RU2158995C1 - Gear controlling sleet formation - Google Patents
Gear controlling sleet formation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2158995C1 RU2158995C1 RU99121938A RU99121938A RU2158995C1 RU 2158995 C1 RU2158995 C1 RU 2158995C1 RU 99121938 A RU99121938 A RU 99121938A RU 99121938 A RU99121938 A RU 99121938A RU 2158995 C1 RU2158995 C1 RU 2158995C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- precipitation
- generator
- sensor
- output
- frequency difference
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к электроэнергетике и может использоваться для контроля гололедообразования на воздушных линиях электропередачи. The invention relates to the electric power industry and can be used to control icing on overhead power lines.
Уровень техники
Известно устройство контроля гололедообразования, содержащее решающий блок, к входам которого подключены датчик температуры и два датчика осадков, выполненных в виде пар нанесенных на диэлектрик электродов, при этом один из датчиков снабжен греющим элементом, а другой работает без подогрева во время контроля гололедообразования [1].State of the art
A device for controlling icing, containing a crucial unit, the inputs of which are connected to a temperature sensor and two precipitation sensors made in the form of pairs deposited on the dielectric electrodes, while one of the sensors is equipped with a heating element, and the other works without heating during icing control [1] .
Фиксируя уровень проводимости каждого датчика осадков и температуру окружающей среды при различных видах осадков, решающий блок устройства [1] определяет наличие или отсутствие гололеда с хорошей чувствительностью и селективностью к другим видам осадков. By fixing the conductivity level of each precipitation sensor and the ambient temperature for various types of precipitation, the decisive unit of the device [1] determines the presence or absence of ice with good sensitivity and selectivity to other types of precipitation.
Недостаток аналога [1] - отсутствие контроля величины и интенсивности гололедообразования. The disadvantage of the analogue [1] is the lack of control of the magnitude and intensity of icing.
Известно выбранное в качестве прототипа устройство контроля гололедообразования, которое содержит первый генератор с открытым атмосферным осадкам резонансным элементом, второй генератор с закрытым от атмосферных осадков резонансным элементом, блок измерения разности частот, к первому входу которого подключен выход первого генератора, и первый датчик осадков, снабженный греющим элементом [2]. A known device for controlling icing, selected as a prototype, comprises a first generator with an open precipitation resonant element, a second generator with a resonant element closed from atmospheric precipitation, a frequency difference measuring unit, to the first input of which the output of the first generator is connected, and a first precipitation sensor equipped with heating element [2].
Устройство-прототип позволяет определять величину гололедных отложений и по результатам замеров, повторяющихся через определенные промежутки времени, судить об интенсивности гололедообразования. The prototype device allows you to determine the amount of ice deposits and, according to the results of measurements repeated at certain intervals, to judge the intensity of icing.
Недостаток прототипа - большая погрешность определения величины гололедных отложений и запаздывание в определении момента начала гололеда. The disadvantage of the prototype is a large error in determining the value of ice deposits and the delay in determining the start of ice.
Этот недостаток обусловлен в прототипе [2] тем, что разность частот генератора, снабженного подогреваемым резонансным элементом, и генератора с холодным резонансным элементом, по которой в [2] определяется величина гололеда, зависит не только от величины гололедных отложений на холодном резонансном элементе, но и от наличия влаги расплавляемого гололеда на подогреваемом резонансном элементе, а также от разницы температур резонансных элементов генераторов. При этом начало гололедообразования фиксируется устройством [2] со значительным запозданием, поскольку наличие влаги на поверхности подогреваемого резонансного элемента изменяет частоту соответствующего генератора в ту же сторону, что и гололедные отложения на поверхности холодного резонансного элемента. По той же причине на начало гололедообразования приходится наибольшая погрешность в определении его величины и интенсивности. This disadvantage is caused in the prototype [2] by the fact that the frequency difference between the generator equipped with a heated resonant element and the generator with a cold resonant element, according to which ice value is determined in [2], depends not only on the amount of ice deposits on the cold resonant element, but and from the presence of moisture in the melted ice on a heated resonant element, as well as from the temperature difference of the resonant elements of the generators. In this case, the onset of ice formation is fixed by the device [2] with a significant delay, since the presence of moisture on the surface of the heated resonant element changes the frequency of the corresponding generator in the same direction as the ice deposits on the surface of the cold resonant element. For the same reason, the onset of ice formation is the largest error in determining its magnitude and intensity.
Использование в прототипе [2] катушек индуктивности в качестве резонансных элементов, а их межвитковой емкости в качестве зависящего от величины гололеда частотно-задающего параметра, нестабильность и неидентичность частот таких генераторов усугубляют указанный недостаток. The use of inductance coils in the prototype [2] as resonant elements, and their inter-turn capacitance as a frequency-setting parameter depending on the ice value, the instability and non-identical frequencies of such generators exacerbate this drawback.
Задача изобретения - снижение погрешности определения величины и интенсивности гололедообразования и уменьшение запаздывания в определении его начала. The objective of the invention is to reduce the error in determining the magnitude and intensity of icing and to reduce the delay in determining its beginning.
Раскрытие изобретения
Предметом изобретения является устройство контроля гололедообразования, содержащее первый генератор с открытым атмосферным осадкам резонансным элементом, второй генератор с закрытым от атмосферных осадков резонансным элементом, блок измерения разности частот, к первому входу которого подключен выход первого генератора, и первый датчик осадков, снабженный греющим элементом, отличающееся, согласно изобретению, тем, что введены датчик температуры, второй датчик осадков и решающий блок, ко входам которого подключены датчик температуры, первый и второй датчики осадков и выход блока измерения разности частот, ко второму входу которого подключен выход второго генератора, при этом резонансные элементы выполнены в виде пьезорезонаторов, а датчики осадков - в виде пар нанесенных на диэлектрик электродов.Disclosure of Invention
The subject of the invention is an icing control device comprising a first generator with an open precipitation resonant element, a second generator with a resonant element closed from atmospheric precipitation, a frequency difference measuring unit, to the first input of which an output of the first generator is connected, and a first precipitation sensor provided with a heating element, characterized, according to the invention, in that a temperature sensor, a second precipitation sensor and a decision unit are introduced, to the inputs of which a temperature sensor is connected, the first and second precipitation sensors and the output of the frequency difference measuring unit, to the second input of which the output of the second generator is connected, while the resonant elements are made in the form of piezoresonators, and the precipitation sensors are in the form of pairs of electrodes deposited on the dielectric.
Указанная совокупность признаков позволяет решить задачу изобретения - снизить погрешность определения величины гололедных отложений и момента начала гололедообразования. The specified set of features allows us to solve the problem of the invention - to reduce the error in determining the value of ice deposits and the moment of onset of ice formation.
Следует отметить, что эта совокупность признаков не является суммой технических решений, известных из аналога и прототипа, т.к. содержит отличительные (от прототипа) признаки, отсутствующие в аналоге. It should be noted that this set of features is not the sum of technical solutions known from the analogue and prototype, because contains distinctive (from the prototype) features that are not in the analogue.
Действительно, хотя в прототипе (как и в заявленном устройстве) имеется генератор с закрытым резонансным элементом, он не используется для определения величины и интенсивности гололедообразования, а служит для определения влажности. Выход этого генератора и выход генератора с открытым холодным (без подогрева) резонансным элементом не подключены в прототипе к общему для них блоку разности частот. Более того, в тексте описания изобретения-прототипа [2] имеется прямое указание на нецелесообразность использования такой разности частот для раздельной оценки величины гололедных отложений или влажности. Указанная выше совокупность признаков заявляемого изобретения включает также другие (не требующие дополнительных пояснений) отличительные признаки, отсутствующие в аналоге и прототипе. Indeed, although the prototype (as in the claimed device) has a generator with a closed resonant element, it is not used to determine the magnitude and intensity of icing, but serves to determine humidity. The output of this generator and the output of the generator with an open cold (without heating) resonant element are not connected in the prototype to a common block of frequency difference for them. Moreover, in the text of the description of the prototype invention [2] there is a direct indication of the inappropriateness of using such a frequency difference for a separate assessment of the value of ice deposits or humidity. The above set of features of the claimed invention also includes other (not requiring additional explanation) distinctive features that are not in the analogue and prototype.
Описание осуществления изобретения
Осуществление изобретения поясняет чертежом, на которой представлена структурная схема предлагаемого устройства.Description of the invention
The implementation of the invention is illustrated by the drawing, which shows a structural diagram of the proposed device.
Устройство фиг. 1 содержит первый генератор 1 с открытым атмосферным осадкам резонансным элементом 2, второй генератор 3 с закрытым от атмосферных осадков резонансным элементом 4, блок 5 измерения разности частот, к первому входу 6 которого подключен выход генератора 1, и первый датчик 7 осадков, снабженный греющим элементом 8. The device of FIG. 1 contains a first generator 1 with an open precipitation resonant element 2, a second generator 3 with a resonant element 4 closed from atmospheric precipitation, a frequency difference measuring unit 5, to the first input 6 of which an output of the generator 1 is connected, and a first precipitation sensor 7 provided with a heating element eight.
К второму входу 9 блока 5 подключен выход генератора 3. Выход блока 5, первый датчик 7 осадков, а также датчик 10 температуры и второй датчик 11 осадков подключены ко входам решающего блока 12. The output of the generator 3 is connected to the second input 9 of block 5. The output of block 5, the first precipitation sensor 7, as well as the temperature sensor 10 and the second precipitation sensor 11 are connected to the inputs of the deciding unit 12.
Резонансные элементы 2 и 4 генераторов 1 и 3 выполнены в виде пьезорезонаторов. При этом пьезорезонатор 2 генератора 1 открыт для атмосферных осадков, а пьезорезонатор 4 генератора 2 закрыт от них, например, влагонепроницаемым кожухом. The resonant elements 2 and 4 of the generators 1 and 3 are made in the form of piezoresonators. At the same time, the piezoresonator 2 of the generator 1 is open for precipitation, and the piezoresonator 4 of the generator 2 is closed from them, for example, by a moisture-proof casing.
Блок 5 измерения разности частот может быть выполнен, например, в соответствии с [3] или [4]. The frequency difference measuring unit 5 may be performed, for example, in accordance with [3] or [4].
Датчики 7 и 11 выполнены в виде пар электродов, нанесенных на открытую атмосферным осадкам поверхность диэлектрика. Проводимость между электродами каждого датчика зависит от наличия влаги на его поверхности. Sensors 7 and 11 are made in the form of pairs of electrodes deposited on a dielectric surface exposed to atmospheric precipitation. The conductivity between the electrodes of each sensor depends on the presence of moisture on its surface.
Датчик температуры 10 вырабатывает сигнал, соответствующий температуре воздуха на уровне подвеса проводов. The temperature sensor 10 generates a signal corresponding to the air temperature at the level of the wire suspension.
Решающий блок 12 снабжен средствами индикации и регистрации, не показанными на чертеже, и может быть выполнен в виде аппаратно-логического или программно- управляемого блока, реализующего описанные ниже функции. The decisive unit 12 is equipped with indicators and registration, not shown in the drawing, and can be made in the form of a hardware-logical or program-controlled unit that implements the functions described below.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
В процессе контроля гололедообразования датчик 11 работает без подогрева, а датчик 7 с постоянно включенным греющим элементом 8, подогревающим датчик до расплавления твердых осадков на его поверхности. In the process of icing control, the sensor 11 works without heating, and the sensor 7 with a constantly on heating element 8, heating the sensor until the solid precipitation melts on its surface.
В сухом состоянии резонансных элементов и датчиков осадков резонансная частота генератора 1 совпадает с частотой генератора 3, разность частот на входах 6 и 9 блока 5 близка к нулю, а датчики 7 и 11 практически не проводят. In the dry state of the resonant elements and precipitation sensors, the resonant frequency of the generator 1 coincides with the frequency of the generator 3, the frequency difference at the inputs 6 and 9 of block 5 is close to zero, and the sensors 7 and 11 practically do not.
При наличии влаги на поверхностях резонансного элемента 2 и датчиков 7 и 11 частота генератора 1 несколько уменьшается в зависимости от количества влаги, удерживаемой поверхностью его пьезорезонатора, а датчики 7 и 11 проводят. In the presence of moisture on the surfaces of the resonant element 2 and the sensors 7 and 11, the frequency of the generator 1 decreases slightly depending on the amount of moisture held by the surface of its piezoresonator, and the sensors 7 and 11 are carried out.
В начале гололедообразования при кристаллизации влаги на поверхности датчика 11 проводимость между его электродами уменьшается, а подогреваемый элементом 8 датчик 7 сохраняет высокую проводимость. At the beginning of ice formation during moisture crystallization on the surface of the sensor 11, the conductivity between its electrodes decreases, and the sensor 7 heated by the element 8 maintains high conductivity.
При увеличении массы гололедных отложений на открытой поверхности пьезорезонатора 2 частота колебаний генератора 1 уменьшается, а частота колебаний генератора 3 с закрытым от осадков пьезорезонатором 4 остается неизменной. Разность частот сигналов генераторов 1 и 3 на входах 6 и 9 блока 5 и, соответственно, сигнал на выходе блока 5 пропорциональны массе гололеда на поверхности пьезорезонатора 2. With an increase in the mass of ice deposits on the open surface of the piezoresonator 2, the oscillation frequency of the generator 1 decreases, and the oscillation frequency of the generator 3 with the piezoresonator 4 closed from precipitation remains unchanged. The frequency difference of the signals of the generators 1 and 3 at the inputs 6 and 9 of block 5 and, accordingly, the signal at the output of block 5 are proportional to the mass of ice on the surface of the piezoelectric resonator 2.
Анализируя состояния датчиков 7 и 11 осадков, показания датчика 10 температуры, а также сигнал разности частот от блока 5, блок 12 вырабатывает соответствующие сигналы контроля гололедообразования. Analyzing the conditions of precipitation sensors 7 and 11, the readings of the temperature sensor 10, as well as the signal of the frequency difference from block 5, block 12 generates the corresponding ice formation control signals.
Сигнал "Возможен гололед" - при появлении гололедоопасной ситуации. Сигнал выдается при условии, что оба датчика 7 и 11 находятся в проводящем состоянии, разность частот на выходе блока 5 не достигла пороговой величины и датчик 10 выдает сигнал о температуре воздуха ниже 0oC. Такая ситуация возникает при выпадании жидких осадков при отрицательной температуре воздуха.Signal "Chance of ice" - when an icy situation occurs. The signal is issued provided that both sensors 7 and 11 are in a conductive state, the frequency difference at the output of block 5 has not reached a threshold value, and the sensor 10 gives a signal about air temperature below 0 o C. This situation occurs when liquid precipitation occurs at a negative air temperature .
Сигнал "Гололед" - при появлении гололедных отложений. Сигнал формируется при возврате датчика 11 в непроводящее состояние при условии, что датчик 7 находится в проводящем состоянии, разность частот на выходе блока 5 превысила пороговую величину и датчик 10 выдает сигнал о температуре воздуха ниже нуля. Signal "Ice" - with the appearance of ice deposits. The signal is generated when the sensor 11 returns to a non-conductive state, provided that the sensor 7 is in a conductive state, the frequency difference at the output of unit 5 has exceeded the threshold value, and the sensor 10 gives a signal about air temperature below zero.
Такая ситуация возникает с появлением гололедных отложений на датчике 11, пьезорезонаторе 2 и наличии влаги от таяния гололеда на подогреваемом датчике 7. This situation occurs with the appearance of ice deposits on the sensor 11, the piezoresonator 2 and the presence of moisture from melting ice on the heated sensor 7.
Заданием соответствующего значения порога для сигнала разности частот, формируемого на выходе блока 5, обеспечивается необходимая селективность и чувствительность контроля наличия гололеда в его начальной стадии. By setting the corresponding threshold value for the signal of the frequency difference generated at the output of block 5, the necessary selectivity and sensitivity for controlling the presence of ice in its initial stage are ensured.
После обнаружения гололеда решающий блок 12, анализируя значение разности частот на выходе блока 5, периодически контролирует и регистрирует массу гололедных отложений на поверхности пьезорезонатора 2, что позволяет с хорошей точностью оценивать величину и интенсивность гололедообразования и своевременно принимать решение о подготовке и проведении мероприятий по плавке гололеда на проводах воздушных ЛЭП. After detection of ice, the decisive block 12, analyzing the frequency difference at the output of block 5, periodically monitors and registers the mass of ice deposits on the surface of the piezoresonator 2, which makes it possible to accurately assess the magnitude and intensity of ice formation and make a timely decision on the preparation and conduct of ice melting measures on the wires of overhead power lines.
После окончания выпадания осадков поверхность датчика 7 высыхает за счет его постоянного подогрева греющим элементом 8 и проводимость датчика принимает исходное низкое значение. Этот сигнал с датчика 7 может быть использован для кратковременного подогрева и возврата в исходное состояние датчика 11 (греющий элемент датчика 11 на чертеже не показан). Аналогичным образом может быть обеспечен возврат в исходное состояние генератора 1 с пьезорезонатором 2. After the end of precipitation, the surface of the sensor 7 dries due to its constant heating by the heating element 8 and the conductivity of the sensor assumes the initial low value. This signal from the sensor 7 can be used for short-term heating and resetting the sensor 11 (heating element of the sensor 11 is not shown in the drawing). In a similar way, a generator 1 with a piezoresonator 2 can be returned to its initial state.
Экспериментальная проверка работы устройства произведена на опытных образцах, установленных на двух ЛЭП напряжением 330 кВ и 500 кВ Северокавказского региона. В опытных образцах устройства обеспечена изоляция гололедообразования на поверхности пьезорезонатора 2 от общей массы гололедных отложений. Для этого пьезорезонатор 2 выполнен в виде полого кварцевого цилиндра, установленного вертикально на текстолитовой шпильке и закрепленного с торцов шайбами. An experimental verification of the operation of the device was carried out on prototypes installed on two power lines with a voltage of 330 kV and 500 kV of the North Caucasus region. In the prototypes of the device, ice formation on the surface of the piezoresonator 2 is insulated from the total mass of ice deposits. For this, the piezoresonator 2 is made in the form of a hollow quartz cylinder mounted vertically on a textolite hairpin and fixed from the ends by washers.
Источники информации
1. Авт. свид. СССР N 1130932, МПК H 02 G 7/16, 1984.Sources of information
1. Auth. testimonial. USSR N 1130932, IPC H 02 G 7/16, 1984.
2. Авт. свид. СССР N 1599929, МПК H 02 G 7/16, 1990. 2. Auth. testimonial. USSR N 1599929, IPC H 02 G 7/16, 1990.
3. Авт. свид. СССР N 1478288, МПК H 03 G 13/00, 1989. 3. Auth. testimonial. USSR N 1478288, IPC H 03 G 13/00, 1989.
4. Авт. свид. СССР N 1665495, МПК H 03 G 13/00, 1991. 4. Auth. testimonial. USSR N 1665495, IPC H 03 G 13/00, 1991.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99121938A RU2158995C1 (en) | 1999-10-19 | 1999-10-19 | Gear controlling sleet formation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99121938A RU2158995C1 (en) | 1999-10-19 | 1999-10-19 | Gear controlling sleet formation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2158995C1 true RU2158995C1 (en) | 2000-11-10 |
Family
ID=20225971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99121938A RU2158995C1 (en) | 1999-10-19 | 1999-10-19 | Gear controlling sleet formation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2158995C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2554718C2 (en) * | 2013-09-26 | 2015-06-27 | Дмитрий Евгеньевич Титов | Method of detection of ice, hoarfrost and complex deposits on wire and device for its implementation |
| RU2574063C2 (en) * | 2012-08-31 | 2016-02-10 | Николай Григорьевич Капля | Technical state on-line monitoring device for high-voltage transmission lines |
| RU198446U1 (en) * | 2020-03-17 | 2020-07-09 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Power line mechanical icing sensor |
-
1999
- 1999-10-19 RU RU99121938A patent/RU2158995C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БУДАКО И.А. и др. Сигнализация о начале и интенсивности образования гололеда на ВЛ. - Энергетик, 1978, N 3, с.19-21. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2574063C2 (en) * | 2012-08-31 | 2016-02-10 | Николай Григорьевич Капля | Technical state on-line monitoring device for high-voltage transmission lines |
| RU2554718C2 (en) * | 2013-09-26 | 2015-06-27 | Дмитрий Евгеньевич Титов | Method of detection of ice, hoarfrost and complex deposits on wire and device for its implementation |
| RU198446U1 (en) * | 2020-03-17 | 2020-07-09 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Power line mechanical icing sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7205780B2 (en) | Multi-frequency capacitive measurement device and a method of operating the same | |
| FI96547C (en) | Constant temperature hygrometer | |
| EP0640831B1 (en) | Method for measurement of relative humidity, in particular in radiosondes | |
| JPH0715444B2 (en) | Method and apparatus for measuring dew point of water vapor | |
| RU97111764A (en) | THERMOSTATED QUARTZ GENERATOR AND METHOD FOR ADJUSTING ITS THERMAL REGULATOR | |
| GB2126350A (en) | Dew-point measuring device | |
| EP1109012A2 (en) | Measurement method and system for a humidity of gas concentration sensor | |
| JPH044542B2 (en) | ||
| RU2158995C1 (en) | Gear controlling sleet formation | |
| EP2365347A1 (en) | Electrical field sensor | |
| JP2008151524A (en) | Condensation sensor | |
| GB613116A (en) | Improvements in or relating to electric temperature-responsive devices | |
| US4084131A (en) | Process and apparatus for the determination of the inversion temperature of a quartz piezoelectric resonator element | |
| US4325253A (en) | Apparatus for measuring the mass of a flowing medium | |
| RU12875U1 (en) | ICE CONTROL DEVICE | |
| US20150128712A1 (en) | Electromagnetic resonator pressure sensor | |
| SU1003003A2 (en) | Gas humidity pickup | |
| JP2004271494A (en) | Field moisture switch | |
| SU896381A1 (en) | Method of measuring electroconductive coating thickness in the process of application | |
| SU879484A1 (en) | Device for measuring current | |
| US3417606A (en) | Electric discharge device | |
| SU673925A1 (en) | Piezoelectric sensor | |
| SU1649296A1 (en) | Cryogenic quartz microbalance | |
| JPS57115852A (en) | Microwave transistor mount | |
| JPH10293111A (en) | Method and system for detecting freeze of pavement |