Размещено на http://www.allbest.ru/

Повышение точности определения места повреждения воздушных линий электропередачи

1. Актуальность и проблематика научной работы

Большинство воздушных линий электропередачи (ВЛ) оснащены устройствами ОМП по параметрам аварийного режима. Данные устройства обладают точностью 3-5%, которой оказывается недостаточно для ВЛ протяженностью свыше 100 км, что приводит к существенному увеличению времени поиска повреждения.

Поэтому в работе предложено использовать перспективный волновой метод двухсторонних измерений. Суть данного метода заключается в фиксации момента достижения фронтов электромагнитной волны, распространяющейся от места повреждения в момент короткого замыкания или обрыва, подстанций на обоих концах линии. Использование данного метода до сих пор затруднялось сложностью временной синхронизации двух устройств, находящихся на расстоянии 100-200 км друг от друга. В настоящее время данная техническая проблема может быть решена с помощью прецизионных средств синхронизации от сигналов спутниковых навигационных систем GPS и ГЛОНАСС. Точность подобных устройств достигает 10-15 нс, что соответствует вкладу в погрешность определения места повреждения не более 10 м.

Однако на практике столь высокая точность недостижима из-за невозможности точного определения момента прихода фронта в точку измерения. Фронт электромагнитной волны при прохождении линии электропередачи подвергается дисперсии и воздействию индустриальных и радиопомех. Поэтому в момент прихода в точку измерения он оказывается размытым и зашумленным. На практике наилучшая точность ОМП волновым методом не превышает 1-2 км. Поэтому проблема повышения точности ОМП воздушных линий электропередачи большой протяженности волновым методом за счет увеличения точности фиксации фронта электромагнитной волны аварийного сигнала является актуальной.

2. Цели научной работы

В связи с вышеизложенным, целью настоящей работы является разработка способов повышения точности определения места повреждения волновым методом двухсторонних измерений за счет увеличения точности фиксации фронта электромагнитной волны аварийного сигнала.

3. Задачи научной работы

Цель научной работы достигается решением следующих задач:

- создание математической модели распространения электромагнитных волн вдоль многопроводной линии электропередачи;

- разработка способа обнаружения аварийного режима многопроводной воздушной линии электропередачи;

- разработка способа фиксации фронта электромагнитной волны аварийного сигнала из совокупности индустриальных и радиопомех;

- разработка аппаратных и программных средств ОМП волновым методом двухсторонних измерений, реализующих предложенные способы;

- проведение имитационного моделирования и экспериментальных исследований с целью оценки точности предложенных способов.

4. Материалы и методы исследования

Волновой метод двухсторонних измерений основан на измерении времени между моментами достижения концов линии фронтами электромагнитных волн, возникающих в месте повреждения. Пусть один провод линии электропередачи длиной L в момент повреждения t = 0 заряжен до мгновенного напряжения U, например, положительной полярности. При возникновении пробоя изоляции этого провода на землю напряжение в точке пробоя, удаленной от конца линии на расстояние l', становится равным нулю. В месте повреждения возникают распространяющиеся в обе стороны электромагнитные волны напряжением (-U), стремящиеся со скоростью v_ф распространить нулевой потенциал по всей линии.

По истечении времени t₁= (L -- l')/v фронт одной из волн достигает одного конца линии, а через интервал t₂ = l'/v фронт второй волны достигает другого конца. Учитывая, что длина линии L известна, можно определить расстояние до места повреждения

.

Определение времени прихода фронта электромагнитной волны включает в себя задачу обнаружения аварийного режима линии электропередачи из измеренных токов и напряжений на конце линии и задачу выделения и фиксации времени прихода фронта волны.

Данные задачи решены с помощью предложенных в работе способа обнаружения аварийного режима воздушной линии электропередачи и способа фиксации фронта электромагнитной волны аварийного сигнала из совокупности помех, подчиняющихся нормальному закону распределения.

Достоверность и эффективность предложенных способов подтверждена имитационным моделированием и экспериментальным исследованием.

Абсолютная погрешность ОМП устройством, построенным на основе предложенных способов, составила 150 м (по результатам имитационного моделирования) и 850 м (по результатам экспериментального исследования).

5. Результаты, практическая и теоретическая значимость

Основные результаты работы:

1. Способ обнаружения аварийного режима воздушной линии электропередачи, отличающийся выделением составляющих электромагнитных волн, распространяющихся вдоль многопроводной линии электропередачи по различным волновым каналам и исключением составляющих, распространяющихся по частотно-зависимым каналам, позволяющий снизить размытость фронта электромагнитной волны.

2. Способ фиксации фронта электромагнитной волны аварийного сигнала из совокупности помех, подчиняющихся нормальному закону распределения, отличающийся тем, что внутри скользящего временного окна вычисляют коэффициент эксцесса аварийного сигнала, сравнивают вычисленный коэффициент эксцесса с величиной порога, фиксируют момент превышения порога с помощью спутниковой навигационной системы, что позволяет выявлять фронта электромагнитной волны аварийного сигнала на уровне, меньшем уровня помехи.

3. Математическая модель ВЛ и устройства ОМП волновым методом двухсторонних измерений.

Теоретическая значимость полученных результатов исследования обусловлена научной новизной, прагматической актуальностью и заключается в разработке комплекса из двух способов, позволяющих реализовать ОМП волновым методом двухсторонних измерений с высокой точностью.

Практическая значимость результатов работы заключается в повышении точности определения места повреждения воздушных линий электропередачи до расстояния нескольких пролетов, что существенно ускоряет процесс поиска и устранения неисправностей.

Список основных публикаций автора по теме научной работы

1. Лачугин В.Ф., Панфилов Д.И., Смирнов А.Н., Образцов С.А., Рывкин А.А., Шимина А.О. Многофункциональное устройство регистрации процессов, контроля качества электроэнергии и определения места повреждения на линиях электропередачи // Электрические станции. 2013. № 8 (985). С. 29-36. (перечень ВАК).

2. Lachugin V.F., Panfilov D.I., Smirnov A.N., Obraztsov S.A., Ryvkin A.A., Shimina A.O. A Multifunctional Device for Recording the Monitoring of Electric Power Quality and for Fault Finding on Electric Transmission Lines // Power Technology and Engineering. January 2014, Volume 47, Issue 5, pp 386-392. (Web of Science).

Размещено на Allbest.ru