RU126144U1 - Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (варианты) - Google Patents

Abstract

1. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП), состоящее из последовательно соединенных между собой средства для снятия первичной информации, средства усиления, средства обработки информации и средства передачи информации, при этом средство для снятия первичной информации выполнено в виде, по меньшей мере, одного датчика магнитного поля и по меньшей мере одного датчика электрического поля, закрепленных на опоре ВЛЭП и подключенных к средству усиления, каждый датчик магнитного поля выполнен в виде катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником и датчик электрического поля - в виде конденсатора, а средство передачи информации выполнено в виде радиопередающего модуля, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено средством индикации, электрически связанным со средством обработки информации, средством фильтрации для каждого датчика электрического поля, выполненным в виде полосового фильтра, настроенного на промышленную частоту, средством усиления и автономным блоком питания, электрически связанным со средством обработки информации и выполненным в виде основного источника питания, например литиевой батареи с подключенным к нему стабилизатором напряжения, причем устройство содержит, предпочтительно, 2-3 датчика электрического поля и 2-3 датчика магнитного поля, а пластины датчиков электрического поля выполнены из диэлектрика, металлизированного медью, расположены на расстоянии одна от другой, предпочтительно, равном 10-20 см, и ориентированы параллельно проводам ВЛЭП, и датчики магнитного поля, выполнены в виде резонансных контуров, настро

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области измерительной техники, а, именно, к измерению магнитных и электрических величин и в частности к определению местоположения повреждений в разветвленных воздушных линиях электропередачи.

Уже известно устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП), состоящее из последовательно соединенных средства для снятия первичной информации, средства обработки сигналов и информации и средства передачи информации, причем средство для снятия первичной информации выполнено в виде одного датчика магнитного поля и одного датчика электрического поля, закрепленных на опоре ВЛЭП и подключенных ко входу средства обработки сигналов и информации, и средство передачи информации, выполненное в виде радиопередающего модуля GSM/GPRS, включающего средство усиления сигналов, при этом каждый датчик магнитного поля выполнен в виде катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником, регистрирующей суммарную индукцию, датчик электрического поля - в виде конденсатора, регистрирующей суммарную напряженность, а средство для обработки сигналов выполнено в виде двух блоков, каждый из которых состоит из последовательно соединенных усилителя и порогового устройства, ко входам блоков подключены датчики магнитного и электрического полей, а выходы блоков соединены со входами средства обработки информации, выполненного в виде блока логического сравнения, содержащего в себе данные об аварийных режимах./Патент РФ №100632, G01R 31/08, опубл.2012 г./

Выше указанное известное устройство для определения местоположения и вида повреждения на воздушной линии электропередачи предназначено для повышения оперативности и точности определения вида аварийного режима на ВЛЭП.

Поскольку датчики первичной информации измеряют суммарное электрическое и магнитное поле линии в некоторой точке пространства, устройство не имеет информации о физических процессах, проходящих в каждом из проводов линии. Кроме того, устройство не способно отделить поля, создаваемые проводами линии от внешних полей, создаваемых находящимися рядом объектами. В следствие этого существенно снижается достоверность выданной устройством информации об аварии. Кроме того вывод о виде повреждения при таком способе измерения носит лишь предположительный характер ввиду нестабильности аварийных процессов и высокой погрешности измерения.

Обработка сигнала путем пропускания его через пороговое устройство еще сильнее снижает возможности по анализу аварийного процесса, поскольку на входе обрабатывающего устройства остается только информация о превышении или принижении некоторого порога по величине или скорости изменения сигнала.

В результате анализа этой информации невозможно достоверно сделать вывод о виде повреждения, его местоположении и указать, в каком именно проводе оно произошло, что крайне необходимо для сокращения срока поиска и ликвидации повреждения.

Кроме того известное устройство не имеет в своем составе блока индикации, что не позволяет получить информацию о повреждении воздушной линии электропередач обслуживающему ее ремонтному персоналу. Передача данных о повреждении линии электропередач через GPRS/GSM модем значительно усложняет и удорожает внедрение данного устройства.

Также данный способ передачи не является надежным средством передачи данных, так как зависит от качества обслуживания оператором сотовой связи и загрузки сотовой сети использованием по прямому назначению. Использование только GSM/GPRS для оповещения о фиксации аварии сильно сокращает область применения устройства, исключая из нее области, не охваченные покрытием сотовой связи.

Задача предлагаемого технического решения состоит в повышении точности определения местоположения разветвленной воздушной линии электропередачу и вида повреждений и сокращении срока поиска повреждений.

Предлагается три варианта исполнения предлагаемого технического решения

Для решения поставленной задачи с достижением заявленного технического результата в известном устройстве для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи ВЛЭП), состоящем из последовательно соединенных между собой средства для снятия первичной информации, средства усиления, средства обработки информации, и средства передачи информации, при этом средство для снятия первичной информации выполнено в виде по меньшей мере одного датчика магнитного поля и по меньшей мере одного датчика электрического поля, закрепленных на опоре ВЛЭП и подключенных к средству усиления, каждый датчик магнитного поля выполнен в виде катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником и датчик электрического поля - в виде конденсатора, а средство передачи информации, выполнено в виде радиопередающего модуля, согласно первому варианту использования предлагаемой полезной модели, оно дополнительно снабжено средством индикации, электрически связанным со средством обработки информации, средством фильтрации для каждого датчика электрического поля, выполненным в виде полосового фильтра, настроенного на промышленную частоту, средством усиления и автономным блоком питания, электрически связанным со средством обработки информации и выполненным в виде основного источника питания, например, литиевой батареи с подключенным к нему стабилизатором напряжения, причем устройство содержит, предпочтительно, 2-3 датчика электрического поля и 2-3 датчика магнитного поля, а пластины /обкладки конденсатора/ датчиков электрического поля выполнены из диэлектрика, металлизированного медью, расположены на расстоянии одна от другой, предпочтительно, равном 10-20 см., и ориентированы параллельно проводам ВЛЭП, и датчики магнитного поля, выполнены в виде резонансных контуров, настроенных на промышленную частоту, содержащих катушки индуктивности с сердечниками, выполненными из термостабильного материала и расположенными в плоскости, перпендикулярной проводам ВЛЭП с возможностью измерения проекций суммарного магнитного поля от всех проводов ВЛЭП в разных направлениях.

Для первого и третьего вариантов исполнения предлагаемого устройства могут быть выполнены следующие признаки:

Резонансные контуры датчиков магнитного поля и средства фильтрации могут быть выполнены перестраиваемыми по частоте с 50 Гц на частоту одиннадцатой гармоники промышленной частоты 550 Гц.

Устройство дополнительно может быть снабжено блоком синхронизации временной шкалы посредством навигационной спутниковой системы, подключенным к средству обработки информации.

Устройство дополнительно может быть снабжено датчиком температуры и датчиком влажности, подключенными к средству обработки информации.

Средство индикации может быть выполнено в виде блока магнитных флажков со светопоглощающим, темным, предпочтительно, черным и светоотражающим, светлым и ярким, предпочтительно, желтым покрытиями противоположных сторон каждого магнитного флажка и установлено с возможностью поворота флажка светоотражающим покрытием наружу в момент повреждения ВЛЭП для очевидности этого повреждения. Такое выполнение средства индикации позволяет издалека обнаружить место повреждения сети.

Блок магнитных флажков может содержать, предпочтительно, 14 флажков, выполненных с возможностью индикации определенных видов повреждений ВЛЭП. Средство индикации может быть выполнено в виде светодиодов.

Автономный блок питания может быть снабжен дополнительным источником питания, выполненным в виде солнечной батареи.

Радиопередающий модуль может быть выполнен с возможностью работы по принципу «точка-точка».

Радиопередающий модуль может быть выполнен с возможностью работы по принципу самоорганизующейся сети

Радиопередающий модуль может быть выполнен с возможностью работы согласно стандарту GSM/GPRS.

Для решения поставленной задачи по второму варианту использования с достижением заявленного технического результата предлагается устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередач (ВЛЭП), состоящее из последовательно соединенных между собой средства для снятия первичной информации, средства усиления, средства обработки информации, и средства передачи информации, при этом средство для снятия первичной информации выполнено в виде по меньшей мере одного датчика магнитного поля и по меньшей мере одного датчика электрического поля, подключенных к средству усиления, каждый датчик магнитного поля выполнен в виде катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником и датчик электрического поля - в виде конденсатора, а средство передачи информации, выполнено в виде радиопередающего модуля, согласно предлагаемой полезной модели, оно дополнительно снабжено, средством индикации, электрически связанным со средством обработки информации, средством фильтрации для каждого датчика электрического поля, выполненным в виде полосового фильтра, настроенного на промышленную частоту, средством усиления, и автономным блоком питания, электрически связанным со средством обработки информации и выполненным в виде основного источника питания, например, литиевой батареи с подключенным к нему стабилизатором напряжения, при этом устройство содержит по меньшей мере три датчика электрического поля, выполненных в виде изоляторов, подвешенных каждый к своему проводу ВЛЭП, и по меньшей мере три датчика магнитного поля, выполненных в виде резонансных контуров, настроенных на промышленную частоту, содержащих катушки индуктивности с сердечниками, выполненными из термостабильного материала, и расположенными по одному под каждым изолятором в плоскости, перпендикулярной проводам ВЛЭП, и с возможностью измерения магнитного поля от каждого из проводов ВЛЭП.

Так же как и для первого варианта исполнения во втором варианте возможно выполнение следующих признаков:

Резонансные контуры датчиков магнитного поля и средства фильтрации могут быть выполнены перестраиваемыми по частоте с 50 Гц на частоту одиннадцатой гармоники промышленной частоты 550 Гц.

Устройство дополнительно может быть снабжено блоком синхронизации временной шкалы посредством навигационной спутниковой системы, подключенным к средству обработки информации.

Устройство дополнительно может быть снабжено датчиком температуры и датчиком влажности, подключенными к средству обработки информации.

Средство индикации может быть выполнено в виде блока магнитных флажков со светопоглощающим, предпочтительно, черным и светоотражающим, предпочтительно, желтым покрытиями противоположных сторон каждого магнитного флажка и установлено с возможностью поворота флажка светоотражающим покрытием наружу в момент повреждения ВЛЭП. Такое выполнение средства индикации позволяет издалека обнаружить место повреждения сети.

Блок магнитных флажков может содержать, предпочтительно, 14 флажков, выполненных с возможностью индикации определенных видов повреждений ВЛЭП. Средство индикации может быть выполнено в виде светодиодов.

Радиопередающий модуль может быть выполнен с возможностью работы по принципу «точка-точка».

Радиопередающий модуль может быть выполнен с возможностью работы по принципу самоорганизующейся сети

Радиопередающий модуль может быть выполнен с возможностью работы согласно стандарту GSM/GPRS.

Кроме того для второго варианта исполнения полезной модели автономный блок питания может быть снабжен дополнительным источником питания, выполненным в виде солнечной батареи. Также стабилизатор автономного блока питания может быть электрически соединен с изоляторами с возможностью использования токов утечки через них в качестве второго дополнительного источника питания.

Для решения поставленной задачи по третьему варианту исполнения в устройстве для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП), состоящем из средства для снятия первичной информации, средства усиления, средства обработки информации, и средства передачи информации, при этом средство для снятия первичной информации выполнено в виде по меньшей мере одного датчика магнитного поля и по меньшей мере одного датчика электрического поля, подключенных к средству усиления, каждый датчик магнитного поля выполнен в виде катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником и датчик электрического поля - в виде конденсатора, а средство передачи информации, выполнено в виде радиопередающего модуля, согласно предлагаемой полезной модели, оно дополнительно снабжено средством индикации, электрически связанным со средством обработки информации, средством фильтрации для каждого датчика электрического поля, выполненным в виде полосового фильтра, настроенного на промышленную частоту, средством усиления, и автономным блоком питания, электрически связанным со средством обработки информации и выполненным в виде основного источника питания, например, литиевой батареи, с подключенным к ней стабилизатором напряжения, при этом по одному датчику электрического поля и по одному датчику магнитного поля выполнены закрепленными непосредственно на каждом проводе ВЛЭП, и объединенными в единый измерительный блок каждого провода ВЛЭП, и устройство содержит по меньшей мере три измерительных блока, а каждый измерительный блок включает свой дополнительный автономный источник питания и свое автономное средство передачи информации в виде беспроводного средства радиосвязи, выполненного с возможностью осуществления радиосвязи со средством обработки информации, и каждый датчик магнитного поля выполнен в виде тороидальной катушки с разъемным сердечником, изготовленным из термостабильного материала и надетым на каждый провод ВЛЭП, каждый датчик электрического поля выполнен в виде пластины из диэлектрика, металлизированного медью, охватывающей провод ВЛЭП в плоскости его поперечного сечения по меньшей мере с трех сторон.

Сущность предлагаемого устройства поясняется графически.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства, выполненного согласно первому варианту исполнения.

На фиг.2 представлена схема предлагаемого устройства, выполненного согласно второму варианту исполнения.

На фиг.3 представлена схема предлагаемого устройства, выполненного согласно третьему варианту исполнения.

Представленное на фиг.1 устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП), выполненное согласно первому варианту исполнения, состоит из средства 1 для снятия первичной информации, закрепленного на опоре 2 ВЛЭП, состоящего из трех датчиков 3, 4, 5 электрического поля и трех датчиков 6, 7, 8 магнитного поля, электрически подключенных к средствам 9, 10, 11, 12, 13, 14 усиления, соответственно, таким образом, что ко входу каждого средства усиления подключен только один датчик, т.е. каждый датчик магнитного или каждый датчик электрического поля подключен к своему средству усиления.

Кроме того устройство снабжено средствами 15, 16, 17 фильтрации сигналов, поступающих от каждого датчика 3, 4, 5 электрического поля, соответственно, при этом каждое средство фильтрации, выполнено в виде полосового фильтра, настроенного на промышленную частоту 50 Гц. с возможностью перенастройки на частоту одиннадцатой гармоники промышленной частоты 550 Гц.

Устройство также содержит средство 18 обработки информации и средство 19 передачи информации, выполненное в виде радиопередающего модуля, причем выход из средства 18 обработки информации подключен ко входу в средство 19 передачи информации.

Радиопередающий модуль средства 19 передачи информации может быть выполнен с возможностью поддержки технологии самоорганизующейся сети или с возможностью поддержки связи типа «точка-точка» или в виде радиопередающего модуля стандарта GSM/GPRS.

При этом вход средства 18 обработки информации соединен непосредственно с выходом средства усиления каждого датчика магнитного поля и соединен посредством средства фильтрации с каждым датчиком электрического поля.

Датчики магнитного поля выполнены в виде резонансных контуров, настроенных на промышленную частоту 50 Гц. с возможностью настройки резонанса на частоту одиннадцатой гармоники промышленной частоты 550 Гц.

Каждый датчик магнитного поля содержит катушку индуктивности с сердечником/ не показаны/, соответственно, выполненным из термостабильного материала и расположенным в плоскости, перпендикулярной проводам 20-22 ВЛЭП с возможностью измерения проекций суммарного магнитного поля от всех проводов ВЛЭП в разных направлениях.

Каждый датчик 3 или 4 или 5 электрического поля выполнен в виде конденсатора 25. Пластины-обкладки /не показаны/ каждого конденсатора датчиков электрического поля выполнены из диэлектрика, металлизированного медью, и расположены на расстоянии одна от другой, предпочтительно, равном 10- 20 см., причем поверхность пластин ориентирована параллельно проводам 20, 21, 22 ВЛЭП.

Устройство также содержит средство 23 индикации и автономный блок 24 питания, каждый из которых электрически связан своим выходом со средством 18 обработки информации. Автономный блок 24 питания содержит основной источник 25 питания, выполненный в виде, например, литиевой батареи и дополнительный источник 26 питания, выполненный в виде солнечной батареи, причем оба источника питания подключены к стабилизатору 27 напряжения.

Устройство также содержит блок 28 синхронизации временной шкалы посредством навигационной спутниковой системы, а также датчик 29 температуры и датчик 30 влажности, подключенные электрически каждый своим выходом к средству 18 обработки информации.

Средство 23 индикации связано со средством 18 обработки информации и может быть выполнено как в виде блока магнитных флажков /не показаны/, так и в виде светодиодов /не показаны/. Средство 23 индикации, выполненное в виде блока магнитных флажков, снабжено светопоглощающим, черным и светоотражающим, желтым покрытиями противоположных сторон каждого магнитного флажка и установлено с возможностью поворота флажка светоотражающим покрытием наружу, для очевидности с дальнего расстояния, в момент повреждения ВЛЭП.

Блок магнитных флажков содержит, например, 14 флажков/не показаны/, выполненных с возможностью индикации определенных видов повреждений ВЛЭП.

Представленное на фиг.2 устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП), выполненное согласно второму варианту исполнения, содержит три датчика 3, 4, 5 электрического поля, выполненных в виде изоляторов, подвешенных каждый к своему проводу ВЛЭП, и по меньшей мере три датчика 6, 7, 8 магнитного поля, выполненных в виде резонансных контуров, настроенных на промышленную частоту 50 Гц. с возможностью настройки резонанса на частоту одиннадцатой гармоники промышленной частоты 550 Гц. Все датчики электрически подключены к средствам 9, 10, 11, 12, 13, 14 усиления, таким образом, что ко входу каждого средства усиления подключен только один датчик 6 или 7 или 8 магнитного или один датчик 3 или 4 или 5 электрического поля, соответственно, т.е. каждый датчик магнитного или каждый датчик электрического поля подключен к своему средству усиления.

Устройство дополнительно снабжено средством 28 индикации, электрически связанным со средством 18 обработки информации.

Средства 15, 16, 17 фильтрации для каждого датчика электрического поля, выполнены в виде полосовых фильтров, настроенных на промышленную частоту 50 Гц. Устройство также снабжено автономным блоком 24 питания, электрически связанным со средством 18 обработки информации и выполненным в виде основного источника 25 питания, например, литиевой батареи с подключенным к ней стабилизатором 27 напряжения.

Датчики 6-8 магнитного поля, выполненные в виде резонансных контуров, содержат катушки индуктивности с сердечниками, выполненными из термостабильного материала, и расположенными по одному под каждым изолятором 3, 4, 5 в плоскости, перпендикулярной проводам ВЛЭП, с возможностью измерения магнитного поля от каждого из проводов ВЛЭП.

Автономный блок 24 питания снабжен дополнительным источником 26 питания, выполненным в виде солнечной батареи.

Стабилизатор 27 напряжения автономного блока 24 питания электрически соединен с датчиками 3,4, 5, электрического поля в виде изоляторов с возможностью использования токов утечки через эти изоляторы в качестве второго дополнительного источника 31 питания.

Также как в первом варианте исполнения средство 23 индикации может быть выполнено в виде блока магнитных флажков со светопоглощающим /темным, предпочтительно, черным/ и светоотражающим /светлым, предпочтительно, желтым/ покрытиями противоположных сторон каждого магнитного флажка, и установлено с возможностью поворота флажка светоотражающим покрытием наружу с возможностью очевидности повреждения ВЛЭП в момент этого повреждения

Средство 23 индикации может быть выполнено в виде светодиодов /не показаны/.

Блок магнитных флажков содержит, например, 14 флажков /не показаны/, выполненных с возможностью индикации определенных видов повреждений ВЛЭП.

Резонансные контуры датчиков 6-8 магнитного поля могут быть выполнены перестраиваемыми, с возможностью настройки резонанса на частоту одиннадцатой гармоники промышленной частоты 550 Гц.

Средства 15-17 фильтрации могут быть выполнены в виде полосовых фильтров. Они подключены между каждым датчиком электрического поля и средством 18 обработки информации.

Радиопередающий модуль средства 19 передачи информации может быть выполнен с возможностью поддержки технологии самоорганизующейся сети или с возможностью поддержки связи типа «точка-точка» или в виде радиопередающего модуля стандарта GSM/GPRS

Устройство дополнительно может быть снабжено блоком 28 синхронизации временной шкалы посредством навигационной спутниковой системы, электрически связанным со средством 18 обработки информации своим выходом.

Устройство дополнительно может быть снабжено датчиком 29 температуры и датчиком 30 влажности.

Представленное на фиг.3 устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (КВЛЭП), выполненное согласно третьему варианту исполнения, содержит по одному датчику электрического поля и по одному датчику магнитного поля, закрепленным непосредственно на каждом проводе ВЛЭП и объединенным в единый измерительный блок каждого провода ВЛЭП. Так, устройство содержит по меньшей мере три измерительных блока 32, 33, 34 для каждого провода 20, 21, 22 соответственно. Каждый измерительный блок содержит свой дополнительный автономный источник питания измерительного блока и свое автономное средство передачи информации в виде беспроводного средства радиосвязи.

Так, на проводе 20 ВЛЭП закреплен измерительный блок 32, включающий свой дополнительный автономный источник 35 питания этого измерительного блока и свое автономное средство передачи информации в виде беспроводного средства 36 радиосвязи.

На проводе 21 ВЛЭП закреплен измерительный блок 33, включающий свой дополнительный автономный источник 37 питания этого измерительного блока и свое автономное средство передачи информации в виде беспроводного средства 38 радиосвязи.

На проводе 22 ВЛЭП закреплен измерительный блок 34, включающий свой дополнительный автономный источник 39 питания этого измерительного блока и свое автономное средство передачи информации в виде беспроводного средства 40 радиосвязи.

Беспроводные средства 36, 38, 40 радиосвязи каждого измерительного блока выполнено с возможностью осуществления радиосвязи со средством 18 обработки информации предлагаемого устройства.

При этом каждый датчик магнитного поля выполнен в виде тороидальной катушки с разъемным сердечником, изготовленным из термостабильного материала и надетым на каждый провод 20, 21, 22 ВЛЭП.

Кроме того устройство, выполненное по третьему варианту исполнения, снабжено средством фильтрации для каждого датчика магнитного поля. Так, датчик 6 магнитного поля подключен к входу средства 41 фильтрации, датчик 7 магнитного поля подключен к входу средств 42 фильтрации, датчик 8 магнитного поля подключен к входу средства 43 фильтрации.

Каждый датчик электрического поля выполнен в виде пластины из диэлектрика, металлизированного медью, охватывающей провод ВЛЭП в плоскости его поперечного сечения по меньшей мере с трех сторон. Так, датчики 3, 4, 5 электрического поля выполнены в виде охватывающих свой провод пластин. Все датчики электрически подключены к средствам 9, 10, 11, 12, 13, 14 усиления, таким образом, что к входу каждого средства усиления 9-14 подключен только один датчик 6 или 7 или 8 магнитного или один датчик 3 или 4 или 5 электрического поля, соответственно.

Средства 15, 16, 17 фильтрации для каждого датчика электрического поля, выполнены в виде полосовых фильтров, настроенных на промышленную частоту 50 Гц. Устройство снабжено автономным блоком 24 питания, электрически связанным со средством 18 обработки информации и выполненным в виде основного источника 25 питания, например, литиевой батареи и дополнительного источника 26 питания, выполненного в виде солнечной батареи, причем оба источника питания подключены к стабилизатору 27 напряжения.

Устройство дополнительно снабжено средством индикации 23, выполненным в виде блока магнитных флажков /не показаны/, снабжено светопоглощающим, черным и светоотражающим, желтым покрытиями противоположных сторон каждого магнитного флажка /не показаны/ и установлено с возможностью поворота флажка светоотражающим покрытием наружу, для очевидности с дальнего расстояния, в момент повреждения ВЛЭП. Устройство индикации 23 может быть выполнено в виде светодиодов. Блок магнитных флажков содержит, например, 14 флажков /не показаны/, выполненных с возможностью индикации определенных видов повреждений ВЛЭП.

Блок индикации 23 электрически связан со средством 18 обработки информации, средством фильтрации для каждого датчика магнитного и электрического поля, выполненным в виде полосового фильтра, настроенного на промышленную частоту 50 Гц,. с возможностью перенастройки на частоту одиннадцатой гармоники промышленной частоты 550 Гц. Устройство также содержит блок 28 синхронизации временной шкалы посредством навигационной спутниковой системы, а также датчик 29 температуры и датчик 30 влажности, подключенные электрически каждый своим выходом к средству 18 обработки информации.

Также в третьем варианте исполнения предлагаемой полезной модели радиопередающий модуль средства 19 передачи информации может быть выполнен с возможностью поддержки технологии самоорганизующейся сети или с возможностью поддержки связи типа «точка-точка» или в виде радиопередающего модуля стандарта GSM/GPRS. Работа устройства основана на обнаружении факта протекания тока короткого замыкания от питающего центра к месту повреждения. Устройство способно фиксировать как межфазные замыкания (двухфазные и трехфазные), так и однофазные замыкания на землю. Величина тока замыкания зависит от конкретной линии. При возникновении межфазного замыкания и, в некоторых случаях, замыкания на землю на питающей подстанции срабатывает защита и линия отключается. Таким образом, основным критерием для обнаружения повреждения линии является скачкообразное возрастание тока, протекающего по проводам линии и последующее пропадание напряжения в течении времени срабатывания защиты. Для обнаружения однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью без отключения линии защитой требуется более сложные критерий. В случае расположения датчиков тока и напряжения на опоре ЛЭП дополнительно анализируется изменение электрического поля, обусловленное тем, что потенциал одного из проводов линии становится равным потенциалу земли. В случае расположения датчиков тока и напряжения непосредственно на проводах линии, контролируется ток нулевой последовательности, равный току утечки на землю.

Так как при повреждении линии происходят значительные искажения формы токов и напряжений в проводах, то для повышения достоверности информации о наличии повреждения в контролируемой линии в измерительные тракты дополнительно может быть введена возможность измерения высшей гармоники промышленной частоты 50 Гц. Анализ и фиксация факта короткого замыкания происходит следующим образом. Информация с датчиков напряжения и датчиков тока в аналоговом виде (после фильтрации и усиления) поступает на блок средства обработки информации, в котором выполняется регистрации и анализ аварийных процессов. В последнем сигналы с датчиков оцифровываются и проходят математическую обработку и сравнение с критериями обнаружения повреждения линии. В случае обнаружения скачка тока более установленного оператором порога по величине или скорости нарастания, начинается регистрация аварийного процесса. Если в течении максимального времени срабатывания защиты напряжение линии опустилось ниже заданного порога, делается вывод о том, что было межфазное замыкание. Аналогично анализируются другие критерии. На основании этого анализа средство обработки информации принимает решение о типе аварии и о том, какие фазные провода были повреждены. В случае, если средство обработки информации зафиксировало аварию, полученная информация об аварийном процессе сохраняется в энергонезависимую память и подается управляющий сигнал на блок индикации и блок передачи информации. Блок индикации, получив сигнал о регистрации аварии, осуществляет переворот блока флажков светоотражающим покрытием наружу. Блок передачи информации, получив сигнал о регистрации аварии, устанавливает сеанс связи с устройством сбора информации и передает сохраненные данные об аварии. После этого средство обработки информации вновь переходит в режим поиска аварии. Блок средства индикации возвращается в исходное состояние автоматически при появлении напряжения на линии, по истечении определенного временного интервала, или оператором вручную (в зависимости от настроек устройства).

Собранная информация может быть использована на диспетчерском пункте для автоматического централизованного анализа и расчета расстояния до места аварии. Расстояние до места повреждения может быть вычислено импедансным методом (на основе величины измеренных токов и напряжений), либо, в случае если в состав устройства включен блок синхронизации временной шкалы, методом бегущей волны.

Дополнительно, для увеличения точности измерений, в состав устройства могут быть включены датчик влажности и датчик температуры, информация с которых может быть использована блоком средства обработки информации в процессе математической обработки для корректировки показаний датчиков напряжения и тока.

В состав устройства так же может быть включена солнечная батарея, позволяющая существенно увеличить срок службы автономного источника питания и, как следствие, упростить эксплуатацию устройства за счет более редкого технического обслуживания.

Анализ и фиксация факта короткого замыкания происходит следующим образом. В случае обнаружения скачка тока, вызванного повреждением контролируемой линии, начинается регистрация аварийного процесса. Если в течение заданного времени напряжение линии опустилось ниже заданного порога или произошло отключение линии защитой, делается вывод о том, что было замыкание. В зависимости от того, в каких фазных проводах линии был зафиксирован скачок тока, и в каких фазных проводах опускалось напряжение, блок регистрации аварийных процессов средства обработки информации 18 принимает решение о типе аварии и производит вычисление расстояния до места повреждения. Полученная информация сохраняется в энергонезависимую память и передается оператору. На встроенном индикаторе отображается сигнал о факте регистрации аварийного процесса. Индикатор возвращается в исходное состояние автоматически при появлении напряжения на линии, по истечении определенного временного интервала, или оператором вручную (в зависимости от настроек устройства). Вывод о повреждении линии так же может быть сделан на основании наличия тока нулевой последовательности.

Передача информации оператору может осуществляться одним из нескольких методом, в зависимости от требований и условий в конкретном случае:

1. С помощью радиопередающего модуля нелицензируемой частоты малой мощности. В этом случае оператор должен находиться в непосредственной близости от устройства (не более 500 м) и считывать данные с помощью переносного считывающего устройства.

2. С помощью радиопередающего модуля промышленной радиосвязи. В этом случае все устройства должны быть расположены в пределах зоны приема центра сбора информации.

3. С помощью радиопередающего модуля нелицензируемой частоты с поддержкой технологии самоорганизующейся сети. В этом случае, максимальная удаленность устройства от центра сбора информации может быть любой, но расстояние между двумя соседними устройствами не должно превышать половины радиуса действия одного передатчика - в этом случае обеспечивается надежность передачи данных и выход из строя одного устройства не разрушает цепь передачи данных остальных устройств.

4. С помощью радиопередающего модуля стандарта GSM/GPRS. В этом случае устройства должны находиться в пределах зоны покрытия оператора сотовой связи.

Таким образом, представленные варианты изобретения в своей совокупности позволяют решить задачу оперативного и достоверного определения места повреждения в разветвленной сети электропередач при предъявлении различных требований, как технического, так и экономического характера, что особенно важно для служб, эксплуатирующих подобные сети. Проведенные испытания показали простоту эксплуатации устройства и надежность его функционирования, что позволяет говорить об успешном достижении заявленного технического результата.///

В случае обнаружения скачка тока, вызванного повреждением контролируемой линии, начинается регистрация аварийного процесса. Если в течение заданного времени напряжение линии опустилось ниже заданного порога или произошло отключение линии защитой, делается вывод о том, что было замыкание. В зависимости от того, в каких фазных проводах линии был зафиксирован скачок тока, и в каких фазных проводах опускалось напряжение средство обработки информации принимает решение о типе аварии и производит вычисление расстояния до места повреждения.

Полученная информация сохраняется в энергонезависимую память и передается оператору.

На встроенном средстве индикации в виде магнитных флажков отображается сигнал о факте регистрации аварийного процесса. Индикатор возвращается в исходное состояние автоматически при появлении напряжения на линии, по истечении определенного временного интервала, или оператором вручную (в зависимости от настроек устройства). Вывод о повреждении линии также может быть сделан на основании наличия тока нулевой последовательности.

Передача информации оператору может осуществляться одним из нескольких методом, в зависимости от требований и условий в конкретном случае:

1. С помощью радиопередающего модуля нелицензируемой частоты малой мощности. В этом случае оператор должен находиться в непосредственной близости от устройства (не более 500 м) и считывать данные с помощью переносного считывающего устройства.

2. С помощью радиопередающего модуля промышленной радиосвязи. В этом случае все устройства должны быть расположены в пределах зоны приема центра сбора информации.

3. С помощью радиопередающего модуля нелицензируемой частоты с поддержкой технологии самоорганизующейся сети. В этом случае, максимальная удаленность устройства от центра сбора информации может быть любой, но расстояние между двумя соседними устройствами не должно превышать половины радиуса действия одного передатчика - в этом случае обеспечивается надежность передачи данных и выход из строя одного устройства не разрушает цепь передачи данных остальных устройств.

Предлагаемое устройство успешно прошло опытные испытания и подготовлено к внедрению.

Проведенные испытания показали простоту эксплуатации устройства и надежность его функционирования.

Применение предлагаемого устройства в вариантном исполнении позволит существенно повысить точность определения местоположения и вид повреждений в разветвленной воздушной линии электропередаче и сократить срока поиска повреждений, что особенно важно для служб, эксплуатирующих подобные линии электропередачи.

Claims (34)

1. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП), состоящее из последовательно соединенных между собой средства для снятия первичной информации, средства усиления, средства обработки информации и средства передачи информации, при этом средство для снятия первичной информации выполнено в виде, по меньшей мере, одного датчика магнитного поля и по меньшей мере одного датчика электрического поля, закрепленных на опоре ВЛЭП и подключенных к средству усиления, каждый датчик магнитного поля выполнен в виде катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником и датчик электрического поля - в виде конденсатора, а средство передачи информации выполнено в виде радиопередающего модуля, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено средством индикации, электрически связанным со средством обработки информации, средством фильтрации для каждого датчика электрического поля, выполненным в виде полосового фильтра, настроенного на промышленную частоту, средством усиления и автономным блоком питания, электрически связанным со средством обработки информации и выполненным в виде основного источника питания, например литиевой батареи с подключенным к нему стабилизатором напряжения, причем устройство содержит, предпочтительно, 2-3 датчика электрического поля и 2-3 датчика магнитного поля, а пластины датчиков электрического поля выполнены из диэлектрика, металлизированного медью, расположены на расстоянии одна от другой, предпочтительно, равном 10-20 см, и ориентированы параллельно проводам ВЛЭП, и датчики магнитного поля, выполнены в виде резонансных контуров, настроенных на промышленную частоту, содержащих катушки индуктивности с сердечниками, выполненными из термостабильного материала и расположенными в плоскости, перпендикулярной проводам ВЛЭП с возможностью измерения проекций суммарного магнитного поля от всех проводов ВЛЭП в разных направлениях.

2. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.1, отличающееся тем, что резонансные контуры датчиков магнитного поля и средства фильтрации выполнены перестраиваемыми по частоте.

3. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено блоком синхронизации временной шкалы посредством навигационной спутниковой системы, подключенным к средству обработки информации.

4. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено датчиком температуры и датчиком влажности, подключенными к средству обработки информации.

5. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.1, отличающееся тем, что средство индикации выполнено в виде блока магнитных флажков со светопоглощающим, предпочтительно, черным и светоотражающим, предпочтительно, желтым покрытиями противоположных сторон каждого магнитного флажка и установлено с возможностью поворота флажка светоотражающим покрытием наружу в момент повреждения ВЛЭП.

6. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.5, отличающееся тем, что блок магнитных флажков содержит, предпочтительно, 14 флажков, выполненных с возможностью индикации определенных видов повреждений ВЛЭП.

7. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.1, отличающееся тем, что средство индикации выполнено в виде светодиодов.

8. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.1, отличающееся тем, что автономный блок питания снабжен дополнительным источником питания, выполненным в виде солнечной батареи.

9. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.1, отличающееся тем, что радиопередающий модуль выполнен с возможностью работы по принципу «точка-точка».

10. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.1, отличающееся тем, что радиопередающий модуль выполнен с возможностью работы по принципу самоорганизующейся сети.

11. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.1, отличающееся тем, что радиопередающий модуль выполнен с возможностью работы согласно стандарту GSM/GPRS.

12. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП), состоящее из последовательно соединенных между собой средства для снятия первичной информации, средства усиления, средства обработки информации и средства передачи информации, при этом средство для снятия первичной информации выполнено в виде, по меньшей мере, одного датчика магнитного поля и, по меньшей мере, одного датчика электрического поля, подключенных к средству усиления, каждый датчик магнитного поля выполнен в виде катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником и датчик электрического поля - в виде конденсатора, а средство передачи информации, выполнено в виде радиопередающего модуля, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено средством индикации, электрически связанным со средством обработки информации, средством фильтрации для каждого датчика электрического поля, выполненным в виде полосового фильтра, настроенного на промышленную частоту, средством усиления и автономным блоком питания, электрически связанным со средством обработки информации и выполненным в виде основного источника питания, например литиевой батареи с подключенным к нему стабилизатором напряжения, при этом устройство содержит по меньшей мере три датчика электрического поля, выполненных в виде изоляторов, подвешенных каждый к своему проводу ВЛЭП, и по меньшей мере три датчика магнитного поля, выполненных в виде резонансных контуров, настроенных на промышленную частоту, содержащих катушки индуктивности с сердечниками, выполненными из термостабильного материала, и расположенными по одному под каждым изолятором в плоскости, перпендикулярной проводам ВЛЭП, и с возможностью измерения магнитного поля от каждого из этих проводов ВЛЭП.

13. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.12, отличающееся тем, что резонансные контуры датчиков магнитного поля и средства фильтрации выполнены перестраиваемыми по частоте.

14. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.12, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено блоком синхронизации временной шкалы посредством навигационной спутниковой системы, подключенным к средству обработки информации.

15. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.12, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено датчиком температуры и датчиком влажности, подключенными к средству обработки информации.

16. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.12, отличающееся тем, что средство индикации выполнено в виде блока магнитных флажков со светопоглощающим, предпочтительно, черным и светоотражающим, предпочтительно, желтым покрытиями противоположных сторон каждого магнитного флажка, и установлено с возможностью поворота флажка светоотражающим покрытием наружу в момент повреждения ВЛЭП.

17. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.16, отличающееся тем, что блок магнитных флажков содержит, предпочтительно, 14 флажков, выполненных с возможностью индикации определенных видов повреждений ВЛЭП.

18. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.12, отличающееся тем, что средство индикации выполнено в виде светодиодов.

19. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.12, отличающееся тем, что автономный блок питания снабжен дополнительным источником питания, выполненным в виде солнечной батареи.

20. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.12, отличающееся тем, что стабилизатор напряжения автономного блока питания электрически соединен с изоляторами с возможностью использования токов утечки через изоляторы в качестве второго дополнительного источника питания.

21. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.12, отличающееся тем, что радиопередающий модуль выполнен с возможностью работы по принципу «точка-точка».

22. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.12, отличающееся тем, что радиопередающий модуль выполнен с возможностью работы по принципу самоорганизующейся сети.

23. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.12, отличающееся тем, что радиопередающий модуль выполнен с возможностью работы согласно стандарту GSM/GPRS.

24. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП), состоящее из последовательно соединенных между собой средства для снятия первичной информации, средства усиления, средства обработки информации, и средства передачи информации, при этом средство для снятия первичной информации выполнено в виде по меньшей мере одного датчика магнитного поля и по меньшей мере одного датчика электрического поля, подключенных к средству усиления, каждый датчик магнитного поля выполнен в виде катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником и датчик электрического поля - в виде конденсатора, а средство передачи информации выполнено в виде радиопередающего модуля, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено средством индикации, электрически связанным со средством обработки информации, средством фильтрации для каждого датчика магнитного поля и для каждого датчика электрического поля, выполненным в виде полосового фильтра, настроенного на промышленную частоту, средством усиления, и автономным блоком питания, электрически связанным со средством обработки информации и выполненным в виде основного источника питания, например литиевой батареи с подключенным к нему стабилизатором напряжения, при этом по одному датчику электрического поля и по одному датчику магнитного поля выполнены закрепленными непосредственно на каждом проводе ВЛЭП и объединенными в единый измерительный блок каждого провода ВЛЭП, и устройство содержит по меньшей мере три измерительных блока, а каждый измерительный блок включает свой дополнительный автономный источник питания и свое автономное средство передачи информации в виде беспроводного средства радиосвязи, выполненного с возможностью осуществления радиосвязи со средством обработки информации, и каждый датчик магнитного поля выполнен в виде тороидальной катушки с разъемным сердечником, изготовленным из термостабильного материала и надетым на каждый провод ВЛЭП, каждый датчик электрического поля выполнен в виде пластины из диэлектрика, металлизированного медью, охватывающей провод ВЛЭП в плоскости его поперечного сечения, по меньшей мере, с трех сторон.

25. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.24, отличающееся тем, что средства фильтрации выполнены перестраиваемыми по частоте.

26. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.24, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено блоком синхронизации временной шкалы посредством навигационной спутниковой системы, подключенным к средству обработки информации.

27. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.24, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено датчиком температуры и датчиком влажности, подключенными к средству обработки информации.

28. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.24, отличающееся тем, что средство индикации выполнено в виде блока магнитных флажков со светопоглощающим, предпочтительно, черным и светоотражающим, предпочтительно, желтым покрытиями противоположных сторон каждого магнитного флажка, и установлено с возможностью поворота флажка светоотражающим покрытием наружу в момент повреждения ВЛЭП.

29. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.28, отличающееся тем, что блок магнитных флажков содержит, предпочтительно, 14 флажков, выполненных с возможностью индикации определенных видов повреждений ВЛЭП.

30. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.24, отличающееся тем, средство индикации выполнено в виде светодиодов.

31. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.24, отличающееся тем, что автономный блок питания снабжен дополнительным источником питания, выполненным в виде солнечной батареи.

32. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.24, отличающееся тем, что радиопередающий модуль выполнен с возможностью работы по принципу «точка-точка».

33. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.24, отличающееся тем, что радиопередающий модуль выполнен с возможностью работы по принципу самоорганизующейся сети.

34. Устройство для определения местоположения и вида повреждений воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) по п.24, отличающееся тем, что радиопередающий модуль выполнен с возможностью работы согласно стандарту GSM/GPRS.

Images