УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ В СЕТЯХ 6-35 кВ

Настоящее устройство относится к электроэнергетике, а именно к дистанционному контролю (мониторингу) режима работы воздушной линии электропередач (ВЛ) распределительных сетей с изолированной нейтралью 6-35 кВ. Устройство позволяет получать и передавать данные о текущем состоянии ВЛ, месте и характере повреждения на диспетчерский пункт.
В настоящее время известен целый ряд устройств, представляющих собой размещаемую непосредственно на проводе ВЛ конструкцию и выполняющих функцию измерения параметров линии с последующей передачей значений в терминал на подстанцию или в диспетчерский пункт [патенты RU 2222858, RU 2521778, US 8786292].
Устройство по патенту US 8786292 обладает самым широким набором функций и является наиболее близким к заявляемой полезной модели по своей технической сущности, поэтому выбрано в качестве прототипа. Прототип представляет собой устройство в корпусе, устанавливаемом на контролируемый провод. Корпус содержит в себе измерительный блок, аккумуляторную батарею, источник питания, систему беспроводной связи и блок микропроцессорного управления.
Прототип в составе измерительного блока содержит датчик контроля напряженности, датчик электрического тока, дачники температуры провода и окружающей среды, датчик вибрации, контроля скорости ветра.
В качестве источника питания в прототипе используются солнечные батареи или преобразователи энергии электромагнитного поля ВЛ, а в качестве резервного источника применяется аккумуляторная батарея.
Система беспроводной связи прототипа предназначена для обмена информацией устройств между собой и передачи собранных и прошедших первичную обработку данных на терминал или в диспетчерский пункт.
Недостатком прототипа является недостаточное резервирование источников и ограниченный выбор источников энергии для работы устройства. Устройства мониторинга состояния ВЛ являются элементом системы управления линией, поэтому должен обладать надежными и резервированными источниками питания. Кроме того прототипом не предусмотрен контроль точки росы.
В основу полезной модели положена задача повышения надежности работы устройства за счет использования дополнительных источников питания, а так же улучшение качества мониторинга за счет контроля точки росы.
Для решения поставленной задачи в известном устройстве, содержащем измерительный блок, аккумуляторную батарею, преобразователь энергии, систему беспроводной связи и блок микропроцессорного управления, дополнительно введены ионистор и переключатель источников питания. Введение дополнительного источника энергии в виде ионистора и переключателя источников питания позволяет повысить безотказность работы устройства контроля состояния ВЛ, повысить качество работы системы мониторинга ВЛ в целом и снизить время нахождения и устранения неисправностей на ВЛ.
Полезная модель имеет развития, предусматривающие возможные варианты выполнения блока датчиков и применяемых первичных преобразователей энергии.
Для повышения качества мониторинга ВЛ устройство может также снабжаться датчиком контроля точки росы для мониторинга гололедообразования и тем самым повышения информативности процесса мониторинга.
Приведенная фигура иллюстрирует функциональную схему устройства.
Устройство состоит из корпуса 1, снабженного средствами крепежа на проводе, внутри которого располагаются блок сбора, обработки и передачи сигналов о состоянии воздушной линии 2 и блок питания устройства 3. Блок сбора, обработки и передачи сигналов 2 состоит из измерительного блока 4, микропроцессорного блока управления 5 и беспроводного приемопередатчика 6. Блок питания устройства 3 состоит из переключателя источников питания 7, к которому подключены аккумуляторная батарея 8, ионистор 9 и преобразователь напряжения 10, имеющий соединения с аккумуляторной батареей 8 и ионистором 9. Также в блок питания входит первичный преобразователь энергии 11, подключающийся к преобразователю напряжения 10. Корпус 1 предполагает защиту входящих в него устройств от пыли и влаги.
Устройство контроля работает следующим образом. Большую часть времени устройство находится в спящем режиме с целью экономии энергии. С требуемой периодичностью предлагаемое устройство активизируется и выполняет определенный алгоритм. На микропроцессорный блок управления 5 поступают сигналы от измерительного блока 4 и данные, получаемые через приемопередатчик 6, от других таких же устройств контроля, расположенных на следующем по удаленности участке контролируемой ВЛ. Измерительный блок 4 состоит из датчика тока (может быть выполнен как трансформатор тока или датчик Холла), датчика измерения напряженности электрического поля (выполнен в виде пьезоэлектрического датчика или емкостного датчика), датчиков температуры провода и окружающей среды. Для повышения качества мониторинга ВЛ устройство может также снабжаться датчиком контроля точки росы, входящим в измерительный блок 4. Микропроцессорный блок управления 5 обрабатывает полученную информацию и передает сведения о состоянии своего участка ВЛ по беспроводной связи, например по технологии ZigBee, с помощью приемопередатчика 6 либо такому же устройству контроля, расположенному ближе к терминалу системы мониторинга, либо непосредственно на терминал. Все описанные операции выполняются за ограниченный промежуток времени, после чего устройство опять возвращается в спящий режим. Питание устройства контроля состояния ВЛ осуществляется от резервирующих друг друга источников электрической энергии. Основным источником питания является первичный преобразователь 11, преобразующий энергию электромагнитного поля. Преобразователь напряжения 10, выполняет функцию стабилизации напряжения. Также полезная модель предусматривает варианты выполнения первичного преобразователя 11 в виде тенлоэлектрогенератора, например преобразователя тепловой энергии провода в электрическую энергию.
Также полезная модель предусматривает варианты выполнения первичного преобразователя 11 в виде генератора на основе диэлектрических эластомеров, преобразующий энергию вибрации провода, на котором закреплено устройство.
Преобразователь может осуществлять питание устройства непосредственно, а также подзаряжает аккумуляторную батарею 8 и ионистор 9. Выбор источника питания осуществляет автоматический переключатель источников питания 7. Переключатель 7 в случае исчезновения требуемого напряжения на выходе преобразователя напряжения 10 переключает устройство на питание от ионистора 9. Если напряжение ионистора 9 ниже требуемого, то производится переключение на аккумуляторную батарею 8. Использование ионистора 9 позволяет продлить ресурс общей работы аккумуля торной батареи 8 и всего устройства в целом.