RU2359280C2

RU2359280C2 - Non-contact and remote inspection method of condition of insulator chains of air high-voltage power lines

Info

Publication number: RU2359280C2
Application number: RU2007133044/28A
Authority: RU
Inventors: Марат Наилевич Бадретдинов (RU); Марат Наилевич Бадретдинов; Айрат Мухамедович Гатауллин (RU); Айрат Мухамедович Гатауллин; Вадим Леонидович Матухин (RU); Вадим Леонидович Матухин; Дамир Фатыхович Губаев (RU); Дамир Фатыхович Губаев
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2007-09-03
Publication date: 2009-06-20
Also published as: RU2007133044A

Abstract

FIELD: instrument engineering.

SUBSTANCE: invention refers to electric measuring equipment and can be used to inspect electric strength of insulator chains of high-voltage power lines. Essence of invention is that electromagnetic radiation is received in very-high frequency band by using a beam antenna. Digital VHF-receiver with radio signal frequency modulation is used as electromagnetic detector of partial discharge pulses. Signal is supplied to indicator through detector, amplifier and filter. Signal is fed to signal processing device, and portable computer is used as signal processing device. Signal is processed by calculating average number of partial discharge pulses and average amplitude of partial discharge pulses. Then on the indicator there displayed is processed signal data, such as average number and amplitude of partial discharge signals. Failed chain on the support is judged from amplitude which is not more than 0.25 mV for a sound chain from the distance of 10 m of the line with voltage of 0.25 kV, and from the number of pulses of partial discharges on the indicator more than 100 per second.

EFFECT: providing routine remote inspection, improving safety and efficiency, and simplifying measurement design of suspension insulation condition.

1 dwg

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для контроля электропрочности гирлянд изоляторов высоковольтных линий электропередач.The invention relates to electrical engineering and can be used to control the electrical strength of garlands of insulators of high voltage power lines.

Известен способ контроля изоляции по авт. св. № 1622854, кл. G01R 31/12, 1991, включающий облучение исследуемого объекта (изолятора) электромагнитным излучением в видимой части спектра, прием отраженного и прошедшего объект излучений и совместную обработку этих излучений, по результатам которой судят о состоянии объекта. Недостатком известного способа является необходимость прозрачности объекта для видимой части спектра, сложность размещения приемников излучения с высокой степенью точности фиксации этих приемников в течение длительного интервала времени.A known method of insulation control by ed. St. No. 1622854, class G01R 31/12, 1991, which includes irradiating the investigated object (insulator) with electromagnetic radiation in the visible part of the spectrum, receiving the radiation reflected and transmitted by the object, and the joint processing of these radiation, according to the results of which they judge the state of the object. The disadvantage of this method is the need for transparency of the object for the visible part of the spectrum, the difficulty of placing radiation receivers with a high degree of accuracy of fixation of these receivers over a long period of time.

Известен также способ контроля дефектов пробойного характера в электрических системах высокого напряжения, включающий прием ультразвуковых сигналов от дефектного места и преобразование их в электрический, а затем в звуковой сигнал. Способ, кроме того, включает прием высокочастотного (ВЧ) излучения метрового диапазона волн и преобразование принятого ВЧ-сигнала в звуковой сигнал (патент США № 4439723, кл. G01R 31/02, 1984). Недостатком известного способа является невозможность отличить сигнал, возникающий в результате электрического коронного разряда, от сигналов пробойного характера. Другим недостатком этого способа является необходимость размещения ультразвукового микрофона и ВЧ-антенны в непосредственной близости от проверяемого объекта-гирлянды изоляторов и опасностью поражения электрическим током для оператора, особенно во влажном воздухе, через штангу, на которой установлены ультразвуковой микрофон, ВЧ-антенна и звукопровод.There is also a method of controlling breakdown defects in high voltage electrical systems, including receiving ultrasonic signals from a defective location and converting them into an electrical and then into an audio signal. The method also includes receiving high-frequency (HF) radiation of the meter wavelength range and converting the received HF signal into an audio signal (US patent No. 4439723, CL G01R 31/02, 1984). The disadvantage of this method is the inability to distinguish a signal arising from an electric corona discharge from breakdown signals. Another disadvantage of this method is the need to place an ultrasonic microphone and an RF antenna in the immediate vicinity of the inspected garland of insulators and the danger of electric shock to the operator, especially in humid air, through a rod on which an ultrasonic microphone, RF antenna and sound duct are installed.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ бесконтактного и дистанционного контроля электропрочности гирлянд изоляторов воздушных высоковольтных линий электропередачи по патенту № 2058559, кл. G01R 31/12, 1996, - прототип, включающий пассивный прием ВЧ-излучения метрового диапазона и его индикацию, формирование сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения в диапазоне длин волн 3-30 ГГц в узкой диаграмме направленности, облучение им последовательно гирлянды изоляторов, прием отраженного сигнала, при этом о неисправной гирлянде судят по результатам обработки отраженного СВЧ-сигнала. Недостатком известного способа является невозможность профилактической диагностики состояния изоляции, то есть способ выявляет неисправные изоляторы уже после аварийного отключения высоковольтной линии электропередачи. Недостатком также является дороговизна и сложность реализации способа.Closest to the claimed invention is a method of contactless and remote control of the electrical strength of a string of insulators of airborne high-voltage power lines according to patent No. 2058559, class. G01R 31/12, 1996, - a prototype that includes passive reception of HF radiation of a meter range and its indication, the formation of microwave (microwave) radiation in the wavelength range of 3-30 GHz in a narrow radiation pattern, irradiating a string of insulators in succession, receiving a reflected signal , while a faulty garland is judged by the results of processing the reflected microwave signal. The disadvantage of this method is the impossibility of prophylactic diagnostics of the insulation state, that is, the method identifies faulty insulators after an emergency shutdown of the high-voltage power line. The disadvantage is the high cost and complexity of the method.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является обеспечение профилактического дистанционного контроля, повышение безопасности, оперативности и упрощение схемы измерений состояния подвесной изоляции.The problem to which the invention is directed is to provide preventive remote monitoring, improving safety, efficiency and simplifying the measurement scheme of the condition of suspended insulation.

Технический результат достигается тем, что в способе бесконтактного и дистанционного контроля состояния гирлянд изоляторов воздушных высоковольтных линий электропередачи, включающем пассивный прием электромагнитного излучения, обработку и индикацию сигнала, пассивный прием электромагнитного излучения осуществляют в ультракоротковолновом (УКВ) диапазоне направленной антенной, а обработку сигнала проводят путем расчета среднего количества импульсов частичных разрядов, средней амплитуды импульсов частичных разрядов, при этом о неисправной гирлянде судят по усредненным количеству и амплитуде импульсов частичных разрядов. В качестве электромагнитного детектора импульсов частичных разрядов применяется цифровой ультракоротковолновый приемник с частотной модуляцией радиосигнала.The technical result is achieved by the fact that in the method of contactless and remote monitoring of the state of the garlands of insulators of airborne high-voltage power lines, including passive reception of electromagnetic radiation, signal processing and indication, passive reception of electromagnetic radiation is carried out in the ultra-short-wave (VHF) range by a directional antenna, and signal processing is carried out by calculating the average number of pulses of partial discharges, the average amplitude of the pulses of partial discharges, while reference garland is judged by the average number and amplitude of the pulses of partial discharges. A digital ultra-short-wavelength receiver with frequency modulation of the radio signal is used as an electromagnetic detector for partial discharge pulses.

Способ осуществляется следующим образом. Используя направленную антенну, принимают электромагнитное излучение от гирлянд линий электропередач в УКВ диапазоне. Далее сигнал через детектор, усилитель, фильтр поступает на индикатор. Сигнал поступает в устройство обработки сигналов, в качестве которого используется портативный компьютер. Обработку сигнала проводят путем расчета среднего количества импульсов частичных разрядов, средней амплитуды импульсов частичных разрядов, зарегистрированных в течение 5-10 циклов измерений, длительность каждого цикла может изменяться от 1 до 10 секунд. Проводить измерения менее чем за 5 циклов нецелесообразно, так как усредненные значения будут недостоверны, а использование более 10 циклов приведет к существенному снижению оперативности измерений. Увеличение длительности циклов измерений приводит к повышению точности способа. Затем на индикатор (дисплей компьютера) выводятся данные обработки сигналов, такие как усредненные количество и амплитуда сигналов частичных разрядов. О наличии неисправной гирлянды на опоре судят по амплитуде, которая для исправной гирлянды составляет не более 0,25 мВ с расстояния 10 м линии напряжением 10 кВ, и количеству сигналов на индикаторе, более 100 за секунду.The method is as follows. Using a directional antenna, receive electromagnetic radiation from a garland of power lines in the VHF range. Next, the signal through the detector, amplifier, filter enters the indicator. The signal enters the signal processing device, which is used as a laptop computer. The signal processing is carried out by calculating the average number of partial discharge pulses, the average amplitude of the partial discharge pulses recorded during 5-10 measurement cycles, the duration of each cycle can vary from 1 to 10 seconds. It is impractical to take measurements in less than 5 cycles, since the averaged values will be unreliable, and the use of more than 10 cycles will lead to a significant decrease in the measurement efficiency. An increase in the duration of measurement cycles leads to an increase in the accuracy of the method. Then, the signal processing data, such as the averaged number and amplitude of partial discharge signals, is displayed on the indicator (computer display). The presence of a faulty garland on a support is judged by the amplitude, which for a working garland is not more than 0.25 mV from a distance of 10 m of a line with a voltage of 10 kV, and the number of signals on the indicator is more than 100 per second.

Пример осуществления способа.An example implementation of the method.

Измерения проводили на высоковольтной линии электропередачи напряжением 110 кВ. Расстояние до гирлянды изоляторов составляло 10 м. Детектор настраивали на частоту 97,8 МГц. Осуществляли 10 циклов измерения с длительностью каждого цикла, равной 1 с. Вид сигнала, полученного за 1 цикл, представлен на чертеже. Результаты компьютерной обработки сигнала: средняя амплитуда импульсов частичных разрядов - 0,12 мВ, среднее количество импульсов - 28.The measurements were carried out on a high-voltage power line with a voltage of 110 kV. The distance to the string of insulators was 10 m. The detector was tuned to a frequency of 97.8 MHz. 10 measurement cycles were carried out with a cycle duration of 1 s. The type of signal received in 1 cycle is shown in the drawing. The results of computer signal processing: the average amplitude of the pulses of partial discharges is 0.12 mV, the average number of pulses is 28.

Таким образом, использование изобретения позволит оперативно, дистанционно и с минимальными затратами определить неисправную гирлянду, не прибегая к помощи специальных изоляционных штанг, которые оператор должен подносить к гирляндам изоляторов, находящихся под высоким напряжением.Thus, the use of the invention will allow you to quickly, remotely and at minimal cost to identify a faulty garland without resorting to special insulating rods, which the operator must bring to the garlands of insulators that are under high voltage.

Claims

A method for contactless and remote monitoring of the state of the garlands of insulators of airborne high-voltage power lines, including passive reception of electromagnetic radiation, indication and signal processing, characterized in that the passive reception of electromagnetic radiation is carried out in the ultra-short wavelength range by a directional antenna, and signal processing is carried out by calculating the average number of partial discharge pulses and their amplitudes, while a faulty garland is judged by exceeding the level of these parameters for serviceable garlands.