Способ обнаружения появления гололеда на проводах линии электропередачи

Способ обнаружения появления гололеда на проводах линии электропередачи

Реферат

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для обнаружения гололеда на проводах линии электропередачи.

Известен способ обнаружения гололеда, основанный на контроле изменения емкости линии "провод-земля" при появлении гололеда (А.с. СССР №448527, М. Кл. Н 02 07/16, 30.10.74). Недостатком известного способа является малая чувствительность и, вследствие этого, низкая достоверность информации о начале образования гололеда.

Известен способ обнаружения гололеда на проводах линии электропередачи, включающий локацию участка провода зондирующими импульсами и контроль параметра, связанного с изменением условий их распространения по участку провода при появлении гололеда (Казадаев А.П., Лившиц А.Л., Рудакова P.M. О датчиках гололеда для воздушных линий электропередачи. Материалы II Всесоюзного совещания "Плавка гололеда на воздушных линиях электропередачи". Уфа, 1975, с.165-174). В известном способе с помощью приемного устройства производят фиксацию импульсного сигнала, частично отраженного от ближней границы зоны обледенения, а в качестве контрольного параметра используют время распространения зондирующих импульсов от начала участка провода до ближней границы зоны обледенения и обратно.

Однако фиксация частично отраженных импульсов существенно затруднена при плавном изменении толщины гололедных отложений вдоль провода, что обычно наблюдается на практике, так как амплитуда импульса при этом нарастает медленно и он плохо выделяется среди помех. В том случае, когда провод равномерно покрыт гололедом по всей длине, известный способ не обеспечивает обнаружение появление гололеда. Кроме того, в данном способе очень высоки требования к чувствительности и помехозащищенности приемного устройства отраженных импульсов.

Наиболее близким аналогом изобретения является способ обнаружения образования гололеда на проводах линии электропередачи, включающий локацию участка провода зондирующими импульсами и контроль параметра, связанного с изменением условий их распространения по участку провода при появлении гололеда (Патент №RU 2287883 С1 от 15.04.2005). Отличием способа является то, что участок провода ограничивают высокочастотными заградителями, в качестве контрольного параметра принимают время распространения зондирующих импульсов от начала ограниченного участка провода до его конца и обратно, определяют среднее значение температуры этого участка провода, а о появлении гололеда судят по изменению времени распространения зондирующих импульсов, вызванному появлением гололеда, с учетом влияния на контролируемый параметр температурного изменения длины участка провода.

Недостатком данного метода обнаружения гололеда является то, что для зондирования используется видеоимпульс малой длительности. Такой видеоимпульс имеет широкий спектр частот, который мешает ВЧ связи по этой же линии электропередачи. Кроме этого основная энергия видеоимпульса сосредоточена в низких частотах спектра (начиная с 0 Гц), а для измерения времени распространения зондирующих импульсов требуются высокие частоты. Наконец, энергия радиоимпульса мала - за счет малой длительности видеоимпульса.

Цель изобретения - преодолеть указанные недостатки прототипа, что повысит точность и чувствительность при обнаружении гололеда.

Поставленная цель достигается тем, что способ обнаружения появления гололеда на проводах линии электропередачи использует передачу по линии электропередачи радиоимпульса от начала линии до конца линии и контроль параметра, связанного с изменением условий распространения радиоимпульса по участку провода при появлении гололеда, в качестве контрольного параметра принимают время распространения радиоимпульса от начала ограниченного участка провода до его конца, определяют среднее значение температуры этого участка провода, а о появлении гололеда судят по изменению времени распространения высокочастотного сигнала, вызванному появлением гололеда, с учетом влияния на контролируемый параметр температурного изменения длины участка провода.

Благодаря этому повышается точность измерения времени прохождения радиоимпульса и, соответственно, надежность обнаружения появления гололеда. Точность измерения времени прохождения высокочастотного сигнала повышается благодаря следующим особенностям предлагаемого способа.

Во-первых, радиоимпульс будет иметь большую длительность, благодаря чему точность измерения времени прохождения радиоимпульса повышается. Практически возможно увеличить длительность радиоимпульса (до времени прохождения радиоимпульса от начала линии электропередачи до его конца и обратно:

τ≤2·L/C, где L - длина линии электропередачи, С - скорость распространения радиоимпульса по линии электропередачи (примерно равна скорости света 3·10⁸ м/с). При этом условии прием отраженных сигналов будет происходить после окончания передачи радиоимпульса. Рассмотрим в качестве примера линию электропередачи длиной L=30 км. При этом максимально возможная длина радиоимпульса будет равна τ=0,2 мс. Соответственно ширина спектра радиоимпульса ΔF≈1/τ=5 кГц. Полная энергия радиоимпульса будет в 200 раз больше, по сравнению со стандартным видеоимпульсом длительностью τ=1 мкс.

Во-вторых, спектр радиоимпульса имеет максимум на частоте F заполнения радиоимпульса. Поэтому основная энергия радиоимпульса (максимум в спектре радиоимпульса) будет сосредоточена на высокой частоте F, что повышает точность измерения времени прохождения радиоимпульса.

В-третьих, колоколообразная форма огибающей радиоимпульса приводит к сужению спектра радиоимпульса (по сравнению со спектром прямоугольного сигнала). Примером простой реализации колоколообразной формы f(t) огибающей радиоимпульса является так называемое «окно фон Ганна»:

f(t)={1-cos(2πt/τ)}/2, где t изменяется от 0 до τ (Цифровые фильтры. Р.В. Хемминг, Москва, Советское радио, 1980). Подобная форма радиоимпульса приводит к сильному подавлению боковых лепестков спектра радиоимпульса (по сравнению со спектром прямоугольного сигнала). В результате почти вся энергия радиоимпульса будет сосредоточена в полосе частот шириной ΔF≈1/τ.

Практическая ценность предлагаемого способа связана и с тем, что почти каждая ЛЭП высокого напряжения имеет аппаратуру ВЧ связи, необходимую для работы ВЧ защиты линии электропередачи, а также для обеспечения приемопередачи команд телемеханики, релейной защиты и противоаварийной автоматики. При этом ВЧ связь передает сигналы непосредственно по самой линии электропередачи, в узкой полосе частот, шириной несколько десятков килогерц, причем рабочая частота ВЧ связи может располагаться в диапазоне от 40 до 1000 кГц. Использование радиоимпульса с колоколообразной формой огибающей, имеющий большую длительность, позволяет сместить спектр частот радиоимпульса в область частот, который лежит в стороне от рабочих частот ВЧ связи по этой же линии электропередачи. В результате локационное устройство обнаружения гололеда и ВЧ связь смогут без помех друг другу работать на одной линии электропередачи.

Приведенные оценки показывают неоспоримые, очевидные преимущества предлагаемого метода перед прототипом.

Повышение точности, надежности определения образования гололеда на проводах линии электропередачи позволит своевременно провести профилактический нагрев проводов, что уменьшит вероятность возникновения аварий.

Способ обнаружения появления гололеда на проводах линии электропередачи, включающий передачу по линии электропередачи высокочастотного сигнала от начала линии до конца линии и контроль параметра, связанного с изменением условий распространения высокочастотного сигнала по участку провода при появлении гололеда, в качестве контрольного параметра принимают время распространения высокочастотного сигнала от начала ограниченного участка провода до его конца, определяют среднее значение температуры этого участка провода, а о появлении гололеда судят по изменению времени распространения высокочастотного сигнала, вызванному появлением гололеда, с учетом влияния на контролируемый параметр температурного изменения длины участка провода, отличающийся тем, что в качестве высокочастотного сигнала используется радиоимпульс, имеющий колоколообразную форму огибающей, приводящей к минимальной ширине спектра радиоимпульса, при этом частоту радиоимпульса выбирают из условия отстройки от рабочих частот ВЧ связи по линии электропередачи, длительность радиоимпульса принимают меньшей или равной 2L/C, где L - длина линии электропередачи, С - скорость распространения высокочастотного сигнала по линии электропередачи.