УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ПРОВОДА И ОХРАННОЙ ЗОНЫ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ И ВОЗДУШНАЯ ЛИНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ, СНАБЖЕННАЯ ТАКИМ УСТРОЙСТВОМ

Область техники
Изобретение относится к дистанционному контролю (мониторингу) объектов электроэнергетики и предназначено для получения данных о состоянии проводов и охранной зоны высоковольтной воздушной линии электропередачи (ВЛ), предварительной обработки полученных данных и передачи на пункт сбора информации (например, диспетчерский пункт энергосистемы).
Результаты мониторинга могут быть использованы для оценки состояния проводов и охранной зоны ВЛ, раннего обнаружения факторов, влияющих на безопасность эксплуатации линии и своевременного принятия необходимых мер для обеспечения надежной и безопасной работы линии.
Уровень техники
Известно устройство для дистанционного контроля состояния провода ВЛ [RU 2222858, МПК H02J 13/00, 2002 г.], которое содержит корпус, снабженный средством крепления на проводе линии электропередачи, и размещенные в корпусе блок питания и измерительно-передающий модуль, позволяющий получать сигналы о состоянии провода, преобразовывать их в цифровые данные и передавать по каналу сотовой телефонии удаленному терминалу.
Недостатком устройства является ограниченность его функциональных возможностей по мониторингу факторов, влияющих на безопасность и безаварийность эксплуатации ВЛ, - устройство контролирует только состояние проводов ВЛ (температуру проводов и ток в них).
Как показывает практика эксплуатации, аварии на ВЛ связаны не только с факторами, характеризующими состояние проводов, но и процессами протекающими вблизи ВЛ - в ее охранной зоне. Охранная зона ВЛ представляет собой часть поверхности участка земли и воздушного пространства (на высоту, соответствующую высоте опор воздушных линий электропередачи), ограниченную параллельными вертикальными плоскостями, отстоящими по обе стороны линии электропередачи от крайних проводов на определенные расстояния в зависимости от класса напряжения ВЛ. [Правила установления охранных зон объектов электросетевого хозяйства и особых условий использования земельных участков, расположенных в границах таких зон, утвержденные постановлением Правительства РФ от 24 февраля 2009 г. N160]. Например, для ВЛ 750 кВ указанное расстояние составляет 40 м.
Известно устройство дистанционного контроля состояния провода воздушной линии электропередачи, устанавливаемое на проводе ВЛ и содержащее блок питания, датчики температуры и тока провода, дальномер, размещенный с возможностью ориентации в направлении земли под проводом, средство беспроводной передачи данных удаленному наземному терминалу и блок обработки, к которому подключены указанный дальномер и средство беспроводной передачи данных удаленному терминалу [Патент RU 95913, H02G 7/16, 2010 г.]. Это устройство выбрано в качестве прототипа
Измерения, осуществляемые прототипом с помощью дальномера, позволяют контролировать изменения габарита провода до земли, вызванные удлинением провода или изменением наземной обстановки под проводом ВЛ (например, появлением в пролете деревьев, кустарников, постоянных или временных сооружений). Таким образом, прототип позволяет контролировать как состояние провода ВЛ (с помощью датчиков его температуры и тока), так и состояние охранной зоны под проводом ВЛ (с помощью дальномера).
Недостаток прототипа - он контролирует и передает на удаленный пункт централизованного мониторинга (диспетчеру энергосистемы) результаты контроля только тех факторов в охранной зоне ВЛ, которые влияют на габарит провода до земли. Как показывает практика эксплуатации ВЛ (особенно в периоды засух) значительное влияние на безопасность и безаварийность эксплуатации ВЛ оказывают возгорания и пожары в охранной зоне ВЛ и вблизи нее. Мониторинг, выполняемый с помощью прототипа, не позволяет своевременно обнаруживать приближающиеся пожары и возгорания в охранной зоне ВЛ. В результате диспетчер энергосистемы вынужден судить о пожарной обстановке на трассе ВЛ по данным из других источников информации. (Такие данные собираются, например, на пунктах централизованного мониторинга территориально распределенных систем пожарной сигнализации [Патент RU 2243593, МПК G08B 19/00, 2004]). При этом решения по разгрузке или отключению ВЛ и перераспределению потоков электроэнергии для бесперебойного энергоснабжения ответственных потребителей, принимаются диспетчером на основании косвенных данных о состоянии охранной зоны ВЛ - информации о пожарной обстановке на прилегающих территориях и ориентировочной привязке этих данных к трассе ВЛ. Это снижает эксплуатационную надежность ВЛ и всей энергосистемы в целом.
Задача изобретения - устранение указанного недостатка.
Сущность изобретения
Технический результат изобретения - его использование позволяет диспетчеру энергосистемы непосредственно контролировать комплекс факторов, влияющих на надежность энергоснабжения и безопасность ВЛ, включая состояние провода и пожарное состояние охранной зоны ВЛ. Такой контроль позволяет повысить оперативность и результативность принимаемых диспетчером противоаварийных и противопожарных мер (включая вывод ВЛ из работы с переводом ответственных потребителей на питание по резервной схеме).
Предметом изобретения является устройство для дистанционного контроля состояния провода и охранной зоны воздушной линии электропередачи, содержащее корпус, снабженный средствами крепления на проводе линии электропередачи, и размещенные в корпусе блок питания, блок обработки данных и подключенные к нему блок контроля состояния провода, блок контроля пожарного состояния охранной зоны и блок беспроводной передачи данных удаленному терминалу.
Развития изобретения состоят в том, что:
- блок контроля состояния провода может содержать датчики тока и температуры провода и приемник сигналов спутниковой системы глобального позиционирования;
- блок беспроводной передачи данных наземному терминалу выполнен в виде узла сопряжения с сетью сотовой телефонии по стандарту GSM или GPRS;
- блок контроля пожарного состояния охранной зоны содержит датчик задымления атмосферы, датчик содержания продуктов горения в атмосфере, выполненный на основе газоанализатора, и датчик температуры наземных объектов, выполненный на основе анализатора инфракрасного излучения;
- в корпусе устройства размешена видеокамера, подключенная к блоку обработки данных.
Предметом изобретения также является воздушная линия электропередачи, содержащая пролеты, в которых посредством изолирующих подвесок на опорах закреплен токоведущий провод, при этом, по меньшей мере, в одном из пролетов линии установлено устройство для дистанционного контроля состояния провода и охранной зоны.
Краткое описание фигур чертежей
На фиг.1 показан общий вид устройства, установленного на проводе ВЛ; на фиг.2 - функциональная блок-схема устройства.
Осуществление изобретения с учетом его развитии
На проводе 1 воздушной линии установлен корпус 2, снабженный средствами крепления 3 на проводе 1 (см. фиг.1).
На фиг.2 показаны размешенные в корпусе 2:
4 - блок питания;
5 - блок обработки данных;
6 - блок контроля состояния провода;
7 - блок контроля пожарного состояния охранной зоны;
8 - блок беспроводной передачи данных наземному терминалу.
Блоки 6, 7 и 8 подключены к блоку 5.
Блок 4 может быть выполнен в виде аккумулятора и снабжен средствами подзарядки от тока в проводе линии и/или от солнечной батареи (на фиг.1 не показана).
Блок 5 может быть выполнен в виде микропроцессорного контроллера с возможностью преобразования аналого-цифрового преобразования входных сигналов.
В состав блока 6 входят датчик 9 тока в проводе 1, датчик 10 температуры провода 1, приемник 11 сигналов спутниковой системы глобального позиционирования GPS и/или ГЛОНАСС с определителем его положения в трехмерной системе координат (GPS/ГЛОНАСС приемник). [RU2222858, МПК H02J 13/00, 2002 г.].
Блок 8 выполнен в виде узла сопряжения с сетью сотовой телефонии по стандарту GSM с возможностями передачи SMS-сообщений и данных в режиме GPRS.
Блок 7 содержит датчик 12 уровня задымления атмосферы, датчик 13 содержания продуктов горения в атмосфере, выполненный на основе газоанализатора, и датчик 14 температуры наземных объектов, выполненный на основе анализатора инфракрасного излучения. Выходы датчиков 12, 13, 14 подключены к блоку 5. Датчики блока 7 могут быть выполнены на основе известных технических решений, например, [RU 2379760, G08B 17/10, 2010 г. Оптический датчик дыма], [RU 2091781 G01N 27/00, 1997 г. Газоанализатор], [RU 2109345 G08B 17/12 1998 г. Пирометрический датчик пожарной сигнализации] или на основе серийно выпускаемых приборов соответствующего назначения, имеющихся в продаже.
В корпусе 2 может быть дополнительно размещена и подключена к блоку 5 видеокамера 15.
На фиг.1 показаны отверстия 16 в корпусе 2, обеспечивающие забор атмосферного воздуха для датчиков 12, 13 и необходимый обзор для датчика 14 и видеокамеры 15, а также датчик 10, встроенные в средства 3 крепления корпуса 2, антенна 17 беспроводной связи и антенна 18 приемника 11.
Датчик 9 функционирует как трансформатор тока и конструктивно может быть выполнен, например, по типу токовых клещей.
Датчик 10 может быть выполнен на основе одной или двух термопар, встроенных (см. фиг.2) в средства 3 крепления корпуса 2 на проводе 1.
Антенны 17 и 18 подсоединены к блоку 8 и приемнику 11 соответственно и обеспечивают их работу.
Устройство работает следующим образом.
Корпус 2 устройства устанавливают на проводе в одном из пролетов ВЛ.
Входящие в состав блока 6 датчики 9 и 10 обеспечивают получение информации, соответственно, о токе и температуре провода линии, а приемник 11 - о пространственных координатах устройства. Использование этой информации позволяет оценить состояние провода, включая его габарит (расстояние до земли или наземных объектов), сокращающийся в результате нагрева и провисания провода, и предотвратить аварию, своевременно приняв меры по разгрузке ВЛ.
Данные о пожарном состоянии охранной зоны ВЛ, поступающие в блок 5 из блока 7, могут включать:
- информацию об уровне задымлении атмосферы в охранной зоне ВЛ, получаемую от датчика 12;
2
3
- информацию, получаемую от датчика 13, о содержании в воздушном пространстве охранной зоны ВЛ таких продуктов горения как CO и CO, а также о содержании O;
- информацию о температуре наземных объектов в охранной зоне ВЛ, получаемую от датчика 14;
- видеоинформацию об обстановке в охранной зоне ВЛ, получаемую от портативной видеокамеры 15.
Блок 5 преобразует аналоговые сигналы, поступающие из блоков 6 и 7, в цифровые данные, которые он накапливает, предварительно обрабатывает, хранит и передает с помощью блока 8 на наземный терминал. Блок 5 может быть также запрограммирован для приема поступающих с наземного терминала через блок 8 команд и запросов, включая, например, команды управления видеокамерой и запросы результатов мониторинга.
Использование предлагаемого устройства позволяет получать, собирать и предоставлять в режиме реального времени диспетчеру энергосистемы комплексную информацию для технологического и пожарного контроля ВЛ и ее охранной зоны и, тем самым, дает возможность повысить оперативность принятия мер по предотвращению аварий.