Определение места повреждения на воздушных линиях электропередачи 6-35 кВ с изолированной нейтралью, питающих АПК

Введение. Воздушные линии, как правило, имеют большую протяженность. Из-за этого их надежность невысока, если сравнивать с другими элементами системы электроснабжения. Нередко на линиях происходят повреждения. Линии, питающие АПК, также подвержены повреждениям [1,2,3]. Чтобы их устранить, необходимо узнать их местоположение. Если нейтраль заземлена, то определить место повреждения достаточно просто. Для этого существует множество дистанционных методов определения места повреждения (ОМП). Но такие методы не применимы на линиях с изолированной нейтралью. При замыкании на землю одной из фаз возникают ёмкостные токи. Их наличие мешает нормально производить измерения для дистанционных методов. Существуют специальные дистанционные методы для линий с изолированной нейтралью, но они сложны в реализации [4,5,6]. Обычно поиски осуществляет выездная бригада. Этот процесс вместе с последующим ремонтом может занимать значительное количество времени. Чем быстрее будет восстановлена нормальная работа линии, тем выше будут показатели качества электрической энергии. Необходимо разработка метода ОМП, который будет занимать меньшее количество времени.

Цель исследования – модернизировать беспилотный летательный аппарат (БПЛА) при помощи специального оборудования. Для этого будет создана его 3D модель с установленным на него дополнительным оборудованием. Также необходимо написать программный код, который будет отвечать за порядок выполнения действий, необходимых для поиска места повреждения на ЛЭП.

Материалы и методы. Применяемые для осмотра линий БПЛА чаще всего позволяют определять повреждения только визуально [7]. Таким способом не всегда можно найти повреждение. Существуют приборы, способные измерять токи нулевой последовательности, протекающие в ЛЭП, например приборы «Волна» или «Зонд». Их необходимо перемещать вдоль линии и фиксировать рост или уменьшение значений токов. Чем больше измеренное значение, тем ближе место повреждения. Эти приборы применяет поисковая бригада. В их основе лежит катушка нулевой последовательности. Предлагается установить данные катушки на беспилотный летательный аппарат и с помощью аналоговоцифрового преобразователя подавать данные с катушек в микропроцессор беспилотника. По этим данным должна выполняться программа, которая позволит определить место повреждения.

Результаты и их анализ. Была создана 3D модель для проектируемого варианта БПЛА. Она представлена на рисунке 1. Катушки для измерения нулевой последовательности помещены в пластиковую трубу и закреплены под беспилотником. Выше трубы также закреплен небольшой корпус, в котором находиться аналогово-цифровой преобразователь для катушек.

Далее был написан программный код, который отвечает за перевижения БПЛА до места повреждения. Он приведен на рисунке 2. Для написания использован язык программирования С++. Главной переменной является измеряемый ток нулевой последовательности «I». Значения для неё поступает в микроконтроллер БПЛА с аналоговоцифрового преобразователя.

Рисунок 1 – 3D модель модернизированного БПЛА

Также в программный вод введены координаты «xy», для того, чтобы их сохранить в память, когда будет найдено место повреждения и в дальнейшем использовать для выезда на ремонт ЛЭП. «D» - показание с дополнительной катушки, «R» - наличие ответвления или отпайки на ЛЭП. Применены также вспомогательные переменные «а» и «Е». Пока показания переменной «I» увеличиваются, беспилотник продолжает движение. Если показания начало уменьшаться, то при наличии ответвления БПЛА должен сменить направление, либо место повреждение найдено и аппарат сохранит значения координат в память. Далее, этими значениями пользуются ,чтобы узнать расположение места повреждения.

• 1    #include

' int main() {

• 3    int xy^ Dj I, К_л a, E;

• 4    a=0;

• 5    E=0;

• 6    prov:

• 7    std::cin >> xy;

• 8    std::cin >> D;

• 9    std::cin >> I;

• 10    std::cin >> R;

• 11    if (D==l) {

• 12    A P;

goto ending;

• 14    }

• 15    if (R==l){

• 16    prove:

17’ if (E==0){

18’ if (I: a) {

• 19    a I;

• 20    goto prov;

• 21 }

22’ else {

23 E =1;

goto prove;

25 }

• 26    else goto provi;

• 27    }

• 28    }

• 29    provi:

30’ if (I>a) { a I;

goto prov;

• 33    }

• 34    ending:

• 35    std::cout << xy;

• 36    std::cout << R;

• 37    std::cout « D;

• 38    std::cout << E;

• 39    }

Рисунок 2 – Программный код передвижения БПЛА до места повреждения

Выводы. Предлагаемый беспилотный летательный аппарат позволяет искать любые повреждения в автоматическом режиме на воздушных линиях с изолированной нейтралью. Искать повреждения на линиях с глухозаземленной нейтралью таким беспилотником не получиться, так как при коротком замыкании на землю эксплуатация линии запрещена, в отличии от линий с изолированной нейтралью.

Главным недостатком является невозможность использования БПЛА в нелётную погоду. Также у беспилотников обычно невысокая дальность полета, однако линии 6-35 кВ редко имеют слишком большую протяженность. Двигатели постоянного тока летательного аппарата могут давать наводки на катушки нулевой последовательности. Необходимо их очень хорошо экранировать, чтобы свести их влияние к минимуму.