛЛИН, Казанский государственный энергетический университет 

(ФГБОУ ВПО «КГЭУ»), профессор, д.ф.-м.н.


Page 3
background image

75

 1 (22), 

январь

февраль

, 2014

75

дающие

 

данные

 

на

 

диспетчерский

 

пункт

 

с

 

использованием

 

средств

 

те

-

лемеханики

Для

 

расширения

 

зоны

 

контроля

 

применяются

 

устройства

 

видеонаблюдения

Общая

 

гололёд

-

ная

 

ситуация

 

на

 

ЛЭП

 

определяется

 

путём

 

прогнозирования

 

опасных

 

гололёдных

 

отложений

 

на

 

основе

 

текущих

 

метеорологических

 

данных

 

(

температура

 

и

 

влажность

 

окружаю

-

щей

 

среды

направление

 

и

 

скорость

 

ветра

), 

а

 

также

 

данных

 

о

 

температу

-

ре

 

токонесущего

 

провода

 [5, 6].

АИСКГ

 

состоит

 

из

 

пунктов

 

кон

-

троля

расположенных

 

на

 

линиях

 

электропередачи

 

в

 

местах

 

наиболее

 

вероятного

 

гололёдообразования

и

 

приёмных

 

пунктов

расположенных

 

в

 

диспетчерских

 

центрах

.

К

 

сожалению

вес

 

провода

 

с

 

го

-

лолёдными

 

отложениями

 

измеряет

-

ся

 

на

 

отдельных

 

пролётах

 

воздуш

-

ной

 

линии

в

 

то

 

время

 

как

 

гололёд

 

может

 

образоваться

 

и

 

на

 

других

неконтролируемых

пролётах

 

линии

где

 

он

 

не

 

будет

 

обнаружен

Поэтому

 

для

 

повышения

 

достоверности

 

из

-

мерений

 

необходимо

 

увеличивать

 

количество

 

датчиков

 

и

 

устройств

передающих

 

их

 

показания

 

на

 

пункт

 

управления

что

 

является

 

достаточ

-

но

 

сложной

 

технической

 

задачей

.

Метод

 

локационного

 

зондирова

-

ния

 

заключается

 

в

 

подаче

 

импульс

-

ного

 

сигнала

 

в

 

контролируемую

 

линию

 

и

 

определении

 

времени

за

-

траченного

 

на

 

его

 

распространение

 

вдоль

 

провода

 

в

 

прямом

 

и

 

обрат

-

ном

 

направлениях

 

после

 

отраже

-

ния

 

от

 

конца

 

линии

 

либо

 

от

 

высоко

-

частотного

 (

ВЧ

заградителя

 [3, 4]. 

Исследования

 

локационных

 

методов

 

обнаружения

 

в

 

линиях

 

электропередачи

 

повреждений

 

[3, 8—11] 

и

 

гололёдных

 

отложений

 

[4, 10—12] 

ведутся

 

в

 

Казанском

 

государственном

 

энергетическом

 

университете

  (

КГЭУ

более

 15 

лет

 

(

с

 1998 

года

). 

При

 

локационном

 

способе

 

обна

-

ружения

 

гололёда

 [4] 

информацию

 

о

 

его

 

появлении

 

несут

 

импульсы

отражённые

 

от

 

любой

 

неоднородно

-

сти

 

волнового

 

сопротивления

 

линии

 

(

далее

 — 

неоднородности

), 

имею

-

щейся

 

на

 

ней

Неоднородностями

 

являются

 

концы

 

линий

 

или

 

ответ

-

влений

 

от

 

них

ВЧ

-

заградители

Не

-

однородностями

 

являются

 

места

 

присоединения

 

ответвлений

 

к

 

ли

-

нии

 

электропередачи

места

 

со

-

единения

 

воздушных

 

линий

 

с

 

ка

-

бельными

 

вставками

Это

 

могут

 

быть

 

искусственно

 

включённые

 

в

 

линию

 

неоднородности

 

в

 

виде

 

ВЧ

-

заградителей

 

как

 

некие

 

реперные

 

точки

от

 

которых

 

будут

 

отражаться

 

зондирующие

 

импульсы

 

локацион

-

ного

 

устройства

.

Схема

 

подключения

 

локацион

-

ного

 

устройства

  (

локатора

к

 

ЛЭП

 

с

 

использованием

 

оборудования

 

вы

-

сокочастотного

 

тракта

 

показана

 

на

 

рис

. 1 [3].

Гололёдные

 

образования

 

на

 

про

-

водах

 

представляют

 

собой

 

неодно

-

родный

 

диэлектрик

уменьшающий

 

скорость

 

распространения

 

сигнала

 

вдоль

 

линии

 

и

 

вызывающий

 

его

 

до

-

полнительное

 

затухание

обуслов

-

ленное

 

диэлектрическими

 

потерями

 

энергии

 

электромагнитной

 

волны

которая

 

расходуется

 

на

 

нагрев

 

слоя

 

гололёдного

 

покрытия

Локацион

-

ный

 

метод

 

позволяет

 

определить

 

появление

 

гололёдных

 

образова

-

ний

 

на

 

проводах

 

ЛЭП

 

путём

 

сравне

-

ния

 

времени

 

распространения

 

от

-

ражённых

 

сигналов

 

или

 

их

 

амплитуд

 

при

 

наличии

 

и

 

при

 

отсутствии

 

голо

-

лёдных

 

образований

.

В

 

КГЭУ

 

с

 

участием

 

ОАО

  «

НПО

 

«

Радиоэлектроника

 

им

В

.

И

Шим

-

ко

» 

для

 

мониторинга

 

гололёда

 

на

 

ЛЭП

 

разработан

 

программно

-

аппа

-

ратный

 

комплекс

 (

локатор

), 

который

 

представляет

 

собой

 

автономное

 

устройство

 

для

 

автоматического

 

об

-

наружения

 

гололёдных

 

отложений

При

 

зондировании

 

линии

 

им

-

пульсным

 

локатором

  (

рефлектоме

-

тром

), 

упрощённая

 

схема

 

подклю

-

чения

 

которого

 

к

 

линии

 

показана

 

на

 

рис

. 2,

а

совокупность

 

отражённых

 

импульсов

 

образует

 

рефлектограм

-

му

Появление

 

гололёдных

 

отложе

-

ний

 

на

 

линии

 

вызывает

 

изменения

 

рефлектограммы

Если

 

из

 

штатной

 

(

эталонной

рефлектограммы

  (

рис

2,

б

 — 

зелёная

 

линия

вычесть

 

те

-

кущую

 

рефлектограмму

  (

рис

. 2,

б

 — 

синяя

 

линия

), 

то

 

разностные

 

из

-

менения

 

надёжно

 

обнаружива

-

ются

 

по

 

появлению

 

сигнала

соот

-

ветствующего

 

концу

 

линии

  (

рис

2,

в

 — 

красная

 

линия

). 

Чем

 

больше

 

волновое

 

сопротивление

 

линии

 

бу

-

дет

 

изменяться

 

под

 

действием

 

тол

-

щины

 

гололёдных

 

отложений

 

из

-

за

 

изменения

 

диэлектрической

 

прони

-

цаемости

 

между

 

проводами

 

линии

тем

 

больше

 

будет

 

разность

 

между

 

рефлектограммами

тем

 

больше

 

бу

-

дут

 

увеличение

 

задержки

 

импульса

 

Δ

 

и

 

уменьшение

 

амплитуды

 

им

-

пульса

 

U (

рис

. 2,

б

).

При

 

появлении

 

гололёдных

 

отло

-

жений

 

величины

 U 

и

 

Δ

 

изменяются

 

синхронно

как

 

это

 

видно

 

на

 

рис

. 3 

(

отмечено

 

штриховыми

 

овалами

). 

Красными

 

штриховыми

 

линиями

 

обозначены

 

пороговые

 

значения

 U 

и

 

Δ

Использование

 

двух

 

критери

-

ев

 

повышает

 

надёжность

 

обнаруже

-

ния

 

гололёда

 

на

 

ЛЭП

.

На

 

отсчёты

 

амплитуды

 U 

и

 

запаз

-

дывания

 

Δ

 

отражённого

 

импульса

 

кроме

 

гололёдных

 

отложений

 

могут

 

влиять

 

погодные

 

условия

изме

-

нения

 

температуры

 

окружающей

 

среды

 (

пунктирная

 

линия

 

на

 

рис

. 3, 

шкала

 

температур

 

с

 

правой

 

сторо

-

ны

 

рисунка

), 

ветровые

 

воздействия

 

и

 

т

.

д

.

В

 — 

выключатель

ЛР

 — 

линейный

 

разъединитель

ВЧЗ

 — 

высокочастотный

 

загради

-

тель

КС

 — 

конденсатор

 

связи

ФП

 — 

фильтр

 

присоединения

ВК

 — 

высокочастотный

 

кабель

АС

 — 

аппаратура

 

связи

локатор

 — 

локационное

 

устройство

Рис

. 1. 

Схема

 

подключения

 

локационного

 

устройства

 

к

 

линии

имеющей

 

элементы

 

высокочастотной

 

обработки

ЛР

В

ФП

АС

ВК

КС

Локатор

ВЧЗ


Page 4
background image

76

СЕТИ РОССИИ

Был

 

выполнен

 

четырёхгодичный

 

цикл

 (2010—2013 

гг

.) 

круглосуточных

 

измерений

 

параметров

 U 

и

 

Δ

 

на

 

ЛЭП

 110 

кВ

 «

Кутлу

 

Букаш

» — «

Рыбная

 

Слобода

» 

и

  «

Бугульма

 

 14» — «

Бу

-

гульма

-500». 

Исследования

 

показали

что

 

при

 

изменении

 

температуры

 

θ

 

в

 

течение

 

года

 

в

 

пределах

 70°

С

  (

от

 -30° 

до

 

+40°

С

усреднёные

 

изменения

 

ам

-

плитуды

 U 

составляют

 5%, 

а

 

случай

-

ные

 

флуктуации

 

амплитуды

 

достига

-

ют

 ±15%. 

Наблюдается

 

слабая

 

связь

 

между

 

изменениями

 

амплитуды

 

от

-

ражённого

 

импульса

 

и

 

температурой

 

окружающей

 

среды

Как

 

показыва

-

ют

 

эксперименты

изменения

 

ам

-

плитуды

 

отражённого

 

сигнала

 

даже

 

при

 

появлении

 

слабой

 

изморози

 

на

 

проводах

 

намного

 

выше

 

изменений

 

амплитуды

 

из

-

за

 

температурных

 

воз

-

действий

Поэтому

 

небольшие

  (

ме

-

нее

 15%) 

случайные

 

флуктуации

 

ам

-

плитуды

 

в

 

штатных

 

условиях

 

не

 

будут

 

мешать

 

обнаружению

 

гололёда

 

на

 

проводах

 

ЛЭП

 [10]. 

Согласно

 

экспериментальным

 

данным

 

за

 

четырёхгодичный

 

цикл

 

измерений

 

установлено

что

 

имеют

 

место

 

годовые

 

и

 

суточные

 

вари

-

ации

 

запаздывания

 

сигналов

 

Δ

,

 

которые

 

необходимо

 

суммировать

 

при

 

определении

 

уставки

 

для

 

авто

-

матического

 

обнаружения

 

гололёда

 

на

 

проводах

 

ЛЭП

Так

например

для

 

ЛЭП

  «

Кутлу

 

Букаш

» — «

Рыбная

 

Слобода

» 

длиной

 40000 

м

 

усреднён

-

ные

 

годовые

 

вариации

 

Δ

 

под

 

вли

-

янием

 

температуры

 

окружающей

 

среды

 

достигают

 0,3 

мкс

что

 

соот

-

ветствует

 

удлинению

 

проводов

 

ли

-

нии

 

на

 45 

м

 (0,11%) 

от

 

длины

 

линии

усреднённые

 

суточные

 — 0,1 

мкс

 

или

 15 

м

 (0,04%), 

случайные

 — 

±0,2 

мкс

 

или

 ±30 

м

 (±0,075%). 

При

 

этом

 

погрешность

 

измерения

 

за

-

паздывания

 

отражённых

 

сигналов

 

Δ

 

определяется

 

дискретностью

 

от

-

счётов

 

АЦП

которая

 

равна

 0,08 

мкс

 

для

 

применяемой

 

аппаратуры

За

-

паздывания

 

отражённых

 

сигналов

 

Δ

 

при

 

появлении

 

гололёдных

 

отло

-

жений

 

на

 

порядок

 

выше

 

флуктуаци

-

онных

 

изменений

 [10].

Итак

в

 

результате

 

длительных

 

теоретических

 

и

 

эксперименталь

-

ных

 

исследований

 

установлено

что

 

локационный

 

метод

 

измерения

 

за

-

паздываний

 

импульсных

 

сигналов

 

на

 

линиях

 

электропередачи

 

облада

-

ет

 

весьма

 

высокой

 

чувствительно

-

стью

При

 

этом

 

флуктуационная

 

не

-

стабильность

 

отражённых

 

сигналов

 

по

 

амплитуде

 

и

 

по

 

запаздыванию

 

не

 

будет

 

влиять

 

на

 

условия

 

обнару

-

жения

 

гололёда

 

на

 

проводах

 

ЛЭП

 

[10].

Локационный

 

комплекс

 

системы

 

мониторинга

 

гололёда

 

осуществля

-

ет

 

следующие

 

операции

 [4]:

• 

генерирование

 

и

 

ввод

 

в

 

линию

 

зондирующих

 

импульсов

 

дли

-

тельностью

 1—10 

мкс

 

напряже

-

нием

 20—50 

В

;

• 

приём

 

импульсов

отражённых

 

от

 

конца

 

линии

;

а

 — 

схема

 

линии

б

 — 

рефлектограммы

 

линии

 

без

 

гололёда

 (

————

и

 

при

 

наличии

 

гололёда

 

(

————

); 

в

 — 

разность

 (

————

рефлектограмм

 

линии

 

без

 

гололёда

 

и

 

при

 

наличии

 

гололёда

 

с

 

колебаниями

 

сигнала

 

в

 

точке

 

Б

обусловленными

 

наличием

 

гололёдных

 

отложений

 (

обо

-

значения

 

показаны

 

на

 

рис

. 1)

Рис

. 2. 

Обнаружение

 

гололёда

 

на

 

ЛЭП

 110 

кВ

 «

Бугульма

 

 14» — 

«

Бугульма

-500» 

Рис

. 3. 

Суточные

 

изменения

 

амплитуды

 U (

верхний

 

график

и

 

запаздывания

 

Δ

 (

нижний

 

график

отражённых

 

импульсов

 

на

 

ЛЭП

 110 

кВ

 «

Кутлу

 

Букаш

» — «

Рыбная

 

Слобода

»

Примечание

Овалами

 

обозначены

 

регистрации

 

гололёдных

 

образований

 [26.03.2012 — 31.03.2012]

Локатор

ВЧЗ

ВЧЗ

ФП

ФП

ПС

 «

Бугульма

-

 14»

ПС

 «

Бугульма

-500»

Наличие

 

гололёда

КС

l

м

в

б

a

U

Δ

U

Δ

U

Δ

КС

Б

Б

Б

А

11 800 

м

А

А


Page 5
background image

77

 1 (22), 

январь

февраль

, 2014

• 

выделение

 

отражённых

 

импуль

-

сов

 

на

 

фоне

 

случайных

 

помех

 

и

 

помех

вызванных

 

работой

 

систем

 

связи

телемеханики

релейной

 

защиты

 

и

 

автоматики

;

• 

определение

 

наличия

 

гололёда

 

по

 

задержке

 

и

 

уменьшению

 

амплитуды

 

отражённого

 

импуль

-

са

;

• 

передача

 

информации

 

на

 

сер

-

вер

 

оператора

.

Измерения

 

на

 

линии

 

произво

-

дятся

 

с

 

периодичностью

 30 

минут

Полученные

 

данные

 

передаются

 

на

 

центральный

 

сервер

который

 

раз

-

мещён

 

на

 

территории

 

КГЭУ

Уста

-

новленная

 

на

 

компьютере

 

сервера

 

программа

 

снимает

 

данные

 

с

 

цен

-

трального

 

сервера

 

КГЭУ

 

и

 

отобра

-

жает

 

графики

 

зависимости

 

измерен

-

ных

 

значений

 

Δ

 

и

 

от

 

времени

При

 

образовании

 

опасной

 

массы

 

гололёда

 

на

 

экране

 

дисплея

 

появля

-

ется

 

предупреждающее

 

сообщение

которое

 

сопровождается

 

звуковой

 

сигнализацией

Программа

уста

-

новленная

 

на

 

пункте

 

управления

 

(

подстанция

), 

также

 

сигнализирует

 

о

 

появлении

 

гололёда

 

с

 

указанием

 

но

-

мера

 

линии

если

 

в

 

составе

 

комплек

-

са

 

имеется

 

коммутатор

 

линий

.

Исполнительная

 

часть

 

комплек

-

са

 

осуществляет

 

регистрацию

 

и

 

архивацию

 

полученных

 

сведений

 

в

 

виде

 

протокола

 

измерений

Прото

-

кол

 

содержит

 

в

 

себе

 

информацию

 

о

 

времени

 

и

 

дате

 

измерений

о

 

со

-

стоянии

 

окружающей

 

среды

изме

-

нении

 

значений

 

запаздывания

 

Δ

 

и

 

затухания

 

импульса

Полная

 

информация

 

может

 

быть

 

представ

-

лена

 

за

 

разные

 

периоды

 

времени

 

(

сутки

неделя

месяц

квартал

год

в

 

виде

 

графиков

 

зависимости

 

ис

-

следуемого

 

параметра

 

от

 

времени

.

Для

 

передачи

 

данных

 

с

 

локаци

-

онного

 

комплекса

 

на

 

центральный

 

сервер

 

КГЭУ

 

используются

 

модемы

 

сотовой

 

связи

 (GSM). 

Отправка

 

дан

-

ных

 

для

 

хранения

 

осуществляется

 

на

 FTP 

сервер

 

КГЭУ

.

В

 

настоящее

 

время

 

в

 

автомати

-

ческом

 

режиме

 

круглосуточно

 

функ

-

ционируют

 

четыре

 

локационных

 

комплекса

 

для

 

обнаружения

 

гололё

-

да

контролирующие

:

• 

с

 29 

октября

 2009 

года

 

ЛЭП

 

110 

кВ

 

длиной

 10800 

м

 «

Бугуль

-

ма

 

 14» — «

Бугульма

-500», 

входящую

 

в

 

состав

 

филиала

 

ОАО

 

«

Сетевая

 

компания

» 

Бугульмин

-

ские

 

электрические

 

сети

• 

с

 8 

декабря

 2009 

года

 

ЛЭП

 

110 

кВ

 

длиной

 40300 

м

  «

Кутлу

 

Букаш

» — «

Рыбная

 

Слобода

», 

входящую

 

в

 

состав

 

филиала

 

ОАО

 

«

Сетевая

 

компания

» 

Приволжские

 

электрические

 

сети

• 

с

 1 

февраля

 2013 

года

 

ЛЭП

 

330 

кВ

 

длиной

 63800 

м

  «

Бак

-

сан

» — «

Прохладная

 2», 

входя

-

щую

 

в

 

состав

 

ОАО

 «

МЭС

 

Юга

»;

• 

с

 1 

марта

 2013 

года

 

ЛЭП

 110 

кВ

 

длиной

 14270 

м

  «

Шкапово

» — 

«

Чегодаево

», 

входящую

 

в

 

состав

 

ОАО

 «

Башкирэнерго

».

Все

 

четыре

 

системы

 

обнаруже

-

ния

 

гололёда

упомянутые

 

выше

передают

 

информацию

 

о

 

состоянии

 

ЛЭП

 

на

 

единый

 

Центр

 

управления

 

в

 

КГЭУ

 (

сервер

 

оператора

и

 

образуют

 

один

 

общий

 

комплекс

 

обнаружения

 

гололёдных

 

отложений

который

 

осу

-

ществляет

 

сбор

хранение

 

и

 

дополни

-

тельную

 

обработку

 

рефлектограмм

.

Пример

 

обнаружения

 

изморо

-

зевых

 

образований

 

на

 

проводах

 

линии

 110 

кВ

  «

Кутлу

 

Букаш

» — 

«

Рыбная

 

Слобода

» 

по

 

запаздыв

-

нию

 

Δ

 

отражённых

 

импульсов

 

по

-

казан

 

на

 

рис

. 4. 

На

 

рис

. 5 

приведён

 

слой

 

измо

-

рози

 

на

 

проводе

 

линии

 

электропе

-

редачи

наблюдавшийся

 

во

 

время

 

измерений

 13 

декабря

 2009 

года

 

в

 11 

часов

 22 

мин

Момент

 

фото

-

съёмки

 

на

 

графике

 

рис

. 4 

обозна

-

чен

 

красным

 

кружочком

.

Рис

. 4. 

Обнаружение

 

изморозевых

 

отложений

 

на

 

проводе

 

линии

 

электропередачи

 110 

кВ

 «

Кутлу

 

Букаш

» — «

Рыбная

 

Слобода

» 

по

 

увеличению

 

запаздывания

 

отражённого

 

импульса

 (

Δ

 > 0,3 

мкс

) [11.12—15.12 2009]

Рис

. 5. 

Изморозь

 

на

 

проводе

наблюдавшаяся

 

во

 

время

 

измерений

 

на

 

линии

 110 

кВ

 «

Кутлу

 

Букаш

» — «

Рыбная

 

Слобода

» 13 

декабря

 

2009 

года

 

в

 11 

часов

 22 

мин

Примечание

Момент

 

фотосъёмки

 

на

 

графике

 

рис

. 4 

обозначен

 

красным

 

кружком

.


Page 6
background image

78

СЕТИ РОССИИ

Разработана

 

методика

 

пере

-

счёта

 

запаздывания

 

импульсов

 

Δ

 

в

 

толщину

 

стенки

 

гололёдных

 

обра

-

зований

Результаты

 

более

 

длительных

 

на

-

блюдений

 

в

 

течение

 

января

 2013 

г

представлены

 

на

 

рис

. 6. 

Максимум

 

гололёдного

 

образования

 

толщиной

 

в

 3 

мм

 

наблюдался

 4 

января

 2013 

г

Данные

 

гололёдные

 

отложения

 

не

 

представляли

 

угрозы

 

целостности

 

проводов

 

воздушных

 

линий

поэтому

 

плавка

 

гололёда

 

не

 

производилась

Итак

приведённые

 

примеры

 

убедительно

 

характеризуют

 

возмож

-

ности

 

локационного

 

метода

 

обна

-

ружения

 

гололёдных

 

отложений

 

на

 

проводах

 

ЛЭП

 

и

 

подтверждают

 

его

 

высокую

 

чувствительность

обеспе

-

чивающую

 

раннее

 

обнаружение

 

гололёда

начиная

 

с

 

толщины

 

стенки

 

0,5 

мм

 

и

 

даже

 

ниже

Недостатком

 

классического

 

ло

-

кационного

 

метода

 

является

 

не

-

возможность

 

отличить

 

наличие

 

не

-

большого

 

по

 

толщине

 

гололёдного

 

образования

 

на

 

большой

 

длине

 

воздушной

 

линии

 

от

 

опасной

 

кон

-

центрации

 

льда

 

в

 

отдельных

 

её

 

пролётах

В

 

этом

 

случае

 

приме

-

Рис

. 6. 

Контроль

 

локационным

 

методом

 

в

 

течение

 

месяца

 

толщины

 

стенки

 

гололёдных

 

образований

 

на

 

проводах

 

ВЛ

 110 

кВ

 «

Кутлу

 

Букаш

» — «

Рыбная

 

Слобода

» [1.01—31.01.2013]

Рис

. 7. 

Графики

 

удельной

 

плотности

 

запаздывания

 

 

упл

 

по

 

длине

 

линии

 110 

кВ

  

«

Кутлу

 

Букаш

» — «

Рыбная

 

Слобода

» 

на

 5 

участках

 

за

 

четыре

 

дня

 

появления

 

гололёдных

 

образований

 

различной

 

интенсивности

 [

декабрь

 2011 

г

.]

3

2

1

0

0,15

0,1

0,05

0

0,15

0,1

0,05

0

0,15

0,1

0,05

0

0,15

0,1

0,05

0


Page 7
background image

79

 1 (22), 

январь

февраль

, 2014

нятся

 

метод

 

разбиения

 

воздушной

 

линии

 

на

 

отдельные

 

локационные

 

участки

.

Пример

 

такого

 

разбиения

 

линии

 

длиной

 40300 

м

  «

Кутлу

 

Букаш

» — 

«

Рыбная

 

Слобода

» 

на

 5 

участков

 

приведён

 

на

 

рис

. 7. 

В

 

течение

 

де

-

кабря

 2011 

года

 

наблюдалось

 

че

-

тыре

 

случая

 

образования

 

гололёда

 

на

 

проводах

  (

рис

. 7

а

б

в

г

). 

На

 

графиках

 

хорошо

 

видно

что

 

удель

-

ная

 

плотность

 

запаздывания

 

Δ

упл

измеряемая

 

в

 

мкс

/

км

  (

толщина

 b 

стенки

 

гололёдного

 

образования

 — 

правая

 

шкала

 

по

 

оси

 

ординат

), 

раз

-

лична

 

на

 

разных

 

участках

 

линии

Естественно

что

 

угроза

 

обрыва

 

проводов

 

линии

 

максимальна

 

на

 

участках

где

 

наблюдаются

 

мак

-

симальные

 

значения

 

Δ

упл

Разра

-

ботана

 

и

 

опробирована

 

методика

 

пересчёта

 

удельной

 

плотности

 

за

-

паздываний

 

Δ

упл

 

в

 

удельную

 

плот

-

ность

 

толщины

 

стенки

 

гололёдного

 

покрытия

По

 

этим

 

данным

 

рас

-

считывается

 

вес

 

гололёдной

 

муфты

 

в

 

пролёте

При

 

превышении

 

веса

 

гололёдной

 

муфты

 

допустимых

 

зна

-

чений

 

даётся

 

сигнал

 

для

 

начала

 

плавки

 

гололёда

В

 

приведённых

 

случаях

 

плавка

 

гололёда

 

не

 

потре

-

бовалась

На

 

рис

. 7

а

б

в

г

 

нанесены

 

розы

 

ветров

из

 

которых

 

видно

что

 

ветер

 

во

 

всех

 

четырёх

 

случаях

 

дул

 

преиму

-

щественно

 

на

 

север

С

 1 

февраля

 2013 

г

проводи

-

лись

 

совместные

 

сравнительные

 

эксперименты

 

по

 

обнаружению

 

го

-

лолёда

 

локационным

 

методом

 

и

 

ме

-

тодом

 

взвешивания

 

на

 

ЛЭП

 330 

кВ

 

«

Баксан

» — «

Прохладная

 2» (

ОАО

 

«

МЭС

 

Юга

», 

Северный

 

Кавказ

). 

На

 

рис

. 8

а

 

показаны

 

измене

-

ния

 

во

 

времени

 

запаздывания

 

Δ

отражённого

 

сигнала

 

при

 

зондиро

-

вании

 

ЛЭП

 330 

кВ

 «

Баксан

» — «

Про

-

хладная

 2» 

локационным

 

комплек

-

сом

разработанным

 

в

 

КГЭУ

Показания

 P 

весовых

 

датчиков

расположенных

 

на

 

расстояниях

 

1,3 

км

  (

опора

 

 243) 

и

 29,3 

км

 

(