RU100682U1 - Устройство для измерения гололедной и ветровой нагрузок на воздушных линиях электропередачи - Google Patents

Abstract

Устройство для измерения гололедной и ветровой нагрузок на воздушных линиях электропередачи, содержащее датчик силы, подвешенный между траверсой опоры и гирляндой изоляторов с фазным проводом, измерительный прибор и канал телепередачи, отличающееся тем, что в него дополнительно введены датчики крена, закрепленные на гирлянде изоляторов и на теле опоры, датчик температуры и контроллер опроса, причем в качестве канала телепередачи выбраны передающий и принимающий радиомодемы, а в качестве измерительного прибора - компьютер, при этом датчики силы, крена и температуры подсоединены к входу контроллера опроса, выход которого подключен к входу передающего радиомодема, а выход принимающего радиомодема электрически связан с входом компьютера.

Description

Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть использовано для дистанционного контроля гололедной нагрузки на проводе промежуточного пролета воздушной линии электропередачи.

Известно устройство для определения предельных гололедных нагрузок на проводах линии электропередачи, включающее траверсу с закрепленными на ней изоляторами с контролируемым фазным проводом и крепежной арматурой, чувствительный элемент, преобразователь перемещения в код, содержащий кодирующее устройство и связанное с ним считывающее устройство, определяющее гололедную нагрузку в виде цифрового сигнала. На опоре траверсы установлен преобразователь перемещения гололедных нагрузок на фазном проводе. Второй чувствительный элемент установлен на тросостойке в преобразователе перемещения гололедных нагрузок на тросе. Чувствительные элементы кинематически связаны посредством тяги с поворотным рычагом, установленным на свободном конце каждой траверсы (патент РФ №2309504, кл. H02G 7/16. Опубл. 27.10.2007 г. Бюл.№30).

Но у этого устройства велика вероятность ложного срабатывания, т.к. оно срабатывает не только на возникновение отложений на проводе, но и на ветровые нагрузки.

Известно также устройство обнаружения отложений на проводе промежуточного пролета воздушной линии электропередачи, содержащее устройство телепередачи, измеритель относительного направления ветра, измеритель скорости ветра, четыре функциональных преобразователя, формирователь порога, два пороговых элемента, логический элемент ИЛИ и два силоизмерительных датчика, каждый из которых подвешен подвижно между траверсой опоры и соответствующей гирляндой изоляторов. Нижние концы обеих гирлянд соединены между собой шарнирно, образуя V-образную подвеску, к которой прикреплен провод. А верхние концы датчиков крепятся к траверсе опоры на расстоянии друг от друга, равном длине гирлянды изоляторов с датчиком, образуя с V-образной подвеской равносторонний треугольник (патент РФ №2291536, кл. Н02G 7/16, Н04В 3/54. Опубл. 10.01.2007 г. Бюл.№1).

Однако, при отсутствии ветра это устройство не отличает незначительные отложения на проводе от изменения тяжения провода под действием перепада температур окружающего воздуха. Кроме того для технической реализации этого устройства необходимо внести существенные изменения в конструкцию линии.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по своей технической сущности является устройство для измерения гололедной и ветровой нагрузок на воздушных линиях электропередачи, содержащее магнитоупругий датчик силы, подвешенный между траверсой опоры и гирляндой изоляторов с фазным проводом и подключенный через первый блок выделения амплитуды сигнала и первый канал телепередачи к первому измерительному прибору, а также первый датчик тока со вторым блоком выделения амплитуды сигнала, подключенным к первому входу блока деления, суммирующий усилитель между вторым блоком выделения амплитуды сигнала и первым входом блока деления и второй датчик тока, который подключен ко второму входу введенного суммирующего усилителя и ко второму входу блока деления, выход которого подключен к управляющим входам двух дополнительно введенных нелинейных преобразователей, первый из которых включен между первым блоком выделения амплитуды сигнала и первым каналом телепередачи, а второй включен между первым блоком выделения амплитуды сигнала и дополнительно введенным вторым каналом телепередачи с подключенным к нему вторым измерительным прибором. Причем в качестве первого датчика тока использован укрепленный на траверсе опоры магнитный трансформатор тока с осью, совпадающей с осью гирлянды изоляторов при отсутствии ветровой нагрузки, а в качестве второго датчика тока использован магнитный трансформатор тока, совмещенный с магнитоупругим датчиком силы и с ориентацией оси перпендикулярно оси гирлянды изоляторов в плоскости, проходящей через ось гирлянды изоляторов перпендикулярно оси фазного провода (патент РФ №2145758, кл. Н02G 7/16. Опубл. 20.02.2000 г. Бюл.№5).

Недостатком известного устройства является то, что оно при отсутствии тока в линии не определяет ветровую составляющую внешней нагрузки на линию, а также то, что при направлении ветра, отличным от перпендикулярного к линии, не учитывает полную ветровую составляющую внешней нагрузки, что приводит к большому числу ложных срабатываний.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение эффективности измерений массы отложений при любых метеорологических условиях.

Поставленная задача решается тем, что в устройство для измерения гололедной и ветровой нагрузок на воздушных линиях электропередачи, содержащее датчик силы, подвешенный между траверсой опоры и гирляндой изоляторов с фазным проводом, измерительный прибор и канал телепередачи, дополнительно введены датчики крена, закрепленные на гирлянде изоляторов и на теле опоры, датчик температуры и контроллер опроса. Причем в качестве канала телепередачи выбраны передающий и принимающий радиомодемы, а в качестве измерительного прибора - компьютер. При этом датчики силы, крена и температуры подсоединены к входам контроллера опроса, выход которого подключен к входу передающего радиомодема, а выход принимающего радиомодема электрически связан с входом компьютера.

Введение для гирлянды изоляторов датчиков крена позволяет определить наклон гирлянды изоляторов во всех плоскостях, происходящий либо под воздействием ветра, либо от наклона тела опоры. В случае наклона гирлянды изоляторов под воздействием ветра можно определить с помощью этих датчиков и датчика силы ветровую нагрузку.

А введение датчиков крена для тела опоры дает возможность определить наклон опоры также во всех плоскостях, что позволяет выделить из общего угла наклона угол наклона гирлянды изоляторов под действием силы ветра. При этом уменьшается количество ложных срабатываний устройства.

Введенный же датчик температуры регистрирует температуру окружающего воздуха, по которой косвенно определяют температуру провода.

Подсоединение датчиков силы, крена и температуры к входу введенного контроллера опроса создает условия для их опроса и формирования пакета информации.

А выбор в качестве канала телепередачи передающего и принимающего радиомодемов позволяет передавать и принимать информацию на больших расстояниях от мест установки устройства.

Подключение же выхода контроллера опроса к передающему радиомодему дает возможность последнему транслировать сформированные пакеты информации на принимающий радиомодем.

Электрическая связь выхода принимающего радиомодема с входом компьютера создает условия для получения информации компьютером.

А компьютер позволяет обрабатывать, отображать и накапливать полученную от принимающего радиомодема информацию.

Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройства путем одновременного непрерывного контроля гололедной и ветровой нагрузок.

На фиг.1 показана функциональная схема устройства, на фиг.2 - векторные диаграммы работы датчиков силы и датчиков крена. Устройство для измерения гололедной и ветровой нагрузок на воздушных линиях электропередачи содержит связанные с передающим радиомодемом 1 датчик силы 2, подвешенный между траверсой 3 опоры 4 и гирляндой изоляторов 5 с фазным проводом 6, закрепленные в месте крепления датчика силы 2 датчик крена 7 для измерения наклона гирлянды изоляторов 5 в плоскости, перпендикулярной оси визирования линии и проходящей через гирлянду изоляторов 5, и датчик крена 8 для измерения наклона гирлянды изоляторов 5 в плоскости, параллельной оси визирования линии и проходящей через гирлянду изоляторов 5, установленные на теле промежуточной опоры 4 датчик крена 9 для измерения наклона тела опоры 4 в плоскости, перпендикулярной оси визирования линии и проходящей через тело опоры 4, и датчик крена 10 для измерения наклона тела опоры 4 в плоскости, параллельной оси визирования линии и проходящей через тело опоры 4, размещенный в месте крепления датчика силы 2 датчик температуры 11, расположенный на траверсе 3 опоры 4 контроллер опроса 12. Датчики силы 2, крена 7, 8, 9, 10 и температуры 11 подсоединены соответственно к входам 13, 14, 15, 16, 17, 18 контроллера опроса 12, выход 19 которого подключен к входу 20 передающего радиомодема 1. А выход 21 принимающего радиомодема 22 электрически связан с входом 23 компьютера 24.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы Д, α₁, β₁, α₂, β₂, T соответственно с датчика силы 2, датчиков крена 7, 8, 9, 10 и с датчика температуры 11 (фиг.1) поступают на контроллер опроса 12, где формируется пакет информации. Затем сигналы Д, α₁, β₁, α₂, β₂, T с выхода 19 контроллера опроса 12 поступают на вход 20 передающего радиомодема 1, с которого эти сигналы поступают на принимающий радиомодема 22, установленного в диспетчерском пункте 25. Здесь же, в диспетчерском пункте 25, находится и компьютер 24, на котором обрабатываются по нижеприведенному алгоритму поступившие с выхода 21 принимающего радиомодема 22 сигналы.

Силовая нагрузка на фазный провод 6 промежуточной опоры 4 и, следовательно, на траверсу 3 в общем случае состоит (фиг.2) из трех составляющих: Р_0T, m, P_в.

где: Р_0Т=P₀+P_пр.T - суммарная нагрузка от веса провода с изоляцией и сцепной арматурой;

Р₀ - вес гирлянды изоляторов 5 со сцепной арматурой;

Р_пр.Т - вес голого фазного провода 6 при температуре окружающего воздуха Т;

m - масса отложений;

Р_в - ветровая нагрузка.

Рассмотрим основные возможные варианты нагрузок на фазный провод 6 промежуточной опоры 4.

Режим 1 (фиг.2а) - отложений на фазном проводе 6 нет (m=0), ветра нет (P_в=0). Следовательно, Д=Р_0Т.

Режим 2 (фиг.2б) - отложения на фазном проводе 6 есть (m≠0), ветра нет (Р_в=0). Следовательно, Д=Р_0Т+m.

Режим 3 (фиг.2в) - отложений на фазном проводе 6 нет (m=0), ветер есть (P_в≠0). При этом сигнал с датчика силы 2 равен а ветровая нагрузка равна

Режим 4 (фиг.2г) - отложения на фазном проводе 6 есть (m≠0), ветер есть (Р_в≠0). Сигнал с датчика силы 2 равен . Тогда масса отложений равна а ветровая нагрузка равна

Таким образом, получив на диспетчерский пункт 25 величины сигналов Д, α₁, β₁, α₂, β₂, T выбирают табличное значение Р_0Т и определяют с высокой точностью массу отложений на фазном проводе 6 промежуточной опоры 4 воздушной линии электропередачи по формуле: . Если m=0, то это свидетельствует об отсутствии отложений. А если m>0, то это свидетельствует о наличии отложений. Кроме того с помощью диаграмм (фиг.2 в, г) определяют давление ветра на фазный провод 6 по формуле:

Claims (1)

1. Устройство для измерения гололедной и ветровой нагрузок на воздушных линиях электропередачи, содержащее датчик силы, подвешенный между траверсой опоры и гирляндой изоляторов с фазным проводом, измерительный прибор и канал телепередачи, отличающееся тем, что в него дополнительно введены датчики крена, закрепленные на гирлянде изоляторов и на теле опоры, датчик температуры и контроллер опроса, причем в качестве канала телепередачи выбраны передающий и принимающий радиомодемы, а в качестве измерительного прибора - компьютер, при этом датчики силы, крена и температуры подсоединены к входу контроллера опроса, выход которого подключен к входу передающего радиомодема, а выход принимающего радиомодема электрически связан с входом компьютера.