УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОГО МОНИТОРИНГА ЗАЗЕМЛЕНИЯ ОПОР ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
APPARATUS FOR REMOTE MONITORING OF GROUNDING OF THE POLES OF OVERHEAD POWER LINES

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к способам измерения и мониторинга стационарного сопротивления заземляющих устройств опор воздушных линий электропередач.
Из уровня техники известен способ измерения сопротивления заземляющих устройств опор воздушных линий электропередач без отсоединения грозозащитного троса, при котором используется генератор периодических импульсов тока, импульсное сопротивление определяется как отношение максимального значения импульса падения напряжения относительно удаленного потенциального электрода к максимальному значению импульса тока в контуре заземляющего устройства (РД-153-34.0-20.525-00. Методические указания по контролю состояния заземляющих устройств электроустановок. М.: СПО ОРГРЭС, 2000. 64 с.).
Недостаток способа состоит в отсутствии учета блуждающих токов и длительности переходных процессов при импульсном периодическом воздействии измерительного тока.
Известно устройство для измерения сопротивлений заземляющих устройств опор воздушных линий электропередачи, содержащее токовый и потенциальный электроды, аккумулятор, блок формирования питающих напряжений, блок обработки сигналов, генератор импульсов тока, включенный между токовым электродом и заземляющим устройством, блок первичных датчиков, состоящий из датчика тока и датчика напряжения, подключенный к заземляющему устройству, токовому электроду, потенциальному электроду и соединенный с блоком обработки сигналов (RU 166566, МПК G01R 27/20, 10.12.2016, Бюл. №34).
Недостаток устройства состоит в отсутствии учета блуждающих токов и длительности переходных процессов при импульсном периодическом воздействии измерительного тока для коррекции измерений, что снижает точность определения сопротивления заземляющих устройств опор воздушных линий электропередач.
Известно устройство для измерения сопротивлений заземлителей опор воздушных линий электропередачи, содержащее разъемные токоизмерительные клещи с магнитопроводом из нанокристаллического сплава, обладающего высокой магнитной проницаемостью, амперметр, источник тока, вольтметр, токовый и потенциальный электроды, использован источник тока частотой 45 Гц, а амперметр и вольтметр подключены через низкочастотные фильтры, пропускающие только токи частотой не выше 45 Гц (RU 167903, МПК G01R 27/20, 11.01.2017, Бюл. №2).
Недостаток устройства состоит в отсутствии учета блуждающих токов и длительности переходных процессов при импульсном периодическом воздействии измерительного тока для коррекции измерений, что снижает точность определения сопротивления заземляющих устройств опор воздушных линий электропередач.
Наиболее близким является устройство определения значения стационарного сопротивления заземляющего устройства опор воздушных линий электропередач без отсоединения грозозащитного троса, содержащее удаленные токовый и потенциальный электроды, аккумулятор, соединений с блоком формирования питающих напряжений устройства, генератор импульсов тока, включенный между токовым электродом и заземляющим устройством, датчик тока, датчик напряжения, подключенный к заземляющему устройству и потенциальному электроду (RU 2726042, МПК G01R 27/00, 08.07.2020, Бюл. №19).
Недостатком устройства является отсутствие учета блуждающих токов и длительности переходных процессов при импульсном периодическом воздействии измерительного тока для коррекции измерений, что снижает точность определения сопротивления заземляющих устройств опор воздушных линий электропередач.
Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении точности определения сопротивления заземляющих устройств опор воздушных линий электропередач.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности определения сопротивления заземляющих устройств опор воздушных линий электропередач посредством коррекции измерений с учетом блуждающих токов и длительности переходных процессов при воздействии периодических импульсов измерительного тока.
Технический результат достигается тем, что в устройство дистанционного мониторинга заземления опор воздушных линий электропередачи, содержащее удаленные токовый и потенциальный электроды, аккумулятор, соединений с блоком формирования питающих напряжений устройства, генератор импульсов тока, включенный между токовым электродом и заземляющим устройством, датчик тока, датчик напряжения, подключенный к заземляющему устройству и потенциальному электроду дополнительно введены солнечная батарея, соединенная через контроллер питания с аккумулятором, ключ питания генератора импульсов тока, ключ фиксации блуждающих токов, блоки фиксации постоянной составляющей, первой, второй, третий и четвертой гармонических составляющих блуждающих токов, память параметров блуждающих токов, блок обратного преобразования Фурье, ключ коррекции по блуждающим токам, инвертор, сумматор коррекции, делитель, ключ временной отсечки переходных процессов, блок временной дискретизации, сумматор отсчетов, делитель отсчетов, фиксатор сопротивления заземления, генератор временной дискретизации, счетчик, блок временной задержки, одновибратор, разъемный токоизмерительный трансформатор, блок управления, таймер, приемопередатчик и антенна, причем, генератор импульсов тока выполнен управляемым по частоте и имеет силовой вход и вход управления по частоте, силовой вход генератора импульсов тока через ключ питания генератора импульсов тока соединен с выходом блока формирования питающих напряжений устройства, вход управления по частоте генератора импульсов тока соединен с блоком управления, управляющий вход ключа питания генератора импульсов тока соединен с блоком управления, выход датчика напряжения соединен с входом ключа фиксации блуждающих токов, первый выход которого через первый вход сумматора коррекции соединен с первым входом делителя, а второй -через блоки фиксации постоянной составляющей, первой, второй, третий и четвертой гармонических составляющих блуждающих токов соединен с памятью параметров блуждающих токов, выход памяти параметров блуждающих токов через блок обратного преобразования Фурье, ключ коррекции по блуждающим токам и инвертор соединен с вторым входом сумматора коррекции, второй вход делителя соединен с выходом датчика тока, вход которого соединен с выходом разъемного токоизмерительного трансформатора, выход делителя через ключ временной отсечки переходных процессов, блок временной дискретизации, сумматор отсчетов, первый вход делителя отсчетов и фиксатор сопротивления заземления соединен с блоком управления, выход блока управления генератором импульсов тока через блок временной задержки соединен с входом включения ключа временной отсечки переходных процессов, а через одновибратор - с входом выключения ключа временной отсечки переходных процессов, выход генератора временной дискретизации соединен с управляющим входом блока временной дискретизации и счетчиком, выход которого соединен с вторым входом делителя отсчетов, управляющие входы ключа фиксации блуждающих токов, ключа коррекции по блуждающим токам, памяти параметров блуждающих токов, фиксатора сопротивления заземления, генератора временной дискретизации и блока временной задержки соединены с выходами блока управления, таймер соединен с блоком управления, блок управления через приемопередатчик с антенной соединен с диспетчерским пунктом электросетевой компании.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на которых представлена:
на фиг. 1 - структура устройства дистанционного мониторинга заземления опор воздушных линий электропередач;
Устройство дистанционного мониторинга заземления опор воздушных линий электропередачи, содержит удаленные токовый 1 и потенциальный 2 электроды защищаемого устройства 3, аккумулятор 4, соединений с блоком формирования питающих напряжений 5 устройства, генератор импульсов 6 тока, включенный между токовым 1 электродом и заземляющим устройством 3, датчик 7 тока, датчик 8 напряжения, подключенный к заземляющему устройству 3 и потенциальному 2 электроду, солнечную батарею 9, соединенную через контроллер питания 10 с аккумулятором 4, ключ питания 11 генератора импульсов тока, ключ фиксации 12 блуждающих токов, блоки фиксации постоянной 13 составляющей, первой 14, второй 15, третий 16 и четвертой 17 гармонических составляющих блуждающих токов, память 18 параметров блуждающих токов, блок обратного преобразования Фурье 19, ключ коррекции 20 по блуждающим токам, инвертор 21, сумматор коррекции 22, делитель 23, ключ временной отсечки 24 переходных процессов, блок временной дискретизации 25, сумматор отсчетов 26, делитель отсчетов 27, фиксатор сопротивления 28 заземления, генератор 29 временной дискретизации, счетчик 30 дискретизации, блок временной задержки 31, одновибратор 32, разъемный токоизмерительный трансформатор 33, блок управления 34, таймер 35, приемопередатчик 36 и антенну 37.
Генератор импульсов 6 тока выполнен управляемым по частоте и имеет силовой вход и вход управления по частоте.
Силовой вход генератора импульсов 6 тока через ключ питания 11 генератора импульсов тока соединен с выходом блока формирования питающих напряжений 5 устройства.
Вход управления по частоте генератора импульсов 6 тока соединен с блоком управления 34, управляющий вход ключа питания генератора импульсов 6 тока соединен с блоком управления 34.
Выход датчика 8 напряжения соединен с входом ключа фиксации 12 блуждающих токов, первый выход которого через первый вход сумматора коррекции 22 соединен с первым входом делителя 23, а второй - через блоки фиксации постоянной 13 составляющей, первой 14, второй 15, третий 16 и четвертой 17 гармонических составляющих блуждающих токов соединен с памятью 18 параметров блуждающих токов.
Выход памяти 18 параметров блуждающих токов через блок обратного преобразования Фурье 19, ключ коррекции 20 по блуждающим токам и инвертор 21 соединен с вторым входом сумматора коррекции 22.
Второй вход делителя 23 соединен с выходом датчика 7 тока, вход которого соединен с выходом разъемного токоизмерительного трансформатора 33.
Выход делителя 23 через ключ временной отсечки 24 переходных процессов, блок временной дискретизации 25, сумматор отсчетов 26, первый вход делителя отсчетов 27 и фиксатор сопротивления заземления 28 соединен с блоком управления 34.
Выход блока управления генератором импульсов тока через блок временной задержки 31 соединен с входом включения ключа временной отсечки 24 переходных процессов, а через одновибратор 32 - с входом выключения ключа временной отсечки 24 переходных процессов.
Выход генератора 29 временной дискретизации соединен с управляющим входом блока временной дискретизации 25 и счетчиком 30 дискретизации, выход которого соединен с вторым входом делителя отсчетов 27.
Управляющие входы ключа фиксации 12 блуждающих токов, ключа коррекции 20 по блуждающим токам, памяти 18 параметров блуждающих токов, фиксатора сопротивления 28 заземления, генератора 29 временной дискретизации и блока временной задержки 31 соединены с выходами блока управления 34.
Таймер 35 соединен с блоком управления 34.
Блок управления 34 через приемопередатчик 36 с антенной 37 соединен с диспетчерским пунктом электросетевой компании.
Устройство дистанционного мониторинга заземления опор воздушных линий электропередач работает следующим образом.
На территории защищаемого устройства 3 заземления опор воздушных линий электропередач располагаются стационарно токовый 1 и потенциальный 2 электроды в соответствии с рекомендуемыми расстояниями относительно защищаемого устройства 3.
На начальном этапе периода измерений производится оценка блуждающих токов в районе расположения защищаемого устройства 3 заземления опор воздушных линий электропередач посредством потенциального 2 электрода и датчика 8 напряжения.
Для реализации этого этапа блок управления 34 закрывает ключ питания 11 генератора импульсов тока. Генератор импульсов 6 тока отключен, импульсов тока не вырабатывает и отключен от токового 1 электрода.
Блок управления 34 переключает ключ фиксации 12 блуждающих токов на блоки фиксации постоянной 13 составляющей, первой 14, второй 15, третий 16 и четвертой 17 гармонических составляющих блуждающих токов. На подключенные блоки подаются значения напряжений от датчика 8 напряжения.
Блоки фиксации постоянной 13 составляющей, первой 14, второй 15, третий 16 и четвертой 17 гармонических составляющих блуждающих токов реализуют функционал прямого преобразования Фурье.
В результате на выходах блоков формируются сигналы постоянной и гармонических составляющих, которые записываются в память 18 параметров блуждающих токов по сигналу управления от блока управления 34.
На следующем этапе по команде блока управления 34 ключ фиксации 12 блуждающих токов переключается на сумматор коррекции 22 и сигнал от датчика 8 напряжения передается на сумматор коррекции 22.
Блок управления 34 открывает ключ питания 11 генератора импульсов тока и устанавливает частоту импульсов тока. Генератор импульсов 6 тока включен и вырабатывает импульсы тока установленной частоты, которые подаются на подключенный токовый 1 электрод.
Между токовым 1 электродом и заземляющим устройством 3 протекает ток, который приводит к появлению напряжения на потенциальном 2 электроде и датчике 8 напряжения. Разъемный токоизмерительный трансформатор 33 расположен ближе к заземляющему устройству 3 относительно точки присоединения вывода генератора импульсов 6 тока и измеряет ток, протекающий через заземляющее устройство 3 к заземлителю, исключая часть тока, протекающего через грозозащитные тросы, которые в процессе измерения не отключаются. Величина тока разъемного токоизмерительного трансформатора 33 подается на датчик 7 тока.
Для учета блуждающих токов в районе расположения защищаемого устройства 3 заземления опор воздушных линий электропередач, ранее записанные в память 18 параметры блуждающих токов передаются в блок обратного преобразования Фурье 19 и через ключ коррекции 20 по блуждающим токам и инвертор 21 на сумматор коррекции 22. Ключ коррекции 20 по блуждающим токам открывается управляющим сигналом от блока управления 34.
В результате на выходе инвертора 21 формируется сигнал, соответствующий блуждающим токам в районе расположения защищаемого устройства 3 заземления опор воздушных линий электропередач, имеющий противоположную полярность.
Этот сигнал подается на второй вход сумматора коррекции 22, на первый вход которого подается сигнал от датчика 8 напряжения через ключ фиксации 12 блуждающих токов.
В результате на выходе сумматора коррекции 22 формируется сигнал напряжения между защищаемым устройством 3 и потенциальным 2 электродом, скорректированный на величину блуждающих токов в районе расположения защищаемого устройства 3 заземления опор воздушных линий электропередач.
Для вычисления сопротивления заземления сигнал от сумматора коррекции 22 подается на первый вход делителя 23, на второй вход которого подается сигнал от датчика 7 тока.
В результате обеспечивается измерение сопротивления заземления опор воздушных линий электропередач с коррекцией по блуждающим токам, что повышает точность определения сопротивления заземляющего устройства.
Подключенные грозозащитные тросы обладают индуктивными и емкостными параметрами, приводящими к появлению переходных процессов при подаче токовых импульсов в процессе работы генератора импульсов 6 тока. Переходные процессы могут иметь экспоненциальный и колебательный характер и приводить к значительным погрешностям в процессе измерения.
Для исключения такого влияния применен ключ временной отсечки 24 переходных процессов, который не пропускает данные на интервале переходных процессов.
По окончанию каждого импульса от генератора импульсов 6 тока, управляемого блоком управления 34, одновибратор 32 вырабатывает короткий импульс, который закрывает ключ временной отсечки 24 переходных процессов. С началом очередного импульса, формируемого блоком управления 34, запускается блок временной задержки 31, который через установленное время открывает ключ временной отсечки 24 переходных процессов и данные от делителя 23 поступают на блок временной дискретизации 25. Значение времени задержки устанавливается блоком управления 34 и превышает длительность переходных процессов.
В результате производится отсечка данных измерения сопротивления заземления во время переходных процессов при воздействии периодических импульсов измерительного тока, что обеспечивает снижение погрешности и повышение точности определения сопротивления заземляющих устройств опор воздушных линий электропередач.
Блок временной дискретизации 25 посредством генератора 29 временной дискретизации производит дискретизацию по времени сигналов, обеспечивая представления результатов измерения заземления в виде временной последовательности. Дискретные по времени значения сопротивления суммируются на сумматоре отсчетов 26 и подаются на первый вход делителя отсчетов 27. Подсчет количества дискретных значений производится на счетчике 30 дискретизации, с выхода которого сигнал подается на второй вход делителя отсчетов 27. В результате на выходе делителя отсчетов 27 формируется усредненный сигнал на каждом периоде импульсного сигнала, вырабатываемого генератором импульсов 6 тока, который фиксируется фиксатором сопротивления 28 заземления. Частота генератора 29 временной дискретизации устанавливается блоком управления 34.
Значение сопротивления заземления заземляющих устройств опор воздушных линий электропередач через фиксатор сопротивления 28 заземления передается на блок управления 34 и через приемопередатчик 36 и антенну 37 в диспетчерский пункт электросетевой компании, который имеет возможность изменять настройки блока управления 34 и устанавливать настройки таймера 35. Таймер 35 обеспечивает периодичность выполнения функций блоком управления через установленные диспетчерским пунктом интервалы времени.
В результате обеспечивается установленная периодичность измерений сопротивлений заземляющих устройств с дистанционным мониторингом состояния заземляющих устройств опор воздушных линий электропередач.
Питание блоков и элементов устройства производится от блока формирования питающих напряжений 5 с аккумулятором 4, заряжаемым через контроллер питания 10 от солнечной батареи 9.
Таким образом, предлагаемое устройство дистанционного мониторинга заземления опор воздушных линий электропередач обеспечивает повышение точности определения сопротивления заземляющих устройств опор воздушных линий электропередач посредством коррекции измерений с учетом блуждающих токов и длительности переходных процессов при воздействии периодических импульсов измерительного тока.