Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО МОНИТОРИНГА ГОЛОЛЕДООБРАЗОВАНИЙ НА ГРОЗОЗАЩИТНЫХ ТРОСАХ ВЛ 110-220 кВ

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано для диагностирования гололедно-изморозевых отложений на грозозащитных тросах воздушных линий в питающих электрических сетях напряжением 110-220 кВ.

Аналогом является устройство определения гололеда на проводах воздушной линии электропередачи, согласно которому измеряют тензометрическим датчиком продольные растягивающие усилия, приложенные к проводу, измеряют температуру провода, измеренные значения передают на центральный пункт по радиоканалу или по оптоволокну, при этом осуществляют питание при помощи источника питания, согласно предлагаемому изобретению в качестве упругого элемента тензометрического датчика измерения продольных растягивающих усилий, приложенных к проводу, используют отрезок контролируемого провода воздушной линии электропередачи, а о наличии гололеда судят по величинам продольных растягивающих усилий, приложенных к проводу и температуре провода, при этом питание осуществляют с помощью трансформатора напряжения, в качестве первичной обмотки которого используют сам контролируемый провод, по которому протекает рабочий ток (патент РФ №2461942, МПК H02G 7/16, 27.12.2012).

Прототипом является устройство для определения массы гололедных отложений на проводах высоковольтных воздушных линий электропередачи и регистрации момента окончания плавки гололеда. Предлагаемый сигнализатор содержит чувствительный элемент, состоящий из двух частей, каждая из которых снабжена штангой. Устройство включает в себя датчик температуры провода, элемент питания и передающее устройство (патент РФ №2220485, МПК H02G 7/16, 27.12.2003).

Недостатком аналога и прототипа является необходимость непосредственного физического подключения к проводу для получения питания датчика или использования источника питания. Аналог и прототип имеют низкую надежность по питанию, что обуславливает низкую надежность функционирования всего устройства в целом. При отсутствии токовой нагрузки в проводе устройство теряет способность проводить измерения. Данное условие накладывает ограничение в виде возможности применения устройств только на проводах с токовой нагрузкой.

Другим недостатком известного устройства является наличие соединительных проводов, что накладывает определенные ограничения на эффективность функционирования при вероятном пробое их изоляции.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является устранение указанных недостатков аналога и прототипа.

Техническим результатом является обеспечение измерения угла провеса и температуры провода с использованием в качестве источника питания устройства гибких солнечных панелей, позволяющего осуществлять выявление гололедно-изморозевых отложений на грозозащитных тросах воздушных линий электропередачи.

Технический результат достигается тем, что в устройстве мониторинга гололедообразований на грозозащитных тросах воздушных линий в питающих электрических сетях напряжением 110-220 кВ, состоящем из параллельно соединенных средства для снятия первичной информации об угле продольного отклонения грозозащитного троса, поперечном угле отклонения грозозащитного троса, температуре грозозащитного троса, средства обработки сигналов, средства обработки информации и средства передачи информации, согласно настоящему изобретению, средство для снятия первичной информации об угле провеса грозозащитного троса выполнено в виде датчика угла наклона, средство обработки сигналов содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, цифровой сигнальный процессор, а средство передачи информации содержит интерфейс, соединенный с трансивером для передачи данных, средство приема информации соединено со средством визуализации стрелы провеса грозозащитного троса, а средство обработки сигналов соединено со средством обработки информации, которое соединено с дополнительно введенным блоком питания на основе гибких солнечных панелей, соединенным в свою очередь с цифровым сигнальным процессором.

Сущность изобретения поясняется рисунком, где на фиг. 1 представлена, соответственно, принципиальная блок-схема предлагаемого устройства.

На фиг. 1 цифрами обозначены:

1 - Блок питания на основе гибких солнечных панелей;

2 - Средство для снятия первичной информации на основе датчиков угла наклона и поперечного отклонения грозозащитного троса и датчиков температура грозозащитного троса;

3 - Средство обработки сигналов на основе аналого-цифрового преобразователя и цифрового сигнального процессора;

4 - Средство передачи информации;

5 - Средство приема информации;

6 - Средство визуализации информации.

Устройство для мониторинга гололеда на грозозащитных тросах воздушных линий в питающих электрических сетях напряжением 110-220 кВ, состоит из блока питания 1 на основе гибких солнечных батарей и последовательно соединенных средства 2 для снятия первичной информации об углах наклона и поперечного отклонения грозозащитного троса воздушной линии электропередачи, состоящего из датчиков угла наклона и поперечного отклонения грозозащитного троса, температуры троса, средства 3 обработки сигналов, средства 6 визуализации информации и средства 4 и 5 передачи и приема информации.

Предлагаемое устройство отличается тем, что средство 1 блок питания выполнен на основе гибких солнечных панелей, обеспечивающих работоспособность устройства при отключении питания воздушной линии, средство 3 обработки сигналов содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, цифровой сигнальный процессор, средство 6 визуализации информации выполнено с возможностью архивного хранения всей текущей информации о состоянии грозозащитного троса.

Пример конкретного выполнения. Датчики угла провеса провода, поперечного отклонения провода типа инклинометр ACR620T и температуры провода, типа датчик температуры LM75A, принимают действующие значения текущих параметров грозозащитного троса воздушной линии электропередачи напряжением 110 - 220 кВ. Датчики соединены коаксиальным кабелем Belden H1000 со средством обработки сигналов 3, состоящим из аналого-цифрового преобразователя, реализованных с помощью цифрового сигнального процессора на контроллере AT32UC3A3. Средство 4 и 5 приема и передачи информации реализована по технологии LoRaWAN на частоте 868 МГц и состоит из модулей RN2483. Для питания заявляемого устройства служит блок 1 питания на основе гибких солнечных панелей типа PS0208.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

При отсутствии гололеда на грозозащитном тросе воздушной линии электропередачи значение угла провеса провода находится на минимальном уровне. При появлении гололеда на грозозащитном тросе источником информации о наличии гололеда служит увеличение значения утла провеса грозозащитного троса, на чем строится индикация появления гололеда. Для разделения давления от веса гололеда и давления от ветра служит датчик поперечного отклонения грозозащитного троса средства 2 для снятия первичной информации. Крепление предлагаемого устройства осуществляется непосредственно к грозозащитному тросу с применением жесткой фиксации. Контроль гололеда также осуществляется по значениям температуры грозозащитного троса.

Весь спектр значений углов и температур от средства 2 для снятия первичной информации грозозащитного троса воздушной линии в виде электрического сигнала в аналоговом виде подается на аналого-цифровой преобразователь средства обработки сигналов 3, который осуществляет ее перевод в цифровой вид. Информация о значениях углов и температур передается в цифровой сигнальный процессор средства 3 обработки информации. Цифровой сигнальный процессор средства 3 обработки информации служит для накопления информации и передачи ее через средство 4 передачи информации на средство 6 визуализации информации. Для питания средств 2, 3, 4 служит блок 1 питания.

Выявление наличия гололеда на грозозащитном тросе определяется по значениям углов больше текущих значений от 1 до 4 градусов. В качестве дополнительного признака выступает изменение температуры грозозащитного троса. Последние имеют место быть, несмотря на влияние внешних климатических факторов, выступающих в роли источника погрешностей.

Выход средства 5 приема информации соединен со средством 6 визуализации информации для визуализации места появления гололеда на грозозащитном тросе на схеме питающей электрической сети на узловой подстанции 110/220 кВ.

Питание устройства осуществляется посредством блока питания 1, выполненного на основе гибких солнечных батарей, что позволяет функционировать устройству во всех режимах работы, в том числе и в режиме без токовой нагрузки.

Таким образом, технический результат достигается тем, что локализация места появления гололеда осуществляется на основе дистанционного анализа угла провеса грозозащитного троса воздушной линии и анализа динамики изменения значения угла, что предоставляет возможность связать параметры значений углов и температуры с появлением гололеда на грозозащитном тросе во всех режимах, в том числе без токовой нагрузки.

Использование изобретения, по сравнению с прототипом, позволит получить экономическую выгоду при эксплуатации воздушных линий электропередачи 110-220 кВ за счет:

1. Дистанционного определения участка грозозащитного троса с гололедом.

2. Повышения надежности питания устройств за счет применения гибких солнечных панелей и исключения необходимости выполнения высотных монтажных работ для периодической замены разряженных аккумуляторов.

3. Возможности расширения зон размещения устройства как на проводах с напряжением, так и грозозащитных тросах без токовой нагрузки.