Способ оптического контроля состояния изолирующей конструкции

Авторы патента:

G01R31/08 - определение местоположения повреждений в кабелях, линиях передачи энергии или в сетях (схемы защиты электрических линий, машин и приборов H02H)

Владельцы патента RU 2609823:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") (RU)

Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначено для выявления дефектной изолирующей конструкции, например гирлянды изоляторов высоковольтной линии электропередачи, при осуществлении дистанционного контроля. заявленный способ оптического контроля состояния изолирующей конструкции, находящейся под напряжением, включает подключение к участку изолирующей конструкции электрического светового излучателя, яркость свечения которого зависит от падения напряжения на его электродах, регистрацию светового излучения, определение дефекта по интенсивности свечения излучателя. При этом для повышения достоверности дополнительно регулируют чувствительность излучателя путем подбора размеров электродов, включения подстроечного токоограничивающего резистора и изменения положения электродов в пространстве. Для индикации наличия электрических разрядов дополнительно к электронам индикатора подключают катушку индуктивности. Технический результат - повышение надежности и достоверности контроля состояния изолирующих конструкций. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Известен способ оптической дистанционной диагностики изолирующей конструкции, находящейся под напряжением, основанный на регистрации светового излучения электрических разрядов, возникающих на поверхности дефектной изоляции, где основной физической величиной, характеризующей наличие дефектов, является интенсивность свечения разрядов [Арбузов Р.С. Современные методы диагностики воздушных линий электропередачи / Р.С. Арбузов, А.Г. Овсянников. - Новосибирск: Наука, 2009, с. 71-80; авторское свидетельство №883807, Кл. G01R 31/08, 1981].

Применение данного способа имеет ограниченную эффективность поскольку локализованное свечение электрических разрядов зачастую экранируется самой изолирующей конструкцией или конструкцией опоры.

Наиболее близким к изобретению является способ, включающий подключение к участку изолирующей конструкции электрического светового излучателя, яркость свечения которого зависит от падения напряжения на его контактах, регистрацию светового излучения, определение дефекта по интенсивности свечения излучателя, подключение параллельно световому излучателю разрядника, установку излучателя в месте, доступном для наблюдения, при этом один из контактов излучателя заземлен, а второй контакт закреплен на изолирующем участке конструкции [Патент РФ №2517776, кл. G01R 31/08].

Основным недостатком данного способа является то, что в сильных электрических полях высоковольтных установок, где градиенты потенциала вдоль изолирующей конструкции существенно зависят как от конструкции изоляции, так и от влияний соседних элементов установки, отсутствие регулировок чувствительности излучателя может приводить к ложным выявлениям дефектного состояния изоляции. Кроме того, в прототипе отсутствует возможность индикации состояния изоляции по наличию электрических разрядов.

Техническим результатом при реализации способа является повышение надежности и достоверности контроля состояния изолирующих конструкций.

Возможность управления чувствительностью оптического индикатора значительно расширит возможности по вариантам установки оптических излучателей вблизи изолирующих конструкций, позволит унифицировать конструкцию излучателя и устанавливать уровни его свечения для браковки изоляции.

Появление у поверхности изоляторов очагов частичных электрических разрядов является дополнительным признаком ухудшения состояния изоляции. Возможность одновременной индикации изменения распределения потенциала вдоль изолирующей конструкции и появления электрических разрядов повысит достоверность контроля.

Для достижения названного технического результата в предлагаемом способе, включающем подключение к участку изолирующей конструкции электрического светового излучателя, яркость свечения которого зависит от падения напряжения на его электродах, регистрацию светового излучения, определение дефекта по интенсивности свечения излучателя, в отличие от наиболее близкого аналога, дополнительно регулируют чувствительность излучателя путем подбора размеров электродов, включения подстроечного токоограничивающего резистора и изменения положения электродов в пространстве.

Для индикации наличия электрических разрядов дополнительно к электродам индикатора подключают катушку индуктивности.

Принцип, заложенный в изобретении, поясняется следующим. Распределение потенциалов вдоль изолирующей конструкции изменяется при нарушении целостности отдельных ее частей. Разность потенциалов на поврежденном участке уменьшается, что вызывает увеличение напряжения на неповрежденной части конструкции. Электрическое поле создает разность потенциалов между двумя электродами светового излучателя. Величину наведенной на излучателе ЭДС и протекающего тока можно регулировать выбором размеров электродов, величины токоограничивающего резистора и положения электродов в пространстве. Дефектное состояние изолирующей конструкции может быть обнаружено по интенсивности светового излучения электрического светового излучателя, установленного на участке изолирующей части конструкции или опоре, яркость свечения которого зависит от падения напряжения на его электродах.

Признаком дефекта изолирующей конструкции также является появление на ней электрических разрядов, которые создают импульсы напряженности электрического поля длительностью на несколько порядков меньше периода напряжения промышленной частоты. Для независимого обнаружения разрядов можно использовать рассмотренный выше световой излучатель в варианте с подключенной к его электродам катушкой индуктивности, которая будет шунтировать напряжение промышленной частоты, и индикатор будет реагировать только на высокочастотные всплески, вызванные электрическими разрядами.

У каждой изолирующей конструкции с разных сторон может быть установлено несколько излучателей различных вариантов исполнения, что дополнительно позволит обеспечить удобство наблюдения.

Для обеспечения надежности работы излучателя при постоянной установке параллельно к нему может быть подключен разрядник. При возникновении импульсных перенапряжений разрядник шунтирует излучатель, предохраняя его от выхода из строя.

Предлагаемый способ поясняется фиг. 1-4. На фиг. 1 и 2 изображены варианты схем, по которым может быть изготовлен световой излучатель для работы на изолирующей конструкции переменного тока. Фиг. 3 поясняет принцип работы излучателя у изолирующей конструкции в виде полимерного изолятора, подвешенного на опоре высоковольтной линии. На фиг. 4 приведены шесть фотографий полимерного изолятора ЛР 70/110 B3, на которых имитируется различная степень повреждения изоляции. На верхнюю заземленную кромку экрана изолятора на фиг. 4 подвешен без электрического контакта жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) ИЖЦ14-4/7. Для удобства рассмотрения на фиг. 4 увеличенное изображение индикатора дополнительно вынесено в правый угол каждой фотографии.

Изобретение осуществляется следующим образом. Например, электрический световой излучатель на основе светодиода, собранный по схемам, изображенным на фиг. 1 или 2, прикрепляют рядом с изолирующей конструкцией переменного тока, как показано на фиг. 3. Величины частичных емкостей C₁ и C₂ на фиг. 3 и, соответственно, наведенная на излучателе ЭДС будет зависеть от размеров и положения электродов (1) и (2) в пространстве. Изменяя размеры и положение электродов в пространстве, а также значение сопротивления токоограничивающего резистора, подбирается оптимальная чувствительность светового излучателя под конкретную конфигурацию электрического поля возле изолирующей конструкции. Один из электродов излучателя для повышения чувствительности можно соединить с металлической заземленной частью конструкции. Для выявления наличия на изолирующей конструкции только электрических разрядов к электродам светового излучателя подключают катушку индуктивности (Фиг. 2). При появлении на изолирующей конструкции дефектных участков изменится напряжение между электродами излучателя, что приведет к изменению яркости его свечения. Изменение яркости свечения излучателя может быть зарегистрировано глазами или расположенным на удалении оптико-электронным регистратором, например видеокамерой.

Примером, показывающим возможность достижения заявленного технического результата и осуществления изобретения, является результат лабораторного эксперимента, изображенный на фиг. 4. На шести фотографиях (фиг. 4), приведены изображения полимерного изолятора ЛР 70/110 В3, на верхнюю заземленную кромку экрана которого подвешен без электрического контакта ЖКИ ИЖЦ14-4/7, прикрепленный с одного торца скотчем. Изолятор с индикатором подключался к переменному напряжению 65 кВ. Имитация различной степени повреждения изоляции осуществлялось путем закорачивания частей изолятора, как показано на фотографиях фиг. 4. Для удобства рассмотрения увеличенное изображение индикатора дополнительно вынесено в правый угол каждой фотографии.

На приведенных фотографиях видно, что количество светящихся сегментов ЖКИ возрастает нелинейно по мере увеличения степени повреждения изоляции. Аналогичные результаты были получены и на опорных керамических изоляторах. Было установлено, что конструкция и место расположения излучателя должны быть соответствующим образом адаптированы к типу изолирующей конструкции.

1. Способ оптического контроля состояния изолирующей конструкции, находящейся под напряжением, включающий подключение к участку изолирующей конструкции электрического светового излучателя, яркость свечения которого зависит от падения напряжения на его электродах, регистрацию светового излучения, определение дефекта по интенсивности свечения излучателя, отличающийся тем, что дополнительно регулируют чувствительность излучателя путем подбора размеров электродов, включения токоограничивающего резистора и изменения положения электродов в пространстве.

2. Способ оптического контроля состояния изолирующей конструкции по п. 1, отличающийся тем, что к электродам излучателя дополнительно подключают катушку индуктивности.

Изобретение относится к электрифицированному транспорту и может использоваться в системах электроснабжения тяги переменного тока при двухстороннем питании и числе электрифицированных путей два и более для определения удаленности места короткого замыкания.

Способ определения мест повреждения многоцепных воздушных линий электропередачи с учётом наведённого напряжения (варианты) // 2608889

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения мест повреждения (короткого замыкания, обрыва фаз) последовательно на всех поврежденных фазных проводах линии электропередачи по измерениям с двух ее концов значений наведенных токов или напряжений.

Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи с грозозащитным тросом по замерам с двух концов линии с учетом различия продольных и поперечных фазных и междуфазных параметров линии // 2605558

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения места короткого замыкания на линиях электропередачи с грозозащитным тросом по измерениям с двух ее концов.

Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по замерам с двух концов линии с учетом различия продольных и поперечных фазных и междуфазных параметров линии // 2605491

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения места короткого замыкания на линиях электропередачи по измерениям с двух ее концов без использования эквивалентных параметров питающих систем.

Способ определения места короткого замыкания и повреждения контактной сети постоянного и переменного тока и устройство для его осуществления // 2603331

Группа изобретений относится к области техники по определению местоположения электрических повреждений, преимущественно на железнодорожном транспорте. Технический результат: возможность определения конкретного пути, секции, номера пути (и, или группы путей), где произошло короткое замыкание и (или) повреждение как на станции, так и на перегоне, а также возможность определения участка с нарушением проектного положения элементов линии электроснабжения.

Способ определения места повреждения линии электропередачи // 2603247

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может быть использовано для определения места повреждения линии электропередачи. Технический результат: повышение точности определения места повреждения линии электропередачи.

Способ бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных изоляторов // 2597962

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для бесконтактного дистанционного контроля рабочего состояния опорных высоковольтных изоляторов.

Способ определения места короткого замыкания на длинной линии электропередачи с отпайкой // 2593409

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения места короткого замыкания на длинных воздушных линиях электропередач с отпайкой.

Способ определения места короткого замыкания совмещенного с обрывом провода на воздушной линии электропередачи // 2593407

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения места короткого замыкания, совмещенного с обрывом. Технический результат: снижение трудоемкости и повышение точности за счет более полного учета параметров линий.

Способ определения места обрыва провода на воздушной линии электропередачи // 2593405

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения места обрыва провода на воздушных линиях электропередачи на основе измерения параметров аварийного режима с двух концов линии.

Способ определения удаленности короткого замыкания контактной сети (варианты) // 2610826

Изобретение относится к электрифицированному транспорту и может использоваться в системах электроснабжения тяги переменного тока на многопутных участках для определения удаленности короткого замыкания в контактной сети при двухстороннем питании. Сущность изобретения: измеряют токи смежных тяговых подстанций, питающих межподстанционную зону с коротким замыканием контактной сети одного из путей, ток присоединения, питающего контактную сеть этого пути, и вычисляют расстояния до места повреждения контактной сети по соответствующим формулам. Технический результат: расширение области применения на участки с числом электрифицированных путей два и более. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи с выполнением расчетной синхронизации измерений с двух её концов // 2610852

Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения угла между напряжениями и токами по концам линии при несинхронизированных замерах с двух ее концов и для уточнения места короткого замыкания на линиях электропередачи за счет выполнения расчетной синхронизации замеров с двух ее концов. Технический результат изобретения заключается в повышении точности определении места повреждения, который достигается за счет учета действительных и мнимых составляющих комплексных величин токов и напряжений путем расчетной синхронизации их по концам линии. Синхронизация выполняется путем поворачивания векторов комплексных величин токов и напряжений на одном из концов линии на угол, полученный расчетным путем. 3 ил.

Способ мониторинга воздушных линий электропередач // 2612742

Изобретение относится к области электроизмерительной техники. Технический результат: обнаружение начала гололедообразования с учетом температуры, ветровых нагрузок и атмосферных осадков на распределенных участках неразветвленных и разветвленных воздушных линий. Сущность: генерируют в высоковольтную линию высокочастотный сигнал с измерением температуры провода и устанавливают первое и второе значения частот высокочастотного сигнала при равенстве нулю суммарного тока в начале и конце участка линии при отсутствии и наличии атмосферных осадков соответственно. Определяется квадрат отношения первого ко второму значению частоты, характеризующий объем выпадения осадков. Определяют размах колебаний проводов при ветровой нагрузке по максимальному изменению взаимного сопротивления, определяемого отношением напряжения в конце и током в начале участка при половинном значении второй частоты. 3 ил.

Способ определения места замыкания в электрической системе // 2613158

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - расширение функциональных возможностей способа. Согласно способу выделяют две подсистемы, соприкасающиеся в месте замыкания. Для первой подсистемы составляют преобразовательную модель, а для второй - имитационную. Входы преобразовательной модели соответствуют входам первой подсистемы, а выход - месту предполагаемого замыкания. Входы имитационной модели подразделены на основные, соответствующие входам второй подсистемы, и дополнительный, соответствующий месту предполагаемого замыкания. Роль преобразовательной модели заключается в формировании напряжений места предполагаемого замыкания из непрерывных напряжений и токов, полученных для входов первой подмодели. Имитационную модель активируют, воздействуя на ее основные входы непрерывными напряжениями входов второй подмодели. На дополнительный вход воздействуют выходными сигналами преобразовательной модели. Реакцию имитационной модели определяют только на основных входах. Это токи, созданные воздействиями на все входы модели. На заключительном этапе определяют разности между непрерывными токами на основных входах, полученными из наблюдаемых токов, и реакцией модели. Уровень разностных токов несет информацию о том, правильно ли сделано предположение о месте повреждения. Нулевой уровень свидетельствует о совпадении реального места с предполагаемым. 1 табл., 7 ил.

Определение направления короткого замыкания на землю для распределительных сетей среднего или высокого напряжения // 2613360

Использование – в области электротехники. Технический результат – расширение арсенала технических средств. Согласно способу a) дискретизируют остаточное напряжение (Vr) трехфазной электрической системы (30) питания и остаточный ток (Ir) в упомянутом измерительном узле для получения дискретизированного сигнала (UN) остаточного напряжения и дискретизированного сигнала (IN) остаточного тока; b) фильтруют, в первом цифровом фильтре (41), дискретизированный сигнал (UN) остаточного напряжения и применяют к нему фазовый сдвиг для выделения сдвинутой по фазе составляющей фильтрованного сигнала с нецелочисленным порядком основной частоты и для получения сдвинутого по фазе фильтрованного сигнала (UNH) напряжения; c) фильтруют дискретизированный сигнал (IN) остаточного тока во втором цифровом фильтре для выделения составляющей фильтрованного сигнала с нецелочисленным порядком основной частоты для получения фильтрованного сигнала (INH) тока; d) используют фильтрованный сигнал (INH) и сдвинутый по фазе фильтрованный сигнал (UNH) для вычисления переходной реактивной мощности (QR), протекающей через упомянутый измерительный узел; e) определяют направление короткого замыкания в зависимости от знака вычисленной переходной реактивной мощности (QR). 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

Способ определения места короткого замыкания на многоцепной с грозозащитными тросами, заземленными на анкерных опорах, трехфазной воздушной линии электропередачи с распределенными параметрами // 2615150

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения места короткого замыкания на длинных многоцепных воздушных линиях электропередачи с распределенными параметрами напряжения 110 кВ и выше с грозозащитными тросами, заземленными на анкерных опорах, на основе измерения параметров аварийного режима с двух концов линии. Способ определения места короткого замыкания на многоцепной с грозозащитными тросами, заземленными на анкерных опорах, трехфазной воздушной линии электропередачи с распределенными параметрами по замерам с двух ее концов, соединяющей две питающие системы, в котором измеряют с двух концов линии несинхронизированные по углам комплексные фазные токи цепей и напряжения фаз цепей основной частоты в момент короткого замыкания, расчетным путем определяют значение расстояния до места короткого замыкания, при этом предварительно формируют модель линии в виде значений продольных и поперечных параметров участков схемы замещения N-цепной линии с тросами в трехфазном виде. Далее из значений комплексных фазных напряжений цепей выделяют модули, по которым строят графики с двумя осями зависимости модулей фазных напряжений от номера участка, точка пересечения графиков соответствует точке короткого замыкания, а фаза цепи, в которой напряжение в точке пересечения графиков минимальное, считается поврежденной. Технический результат изобретения заключается в повышении точности определения места короткого замыкания за счет полного учета продольных и поперечных параметров многопроводной линии электропередачи с тросами, заземленными на анкерных опорах, при использовании несинхронизированных измерений по концам линии. 1 з.п. ф-лы.

Способ определения удаленности короткого замыкания контактной сети электрического транспорта (варианты) // 2619625

Группа изобретение относится к линиям электроснабжения транспортных средств на электротяге. Способ определения удаленности короткого замыкания контактной сети заключается в том, что в момент короткого замыкания измеряют на смежных подстанциях значение токов (), напряжений () и фазовых углов () между ними. Определяют дополнительные фазовые углы (), используя параметры напряжения холостого хода () и сопротивлений (). Путем реализации вычислительных алгоритмов находят дополнительные модули () и аргументы () сопротивлений схемы замещения, модуль тока () и аргумент тока () в месте короткого замыкания. Затем определяют расстояния от подстанции А до места короткого замыкания. Технический результат заключается в повышении точности и упрощении способа определения удаленности короткого замыкания 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи с распределенными параметрами // 2620193

Изобретение относится к измерениям в электроэнергетике и может быть использовано для определения места короткого замыкания на длинных воздушных линиях электропередачи с распределенными параметрами напряжением 220 кВ и выше на основе измерения параметров аварийного режима с двух концов линии. Технический результат: снижение трудоемкости и повышение точности при определении места короткого замыкания за счет более полного учета параметров линий. Сущность изобретения: на предварительной стадии формируют полную модель линии в трехфазном виде с учетом взаимоиндуктивных и емкостных связей между проводами линий. При возникновении короткого замыкания измеряют и регистрируют значения комплексных фазных напряжений на шинах и фазных токов в линии. Далее разбивают модель линии на равные участки, например от опоры до опоры, формируют напряжения в конце каждого участка в каждой фазе, начиная от шин с одного и другого концов линии, формируют токи в конце каждого участка в каждой фазе, начиная от шин с одного и другого концов линии, регистрируют модули фазных напряжений в конце каждого участка в каждой фазе, начиная от шин с одного и другого концов линии. По модулям напряжений строят графики с осями с двух сторон зависимости модулей напряжений от номера участка (от расстояния). Точка пересечения графиков с одного и другого концов линии соответствует точке короткого замыкания. Предложенный способ также позволяет определять место короткого замыкания при других видах замыкания: двухфазном, двухфазном на землю, трехфазном, позволяет учесть транспозицию линии. При этом не нужно выполнять синхронизацию замеров по концам линии.

Способ автоматической диагностики нагрузок в сети электроснабжения // 2623108

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение автоматической локализации неисправных светильников без их отключения и сокращение времени на проведение диагностики. Способ автоматической диагностики нагрузок в сети электроснабжения заключается в том, что в начале линии размещают центр управления нагрузками, как минимум состоящий из микропроцессорного блока, передатчика команд и датчика тока, потребляемого линией, команды управления передаются по каналу связи передатчиком команд и принимаются приемниками команд, каждый из приемников имеет один уникальный и несколько групповых адресов, принимает и выполняет команды, направленные в один из его адресов. При этом нагрузки подключаются к линии электроснабжения через управляемый переключатель мощности, список возможных кодов команд, кроме команд подключения и отключения нагрузки к линии электроснабжения, содержит команды переключения мощности, потребляемой нагрузкой, для локализации неисправных нагрузок, сначала передают команды переключения всех нагрузок в один из режимов мощности, после чего измеряют потребляемый линией ток, затем в адрес очередной нагрузки передают команду переключения в другой режим мощности и измеряют потребляемый линией ток, если ток в линии не изменится на заданную величину, нагрузку считают неисправной, далее процесс повторяют для следующей нагрузки до тех пор, пока все нагрузки не будут проверены. 1 ил.

Способ определения места короткого замыкания на многоцепной с грозозащитными тросами трехфазной воздушной линии электропередачи с распределенными параметрами // 2623180

Изобретение относится к измерениям в электротехнике и может быть использовано для определения места короткого замыкания на длинных многоцепных воздушных линиях электропередачи с распределенными параметрами напряжением 220 кВ и выше. Технический результат: повышение точности определения места короткого замыкания за счет полного учета продольных и поперечных параметров многопроводной линии электропередачи с тросами при использовании несинхронизированных измерений по концам линии. Сущность: на предварительной стадии формируют полную модель многоцепной с тросами длинной линии в трехфазном виде с учетом взаимоиндуктивных и емкостных связей между проводами линий. При возникновении короткого замыкания измеряют и регистрируют значения комплексных фазных напряжений на шинах и фазных токов в линии. Измеряют и регистрируют значения комплексных напряжений тросов на шинах и токов в тросах линии. Далее разбивают модель линии на равные участки, например от опоры до опоры, формируют поочередно напряжения в конце каждого участка в каждой фазе и тросе, начиная от шин с одного и другого концов линии, формируют при этом токи в конце каждого участка в каждой фазе и тросе, выделяют модули фазных напряжений в конце каждого участка, начиная от шин с одного и другого концов линии. По модулям напряжений строят графики с осями с двух сторон зависимости модулей напряжений от номера участка (от расстояния от своего конца линии). Точка пересечения графиков с одного и другого концов линии соответствует точке короткого замыкания.