СПОСОБ КОНТРОЛЯ ОКОНЧАНИЯ ПЛАВКИ ГОЛОЛЕДА Российский патент 1998 года по МПК H02G7/16 

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для контроля окончания плавки гололеда на линиях электропередачи (ЛЭП) в повторно-кратковременном режиме (ПКР).

Расчет продолжительности плавки гололеда в длительном режиме производится по формулам [1], в зависимости от метеоусловий плавки (скорости ветра, температуры окружающей среды), размеров и плотности отложения. Эти параметры, особенно размер и плотность отложения, задаются с невысокой точностью. Поэтому и продолжительность плавки не может быть определена с высокой точностью.

При расчете продолжительности плавки в ПКР возникают дополнительные сложности, связанные с постоянным изменением температуры провода при рабочем периоде и паузе, соответственно изменению сопротивления провода и т.д.

Известен способ контроля окончания плавки гололеда на проводах ЛЭП [2], основанный на измерении температуры одновременно в точках наибольшего и наименьшего гололедных отложений, а в момент окончания плавки температура в этих точках становится одинаковой.

Однако, вероятность того, что гололед образуется именно в местах установки датчиков невелика, и к тому же требуется надежная связь между датчиками и пунктом, откуда производится плавка.

Также известно устройство для контроля окончания плавки гололеда на ЛЭП [3], основанное на падении гололедного отложения в момент окончания плавки.

Однако, оно также зависит от выбора участка наибольшего отложения гололеда, который образуется спонтанно, в разных местах обогреваемой линии и требует надежной связи между устройством и пунктом управления плавкой.

Известны и другие способы контроля окончания плавки [4-9], отличающиеся типом применяемых датчиков на ЛЭП, но все имеющие вышеперечисленные недостатки, так как работопригодность их основана на информации, полученной от этих датчиков.

Наиболее близким техническим решением является способ контроля окончания плавки гололеда по изменению тока плавки [10]. Плавка отключается, когда ток снижается и остается постоянным. Снижение тока плавки вызывается увеличением температуры, а следовательно, и сопротивлением провода после падения отложения, когда провод уже не охлаждается гололедным отложением.

Однако, с увеличением температуры увеличивается только активное сопротивление, а изменение тока определяется полным сопротивлением. Поэтому данный способ контроля окончания плавки гололеда является нечувствительным для проводов большого сечения.

В табл. 1 и 2 для проводов нескольких сечений приведены значения активных r и полных сопротивлений Z соответственно, в зависимости от температуры нагрева провода, причем r₀ соответствует r - фактическому сопротивлению провода при 0^oC, а Z₀ соответствует Z - полному сопротивлению провода при 0^oC.

Даже при предельно допустимой температуре нагрева проводов +100^oC изменение полного сопротивления, а значит и тока даже для наименьшего сечения не превышает 30%, а для провода АС-240 менее 5%. Так как ток плавки рассчитывается так, чтобы температура нагрева провода не превышала +100^oC при наихудших условиях охлаждения, то реально температуры нагрева провода будут меньше. Ориентируясь, например, на температуру нагрева провода +40^oC, можно видеть, что даже для проводов небольших сечений изменение тока незначительно.

Из этого следует, что прототип применим только для проводов небольшого сечения и даже для них точность контроля будет невысока.

Задачей изобретения является повышение точности контроля окончания плавки в ПКР и расширение его функциональных возможностей на провода всех марок за счет измерения апериодической составляющей тока.

Поставленная задача решается тем, что в способе контроля плавки гололеда в ПКР по изменению тока плавки из-за нагрева провода в отличие от прототипа при каждом включении замеряют долю апериодической составляющей тока плавки и отключают плавку, когда эта доля значительно уменьшится, а время замера апериодической составляющей выбирают в прямой зависимости от сечения провода, и подбором времени замера обеспечивают одинаковую чувствительность для проводов любых сечений.

При плавке гололеда в ПКР в начале каждого рабочего цикла наблюдается переходный процесс с возникновением апериодической составляющей тока.

Постоянная времени затухания апериодического тока

где
L - индуктивность линии;
R - активное сопротивление линии;
X - реактивное сопротивление линии;
ω - циклическая частота тока в линии.

Абсолютное значение постоянной времени T приведено в табл. 3 (x₀ принято 0,4 Ом/км для первых четырех проводов и 0,33 для провода АС-500/64 из-за учета расщепления).

Из этой таблицы следует, что для всех проводов изменение апериодического тока более существенно, что изменение сопротивления, и что чувствительность способа контроля окончания плавки гололеда может быть увеличена подбором времени замера апериодического тока.

Построим графики зависимости для всех проводов.

Время замера апериодического тока будем определять из условия отношения апериодической составляющей тока при 0^oC к апериодической составляющей при +40^oC, равного 2.

Тогда для провода АС-50/8,0 из фиг. 1 имеем t_замера=0,00675 с. Доля апериодической составляющей от начального тока при t=0^oC равна 0,058, а при t= +40^oC равна 0,03.

Для провода АС-95/16 из фиг. 2 имеем t_замера=0,015 с. Доля апериодической составляющей от начального тока при t=0^oC равна 0,04, а при t=+40^oC равна 0,02.

Изменение постоянной затухания в интервале температур 0 - 40^oC составит порядка 15%. Поэтому фиксирование апериодической составляющей тока уже может быть использовано для проводов любых сечений.

Однако, чувствительность способа может быть существенно увеличена подбором времени замера. В табл. 4 приведены значения апериодической составляющей тока в долях от начального значения при времени замера 0,01 с.

Для провода АС-150/24 из фиг. 3 имеем t_замера=0,022 с. Доля апериодической составляющей от начального тока при t=0^oC равна 0,04, а при t=+40^oC равна 0,02.

Для провода АС-240/39 из фиг. 4 имеем t_замера=0,037 с. Доля апериодической составляющей от начального тока при t=0^oC равна 0,04, а при t=+40^oC равна 0,02.

Для провода АС-500/64 из фиг. 5 имеем t_замера=0,062 с. Доля апериодической составляющей от начального тока при t=0^oC равна 0,04, а при t=+40^oC равна 0,02.

Существо способа поясняется фиг. 6.

При плавке гололеда в ПКР в момент t=0 рабочего n_цикла замеряется начальное значение тока. Через время t=t_замера для данного провода производится замер апериодической составляющей тока. Находится доля апериодической составляющей тока плавки. При рабочем n + 1_цикле вышеуказанные действия повторяются. Производим сравнение долей апериодической составляющей n и n+1 циклов, если они примерно равны, то продолжаем плавку, если же они отличаются почти в два раза, то значит гололед на линии расплавился, и производим завершение плавки.

Применение предлагаемого способа облегчает контроль за наличием гололеда на ЛЭП в момент плавки гололеда в ПКР и делает его более точным для проводов любых сечений.

При плавке гололеда в ПКР в момент t=0 рабочего n_цикла замеряется начальное значение тока. Через время t=t_замера для данного провода производится замер апериодической составляющей тока. Находится доля апериодической составляющей тока плавки. При рабочем n+1_цикле вышеуказанные действия повторяются. Производим сравнение долей апериодической составляющей n и n+1 циклов, если они примерно равны, то продолжением плавку, если же они отличаются почти в два раза, то значит гололед на линии расплавился, и производим завершение плавки.

Применение предлагаемого способа облегчает контроль за наличием гололеда на ЛЭП в момент плавки гололеда в ПКР и делает его более точным для проводов любых сечений.

Источники информации:
1. Методические указания по плавке гололеда переменным током. Часть 1. МУ 34-70-027-82. М.: Союзтехэнерго, 1983.

2. А.с. СССР N 909738, кл. H 02 G 7/16. Способ определения момента окончания плавки гололеда на проводах линий электропередачи/Лившиц А.Л., Рудакова Р.М., Гузаиров М.Б., 1982.

3. А. с. СССР N 1042119, кл. H 02 G 7/16. Устройство для контроля окончания плавки гололеда на линиях электропередачи/Рудакова Р.М., Гузаиров М.Б. , Пономаренко Б.С., 1983.

4. А.с. СССР N 1626303, кл. H 02 G 7/16. Участок линии лектропередачи с устройством для определения окончания плавки гололеда /Цибикдоржиев М.Ц., Орлович А.Е., Сагутдинов Р.Ш., Селивахин А.И., 1991.

5. А. с. СССР N 603034, кл. H 02 G 7/16. Устройство для контроля уровня гололедной нагрузки на проводах ЛЭП /Брауде Л.И., Израилев Р.А., Коваленко В.П., Левин А.З., Лившиц А.Л., Никифоров Е.П., Шалыт Г.М., 1978.

6. А.с. СССР N 1591117, кл. H 02 G 7/16. Устройство передачи информации по проводам линии электропередачи при плавке гололеда /Никитина Л.Г., Рудакова Р.М., 1990.

7. А. с. СССР N 1418839, кл. H 02 G 7/16. Устройство для обнаружения и контроля наличия гололеда на воздушных линиях /Черемисин Н.М., Казак В.И., Зубко В.М., Бабенко П.Г., 1988.

8. А.с. СССР N 1381637, кл. H 02 G 7/16. Устройство сигнализации о гололеде /Рудакова Р.М., Абдуллин Р.Р., Абзалов К.А., 1988.

9. А. с. СССР N 1584022, кл. H 02 G 7/16. Способ плавки гололеда в повторно-кратковременном режиме /Рудакова Р.М., Вавилова И.В., Гузаиров М.Б., Дубин В.П., Рубцова Ю.В., 1988.

10. Белоусов Ю. Ф., Санеев А.А., Веялис Б.С. Способ контроля окончания плавки гололеда в распределительных сетях. /Электрические станции, N 9, 1974.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для контроля окончания плавки гололеда на линиях электропередачи в повторно-кратковременном режиме. Технический результат способа заключается в повышении точности контроля окончания плавки в повторно-кратковременном режиме и расширении его эксплуатационных возможностей за счет использования на проводах всех марок. При каждом включении замеряют долю апериодической составляющей тока плавки и отключают плавку, когда эта доля значительно уменьшится, а время замера апериодической составляющей выбирают в прямой зависимости от сечения провода, и подбором времени замера обеспечивают одинаковую чувствительность для проводов любых сечений. 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 5 табл.

1. Способ контроля окончания плавки гололеда в повторно-кратковременном режиме по изменению тока плавки из-за нагрева провода, отличающийся тем, что при каждом включении замеряют долю апериодической составляющей тока плавки и отключают плавку, когда эта доля значительно уменьшится. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что время замера апериодической составляющей выбирают в прямой зависимости от сечения провода и что подбором времени замера обеспечивают одинаковую чувствительность для проводов любых сечений.