PL191820B1 - Urządzenie do wykrywania lokalnych źródeł wyładowań elektrycznych - Google Patents

Abstract

1. Urządzenie do wykrywania lokalnych źródeł wyładowań elektrycznych zawierające antenę odbiorczą sygnałów impulsów elektroenergetycznych, pochodzących od zakłóceń ulotowych występujących w liniach energetycznych oraz analizator widma, który połączony jest z urządzeniem komputerowym, znamienne tym, że antena odbiorcza (5) przyłączona jest do analizatora widma (4), którego wyjście połączone jest z jednym z wejść analizatora impulsów wyładowań niezupełnych (3), a drugie wejście analizatora impulsów wyładowań niezupełnych (3) połączone jest z wyjściem układu synchronizacji rejestracji (2), do którego przyłączona jest druga antena odbiorcza (1), zaś wyjście analizatora impulsów wyładowań niezupełnych (3) połączone jest z komputerem nadzorczym (6) wyposażonym w odpowiednie oprogramowanie, umożliwiające wizualizację wyników pomiarów.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do wykrywania lokalnych źródeł wyładowań elektrycznych znajdujące zastosowanie do diagnozowania uszkodzeń w sieciach energetycznych wysokiego napięcia.

Wyładowania elektryczne występujące na przewodach fazowych napowietrznych linii przesyłowych oraz na ich osprzęcie powodują znaczne zakłócenia eksploatacyjne sieci energetycznych wysokiego napięcia. Uszkodzenia poszczególnych elementów linii, przykładowo przewodów czy łańcuchów izolatorów są przyczyną lokalnych wyładowań elektrycznych, których forma zależna jest od rodzaju źródła tych wyładowań. Rozróżnia się następujące formy lokalnych wyładowań elektrycznych: wyładowania ulotowe świetlące na przewodach linii, lokalne snopienie w miejscach uszkodzeń na osprzęcie, wyładowania powierzchniowe na izolatorach liniowych oraz wyładowania wewnętrzne w izolacji stałej. Przedstawione formy lokalnych wyładowań elektrycznych różnią się od siebie rodzajem impulsów prądowych, które tworzą różne obrazy fazowo-rozdzielcze. Impulsy te różnią się od siebie kształtem oraz wartością szczytową, przy czym szczególne znaczenie dla rozpoznawania rodzaju wyładowań elektrycznych ma stromość impulsów. Z tego też względu analiza widmowa impulsów powstałych podczas wyładowań elektrycznych, a zwłaszcza wyładowań ulotowych ma szczególne znaczenie dla oceny stanu eksploatacyjnego linii przesyłowych wysokiego napięcia.

Konwencjonalna aparatura do pomiaru zakłóceń powstałych od wyładowań elektrycznych oparta jest na miernikach zakłóceń radiolokacyjnych. Za ich pomocą bada się widmo częstotliwościowe ulotu, zazwyczaj w paśmie do kilkudziesięciu MHz. Detektowany sygnał wąskopasmowy o standartowej szerokości pasma 9 kHz obarczony jest ograniczeniami wynikającymi z nie uwzględnienia dodatkowych zakłóceń, uzależnionych od warunków atmosferycznych takich jak temperatura otoczenia, nasłonecznienie czy zanieczyszczenie środowiska.

Z polskiego opisu patentowego nr 126 558 znany jest miernik poziomu zakłóceń do lokalizacji zwarć zwłaszcza przemijających i intensywnych ulotów znajdujący zastosowanie w liniach energetycznych. Miernik ten pozwala na wykrycie źródła zakłóceń oraz na ich lokalizację, a ponadto jest niezależny od wpływu dodatkowych zakłóceń spowodowanych warunkami atmosferycznymi. Przedstawiony miernik wyposażony jest w antenę główną i antenę pomocniczą, przy czym antena główna służy do odbierania sygnału zakłóceń towarzyszącemu linii prawidłowo pracującej oraz zwarciu i ulotowi, zaś antena pomocnicza służy do precyzyjnego określenia miejsca uszkodzenia linii. Obie anteny połączone są naprzemiennie przez przełącznik z mieszaczem, do którego przyłączona jest również heterodyna. Mieszacz połączony jest przez wzmacniacz pośredniej częstotliwości z detektorem, który połączony jest ze wskaźnikiem poziomu i przetwornikiem akustycznym. Detektor połączony jest również przez układ automatycznej regulacji wzmocnienia z mieszaczem i wzmacniaczem pośredniej częstotliwości. Ponadto miernik zakłóceń ma sumator, który włączony jest pomiędzy detektor a wskaźnik poziomu, do którego przyłączone jest źródło napięcia odniesienia.

Przedstawione urządzenie wykorzystuje jedną z metod radiolokacyjnych stosowaną w badaniach zakłóceń powstałych od lokalnych wyładowań elektrycznych, opartą na badaniach sygnału w zakresie wąskopasmowym. Jednakże wspomniane już dodatkowe zakłócenia zależne od warunków atmosferycznych powodują, że widmo częstotliwościowe ulotu może obejmować o wiele szersze zakresy częstotliwości. Te szersze zakresy badane są za pomocą urządzenia według wynalazku, pozwalającego na rejestrację i analizę obrazów fazowo-rozdzielczych zakłóceń energetycznych.

Z japońskiego opisu patentowego nr JP 9318698 znane jest urządzenie do wykrywania wyładowań niezupełnych również w zakresie szerokopasmowym. Urządzenie to zawiera antenę do odbioru fal elektromagnetycznych generowanych podczas pracy maszyn elektrycznych lub urządzeń dystrybucyjnych, która poprzez wzmacniacz połączona jest z analizatorem widma. Analizator widma połączony jest z urządzeniem komputerowym, w którym przy użyciu znanych metod matematycznych np. FFT (Fast Fourier Transformer-Szybka Transformata Fouriera) analizuje się dane otrzymane z analizatora widm, wybiera się takie komponenty, których częstotliwość zmienia się dwukrotnie w stosunku do częstotliwości zasilającej i następnie dane te porównuje się z danymi odniesienia. Na podstawie analizy porównawczej zestawu badanych komponentów z odpowiednimi danymi zestawów odniesienia wskazuje się na obecność wyładowań niezupełnych w przypadku przekroczenia poziomu odniesienia lub ich braku, w przypadku, gdy poziom odniesienia jest niższy lub równy poziomowi zestawu badanego.

PL 191 820 B1

Istotą urządzenia według wynalazku zawierającego antenę odbiorczą sygnałów impulsów elektroenergetycznych, pochodzących od zakłóceń ulotowych występujących w liniach energetycznych oraz zawierającego analizator widma, który połączony jest z urządzeniem komputerowym, jest to, że antena odbiorcza przyłączona jest analizatora widma, którego wyjście połączone jest z jednym z wejść analizatora impulsów wyładowań niezupełnych, a drugie wejście analizatora impulsów wyładowań niezupełnych połączone jest wyjściem układu synchronizacji rejestracji, do którego przyłączona jest druga antena odbiorcza. Wyjście analizatora impulsów wyładowań niezupełnych połączone jest z komputerem wyposażonym w odpowiednie oprogramowanie, umożliwiające wizualizację wyników pomiarów. W drugim wykonaniu urządzenia według wynalazku, jedna z anten odbiorczych zastąpiona jest czujnikiem napięcia, który połączony jest z układem synchronizacji rejestracji, którego wyjście połączone jest z jednym z wejść analizatora impulsów wyładowań niezupełnych, a antena odbiorcza przyłączona jest do analizatora widma, którego wyjście połączone jest z drugim wejściem analizatora impulsów wyładowań niezupełnych. Wyjście analizatora impulsów wyładowań niezupełnych połączone jest z komputerem wyposażonym w odpowiednie oprogramowanie, umożliwiające wizualizację wyników pomiarów.

Zaletą urządzenia według wynalazku jest umożliwienie diagnozowania linii energetycznych bezpośrednio w terenie, poprzez ustawienie urządzenia pod badaną linią przesyłową lub w pobliżu tej linii bądź jej osprzętu.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy urządzenia wyposażonego w dwie anteny odbiorcze, a fig. 2 - schemat blokowy urządzenia z jedną anteną odbiorczą.

Antena odbiorcza 1 przyłączona jest do układu synchronizacji rejestracji 2, którego wyjście połączone jest z pierwszym wejściem analizatora impulsów wyładowań niezupełnych 3. Drugie wejście analizatora impulsów wyładowań niezupełnych 3 połączone jest z wyjściem analizatora widma 4, do którego przyłączona jest antena odbiorcza 5. Wyjście analizatora impulsów wyładowań niezupełnych 3 połączone jest z komputerem nadzorczym 6, wyposażonym w niezbędne oprogramowanie.

W innej postaci wykonania wynalazku do układu synchronizacji rejestracji 2 przyłączony jest czujnik napięcia 7. Wyjście układu synchronizacji 2 połączone jest z pierwszym wejściem analizatora impulsów wyładowań niezupełnych 3. Drugie wejście analizatora impulsów wyładowań niezupełnych 3 połączone jest z wyjściem analizatora widma 4, do którego przyłączona jest antena odbiorcza 5. Wyjście analizatora impulsów wyładowań niezupełnych 3 połączone jest z komputerem nadzorczym 6, wyposażonym w niezbędne oprogramowanie.

Działanie urządzenia według wynalazku polega na tym, że sygnał napięciowy impulsów pochodzących od wyładowań ulotowych odbierany jest przez antenę odbiorczą 5. Sygnał ten rejestrowany jest w analizatorze widma 4, w którym wybiera się pasmo częstotliwości związane z ulotem. Dla tej częstotliwości dostraja się analizator widma 4, którego praca zsynchronizowana jest z napięciem sieci, zmierzonym przez antenę odbiorczą 1 lub czujnik napięcia 7 i zarejestrowanym w układzie synchronizacji rejestracji 2. Następnie odbiera się jednocześnie sygnały impulsów z anteny odbiorczej 5, rejestrującej sygnały pochodzące od dodatkowych wyładowań elektrycznych i ulotu, oraz z anteny odbiorczej 1 lub czujnika napięcia 7. Oba sygnały przekazywane są do analizatora impulsów wyładowań niezupełnych 3, w którym sygnały te przekształca się z cyfrowej postaci na obrazy fazowo-rozdzielcze, przy czym na obraz fazowo rozdzielczy z ulotem nakłada się obraz fazowo-rozdzielczy, na którym zarejestrowane są wyładowania dodatkowe charakteryzujące defekty w liniach I osprzęcie. Tak otrzymane obrazy fazowo rozdzielcze przesyłane są do komputera nadzorczego 6, na ekranie którego odbywa się wizualizacja wyników pomiarów. Analiza wyników pomiarów polega na porównaniu obserwowanych obrazów z obrazami charakteryzującymi poszczególne rodzaje wyładowań. Poprzez porównanie obrazów defektów występujących na tle widma ulotu można określić lokalne źródło występowania wyładowań elektrycznych, jego rodzaj oraz miejsce występowania.

Claims (2)

1. Urządzenie do wykrywania lokalnych źródeł wyładowań elektrycznych zawierające antenę odbiorczą sygnałów impulsów elektroenergetycznych, pochodzących od zakłóceń ulotowych występujących w liniach energetycznych oraz analizator widma, który połączony jest z urządzeniem komputerowym, znamienne tym, że antena odbiorcza (5) przyłączona jest do analizatora widma (4), którego

PL 191 820 B1 wyjście połączone jest z jednym z wejść analizatora impulsów wyładowań niezupełnych (3), a drugie wejście analizatora impulsów wyładowań niezupełnych (3) połączone jest z wyjściem układu synchronizacji rejestracji (2), do którego przyłączona jest druga antena odbiorcza (1), zaś wyjście analizatora impulsów wyładowań niezupełnych (3) połączone jest z komputerem nadzorczym (6) wyposażonym w odpowiednie oprogramowanie, umożliwiające wizualizację wyników pomiarów.

2. Urządzenie do wykrywania lokalnych źródeł wyładowań elektrycznych zawierające antenę odbiorczą sygnałów impulsów elektroenergetycznych, pochodzących od zakłóceń ulotowych występujących w liniach energetycznych oraz analizator widma, który połączony jest z urządzeniem komputerowym, znamienne tym, że ma czujnik napięcia (7) przyłączony do układu synchronizacji rejestracji (2), a wyjście układu synchronizacji rejestracji (2) połączone jest z jednym z wejść analizatora impulsów wyładowań niezupełnych (3), którego drugie wejście połączone jest z wyjściem analizatora widma (4), do którego przyłączona jest antena odbiorcza (5), zaś wyjście analizatora impulsów wyładowań niezupełnych (3) połączone jest z komputerem nadzorczym (6) wyposażonym w odpowiednie oprogramowanie, umożliwiające wizualizację wyników pomiarów.