RU2470433C1 - Method to detect glazed frost effects on wires of power transmission line - Google Patents

Method to detect glazed frost effects on wires of power transmission line Download PDF

Info

Publication number
RU2470433C1
RU2470433C1 RU2011122150/07A RU2011122150A RU2470433C1 RU 2470433 C1 RU2470433 C1 RU 2470433C1 RU 2011122150/07 A RU2011122150/07 A RU 2011122150/07A RU 2011122150 A RU2011122150 A RU 2011122150A RU 2470433 C1 RU2470433 C1 RU 2470433C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radio pulse
power line
wire
ice
wires
Prior art date
Application number
RU2011122150/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Рамиль Гамилович Мустафин
Эльмир Фердинатович Хакимзянов
Сергей Геннадьевич Ведерников
Юрий Валерьевич Писковацкий
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ)
Priority to RU2011122150/07A priority Critical patent/RU2470433C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2470433C1 publication Critical patent/RU2470433C1/en

Links

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to power engineering and can be used to detect glazed frost on wires of a power transmission line. The method includes sending a radio pulse along a power transmission line from the start of the line to the end of the line, and monitoring of a parameter related to change of radio impulse distribution along a wire section whenever glazed frost occurs. A feature of the method is the fact that using a radio pulse of a bell shape makes it possible to use this method on lines comprising equipment of high-frequency communication.
EFFECT: higher reliability of glazed frost effects detection, which will make it possible to timely carry out preventive heating of wires and to reduce probability of accidents occurrence.

Description

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для обнаружения гололеда на проводах линии электропередачи.The invention relates to the electric power industry and can be used to detect ice on the wires of a power line.

Известен способ обнаружения гололеда, основанный на контроле изменения емкости линии "провод-земля" при появлении гололеда (А.с. СССР №448527, М. Кл. Н 02 07/16, 30.10.74). Недостатком известного способа является малая чувствительность и, вследствие этого, низкая достоверность информации о начале образования гололеда.A known method for detecting ice based on monitoring changes in the capacity of the wire-to-ground line when ice appears (AS USSR No. 448527, M. Cl. N 02 07/16, 10.30.74). The disadvantage of this method is the low sensitivity and, therefore, the low reliability of information about the onset of ice formation.

Известен способ обнаружения гололеда на проводах линии электропередачи, включающий локацию участка провода зондирующими импульсами и контроль параметра, связанного с изменением условий их распространения по участку провода при появлении гололеда (Казадаев А.П., Лившиц А.Л., Рудакова P.M. О датчиках гололеда для воздушных линий электропередачи. Материалы II Всесоюзного совещания "Плавка гололеда на воздушных линиях электропередачи". Уфа, 1975, с.165-174). В известном способе с помощью приемного устройства производят фиксацию импульсного сигнала, частично отраженного от ближней границы зоны обледенения, а в качестве контрольного параметра используют время распространения зондирующих импульсов от начала участка провода до ближней границы зоны обледенения и обратно.A known method for detecting ice on wires of a power line, including location of a portion of a wire by probe pulses and monitoring a parameter associated with a change in the conditions of their propagation over a portion of a wire when ice appears (Kazadaev A.P., Livshits A.L., Rudakova PM About icing sensors for overhead power lines. Materials of the II All-Union meeting "Melting ice on overhead power lines. Ufa, 1975, p.165-174). In the known method, a pulse signal partially reflected from the near boundary of the icing zone is recorded using a receiving device, and the propagation time of probe pulses from the beginning of the wire section to the near boundary of the icing zone and vice versa is used as a control parameter.

Однако фиксация частично отраженных импульсов существенно затруднена при плавном изменении толщины гололедных отложений вдоль провода, что обычно наблюдается на практике, так как амплитуда импульса при этом нарастает медленно и он плохо выделяется среди помех. В том случае, когда провод равномерно покрыт гололедом по всей длине, известный способ не обеспечивает обнаружение появление гололеда. Кроме того, в данном способе очень высоки требования к чувствительности и помехозащищенности приемного устройства отраженных импульсов.However, the fixation of partially reflected pulses is significantly difficult with a smooth change in the thickness of ice deposits along the wire, which is usually observed in practice, since the amplitude of the pulse grows slowly and it is poorly distinguished from interference. In the case when the wire is evenly covered with ice over the entire length, the known method does not provide detection of the appearance of ice. In addition, in this method, the requirements for the sensitivity and noise immunity of the receiving device of the reflected pulses are very high.

Наиболее близким аналогом изобретения является способ обнаружения образования гололеда на проводах линии электропередачи, включающий локацию участка провода зондирующими импульсами и контроль параметра, связанного с изменением условий их распространения по участку провода при появлении гололеда (Патент №RU 2287883 С1 от 15.04.2005). Отличием способа является то, что участок провода ограничивают высокочастотными заградителями, в качестве контрольного параметра принимают время распространения зондирующих импульсов от начала ограниченного участка провода до его конца и обратно, определяют среднее значение температуры этого участка провода, а о появлении гололеда судят по изменению времени распространения зондирующих импульсов, вызванному появлением гололеда, с учетом влияния на контролируемый параметр температурного изменения длины участка провода.The closest analogue of the invention is a method for detecting ice formation on wires of a power line, including locating a portion of a wire with probing pulses and monitoring a parameter associated with a change in the conditions of their propagation over a portion of a wire when ice appears (Patent No.RU 2287883 C1 of 04/15/2005). The difference between the method is that the wire section is limited by high-frequency chokes, the probe propagation time from the beginning of the limited section of the wire to its end and back is taken as a control parameter, the average temperature of this section of the wire is determined, and the appearance of ice is judged by the change in the probe propagation time pulses caused by the appearance of ice, taking into account the influence on the controlled parameter of the temperature change in the length of the wire section.

Недостатком данного метода обнаружения гололеда является то, что для зондирования используется видеоимпульс малой длительности. Такой видеоимпульс имеет широкий спектр частот, который мешает ВЧ связи по этой же линии электропередачи. Кроме этого основная энергия видеоимпульса сосредоточена в низких частотах спектра (начиная с 0 Гц), а для измерения времени распространения зондирующих импульсов требуются высокие частоты. Наконец, энергия радиоимпульса мала - за счет малой длительности видеоимпульса.The disadvantage of this method of detecting ice is that a short duration video pulse is used for sensing. Such a video pulse has a wide range of frequencies, which interferes with RF communications on the same power line. In addition, the main energy of the video pulse is concentrated in the low frequencies of the spectrum (starting from 0 Hz), and high frequencies are required to measure the propagation time of the probe pulses. Finally, the energy of the radio pulse is small due to the short duration of the video pulse.

Цель изобретения - преодолеть указанные недостатки прототипа, что повысит точность и чувствительность при обнаружении гололеда.The purpose of the invention is to overcome these disadvantages of the prototype, which will increase the accuracy and sensitivity when detecting ice.

Поставленная цель достигается тем, что способ обнаружения появления гололеда на проводах линии электропередачи использует передачу по линии электропередачи радиоимпульса от начала линии до конца линии и контроль параметра, связанного с изменением условий распространения радиоимпульса по участку провода при появлении гололеда, в качестве контрольного параметра принимают время распространения радиоимпульса от начала ограниченного участка провода до его конца, определяют среднее значение температуры этого участка провода, а о появлении гололеда судят по изменению времени распространения высокочастотного сигнала, вызванному появлением гололеда, с учетом влияния на контролируемый параметр температурного изменения длины участка провода.This goal is achieved by the fact that the method for detecting the appearance of ice on the wires of the power line uses the transmission of a radio pulse from the beginning of the line to the end of the line and the control of a parameter associated with a change in the propagation conditions of the radio pulse over a portion of the wire when ice appears, take the propagation time as a control parameter the radio pulse from the beginning of a limited section of the wire to its end, determine the average temperature of this section of the wire, and about icy lines are judged by the change in the propagation time of a high-frequency signal caused by the appearance of ice, taking into account the influence on the controlled parameter of the temperature change in the length of the wire.

Благодаря этому повышается точность измерения времени прохождения радиоимпульса и, соответственно, надежность обнаружения появления гололеда. Точность измерения времени прохождения высокочастотного сигнала повышается благодаря следующим особенностям предлагаемого способа.This increases the accuracy of measuring the propagation time of the radio pulse and, accordingly, the reliability of detecting the appearance of ice. The accuracy of measuring the transit time of a high-frequency signal is increased due to the following features of the proposed method.

Во-первых, радиоимпульс будет иметь большую длительность, благодаря чему точность измерения времени прохождения радиоимпульса повышается. Практически возможно увеличить длительность радиоимпульса (до времени прохождения радиоимпульса от начала линии электропередачи до его конца и обратно:Firstly, the radio pulse will have a longer duration, due to which the accuracy of measuring the propagation time of the radio pulse is increased. It is practically possible to increase the duration of the radio pulse (to the time the radio pulse passes from the beginning of the power line to its end and vice versa:

τ≤2·L/C, где L - длина линии электропередачи, С - скорость распространения радиоимпульса по линии электропередачи (примерно равна скорости света 3·108 м/с). При этом условии прием отраженных сигналов будет происходить после окончания передачи радиоимпульса. Рассмотрим в качестве примера линию электропередачи длиной L=30 км. При этом максимально возможная длина радиоимпульса будет равна τ=0,2 мс. Соответственно ширина спектра радиоимпульса ΔF≈1/τ=5 кГц. Полная энергия радиоимпульса будет в 200 раз больше, по сравнению со стандартным видеоимпульсом длительностью τ=1 мкс.τ≤2 · L / C, where L is the length of the power line, C is the propagation speed of the radio pulse along the power line (approximately equal to the speed of light 3 · 10 8 m / s). Under this condition, the reception of reflected signals will occur after the end of the transmission of the radio pulse. Consider, for example, a power line with a length of L = 30 km. In this case, the maximum possible length of the radio pulse will be equal to τ = 0.2 ms. Accordingly, the width of the spectrum of the radio pulse ΔF≈1 / τ = 5 kHz. The total energy of the radio pulse will be 200 times greater, compared with a standard video pulse with a duration of τ = 1 μs.

Во-вторых, спектр радиоимпульса имеет максимум на частоте F заполнения радиоимпульса. Поэтому основная энергия радиоимпульса (максимум в спектре радиоимпульса) будет сосредоточена на высокой частоте F, что повышает точность измерения времени прохождения радиоимпульса.Secondly, the spectrum of the radio pulse has a maximum at the frequency F filling the radio pulse. Therefore, the main energy of the radio pulse (the maximum in the spectrum of the radio pulse) will be concentrated at a high frequency F, which increases the accuracy of measuring the propagation time of the radio pulse.

В-третьих, колоколообразная форма огибающей радиоимпульса приводит к сужению спектра радиоимпульса (по сравнению со спектром прямоугольного сигнала). Примером простой реализации колоколообразной формы f(t) огибающей радиоимпульса является так называемое «окно фон Ганна»:Thirdly, the bell-shaped shape of the envelope of the radio pulse leads to a narrowing of the spectrum of the radio pulse (compared with the spectrum of a rectangular signal). An example of a simple implementation of the bell-shaped form f (t) of the envelope of a radio pulse is the so-called “von Gunn window”:

f(t)={1-cos(2πt/τ)}/2, где t изменяется от 0 до τ (Цифровые фильтры. Р.В. Хемминг, Москва, Советское радио, 1980). Подобная форма радиоимпульса приводит к сильному подавлению боковых лепестков спектра радиоимпульса (по сравнению со спектром прямоугольного сигнала). В результате почти вся энергия радиоимпульса будет сосредоточена в полосе частот шириной ΔF≈1/τ.f (t) = {1-cos (2πt / τ)} / 2, where t varies from 0 to τ (Digital filters. R.V. Hamming, Moscow, Sovetskoe Radio, 1980). This form of the radio pulse leads to a strong suppression of the side lobes of the spectrum of the radio pulse (compared with the spectrum of a rectangular signal). As a result, almost all the energy of the radio pulse will be concentrated in a frequency band of width ΔF≈1 / τ.

Практическая ценность предлагаемого способа связана и с тем, что почти каждая ЛЭП высокого напряжения имеет аппаратуру ВЧ связи, необходимую для работы ВЧ защиты линии электропередачи, а также для обеспечения приемопередачи команд телемеханики, релейной защиты и противоаварийной автоматики. При этом ВЧ связь передает сигналы непосредственно по самой линии электропередачи, в узкой полосе частот, шириной несколько десятков килогерц, причем рабочая частота ВЧ связи может располагаться в диапазоне от 40 до 1000 кГц. Использование радиоимпульса с колоколообразной формой огибающей, имеющий большую длительность, позволяет сместить спектр частот радиоимпульса в область частот, который лежит в стороне от рабочих частот ВЧ связи по этой же линии электропередачи. В результате локационное устройство обнаружения гололеда и ВЧ связь смогут без помех друг другу работать на одной линии электропередачи.The practical value of the proposed method is associated with the fact that almost every high voltage power line has RF communication equipment necessary for the operation of RF protection of the power line, as well as for the transmission of telemechanics, relay protection and emergency control commands. In this case, HF communication transmits signals directly along the power line itself, in a narrow frequency band, a few tens of kilohertz wide, and the working frequency of HF communication can range from 40 to 1000 kHz. The use of a radio pulse with a bell-shaped envelope shape, having a longer duration, allows you to shift the frequency spectrum of the radio pulse to the frequency region, which lies away from the operating frequencies of the RF communication on the same transmission line. As a result, the location-based ice detection device and HF communications will be able to work on the same transmission line without interfering with each other.

Приведенные оценки показывают неоспоримые, очевидные преимущества предлагаемого метода перед прототипом.The above estimates show the undeniable, obvious advantages of the proposed method over the prototype.

Повышение точности, надежности определения образования гололеда на проводах линии электропередачи позволит своевременно провести профилактический нагрев проводов, что уменьшит вероятность возникновения аварий.Improving the accuracy and reliability of determining the formation of ice on the wires of the power line will allow timely preventive heating of the wires, which will reduce the likelihood of accidents.

Claims (1)

Способ обнаружения появления гололеда на проводах линии электропередачи, включающий передачу по линии электропередачи высокочастотного сигнала от начала линии до конца линии и контроль параметра, связанного с изменением условий распространения высокочастотного сигнала по участку провода при появлении гололеда, в качестве контрольного параметра принимают время распространения высокочастотного сигнала от начала ограниченного участка провода до его конца, определяют среднее значение температуры этого участка провода, а о появлении гололеда судят по изменению времени распространения высокочастотного сигнала, вызванному появлением гололеда, с учетом влияния на контролируемый параметр температурного изменения длины участка провода, отличающийся тем, что в качестве высокочастотного сигнала используется радиоимпульс, имеющий колоколообразную форму огибающей, приводящей к минимальной ширине спектра радиоимпульса, при этом частоту радиоимпульса выбирают из условия отстройки от рабочих частот ВЧ связи по линии электропередачи, длительность радиоимпульса принимают меньшей или равной 2L/C, где L - длина линии электропередачи, С - скорость распространения высокочастотного сигнала по линии электропередачи. A method for detecting the appearance of ice on wires of a power line, including transmitting a high-frequency signal through a power line from the beginning of the line to the end of the line and monitoring a parameter associated with a change in the propagation conditions of the high-frequency signal over a portion of the wire when ice appears, take the propagation time of the high-frequency signal from beginning of a limited section of wire to its end, determine the average temperature of this section of wire, and the appearance icing is judged by the change in the propagation time of the high-frequency signal caused by the appearance of ice, taking into account the influence on the controlled parameter of the temperature change in the length of the wire, characterized in that the high-frequency signal uses a radio pulse having a bell-shaped envelope, leading to a minimum width of the spectrum of the radio pulse, the frequency of the radio pulse is selected from the condition of the detuning from the operating frequencies of the RF communication via the power line, the duration of the radio pulse is taken less than or equal to 2L / C, where L is the length of the power line, C is the propagation speed of the high-frequency signal along the power line.
RU2011122150/07A 2011-05-31 2011-05-31 Method to detect glazed frost effects on wires of power transmission line RU2470433C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011122150/07A RU2470433C1 (en) 2011-05-31 2011-05-31 Method to detect glazed frost effects on wires of power transmission line

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011122150/07A RU2470433C1 (en) 2011-05-31 2011-05-31 Method to detect glazed frost effects on wires of power transmission line

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2470433C1 true RU2470433C1 (en) 2012-12-20

Family

ID=49256665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011122150/07A RU2470433C1 (en) 2011-05-31 2011-05-31 Method to detect glazed frost effects on wires of power transmission line

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2470433C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2612742C1 (en) * 2016-01-20 2017-03-13 Общество с ограниченной ответственностью "Электроавтоматика" Overhead power transmission lines monitoring method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU448527A1 (en) * 1972-07-17 1974-10-30 Кадиевский Филиал Коммунарского Горнометаллургического Института Device for detecting ice on the wires of short 6-10 kV electrical overhead lines
FR2745430A1 (en) * 1996-02-27 1997-08-29 Const Electr Fels Heating of portions of supply conductors to remove water or ice, e.g. for sliding bridge
RU2287883C1 (en) * 2005-04-15 2006-11-20 Ренат Гизатуллович Минуллин Method for ice detection on power transmission line conductors
CN101295863A (en) * 2008-02-08 2008-10-29 黄灿荣 Automatic heating ice and snow resistant overhead power line capable of ensuring stable operation of power grid without power outage
RU2399133C1 (en) * 2009-06-23 2010-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "КАРЗА" Method for detection of glase on wires of power transmission line
RU2409882C1 (en) * 2010-01-27 2011-01-20 Александр Леонидович Куликов Method for detecting glase-ice accretions on wires and lightning protection cables of electric power lines

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU448527A1 (en) * 1972-07-17 1974-10-30 Кадиевский Филиал Коммунарского Горнометаллургического Института Device for detecting ice on the wires of short 6-10 kV electrical overhead lines
FR2745430A1 (en) * 1996-02-27 1997-08-29 Const Electr Fels Heating of portions of supply conductors to remove water or ice, e.g. for sliding bridge
RU2287883C1 (en) * 2005-04-15 2006-11-20 Ренат Гизатуллович Минуллин Method for ice detection on power transmission line conductors
CN101295863A (en) * 2008-02-08 2008-10-29 黄灿荣 Automatic heating ice and snow resistant overhead power line capable of ensuring stable operation of power grid without power outage
RU2399133C1 (en) * 2009-06-23 2010-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "КАРЗА" Method for detection of glase on wires of power transmission line
RU2409882C1 (en) * 2010-01-27 2011-01-20 Александр Леонидович Куликов Method for detecting glase-ice accretions on wires and lightning protection cables of electric power lines

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2612742C1 (en) * 2016-01-20 2017-03-13 Общество с ограниченной ответственностью "Электроавтоматика" Overhead power transmission lines monitoring method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2287883C1 (en) Method for ice detection on power transmission line conductors
RU2399133C1 (en) Method for detection of glase on wires of power transmission line
US8648612B2 (en) Calibration of a distance measuring device
US20200408725A1 (en) Ultrasonic Transducer System and Method for Bi-Modal System Responses
US20140260626A1 (en) Apparatus and method for detecting obstructions in pipes or channels
US8599646B2 (en) Method of ultrasound telemetry for drones, with discrimination of spurious echoes emanating from another drone
RU2537380C1 (en) Method for detecting ice on wires of overhead electric lines
KR101238387B1 (en) Towing tank using ultrasonic measurement of ice thickness measurement system and method
Burger A practical continuous operating rail break detection system using guided waves
ATE551618T1 (en) MEASURING THE DISTANCE OF A BOUNDARY
ES2944333T3 (en) Procedure, arrangement and product of a computer program to monitor the status of power lines
EP3299774A1 (en) Ultrasonic flowmeter and method using partial flow measurements
RU2470433C1 (en) Method to detect glazed frost effects on wires of power transmission line
RU2409882C1 (en) Method for detecting glase-ice accretions on wires and lightning protection cables of electric power lines
CN110383076B (en) Method for measuring fluid velocity
CN113514199B (en) Method for detecting and locating fluid leakage
CN103097854B (en) The method and apparatus determining cable length
AU2012292175B2 (en) Linear relationship between tracks
WO2001073472A3 (en) Device for measuring layer thicknesses
US11150119B2 (en) Method for measuring a speed of a fluid
RU2456728C1 (en) Method for detection of glaze on wires of power transmission line
KR101579896B1 (en) System and Method for Analyzing Cable State using Multi Band Signal
Minullin et al. Comparison of radar equipment readings and weight sensors indications during ice deposits detection on overhead transmission lines
Minullin et al. Technology radar monitoring of overhead power lines when detecting ice formations
Minullin et al. Multichannel radar control of icing on wires overhead transmission lines

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140601