УСТРОЙСТВО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ГАСИТЕЛЯ ВИБРАЦИИ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ
DEVICE FOR INTELLIGENT DAMPER OF VIBRATION OF OVERHEAD TRANSMISSION LINES

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к устройствам для демпфирования механических колебаний проводов воздушных линий электропередач.
Известен унифицированный гаситель вибрации для проводов и тросов воздушных линий электропередачи, содержащий упругий демпферный элемент, по крайней мере, два груза, закрепленные по концам упругого демпферного элемента и выполненные в виде тела вращения, состоящего из двух концевых частей в форме круговой бочки и шара соответственно, соединенных звеном в виде однополостного гиперболоида, и зажим, предназначенный для подвески на проводе, закрепленный посередине упругого демпферного элемента и с помощью захвата и плашки на проводе линии, при этом массы грузов, расстояния их крепления на упругом демпферном элементе, вес и диаметр концевых частей грузов отличаются по величине друг от друга [1].
Недостаток устройства состоит в слабой способности к энергопоглощению упругого демпферного элемента и узких функциональных возможностях устройства, что ограничивает диапазон практического использования гасителей вибрации данного типа.
Известен гаситель вибрации для защиты неизолированных проводов воздушных линий электропередач, содержащий упругий демпферный элемент в виде свитого из проволок каната с закрепленными по его концам, по меньшей мере, двумя грузами и посередине зажимом, выполненным в виде корпуса и прижимной плашки, предназначенным для подвески гасителя на проводе [2].
Недостатком устройства является невысокая способность к энергопоглощению упругого демпферного элемента и отсутствие функциональных возможностей измерения механических колебаний проводов воздушных линий электропередач и значений допустимых изменений протекающих токов.
Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному является гаситель вибрации для защиты неизолированных проводов и молниезащитных тросов воздушных линий электропередач, содержащий упругий демпферный элемент в виде свитого из проволок каната с закрепленными по его концам, по меньшей мере, двумя грузами и посередине зажимом, выполненным в виде корпуса и прижимной плашки, предназначенным для подвески гасителя на проводе, часть корпуса зажима, соприкасающаяся с проводом, выполнена в виде крюка с внутренним радиусом, не меньшим максимального диаметра монтируемых проводов, и повернутого относительно их продольной оси с таким расчетом, чтобы незакрепленный гаситель удерживался в подвешенном положении, прижимная плашка фиксируется болтом с мелкой резьбой и одной или двумя компенсационными пружинными шайбами для исключения самоотвинчивания [3].
Недостатком устройства является отсутствие функциональных возможностей измерения механических колебаний проводов воздушных линий электропередач и значений допустимых изменений протекающих токов, что существенно снижает возможности мониторинга процесса гашения вибраций, пляски и обрыва проводов и протекающих токов.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет измерения механических колебаний проводов воздушных линий электропередач и значений допустимых изменений протекающих токов для обеспечения мониторинга процесса гашения вибраций, пляски и обрыва проводов и протекающих токов.
Сущность изобретения состоит в том, что в устройство гасителя вибрации проводов воздушных линий электропередач, содержащее упругий демпферный элемент в виде свитого из проволок каната с закрепленными по его концам, по меньшей мере, двумя грузами и посередине зажимом, выполненным в виде корпуса и прижимной плашки, предназначенным для подвески гасителя на проводе, часть корпуса зажима, соприкасающаяся с проводом, выполнена в виде крюка с внутренним радиусом, не меньшим максимального диаметра монтируемых проводов, и повернутого относительно их продольной оси с таким расчетом, чтобы незакрепленный гаситель удерживался в подвешенном положении, прижимная плашка фиксируется болтом с мелкой резьбой и одной или двумя компенсационными пружинными шайбами для исключения самоотвинчивания, дополнительно на корпусе зажима выполнены приливы и введены корпус интеллектуального блока и разъемный трансформатор тока с защелкой, закрепленные на приливах корпуса зажима, в корпусе интеллектуального блока размещены акселерометр, первый и второй интеграторы, компаратор с настраиваемой зоной нечувствительности, первый, второй и третий счетчики импульсов, первый, второй и третий выпрямители, первый, второй и третий блоки сравнения, задатчик допустимой величины амплитуды вибрации, задатчик минимально допустимого тока, задатчик максимально допустимого тока, первый и второй ограничители напряжения, фильтр питания интеллектуального блока, ионистор, стабилизатор питания интеллектуального блока, логический элемент «ИЛИ», приемо-передатчик по радиоканалу или каналу сотовой связи, генератор тактовых импульсов, причем разъемный трансформатор тока выполнен с поворотной разъемной частью, которая охватывает провод линии электропередач и фиксируется защелкой, выход акселератора через информационные входы первого и второго интеграторов, компаратора с настраиваемой зоной нечувствительности соединен с информационным входом первого счетчика импульсов, входы сброса первого и второго интеграторов и первого счетчика импульсов соединены с выходом сброса генератора тактовых импульсов, выход второго интегратора через второй выпрямитель соединен со вторым входом третьего блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом задатчика допустимой величины амплитуды вибрации, выход разъемного трансформатора тока через первый ограничитель напряжения и первый выпрямитель соединен со вторыми входами первого и второго блоков сравнения, первые входы которых соединены с выходами задатчика минимально допустимого тока и задатчика максимально допустимого тока соответственно, выход первого блока сравнения через информационный вход второго счетчика импульсов соединен с приемопередатчиком, выход второго блока сравнения через информационный вход третьего счетчика импульсов соединен с приемо-передатчиком, входы сброса второго и третьего счетчиков импульсов соединены с выходом сброса генератора тактовых импульсов, выходы первого счетчика импульсов, первого выпрямителя, акселерометра и второго интегратора соединены с приемо-передатчиком, выходы первого, второго и третьего блоков сравнения соединены с входами логического элемента «ИЛИ», выход инициирования обмена генератора тактовых импульсов соединен с входом логического элемента «ИЛИ», выход которого соединен с входом инициирования обмена приемо-передатчика, выход разъемного трансформатора тока через второй ограничитель напряжения, третий выпрямитель, фильтр питания и ионистор соединен со стабилизатором питания интеллектуального блока устройства.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 - общий вид устройства интеллектуального гасителя вибрации проводов воздушных линий электропередач, вид параллельно проводу линии электропередач; на фиг. 2 - вид перпендикулярно проводу линии электропередач; на фиг. 3 - функциональная схема устройства интеллектуального гасителя вибрации проводов воздушных линий электропередач.
Устройство интеллектуального гасителя вибрации проводов 1 воздушных линий электропередач содержит упругий демпферный элемент 2 в виде свитого из проволок каната с закрепленными по его концам, по меньшей мере, двумя грузами 3,4 и посередине зажимом, выполненным в виде корпуса 5 и прижимной плашки 6, предназначенным для подвески гасителя на проводе 1, часть корпуса 5 зажима, соприкасающаяся с проводом 1, выполнена в виде крюка с внутренним радиусом, не меньшим максимального диаметра монтируемых проводов 1, и повернутого относительно их продольной оси с таким расчетом, чтобы незакрепленный гаситель удерживался в подвешенном положении, прижимная плашка 6 фиксируется болтом 7 с мелкой резьбой и одной или двумя компенсационными пружинными шайбами 8 для исключения самоотвинчивания.
Корпус 5 зажима имеет приливы 9, корпус 10 интеллектуального блока и разъемный трансформатор тока 11 с защелкой 12, закреплены на приливах 9 корпуса 5 зажима.
В корпусе 10 интеллектуального блока размещены акселерометр 13, первый 14 и второй 15 интеграторы, компаратор 16 с настраиваемой зоной нечувствительности, первый 17, второй 18 и третий 19 счетчики импульсов, первый 20, второй 21 и третий 22 выпрямители, первый 23, второй 24 и третий 25 блоки сравнения, задатчик 26 допустимой величины амплитуды вибрации, задатчик 27 минимально допустимого тока, задатчик 28 максимально допустимого тока, первый 29 и второй 30 ограничители напряжения, фильтр 31 питания интеллектуального блока, ионистор 32, стабилизатор 33 питания интеллектуального блока, логический элемент «ИЛИ» 34, приемо-передатчик 35 по радиоканалу или каналу сотовой связи, генератор тактовых импульсов 36.
Разъемный трансформатор тока 11 выполнен с поворотной разъемной частью, которая охватывает провод 1 линии электропередач и фиксируется защелкой 12.
Выход акселератора 13 через информационные входы первого 14 и второго 15 интеграторов, компаратора16 с настраиваемой зоной нечувствительности соединен с информационным входом первого 17 счетчика импульсов.
Входы сброса первого 14 и второго 15 интеграторов и первого 17 счетчика импульсов соединены с выходом сброса генератора тактовых импульсов 36.
Выход второго 15 интегратора через второй 21 выпрямитель соединен со вторым входом третьего 25 блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом задатчика 26 допустимой величины амплитуды вибрации.
Выход разъемного трансформатора тока 11 через первый 29 ограничитель напряжения и первый 20 выпрямитель соединен со вторыми входами первого 23 и второго 24 блоков сравнения, первые входы которых соединены с выходами задатчика 27 минимально допустимого тока и задатчика 28 максимально допустимого тока соответственно.
Выход первого 23 блока сравнения через информационный вход второго 18 счетчика импульсов соединен с приемо-передатчиком 35, выход второго 24 блока сравнения через информационный вход третьего 19 счетчика импульсов соединен с приемо-передатчиком 35.
Входы сброса второго 18 и третьего 19 счетчиков импульсов соединены с выходом сброса генератора тактовых импульсов 36.
Выходы первого 17 счетчика импульсов, первого 20 выпрямителя, акселерометра 13 и второго 15 интегратора соединены с приемопередатчиком 35.
Выходы первого 23, второго 24 и третьего 25 блоков сравнения соединены с входами логического элемента «ИЛИ» 34.
Выход инициирования обмена генератора тактовых импульсов 36 соединен с входом логического элемента «ИЛИ» 34, выход которого соединен с входом инициирования обмена приемо-передатчика 35.
Выход разъемного трансформатора тока 11 через второй 30 ограничитель напряжения, третий 22 выпрямитель, фильтр 31 питания, ионистор 32 соединен со стабилизатором 33 питания интеллектуального блока устройства.
Устройство интеллектуального гасителя вибрации проводов воздушных линий электропередач работает следующим образом.
На приливах 9 корпуса 5 зажима крепится корпус 10 интеллектуального блока и разъемный трансформатор тока 11 с защелкой 12. Затем устройство закрепляется на проводе 1 воздушной линии электропередач посредством зажима. Корпус 5 и прижимная плашка 6 зажима фиксируются болтом 7 с мелкой резьбой и одной или двумя компенсационными пружинными шайбами 8 для исключения самоотвинчивания. После фиксации устройства на проводе 1, откидывающая часть разъемного трансформатора тока 11 поворачивается, охватывая провод 1, и фиксируется защелкой 12. В результате магнитопровод трансформатора тока 11 замыкается вокруг провода 1.
Гашение вибраций производится упругим демпферным элементом 2 с закрепленными по его концам, по меньшей мере, двумя грузами 3 и 4.
В процессе работы акселерометр 13, размещенный в корпусе 10 интеллектуального блока, который в свою очередь жестко связан с приливами 9 корпуса 5 зажима и проводом 1, измеряет ускорения, передающиеся от провода 1 акселерометру 13.
В результате акселерометр 13 измеряет величину вибрации провода 1 воздушной линии электропередач. Значение величины вибрации посредством приемо-передатчика 35 по радиоканалу или каналу сотовой связи передается в диспетчерскую службу энергетической компании (на фигурах не показана) для принятия мер, препятствующих возможному развитию неблагоприятных для эксплуатации оборудования событий.
Для обнаружения обрыва провода на основе передаваемой в диспетчерскую службу данных о величине вибрации проводится анализ амплитуды и вектора ускорения акселерометра 13.
Выходной сигнал акселерометра 13 интегрируется на первом 14 и втором 15 интеграторах, в результате формируется амплитуда колебаний, которая вызывает срабатывание компаратора 16 с настраиваемой зоной нечувствительности. Настраиваемая зона нечувствительности обеспечивает повышенную помехозащищенность при срабатывании компаратора 16 при широком частотном спектре вибраций провода 1.
Первый 17 счетчик импульсов подсчитывает количество срабатываний за установленный период времени и на его выходе формируется сигнал основной частоты вибрации провода 1.
Значения амплитуды колебаний с выхода второго 15 интегратора и частоты колебаний с выхода первого 17 счетчика импульсов через приемо-передатчик 35 по радиоканалу или каналу сотовой связи передаются в диспетчерскую службу энергетической компании (на фигурах не показана) для принятия мер, препятствующих возможному развитию неблагоприятных для эксплуатации оборудования событий.
Сигнал амплитуды колебаний с выхода второго 15 интегратора выпрямляется вторым 21 выпрямителем и сравнивается на третьем 25 блоке сравнения с допустимым значением, установленным задатчиком 26 допустимой величины амплитуды вибрации.
В результате при превышении допустимого значения амплитуды колебаний на выходе третьего 25 блока сравнения инициируется сигнал тревоги, который проходя через логический элемент «ИЛИ» 34 вызывает внеочередную передачу данных приемо-передатчиком 35 по радиоканалу или каналу сотовой связи в диспетчерскую службу энергетической компании для принятия мер, препятствующих возможному развитию неблагоприятных событий.
Этим достигается контроль такого явления, как «пляска» проводов.
Плановая передача данных приемо-передатчиком 35 по радиоканалу или каналу сотовой связи в диспетчерскую службу энергетической компании производится по сигналу от генератора тактовых импульсов 36 посредством выхода инициирования обмена, соединенным с входом логического элемента «ИЛИ» 34, который инициирует плановую по времени передачу данных приемопередатчиком 35 по радиоканалу или каналу сотовой связи в диспетчерскую службу энергетической компании.
Величина сигнала, пропорционального току в проводе 1 воздушной линии электропередач от разъемного трансформатора тока 11 через первый 29 ограничитель напряжения и первый 20 выпрямитель подается на вторые входы первого 23 и второго 24 блоков сравнения и на приемопередатчик 35 для передачи значения тока в проводе 1 в диспетчерскую службу энергетической компании.
Допустимый эксплуатационный диапазон изменения величины тока в проводнике 1 устанавливается задатчиком 27 минимально допустимого тока и задатчиком 28 максимально допустимого тока. Если величина тока находится в установленном диапазоне, то первый 23 и второй 24 блоки сравнения не срабатывают и сигнал инициирования тревоги не вырабатывается. При выходе величина тока из установленного диапазона, срабатывает первый 23 (нижний предел) или второй 24 (верхний предел) блок сравнения и на выходе блока инициируется сигнал тревоги, который проходя через логический элемент «ИЛИ» 34 вызывает внеочередную передачу данных приемопередатчиком 35 по радиоканалу или каналу сотовой связи в диспетчерскую службу энергетической компании для принятия мер, препятствующих возможному развитию неблагоприятных событий.
Количество случаев снижения величины тока ниже допустимого фиксируется вторым 18 счетчиком импульсов, а количество превышения выше допустимого фиксируется третьим 19 счетчиком импульсов. Эти данные поступают на приемо-передатчик 35 для передачи в диспетчерскую службу энергетической компании.
Периодический сброс накопленных значений первого 17, второго 18 и третьего 19 счетчиков импульсов и сброс значений первого 14 и второго 15 интеграторов производится выходом сброса генератора тактовых импульсов 36 с настраиваемым временем периода сброса. Подсчет количества срабатываний первым 17, вторым 18 и третьем 19 счетчиками импульсов за установленное время между сбросами позволяет определить частоту срабатываний по выходам за установленные пределы для передачи через приемо-передатчик 35 в диспетчерскую службу энергетической компании.
Питание устройства осуществляется непосредственно от трансформатора тока 11. Величина тока преобразуется в напряжение вторым 30 ограничителем напряжения, который ограничивает возможные выбросы напряжения. Затем напряжение выпрямляется третьим 22 выпрямителем, сглаживается фильтром 31 питания интеллектуального блока, энергия накапливается (аккумулируется) в ионисторе 32 и полученное напряжение стабилизируется стабилизатором 33 питания интеллектуального блока устройства.
Испытания заявляемого устройства на воздушных линиях электропередач ООО «Тулэнерго» показали высокую эффективность контроля эксплуатационных показателей линий в реальном времени, обеспечили своевременное информирование специалистов предприятия о зафиксированных выходах значений тока и вибрации за допустимые пределы, наличии «пляски» и обрыва проводов, позволили оценить эффективность гашения вибрации
Таким образом достигается расширение функциональных возможностей устройства за счет измерения механических колебаний проводов воздушных линий электропередач и значений допустимых изменений протекающих токов для обеспечения мониторинга процесса гашения вибраций, пляски и обрыва проводов и протекающих токов.
Источники информации.
1. Патент РФ №2249284. Унифицированный гаситель вибрации // Дубинич Л.А. и др. H02G 7/14, заявл. 18.03.2003 г., опубл. 27.03.2005 г. Бюл. №9.
2. Патент РФ №2180765. Гаситель вибрации // Рыжов С.В. и др. H02G 7/14, заявл. 03.07.2000 г., опубл. 20.03.2002 г. Бюл. №8.
3. Патент РФ №2483408. Гаситель вибрации // Козлов К.С.и др. H02G 7/14, заявл. 08.11.2011 г., опубл. 27.05.2013 г. Бюл. №15.