Дослідження зарубіжного досвіду боротьби з ожеледно-паморозевими відкладеннями на проводах повітряних лініях електропередачі

Abstract

Представлено засоби та технології прогнозування і запобігання ожеледно-паморозевих відкладень на проводах повітряних ліній електропередачі в електричних мережах зарубіжних країн. Акцентовано увагу на таких системах, як «Meteo», динамічний тепловий рейтинг, онлайн моніторинг China Southern Power Grid, Variable resistance cable de-icing system та мобільних установках плавлення ожеледі. Проаналізовано переваги і недоліки цих систем та виявлено, що такі підходи вимагають витрат енергії і є актуальним тільки для відповідного регіону електричних мереж залежно від погодних умов та відстані передачі електричної енергії. Розглянуто механічний, електромеханічний, електротермічний та фізико-хімічний методи запобігання ожеледно-паморозевих відкладень на проводах повітряних ліній електропередачі. Виявлено, що розгляд динамічних процесів є суттєвим і ефективним у дослідженнях електричних мереж в екстремальних погодних умовах, а дані про ожеледно-паморозеві відкладення на проводах повітряних ліній характеризуються високою розмірністю, нелінійністю, мультимодальністю та неоднорідністю, що унеможливлює створення точної моделі прогнозування за допомогою традиційних методів оцінювання й прийняття рішень. Для вирішення цього завдання запропоновано використовувати метод аналізу часових рядів та метод Ensemble Empirical Mode Decomposition. В основі цих методів лежить максимізація використання властивих закономірностей, які представлені частотно-часовими характеристиками для ефективного аналізу даних і створення основи для наступних моделей та підвищення точності їх прогнозування. На основі виконаних досліджень запропоновано шляхи адаптації та інтегрування досвіду зарубіжних країн в електричні мережі України. Обґрунтовано необхідність створення комплексних інформаційних систем моніторингу метеопараметрів та режимів роботи електричних мереж з використанням спеціалізованих прогнозних моделей та ІТ-систем, що дозволить автоматизувати процес оцінювання поточного стану повітряних лінії електропередачі на основі метеорологічних даних з метою своєчасного прийняття рішення щодо аварійних ситуацій в електричних мережах, спровокованих ожеледно-паморозевими відкладеннями.

The means and technologies for predicting and preventing frost and ice deposits on the wires of overhead power lines in the power grids of foreign countries are presented. The focus is on such systems as Meteo, dynamic thermal rating, online monitoring of China Southern Power Grid, Variable resistance cable de-icing system and mobile ice melting units. The advantages and disadvantages of these systems are analyzed and it is found that such approaches require energy consumption and are relevant only for the relevant region of the power grid, depending on weather conditions and the distance of electricity transmission. The mechanical, electromechanical, electrothermal, and physicochemical methods of predicting frost and ice deposits on the wires of overhead power lines are considered. It was found that the consideration of dynamic processes is essential and effective in the study of power grids in extreme weather conditions, and the data on frost and ice deposits on overhead line wires are characterized by high dimensionality, nonlinearity, multimodality, and heterogeneity, which makes it impossible to create an accurate forecasting model using traditional methods of evaluation and decision-making. The method of time series analysis and the method of Ensemble Empirical Mode Decomposition are proposed to solve this problem. The basis of these methods is to maximize the use of inherent regularities represented by frequency and time characteristics for effective data analysis and to create the basis for subsequent models and improve their forecasting accuracy. On the basis of the research, the author proposes ways to adapt and integrate the experience of foreign countries into the power grids of Ukraine. The necessity of creating integrated information systems for monitoring meteorological parameters and operating modes of power grids using specialized forecasting models and IT systems is substantiated, which will automate the process of assessing the current state of overhead power lines based on meteorological data in order to timely prevent emergencies in power grids provoked by frost and ice deposits.