УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ПРОВОДА ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Область техники
Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть применена для мониторинга состояния проводов воздушных линий электропередачи (ВЛ) с передачей результатов мониторинга на пункт сбора информации (например, диспетчерский пункт или центр управления предприятия электрических сетей).
Уровень техники
К наиболее важным параметрам, которые необходимо контролировать при эксплуатации ВЛ, относится габарит провода (наименьшее расстояние от провода, провисающего в пролете ВЛ, до земли или наземных объектов). Уменьшение габарита провода ниже нормативного значения (для ВЛ данного напряжения) является опасным состоянием, требующим принятия мер по устранению вызвавшего его фактора: вытяжки провода, повышенной токовой нагрузки, недопустимой гололедной нагрузки или опасной наземной обстановки под проводом.
Известно устройство для контроля положения провода ВЛ, представляющее собой размещенный вблизи контролируемого пролета ВЛ электронный прибор - тахеометр, который соединяет функции теодолита и дальномера и обеспечивает измерение углов и расстояний без использования отражателей [Патент RU2294289, МПК H02G 7/00, 2007 г.].
Недостаток этого устройства - эксплуатационное неудобство, связанное с необходимостью перемещения прибора и обслуживающего его персонала вдоль трассы ВЛ.
Известно устройство для контроля состояния провода ВЛ, содержащее корпус, выполненный с возможностью его установки на проводе ВЛ, блок питания и размещенный в корпусе блок обработки, к которому подключен датчик температуры провода и средство беспроводной передачи данных наземному терминалу [Патент RU2222858, МПК H02J 13/00, 2002 г.]. При этом оценка габарита провода производится расчетным путем с использованием данных о температуре провода, получаемых в устройстве, и известного коэффициента температурного удлинения для провода данной марки. Данное устройство принято за прототип.
Недостаток прототипа - косвенный характер оценки габарита провода без учета актуальной наземной обстановки в контролируемом пролете ВЛ и недостаточная оперативность оценки из-за необходимости выполнения дополнительных расчетных операций с использованием данных о температуре провода.
Раскрытие полезной модели
Задача полезной модели - устранение указанного недостатка.
Технический результат полезной модели - повышение достоверности контроля и оперативности выявления недопустимого состояния провода в контролируемом пролете ВЛ.
Предметом полезной модели является устройство дистанционного контроля состояния провода воздушной линии электропередачи, выполненное с возможностью установки на проводе воздушной линии электропередачи и содержащее блок питания, дальномер, размещенный с возможностью ориентации в направлении земли под проводом, средство беспроводной передачи данных наземному терминалу и блок обработки, к которому подключены дальномер и средство беспроводной передачи данных.
Полезная модель имеет развития и уточнения, которые состоят в том, что:
- средство беспроводной передачи данных выполнено в виде узла сопряжения блока обработки с каналом сотовой телефонии общего пользования;
- устройство снабжено датчиком температуры провода, подключенным к блоку обработки;
- устройство снабжено датчиком тока провода, подключенным к блоку обработки;
- устройство снабжено сигнализатором гололедных отложений, выход которого подключен к блоку обработки;
- сигнализатор гололеда выполнен в виде приемопередатчика кодовых высокочастотных (ВЧ) сигналов, подключенного линейным интерфейсом к проводу ВЛ, а цифровым интерфейсом и к блоку обработки, который при этом выполнен с возможностью измерения временного интервала между моментами передачи и приема кодовых ВЧ-сигналов;
- устройство с сигнализатором гололеда снабжено приемником сигналов точного времени, например приемником сигналов спутниковой системы глобального позиционирования, подключенным к блоку обработки;
Осуществление полезной модели с учетом развитии и уточнений
Фиг.1 иллюстрирует пример осуществления полезной модели с учетом ее развитии и уточнений.
Устройство, показанное на фиг 1, контролирует состояние провода 1 ВЛ и содержит блок 2 питания, ультразвуковой или лазерный дальномер 3, средство 4 беспроводной передачи данных наземному терминалу и блок 5 обработки. К блоку 5 подключены дальномер 3 и средство 4. Дальномер 3 размещен с ориентацией в направлении земли или других объектов, расположенных под проводом 1. Средство 4 выполнено в виде узла сопряжения блока 5 с сетью сотовой телефонии общего пользования. Блок 5 выполнен на основе программируемого микропроцессорного контроллера. Показанное на фиг.1 устройство размещено в общем корпусе 6, установленном на проводе 1.
На фиг.1 также показаны:
- сигнализатор 7 гололеда, выход которого подключен к блоку 5 обработки;
- датчик 8 температуры провода 1 и датчик 9 тока в проводе 1, подключенные к блоку 5.
В примере осуществления устройства, представленном на фиг.1 сигнализатор 7 выполнен в виде приемопередатчика 10 кодовых высокочастотных сигналов, подключенного линейным интерфейсом к проводу 1 через узел присоединения 11, а цифровым интерфейсом - к блоку 5. При таком осуществлении сигнализатора 7 устройство может быть снабжено приемником 12 сигналов точного времени, например приемником сигналов спутниковой системы глобального позиционирования, подключенным к блоку 5 обработки.
Блок питания 2 может быть выполнен, например, в виде аккумулятора, снабженного средством подзарядки от тока контролируемой ВЛ (как показано на фиг.1) и/или от солнечной батареи.
Устройство работает следующим образом.
Корпус 6 устройства устанавливают на проводе в одном из пролетов ВЛ.
Ориентация дальномера 3 в направлении земли или других объектов, расположенных под проводом ВЛ, может быть обеспечена, например, если корпус 6 с дальномером 3 установлен с возможностью свободного вращения вокруг провода 1, а центр тяжести устройства смещен к дальномеру 3.
Для измерения габарита (расстояния до земли или наземного объекта под проводом) дальномер 3, управляемый блоком 5, посылает ультразвуковые или лазерные импульсы в направлении земли, принимает отраженные сигналы и определяет соответствующее расстояние (габарит провода).
Прямое измерение габарита провода, осуществляемое дальномером, встроенным в предлагаемое устройство, устанавливаемое на проводе ВЛ, позволяет учесть изменения габарита, вызванные как удлинением провода, так и изменением наземной обстановки (например, появлением в пролете деревьев, кустарников, постоянных или временных сооружений). Это обеспечивает достоверность и оперативность выявления опасного уменьшения габарита в пролете ВЛ.
Устройство может быть дополнительно снабжено датчиком 8 температуры провода 1 и датчиком 9 тока в проводе 1. Оба датчика подключены к блоку 5.
При эксплуатации ВЛ в гололедоопасных районах необходимо контролировать недопустимое удлинение провода, вызванное не только температурным удлинением провода из-за увеличенной токовой нагрузки, но и механическим растяжением провода из-за недопустимых гололедных отложений. В первом случае действия персонала должны быть направлены на снижение тока в линии, а во втором - на вывод ВЛ из работы и прогрев провода (токами нагрузки или с помощью установки плавки гололеда).
Поэтому при использовании в гололедоопасных районах устройство может быть снабжено сигнализатором 7 гололеда, выход которого подключен к блоку 5.
Данные, полученные при измерении габарита дальномером 3, при контроле гололедообразования сигнализатором 7, при измерении температуры провода датчиком 8 и при измерении тока в проводе датчиком 9 направляются в блок 5 для обработки и последующей беспроводной передачи на удаленный терминал, установленный, например, на диспетчерском пункте энергосистемы.
Передача данных осуществляется с помощью средства 4, выполненного в виде узла сопряжения (модема) блока 5 с сетью мобильной телефонии общего пользования, в зоне покрытия которой находится установленное на проводе устройство.
Сигнализатор 7 гололеда в предлагаемом устройстве может быть выполнен в виде приемопередатчика 10, подключенного цифровым входом-выходом (интерфейсом) к блоку 5, а линейным (сигнальным) входом-выходом (интерфейсом) к проводу 1 через средство присоединения 11 (например, разделительный конденсатор). При таком выполнении сигнализатора 7 гололедообразование контролируется совместно с аналогичным устройством, устанавливаемым с другой стороны контролируемого участка, путем определения задержки распространения кодированного ВЧ-сигнала по проводу ВЛ между устройствами. Для этого блок 5 обработки выполняется с возможностью отсчета временного интервала между моментом посылки ВЧ-сигнала в провод 1 и моментом приема ВЧ-сигнала из провода 1. Если посылка и прием ВЧ-сигналов производятся на разных концах контролируемого участка провода 1, то временная синхронизация, необходимая для измерения задержки, может быть осуществлена с помощью подключенного к блоку 5 приемника 12 сигналов точного времени, например, от спутниковой навигационной системы (GPS или ГЛОНАСС). Более подробно процесс контроля гололедообразования, основанный на измерении задержки распространения кодовых ВЧ-сигналов в проводе ВЛ раскрыт в патенте [Патент RU 2378751, MПК H02G 7/16, 2009 г.].