Создание научных основ для построения новой системы измерения напряжения высоковольтных линий электропередач с обеспечением гальванической развязки в каналах передачи энергии и информации

Современные средства измерения напряжения высоковольтных линий электропередачи основываются на идеологии, когда гальваническая развязка линий электропередач осуществляется за счет измерительного элемента (например, измерительный трансформатор напряжения, емкостной измерительный трансформатор напряжения и т.д.). Существенным недостатком таких систем являются их большие габариты и, как следствие, высокая стоимость и сложность обеспечения требуемого класса точности. В то же время в рамках перехода на цифровизацию энергетики в соответствии со стандартом протоколов передачи информации МЭК 61850-9-2 и стандарта организации ПАО «ФСК ЕЭС» «Цифровая подстанция. Методические указания по проектированию ЦПС» происходит переход на цифровую передачу информации в том числе и для измерительных систем, используемых в электроэнергетике. Одним из перспективных средств передачи информации в таких системах является оптоволоконная связь, которая исключает гальваническую связь между источником и приемником информации. Помимо этого, в последние годы активно развиваются системы беспроводной передачи энергии, позволяющие передавать энергию посредством переменного магнитного поля через воздух на небольшие расстояния (до единиц метров). Таким образом, появились предпосылки создания измерительных датчиков напряжения для высоковольтных линий электропередач, основанных на новых принципах, позволяющие существенно снизить массогабаритных и стоимостных характеристик таких датчиков. При этом научной проблемой является то, что в настоящее время отсутствуют конструктивные решения, математические закономерности и методики расчета, позволяющие получать информацию о величине электрического потенциала на поверхности заряженного проводника относительно земли при отсутствии каких-либо гальванических связей с землей на основании измерений электрических величин в области системы гальванически связанных с измеряемым потенциалом проводников. В связи с этим, предлагаемая работа направлена на создание математических основ и инструментов исследования таких систем для использования полученных результатов в методиках расчета параметров датчиков напряжения для высоковольтных линий электропередач, основанных на новых принципах построения.