ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОГО СЕКЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
INTELLIGENT DEVICE FOR REMOTE PARTITION OF OVERHEAD TRANSMISSION LINES

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам, предназначенным для обеспечения эксплуатации воздушных линий электропередачи высокого напряжения.
В процессе эксплуатации воздушных линий электропередачи часто возникает необходимость в отключении и подключении различных участков и ответвлений линии, например для обслуживания или замены электротехнического оборудования.
Также возможность секционирования протяженных воздушных линий электропередачи облегчает задачи поиска мест возникновения аварийных процессов, таких как различные виды коротких замыканий, и последующего их устранения. Точная информация о виде аварии и направлении, на котором она произошла позволяет значительно снизить трудовые и временные затраты, необходимые для обслуживания воздушных линий электропередачи.
В настоящее время известен ряд электротехнических устройств, которые позволяют производить отключение и подключение участков воздушных линий электропередачи без снятия рабочего напряжения посредством ручного или автоматического привода.
Известен способ определения факта и места замыкания контактной сети (патент РФ №2376609, МПК G01R 31/02, опубликовано 20.12.2009), заключающийся в получении информации о замыкании и передаче ее на пункт приема, отличающийся тем, что измеряют электрофизические параметры арматуры каждой опоры контактной сети, осуществляют привязку измеренных параметров к месторасположению каждой опоры, сравнивают результаты измерений со значением при коротком замыкании, фиксируют превышение результатов измерений над значением при коротком замыкании, определяют на этом основании факт и место короткого замыкания, передают информацию о факте и месте короткого замыкания по дистанционно ограниченным радиоканалам, объединенным в информационную сеть - от опоры к опоре - на приемник конечного пункта, где принятую информацию обрабатывают, запоминают и индицируют.
Недостатками предложенного решения является то, что для получения информации и управления даже одним устройством, выполненным в соответствии с предлагаемым способом, требуется выстраивание информационной сети из цепочки приемопередающих приборов, что несомненно влечет за собой неоправданное усложнение и значительное удорожание всей системы в целом. Также следует отметить тот факт, что система устройств, выполненная в соответствии с предлагаемым способом не обладает надежностью по причине того, что информация от любого устройства, осуществляющего мониторинг состояния линии электропередачи через цепочку промежуточных приборов по дистанционно ограниченным радиоканалам транслируется на конечный пункт сбора информации, и выход из строя любого звена данной цепочки приведет к неработоспособности системы в целом.
За прототип предлагаемого изобретения принято известное устройство определения короткого замыкания и защитного отключения воздушных линий электропередачи (патент РФ №2616073, МПК G01R 31/02, опубликовано 12.04.2017), содержащее элемент, обеспечивающий отключение линий электропередачи и связанный с ним датчик тока короткого замыкания, отличающееся тем, что элемент, обеспечивающий отключение линии электропередачи выполнен в виде разъединителя открытого типа и установлен на одной опоре вместе с датчиком тока, вход которого электрически соединен с проводом линии электропередачи, а выход с микропроцессором модуля фиксации, установленного на этой же опоре, снабженного светодиодным дисплеем и связанного управляющей связью с модулем управления, связанного управляющей связью с двигательным приводом разъединителя.
Недостатками предложенного устройства является то, что данное устройство конструктивно предназначено для контроля и управления одной фазой линии электропередачи, соответственно для использования на стандартной трехфазной линии электропередачи потребуется три таких устройства, что усложняет и удорожает построение системы мониторинга сети. Помимо этого, отсутствие беспроводных каналов связи между устройством и пультом диспетчера сильно ограничивает радиус применения предложенного устройства.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание интеллектуального устройства дистанционного секционирования воздушных линий электропередачи, обладающего расширенным функционалом, и позволяющего осуществлять дистанционное и ручное отключение сегментов воздушных линий электропередач, а также с высокой точностью определять наличие факта и вид аварии на контролируемом сегменте линии.
Технический результат достигается тем, что предлагается интеллектуальное устройство дистанционного секционирования воздушных линий электропередачи с функцией определения наличия и типа аварийных процессов на линии, включающее в себя закрепляемые на опоре воздушной линии электропередачи механический разъединитель линии с управляющим приводом, оснащенным электрическим исполнительным механизмом, и блок управления приводом, содержащий устройство для приема и передачи информации о состоянии системы на диспетчерский пункт и устройство индикации состояния системы, при этом управление механическим разъединителем линии может осуществляться дистанционно посредством передачи управляющих команд по каналу беспроводной связи стандарта GSM, блок управления приводом содержит контроллер электрического исполнительного механизма, микропроцессорный контроллер сбора и передачи информации, включающий модуль ближней радиосвязи, блок управляющих элементов, блок индикаторов состояния системы дистанционного секционирования воздушных линий, и блок приема-передачи информации по каналу беспроводной связи стандарта GSM, при этом микропроцессорный контроллер сбора и передачи информации посредством модуля ближней радиосвязи связан по меньшей мере с тремя идентичными внешними датчиками аварийного процесса на линии, каждый из которых размещен непосредственно на проводе воздушной линии электропередачи, и содержит размещенные в корпусе датчик тока, датчик напряжения, батарейный блок питания, и микропроцессорный управляющий блок, включающий модуль ближней радиосвязи и индикаторный модуль.
В предлагаемом интеллектуальном устройстве дистанционного секционирования воздушных линий электропередачи с функцией определения наличия и типа аварийных процессов на линии микропроцессорный контроллер сбора и передачи информации блока управления приводом может быть связан с внешними датчиками аварийного процесса на линии посредством канала ближней радиосвязи стандарта Bluetooth.
В предлагаемом интеллектуальном устройстве дистанционного секционирования воздушных линий электропередачи с функцией определения наличия и типа аварийных процессов на линии работа внешних датчиков аварийного процесса на линии может быть организована таким образом, что один из датчиков аварийного процесса на линии является основным и осуществляет передачу информации о состоянии линии на микропроцессорный контроллер сбора и передачи информации блока управления приводом, а два других внешних датчика аварийного процесса на линии передают информацию на основной датчик.
В предлагаемом интеллектуальном устройстве дистанционного секционирования воздушных линий электропередачи с функцией определения наличия и типа аварийных процессов на линии внешние датчики аварийного процесса на линии могут быть закреплены на кабеле посредством быстросъемного крепления.
Все компоненты предлагаемого интеллектуального устройства дистанционного секционирования воздушных линий электропередачи с функцией определения наличия и типа аварийных процессов на линии размещаются непосредственно на одной опоре воздушной линии электропередачи. При построении разветвленных систем для облуживания линий со сложной структурой используется необходимое количество устройств. При этом каждое из устройств работает независимо друг от друга, непосредственно взаимодействуя с пультом управления диспетчера через канал беспроводной связи стандарта GSM, что повышает надежность функционирования систем мониторинга и обслуживания воздушных линий электропередачи в целом.
Использование беспроводной связи стандарта GSM для обмена информацией между интеллектуальным устройством дистанционного секционирования воздушных линий электропередачи с функцией определения наличия и типа аварийных процессов на линии и пультом управления диспетчера полностью устраняет все ограничения по дальности размещения предлагаемого устройства.
Блок управляющих элементов, который входит в состав блока управления приводом позволяет в оперативном режиме осуществлять управление предлагаемым устройством при осуществлении работ непосредственно на линии электропередачи.
Три внешних датчика аварийного процесса на линии размещаются непосредственно на проводах воздушной линии электропередачи, по одному датчику на каждой фазе, в непосредственной близости от блока управления приводом. Каждый из датчиков содержит размещенные в корпусе датчик тока, датчик напряжения, батарейный блок питания, и микропроцессорный управляющий блок, включающий модуль ближней радиосвязи и индикаторный модуль. По результатам непрерывного замера величин тока и напряжения, и после сравнения их значений с уставками тока короткого замыкания, внешний датчик предает на блок управления приводом информацию о состоянии контролируемой линии электропередачи, что повышает точность определения вида и направления аварии на линии. Вследствие использования ближней радиосвязи, например стандарта Bluetooth, датчики могут быть расположены на удалении до 10 м от опоры воздушной линии электропередачи. Внешние датчики аварийного процесса на линии могут закрепляться на кабеле посредством быстросъемного соединения, выполненного в виде зажима. Индикаторный модуль внешнего датчика аварийного процесса на линии выполнен в виде светодиодного индикатора, который позволяет визуально определить текущий режим работы датчика, а также наличие и тип аварии.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами:
На фиг. 1а показан вид спереди опоры воздушной линии электропередачи с размещенным на ней интеллектуальным устройством дистанционного секционирования воздушных линий электропередачи.
На Фиг. 1а показаны следующие позиции:
1 - опора воздушной линии электропередачи;
2 - блок управления приводом;
3 - механический разъединитель линии;
4 - привод механического разъединителя линии;
6 - внешние датчики аварийного процесса на линии;
7 - элементы управления;
8 - устройство индикации состояния системы;
9 - антенна блока приема-передачи информации по каналу беспроводной связи стандарта GSM;
10 - антенна модуля ближней радиосвязи.
На фиг. 1б показан вид сбоку опоры воздушной линии электропередачи с размещенным на ней интеллектуальным устройством дистанционного секционирования воздушных линий электропередачи.
На Фиг. 1б показаны следующие позиции:
1 - опора воздушной линии электропередачи;
2 - блок управления приводом;
3 - механический разъединитель линии;
4 - привод механического разъединителя линии;
5 - внешний преобразовательный трансформатор;
6 - внешние датчики аварийного процесса на линии;
На Фиг. 2 показана структурная схема блока управления приводом предлагаемого интеллектуального устройства дистанционного секционирования воздушных линий электропередачи, и внешнего датчика аварийного процесса на линии, которые связаны между собой посредством ближней радиосвязи.
На Фиг. 2 показаны следующие позиции:
2 - блок управления приводом;
11 - микропроцессорный контроллер сбора и передачи информации;
12 - контроллер электрического исполнительного механизма;
13 - блок приема-передачи информации по каналу беспроводной связи стандарта GSM;
14 - блок управляющих элементов;
15 - блок индикаторов состояния системы;
6 - внешний датчик аварийного процесса на линии;
16 - датчик тока;
17 - микропроцессорный управляющий блок;
18 - датчик напряжения;
19 - батарейный блок питания,
20 - электрический исполнительный механизм.
Предлагаемое интеллектуальное устройство дистанционного секционирования воздушных линий электропередачи работает следующим образом. Электрическое питание предлагаемого устройства осуществляется с помощью внешнего преобразовательного трансформатора 5, подключенного к контролируемой линии электропередачи. При штатном функционировании контролируемой линии электропередачи механический разъединитель линии 3 находится в замкнутом состоянии.
В случае, если необходимо отключить участок линии электропередач для ремонта или обслуживания электротехнического оборудования, находящегося на контролируемом участке, с пульта диспетчера подается управляющая команда на отключение нужного участка линии. Команда подается посредством канала беспроводной связи стандарта GSM, принимается антенной 9 блока управления приводом 2 и поступает через микропроцессорный контроллер сбора и передачи информации 11 в контроллер электрического исполнительного механизма 12, который обрабатывает полученную команду и выдает нужное питающее напряжение на электрический исполнительный механизм 20. Электрический исполнительный механизм 20 перемещает привод 4 механического разъединителя линии 3, и таким образом участок линии электропередач отключается. Блок индикаторов состояния системы 15 показывает соответствующую индикацию. В случае возникновения необходимости у персонала, работающего непосредственно на линии электропередач оперативно отключить или подключить участок линии, не задействуя при этом пульт диспетчера, это возможно сделать путем воздействия на блок управляющих элементов 14, после чего управляющий сигнал подается в контроллер электрического исполнительного механизма 12 и далее происходит отключение или подключение участка линии.
Три внешних датчика аварийного процесса на линии 6 устанавливаются и закрепляются непосредственно на проводах линии электропередачи с помощью быстросъемных зажимов. Питание каждого датчика осуществляется с помощью батарейного блока питания 19. Связь внешнего датчика аварийного процесса на линии 6 с блоком управления приводом 2 осуществляется по каналу ближней радиосвязи через модуль ближней радиосвязи, входящий в контроллер сбора и передачи информации 11 блока управления приводом 2 и модуль ближней радиосвязи микропроцессорного управляющего блока 17. Датчики непрерывно ведут контроль за линией электропередачи с помощью датчиков тока 16 и датчиков напряжения 18. Значения с датчиков тока 16 и датчиков напряжения 18 обрабатываются микропроцессорным управляющим блоком 17, сравниваются со значениями уставок тока короткого замыкания, и затем через канал ближней радиосвязи данные о состоянии линии передаются в микропроцессорный контроллер сбора и передачи информации 11 блока управления приводом 2.
В соответствии с предлагаемым изобретением был изготовлен опытный образец интеллектуального устройства дистанционного секционирования воздушных линий электропередачи, который с успехом прошел все испытания и показал высокую надежность при работе.
Таким образом, при реализации предлагаемого изобретения удалось получить интеллектуальное устройство дистанционного секционирования воздушных линий электропередачи с функцией определения наличия и типа аварийных процессов на линии, обладающее расширенной функциональностью по сравнению с прототипом, а также высокой точностью определения наличия и типа аварийных процессов на воздушных линиях электропередачи.