УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ

Полезная модель относится к техническому обслуживанию разветвленной линии электропередач (ЛЭП) устройствами контроля напряжения, монтируемых в различных точках сети на воздушной линии электропередач, и может быть использована для определения места аварии в ЛЭП любого класса напряжений.
Известно устройство указатель поврежденного участка УПУ-1 (Кузнецов А.П. Определение мест повреждения на воздушных линиях электропередачи. - М: Энергоатомиздат, 1989. С. 47), в котором датчик напряжения выполнен на основе емкостного отбора напряжения от линии в виде подвешенного в одном пролете четвертого провода, емкость которого относительного фазного провода ЛЭП составляет высоковольтное плечо емкостного делителя. Датчик напряжения используется для контроля наличия фазного напряжения в ЛЭП и включения в работу устройства указатель поврежденного участка УПУ-1.
Недостатком устройства является использование в качестве обкладки высоковольтного плеча емкостного делителя четвертого провода, подвешенного вдоль проводов ЛЭП, использование которого приводит к увеличению габаритов устройства, стоимости и трудозатрат при его монтаже.
Известно устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи по патенту РФ 126144, МПК G01R 31/08, 2013. Предлагаемое техническое решение относится к области измерительной техники, а, именно, к измерению магнитных и электрических величин и в частности к определению местоположения повреждений в разветвленных воздушных линиях электропередачи. Устройство содержит средство индикации, электрически связанное со средством обработки информации, датчики электрического и магнитного полей, средство передачи информации, выполненное в виде радиопередающего модуля, и автономный блок питания, электрически связанный со средством обработки информации и выполненный в виде основного источника питания. Датчики электрического поля предназначены для контроля напряжения ЛЭП, и представляют собой в первом варианте исполнения конденсаторы с плоскими медными обкладками, разделенные диэлектриком. Каждый датчик электрического поля расположен на расстоянии один от другого и ориентирован параллельно проводам ЛЭП. Во втором варианте исполнения датчики электрического поля представляют собой тарельчатые высоковольтные изоляторы, подключаемые одним концом к фазному проводу ЛЭП, а вторым - к измерительному устройству. В третьем варианте исполнения датчики электрического поля выполнены в виде конденсаторов с концентрическими обкладками, охватывающими фазный провод ЛЭП с трех сторон.
Недостатками первого варианта исполнения датчика электрического поля являются необходимость выбора его ориентации и расстояния до соответствующего фазного провода ЛЭП при монтаже, необходимость изготовления конструкции конденсатора, состоящего из диэлектрика, металлизированного медью с двух сторон, и малая амплитуда полезного выходного сигнала относительно амплитуды эфирных помех, что негативно сказывается на алгоритме работы устройства. Недостатками использования высоковольтного тарельчатого изолятора во втором варианте исполнения являются увеличение габаритов и стоимости устройства, а также снижение точности измерения фазного напряжения, вызванное воздействием переменной влажности атмосферы на поверхность изолятора. Недостатком третьего варианта исполнения датчика электрического поля является сложность изготовления конденсатора из концентрического диэлектрика, металлизированного медью с двух сторон, охватывающего фазный провод ЛЭП.
Известно устройство контроля напряжения для определения места замыкания на землю воздушной линии электропередач по патенту РФ 134666, МПК G01R 31/08, 2013. Изобретение относится к техническому обслуживанию разветвленной ЛЭП устройствами контроля напряжения и может быть использовано для определения места однофазного замыкания на землю в ЛЭП с изолированной нейтралью и короткого замыкания в ЛЭП любого класса напряжений. Устройство содержит средство для снятия первичной информации о фазном напряжении на линии электропередач, средство обработки сигналов, средство обработки информации и средство передачи информации, средство обработки информации соединено с выходом приемника спутниковых сигналов глобального позиционирования и входом средства передачи информации. Средство для снятия первичной информации о фазном напряжении выполнено на основе емкостного трансформатора напряжения, где высоковольтным плечом является тарельчатый изолятор. Один из выводов высоковольтного тарельчатого изолятора соединен с заземленной арматурой высоковольтной опоры линии электропередач, другой вывод изолятора соединен с одной из обкладок емкости низковольтного плеча трансформатора, другая обкладка емкости соединена с фазным проводом, а напряжение с обкладок низковольтного плеча трансформатора подается на измерительное устройство для обеспечения функционирования алгоритма определения расстояния до места повреждения ЛЭП.
Недостатком устройства является использование в качестве высоковольтного плеча емкостного трансформатора напряжения тарельчатого изолятора, параметры которого подвержены изменению под влиянием атмосферного воздействия, что влияет на точность фиксации напряжения. Использование тарельчатого изолятора также приводит к увеличению габаритов конструкции устройства и увеличению стоимости монтажа в связи с необходимостью соединения одного из выводов тарельчатого изолятора с заземленной арматурой высоковольтной опоры линии электропередач.
Известно принятое в качестве прототипа устройство контроля тока и напряжения для осуществления способа определения места однофазного замыкания на землю в разветвленной воздушной линии электропередач по патенту РФ 2372624, МПК G01R 31/08, 2009. Устройство монтируется на фазный провод ЛЭП и содержит питающий и измерительный трансформаторы тока, датчик напряжения, блок питания, микроконтроллер, радио-модем, приемник спутниковых сигналов глобальной системы позиционирования. Питающий трансформатор тока соединен с блоком питания, измерительный трансформатор тока через резистивную нагрузку соединен с микроконтроллером, с микроконтроллером соединены датчик напряжения, радио-модем и приемник спутниковых сигналов глобальной системы позиционирования. Контроль напряжения ЛЭП осуществляется с помощью датчика напряжения, который представляет собой электрическую антенну.
Недостатком прототипа является то, что измерение компактной электрической антенной напряжения ЛЭП дает маленький уровень выходного сигнала, сравнимого с уровнем эфирных помех, что затрудняет измерение сигнала как промышленной частоты, так и сигналов переходных процессов.
Задачей изобретения является повышение чувствительности и точности, упрощение конструкции, уменьшение веса, габаритных размеров и удешевление производства и монтажа устройств.
Техническим результатом полезной модели является повышение чувствительности и точности, упрощение конструкции, уменьшение веса, габаритных размеров и удешевление производства и монтажа устройств за счет использования более простой конструкции датчика фазного напряжения, электрические параметры которой не зависят от атмосферного воздействия, расположенной на расстоянии от фазного провода, характеризующемся наибольшей напряженностью электрического поля фазного провода.
Предметом полезной модели является устройство контроля фазного напряжения воздушной линии электропередач, состоящее из последовательно соединенных средства для снятия первичной информации о фазном напряжении на воздушной линии электропередач, средства обработки сигналов, средства обработки информации и средства передачи информации, средство обработки информации соединено с выходом приемника спутниковых сигналов системы глобального позиционирования, в отличие от прототипа, средство для снятия первичной информации о фазном напряжении на воздушной линии электропередач выполнено на основе намотанного на фазный провод изолированного провода меньшего сечения, которые совместно образуют низковольтное плечо емкостного делителя напряжения, один из выводов изолированного провода соединен с сигнальным входом средства обработки сигналов, общая земляная шина средства обработки сигналов гальванически связана с фазным проводом линии электропередач.
На фиг. представлена блок-схема устройства контроля фазного напряжения воздушной линии электропередач для определения места аварии в ЛЭП.
Заявляемое устройство состоит из средства для снятия первичной информации о фазном напряжении на воздушной линии электропередач на основе намотанного на фазный провод изолированного провода меньшего сечения 1, которые совместно образуют низковольтное плечо емкостного делителя напряжения, один из выводов изолированного провода соединен с сигнальным входом средства обработки сигналов 2, общая земляная шина средства обработки сигналов гальванически связана с фазным проводом линии электропередач, выход средства обработки сигналов соединен с входом средства обработки информации 3, средство обработки информации соединено с выходом приемника спутниковых сигналов системы глобального позиционирования 4 и входом средства передачи информации 5.
Устройство работает следующим образом. В аварийном режиме работы линии электропередач на каждой из фаз происходит скачок сигнала напряжения, вызванный изменениями векторной диаграммы фазных напряжений и появлением бегущей волны напряжения в каждом из фазных проводов. Сигнал пропорциональный скачку напряжения снимается с емкости, образованной намотанным на фазный провод изолированным проводом меньшего сечения 1, которые совместно образуют низковольтное плечо емкостного делителя напряжения, и подается на средство обработки сигналов 2, которое нормирует сигнал до величины, равной входному динамическому диапазону работы средства обработки информации 3. Средство обработки информации по соответствующему алгоритму выделяет момент времени, когда в фазном напряжении, снимаемом с ЛЭП, начинается скачок напряжения, и формируется логический сигнал, запускающий фиксацию временной метки от приемника спутниковых сигналов системы глобального позиционирования 4. Временная метка передается на диспетчерский пункт с помощью средства передачи информации 5.
На диспетчерском пункте вычисляется расстояние до места повреждения линии электропередач от i-устройства по выражению
,
где X - расстояние до места повреждения;
Lij - длина участка линии между двумя устройствами i и j;
c - скорость света;
i
T - время, зафиксированное i устройством;
j
T - время, зафиксированное j устройством.
Перебор всех возможных пар устройств позволяет уменьшить погрешность определения места повреждения.
Таким образом, предлагаемая конструкция средства для снятия первичной информации о фазном напряжении на воздушной линии электропередач позволяет повысить чувствительности и точность, упростить конструкцию, уменьшить вес, габаритные размеры и стоимость производства и монтажа устройств контроля напряжения воздушной линии электропередач.