УДК 621.315.1

Методы мониторинга линии электропередач

Акбаев Азамат Ахмедович – аспирант кафедры Автоматизированных электроэнергетических систем и электроснабжения Северо-Кавказского федерального университета.

Шидов Арсен Гумарович – аспирант кафедры Автоматизированных электроэнергетических систем и электроснабжения Северо-Кавказского федерального университета.

Аннотация: В статье рассматриваются основные методы мониторинга ЛЭП. Предлагается создание программного обеспечения для возможности мониторинга линии электропередач, благодаря которому можно отслеживать фактические параметры воздействия окружающей среды на ЛЭП.

Ключевые слова: линии электропередач, мониторинг ЛЭП.

На данный момент основную часть линий электропередач (ЛЭП) нельзя отслеживать. Поэтому, в результате отказа релейной защиты на повторное включение или неуспешных АПВ, за выяснением причины должны выезжать мобильные бригады и передавать информацию через имеющиеся средства связи. В случае, если это произошло из-за метрологических воздействий, мобильной бригаде приходится визуально оценивать, например, стенки гололеда. Такой метод оценки «на глаз» не является высокоточным, к тому же в условиях зимнего бездорожья, ограниченного количества дневного света и ряда других причин значительно усложняется прогнозирование толщины оледенения проводов.

Сегодня существует два основных метода мониторинга ЛЭП:

  • Использование прибора с датчиками крена, который обнаруживает отложения льда.
  • Магнитометрический контроль состояния металлических опорных конструкций с помощью телеметрического метода.

Использование прибора с датчиками крена, который обнаруживает отложения льда

Модуль с датчиками нужно установить между гирляндой и траверсой. Устройство такой конструкции и ее принцип действия представлен на рис. 1.

Представленное оборудование увеличивает точность измерения нагрузок от ветра и от отложений льда на проводах, поскольку кроме силового воздействия оно измеряет угол α (отклонение гирлянды изоляторов):

1

Рисунок 1. Прибор с датчиком крена, который обнаруживает отложения льда.

Другой датчик крена необходим для измерения отклонения гирлянды изоляторов по оси наблюдения воздушной линии. Его данные помогают выяснить, как распределилось оледенение в анкерном пролёте воздушной линии, чтобы полностью понять сложившуюся вследствие погодных явлений ситуацию, предотвратив потенциальную аварию [10].

Надо упомянуть, что описанный способ мониторинга ЛЭП не слишком широко распространен в силу технической сложности установки и экономической нецелесообразности.

Магнитометрический контроль состояния металлических опорных конструкций с помощью телеметрического метода

Данный способ контроля основан на выявлении мест напряженно-деформированного состояния металла (коррозия, сквозные дефекты).

Телеметрическое оборудование снабжает оператора ЛЭП текущими параметрами состояния воздушных линий и кабелей электроснабжения. Структура мониторинга включает несколько измеряющих модулей, которые посредством определенного канала связи соединены с аппаратурой диспетчерского пункта. Измеряющие модули распределяются по всей протяженности ЛЭП, монтируясь либо на опорах, либо на самих проводах. На рисунке 2 представлена структура отслеживания показателей пропускной способности кабелей ЛЭП:

2

Рисунок 2. Структура отслеживания показателей пропускной способности кабелей ЛЭП.

Диспетчерские службы находятся в значимых узлах, перераспределяющих энергию. На сегодняшний день для мониторинга чаще всего применяют программное обеспечение SCADA, которое обеспечивает прием и переработку получаемых от измеряющих модулей показателей. Измеряющие модули состоят из нескольких обязательных элементов:

  • модуль обеспечения автономности питания;
  • процессор, обрабатывающий измеряемые данные;
  • датчики, измеряющие главные показатели состояния ЛЭП;
  • устройство, передающее данные.

Измерение токовых импульсов производится бесконтактным способом, при помощи катушки Роговского или датчиков Холла.

3

Рисунок 3. Устройство системы мониторинга с измерительными модулями.

Сегодня для автономного питания измерительных модулей структуры отслеживания состояния воздушных линий используют два варианта. Модули, которые монтируются на опорах, снабжены аккумуляторами, заряжаемыми от солнечных панелей. Блоки, размещаемые прямо на проводах ЛЭП, питаются от токового трансформатора.

Рассмотренный метод мониторинга применяется для уже существующих линий электропередач, с меньшими затратами на установку. Он строится на основе необходимого набора измерительных устройств с базовыми датчиками и программного обеспечения для его работы. Минимальный набор - датчики удара и вибрации, влажности и температуры, датчик высоты. Благодаря им мы можем наблюдать за реальными показаниями воздействия окружающей среды на ЛЭП.

Создание программного комплекса для обеспечения мониторинга ЛЭП

Для создания программы необходимо учитывать несколько факторов: она должна быть универсальной для любого участка ЛЭП, понятной для пользователя, иметь свою базу данных для сохранения аварийных и доаварийных показателей.

В связи с тем, что на данном этапе работы сложно связать оборудование с программой, для ее отладки сами зададим измеряемые показатели, то есть напряжение, высоту от земли, температуру окружающей среды, которые изменяются в заданных промежутках. Значения отображаются с частотой в 1 секунду.

Сама программа написана в среде Python и сейчас работает в режиме симулятора:

4

Рисунок 4. Окна приложения мониторинга ЛЭП.

В верхнем блоке приложения имеется возможность выбора номера ЛЭП, где в каждой из строк можем добавить модуль датчиков, нумерация ЛЭП и модулей идет автоматически.

Для контроля состояния ЛЭП оператор имеет возможность выбрать определенную линию, на которой отслеживаются параметры температуры, напряжения и высоты. Для простоты визуального отслеживания для каждого параметра установлены свои пределы, в случае, когда показатели выходят из границ, они высвечиваются красным цветом. Здесь представлены основные параметры, которые могут передаваться диспетчеру. Постоянный мониторинг состояния ЛЭП позволяет уменьшить количество аварийных и предаварийных ситуаций, снизить затраты времени, требуемого на устранение причин аварии.

Список литературы

  1. Диагностика, реконструкция и эксплуатация воздушных линий электропередачи в гололедных районах: учеб. пособие / И. И. Левченко, А. С. Засыпкин, А. А. Аллилуев, Е. И. Сацук. М.: Издательский дом МЭИ, 2007. 448 с.: ил.
  2. Кузнецов П. А. Совершенствование мониторинга воздушных линий электропередачи при экстремальных метеорологических воздействиях: диссертация кандидата технических наук: 05.09.03 / П. А. Кузнецов; [Место защиты: ГОУВПО "Саратовский государственный технический университет"]. Саратов, 2008. 173 с.
  3. Панасенко М. В., Брыкин Д. А. Обзор используемых устройств обнаружения отложений для систем мониторинга воздушных линий электропередачи // Воздушные линии. 2012. №3. С. 79-82.
  4. Самарин А. В., Рыгалин Д. Б., Шкляев А. А. Современные технологии мониторинга воздушных электросетей ЛЭП //Кстественные и технические науки. 2012. № 1, 2.
  5. Панасенко М. В. Состав информационно-измерительных систем мониторинга воздушных линий электропередачи // Инновационные технологии в обучении и производстве: матер. VIII Всерос. науч.практ. конф. (Камышин, 23–25 ноября 2011 г. В 3 т. Т. 1 / ФГОБОУ ВПО ВолгГТУ КТИ (филиал) ВолгГТУ.). Волгоград, 2012. С. 145-148.
  6. Панасенко М. В., Хромов Н. П. Современные системы мониторинга воздушных линий электропередачи // Электроэнергетика глазами молодёжи: науч. тр. IV междунар. науч. техн. конф. (Новочеркасск, 14-18 окт. 2013 г.: Т. 1 / Южно-Российский гос. политехн. ун-т (НПИ) им. М. И. Платова.). Новочеркасск, 2013. С. 529-532.
  7. Интернет ресурс. Диагностика и мониторинг линии электропередач. Дата обращения 15.12.2023г. https://extxe.com/21508/diagnostirovanie-i-monitoring-vozdushnyh-linij-jelektroperedach.

Интересная статья? Поделись ей с другими: