Система мониторинга грозовых разрядов и мест повреждений воздушных линий «СМ ВОЛНА»

58

В

настоящее

время

контроль

за

состоянием

изоляции

и

других

элементов

ВЛ

осу

-

ществляется

путем

пла

-

новых

периодических

осмотров

, 

которые

проводятся

крайне

редко

и

как

способ

контроля

недостаточно

эффективны

. 

Существующие

тра

-

диционные

средства

определения

мест

повреждений

ВЛ

на

основе

им

-

педансного

метода

по

параметрам

аварийного

режима

также

не

обла

-

дают

достаточной

точностью

. 

Зона

осмотра

ВЛ

по

данным

ОМП

может

достигать

 10 

км

и

более

, 

что

ослож

-

няет

поиск

мест

повреждений

, 

осо

-

бенно

в

труднодоступных

районах

, 

и

зачастую

не

позволяет

опреде

-

лить

фактическое

место

поврежде

-

ния

и

установить

его

причину

.

В

последние

годы

большое

вни

-

мание

уделяется

повышению

гро

-

зоупорности

ВЛ

с

применением

со

-

временных

средств

молниезащиты

на

базе

линейных

ОПН

  (

рисунок

 1) 

и

/

или

разрядников

с

внешним

искро

-

вым

промежутком

ЛР

 [1]. 

Для

разра

-

ботки

мероприятий

по

повышению

грозоупорности

и

оценки

эффектив

-

ности

новых

средств

молниезащиты

необходима

детальная

информация

о

грозовой

обстановке

и

аварийных

отключениях

ВЛ

, 

вызванных

ударами

молнии

в

линию

. 

В

настоящее

время

указанная

информация

ограничи

-

вается

только

констатацией

фактов

отключения

ВЛ

по

причине

грозовых

воздействий

. 

Отмеченные

обстоятельства

под

-

черкивают

актуальность

разработки

автоматизированных

систем

, 

обе

-

спечивающих

контроль

грозовых

воздействий

на

ВЛ

в

режиме

он

-

лайн

-

мониторинга

и

повышение

точ

-

ности

определения

мест

поврежде

-

ний

 — 

коротких

замыканий

  (

КЗ

) 

на

ВЛ

. 

Представленная

ниже

система

мониторинга

 «

СМ

ВОЛНА

», 

разрабо

-

танная

АО

 «

Полимер

-

Аппарат

», 

реа

-

лизует

указанные

функции

.

НАЗНАЧЕНИЕ

И

ОБЛАСТЬ

ПРИМЕНЕНИЯ

СМ

ВОЛНА

предназначена

для

ре

-

гистрации

событий

грозовых

воз

-

действий

, 

аварийных

отключений

и

определения

мест

повреждений

 — 

коротких

замыканий

на

ВЛ

.

Функциональные

возможности

СМ

ВОЛНА

обеспечивают

:

в

о

з

д

у

ш

н

ы

е

л

и

н

и

и

воздушные линии

Система мониторинга 
грозовых разрядов 
и мест повреждений 
воздушных линий
«СМ ВОЛНА»

Современные

тенденции

развития

электрических

сетей

предусматривают

разработку

и

внедрение

принципиально

новых

подходов

к

оценке

технического

состояния

ВЛ

на

основе

применения

цифровых

технологий

и

автоматизированных

систем

, 

обеспечивающих

получение

информации

о

состоянии

ВЛ

в

режиме

реального

времени

. 

Согласно

данным

опыта

эксплуатации

, 

технологические

нарушения

в

работе

ВЛ

составляют

 30–40% 

от

общего

числа

технологических

нарушений

на

объектах

электрических

сетей

. 

При

этом

значительная

доля

аварийных

отключений

вызывается

грозовыми

воздействиями

.

Багин

В

.

А

.,

инженер

-

конструктор

перспективных

разработок

АО

 «

Полимер

-

Аппарат

»

Гайворонский

А

.

С

., 

к

.

т

.

н

., 

заместитель

генерального

директора

по

научной

работе

АО

 «

Полимер

-

Аппарат

»

59

– 

идентификацию

событий

грозовых

воздействий

и

аварийных

отключений

ВЛ

по

дате

, 

времени

, 

месту

и

виду

воздействия

 (

удар

молнии

в

провод

, 

трос

, 

опору

, 

ближний

удар

в

землю

, 

расстояние

от

ПС

до

места

удара

или

КЗ

, 

фаза

), 

причине

отклю

-

чения

 (

грозовое

/

негрозовое

);

– 

контроль

работы

ОПН

 (

ЛР

), 

установленных

на

ВЛ

 — 

«

срабатываний

» 

ОПН

 (

ЛР

) 

при

ударах

молнии

в

ли

-

нию

, 

а

также

повреждений

и

дефектов

ОПН

 (

ЛР

);

– 

формирование

архива

 — 

электронной

базы

дан

-

ных

по

событиям

грозовых

воздействий

и

аварий

-

ных

отключений

ВЛ

.

Преимущества

:

– 

расстояние

до

места

удара

молнии

, 

КЗ

на

ВЛ

определяется

с

точностью

до

опоры

 (

пролета

ВЛ

), 

допускаемая

погрешность

 — 

не

более

 ± 150 

м

;

– 

расстояние

до

места

повреждения

определяет

-

ся

в

автоматическом

режиме

, 

не

требуется

про

-

водить

расчеты

с

использованием

специального

программного

обеспечения

, 

как

в

традиционных

системах

ОМП

;

– 

точность

определения

расстояния

не

зависит

от

длины

ВЛ

, 

вида

КЗ

 (

глухое

металлическое

или

на

ДКР

, 

однофазное

/

двухфазное

, 

межфазное

), 

со

-

противления

заземления

;

– 

обеспечивается

селективность

определения

ме

-

ста

удара

молнии

или

КЗ

в

разветвленной

сети

с

отпайками

.

Применение

СМ

ВОЛНА

предпочтительно

на

ВЛ

, 

подверженных

частым

аварийным

отключениям

, 

в

том

числе

по

причине

грозовых

воздействий

, 

трас

-

сы

которых

проходят

в

труднодоступных

условиях

, 

а

также

на

ВЛ

, 

эксплуатируемых

без

грозозащитных

тросов

, 

на

которых

установлены

линейные

ОПН

.

УСТРОЙСТВО

И

РАБОТА

Принцип

работы

СМ

ВОЛНА

основывается

на

вол

-

новом

методе

двухсторонних

измерений

 [2]. 

Грозо

-

вые

воздействия

и

/

или

повреждения

изоляции

 — 

КЗ

на

ВЛ

приводят

к

возникновению

электромагнитных

волн

 (

волн

напряжения

и

тока

), 

распространяющих

-

ся

по

линии

в

обе

стороны

от

места

КЗ

или

удара

молнии

. 

Синхронная

регистрация

импульсных

элек

-

трических

сигналов

на

ПС

, 

вызванных

набегающи

-

ми

волнами

с

линии

, 

позволяет

зафиксировать

сам

факт

грозового

воздействия

или

повреждения

изоля

-

ции

и

определить

расстояние

от

ПС

до

места

удара

молнии

или

КЗ

.

Устройство

и

работа

СМ

ВОЛНА

поясняются

струк

-

турной

схемой

, 

показанной

на

рисунке

 2, 

основные

технические

характеристики

приведены

в

таблице

 1. 

В

общем

случае

СМ

ВОЛНА

состоит

из

нескольких

ло

-

кальных

подсистем

 (

регистраторов

импульсных

элек

-

трических

сигналов

РИЭС

-1, 

РИЭС

-2, … 

РИЭС

-N), 

устанавливаемых

на

ПС

по

концам

ВЛ

, 

и

клиентского

АРМ

, 

объединенных

сетью

передачи

данных

.

Комплект

основного

оборудования

СМ

ВОЛНА

, 

устанавливаемого

на

каждой

ПС

, 

включает

: 

– 

шкаф

приборный

РИЭС

 — 1 

шт

.;

– 

антенну

 GPS 

в

комплекте

с

кабелем

 — 1

шт

.;

– 

датчики

тока

в

комплекте

с

сигнальными

кабеля

-

ми

 — 3 

шт

.

Цифровые

регистраторы

РИЭС

обеспечивают

синхронную

запись

сигналов

в

системе

точного

вре

-

мени

на

базе

 GPS/

ГЛОНАС

. 

Общий

вид

РИЭС

по

-

казан

на

рисунке

 3. 

Запись

информации

о

событиях

(

сигналах

, 

поступающих

с

датчиков

на

РИЭС

) 

про

-

изводится

в

автоматическом

режиме

. 

Данные

о

со

-

бытиях

накапливаются

в

памяти

РИЭС

и

передаются

по

сети

 Internet 

на

выделенный

сервер

для

конечной

обработки

и

формирования

базы

данных

  (

журнала

событий

). 

Место

удара

молнии

и

 (

или

) 

КЗ

на

линии

определяется

по

разнице

времени

прихода

сигна

-

лов

, 

зарегистрированных

РИЭС

по

концам

ВЛ

.

ПС

-

А

, 

ПС

-

Б

 —

электрические

под

-

станции

РИЭС

-1, 

РИЭС

-2

 — 

регистраторы

импульс

-

ных

электрических

сигналов

УП

-1, 

УП

-2

 — 

устрой

-

ства

присоединения

Рис

. 1. 

Линейные

ОПН

на

ВЛ

 220 

кВ

Волга

 — 

Заливская

Рис

. 2. 

Структурная

схема

, 

поясняющая

работу

СМ

ВОЛНА

Спутник

 GPS

ПС

-

А

УП

-1

УП

-2

РИЭС

-1

Интернет

Сервер

обработки

данных

РИЭС

-2

Удар

молнии

Воздушная

линия

Короткое

замыкание

ПС

-

Б

№

 2 (77) 2023

60

ВОЗДУШНЫЕ

ЛИНИИ

Устройства

присоединения

 — 

датчики

тока

, 

пред

-

назначенные

для

отбора

сигналов

, 

устанавливаются

в

цепь

подключения

конденсаторов

связи

 (

КС

) 

к

филь

-

трам

присоединения

 (

ФП

) 

ВЧ

связи

на

ПС

 (

между

вы

-

водами

КС

и

ФП

). 

Датчики

выполнены

по

схеме

пояса

Роговского

, 

обеспечивают

неразрывность

цепи

подклю

-

чения

КС

к

ФП

и

не

оказывает

влияния

на

работу

ВЧ

-

связи

. 

Сигнальные

кабели

прокладываются

от

датчиков

тока

к

приборному

шкафу

РИЭС

, 

находящемуся

в

поме

-

щении

ОПУ

или

РЩ

. 

Антенна

 GPS 

устанавливается

вне

помещения

ОПУ

или

РЩ

на

уровне

крыши

. 

При

отсут

-

ствии

конденсаторов

связи

на

данной

ВЛ

возможны

дру

-

гие

способы

отбора

сигналов

с

подключением

датчиков

тока

с

разъемным

сердечником

на

токовые

цепи

ТТ

.

Сервер

, 

подключенный

к

сети

передачи

данных

, 

является

основой

автоматизированного

рабочего

места

АРМ

пользователя

, 

организованного

на

 web-

сайте

. 

Авторизованный

пользователь

может

войти

в

систему

, 

используя

любое

рабочее

место

, 

обору

-

дованное

персональным

компьютером

и

доступом

в

сеть

 Internet. 

Формирование

базы

данных

о

событиях

грозовых

воздействий

и

аварийных

отключений

ВЛ

осущест

-

вляется

в

автоматическом

режиме

. 

Информация

по

каждому

событию

в

базе

включает

: 

регистрацион

-

ный

номер

, 

дату

, 

время

наступления

события

, 

раз

-

ницу

времени

прихода

сигналов

на

ПС

, 

расстояние

от

места

возникновения

события

до

ПС

 (

места

удара

молнии

, 

КЗ

, 

срабатывания

ОПН

), 

номер

ближайшей

опоры

, 

осциллограммы

сигналов

, 

зафиксированные

РИЭС

.

Внедрение

СМ

ВОЛНА

позволяет

:

– 

повысить

надежность

эксплуатации

электрических

сетей

за

счет

оперативного

обнаружения

мест

по

-

вреждений

и

их

своевременного

устранения

;

– 

снизить

затраты

на

обслуживание

и

ремонты

электрических

сетей

за

счет

сокращения

времени

поиска

мест

повреждений

;

– 

повысить

надежность

грозозащиты

ВЛ

за

счет

вы

-

явления

участков

ВЛ

с

повышенной

грозопоража

-

емостью

и

возможность

принятия

адекватных

мер

по

снижению

числа

грозовых

отключений

. 

Р

Рис

. 3. 

Общий

вид

РИЭС

передняя

панель

задняя

панель

тел

./

факс

: 

+7 (812) 331-40-40 

(

многоканальный

)

www.polymer-apparat.ru

Табл

. 1. 

Основные

характеристики

СМ

ВОЛНА

Наименование

параметра

, 

характеристики

Значение

Динамический

диапазон

измерения

по

входу

датчика

тока

, 

А

20



1000

Полоса

рабочих

частот

, 

МГц

0,1



10

Частота

дискретизации

сигналов

системы

ввода

, 

МГц

, 

не

менее

10

Погрешность

синхронизации

измерений

подсистем

, 

мкс

, 

не

более

0,3

Погрешность

определения

расстояния

до

места

удара

молнии

, 

КЗ

на

ВЛ

, 

м

, 

не

более

±150

Число

синхронных

каналов

измерений

15 (5



3)

Режим

регистрации

и

записи

сигналов

ждущий

Продолжительность

сеанса

записи

в

одной

регистрации

, 

мс

, 

не

менее

200

Интервал

времени

между

двумя

последовательными

регистрациями

, 

с

, 

не

более

0,3

Обмен

данными

модем

 LTECat.1, 

порт

 Ethernet RJ45, 

последовательный

порт

 RS232, USB

Питание

АС

 176–242 

В

, D

С

 180–375 

В

, 

мощность

 — 10 

Вт

Класс

защиты

IP44

Габаритные

размеры

, 

мм

132



433×362 

Масса

, 

кг

, 

не

более

7

ЛИТЕРАТУРА

1. 

Гайворонский

А

.

С

., 

Заболотников

А

.

П

. 

Технологии

грозозащиты

ВЛ

выс

-

ших

классов

напряжения

на

основе

применения

линейных

ОПН

и

раз

-

рядников

с

внешним

искровым

про

-

межутком

 // 

Известия

РАН

. 

Энерге

-

тика

, 2015, 

№

 3. 

С

. 103–117.

2. 

Шалыт

Г

.

М

. 

Определение

мест

по

-

вреждения

в

электрических

сетях

. 

М

.: 

Энергоиздат

, 1982. 312 

с

.