Многоканальный локационный мониторинг гололёда на ЛЭП

Page 1
background image

Page 2
background image

76

АНАЛИТИКА

СЕТИ  РОССИИ

76

в

о

з

д

у

ш

н

ы

е

 Л

Э

П

воздушные ЛЭП

А

ктуальность

 

предлагаемого

 

метода

 

об

-

условлена

 

тем

что

 

в

 

настоящее

 

вре

-

мя

 

перед

 

электроэнергетикой

 

России

 

стоит

 

серьёзная

 

техническая

 

пробле

-

ма

 — 

значительный

 

физический

 

и

 

моральный

 

износ

 

используемого

 

оборудования

Воздуш

-

ные

 

линии

имеющие

 

большую

 

протяжённость

являются

 

наименее

 

надёжными

 

элементами

 

энергосистемы

Значительная

 

часть

 

поврежде

-

ний

 

обусловлена

 

гололёдными

 

авариями

При

 

этом

 

возникают

 

массовые

 

провисания

 

и

 

обры

-

вы

 

проводов

разрушения

 

арматуры

поломки

 

опор

 

ЛЭП

Гололёдные

 

аварии

 

имеют

 

массовый

 

характер

 

и

 

приносят

 

большой

 

ущерб

При

 

этом

 

определение

 

места

 

повреждения

 

и

 

восстанов

-

ление

 

повреждённых

 

участков

 

ЛЭП

 

являются

 

наиболее

 

сложными

дорогостоящими

 

и

 

дли

-

тельными

 

технологическими

 

операциями

.

В

 

частности

в

 2010 

году

 

ущерб

 

от

 

гололёд

-

ных

 

аварий

 

на

 

территории

 

Республики

 

Татар

-

стан

 

для

 

ОАО

  «

Сетевая

 

компания

» 

составил

 

220 

млн

 

рублей

В

 2010—2011 

годах

 

гололёд

-

ными

 

авариями

 

были

 

охвачены

 

территории

 

цен

-

тральной

 

части

 

России

которые

 

нанесли

 

огром

-

ный

 

ущерб

 

народному

 

хозяйству

 

страны

Имеется

 

большое

 

количество

 

авторских

 

сви

-

детельств

 

и

 

патентов

 

на

 

способы

 

и

 

устройства

 

обнаружения

 

гололёда

 

на

 

линиях

 

электропере

-

дачи

Но

 

предлагаемые

 

датчики

 

имеют

 

низкую

 

чувствительность

 

и

 

не

 

очень

 

надёжно

 

обнару

-

живают

 

появление

 

гололёда

 

на

 

проводах

 

линий

 

электропередачи

По

 

этой

 

и

 

другим

 

причинам

 

упомянутые

 

устройства

 

широкого

 

применения

 

не

 

получили

Ограниченное

 

практическое

 

применение

 

нашёл

 

только

 

метод

 

взвешивания

 

проводов

 

с

 

помощью

 

тензометрических

 

датчиков

уста

-

новленных

 

на

 

опорах

 

линий

 

электропередачи

показания

 

которых

 

через

 

специальный

 

теле

-

механический

 

канал

 

передаются

 

на

 

диспетчер

-

ский

 

пункт

 [1—3]. 

Вес

 

провода

 

с

 

гололёдными

 

отложениями

 

измеряется

 

датчиком

 

только

 

на

 

том

 

пролёте

около

 

которого

 

он

 

установлен

Но

 

аварийно

 

опасные

 

массы

 

гололёдных

 

отложе

-

ний

 

могут

 

образоваться

 

и

 

на

 

других

 

неконтроли

-

руемых

 

участках

 

линии

где

 

их

 

не

 

удастся

 

обна

-

ружить

Поэтому

 

для

 

повышения

 

достоверности

 

измерений

 

необходимо

 

увеличивать

 

на

 

линии

 

количество

 

датчиков

 

и

 

устройств

передающих

 

их

 

показания

 

на

 

пункт

 

управления

что

 

является

 

достаточно

 

сложной

а

 

иногда

 

и

 

невыполнимой

 

технической

 

задачей

.

АППАРАТУРА

 

ЛОКАЦИОННОГО

 

ЗОНДИРОВАНИЯ

Метод

 

импульсной

 

локации

 

ЛЭП

 

известен

 

давно

 [4]. 

В

 60-

х

 

годах

 

прошлого

 

столетия

 

были

 

разработаны

 

устройства

 

для

 

локационного

 

зон

-

дирования

 

воздушных

 

линий

 

электропередачи

 

высокого

 

напряжения

 

как

 

в

 

СССР

так

 

и

 

за

 

рубе

-

жом

Устройство

 

ЛИДА

 (

СССР

имело

 

мощность

 

зондирующего

 

импульса

 25 

кВт

устройство

 

Многоканальный 

локационный мониторинг 

гололёда на ЛЭП

В статье описываются принципиально новая ресурсосберегающая технология и 
техника в виде локационного метода и аппаратуры обнаружения гололёда и по-
вреждений на воздушных линиях электропередачи (ЛЭП), не имеющие анало-
гов в мире и впервые внедрённые на подстанциях Татарстана. Кроме повыше-
ния надёжности ЛЭП путём предотвращения гололёдных аварий, локационный 
метод позволяет сократить время перебоев в энергоснабжении потребителей за 
счёт оперативного обнаружения повреждений проводов ЛЭП.

Ренат МИНУЛЛИН,

 Казанский государственный энергетический университет (КГЭУ),

 профессор, д. ф.-м. н.


Page 3
background image

77

 5 (32) 2015

77

Р

5-7 (

СССР

) — 7 

кВт

устройство

 Toshiba (

Япония

10—15 

кВт

устройство

 Ferranti (

Великобритания

) — 

1,25 

кВт

 [4].

Но

 

в

 

это

 

время

 

началось

 

бурное

 

развитие

 

систем

 

релейной

 

защиты

 

и

 

противоаварийной

 

автоматики

 

(

РЗА

 

и

 

ПА

), 

которые

 

для

 

зондирования

 

воздушных

 

линий

 

использовали

 

импульсы

 

значительно

 

мень

-

шей

 

мощности

  (

несколько

 

десятков

 

ватт

). 

В

 

итоге

 

локационные

 

устройства

 

были

 

сняты

 

с

 

эксплуата

-

ции

т

.

к

они

 

создавали

 

непреодолимые

 

помехи

 

для

 

систем

 

РЗА

 

и

 

ПА

Сотрудникам

 

КГЭУ

 

удалось

 

возродить

 

метод

 

ло

-

кационной

 

диагностики

 

воздушных

 

линий

 

электро

-

передачи

 

благодаря

 

использованию

 

импульсов

 

со

-

измеримой

 

или

 

даже

 

меньшей

 

мощности

 (

менее

 30 

ватт

), 

чем

 

в

 

системах

 

РЗА

 

и

 

ПА

которые

 

не

 

способ

-

ны

 

нарушить

 

работу

 

этих

 

систем

При

 

этом

 

отражён

-

ные

 

локационные

 

импульсы

имеющие

 

амплитуду

 

меньше

 

амплитуды

 

сигналов

 

РЗА

 

и

 

ПА

успешно

 

вы

-

деляются

 

благодаря

 

использованию

 

современных

 

методов

 

цифровой

 

обработки

 

сигналов

 

и

 

современ

-

ных

 

компьютеров

которых

 

не

 

было

 

в

 60-

х

 

годах

 

про

-

шлого

 

столетия

.

Локационные

 

исследования

 

были

 

начаты

 

в

 

КГЭУ

 

более

 15 

лет

 

тому

 

назад

в

 1998 

году

С

 

использо

-

ванием

 

современных

 

импульсных

 

рефлектометров

 

(

локаторов

РЕЙС

-105

Р

 

и

 

РЕЙС

-205 

в

 

лабораторных

 

условиях

 

исследовались

 

макеты

 

электрических

 

ли

-

ний

а

 

в

 

полевых

 

условиях

 

исследовались

 

действу

-

ющие

 

линии

 

электропередачи

 

напряжением

 10—

330 

кВ

За

 

время

 

исследований

 

было

 

измерено

 

и

 

проанализировано

 

свыше

 200 

тысяч

 

рефлектограмм

 

линий

 

электропередачи

находящихся

 

в

 

отключён

-

ном

 

состоянии

 

или

 

под

 

рабочим

 

напряжением

 

в

 

ус

-

ловиях

 

отсутствия

 

гололёда

 

и

 

при

 

его

 

наличии

 

на

 

проводах

В

 

результате

 

многолетних

 

исследований

 

были

 

разработаны

 

методики

 

и

 

технологии

 

обнаружения

 

гололёдных

 

образований

 

на

 

проводах

 

линий

 

элек

-

тропередачи

а

 

также

 

методики

 

и

 

технологии

 

об

-

наружения

 

обрывов

 

и

 

коротких

 

замыканий

 

на

 

них

 

[5—8].

В

 2009 

году

 

КГЭУ

 

для

 

исследовательских

 

целей

 

были

 

спроектированы

 

и

 

изготовлены

 

специализиро

-

ванные

 

локационные

 

устройства

 (

рис

. 1) 

для

 

опера

-

тивного

 

непрерывного

 

наблюдения

 

за

 

состоянием

 

проводов

 

воздушных

 

линий

 

электропередачи

 

на

-

пряжением

 110 

кВ

 

и

 

введены

 

в

 

постоянную

 

эксплу

-

атацию

 

в

 

Татарстане

 

на

 

подстанциях

 «

Кутлу

 

Букаш

» 

(

Приволжские

 

электрические

 

сети

и

 «

Бугульма

-110» 

(

Бугульминские

 

электрические

 

сети

) [9—11]. 

В

 2011 

году

 

на

 

обеих

 

подстанциях

 

эти

 

локацион

-

ные

 

устройства

 

были

 

заменены

 

на

 

многоканальные

 

модернизированные

 

комплексы

которые

 

в

 

автома

-

тическом

 

режиме

 

функционируют

 

до

 

сегодняшнего

 

дня

В

 2013 

году

 

аналогичные

 

локационные

 

устрой

-

ства

 

были

 

установлены

 

на

 

подстанциях

  «

Шкапово

» 

(

ООО

  «

Башкирэнерго

», 

Башкортостан

и

  «

Баксан

» 

(

ОАО

 «

МЭС

 

Юга

», 

Северный

 

Кавказ

).

В

 2012 

году

 

по

 

заданию

 

ОАО

  «

Федеральная

 

сетевая

 

компания

 

Единой

 

энергетической

 

систе

-

мы

» («

ФСК

 

ЕЭС

») 

совместно

 

с

 

сотрудниками

 

ОАО

 

«

Научно

-

производственное

 

объединение

  «

Радио

-

электроника

» 

им

В

.

И

Шимко

» 

был

 

спроектирован

 

и

 

изготовлен

 

промышленный

 

опытный

 

образец

 

ав

-

тономной

 

и

 

автоматической

 

системы

 

мониторинга

 

гололёда

 

на

 16 

каналов

 (

рис

. 2). 

Были

 

организова

-

ны

 

его

 

успешные

 

всесторонние

 

испытания

 

на

 

реально

 

действу

-

ющих

 

линиях

образец

 

подготов

-

лен

 

к

 

промышленному

 

тиражи

-

рованию

 [12]. 

С

 

каждой

 

контролируемой

 

подстанции

 

данные

 

зондиро

-

вания

 

после

 

предварительной

 

цифровой

 

обработки

 

передают

-

ся

 

в

 

реальном

 

времени

 

через

 

GSM-

каналы

 

или

 

Интернет

 

на

 

мониторы

 

Центра

 

управления

сбора

 

и

 

хранения

 

информации

 

(

рис

. 3), 

расположенного

 

на

 

тер

-

Рис

. 1. 

Локационное

 

устройство

 

для

 

диагностики

 

ЛЭП

Рис

. 2. 

Промышленный

 

образец

 

системы

 

мониторинга

 

гололёда

 

на

 16 

каналов


Page 4
background image

78

СЕТИ РОССИИ

ритории

 

КГЭУ

На

 

мониторах

 

Центра

 

управления

 

ду

-

блируются

 

содержания

 

экранов

 

интерфейсов

 

опера

-

торов

 

на

 

контролируемых

 

подстанциях

.

МЕТОДИКА

 

ЛОКАЦИОННОГО

 

ЗОНДИРОВАНИЯ

Метод

 

локационного

 

зондирования

 

заключается

 

в

 

подаче

 

импульсного

 

сигнала

 

в

 

контролируемую

 

линию

 

и

 

определении

 

времени

затраченного

 

на

 

его

 

распространение

 

вдоль

 

провода

 

в

 

прямом

 

и

 

обрат

-

ном

 

направлениях

 

после

 

отражения

 

от

 

конца

 

линии

 

либо

 

от

 

высокочастотного

  (

ВЧ

заградителя

 [4, 7]. 

При

 

локационном

 

способе

 

об

-

наружения

 

гололёда

 

информа

-

цию

 

о

 

его

 

появлении

 

несут

 

зонди

-

рующие

 

импульсы

отражённые

 

от

 

любой

 

неоднородности

 

волно

-

вого

 

сопротивления

 

линии

 (

далее

 

— 

неоднородности

), 

имеющейся

 

на

 

ней

Неоднородностями

 

явля

-

ются

 

концы

 

линий

 

или

 

ответвле

-

ний

 

от

 

них

ВЧ

-

заградители

ме

-

ста

 

присоединения

 

ответвлений

 

к

 

линии

 

электропередачи

места

 

соединения

 

воздушных

 

линий

 

с

 

кабельными

 

вставками

 [8—10]. 

Гололёдные

 

образования

 

на

 

проводах

 

представляют

 

со

-

бой

 

неоднородный

 

диэлектрик

уменьшающий

 

скорость

 

распро

-

странения

 

сигнала

 

вдоль

 

линии

 

и

 

вызывающий

 

его

 

дополнитель

-

ное

 

затухание

обусловленное

 

диэлектрическими

 

потерями

 

энергии

 

электромагнитной

 

вол

-

ны

которая

 

расходуется

 

на

 

на

-

грев

 

слоя

 

гололёдного

 

покрытия

Локационный

 

метод

 

позволяет

 

определять

 

появление

 

гололёд

-

ных

 

образований

 

на

 

проводах

 

ЛЭП

 

путём

 

сравнения

 

времени

 

распространения

 

отражённых

 

сигналов

 

или

 

их

 

амплитуд

 

при

 

наличии

 

и

 

отсутствии

 

гололёд

-

ных

 

образований

 [10, 11].

При

 

зондировании

 

линии

 

им

-

пульсным

 

локатором

  (

рефлек

-

тометром

), 

упрощённая

 

схема

 

подключения

 

которого

 

к

 

линии

 

показана

 

на

 

рис

. 4

а

совокупность

 

отражённых

 

импульсов

 

образует

 

рефлектограмму

Появление

 

го

-

лолёдных

 

отложений

 

на

 

линии

 

вызывает

 

изменения

 

рефлекто

-

граммы

Если

 

из

 

штатной

  (

эта

-

лонной

рефлектограммы

  (

рис

4

б

 — 

зелёная

 

линия

вычесть

 

текущую

 

рефлектограмму

  (

рис

4

б

 — 

синяя

 

линия

), 

то

 

разност

-

ные

 

изменения

 

надёжно

 

обнару

-

живаются

 

по

 

появлению

 

сигнала

соответствующего

 

концу

 

линии

  (

рис

. 4

в

 — 

красная

 

линия

). 

Чем

 

больше

 

волновое

 

сопротивление

 

линии

 

будет

 

изменяться

 

под

 

действием

 

толщины

 

гололёд

-

ных

 

отложений

 

из

-

за

 

изменения

 

диэлектрической

 

проницаемости

 

между

 

проводами

 

линии

тем

 

боль

-

ше

 

будет

 

разность

 

между

 

рефлектограммами

тем

 

больше

 

будут

 

уменьшение

 

амплитуды

 

импульса

 

и

 

увеличение

 

задержки

 

импульса

 

Δ

τ

 (

рис

. 4

б

).

На

 

рис

. 5 

представлены

 

в

 

качестве

 

примера

 

су

-

точные

 

изменения

 

в

 

течение

 

недели

 

амплитуды

 U 

(

верхний

 

график

и

 

запаздывания

 

Δ

τ

 (

нижний

 

график

Рис

. 3. 

Мониторы

 

локационных

 

комплексов

 

в

 

Центре

 

управления

 

КГЭУ

Рис

. 4. 

Обнаружение

 

гололёда

 

на

 

линии

 110 

кВ

 

«

Бугульма

-110 — 

Бугульма

-500»: 

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

 

(

обозначения

ВЧЗ

 — 

высокочастотный

 

заградитель

КС

 — 

конденсатор

 

связи

ФП

 — 

фильтр

 

присоединения

локатор

 — 

локационное

 

устройство

)

ВЧЗ

ФП

КС

КС

Локатор

ФП

ВЧЗ

U

U

U

l

м

а

б

в

А

А

Б

Б

ПС

 «

Бугульма

-110»

11 800 

м

Наличие

 

гололёда

ПС

 «

Бугульма

-500»

τ


Page 5
background image

79

 5 (32) 2015

отражённых

 

импульсов

 

на

 

ЛЭП

 

110 

кВ

  «

Кутлу

 

Букаш

 — 

Рыбная

 

Слобода

». 

При

 

появлении

 

гололёдных

 

отложений

 

величины

 

амплитуды

 

и

 

задержки

 

Δ

τ

 

изменяются

 

син

-

хронно

как

 

это

 

видно

 

на

 

рис

. 5 

(

отмечено

 

штрих

-

пунктирными

 

контурами

). 

Использование

 

двух

 

критериев

 U (

или

 

U) 

и

 

Δ

τ

 

по

-

вышает

 

надёжность

 

и

 

достовер

-

ность

 

обнаружения

 

гололёда

 

на

 

проводах

 

ЛЭП

.

На

 

отсчёты

 

амплитуды

 U 

и

 

запаздывания

 

Δ

τ

 

отражённого

 

импульса

 

кроме

 

гололёдных

 

от

-

ложений

 

могут

 

влиять

 

погодные

 

условия

изменения

 

температу

-

ры

 

окружающей

 

среды

  (

пунктир

-

ная

 

линия

 

на

 

рис

. 5, 

шкала

 

темпе

-

ратур

 

с

 

правой

 

стороны

 

рисунка

), 

ветровые

 

воздействия

 

и

 

т

.

д

.

ЛОКАЦИОННЫЕ

 

ПРОГРАММНО

-

АППАРАТНЫЕ

 

КОМПЛЕКСЫ

В

 

настоящее

 

время

 

сотруд

-

никами

 

КГЭУ

 

разработана

 

и

 

изготовлена

 

малая

 

серия

 

ис

-

следовательских

 

программно

-

аппаратных

 

комплексов

 

для

 

ло

-

кационного

 

зондирования

 

ЛЭП

которая

 

имеет

 

несколько

 

вари

-

антов

 

исполнения

настольный

настенный

мобильный

Эти

 

комплексы

 

успешно

 

ис

-

пользуются

 

на

 

действующих

 

подстанциях

 

для

 

иссле

-

дования

 

особенностей

 

зондирования

 

ЛЭП

 

при

 

нали

-

чии

 

и

 

отсутствии

 

гололёда

 

на

 

проводах

.

В

 

программно

-

аппаратном

 

комплексе

 

модернизи

-

рованной

 

многоканальной

 

системы

 

мониторинга

 

го

-

лолёда

 

можно

 

выделить

 

основные

 

функциональные

 

узлы

 (

рис

. 6):

• 

устройство

 

локационного

 

зондирования

;

• 

устройство

 

коммутации

• 

компьютер

 

с

 

радиомодемом

 

и

 

интерфейсом

 

опе

-

ратора

;

• 

центральный

 

сервер

 

с

 

радиомодемом

 

и

 

интер

-

фейсом

 

диспетчера

.

Устройство

 

локационного

 

зондирования

 

системы

 

мониторинга

 

гололёда

 

осуществляет

 

следующие

 

операции

 [8—10]:

• 

генерирование

 

и

 

ввод

 

в

 

линию

 

зондирующих

 

импульсов

;

• 

приём

 

импульсов

отражённых

 

от

 

конца

 

линии

;

• 

выделение

 

отражённых

 

импульсов

 

на

 

фоне

 

случайных

 

помех

 

и

 

помех

вызванных

 

работой

 

систем

 

связи

телемеханики

релейной

 

защиты

 

и

 

автоматики

;

• 

определение

 

наличия

 

гололёда

 

по

 

задержке

 

и

 

уменьшению

 

амплитуды

 

отражённого

 

импульса

.

Устройство

 

коммутации

 

предназначено

 

для

 

под

-

ключения

 

к

 

выходу

/

входу

 

локационного

 

устройства

 

проводов

 

одной

 

из

 16 

контролируемых

 

воздушных

 

линий

 

подстанции

.

Компьютер

 

с

 

радиомодемом

 

и

 

интерфейсом

 

опе

-

ратора

 

управляет

 

работой

 

локационного

 

устройства

обеспечивает

 

передачу

 

данных

 

на

 

центральный

 

сер

-

вер

 

и

 

формирует

 

интерфейс

 

оператора

.

Центральный

 

сервер

 

через

 

радиомодем

 

прини

-

мает

 

информацию

 

с

 

устройства

 

локационного

 

зон

-

дирования

формирует

 

интерфейс

 

оператора

 

и

 

вы

-

полняет

 

функции

 

архиватора

.

Аппаратура

 

локационного

 

зондирования

 

обычно

 

устанавливается

 

на

 

подстанции

 

в

 

помещении

 

около

 

стойки

 

высокочастотной

 

связи

так

 

как

 

подключается

 

к

 

его

 

выходной

 

клемме

 

параллельно

 

с

 

высокочастот

-

ным

 

кабелем

.

На

 

всех

 

подстанциях

где

 

проходят

 

испытания

 

локационных

 

комплексов

была

 

выполнена

 

для

 

контролируемых

 

линий

 

электропередачи

 

предва

-

рительная

 

диагностика

 

их

 

состояния

определена

 

их

 

конфигурация

сняты

 

эталонные

 

рефлектограм

-

мы

выявлены

 

каналы

 

и

 

частоты

 

мешающей

 

высо

-

кочастотной

 

технологической

 

связи

определены

 

параметры

 

зондирующих

 

локационных

 

сигналов

установлены

 

режимы

 

зондирования

приняты

 

меры

 

для

 

выделения

 

отражённых

 

импульсов

 

сре

-

ди

 

помех

Рис

. 6. 

Функциональная

 

схема

 

локационного

 

комплекса

 

мониторинга

 

гололёда

Устройство

 

локационного

 

зондирования

Устройство

 

коммутации

Интерфейс

 

диспетчера

Центральный

 

сервер

Радио

-

модем

Интерфейс

 

оператора

Компьютер

Радио

-

модем

1
2

n

Линии

Рис

. 5. 

Суточные

 

изменения

 

в

 

течение

 

недели

 

амплитуды

 

U (

верхний

 

график

и

 

запаздывания

 

Δ

τ

 (

нижний

 

график

отражённых

 

импульсов

 

на

 

ЛЭП

 110 

кВ

 «

Кутлу

 

Букаш

 — 

Рыбная

 

Слобода

» 

штрих

-

пунктирными

 

контурами

 

обозначены

 

регистрации

 

гололёдных

 

образований

 [12.03—18.03.2012]

θ

о

C

t

,

 

часы

Δ

τ

,

 

мк

с

U

,

 

о

.

е

.

Дни

40
20

0

-20
-40

120

80

0,25

0 12 0  12 0 12 0 12 0 12 0 12 0 12
   12.03.12     13.03.12    14.03.12    15.03.12    16.03.12    17.03.12    18.03.12

0,75


Page 6
background image

80

СЕТИ РОССИИ

В

 

настоящее

 

время

 

на

 

подстанции

  «

Бугуль

-

ма

-110» 

локационный

 

комплекс

 

обслуживает

 

семь

 

линий

 

электропередачи

 

протяжённостью

 

до

 

43000 

м

из

 

них

 

шесть

 

линий

 

на

 110 

кВ

 

и

 

одна

 

линия

 

на

 35 

кВ

 («

Бугульма

-110 — 

Соколка

»). 

Схема

 

рас

-

положения

 

контролируемых

 

линий

 

электропередачи

 

по

 

отношению

 

к

 

подстанции

  «

Бугульма

-110» 

пред

-

ставлена

 

на

 

рис

. 7.

На

 

подстанции

 

«

Кутлу

 

Букаш

» 

аналогич

-

ный

 

модернизированный

 

вариант

 

локационно

-

го

 

комплекса

 

осуществляет

 

контроль

 

четырёх

 

линий

 

напряжением

 110 

кВ

 

протяжённостью

 

до

 

70000 

метров

.

Вышеупомянутые

 

комплексы

 

локационного

 

обна

-

ружения

 

гололёда

 

работают

 

в

 

непрерывном

 

автома

-

тическом

 

режиме

 

зондирования

 

через

 30 (60) 

минут

 

с

 

передачей

 

данных

 

в

 

Центр

 

управления

 

КГЭУ

а

 

также

 

дежурным

 

операторам

 

и

 

диспетчерам

 

контро

-

лируемых

 

подстанций

.

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ

 

РЕЗУЛЬТАТОВ

 

ЛОКАЦИОННОГО

 

МОНИТОРИНГА

 

ЛИНИЙ

 

ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

В

 

составе

 

локационного

 

комплекса

 

используются

 

два

 

вида

 

визуализации

 

результатов

 

зондирования

 

линий

 

электропередачи

• 

интерфейс

 

для

 

контроля

 

работоспособности

 

ком

-

плекса

 

и

 

контроля

 

текущей

 

гололёдной

 

обстанов

-

ки

 

на

 

проводах

 

отходящих

 

линий

 (

для

 

оператора

обслуживающего

 

комплекс

);

• 

интерфейс

 

для

 

контроля

 

появления

 

и

 

динамики

 

образования

 

гололёдных

 

отложений

а

 

также

 

для

 

определения

 

аварийной

 

опасности

 

гололёдных

 

отложений

 

на

 

конкретных

 

линиях

 

и

 

динамики

 

их

 

плавки

 (

для

 

диспетчера

 

подстанции

).

На

 

экране

 

интерфейса

 

оператора

 

в

 

декартовой

 

системе

 

координат

 

регистрируются

 

в

 

текущем

 

ре

-

жиме

 

реальные

 

изменения

 

во

 

времени

 

удельного

 

запаздывания

 

δ

τ

  (

или

 

средней

 

толщины

 

стенки

го

-

лолёдного

 

отложения

 

на

 

каждой

 

линии

 

контролируемой

 

подстан

-

ции

  (

см

рис

. 10). 

При

 

этом

 

чёт

-

ко

 

видна

 

корреляция

 

во

 

времени

 

нарастания

 

масс

 

гололёда

 

на

 

разных

 

линиях

что

 

позволяет

 

выделить

 

линию

где

 

гололёд

-

ные

 

отложения

 

достигают

 

крити

-

ческих

 

значений

требующих

 

его

 

плавки

По

 

данным

 

этого

 

интер

-

фейса

 

можно

 

прекратить

 

плавку

 

гололёда

когда

 

его

 

масса

 

пере

-

стаёт

 

быть

 

угрожающей

 

возник

-

новением

 

аварии

и

 

тем

 

самым

 

сократить

 

расходы

 

электроэнер

-

гии

 

на

 

плавку

так

 

как

 

они

 

весьма

 

велики

Кроме

 

того

интерфейс

 

оператора

 

является

 

своеобраз

-

ным

  «

чёрным

 

ящиком

», 

так

 

как

 

позволяет

 

сохранять

 

и

 

демон

-

стрировать

 

при

 

необходимости

 

архивную

 

информацию

 

о

 

голо

-

лёде

 

на

 

проводах

 

в

 

заданном

 

ин

-

тервале

 

времени

 (

неделя

месяц

год

 

и

 

более

).

Интерфейс

 

диспетчера

 

яв

-

ляется

 

мнемосхемой

 

линий

 

электропередачи

отходящих

 

с

 

подстанции

  «

Бугульма

-110» 

(

рис

. 8). 

Контролируемые

 

линии

 

могут

 

быть

 

разбиты

 

на

 

участки

согласно

 

имеющимся

 

на

 

них

 

не

-

однородностям

 

волнового

 

сопро

-

тивления

 [9, 13]. 

Величина

 

массы

 

гололёдного

 

отложения

 

на

 

линии

 

характеризуется

 

цветовой

 

града

-

цией

зелёный

 

цвет

 — 

отсутствие

 

гололёда

жёлтый

 

цвет

 — 

голо

-

лёд

 

в

 

пределах

 

нормы

красный

 

цвет

 — 

гололёд

 

выше

 

критиче

-

ской

 

нормы

  (

опасность

 

аварии

). 

Это

 

позволяет

 

диспетчеру

 

ви

-

деть

 

распределение

 

масс

 

голо

-

Рис

. 8. 

Экран

 

интерфейса

 

диспетчера

на

 

котором

 

демонстрируются

 

цветовой

 

градацией

 

уровни

 

гололёдных

 

отложений

 

на

 

семи

 

линиях

 

подстанции

 «

Бугульма

-110»: 

зелёный

 — 

гололёд

 

отсутствует

жёлтый

 — 

гололёд

 

в

 

пределах

 

нормы

красный

 — 

гололёд

 

превысил

 

нормативное

 

значение

Рис

. 7. 

Схема

 

расположения

 

семи

 

линий

 

электропередачи

 

подстанции

 «

Бугульма

-110», 

контролируемых

 

локационным

 

комплексом

ПС

 «

Бугульма

-110»

1. «

Бугульма

-110 — 

Письмянка

»

2. «

Бугу

льма

-1

10 — 

Караб

аш

»

6. «

Бугульма

-110 —

      

Бугульма

-500»

7. «

Бугульма

-110 — 

Западная

»

3. «

Бугульма

-110 — 

Бирючевка

»

4. «

Бугульма

-110 — 

Соколка

»

5. «

Бугульма

-110 — 

Каракашлы

»


Page 7
background image

81

 5 (32) 2015

лёдных

 

отложений

 

по

 

лини

-

ям

чётко

 

выделять

 

линию

 

с

 

наибольшими

 

гололёдными

 

отложениями

 

и

 

принимать

 

решение

 

о

 

первоочередной

 

плавке

 

гололёда

 

на

 

ней

 [14]. 

ОБНАРУЖЕНИЕ

 

ГОЛОЛЁДНЫХ

 

ОТЛОЖЕНИЙ

Экспериментальные

 

ис

-

следования

 

гололёдных

 

от

-

ложений

 

на

 

линиях

 

электро

-

передачи

 

ведутся

 

с

 2009 

го

-

да

 

в

 

непрерывном

 

автома

-

тическом

 

режиме

На

 

рис

. 9 

представлены

 

в

 

качестве

 

примера

 

изменения

 

пара

-

метров

 

Δ

и

 

Δ

τ

 

на

 

линии

 

«

Бугульма

-110 — 

Бугуль

-

ма

-500» 

за

 

январь

 2011—

2014 

годов

.

По

 

данным

 

рис

. 9 

наи

-

большие

 

гололёдные

 

об

-

разования

 

наблюдались

 

января

 2014 

года

когда

 

уменьшилось

 

до

 25 

от

-

носительных

 

единиц

а

 

Δ

τ

 

увеличилось

 

до

 2 

мкс

Эти

 

значения

 U 

и

 

Δ

τ

 

были

 

ниже

 

критических

как

 

и

 

все

 

остальные

поэтому

 

плавка

 

гололёда

 

на

 

линии

 

электро

-

передачи

  «

Бугульма

-110 — 

Бугульма

-500» 

в

 

рассматри

-

ваемые

 

периоды

 

времени

 

не

 

производилась

.

Так

 

как

 

локационные

 

из

-

мерения

 

являются

 

инте

-

гральными

то

 

при

 

одинако

-

вой

 

гололёдной

 

обстановке

 

на

 

длинных

 

линиях

 

значе

-

ния

 

Δ

и

 

Δ

τ

 

оказываются

 

за

-

вышенными

 

по

 

отношению

 

к

 

коротким

 

линиям

Поэтому

 

более

 

объективными

 

пара

-

метрами

 

являются

 

удель

-

ные

 

значения

 

затухания

 

δ

K (

дБ

/

км

и

 

запаздывания

 

δ

τ

  (

мкс

/

км

), 

приведённые

 

к

 

единице

 

длины

 

линии

в

 

данном

 

случае

 

к

 

длине

 

ли

-

нии

 

в

 1 

км

.

Примеры

 

результатов

 

многоканального

 

зондирования

 

на

 

подстанции

  «

Бу

-

гульма

-110» 

за

 

период

 

ноябрь

декабрь

 2014 

г

с

 

измерениями

 

удельных

 

значений

 

δ

τ

 

приведены

 

на

 

рис

. 10. 

Данные

 

сняты

 

непосредственно

 

с

 

экрана

 

ин

-

терфейса

 

оператора

.

В

 

это

 

время

 

удельные

 

запаздывания

 

достигали

 

δ

τ

 = 0,3 

мкс

/

км

 

на

 

линии

  «

Бугульма

-110 — 

Кара

-

баш

» 

и

 

δ

τ

 = 0,2 

мкс

/

км

 

на

 

линиях

 

электропередачи

 

«

Бугульма

-110 — 

Письмянка

», «

Бугульма

-110 — 

Бирючевка

» 

и

  «

Бугульма

-110 — 

Бугульма

-500». 

На

 

остальных

 

линиях

 

эти

 

параметры

 

имели

 

меньшие

 

значения

Согласно

 

данным

 

рис

. 10 

наибольшие

 

гололёд

-

ные

 

отложения

 

имели

 

место

 

на

 

линии

 «

Бугульма

-110 

— 

Западная

», 

где

 

для

 

предотвращения

 

обрыва

 

про

-

водов

 

была

 

произведена

 18 

декабря

 2014 

года

 

плав

-

Рис

. 9. 

Изменения

 

амплитуды

 U 

и

 

запаздывания

 

Δ

τ

 

отражённых

 

локационных

 

сигналов

 

при

 

образовании

 

гололёдных

 

отложений

 

(

обозначено

 

штриховыми

 

контурами

на

 

линии

 «

Бугульма

-110 — 

Бугульма

-500» 

за

 

январь

 2011—2014 

гг

.

01.01.11 

06.01.11 

11.01.11 

16.01.11 

21.01.11 

26.01.11           31.01.11

100

75

50

25

1,7
1,1
0,5

-0,1

U

,

 

о

.

е

.

Δ

τ

,

 

мкс

01.01.12 

06.01.12 

11.01.12 

16.01.12 

21.01.12 

26.01.12          31.01.12

100

75

50

25

1,7
1,1
0,5

-0,1

U

,

 

о

.

е

.

Дни

Дни

Δ

τ

,

 

мкс

01.01.13 

06.01.13 

11.01.13 

16.01.13 

21.01.13 

26.01.13          31.01.13

100

75

50

25

1,7
1,1
0,5

-0,1

U

,

 

о

.

е

.

Δ

τ

,

 

мкс

Дни

Дни

Январь

 2014 

год

01.01.14 

06.01.14 

11.01.14 

16.01.14 

21.01.14 

26.01.14          31.01.14

100

75
50
25

1,7
1,1
0,5

-0,1

U

,

 

о

.

е

.

Δ

τ

,

 

мкс

Январь

 2013 

год

Январь

 2012 

год

Январь

 2011 

год


Page 8
background image

82

СЕТИ РОССИИ

ка

 

гололёда

 (

отмечено

 

звездочкой

 *) 

при

 

значениях

 

δК

 = 1,2 

дБ

/

км

 

и

 

δ

τ

 = 0,48 

мкс

/

км

.

Небольшие

 

гололёдные

 

отложения

 

обнаружи

-

вались

 

на

 

линиях

  «

Бугульма

-110 — 

Каракашлы

» 

и

 

«

Бугульма

-110 — 

Соколка

». 

Линия

  «

Бугульма

-110 

— 

Каракашлы

», 

в

 

отличие

 

от

 

других

находится

 

по

 

отношению

 

к

 

подстанции

 «

Бугульма

-110» 

на

 

северо

-

востоке

где

 

гололёд

 

образуется

 

редко

 

и

 

не

 

очень

 

интенсивно

Линия

 «

Бугульма

-110 — 

Соколка

» 

явля

-

ется

 

самой

 

нагруженной

 

и

 

поэтому

 

самой

 

устойчи

-

вой

 

к

 

гололёдообразованию

.