СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ НЕИСПРАВНОГО ИЗОЛЯТОРА
METHOD OF IDENTIFICATION OF FAULTY INSULATOR

Предлагаемое изобретение относится к электротехническому оборудованию и может быть использовано для распознавания неисправных штыревых, вводных, опорных, линейных и проходных изоляторов в распределительных сетях постоянного и переменного тока.
Известен способ и устройство для идентификации с помощью RFID-технологий (radio-frequency identification), позволяющий определять на расстоянии наличие объектов, требующих учета, их месторасположение и сохраняющий информацию об этом (http://www.datakrat.ru/technology/7942.html). RFID-системы состоят из трех основных компонентов: RFID-считывателя, RFID-меток и компьютерной системы обработки данных. Пассивная метка состоит из антенны, конденсатора и полупроводниковой интегральной микросхемы, объединенных подложкой. Энергию для работы пассивные метки получают от наведенного антенной электромагнитного поля, и метка накапливает ее в конденсаторе, в памяти RFID-метки хранится ее уникальный номер и пользовательская информация. RFID-метки передают информацию в виде потоков битов на считыватель, который обнаруживает присутствие меток в определенной зоне и считывает переносимую ими информацию. Микропроцессор на основе полученной информации генерирует сигналы и инициирует другие процессы.
Свойства RFID-меток можно использовать для определения неисправностей штыревых, вводных, опорных, линейных и проходных изоляторов,
Цель изобретения - контроль изоляторов, сокращение времени обнаружения дефекта, безопасность обслуживающего персонала.
Указанная цель достигается тем, что на изолятор прикрепляют пассивную модернизированную RFID-метку, присваивают ей индивидуальный код, направляют ток замыкания на землю через микросхему пассивной модернизированной RFID-метки.
Сущность изобретения заключается в том, что модернизируют пассивную RFID-метку путем исключения из стандартной схемы RFID-метки токопроводящей линии антенны, расположенной параллельно микросхеме, создают базу данных, содержащую данные по контролируемому участку, пикетаж, номер опоры с изоляторами, идентифицируют каждый изолятор путем прикрепления к нему модернизированной пассивной RFID-метки, присваивают индивидуальный код чипу ее микросхемы, а на передвижное транспортное средство устанавливают считыватель, содержащий приемно-передающее устройство и антенну, подсоединяют считыватель к компьютеру с соответствующим программным обеспечением, затем перемещают транспортное средство по контролируемому участку, непрерывно подают от считывателя через передающее устройство и антенну широкополосный зондирующий сигнал в сторону изоляторов с модернизированными пассивными RFID-метками, принимают антенной и приемным устройством считывателя ответный сигнал от RFID-меток, по которым определяют количество неответивших RFID-меток, обрабатывают результаты с помощью программного обеспечения, определяют местоположение поврежденных изоляторов, полученные данные выводят на монитор компьютера и передают на диспетчерский пункт.
На фиг.1 представлена стандартная схема пассивной RFID-метки, включающая корпус 1, микросхему 2, содержащую чип 4, антенну 3, причем интегральная микросхема 2 подключена последовательно к антенне 3, а антенна имеет параллельную с микросхемой токопроводящую линию 5.
На фиг.2 изображена схема модернизируемой RFID-метки, включающая корпус 1, микросхему 2, содержащую чип 4, антенну 3, причем микросхема 2 последовательно подключена к антенне 3, а у антенны 3 отсутствует параллельная микросхеме токопроводящая линия 5.
На фиг.3 показана схема крепления пассивной модернизированной RFID-метки 6 на изолятор 7, осуществляемая посредством токопроводящего проводника 8, один конец которого жестко прикрепляют к крепежному узлу 9 изолятора 7, другой конец - через пассивную модернизируемую RFID-метку 6 прикрепляют к заземленной несущей конструкции 10.
На фиг.4 представлена схема осуществления способа распознавания неисправного изолятора, включающая высоковольтный токопроводящий проводник 11, изолятор 7, передвижное транспортное средство 12, на котором установлены компьютер 13 с программным обеспечением и считыватель 14 с антенной и приемно-передающим устройством 15, отправляющий широкополосный зондирующий сигнал 16 в сторону изоляторов 7 и принимающий ответный сигнал 17 от пассивной модернизированной RFID-метки.
Предлагаемый способ распознавания неисправного изолятора работает следующим образом.
С токопроводящего высоковольтного проводника 11 при пробое изолятора 7 начинает протекать однофазный ток замыкания на землю.
При однофазном замыкании в сетях высокого напряжения токи могут быть от нескольких миллиампер до нескольких килоампер. Величину тока определяет заземление нейтрали питающего трансформатора. Однофазные токи могут вызывать перегрев токоведущих частей, пожары, старение изоляции, сваривание контактов коммутационного оборудования, механические повреждения электротехнического оборудования, возникновения в сети опасных потерь напряжения. Однофазные замыкания служат источником электротравм обслуживающего персонала и нередко являются причиной несчастных случаев.
Из-за разности потенциалов между пробитым корпусом изолятора 7 и заземленной несущей конструкцией 10 начинает протекать однофазный ток, который проходит через крепежный узел 9 (фиг.3) на токопроводящую пассивную модернизируемую RFID-метку 6 к заземленной несущей конструкции 10. При прохождении однофазного тока по антенне 3 (фиг.2) через микросхему 2 токопроводящей пассивной модернизированной RFID-метки 6 происходит пробой чипа 4, из-за чего пассивная модернизированная RFID-метка 6 не может отправить ответный сигнал 17 на антенну считывателя 14, от которого исходит постоянный широкополосный зондирующий сигнал 16 в сторону изоляторов 7 с пассивными модернизируемыми RFID-метками 6. Отсутствие ответного сигнала 17 от пассивной модернизируемой RFID-метки 6 будет являться сигналом о неисправном изоляторе на контролируемом участке. С помощью программного обеспечения компьютера 13 и полученной информации определяют местоположение поврежденного изолятора по идентификационному номеру чипа 4 микросхемы 2 RFID-метки 6. Данные по количеству неответивших пассивных модернизируемых RFID-меток 6 и их местоположению выводят на монитор компьютера 13 и передают в диспетчерский пункт.
При исправной изоляции после приема широкополосного зондирующего сигнала 16 пассивная модернизированная RFID-метка 6 будет отправлять ответный сигнал 17, который принимается антенной считывателя 14 и через его приемно-передающее устройство 15 направляется в базу данных компьютера 13 с программным обеспечением, где результаты обрабатываются, выявляется наличие пассивной RFID-метки 6 и, следовательно, определяется исправность изолятора 7, при этом полученные сигналы RFID-меток 6 остаются в памяти компьютера 13 и не будут передаваться на диспетчерский пункт.
Использование RFID-технологий позволяет идентифицировать изолятор 7 с пассивными модернизированными RFID-метками 6 при движении (http://www.t-torg.com/price_sheets/account_materials/rfid-metki/) транспортного средства 12 свыше 60 км\ч, так как радиочастотный широкополосный зондирующий сигнал 16 считывателя имеет скорость близкую к скорости света (http://www.meanders.ru/radiovolny.shtml). Двигающаяся вдоль трассы воздушной линии электропередачи передвижное транспортное средство 12, на котором находится считыватель 14 с антенной и приемно-передающим устройством 15 и компьютер 13, позволит подавать зондирующий широкополосный сигнал 16 под разными углами к RFID-метке 6, что увеличит надежность срабатывания данной системы.
Следует отметить, что предлагаемый способ распознавания неисправного изолятора можно применить не только для воздушных линий электропередачи, но и на тяговых и трансформаторных подстанциях, постах секционирования и других пунктах, где используются изоляционные конструкции. Располагая антенну считывателя 14 на открытой части подстанции, можно контролировать изоляторы 7 открытых распределительных устройств, а при наличии считывателя внутри подстанции осуществлять контроль изоляции в закрытых распределительных устройствах как на постоянном, так и переменном токе.
Пассивная RFID-метка 6 не имеет дополнительного источника питания и работает исключительно от подаваемого широкополосного зондирующего сигнала 16 от считывателя, что делает ее конструкцию простой, легкой и недорогой, имеющей небольшие габаритные размеры. Антенна считывателя 14 и пассивные RFID-метки 6 могут работать в широком диапазоне температур от -40°C до +65°C и высокой влажности (http://pro-rfid.ru/rfid-metki/uhf-metki/22-web.html), а компьютерное обеспечение позволит выявить неисправный изолятор 7 с точным определением его местоположения на контролируемом участке. Причем ток пробоя пассивной модернизируемой RFID-метки 6 можно задавать исходя из значения тока утечки или тока пробоя изолятора.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет контролировать исправность изоляторов с помощью самого тока замыкания на землю, проходящего по неисправному изолятору. Использование передвижного транспортного средства и RFID-устройства значительно сократит время поиска неисправного изолятора, что уменьшит вероятность попадания обслуживающего персонала под напряжение, снизит экономические потери, связанные с потерями электрической энергии и повреждениями электрооборудования.