RU2308136C2

RU2308136C2 - Способ распознавания вида отложений на проводе промежуточного пролета воздушной линии электропередачи и устройство для его осуществления

Info

Publication number: RU2308136C2
Application number: RU2005120435/09A
Authority: RU
Inventors: Виталий Яковлевич Башкевич (RU); Виталий Яковлевич Башкевич
Original assignee: Виталий Яковлевич Башкевич
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2007-10-10
Also published as: RU2005120435A

Abstract

Изобретение относится к электроэнергетике. Технический результат заключается в разработке способа и соответствующего устройства для распознавания вида отложений из всех распознаваемых видов отложений (гололедных, снеговых, изморозевых и их смесей) на проводе (фазном проводе или грозозащитном тросе) промежуточного пролета воздушной линии электропередачи. Для этого в способе на траверсе опоры рядом с проводом одновременно измеряют скорость и относительное направление ветра, а на самом проводе измеряют весовую нагрузку отложений и ветровую нагрузку на провод с отложениями, по скорости и относительному направлению ветра рассчитывают ветровую нагрузку на провод без отложений, по разнице между ветровой нагрузкой на провод с отложениями и ветровой нагрузкой на провод без отложений вычисляют объем отложений на проводе, по объему отложений и весовой нагрузке отложений вычисляют удельную плотность отложений, находящихся на проводе, которую вычитают из известных удельных плотностей всех распознаваемых видов отложений на проводе и принимают решение о наличии на проводе отложений того вида, для которого разница минимальна. Устройство содержит устройство телепередачи, две гирлянды изоляторов и два силоизмерительных датчика, каждый из которых подвешен подвижно между траверсой опоры и соответствующей гирляндой изоляторов, нижние концы обеих гирлянд изоляторов соединены между собой шарнирно, образуя V-образную подвеску, к которой прикреплен провод, 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, измеритель относительного направления ветра, измеритель скорости ветра, пять функциональных преобразователей, делитель, два формирователя порогов, m+1 сумматоров, два компаратора, логический элемент "И" и сравнивающее устройство. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для дистанционного непрерывного в реальном масштабе времени распознавания всех возможных видов отложений (гололедных, снеговых, изморозевых и их смесей) на проводе (фазном проводе или грозозащитном тросе) промежуточного пролета воздушной линии электропередачи при мониторинге воздушных линий электропередачи для проведения своевременной плавки отложений на проводах (тросах) линии, предотвращающей аварии на таких линиях из-за механических перегрузок ее элементов. Изобретение может также использоваться для получения статистической информации при составлении карт районирования по гололедным нагрузкам.

Уровень техники

Известен визуальный способ распознавания видов отложений на проводе (грозотросе) воздушной линии электропередачи по внешнему виду. Недостатками визуального способа являются: во-первых, то, что он требует непосредственного присутствия наблюдателя у контролируемого промежуточного пролета, во-вторых, практически не реализуем в условиях плохой видимости и, в-третьих, точность способа из-за визуальной оценки ("на глаз") принципиально не высока. При визуальном контроле отложений на проводах, действующие нормативные документы рекомендуют для определения структуры отложений скалывать их с провода до плавки или определять вид отложений по упавшим с провода не расплавленным остаткам отложений.

Известны теоретические разработки по инструментальному дистанционному параметрическому способу распознавания вида отложений на проводах, основанному на измерении разницы приращения затухания высокочастотных (ВЧ) непрерывных зондирующих сигналов при прохождении их в проводе воздушной линии электропередачи за счет разницы коэффициента поглощения поверхностного электромагнитного ВЧ-поля разными видами отложений [1]. Кроме того, известны устройства (датчики) для измерения плотности отложений на специальных поверхностях, размещенных рядом (на расстоянии, обеспечивающем электробезопасность) с проводом воздушной линии электропередачи контролируемого промежуточного пролета [2]. Известны и способы прогнозирования вида отложений на проводе, основанные на решении многомерной задачи термодинамического обменного процесса, использующие в качестве исходной информации температуры провода и воздуха, давление воздуха, относительную влажность, направление и скорость ветра [3].

При реализации распознавания вида отложений на проводе по разнице приращения затухания ВЧ непрерывных зондирующих сигналов практически невозможно разделить влияние на величину затухания или увеличение объема отложений или изменения вида отложений на проводе, даже при использовании многочастотного зондирования ВЧ-сигналами и сложной корреляционно-фильтровой обработки сигналов.

Использование устройств (датчиков) для измерения плотностей отложений на специальных поверхностях, размещенных рядом с проводом, к сожалению, не позволяют получить достоверный результат, т.к. условия образования отложений на проводе существенно отличаются от условия образования отложений на измерительной поверхности, из-за протекания по проводу токов нагрузки и соответственно температурного нагрева провода. Для прогноза вида отложений на проводе требуется измерение в точке контроля большого количества синоптических параметров, что требует больших аппаратурных затрат на измерение этих параметров и передачу такой информации. Приведенные недостатки известных способов и устройств обусловили отсутствие практического применения рассмотренных способов и устройств распознавания вида отложений при мониторинге воздушных линий электропередачи.

Известно устройство телеизмерения гололедной нагрузки на фазных проводах (грозотросах) воздушной линии электропередачи (обнаружитель отложений) [4], выбранное в качестве прототипа, из которого V-образная подвеска провода может быть использована в качестве составного элемента при технической реализации заявляемого способа. Прототип содержит канал (устройство) телепередачи, коммутатор и два пружинных весовых датчика с контактными группами весовой уставки на подвижной оси датчика. Каждый датчик подвешен подвижно между траверсой опоры и верхним концом соответствующей гирлянды изоляторов, нижние концы обеих гирлянд изоляторов соединены между собой шарнирно, образуя V-образную подвеску провода. Этот обнаружитель выдает сигнал наличия отложений при достижении определенного веса отложений на проводе, посредством замыкания группы контактов в момент прохождения проводом нижней точки при колебании провода под действием ветра в плоскости, перпендикулярной линии визирования пролета.

Сущность изобретения

Целями изобретения является разработка способа распознавания вида отложений из всех распознаваемых видов отложений (гололедных, снеговых, изморозевых и их смесей) на проводе (фазном проводе или грозозащитном тросе) промежуточного пролета воздушной линии электропередачи, позволяющего использовать его дистанционно в реальном масштабе времени и разработка устройства для его осуществления.

Поставленные цели достигаются тем, что в соответствии с заявляемым способом, в промежуточном пролете воздушной линии электропередачи на траверсе опоры рядом с проводом одновременно измеряют скорость и относительное направление ветра, а на самом проводе измеряют весовую нагрузку отложений и ветровую нагрузку на провод с отложениями, по скорости и относительному направлению ветра рассчитывают ветровую нагрузку на провод без отложений, по разнице между ветровой нагрузкой на провод с отложениями и ветровой нагрузкой на провод без отложений вычисляют объем отложений на проводе, по объему отложений и весовой нагрузке отложений вычисляют удельную плотность отложений, находящихся на проводе, которую вычитают из известных удельных плотностей всех распознаваемых видов отложений на проводе, и принимают решение о наличии на проводе отложений того вида, для которого разница минимальна.

В устройство для осуществления заявляемого способа распознавания вида отложений на проводе промежуточного пролета воздушной линии электропередачи, содержащее устройство телепередачи, две гирлянды изоляторов и два силоизмерительных датчика, каждый из которых подвешен подвижно между траверсой опоры и соответствующей гирляндой изоляторов, нижние концы обеих гирлянд изоляторов соединены между собой шарнирно, образуя V-образную подвеску, к которой прикреплен провод, 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, дополнительно введены измеритель относительного направления ветра, измеритель скорости ветра, пять функциональных преобразователей, делитель, два формирователя порогов, m+1 сумматоров, два компаратора, логический элемент «И» и сравнивающее устройство. Введенные измеритель скорости ветра и относительного направления ветра, пять функциональных преобразователей, делитель, два формирователя порогов, m+1 сумматоров, два компаратора, логический элемент «И» и сравнивающее устройство вместе с известными элементами позволили рядом с проводом одновременно измерять скорость и относительное направление ветра, а на самом проводе измерять весовую нагрузку отложений и ветровую нагрузку на провод с отложениями, по скорости и относительному направлению ветра рассчитывать ветровую нагрузку на провод без отложений, по разнице между ветровой нагрузкой на провод с отложениями и ветровой нагрузкой на провод без отложений вычислять объем отложений на проводе, по объему отложений и весовой нагрузке отложений вычислять удельную плотность отложений находящихся на проводе, которую вычитать из известных удельных плотностей всех распознаваемых видов отложений на проводе и принимать решение о наличии на проводе отложений того вида, для которого разница минимальна.

Заявляемое устройство, реализуя способ распознавания вида отложений на проводе промежуточного пролета, обеспечивает непрерывное автоматическое в реальном масштабе времени распознавание любого вида отложений из М возможных видов отложений (гололедных, снеговых, изморозевых и их смесей) на проводе (фазном проводе или грозозащитном тросе) промежуточного пролета воздушной линии электропередачи.

Раскрытие изобретения

Предметом изобретения является способ распознавания вида отложений на проводе промежуточного пролета воздушной линии электропередачи и устройство для его осуществления.

Способ распознавания вида отложений на проводе промежуточного пролета воздушной линий электропередачи заключается в том, что на траверсе опоры рядом с проводом одновременно измеряют скорость и относительное направление ветра, а на самом проводе измеряют весовую нагрузку отложений и ветровую нагрузку на провод с отложениями, по скорости и относительному направлению ветра рассчитывают ветровую нагрузку на провод без отложений, по разнице между ветровой нагрузкой на провод с отложениями и ветровой нагрузкой на провод без отложений вычисляют объем отложений на проводе, по объему отложений и весовой нагрузке отложений вычисляют удельную плотность отложений находящихся на проводе, которую вычитают из известных удельных плотностей всех распознаваемых видов отложений на проводе и принимают решение о наличии на проводе отложений того вида, для которого разница минимальна.

Устройство распознавания вида отложений на проводе промежуточного пролета воздушной линии электропередачи, содержащее устройство телепередачи, две гирлянды изоляторов и два силоизмерительных датчика, каждый из которых подвешен подвижно между траверсой опоры и соответствующей гирляндой изоляторов, нижние концы обеих гирлянд изоляторов соединены между собой шарнирно, образуя V-образную подвеску, к которой прикреплен провод, 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, отличающееся согласно изобретению тем, что в него дополнительно введены измеритель относительного направления ветра, измеритель скорости ветра, пять функциональных преобразователей, делитель, два формирователя порогов, m+1 сумматоров, два компаратора, логический элемент «И» и сравнивающее устройство, при этом первый и второй силоизмерительные датчики, измерители скорости ветра и относительного направления ветра соответственно подключены к первому, второму, третьему и четвертому входам устройства телепередачи, первый и второй выходы устройства телепередачи подключены параллельно к соответствующим входам первого и второго функциональных преобразователей, к выходу первого функционального преобразователя подключен первый вход третьего функционального преобразователя, на выход второго функционального преобразователя подключены второй вход третьего функционального преобразователя и первый вход первого сумматора, выход которого соединен с первым входом делителя и первым входом первого компаратора, второй вход первого сумматора подключен к выходу первого формирователя порога, выход третьего функционального преобразователя соединен с третьим входом четвертого функционального преобразователя, третий и четвертый выходы устройства телепередачи подключены параллельно и соответственно к первому и второму входам четвертого и пятого функциональных преобразователей и, кроме того, третий выход устройства телепередачи подключен к первому входу второго компаратора, к выходу пятого функционального преобразователя подключен четвертый вход четвертого функционального преобразователя, выход которого подключен ко второму входу делителя, к выходу делителя подключены параллельно вторые входы второго, третьего, ..., m+1-ого сумматоров, первые входы второго, третьего, ..., m+1-ого сумматоров подключены соответственно к первому, второму, ..., m-ому выходам второго формирователя порогов, выходы второго, третьего, ..., m+1-ого сумматоров соединены соответственно с первым, вторым, ..., m-ым входом сравнивающего устройства, вторые входы первого и второго компараторов соединены с нулевым потенциалом, выходы первого и второго компараторов подключены соответственно к первому и второму входом логического элемента «И», выход которого соединен с разрешающим входом сравнивающего устройства и является М+1-ым выходом устройства распознавания вида отложений, первый, второй, ..., М-ый выходы сравнивающего устройства являются соответствующими выходами устройства распознавания вида отложений.

Указанная совокупность признаков позволяет достичь целей изобретения - устройство распознавания вида отложений на проводе (грозотросе) промежуточного пролета воздушной линии электропередачи автоматически одновременно и непрерывно измеряет тяжение в гирляндах V-образной подвески провода и рядом с проводом относительное направление и скорость ветра, на основании которых рассчитывает весовую нагрузку отложений на провод, ветровую нагрузку на этот же провод с отложениями и ветровую нагрузку на провод без отложений, по разнице между рассчитанной ветровой нагрузкой на провод с отложениями и рассчитанной ветровой нагрузкой на провод без отложений вычисляет объем отложений на проводе, по объему отложений и весовой нагрузке отложений вычисляет удельную плотность отложений, находящихся на проводе, которую вычитает из известных удельных плотностей всех распознаваемых видов отложений на проводе, и принимает решение о наличии на проводе отложений того вида, для которого разница минимальна.

Следует отметить, что заявляемый способ распознавания вида отложений на проводе промежуточного пролета воздушной линии электропередачи, заключающийся в одновременном измерении рядом с проводом скорости и относительного направления ветра, а на самом проводе весовой нагрузки отложений и ветровой нагрузки на этот же провод с отложениями, расчете по скорости и относительному направлению ветра ветровой нагрузки на провод без отложений, вычислении объема отложений на проводе по разнице ветровой нагрузки на провод с отложениями и ветровой нагрузки на провод без отложений, вычислении удельной плотности отложений, находящихся на проводе, по объему отложений и весу отложений, вычитании удельной плотности отложений, находящихся на проводе, из известных удельных плотностей всех распознаваемых видов отложений на проводе и принятии решения о наличии на проводе того вида отложений, для которого эта разница минимальна, заявителю не известен.

Заявителю также не известны устройства, которые измеряют (вычисляют) удельную плотность (удельный вес) отложений, находящихся на проводе воздушной линии электропередачи, а известны устройства, которые могут являться составными элементами устройства распознавания отложений на проводе, осуществляющего заявляемый способ.

Вместе с тем, заявляемое устройство содержит совокупность признаков, не являющуюся суммой технических решений известных устройств и прототипа, т.к. содержит отличительные от прототипа признаки, отсутствующие также и в известных устройствах. Действительно, не в одном из известных устройств для измерения весовой нагрузки отложений на провод и ветровой нагрузки на этот же провод с отложениями не содержатся измерители относительного направления ветра и скорости ветра и по выходным сигналам этих измерителей не вычисляется ветровая нагрузка на провод без отложений, по рассчитанной ветровой нагрузке на провод без отложений и измеренной ветровой нагрузке на провод с отложениями не рассчитывается объем отложений на проводе, по измеренному весу отложений и рассчитанному объему отложений на проводе не рассчитывается удельная плотность этих отложений, она не вычитается из известных значений удельных плотностей для каждого распознаваемого вида отложений на проводе и не принимается решение о наличии на проводе отложений того вида, для которого эта разница минимальна.

Описание устройства

Описание устройства распознавания вида отложений на проводе промежуточного пролета воздушной линии электропередачи поясняется восемью чертежами. На фиг.1 показана схема размещения и крепления датчиков и измерителей и функциональная схема самого устройства распознавания вида отложений; на фиг.2 - векторные диаграммы работы силоизмерительных датчиков в V-образной подвеске провода при двух возможных вариантах нагрузок на провод промежуточного пролета на фиг.3-7 показаны соответственно схемы первого, второго, пятого, третьего и четвертого функциональных преобразователей, реализующих вычисления по величинам нагрузок N₁ и N₂ на каждый из двух силоизмерительных датчиков гололедно-ветровой нагрузки N_сум (фиг.3), суммарной гололедной нагрузки с весом провода и крепежной арматуры V (фиг.4), вычисления по измеренным скорости υ и относительному направлению (азимуту) ветра β ветровой нагрузки на провод без отложений Р_в(р) (фиг.5), вычисления по N_сум и по V фактической ветровой нагрузки на провод Р_в(ф) (фиг.6), вычисления по υ, β, Р_в(ф) и Р_в(р) объема отложений на проводе W (фиг.7). На фиг.8 показана схема сравнивающего устройства, в котором по входным сигналам Z₁, Z₂, ..., Z_m и Z_раз формируется один из возможных М сигналов вида отложений на проводе.

На фиг.1 слева показана схема размещения и крепления измерителя направления ветра 1 и измерителя скорости ветра 2 на нижней траверсе 22 одностоечной промежуточной опоры 21, а также схема подвески силоизмерительных датчиков 3 и 4 на этой же траверсе с гирляндами изоляторов 23 и 24, поддерживающих фазный провод 25. Справа приведена функциональная схема собственно самого устройства распознавания вида отложений, содержащего измеритель относительного направления ветра 1, измеритель скорости ветра 2, два силоизмерительных датчика 3 и 4, устройство телепередачи 5, пять функциональных преобразователей 6, 7, 10, 12 и 13, два формирователя порогов 8 и 9, m+1 сумматоров 11 и 15, два компаратора 16 и 18, логический элемент «И» 17 и сравнивающее устройство 19.

На фиг.3 представлена схема первого функционального преобразователя 6, имеющего два входа N₁ и N₂, и включающего в себя четыре умножителя 30, формирователь 31 постоянной величины 2 cosγ, два сумматора 32 и элемента извлечения квадратного корня из входной величины 33.

На фиг.4 приведена схема второго функционального преобразователя 7, имеющего два входа N₁ и N₂ и состоящего из сумматора 32, формирователя 34 постоянной величины sinγ и умножителя 30.

На фиг.5 приведена схема пятого функционального преобразователя 13, имеющего два входа υ и β и состоящего из формирователя 35 сигнала переменной величины sin²β из входного сигнала β, трех умножителей 30, формирователя 36 сигнала постоянной величины Ld и формирователя 37 сигнала постоянной величины К'.

На фиг.6 показана схема третьего функционального преобразователя 10 и векторная диаграмма его работы. Этот преобразователь имеет два входа N_сум и V и состоит из двух умножителей 30, сумматора 32 и элемента извлечения квадратного корня из входной величины 33. На векторной диаграмме фиг.6, как и на других листах описания заявки и чертежей, обозначено V₀ - вес двух гирлянд изоляторов с проводом промежуточного пролета и крепежной арматуры, V' - вес отложений на этом проводе, V - суммарный вес двух гирлянд изоляторов с крепежной арматурой, проводом промежуточного пролета и отложений на нем, P_В(ф) - фактическая ветровая нагрузка, Р_В(р) - расчетная ветровая нагрузка на провод без отложений и N_сум - суммарная гололедно-ветровая нагрузка на провод с весом двух гирлянд изоляторов, крепежной арматуры и провода промежуточного пролета, W - объем отложений на проводе промежуточного пролета, σ - плотность отложений на проводе промежуточного пролета.

На фиг.7 показана схема четвертого функционального преобразователя 12, имеющего четыре входа υ, β, P_в(ф) и Р_В(р) и состоящего из формирователя 35 сигнала переменной величины sin²β из входного сигнала β, четырех умножителей 30, двух сумматоров 32, формирователя 37 сигнала постоянной величины К', умножителя 38 входной величины на 2, двухвходового делителя 39, формирователя 40 постоянной величины d/2 и формирователя 41 постоянной величины πL.

На фиг.8 показана схема m-канального сравнивающего устройства 19, имеющего m+1 входов Z₁, Z₂, ..., Z_m и Z_раз и состоящего из m×m компараторов 42 и m логических m+1-входовых элементов «И» 43.

Устройство работает следующим образом.

В соответствии с заявленным способом распознавания вида отложений на проводе промежуточного пролета воздушной линии электропередачи в устройстве одновременно и в согласованном взаимодействии работают два канала измерения: канал измерения фактических весовой нагрузки отложений на проводе и ветровой нагрузки на провод с отложениями и канал измерения ветровой нагрузки на провод без отложений. На основе информации, полученной обоими каналами, рассчитывается вес и объем отложений на проводе промежуточного пролета, по которым рассчитывается удельный вес отложений на проводе промежуточного пролета. Полученное значение удельного веса отложений на проводе промежуточного пролета вычитается из известных удельных плотностей всех распознаваемых видов отложений на проводе и вырабатывается решение о наличии на проводе отложений того вида, для которого разница минимальна. Это решение выдается в виде сигнала «Вид отложений» при наличии сигнала разрешения - «Распознавание».

Отмеченное взаимодействие двух каналов друг с другом позволяет достичь цели изобретения, поэтому при описании работы устройства будем рассматривать работу этих двух каналов одновременно и взаимодействии друг с другом.

Силовая нагрузка на провод промежуточного пролета, а следовательно, и на V-образную подвеску в общем случае состоит из трех составляющих: V₀, V' и Р_В(ф). Действуют эти три составляющие независимо друг от друга и V₀ не может быть равной нулю. Учитывая последнее обстоятельство, - то, что V₀>0, количество возможных вариантов сочетаний нагрузок на V-образную подвеску провода промежуточного пролета равно шести. Но, так как, в соответствии с принципом работы устройства распознавание по удельному весу имеет смысл только при одновременном наличии отложений на проводе и ветровой нагрузке на него, то из всех шести возможных вариантов силовой нагрузки на V-образную подвеску провода, рассмотрим только два варианта при наличии отложений на проводе и отличающиеся друг от друга противоположным направлением ветра, представленные на фиг.2. Рассмотрим более подробно эти два варианта.

Первый вариант - есть отложения на проводе V'>0 и есть ветер, например, слева направо Р_В(ф)>0 как показано на фиг.2а. В этом случае, к V₀ добавляется вес отложений на проводе V' и ветровая нагрузка P_В(ф), перпендикулярная гололедной, сигналы с датчиков 3 и 4 не равны между собой N₁>N₂, V=V₀+V',

.

Во втором варианте - есть отложения на проводе V'>0 и есть ветер, справа налево Р_В(ф)>0, как показано на фиг.2б, векторная диаграмма представляет собой зеркальное отображение фиг.2, а и на ней вектора N₁<N₂.

При обоих вариантах нагрузок сигналы датчиков N₁ и N₂ в виде напряжений или токов соответственно через отдельные первый и второй каналы устройства телепередачи 5 поступают параллельно на соответствующие входы функциональных преобразователей 6 и 7. Первый функциональный преобразователь 6 (фиг.3) по входным сигналам N₁ и N₂ вычисляет величину гололедно-ветровой нагрузки N_сум по формуле

В формуле угол γ=180°-α, а угол α - это угол между осями гирлянд изоляторов в месте их соединения и крепления к ним провода (при равностороннем треугольнике V-образной подвески α=60° - оптимальный угол, а при равнобедренном α≠60°). Второй функциональный преобразователь 7 (фиг.4) по входным сигналам N₁ и N₂ вычисляет величину V по формуле V=(N₁+N₂)×sinγ. Сигнал гололедно-ветровой нагрузки N_сум с выхода первого функционального преобразователя 6 (фиг.1) поступает на первый вход третьего функционального преобразователя 10. Сигнал V=V'+V₀ с выхода второго функционального преобразователя 7 поступает на второй вход третьего функционального преобразователя 10 и на первый вход первого сумматора 11, на второй вход которого поступает сигнал V₀ с выхода первого формирователя порога 8. Сумматор 11 формирует сигнал V' веса отложений на проводе промежуточного пролета. Третий функциональный преобразователь 10 (фиг.6) вычисляет фактическую ветровую нагрузку на провод по формуле

. Сигнал Р_В(ф) с выхода третьего функционального преобразователя 10 (фиг.1) поступает на третий вход четвертого функционального преобразователя 12. Одновременно с этим, под действием скоростного напора ветра измеритель относительного направления ветра 1 и измеритель скорости ветра 2 вырабатывают соответствующие сигналы β и υ, которые через отдельные четвертый и третий каналы устройства телепередачи 5 поступают соответственно на второй и первый входы четвертого 12 и пятого 13 функциональных преобразователей и, кроме того, сигнал и поступает на первый вход второго компаратора 18. Так как отложения на проводе есть, т.е. V'>0 и есть ветер υ>0 (условия целесообразности распознавания отложений на проводе) первый 16 и второй 18 компараторы сформируют сигналы превышения нулевого потенциала, подключенного на их вторые входы. Сигнал превышения нулевого потенциала с первого 16 и второго 18 компараторов в виде логических «1» поступают соответственно и одновременно на первый и второй входы логического элемента «И» 17, в результате чего на его выходе будет формироваться логическая «1», которая в виде сигнала «Распознавание» появится на m+1-ом выходе устройства распознавания отложений и в виде сигнала z_раз поступит на разрешающий вход сравнивающего устройства 19, благодаря чему на его одном выходе появится логическая «1» в качестве сигнала вида отложений. Пятый функциональный преобразователь 13 (фиг.5) рассчитывает ветровую нагрузку на провод промежуточного пролета без отложений Р_В(р) по формуле P_в(р)=υ×sin²β×K'×L×d, где

- коэффициент пропорциональности для провода с сечением F, диаметром d, длиной L, с коэффициентом лобового сопротивления скоростному напору ветра по пролету С_x, с коэффициентом влияния длины пролета k₁, коэффициентом неравномерности скоростного напора по пролету α₁. Сигнал Р_В(р) с выхода пятого функционального преобразователя 13 (фиг.1) поступает на четвертый вход четвертого функционального преобразователя 12. Четвертый функциональный преобразователь 12 (фиг.7) вычисляет объем отложений на проводе промежуточного пролета W по формуле

где

- толщина стенки отложений на проводе промежуточного пролета, ΔР_в=Р_в(ф)-Р_в(р). Сигнал объема отложений на проводе W с выхода четвертого функционального преобразователя 12 (фиг.1) поступает на второй вход делителя 14. С выхода первого сумматора 11 сигнал V' поступает на первый вход делителя 14 и на первый вход первого компаратора 16. Делитель 14 формирует сигнал удельной плотности отложений на проводе промежуточного пролета σ=V'/W, который поступает одновременно на вторые входы второго, третьего, ..., m+1-ого сумматоров 15. На первые входы второго, третьего, ..., m+1-ого сумматоров 15 поступают сигналы σ₁, σ₂, ..., σ_m априорно известных удельных плотностей всех распознаваемых видов отложений с соответствующих выходов второго формирователя порогов 9. В сумматорах 15 формируются сигналы разности по модулю

...,

которые поступают на соответствующие входы сравнивающего устройства 19. Сравнивающее устройство сравнивает разностные сигналы z₁, z₂, ..., z_m по величине между собой и определяет номер входа с наименьшим входным сигналом. При цифровой программной реализации всех записанных выше аналитических выражений процедура поразрядного сравнения цифровых кодов сигналов разности и выбор номера цифрового кода с минимальной величиной стандартна и не требует пояснения. В качестве примера возможной практической реализации на аналоговых сравнивающих устройствах (компараторах) поясним работу матричного сравнивающего устройства, представленного на фиг.8. Предположим что z₁ меньше, чем все остальные z₂, z₃, ..., z_m, тогда в первом столбце во всех компараторах 42 сигнал на первом входе будет меньше, чем на втором и соответственно они сформируют логические «1», которые на первом m+1 входовом логическом элементе «И» 43 сформируют логическую «1» при наличии сигнала z_раз m+1 входе (вход разрешения). В каждом из остальных столбцов один из компараторов 42 из-за изменения подключения входов первого на второй, а второго на первый, будет формировать логический «0», благодаря чему на соответствующем элементе 43 будет формироваться логический «0». Логическая «1» с первого логического элемента «И» 43 в виде сигнала «Вид отложения 1» поступает на первый выход устройства. В случаях, когда наименьшим будет другой сигнал z₂, z₃, ..., z_m сравнивающее устройство будет формировать логическую «1» на соответствующем выходе.

Если на проводах отложений нет V'=0 или ветра нет υ=0, или одновременно нет отложений V'=0 и нет ветра υ=0, то соответственно первый 16 или второй 18 компараторы или оба вместе 16 и 18 сформируют логический «нуль», так как не превышен нулевой потенциал на вторых входах этих компараторов и логический элемент «И» 17 сформирует логический «нуль», который как отказ распознавания отложений появится на m+1 выходе устройства и как не разрешающий сигнал

исключит прохождение логических «1» через все логические элементы «И» 43 на всех выходах сравнивающего устройства 19.

Таким образом, за счет использования двух некоррелированных между собой каналов измерения удалось решить задачу автоматического дистанционного непрерывного распознавания вида отложений, находящихся непосредственно на проводе промежуточного пролета воздушной линии электропередачи, по удельному весу этих отложений.

Четырехвходовое устройство телепередачи 5 (фиг.1) может быть реализовано в виде одного общего канала телепередачи с временным уплотнением, имеющего входной коммутатор с четырьмя входами от измерителей и датчиков 1, 2, 3 и 4, общий канал телепередачи, устройство выборки и хранения с четырьмя отдельными выходами на функциональные преобразователи 6, 7, 12, 13 и формирователь синхронизирующих импульсов, обеспечивающий поочередное соединение первого входа только с первым выходом, второго входа только со вторым и т.д.

Если заявляемое устройство использовать для распознавания отложений на грозозащитном тросе промежуточного пролета воздушной линии электропередачи, то в самом устройстве нужно изменить только значение коэффициента К' и d и грозотрос 26 закрепить на V-образную подвеску с силоизмерительными датчиками, аналогичную рассмотренной для фазного провода, как показано на фиг.1 слева вверху.

Так как все остальные климатические воздействия (температура, давление, влажность и т.д.) и изменения режимов работы воздушной линии электропередачи оказывают практически одинаковое влияние на силоизмерительные датчики, и используется общее устройство телепередачи, а обработка сигналов датчиков производится дифференциально (относительно друг друга), то перечисленные воздействия практически не влияют на точность измерений и устройство для всех типов опор воздушных линий электропередачи дистанционно автоматически непрерывно в реальном масштабе времени на промежуточном пролете производит распознавание всех возможных видов отложений.

Источники информации

1. Ишкин В.Х., Цитвер И.И. Высокочастотная связь по линиям электропередачи 330-750 кВ. - М.: Энергоиздат, 1981. - 208 с.

2. Патент на изобретение РФ №2158995, МПК Н02G 7/16, 2000.

3. Матвеев Л.Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы. - Л.: Гидрометиздат, 1976.

4. Авт. свид. СССР №519806, МПК Н02G 7/16, 1976.

Claims

1. Способ распознавания вида отложений на проводе промежуточного пролета воздушной линии электропередачи, заключающийся в том, что на траверсе опоры рядом с проводом одновременно измеряют скорость и относительное направление ветра, а на самом проводе измеряют весовую нагрузку отложений и ветровую нагрузку на провод с отложениями, по скорости и относительному направлению ветра рассчитывают ветровую нагрузку на провод без отложений, по разнице между ветровой нагрузкой на провод с отложениями и ветровой нагрузкой на провод без отложений вычисляют объем отложений на проводе, по объему отложений и весовой нагрузке отложений вычисляют удельную плотность отложений, находящихся на проводе, которую вычитают из известных удельных плотностей всех распознаваемых видов отложений на проводе, и принимают решение о наличии на проводе отложений того вида, для которого разница минимальна.

2. Устройство распознавания вида отложений на проводе промежуточного пролета воздушной линии электропередачи, содержащее устройство телепередачи, две гирлянды изоляторов и два силоизмерительных датчика, каждый из которых подвешен подвижно между траверсой опоры и соответствующей гирляндой изоляторов, нижние концы обеих гирлянд изоляторов соединены между собой шарнирно, образуя V-образную подвеску, к которой прикреплен провод, 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, отличающееся тем, что дополнительно введены измеритель относительного направления ветра, измеритель скорости ветра, пять функциональных преобразователей, делитель, два формирователя порогов, m+1 сумматоров, два компаратора, логический элемент И и сравнивающее устройство, при этом первый и второй силоизмерительные датчики, измерители скорости ветра и относительного направления ветра соответственно подключены к первому, второму, третьему и четвертому входам устройства телепередачи, первый и второй выходы устройства телепередачи подключены параллельно к соответствующим входам первого и второго функциональных преобразователей, к выходу первого функционального преобразователя подключен первый вход третьего функционального преобразователя, на выход второго функционального преобразователя подключены второй вход третьего функционального преобразователя и первый вход первого сумматора, выход которого соединен с первым входом делителя и первым входом первого компаратора, второй вход первого сумматора подключен к выходу первого формирователя порога, выход третьего функционального преобразователя соединен с третьим входом четвертого функционального преобразователя, третий и четвертый выходы устройства телепередачи подключены параллельно и соответственно к первому и второму входам четвертого и пятого функциональных преобразователей и, кроме того, третий выход устройства телепередачи подключен к первому входу второго компаратора, к выходу пятого функционального преобразователя подключен четвертый вход четвертого функционального преобразователя, выход которого подключен ко второму входу делителя, к выходу делителя подключены параллельно вторые входы второго, третьего, ..., m+1-го сумматоров, первые входы второго, третьего, ..., m+1-го сумматоров подключены соответственно к первому, второму, ..., m-му выходам второго формирователя порогов, выходы второго, третьего, ..., m+1-го сумматоров соединены соответственно с первым, вторым, ..., m-м входом сравнивающего устройства, вторые входы первого и второго компараторов соединены с нулевым потенциалом, выходы первого и второго компараторов подключены соответственно к первому и второму входом логического элемента И, выход которого соединен с разрешающим входом сравнивающего устройства и является М+1-м выходом устройства распознавания вида отложений, первый, второй, ..., М-й выходы сравнивающего устройства являются соответствующими выходами устройства распознавания вида отложений.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что верхние концы силоизмерительных датчиков крепятся к траверсе опоры на расстоянии друг от друга, не равном длине гирлянды изоляторов с датчиком, образуя с V-образной подвеской равнобедренный треугольник.