СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, ПОВЕРХНОСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ И ТОКА УТЕЧКИ ЛИНЕЙНОГО ПОДВЕСНОГО ИЗОЛЯТОРА ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к области электротехники и информационно-измерительной, вычислительной техники.

Измерительные трансформаторы напряжения (ТН) являются важнейшими элементами электрических сетей, так как являются первичными устройствами для учета и контроля электроэнергии, систем релейной защиты и автоматики. На сегодняшний день на объектах электроэнергетики используются массивные, громоздкие и дорогостоящие ТН, что особенно характерно для сетей 110 кВ и выше. Это обусловлено применением изоляционных конструкций, рассчитанных на класс напряжения сети. Значительно удешевить и упростить первичные измерители напряжения позволит предлагаемое устройство для определения фазного напряжения линии электропередач, тока утечки и поверхностного сопротивления линейного подвесного изолятора воздушной линии электропередач, которое далее в тексте обозначается термином датчик напряжения. Такой измеритель позволит надежно измерять фазное напряжение линий электропередач как в нормальном режиме, так и в аварийных режимах.

Для измерения напряжения в электроустановках выше 1000 В используют электромагнитные и емкостные трансформаторы напряжения (ТН), которые предназначены для понижения высокого напряжения до стандартного значения 100 или и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения. Электромагнитные ТН состоят из обмоток высокого и низкого напряжения и магнитопровода. Принцип их действия основан на возбуждении обмотками высокого напряжения магнитного потока в магнитопроводе, который наводит во вторичных обмотках электродвижущую силу (ЭДС). По величине ЭДС вторичных обмоток можно судить о величине первичного напряжения с учетом коэффициента трансформации. Погрешности ТН зависят от размеров магнитопровода, магнитных свойств стали, конструкции обмоток, сечения проводов, а также от присоединенной нагрузки и первичного напряжения. Электромагнитные ТН часто подвергаются различного рода повреждениям. Основной причиной этого являются феррорезонансные процессы, приводящие к перегреву и повреждению обмоток ТН ввиду их малой мощности (Кадомская К. Антирезонансные трансформаторы напряжения. Эффективность применения / К. Кадомская, О. Лаптев// Новости Электротехники. - 2006. - №6 (42)). Емкостные ТН используются в электроустановках 110 кВ и выше. При напряжении 500-1150 кВ они по экономическим показателям, надежности превосходят электромагнитные ТН. Емкостной ТН состоит из емкостного делителя напряжения и присоединенного к нему электромагнитного согласующего устройства. Делитель напряжения состоит из двух конденсаторов, включенных последовательно. Они присоединяются одним концом к проводнику, напряжение которого подлежит измерению, а другим - к земле. Электромагнитное согласующее устройство состоит из реактора и понижающего трансформатора специальной конструкции, к вторичным зажимам которого присоединены измерительные приборы и устройства релейной зашиты. В основу делителя положена обратная зависимость отношений приложенных напряжений и величин емкостей конденсаторов. Погрешности емкостного ТН зависят от отклонения частоты от номинального значения, температуры воздуха, утечки по фарфоровой изоляции конденсаторов. Серьезным источником погрешности могут являться феррорезонансные колебания напряжения (поскольку в схему ТН входит емкость делителя и нелинейная индуктивность трансформатора), для подавления которых применяют демпфирующие устройства различных типов (Васильев А.А. Электрическая часть станций и подстанций (2-е изд., перераб. и допол.) / А.А. Васильев. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 576 с.).

Потери электроэнергии от токов утечки по изоляторам воздушных линий электропередачи отнесены к техническим потерям. Величина этих потерь определяется расчетным путем на основе средних значений потерь мощности в гирлянде в зависимости от номинального напряжения (Железко Ю.С. Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях: Руководство для практических расчетов / Ю.С. Железко, А.В. Артемьев, О.В. Савченко. - М.: НЦ ЭНАС, 2004. - 280 с). Измерение токов утечки позволит более точно определять технические потери, так как ток утечки зависит не только от степени загрязнения поверхности изоляторов (Правила устройства электроустановок. Изд. 7-е: утв. М-вом энергетики Рос. Федерации 20.05.03 №187: ввод в действие с 01.10.03. - М.: НЦ ЭНАС, 2003. - 457 с.), но и в значительной степени от вида и интенсивности увлажнения, что никак не учитывается в расчетном способе определения потерь электроэнергии от токов утечки по изоляторам воздушных линий электропередачи. Также измерение тока утечки позволяет диагностировать изоляционную прочность подвесных изоляторов (Пешков П.Г. Диагностика состояния опорных изоляторов 10-35 кВ по их токам утечки / П.Г. Пешков, А.И. Котыш // Материалы докладов IV Всероссийской научно-технической конференции «Ограничение перенапряжений. Режимы заземления нейтрали. Электрооборудование сетей 6-35 кВ». - Новосибирск. - 2006).

Известен способ и устройство для измерения электрического напряжения на устройстве выключения электропитания по патенту РФ 2385464, МПК G01R 15/18, 2010. Изобретение относится к устройствам выключения электропитания и, в частности, относится к способу измерения уровней потенциала в устройстве выключения электропитания. Определение значения потенциала осуществляется с помощью емкостного делителя напряжения, которое содержит высоковольтное и низковольтное плечо. В качестве высоковольтного плеча выступает емкость, образованная экраном трансформатора тока и проводником, а в качестве низковольтного плеча выступает один или множество конденсаторов. Количество конденсаторов низковольтного плеча может изменяться с целью регулировки амплитуды выходного напряжения емкостного делителя напряжения. Выходное значение делителя напряжения измеряется, преобразуется и отображается для пользователя.

Недостатком данного способа является то, что для использования его на воздушных линиях электропередач необходимо монтировать высоковольтный трансформатор тока в рассечку фазного провода, что ограничивает использование заявленного устройства только в границах подстанции.

Известен способ измерения переменного напряжения вариационным резистивным делителем с емкостным плечом по патенту РФ 2368907, МПК G01R 19/00, 2009 - прототип. Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способу измерения переменного напряжения, преимущественно от 10 кВ до 1500 кВ. Способ позволяет произвести точное измерение переменного напряжения с помощью емкостно-резистивного делителя с вариацией параметров измерительной цепи. Одно из устройств, описанных в патенте прототипа, основано на вариационном делителе и содержит высоковольтное емкостное плечо и два последовательно соединенных сопротивления в низковольтном плече делителя. Параллельно одному из сопротивлений R1 низковольтного плеча включен элемент с односторонней проводимостью, например диод. Напряжение низковольтного плеча делителя снимается с выводов другого сопротивления R2. Сопротивления низковольтного плеча варьируется на разных полупериодах протекания по цепи переменного тока. При одном направлении ток течет по цепи, имеющей одно сопротивление R1, при другом направлении ток течет по цепи, имеющей другое сопротивление R1 и R2. Аналого-цифровой преобразователь или осциллограф фиксирует падение напряжение на выходе низковольтных плеч. В один полупериод величина амплитуды падения напряжения U1 будет соответствовать одному значению параметров делителя, а в другой полупериод величина амплитуды падения напряжения U2 будет соответствовать другому значению параметров высоковольтного делителя. Измеренное напряжение (ток) во втором полупериоде U2 подается в компьютер, где производятся вычисления значения высоковольтного напряжения с использованием значений замера на предыдущем полупериоде U1.

Недостатком данного способа является то, что нелинейная вольтамперная характеристика элемента с односторонней проводимостью при малых значениях измеряемого напряжения увеличивает погрешность измерения.

Известен емкостной источник питания по патенту РФ 2381585, МПК G01R 15/04, H01F 27/42, 2010. Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, в частности, для питания находящихся под высоким потенциалом устройств измерения переменного электрического тока. Техническим результатом изобретения является повышение надежности. Согласно изобретению емкостноой источник питания (ЕИП) содержит токопровод, конденсатор отбора мощности и конденсатор связи, соединенные последовательно одними своими обкладками. При этом другая обкладка конденсатора отбора мощности присоединена к токопроводу, а другая обкладка конденсатора связи заземлена. Электромагнитное устройство подсоединяется параллельно к конденсатору отбора мощности и имеет клеммы для подсоединения нагрузки, находящейся под высоким потенциалом, в качестве питающей шины ЕИП использован токопровод.

Данный источник питания может быть реализован в составе оптикоэлектронного измерителя переменного тока.

Недостатком данного источника питания является то, что для питания электромагнитных устройств необходимо обеспечить изоляционную прочность конденсатора связи за счет применения изоляционных конструкций в сети высокого напряжения, которые приводят к увеличению стоимости и массогабаритных параметров устройства.

Известно устройство для измерения тока и напряжения в высоковольтной сети по патенту РФ 2516034, МПК G01R 19/25, H02J 9/00, 2014. Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой устройство для масштабного преобразования тока и напряжения с гальванической развязкой между высоковольтной сетью и приборами измерения на основе аналого-цифрового кодирования величин тока и напряжения с последующим излучением модулированного светового потока. Устройство содержит изоляционную конструкцию, первичный масштабный преобразователь тока, первичный масштабный преобразователь напряжения (высокоомный делитель напряжения), аналого-цифровой преобразователь с оптическим выходом, световод, приемное устройство, блок питания, быстронасыщающийся трансформатор тока с дополнительной обмоткой, триггерное устройство. Устройство измерения тока и напряжения в высоковольтной цепи работает следующим образом. Первичный масштабный преобразователь тока и напряжения масштабируют ток и напряжение высоковольтной цепи до значений, пригодных для обработки. Ввиду того что первичные масштабные преобразователи расположены на высоком потенциале сети, достигается высокая точность измерения уровней тока и напряжения. Аналого-цифровой преобразователь, расположенный также на высоком потенциале сети, преобразовывает измеренные уровни тока и напряжения в цифровой код и выводит его в оптическом виде в световод. Сигнал о токе и напряжении, пройдя световод, попадает в приемное устройство, где либо преобразовывается обратно в аналоговую форму, либо преобразовывается в соответствующую форму для дальнейшей обработки другими приборами измерения или защиты. Питание аналого-цифрового преобразователя осуществляется блоком питания, который получает питание от быстронасыщающегося трансформатора тока. Энергия от быстронасыщающегося трансформатора тока поступает в блок питания при наличии хотя бы минимального тока в высоковольтной сети. При пропадании тока в высоковольтной сети, например, при ее отключении от нагрузки, но при наличии напряжения срабатывает триггерное устройство, измеряющее уровень сигнала на выходе первичного масштабного преобразователя тока. При срабатывании триггерного устройства дополнительная обмотка, намотанная на магнитопровод быстронасыщающегося трансформатора тока, подключается между высоковольтной сетью и первичным масштабным преобразователем напряжения. По обмотке начинает протекать ток, обеспечивая через быстронасыщающийся трансформатор тока энергией блок питания.

Недостатками данного устройства являются наличие изоляционной конструкции, что удорожает данное устройство, и отсутствие средств беспроводной передачи данных, что не позволяет измерять ток и напряжение на удаленных подстанциях.

Известен датчик тока ДТУ-03 (Техническое описание. Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом «ЗРЗ»), предназначенный для измерения максимального значения и действующих значений гармонических составляющих 50 Гц и 150 Гц тока проводимости, протекающего через ограничитель перенапряжения (ОПН) при рабочем напряжении. Данные измерения необходимы для выявления преждевременного старения нелинейных металлоксидных сопротивлений, из которых комплектуется ОПН и входят в обязательный объем испытаний ОПН, предусмотренный в эксплуатации. В состав устройства входит: датчик тока и пульт измерения, подключаемый к датчику на время измерений. Измерение тока основывается на принципе пояса Роговского. Датчик тока включается в цепь заземления ОПН (в рассечку заземляющего проводника). Ток проводимости, стекающий по заземляющему проводнику ОПН, наводит ЭДС в измерительной обмотке, величина которой пропорциональна произведению частоты и амплитуды соответствующих гармонических составляющих тока и определяется их суммой. Сигнал с измерительной обмотки поступает на пульт, где производится его частотная селекция, усиление и преобразование сигнала в цифровую форму для индикации.

Недостатком данного устройства является то, что оно не предназначено для работы с линейными подвесными изоляторами, так как отсутствует техническая возможность установки данного устройства в гирлянду изоляторов и отсутствуют средства беспроводной передачи данных.

Известно устройство контроля напряжения для определения места замыкания на землю воздушной линии электропередач по патенту РФ 134666, МПК G01R 31/08, 2013. Изобретение относится к техническому обслуживанию разветвленной линии электропередач (ЛЭП) устройствами контроля напряжения и может быть использовано для определения места однофазного замыкания на землю в ЛЭП с изолированной нейтралью и короткого замыкания в ЛЭП любого класса напряжений. Устройство содержит средства для снятия первичной информации о фазном напряжении на линии электропередач, средства обработки сигналов, средства обработки информации и средства передачи информации, средство обработки информации соединено с выходом приемника спутниковых сигналов глобального позиционирования. Средство для снятия первичной информации о фазном напряжении выполнено на основе емкостного трансформатора напряжения, где высоковольтным плечом является тарельчатый изолятор. Один из выводов высоковольтного тарельчатого изолятора соединен с заземленной арматурой высоковольтной опоры линии электропередач, другой вывод изолятора соединен с одной из обкладок емкости низковольтного плеча трансформатора, другая обкладка емкости соединена с фазным проводом, а напряжение с обкладок емкости низковольтного плеча трансформатора подается одновременно на ряд фильтров, отличающихся частотными характеристиками. Емкостной трансформатор напряжения предназначен для нормирования по величине фазный сигнал напряжения промышленной частоты. При ОЗЗ один из ряда фильтров, обладающий наиболее полно согласованной с аварийным спектром амплитудно-частотной характеристикой, произведет оптимальную фильтрацию сигнала, в результате чего на выходе этого фильтра сигнал будет обладать наибольшим отношением сигнал/шум. Превышение выходного сигнала одного из ряда фильтров порогового значения запускает фиксацию временной метки от приемника спутниковых сигналов глобального позиционирования в средстве обработки сигналов. Временная метка передается на диспетчерский пункт с помощью средства передачи информации, где вычисляется расстояние до места повреждения линии электропередач.

Использование в данном устройстве одного емкостного трансформатора напряжения не позволяет использовать его для определения величины фазного напряжения ЛЭП, так как параметры высоковольтного плеча подвержены изменению под влиянием атмосферного воздействия.

Известен способ определения места однофазного замыкания на землю в разветвленной воздушной линии электропередач, способ определения места междуфазного короткого замыкания в разветвленной воздушной линии электропередач и устройство контроля тока и напряжения для их осуществления по патенту РФ 2372624, МПК G01R 31/08, 2009 - прототип. Изобретение относится к техническому обслуживанию воздушных линий электропередач (ЛЭП) с разветвленной структурой и может быть использовано для определения фазного напряжения воздушной ЛЭП. В данном патенте описано устройство, которое монтируется на фазный провод ЛЭП и содержит питающий и измерительный трансформаторы тока, датчик напряжения, блок питания, микроконтроллер, радиомодем, приемник спутниковых сигналов глобальной системы позиционирования. Питающий трансформатор тока соединен с блоком питания, измерительный трансформатор тока через резистивную нагрузку соединен с микроконтроллером, с микроконтроллером соединены датчик напряжения, радиомодем и приемник спутниковых сигналов глобальной системы позиционирования. Измерения фазного напряжения воздушной ЛЭП осуществляется с помощью датчика напряжения, который представляет собой электрическую антенну. Измеренные значения напряжения передаются в диспетчерский центр с помощью GSM модема.

Недостатком данного устройства является то, что измерение электрической антенной фазного напряжения ЛЭП основано на измерении напряженности электрического поля, которое вблизи ЛЭП является неоднородным и зависит от близости к опорам, изоляторам и древесно-кустарниковой растительности.

Задачей изобретения является измерение фазного напряжения, поверхностного сопротивления и тока утечки линейного подвесного изолятора в реальном времени и в любом месте воздушной линии электропередач.

Способ определения фазного напряжения линии электропередач, поверхностного сопротивления и тока утечки линейного подвесного изолятора воздушной линии основан на применении датчика напряжения с двумя высоковольтными делителями напряжения (ДН), состоящими из общего высоковольтного плеча и двух разных низковольтных плеч. Схема замещения датчика напряжения с двумя ДН изображена на фиг. 1, где 1 - датчик напряжения, 2 - питающий трансформатор тока, 3 - фазный провод, 4 - быстродействующий ключ, 5 - блок измерений, 6 - комплексное сопротивление низковольтного плеча первого ДН величиной , 7 -комплексное сопротивление низковольтного плеча второго ДН величиной , 8 - емкость высоковольтного плеча величиной С, 9 - поверхностное сопротивление изоляторов величиной R, U - величина амплитуды фазного напряжения сети или входное напряжение, Ux - величина амплитуды падения напряжения на низковольтном плече соответствующего ДН, которое линейно связано с током I, обусловленным полным током утечки линейного подвесного изолятора или гирлянды изоляторов.

Технический результат достигается тем, что для определения искомых параметров применяются два высоковольтных делителя напряжения, состоящие из общего высоковольтного плеча и двух разных низковольтных плеч, на смежных периодах промышленной частоты попеременно регистрируются осциллограммы сигналов напряжений на разных низковольтных плечах высоковольтных делителей напряжения, которые передаются в диспетчерский центр с помощью GSM модема для численного определения поверхностного сопротивления линейного подвесного изолятора R по формуле (1), фазного напряжения линии электропередач U по формуле (2), тока утечки линейного подвесного изолятора по формуле (3).

Быстродействующий ключ обеспечивает поочередную работу двух ДН, у которых одно и то же высоковольтное плечо в виде емкости С и разные низковольтные плечи с комплексными сопротивлениями Одно положение ключа соответствует первому ДН с низковольтным плечом , другое положение соответствует второму ДН с низковольтным плечом . Высокое быстродействие ключа обеспечивает моментальное переключение низковольтных плеч ДН. В результате один период выходного напряжения будет соответствовать одному ДН с амплитудой U1, второй период - другому ДН с амплитудой U2. Величины выходных напряжений U1 и U2 линейно связаны с фазным напряжением в сети при неизменном поверхностном сопротивлении загрязнения.

Измерение амплитуды выходных напряжений U1, U2 и аргумента φk будет производиться с погрешностью, обусловленной разрядностью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) микроконтроллера. В результате расчета величина поверхностного сопротивления по формуле (1) будет комплексной, погрешность которой будет больше, чем погрешность АЦП микроконтроллера. Так как поверхностное сопротивление является активным, то для уменьшения погрешности расчета необходимо величину амплитуды выходного напряжения первого ДН принять за базовое значение, а величину амплитуды выходного напряжения второго ДН корректировать до тех пор, пока мнимая составляющая поверхностного сопротивления, вычисленная по формуле (1), не станет равной нулю. После выполнения вышеуказанного условия погрешность определения выходных напряжений U1 и скорректированного выходного напряжения U2* будет одинакова и равна погрешности первого ДН, напряжение которого принятого за базовое значение.

Амплитуда фазного напряжения U находится по формуле (2), где берется модуль от полученного выражения на основе измеренного выходного напряжения U1, скорректированного выходного напряжения U2*, разности фаз φk и заранее известных сопротивлений низковольтных плеч Погрешность определения фазного напряжения будет определяться погрешностью измерения выходного напряжения U1 и U2.

где Х_с - емкостное сопротивление высоковольтного плеча;

- комплексные сопротивления низковольтных плеч;

U1 - величина амплитуды выходного напряжения первого делителя напряжения;

U2* - скорректированная величина амплитуды выходного напряжения второго делителя напряжения по условию равенства нулю мнимой составляющей поверхностного сопротивления R;

φk - разность фаз осциллограмм выходных напряжений U1 и U2;

- модуль сопротивления низковольтного плеча.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для определения фазного напряжения, поверхностного сопротивления и тока утечки линейного подвесного изолятора воздушной линии электропередач, включающем в себя микроконтроллер, радиомодем, питающий трансформатор тока, первичной обмоткой которого является прямолинейный фазный провод высоковольтной линии электропередач, который вторичной обмоткой соединен с диодным выпрямительным мостом, стабилитроном, диодом и ионистором, для определения искомых параметров применяется два высоковольтных делителя напряжения, состоящие из общего высоковольтного плеча, в качестве которого выступает линейный подвесной изолятор воздушной линии электропередач, и из двух разных низковольтных плеч, в качестве которых могут выступать резистор, конденсатор или катушка индуктивности, при этом один конец низковольтного плеча соединен последовательно с высоковольтным плечом, а другой конец соединен с фазным проводом через быстродействующий ключ, который при подаче управляющего сигнала каждый период переключает делитель напряжения с одного низковольтного плеча на другое, линейный подвесной изолятор соединен с заземленной арматурой высоковольтной опоры линии электропередач, осциллограммы выходных напряжений высоковольтного делителя напряжения регистрируются блоком измерения устройства.

Датчик напряжения монтируется на фазный провод линии электропередач и получает электроэнергию от фазного тока с помощью разъемного трансформатора тока, который обеспечивает электропитанием микроконтроллер и GSM модем для передачи измеренной информации. На фиг. 2 представлена блок-схема датчика напряжения. Заявляемое устройство состоит из питающего трансформатора тока 2, диодного выпрямительного моста 10, стабилитрона 11, диода 12 и ионистора 13. Ионистор подключен к входу импульсного стабилизатора 14, выход которого соединен с микроконтроллером 15 и радиомодемом 16. Выход высоковольтного делителя напряжения 17 соединен с аналоговым входом микроконтроллера 15. Микроконтроллер 15 и радиомодем 16 связаны каналом последовательной асинхронной передачи данных. Элементы 10-16 по тексту объединены термином блок измерений.

Данный метод позволяет определять фазное напряжение сети, как в нормальном, так и в аварийном установившемся режиме вне зависимости от степени загрязненности линейного подвесного изолятора в любой точке воздушной линии электропередач. К тому же по сравнению с трансформаторами напряжения, установленными на подстанциях, затраты на измерение фазного напряжения заявленным устройством меньше за счет исключения затрат на массивные громоздкие изоляционные конструкции, так как датчик напряжения находится под высоким потенциалом и имеет гальваническую развязку от земли.

ДН может быть реализован как в составе гирлянды изоляторов, когда фазный провод изолирован от опоры несколькими изоляторами, так и на отдельном линейном подвесном изоляторе, когда фазный провод изолирован от опоры одним изолятором. На фиг. 3 представлено расположение датчика напряжения на фазном проводе с подключением к ДН в составе гирлянды изоляторов, где 1 - датчик напряжения, 2 - питающий трансформатор тока, 3 - фазный провод, 4 - быстродействующий ключ, 5 - блок измерений, 6, 7 - низковольтные плечи двух ДН сопротивлением соответственно, 18 - гирлянда изоляторов, которая является общим высоковольтным плечом двух ДН, 19 - траверса опоры воздушной линии электропередач. Для ликвидации опасности перекрытия гирлянды изоляторов из-за шунтирования крайнего изолятора в состав гирлянды изоляторов монтируется дополнительный линейный подвесной изолятор. На фиг. 4 представлено расположение датчика напряжения на фазном проводе с подключением к ДН, в котором в качестве высоковольтного плеча выступает отдельный линейный подвесной изолятор, где 1 - датчик напряжения, 2 - питающий трансформатор тока, 3 - фазный провод, 4 - быстродействующий ключ, 5 - блок измерений, 6, 7 -низковольтные плечи двух ДН сопротивлением соответственно, 19 - траверса опоры воздушной линии электропередач, 20 - штатный линейный подвесной изолятор, 21 - дополнительный линейный подвесной изолятор, который является общим высоковольтным плечом двух ДН. Так как отдельный линейный изолятор расположен рядом с линейным изолятором, то можно утверждать, что они загрязнены одинаково.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

Установленные в выбранных точках ЛЭП на одноименных фазных проводах или на всех фазных проводах датчики напряжения с заданной периодичностью регистрируют последовательно две разные осциллограммы выходных напряжений с низковольтных плеч двух разных ДН на интервале двух периодов промышленной частоты. С помощью GSM модема зарегистрированные осциллограммы передаются в диспетчерский центр для определения величины амплитуды выходных напряжений U1 и U2 и разность аргументов φk. Параметры ДН известны и в расчете считаются неизменными. По формуле (1) определяется комплексная величина поверхностного сопротивления R изолятора. Для уменьшения погрешности определения фазного напряжения выходное напряжение U1 принимается за неизменное, а величина амплитуды напряжения U2 корректируется до такой величины, пока мнимая часть поверхностного сопротивления R не будет равна нулю. Далее напряжение U1 и скорректированное напряжение U2* подставляются в формулу (2), и определяется комплексное число фазного напряжения, модуль которого является амплитудой фазного напряжения сети U. Полный ток утечки определяется по формуле (3).

Использование в датчике напряжения ДН позволяет вести постоянный мониторинг уровня напряжения в сети, уменьшить стоимость измерения фазного напряжения за счет исключения трансформатора напряжения, определять полный ток утечки и поверхностное сопротивление линейного подвесного изолятора воздушной линии электропередач.

Изобретение относится к области электротехники и информационно-измерительной, вычислительной техники. Устройство содержит микроконтроллер, радиомодем, питающий трансформатор тока, первичной обмоткой которого является прямолинейный фазный провод высоковольтной линии электропередач, который вторичной обмоткой соединен с диодным выпрямительным мостом, стабилитроном, диодом и ионистором. Для определения искомых параметров применяется два высоковольтных делителя напряжения, состоящие из общего высоковольтного плеча, в качестве которого выступает линейный подвесной изолятор воздушной линии электропередач, и из двух разных низковольтных плеч, в качестве которых могут выступать резистор, конденсатор или катушка индуктивности. При этом один конец низковольтного плеча соединен последовательно с высоковольтным плечом, а другой конец соединен с фазным проводом через быстродействующий ключ, который при подаче управляющего сигнала каждый период переключает делитель напряжения с одного низковольтного плеча на другой. Линейный подвесной изолятор соединен с заземленной арматурой высоковольтной опоры линии электропередач. Осциллограммы выходных напряжений высоковольтного делителя напряжения регистрируются блоком измерения устройства. Технический результат заключается в возможности измерения поверхностного сопротивления и тока утечки линейного подвесного изолятора в реальном времени и в любом месте воздушной линии электропередач. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ определения фазного напряжения, поверхностного сопротивления и тока утечки линейного подвесного изолятора воздушной линии электропередач, заключающийся в том, что для определения искомых параметров применяют два высоковольтных делителя напряжения, состоящие из общего высоковольтного плеча и двух разных низковольтных плеч, отличающийся тем, что на смежных периодах промышленной частоты попеременно регистрируют осциллограммы сигналов напряжений на разных низковольтных плечах высоковольтных делителей напряжения, которые передают в диспетчерский центр с помощью GSM модема для численного определения поверхностного сопротивления линейного подвесного изолятора R по формуле (1), фазного напряжения линии электропередач U по формуле (2), тока утечки линейного подвесного изолятора по формуле (3)



где X_С - емкостное сопротивление высоковольтного плеча;
и - комплексные сопротивления низковольтных плеч;
U1 - величина амплитуды выходного напряжения первого делителя напряжения;
U2* - скорректированная величина амплитуды выходного напряжения второго делителя напряжения по условию равенства нулю мнимой составляющей поверхностного сопротивления R;
φk - разность фаз осциллограмм выходных напряжений U1 и U2;
|Z1| - модуль сопротивления низковольтного плеча.

2. Устройство для определения фазного напряжения, поверхностного сопротивления и тока утечки линейного подвесного изолятора воздушной линии электропередач, включающее в себя микроконтроллер, радиомодем, питающий трансформатор тока, первичной обмоткой которого является прямолинейный фазный провод высоковольтной линии электропередач, который вторичной обмоткой соединен с диодным выпрямительным мостом, стабилитроном, диодом и ионистором, отличающийся тем, что для определения искомых параметров применяется два высоковольтных делителя напряжения, состоящие из общего высоковольтного плеча, в качестве которого выступает линейный подвесной изолятор воздушной линии электропередач, и из двух разных низковольтных плеч, в качестве которых могут выступать резистор, конденсатор или катушка индуктивности, при этом один конец низковольтного плеча соединен последовательно с высоковольтным плечом, а другой конец соединен с фазным проводом через быстродействующий ключ, который при подаче управляющего сигнала каждый период переключает делитель напряжения с одного низковольтного плеча на другой, линейный подвесной изолятор соединен с заземленной арматурой высоковольтной опоры линии электропередач, осциллограммы выходных напряжений высоковольтного делителя напряжения регистрируются блоком измерения устройства.