//Электрика. – 2008. – № 11.– С. 12–14.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЁЖНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
М. С. Бернер, А. Н. Тарасова
Ассоциация энергоменеджеров, Московский государственный институт электроники и математики (технический университет)
Повышение эффективности и качества эксплуатации электрических сетей является одной из приоритетных задач, стоящих перед вновь образованными сетевыми компаниями. Для этого необходимо обеспечить выполнение целого ряда условий, в том числе: снижение рисков, связанных с недоотпуском электроэнергии в аварийных режимах; предотвращение перегрузки электрических сетей с учётом всех факторов, включая температуру окружающей среды, особенно в летнее время; снижение эксплуатационных расходов и др.
Реализация поставленных целей в электрических сетях достигается путём контроля и управления с применением информационных технологий и современных технических средств сбора, передачи и обработки информации. Особенно это важно для обеспечения надёжности протяжённых воздушных линий (ВЛ). Система раннего обнаружения и предупреждения позволяет своевременно выявлять отклонения и не допускать развития аварии.
Как известно, авария на подстанции "Чагино" в мае 2005 г. повлекла за собой многочисленные отключения ВЛ 110 и 220 кВ защитами от коротких замыканий из-за нарушения габаритов ВЛ при перегрузке сети. Увеличению провеса проводов способствовала также высокая температура окружающего воздуха. Анализ ситуации позволяет сделать вывод, что наличие информации о нагреве проводов ВЛ сверх расчётных величин позволило бы избежать развития аварии, а сигналы, вовремя поступившие на пульт диспетчера, дали бы оперативно-диспетчерскому персоналу возможность принять меры.
В связи с этим считаем необходимым включать контроль за нагревом проводов в состав программных средств управления, которые позволяют производить оценку и анализ надёжности работы электрических сетей по текущим параметрам режима.
Российским специалистам интересно ознакомиться с зарубежным опытом по эффективному контролю воздушных линий электропередач. Разработанная фирмой RIBE (Германия) система RITHERM* обеспечивает оптимальное слежение за температурой проводов ВЛ с большой точностью; тем самым создаются условия более полного использования их пропускной способности. Как известно, температурный предел ВЛ в критических анкерных пролётах имеет большое значение; эта температура зависит как от окружающих температурных условий и ветра, так и от состояния линий и арматуры.
Система RITHERM состоит из центрального блока, датчиков поверхностных акустических волн (ПАВ) и блока опроса с радарными антеннами.
Датчик состоит из алюминиевого профильного основания, на котором монтируется процессор ПАВ. Процессор соединён с приёмо-излучающей антенной, которая защищена кожухом от воздействия окружающей среды. Датчик монтируется на воздушной линии электропередач при помощи залитого спирального крепления.
Блок опроса содержит радарное устройство, которое измеряет температуру датчика при помощи оборудования ПАВ в диапазоне частот ISМ. Сюда же входит высокочастотный узел, состоящий из генератора, усилителя и защиты высокочастотных каналов от перенапряжения. Цифровой сигнальный процессор DSP отвечает за управление сигналом и передачу данных на преобразователь (принцип действия представлен на рисунке). Полученный от блока опроса сигнал преобразуется в датчике в поверхностную акустическую волну. Специальная система измеряет изменение времени прохождения поверхностных волн вдоль датчика, определяемое длиной пути и скоростью волны, зависящими, в свою очередь, от температуры проводника.
Принцип действия системы RITHERM
Вычисленные по полученным данным с учётом температуры* воздуха (с точностью до 3 К) значения температуры проводника передаются на блок управления и через связь GPRS постоянно запрашиваются сервером с базой данных системы RITHERM, который установлен в эксплуатационных организациях.
Центральный блок RITHERM с блоком питания устанавливается на опоре. Он преобразует данные блока опроса ПАВ или высокочастотного модуля и замеряет температуру окружающего воздуха, необходимую для прогноза загрузки. Микроконтроллер передаёт данные через связь GPRS на трансформаторную подстанцию.
Серверное программное обеспечение отвечает за передачу данных между центральным блоком на опоре и сервером трансформаторной подстанции, а также вычисляет собственную температуру проводящего провода. Для клиентов полученные значения температуры выдаются при помощи графического интерфейса, с использованием трёх цветов:
· красный мигающий – превышено предельное значение температуры;
· красный – температура проводящей линии приближается к предельно допустимому значению (разница составляет 5 К);
· жёлтый – разница составляет 5–10 К;
· зелёный – разница находится в норме (до предельного значения температуры более 10 К).
Предельное значение температуры должно быть предварительно учтено (заведено) пользователем в программном обеспечении. Дополнительное клиентское программное обеспечение позволяет графически представлять изменение температуры через индивидуально установленные отрезки времени.
Система RITHERM не требует дополнительного источника питания и не реагирует на окружающие электромагнитные поля. Такие системы установлены во многих электрических сетях Центральной и Восточной Европы, что позволило оптимизировать загрузку воздушных линий электропередачи, избегая их перегрузки. Внедрение подобных систем в России может стать одним из шагов реализации концепции обеспечения надёжности в электроэнергетике.