RU2461942C1

RU2461942C1 - Method for detecting ice on overhead electric lines

Info

Publication number: RU2461942C1
Application number: RU2011130725/07A
Authority: RU
Inventors: Рамиль Гамилович Мустафин (RU); Рамиль Гамилович Мустафин; Елена Евгеньевна Котельникова (RU); Елена Евгеньевна Котельникова
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2012-09-20

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: method consists in measuring longitudinal stretching forces by strain gage transducer that are applied to wire, measuring of wire temperature, measurement values are transmitted to central point by radio channel or fiber-optics, note that power supply is provided by power source, according to the invention as an elastic element of strain gage transducer of measuring longitudinal stretching forces applied to wire there used is a segment of controlled wire of overhead electric line and ice presence is determined by the values of longitudinal stretching forces applied to wire and wire temperature, note that power supply is provided by potential transformer, the primary winding of which is represented by controlled wire itself that conducts operating current.

EFFECT: increase of reliability of ice determination on wires of overhead electric line through direct measurement of longitudinal stretching forces applied to wire of electric line, wire temperature control, receiving power directly from controlled wire itself.

1 dwg

Description

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для контроля массы гололедных отложений на проводах высоковольтных воздушных линий электропередачи и регистрации момента окончания плавки.The invention relates to the electric power industry and can be used to control the mass of ice deposits on the wires of high-voltage overhead power transmission lines and register the end of the melting.

Известен способ определения гололеда на проводах воздушной линии электропередачи, реализованный весовым сигнализатором гололеда, реагирующим на увеличение веса проводов из-за дополнительной нагрузки от гололедной муфты (Борьба с гололедом в электросетевых предприятиях: Пособие по вопросам организации борьбы с гололедом. P.M.Рудакова, И.В.Вавилова, И.Е.Голубков; АО Башкирэнерго, Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа, 1995, 97 с., ISBN 5-86911-095-5). Однако они имеют конструктивные недостатки и ненадежную систему передачи информации.There is a method of determining ice on the wires of an overhead power transmission line, implemented by a weight ice detector that responds to an increase in the weight of the wires due to the additional load from the ice clutch (Fighting ice in electric grid enterprises: A guide to organizing the fight against ice. PM Rudakova, I.V. .Vavilova, I.E. Golubkov; AO Bashkirenergo, Ufa State Aviation Technical University, Ufa, 1995, 97 pp., ISBN 5-86911-095-5). However, they have design flaws and an unreliable information transfer system.

Известен также способ определения гололеда на проводах воздушной линии электропередачи, реализованный бесконтактным датчиком гололеда (Авторское свидетельство СССР №1035708, МКИ Н02G 07/16, 1983). Недостатком данного способа является необходимость в высокой чувствительности элементов, регистрирующих магнитное поле, и зависимость от таких параметров, как величина тока в проводах, высота пролета, температура провода.There is also a method of determining icing on the wires of an overhead power transmission line, implemented by a contactless icing sensor (USSR Author's Certificate No. 1035708, MKI H202 07/16, 1983). The disadvantage of this method is the need for high sensitivity of elements that register a magnetic field, and the dependence on such parameters as the magnitude of the current in the wires, the height of the span, the temperature of the wire.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением (прототипом) является способ определения гололеда на проводах воздушной линии электропередачи, реализованный сигнализатором массы гололедных отложений и окончания плавки гололеда, согласно которому измеряют тензометрическим датчиком продольные растягивающие усилия, приложенные к проводу, измеряют температуру провода, измеренные значения передают на центральный пункт по радиоканалу или по оптоволокну, при этом осуществляют питание при помощи источника питания (Патент РФ №RU 2220485, МПК Н02G 7/16, 03.06.2002. Сигнализатор работает следующим образом. При отсутствии гололедных отложений угол α между штангами сигнализатора является исходным. При появлении гололедных отложений на проводах угол α уменьшается. По изменению угла α и по измеренному значению температуры провода расчетным путем определяют массу гололедных отложений на проводах.Closest to the proposed invention, the technical solution (prototype) is a method for determining icing on wires of an overhead power transmission line, implemented by a signaling device of the mass of ice deposits and the end of melting ice, according to which longitudinal tensile forces applied to the wire are measured by a strain gauge, the temperature of the wire is measured, the measured values are transmitted to the central point via radio or fiber, while they are powered by a power source (Paté nt RF №RU 2220485, IPC Н02G 7/16, 06/03/2002. The signaling device works as follows: In the absence of ice deposits, the angle α between the indicator bars is the initial one. If ice deposits appear on the wires, the angle α decreases. By changing the angle α and measured the value of the wire temperature is calculated to determine the mass of ice deposits on the wires.

Недостатком данного способа является низкая надежность определения гололеда на проводах воздушной линии электропередачи, обусловленная тем, что измеряется косвенная величина, которая изменяется под действием гололедных отложений, а реальные силы, угрожающие разрыву провода, определяются путем вычислений. Кроме того, измеряемая величина (угол α) изменяется еще и при изменении длины провода линии (при изменении температуры провода).The disadvantage of this method is the low reliability of determining ice on the wires of an overhead power transmission line, due to the fact that an indirect value is measured, which changes under the influence of ice deposits, and the real forces that threaten wire breakage are determined by calculation. In addition, the measured value (angle α) also changes with a change in the length of the line wire (with a change in the temperature of the wire).

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности определения гололеда на проводах воздушной линии электропередачи за счет прямого измерения продольных растягивающих усилий, приложенных к проводу линии электропередачи, контроля температуры провода, получения питания непосредственно с самого контролируемого провода.The objective of the invention is to increase the reliability of determining ice on the wires of an overhead power line by directly measuring the longitudinal tensile forces applied to the wire of the power line, monitoring the temperature of the wire, receiving power directly from the wire being controlled.

Технический результат достигается тем, что в способе определения гололеда на проводах воздушной линии электропередачи, согласно которому измеряют тензометрическим датчиком продольные растягивающие усилия, приложенные к проводу, измеряют температуру провода, измеренные значения передают на центральный пункт по радиоканалу или по оптоволокну, при этом осуществляют питание при помощи источника питания, согласно предлагаемому изобретению в качестве упругого элемента тензометрического датчика измерения продольных растягивающих усилий, приложенных к проводу, используют отрезок контролируемого провода воздушной линии электропередачи, а о наличии гололеда судят по величинам продольных растягивающих усилий, приложенных к проводу и температуре провода, при этом питание осуществляют с помощью трансформатора напряжения, в качестве первичной обмотки которого используют сам контролируемый провод, по которому протекает рабочий ток.The technical result is achieved by the fact that in the method of determining ice on the wires of an overhead power transmission line, according to which a tensile strain gauge applied to the wire is measured with a strain gauge, the temperature of the wire is measured, the measured values are transmitted to a central point via a radio channel or fiber optic, while power is supplied at using a power source according to the invention as an elastic element of a tensometric sensor for measuring longitudinal tensile forces th applied to the wire, use a piece of the controlled wire of the overhead power line, and the presence of ice is judged by the values of the longitudinal tensile forces applied to the wire and the temperature of the wire, while the power is supplied using a voltage transformer, the controlled wire itself is used as the primary winding through which the operating current flows.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема определения гололеда на проводах воздушной линии электропередачи.The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram for determining ice on the wires of an overhead power line.

На чертеже блокам и деталям присвоены следующие позиции:In the drawing, the following items are assigned to blocks and parts:

1 - контролируемый провод воздушной линии электропередачи,1 - controlled wire overhead power lines,

2 - блок питания,2 - power supply,

3 - блок измерения температуры провода,3 - unit for measuring the temperature of the wire,

4 - блок передачи измеренных данных,4 - unit for transmitting measured data,

5 - тензометрический датчик измерения продольных растягивающих усилий,5 - strain gauge sensor for measuring longitudinal tensile forces,

6, 7 - торцы тензометрического датчика.6, 7 - ends of the strain gauge sensor.

Рассмотрим детали работы предлагаемого способа определения гололеда на проводах воздушной линии электропередачи. Расположенный на контролируемом проводе 1 воздушной линии электропередачи блок 2 питания подает питание на все остальные блоки, при этом блок 2 питания формирует питание с помощью трансформатора напряжения, и в качестве первичной обмотки трансформатора напряжения выступает сам контролируемый провод 1, по которому протекает рабочий ток. Измерение температуры провода 1 осуществляет блок 3. Блок 4 передает все измеренные данные на центральный пункт по радиоканалу или по оптоволокну. Тензометрический датчик 5 измерения продольных, растягивающих провод 1 усилий, закреплен на проводе 1 на своих торцах 6 и 7. При этом в качестве упругого элемента тензометрического датчика 5 измерения продольных растягивающих усилий, приложенных к проводу 1, используют отрезок контролируемого провода 1 воздушной линии электропередачи, расположенный между торцами 6 и 7 тензометрического датчика 5. При увеличении продольных растягивающих усилий, приложенных к проводу 1, происходит удлинение отрезка контролируемого провода 1 воздушной линии электропередачи, расположенного между торцами 6 и 7, что приводит к удлинению тензометрического датчика 5, который за счет этого удлинения измеряет продольные растягивающие провод 1 усилия.Consider the details of the proposed method for determining ice on the wires of an overhead power line. The power supply unit 2 located on the controlled wire 1 of the overhead power transmission line supplies power to all the other blocks, while the power supply unit 2 generates power using the voltage transformer, and the controlled wire 1 itself acts as the primary winding of the voltage transformer, through which the operating current flows. The temperature of the wire 1 is measured by block 3. Block 4 transmits all the measured data to a central point via a radio channel or fiber optic. A strain gauge sensor 5 for measuring longitudinal tensile forces wire 1 is fixed to the wire 1 at its ends 6 and 7. In this case, as a resilient element of the strain gauge sensor 5 for measuring longitudinal tensile forces applied to wire 1, use a piece of the controlled wire 1 of the overhead power line, located between the ends 6 and 7 of the strain gauge 5. With an increase in longitudinal tensile forces applied to the wire 1, there is an extension of the length of the controlled wire 1 of the overhead line el power transmission, located between the ends 6 and 7, which leads to an extension of the strain gauge 5, which due to this extension measures the longitudinal tensile wire 1 effort.

Конструкция проводов воздушных линий электропередачи сделана по принципу троса: многопроволочные провода, состоящие (в зависимости от сечения провода) из 7; 19 и 37 скрученных между собой отдельных проволок. Обычно это сталеалюминевые провода. Сталеалюминевые провода имеют то же удельное сопротивление, что и алюминиевые провода равного им сечения, так как в электрических расчетах сталеалюминевых проводов проводимость стальной части не учитывается ввиду ее незначительности по сравнению с проводимостью алюминиевой части проводов. Конструктивно стальные проволоки составляют внутреннюю часть сталеалюминевого провода, а алюминиевые проволоки - внешнюю. Сталь предназначена для увеличения механической прочности, алюминий является токопроводящей частью.The design of the wires of overhead power lines is made according to the principle of a cable: multi-wire wires, consisting of 7 (depending on the cross-section of the wire); 19 and 37 individual wires twisted together. Usually these are steel-aluminum wires. Steel-aluminum wires have the same resistivity as aluminum wires of equal cross-section, since the electrical conductivity of steel-aluminum wires does not take into account the conductivity of the steel part due to its insignificance compared to the conductivity of the aluminum part of the wires. Structurally, steel wires make up the inside of the aluminum-steel wire, and aluminum wires make up the outside. Steel is designed to increase mechanical strength, aluminum is a conductive part.

За счет скрутки отдельных проволок в многопроволочном проводе, при приложении продольных сил растяжение таких проводов достигает больших величин. Так типичная величина модуля упругости Е для сталеалюминевого провода составляет 8000 кгс/мм², что значительно меньше модуля упругости для стали, которая составляет величину 20000 кгс/мм². В результате сталеалюминевый провод может служить достаточно чувствительным упругим элементом при измерении продольных сил, приложенных к проводу.Due to the twisting of individual wires in a multi-wire wire, with the application of longitudinal forces, the tension of such wires reaches large values. So the typical value of the modulus of elasticity E for steel-aluminum wire is 8000 kgf / mm ² , which is much less than the modulus of elasticity for steel, which is 20,000 kgf / mm ² . As a result, the steel-aluminum wire can serve as a sufficiently sensitive elastic element when measuring the longitudinal forces applied to the wire.

Воздушная линия электропередачи имеет два типа опор: промежуточные и анкерные. Промежуточные опоры поддерживают провода по вертикали (провода обычно могут проскальзывать по горизонтали в точке подвеса, чтобы уменьшить горизонтальные силы, действующие на опору), анкерные фиксируют горизонтальное положение проводов (провода жестко закреплены в горизонтальной плоскости). В результате все горизонтальные силы, приложенные к проводам, суммируются и приложены к анкерной опоре. Если в промежутке между двумя опорами появится гололед, то увеличатся горизонтальные силы, приложенные к анкерным опорам, которые стоят на границе участка с промежуточными опорами. Таким образом, контролируя в одной точке горизонтальные силы, приложенные к проводам, мы обнаружим появление гололедных отложений на всем отрезке между двумя анкерными опорами.The overhead power line has two types of supports: intermediate and anchor. Intermediate supports support the wires vertically (wires can usually slip horizontally at the suspension point to reduce the horizontal forces acting on the support), anchor fixes the horizontal position of the wires (wires are rigidly fixed in the horizontal plane). As a result, all horizontal forces applied to the wires are summed up and applied to the anchor support. If ice appears in the interval between the two supports, then the horizontal forces applied to the anchor supports that stand at the boundary of the site with the intermediate supports will increase. Thus, by monitoring at one point the horizontal forces applied to the wires, we find the appearance of ice deposits on the entire segment between two anchor supports.

При изменении температуры проводов изменяется провис проводов. В результате увеличиваются горизонтальные растягивающие усилия, приложенные к проводам. В предлагаемом способе определения гололеда на проводах воздушной линии электропередачи, в котором напрямую измеряется растяжение провода, будет учитываться и влияние, которое оказывает изменение провиса проводов.When the temperature of the wires changes, the sag of the wires changes. As a result, the horizontal tensile forces applied to the wires increase. In the proposed method for determining ice on the wires of an overhead power line, in which the extension of the wire is directly measured, the effect that the change in the sag of the wires has is also taken into account.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволит повысить надежность способа определения гололеда на проводах воздушной линии электропередачи за счет прямого измерения растяжение провода от всех возможных причин, которые могут привести к обрыву провода: от гололеда, ветровых нагрузок, изменения провиса провода, ухудшения механических свойств самого провода.Thus, the use of the present invention will improve the reliability of the method for determining ice on the wires of an overhead power line by directly measuring the tension of the wire from all possible reasons that can lead to wire breakage: from ice, wind loads, changes in wire sag, deterioration of the mechanical properties of the wire .

Claims

The method of determining ice on the wires of an overhead power line, according to which a tensile strain gauge applied to the wire is measured with a strain gauge, the temperature of the wire is measured, the measured values are transmitted to a central point via a radio channel or fiber optic, while power is supplied using a power source, characterized in that as an elastic element of the strain gauge sensor, the measurement of longitudinal tensile forces applied to the wire, use a controlled wires of the overhead power line, and the presence of ice is judged by the values of longitudinal tensile forces applied to the wire and the temperature of the wire, while the power is supplied using a voltage transformer, the controlled wire itself is used as the primary winding through which the working current flows.