RU2756296C1

RU2756296C1 - Insulator with overhead power line remote monitoring module

Info

Publication number: RU2756296C1
Application number: RU2021102313A
Authority: RU
Inventors: Виталий Олегович Акуличев; Валерий Юрьевич Непомнящий; Сергей Геннадьевич Висич; Михаил Владимирович Панарин; Юрий Алексеевич Говорухин
Original assignee: Публичное акционерное общество "МРСК Центра и Приволжья"
Priority date: 2021-02-01
Filing date: 2021-02-01
Publication date: 2021-09-29

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, in particular to the designs of high-voltage insulators used in conditions of high mechanical loads in high-voltage power lines. An isolator with a module for remote monitoring of an overhead power line contains a split transformer, a rectifier and a power stabilizer, sets of the highest and lowest permissible currents, comparison blocks, an initialization block for emergency and cyclic transmissions, memory blocks for variables and data transmission over a cellular and radio communication network, a set for transmission cycles, blocks of selection of the constant component of the load, blocks of smoothing, scaling amplifiers, combiner and integral icing adjuster, integrators of “dance” and wire vibration, memory of accumulated fatigue during “dance” and wire vibration, accumulated fatigue combiner, block of settings for icing, “dance” and wire vibration frequencies.

EFFECT: invention provides monitoring of overhead power lines, detection of increased load on the insulator and the manifestation of the frequency of vibration of the wire.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к конструкциям высоковольтных изоляторов, применяемых в условиях высоких механических нагрузок в высоковольтных линиях электропередач.The invention relates to electrical engineering, in particular to the designs of high-voltage insulators used in conditions of high mechanical loads in high-voltage power lines.

Известен изолятор, содержащий цилиндрический несущий стержень с коническими хвостовиками, оконцеватели и втулки, на которые дополнительно установлены муфты, внутренние поверхности муфт и втулок выполнены в виде усеченных конусов, которые соединены с коническими хвостовиками стержня и обращены большими основаниями к концам стержня (Патент РФ №2115183, МПК Н01В 17/00, опубл. 10.07.1998 г.).An insulator is known that contains a cylindrical bearing rod with tapered shanks, end fittings and bushings, on which couplings are additionally installed, the inner surfaces of the couplings and bushings are made in the form of truncated cones, which are connected to the tapered shanks of the rod and face large bases towards the ends of the rod (RF Patent No. 2115183 , IPC N01V 17/00, publ. 10.07.1998).

Недостаток устройства состоит в отсутствии возможности мониторинга воздушной линии электропередач и передачи данных для принятия оперативных решений.The disadvantage of the device is the lack of the ability to monitor overhead power lines and data transmission for making operational decisions.

Известен изолятор, содержащий механопрочный стержень из полимера, охваченный защитной оболочкой и армированный металлическими токонесущими оконцевателями, выполненными в форме стакана (Патент РФ №2262760, МПК Н01В 17/02, опубл. 20.10.2005).Known insulator containing a mechanically strong polymer rod, covered with a protective sheath and reinforced with metal current-carrying end fittings made in the form of a glass (RF Patent No. 2262760, IPC Н01В 17/02, publ. 20.10.2005).

Недостаток известного устройства состоит в отсутствии возможности мониторинга воздушной линии электропередач при обледенении проводов, «пляске» и обрыве проводов, что снижает функциональные возможности устройства.The disadvantage of the known device is that it is not possible to monitor the overhead power line in the event of icing of wires, "dancing" and breakage of wires, which reduces the functionality of the device.

Известен изолятор, содержащий изоляционный стержень, облицованный трекингозащитными ребрами, установленными на его внешней цилиндрической поверхности, на торцах изоляционного стержня установлены оконцеватели в виде кольца, состоящего из двух дуг, соединенных прямолинейными участками, на дуге кольца каждого оконцевателя изнутри установлены верхняя и нижняя металлические накладки (Патент РФ №2320042, МПК Н01В 17/02, опубл. 20.03.2008).An insulator is known containing an insulating rod, lined with tracking protection ribs installed on its outer cylindrical surface, at the ends of the insulating rod, end fittings are installed in the form of a ring, consisting of two arcs connected by straight sections, on the arc of the ring of each end fit from the inside, upper and lower metal plates are installed ( RF patent No. 2320042, IPC Н01В 17/02, publ. 03/20/2008).

Недостаток устройства состоит в отсутствии функциональных возможностей обеспечения мониторинга воздушной линии электропередач и оперативной передачи данных при обледенении, «пляске» и вибрации проводов.The disadvantage of the device is the lack of functionality for monitoring overhead power lines and operational data transmission during icing, "dancing" and vibration of wires.

Наиболее близким является устройство, содержащее тензометрический датчик измерения усилия в вертикальной плоскости, последовательно соединенные разъемный трансформатор, установленный на проводе воздушной линии электропередач, выпрямитель питания, ограничитель напряжения, сглаживающий фильтр, стабилизатор питания, задатчик наибольшего допустимого значения тока в проводе воздушной линии через первый вход блока сравнения допустимого значения тока соединен с блоком инициализации аварийных и циклических передач, выпрямитель питания соединен со вторым входом блока сравнения допустимого значения тока входом блока памяти переменных, выход которого соединен с блоком передачи данных по сети сотовой и радиосвязи и антенной, задатчики наибольшей и наименьшей допустимых механических нагрузок через первые входы первого и второго блоков сравнения механической нагрузки соединены с блоком инициализации аварийных и циклических передач, задатчик циклов передач соединен с блоком инициализации аварийных и циклических передач, выход которого соединен с блоком передачи данных по сети сотовой и радиосвязи с антенной (Патент РФ №2713472, МПК Н01В 17/02, опубл. 05.02.2020).The closest is a device containing a strain gauge sensor for measuring the force in the vertical plane, a series-connected detachable transformer installed on the wire of the overhead power line, a power rectifier, a voltage limiter, a smoothing filter, a power stabilizer, a generator of the highest permissible current value in the overhead line wire through the first input the unit for comparing the permissible current value is connected to the initialization unit for emergency and cyclic transmissions, the power rectifier is connected to the second input of the unit for comparing the permissible current value by the input of the variable memory unit, the output of which is connected to the data transmission unit over the cellular and radio communication network and the antenna, the setters of the largest and smallest permissible mechanical loads through the first inputs of the first and second mechanical load comparison units are connected to the emergency and cyclic transmission initialization unit, the transmission cycle generator is connected to the emergency and cyclic initialization unit. cyclic transmissions, the output of which is connected to a data transmission unit over a cellular and radio communication network with an antenna (RF Patent No. 2713472, IPC Н01В 17/02, publ. 02/05/2020).

Недостаток устройства состоит в отсутствии функциональных возможностей фиксации проявления частоты колебаний провода, соответствующей наличию обледенения, фиксации «пляски» и вибрации провода с оценкой интегрированной накопленной усталости в проводе с передачей рассчитанных параметров в диспетчерский пункт электросетевой компании.The disadvantage of the device is the lack of functionality for fixing the manifestation of the frequency of vibrations of the wire, corresponding to the presence of icing, fixation of the "dance" and vibration of the wire with an assessment of the integrated accumulated fatigue in the wire with the transfer of the calculated parameters to the control room of the power grid company.

Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в расширении функциональных возможностей фиксации проявления частоты колебаний провода, соответствующей наличию обледенения, фиксации «пляски» и вибрации провода с оценкой интегрированной накопленной усталости в проводе и передачей рассчитанных параметров в диспетчерский пункт электросетевой компании.The technical result achieved by the implementation of this invention consists in expanding the functionality of fixing the manifestation of the frequency of vibrations of the wire corresponding to the presence of icing, fixing the "dance" and vibration of the wire with the assessment of the integrated accumulated fatigue in the wire and the transfer of the calculated parameters to the control room of the power grid company.

Указанный технический результат достигается тем, что в изолятор с модулем дистанционного мониторинга воздушной линии электропередач, содержащий тензометрический датчик измерения усилия в вертикальной плоскости, последовательно соединенные разъемный трансформатор, установленный на проводе воздушной линии электропередач, выпрямитель питания, ограничитель напряжения, сглаживающий фильтр, стабилизатор питания, задатчик наибольшего допустимого значения тока в проводе воздушной линии через первый вход блока сравнения допустимого значения тока соединен с блоком инициализации аварийных и циклических передач, выпрямитель питания соединен со вторым входом блока сравнения допустимого значения тока входом блока памяти переменных, выход которого соединен с блоком передачи данных по сети сотовой и радиосвязи и антенной, задатчики наибольшей и наименьшей допустимых механических нагрузок через первые входы первого и второго блоков сравнения механической нагрузки соединены с блоком инициализации аварийных и циклических передач, задатчик циклов передач соединен с блоком инициализации аварийных и циклических передач, выход которого соединен с блоком передачи данных по сети сотовой и радиосвязи с антенной дополнительно введены блок выделения постоянной составляющей механической нагрузки на изолятор, блок фильтрации колебаний провода при обледенении, блок выделения «пляски» провода, блок выделения вибрации провода, первые, вторые и третьи выпрямители и блоки сглаживания, задатчик определения обледенения провода, задатчик определения «пляски» провода, задатчик определения вибрации провода, блоки сравнения обледенения провода, «пляски» провода, вибрации провода, первый, второй, третий и четвертый масштабирующие усилители, сумматор обледенения, интегральный задатчик обледенения, интегральный блок сравнения обледенения, интегратор «пляски» провода, интегратор вибрации провода, память накопленной усталости при «пляске» провода, память накопленной усталости при вибрации провода, сумматор накопленной усталости, таймер сброса интеграторов, блок настроек частот обледенения, «пляски» и вибрации проводов, выход тензометрического датчика измерения усилия в вертикальной плоскости соединен со входами блоков выделения постоянной составляющей механической нагрузки на изолятор, фильтрации колебаний провода при обледенении, выделения «пляски» провода и выделения вибрации провода, выход блока выделения постоянной составляющей механической нагрузки на изолятор соединен с вторыми входами первого и второго блоков сравнения механической нагрузки, входом блока памяти переменных и через первый масштабирующий усилитель с входом сумматора обледенения, выход блока фильтрации колебаний провода при обледенении через первые выпрямитель и блок сглаживания соединен с входом блока памяти переменных, вторым входом блока сравнения обледенения провода и через второй масштабирующий усилитель с входом сумматора обледенения, задатчик определения обледенения провода через первый вход блока сравнения обледенения провода соединен с блоком инициализации аварийных и циклических передач, выход сумматора обледенения через второй вход интегрального блока сравнения обледенения соединен с блоком инициализации аварийных и циклических передач, интегральный задатчик обледенения соединен с первым входом интегрального блока сравнения обледенения, выход блока выделения «пляски» провода через вторые выпрямитель и блок сглаживания соединен с входом блока памяти переменных, вторым входом блок сравнения «пляски» провода и входом интегратора «пляски» провода, задатчик определения «пляски» провода через первый вход блок сравнения «пляски» провода соединен с блоком инициализации аварийных и циклических передач, выход блока выделения вибрации провода через третьи выпрямитель и блок сглаживания соединен с входом блока памяти переменных, вторым входом блока сравнения вибрации провода и входом интегратора вибрации провода, задатчик определения вибрации провода через первый вход блок сравнения вибрации провода соединен с блоком инициализации аварийных и циклических передач, выход интегратора «пляски» провода через память накопленной усталости при «пляске» провода соединен с входами блока памяти переменных и третьего масштабирующего усилителя, выход интегратора вибрации провода через память накопленной усталости при вибрации провода соединен с входами блока памяти переменных и четвертого масштабирующего усилителя, выходы третьего и четвертого масштабирующих усилителей соединены с входами сумматора накопленной усталости, выход которого соединен с входом блока памяти переменных, выход таймера сброса интеграторов соединен с входами сброса интеграторов «пляски» и вибрации провода, вход блока настроек частот обледенения, «пляски» и вибрации соединен с выходом блока памяти переменных, а выходы соединены с входами коррекции частот блоков фильтрации колебаний провода при обледенении, выделения «пляски» и вибрации провода соответственно.The specified technical result is achieved by the fact that an insulator with a module for remote monitoring of an overhead power line, containing a strain gauge sensor for measuring the force in the vertical plane, a series-connected detachable transformer installed on the wire of the overhead power line, a power rectifier, a voltage limiter, a smoothing filter, a power stabilizer, the setter of the highest permissible current value in the overhead line wire through the first input of the permissible current value comparison unit is connected to the emergency and cyclic transmission initialization unit, the power rectifier is connected to the second input of the permissible current value comparison unit by the input of the variable memory unit, the output of which is connected to the data transmission unit via cellular and radio communication networks and antenna, the generators of the highest and lowest permissible mechanical loads through the first inputs of the first and second mechanical load comparison blocks are connected to the emergency initialization block and cyclic transmissions, the transmission cycle master is connected to the emergency and cyclic transmission initialization unit, the output of which is connected to the data transmission unit via the cellular and radio communication network with the antenna; additionally, a unit for isolating the constant component of the mechanical load on the insulator, a unit for filtering wire oscillations during icing, a unit wire “dance” isolation, wire vibration isolation unit, first, second and third rectifiers and smoothing blocks, wire icing detection unit, wire “dance” detection unit, wire vibration detection unit, wire icing comparison blocks, wire “dancing”, wire vibrations , first, second, third and fourth scaling amplifiers, icing accumulator, integral icing adjuster, integral icing comparison unit, wire “dance” integrator, wire vibration integrator, memory of accumulated fatigue during wire “dance”, memory of accumulated fatigue during wire vibration, accumulator but captive fatigue, a timer for resetting integrators, a block for setting the frequencies of icing, "dancing" and vibration of wires, the output of the strain gauge sensor for measuring the force in the vertical plane is connected to the inputs of the blocks for isolating the constant component of the mechanical load on the insulator, filtering the vibrations of the wire during icing, isolating the "dance" of the wire and vibration isolation of the wire, the output of the block for separating the constant component of the mechanical load on the insulator is connected to the second inputs of the first and second blocks for comparing the mechanical load, the input of the variable memory block and through the first scaling amplifier with the input of the icing adder, the output of the filtering unit for wire oscillations during icing through the first rectifier and the smoothing unit is connected to the input of the variable memory unit, the second input of the wire icing comparison unit and through the second scaling amplifier with the icing adder input, the wire icing detection unit is iced through the first input of the comparison unit wire is connected to the block of initialization of emergency and cyclic transmissions, the output of the icing adder through the second input of the integral block of icing comparison is connected to the block of initialization of emergency and cyclic transmissions, the integral set of icing is connected to the first input of the integral block of comparing icing, the output of the "dance" of the wire through the second rectifier and the smoothing unit are connected to the input of the variable memory unit, the second input is the wire “dance” comparison unit and the input of the wire “dance” integrator, the wire “dance” detector is connected through the first input, the wire “dance” comparison unit is connected to the emergency and cyclic initialization unit transmissions, the output of the wire vibration isolation unit through the third rectifier and the smoothing unit is connected to the input of the variable memory unit, the second input of the wire vibration comparison unit and the input of the wire vibration integrator, the wire vibration detection unit through the first input, the wire vibration comparison unit It is connected with the block of initialization of emergency and cyclic transmissions, the output of the wire "dance" integrator through the memory of accumulated fatigue during wire "dance" is connected to the inputs of the variable memory unit and the third scaling amplifier, the output of the wire vibration integrator through the memory of accumulated fatigue during wire vibration is connected to the inputs of the block memory of variables and the fourth scaling amplifier, the outputs of the third and fourth scaling amplifiers are connected to the inputs of the accumulated fatigue adder, the output of which is connected to the input of the variable memory unit, the output of the integrator reset timer is connected to the reset inputs of the "dance" and wire vibration integrators, the input of the icing frequency setting block , "Dance" and vibration is connected to the output of the variable memory unit, and the outputs are connected to the inputs of the frequency correction blocks for filtering the vibrations of the wire during icing, highlighting the "dance" and vibration of the wire, respectively.

На фигуре приведена структура модуля дистанционного мониторинга изолятора воздушной линии электропередач.The figure shows the structure of the module for remote monitoring of an insulator of an overhead power line.

Изолятор с модулем дистанционного мониторинга воздушной линии электропередач, содержит тензометрический датчик 1 измерения усилия в вертикальной плоскости, последовательно соединенные разъемный трансформатор 2, установленный на проводе воздушной линии электропередач, выпрямитель питания 3, ограничитель напряжения 4, сглаживающий фильтр 5, стабилизатор питания 6.An insulator with a module for remote monitoring of an overhead power line contains a strain gauge sensor 1 for measuring the force in the vertical plane, a series-connected detachable transformer 2 installed on an overhead power line wire, a power rectifier 3, a voltage limiter 4, a smoothing filter 5, a power stabilizer 6.

Задатчик наибольшего допустимого значения тока 7 в проводе воздушной линии через первый вход блока сравнения допустимого значения тока 8 соединен с блоком инициализации аварийных и циклических передач 9.The setter of the highest permissible current value 7 in the overhead line wire through the first input of the unit for comparing the permissible current value 8 is connected to the emergency and cyclic transmission initialization unit 9.

Выпрямитель питания 3 соединен со вторым входом блока сравнения допустимого значения тока 8 и входом блока памяти переменных 10, выход которого соединен с блоком передачи данных по сети сотовой и радиосвязи Пи антенной 12.The power rectifier 3 is connected to the second input of the unit for comparing the permissible current value 8 and the input of the variable memory unit 10, the output of which is connected to the unit for transmitting data over the cellular and radio communication network by the Pi antenna 12.

Задатчики наибольшей 13 и наименьшей 14 допустимых механических нагрузок через первые входы первого 15 и второго 16 блоков сравнения механической нагрузки соединены с блоком инициализации аварийных и циклических передач 9.The transmitters of the highest 13 and the lowest 14 permissible mechanical loads through the first inputs of the first 15 and second 16 blocks for comparing the mechanical load are connected to the initialization unit for emergency and cyclic transmissions 9.

Задатчик циклов передач 17 соединен с блоком инициализации аварийных и циклических передач 9, выход которого соединен с блоком передачи данных по сети сотовой и радиосвязи 11 с антенной 12.The transmission cycle generator 17 is connected to the emergency and cyclic transmission initialization unit 9, the output of which is connected to the data transmission unit via the cellular and radio communication network 11 with the antenna 12.

Введены блок выделения постоянной составляющей 18 механической нагрузки на изолятор, блок фильтрации колебаний провода при обледенении 19, блок выделения «пляски» 20 провода, блок выделения вибрации 21 провода, первый 22, второй 23 и третий 24 выпрямители, первый 25, второй 26 и третий 27 блоки сглаживания, задатчик определения обледенения 28 провода, задатчик определения «пляски» 29 провода, задатчик определения вибрации 30 провода, блоки сравнения обледенения 31 провода, «пляски» 32 провода, вибрации 33 провода, первый 34, второй 35, третий 36 и четвертый 37 масштабирующие усилители, сумматор обледенения 38, интегральный задатчик обледенения 39, интегральный блок сравнения обледенения 40, интегратор «пляски» 41 провода, интегратор вибрации 42 провода, память накопленной усталости при «пляске» 43 провода, память накопленной усталости при вибрации 44 провода, сумматор накопленной усталости 45, таймер сброса 46 интеграторов и блок настроек частот 47 обледенения, «пляски» и вибрации.Introduced a block for extracting a constant component 18 of the mechanical load on the insulator, a block for filtering wire oscillations during icing 19, a block for extracting a "dance" 20 wires, a block for extracting vibration 21 wires, the first 22, second 23 and third 24 rectifiers, the first 25, the second 26 and the third 27 smoothing blocks, an icing detection unit 28 wires, a “dance” sensor 29, a wire vibration sensor 30, an icing comparison unit 31 wires, a “dance” 32 wires, vibrations 33 wires, the first 34, the second 35, the third 36 and the fourth 37 scaling amplifiers, an icing accumulator 38, an integral icing adjuster 39, an integral icing comparison unit 40, a "dance" integrator 41 wires, a vibration integrator 42 wires, a memory of accumulated fatigue during a "dance" 43 wires, a memory of accumulated fatigue during vibration 44 wires, an adder accumulated fatigue 45, reset timer 46 integrators and frequency settings 47 icing, "dance" and vibration.

Выход тензометрического датчика 8 измерения усилия в вертикальной плоскости изолятора соединен со входами блоков выделения постоянной составляющей 18 механической нагрузки на изолятор, фильтрации колебаний провода при обледенении 19, выделения «пляски» 20 провода и выделения вибрации 21 провода.The output of the strain gauge sensor 8 for measuring the force in the vertical plane of the insulator is connected to the inputs of the blocks for isolating the constant component 18 of the mechanical load on the insulator, filtering the vibrations of the wire during icing 19, isolating the "dance" 20 of the wire and isolating the vibration 21 of the wire.

Выход блока выделения постоянной составляющей 18 механической нагрузки на изолятор соединен с вторыми входами первого 15 и второго 16 блоков сравнения механической нагрузки, входом блока памяти переменных 10 и через первый 34 масштабирующий усилитель с входом сумматора обледенения 38.The output of the block for extracting the constant component 18 of the mechanical load on the insulator is connected to the second inputs of the first 15 and second 16 blocks for comparing the mechanical load, the input of the variable memory block 10 and through the first 34 scaling amplifier with the input of the icing adder 38.

Выход блока фильтрации колебаний провода при обледенении 19 через первые выпрямитель 22 и блок сглаживания 25 соединен с входом блока памяти переменных 10, вторым входом блока сравнения обледенения 31 провода и через второй 35 масштабирующий усилитель с входом сумматора обледенения 38.The output of the block for filtering wire oscillations during icing 19 through the first rectifier 22 and the smoothing block 25 is connected to the input of the variable memory unit 10, the second input of the wire icing comparison unit 31 and through the second 35 scaling amplifier with the input of the icing adder 38.

Задатчик определения обледенения 28 провода через первый вход блока сравнения обледенения 31 провода соединен с блоком инициализации аварийных и циклических передач 9, выход сумматора обледенения 38 через второй вход интегрального блока сравнения обледенения 40 соединен с блоком инициализации аварийных и циклических передач 9, интегральный задатчик обледенения 39 соединен с первым входом интегрального блока сравнения обледенения 40.The device for determining the icing of the wire 28 through the first input of the unit for comparing the icing 31 of the wire is connected to the initialization unit for emergency and cyclic transmissions 9, the output of the icing adder 38 through the second input of the integral unit for comparing icing 40 is connected to the unit for initializing the emergency and cyclic transmissions 9, the integral unit of icing 39 is connected with the first input of the integrated icing comparison unit 40.

Выход блока выделения «пляски» 20 провода через вторые выпрямитель 23 и блок сглаживания 26 соединен с входом блока памяти переменных 10, вторым входом блока сравнения «пляски» 32 провода и входом интегратора «пляски» 41 провода.The output of the unit for selecting the “dance” 20 wires through the second rectifier 23 and the smoothing unit 26 is connected to the input of the variable memory unit 10, the second input of the “dance” comparison unit 32 of the wire and the input of the “dance” integrator 41 of the wire.

Задатчик определения «пляски» 29 провода через первый вход блока сравнения «пляски» 32 провода соединен с блоком инициализации аварийных и циклических передач 9.The device for determining the "dance" 29 of the wire through the first input of the comparison unit "dance" 32 of the wire is connected to the initialization unit for emergency and cyclic transmissions 9.

Выход блока выделения вибрации 21 провода через третьи выпрямитель 24 и блок сглаживания 27 соединен с входом блока памяти переменных 10, вторым входом блока сравнения вибрации 33 провода и входом интегратора вибрации 42 провода.The output of the vibration isolation unit 21 of the wire through the third rectifier 24 and the smoothing unit 27 is connected to the input of the variable memory unit 10, the second input of the vibration comparison unit 33 of the wire and the input of the wire vibration integrator 42.

Задатчик определения вибрации 30 провода через первый вход блока сравнения вибрации 33 провода соединен с блоком инициализации аварийных и циклических передач 9.The device for determining the vibration 30 of the wire through the first input of the vibration comparison unit 33 of the wire is connected to the initialization unit for emergency and cyclic transmissions 9.

Выход интегратора «пляски» 41 провода через память накопленной усталости при «пляске» 43 провода соединен с входами блока памяти переменных 10 и третьего 36 масштабирующего усилителя.The output of the integrator "dance" 41 wires through the memory of accumulated fatigue during the "dance" 43 wires is connected to the inputs of the memory unit of variables 10 and the third 36 of the scaling amplifier.

Выход интегратора вибрации 42 провода через память накопленной усталости при вибрации 44 провода соединен с входами блока памяти переменных 10 и четвертого 37 масштабирующего усилителя.The output of the integrator of vibration 42 of the wire through the memory of accumulated fatigue during vibration 44 of the wire is connected to the inputs of the memory of variables 10 and the fourth 37 of the scaling amplifier.

Выходы третьего 36 и четвертого 37 масштабирующих усилителей соединены с входами сумматора накопленной усталости 45, выход которого соединен с входом блока памяти переменных 10.The outputs of the third 36 and fourth 37 scaling amplifiers are connected to the inputs of the accumulated fatigue adder 45, the output of which is connected to the input of the variable memory unit 10.

Выход таймера сброса 46 интеграторов соединен с входами сброса интеграторов «пляски» 41 и вибрации 42 провода.The output of the reset timer 46 of the integrators is connected to the reset inputs of the integrators "dance" 41 and vibration 42 of the wire.

Вход блока настроек частот 47 обледенения, «пляски» и вибрации соединен с выходом блока памяти переменных 10, а выходы соединены с входами коррекции частот блоков фильтрации колебаний провода при обледенении 19, выделения «пляски» 20 и вибрации 21 провода соответственно.The input of the frequency setting unit 47 for icing, dancing and vibration is connected to the output of the variable memory unit 10, and the outputs are connected to the inputs for correcting the frequencies of the filtering units of the wire oscillations during icing 19, the selection of the “dancing” 20 and vibration 21 of the wire, respectively.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

В нижней части изолятора под «юбкой» размещаются элементы модуля дистанционного мониторинга изоляторов воздушной линии электропередач, элементы могут быть залиты силиконовой смесью, обеспечивающей герметизацию и механическую защиту составляющих элементов модуля дистанционного мониторинга.In the lower part of the insulator under the "skirt", the elements of the module for remote monitoring of insulators of the overhead power transmission line are placed; the elements can be filled with a silicone mixture, which provides sealing and mechanical protection of the constituent elements of the remote monitoring module.

Питание модуля дистанционного мониторинга изоляторов воздушной линии электропередач осуществляется посредством энергии, вырабатываемой разъемным трансформатором 2, расположенном непосредственно на токонесущем проводе за счет протекания тока в проводе воздушной линии электропередач. Напряжение питания через выпрямитель 3, ограничитель напряжения 4 и сглаживающий фильтр 35 подается на стабилизатор питания 6 модуля дистанционного мониторинга изоляторов воздушной линии электропередач.The power supply of the module for remote monitoring of insulators of the overhead power line is carried out by means of energy generated by the split transformer 2 located directly on the current-carrying wire due to the current flow in the wire of the overhead power line. The supply voltage through the rectifier 3, the voltage limiter 4 and the smoothing filter 35 is supplied to the power stabilizer 6 of the module for remote monitoring of the insulators of the overhead power line.

Измерение усилия в вертикальной плоскости в изолятор производится тензометрическим датчиком 1, закрепленным под «юбкой» изолятора арматурой крепления изолятора и провода. При объединении изоляторов в гирлянды, изолятор с модулем дистанционного мониторинга изоляторов воздушной линии электропередач устанавливается внизу гирлянды.Measurement of the force in the vertical plane into the insulator is carried out by a strain gauge sensor 1, fixed under the insulator's "skirt" by the reinforcement for fastening the insulator and the wire. When combining insulators into strings, an insulator with a remote monitoring module for overhead power line insulators is installed at the bottom of the string.

Сигнал, вырабатываемый тензометрическим датчиком 1 усилия в вертикальной плоскости на изолятор, передается на блок выделения постоянной составляющей 18 механической нагрузки на изолятор, блок фильтрации колебаний провода при обледенении 19, блок выделения «пляски» 20 провода и блок выделения вибрации 21 провода.The signal generated by the strain gauge force sensor 1 in the vertical plane on the insulator is transmitted to the unit for isolating the constant component 18 of the mechanical load on the insulator, the unit for filtering oscillations of the wire during icing 19, the unit for isolating the “dance” 20 of the wire and the unit for extracting vibration 21 of the wire.

Посредством блока настроек частот 47 обледенения, «пляски» и вибрации производится по данным диспетчерского пункта электросетевой компании (на фигуре не показан) настройка в зависимости от ветровой нагрузки в текущей момент времени блока фильтрации колебаний провода при обледенении 19, блока выделения «пляски» 20 провода и блока выделения вибрации 21 провода через входы коррекции частот блоков.By means of the block of frequency settings 47 icing, "dancing" and vibration is made according to the data of the dispatching office of the power grid company (not shown in the figure) setting depending on the wind load at the current time of the block for filtering wire oscillations during icing 19, block for selecting the "dance" 20 of the wire and a vibration isolation unit 21 wires through the frequency correction inputs of the units.

Частоты колебаний провода при обледенении, «пляске» и вибрации различны и зависят от постоянных параметров конструкции пролета (длина пролета, сечение провода и другие параметры) и переменных параметров (направление и скорость ветра относительно провода ВЛ, температуры окружающего воздуха, наличия обледенения провода).The vibration frequencies of the wire during icing, "dancing" and vibration are different and depend on the constant parameters of the span structure (span length, wire cross-section and other parameters) and variable parameters (wind direction and speed relative to the overhead line wire, ambient temperature, the presence of icing on the wire).

От диспетчерского пункта электросетевой компании через блок передачи данных по сети сотовой и радиосвязи 11 с антенной 12 и блок памяти переменных 10 в блок настроек частот 47 обледенения, «пляски» и вибрации заносятся данные по настройке частотных диапазонов блоков фильтрации колебаний провода при обледенении 19, выделения «пляски» 20 и вибрации 21 провода в зависимости от текущих значений направления и скорости ветра относительно провода и температуры окружающего воздуха.From the dispatching point of the power grid company through the data transmission unit over the cellular and radio communication network 11 with antenna 12 and the variable memory unit 10, the data on setting the frequency ranges of the filtering units for wire oscillations during icing 19 are entered into the frequency setting unit 47 for icing, dancing and vibration. "Dancing" 20 and vibration 21 of the wire, depending on the current values of the direction and speed of the wind relative to the wire and the ambient temperature.

В результате блок фильтрации колебаний провода при обледенении 19 настраивается на выделение частот, характерных процессу обледенения провода, блок выделения «пляски» 20 провода настраивается на выделение частот, характерных процессу «пляски» провода, блок выделения вибрации 21 провода настраивается на выделение частот, характерных процессу вибрации провода в условиях ветровой нагрузки и температуры в реальном масштабе времени.As a result, the block for filtering wire vibrations during icing 19 is tuned to select frequencies characteristic of the wire icing process, the wire “dance” isolation unit 20 is tuned to select frequencies characteristic of the wire “dance” process, the wire vibration isolation unit 21 is tuned to select frequencies characteristic of the process vibrations of the wire under conditions of wind load and temperature in real time.

В случае обледенения провода воздушной линии электропередач на выходе блока фильтрации колебаний провода при обледенении 19 формируется сигнал, пропорциональной уровню обледенения, который выпрямляется на первом 22 выпрямителе и сглаживается на первом 25 блоке сглаживания. Полученный сигнал подается на блок памяти переменных 10 и сравнивается на блоке сравнения обледенения 31 провода с установленным на задатчике определения обледенения 28 провода допустимым значением и, в случае превышения, на выходе блока сравнения обледенения 31 провода вырабатывается сигнал превышения допустимого значения, который через блок инициализации аварийных и циклических передач 9 инициализирует придачу данных из блока памяти переменных 10 через блок передачи данных по сети сотовой и радиосвязи 11 и антенной 12 на диспетчерский пункт электросетевой компании.In case of icing of the overhead power line wire, a signal proportional to the icing level is generated at the output of the filtering unit for wire oscillations during icing 19, which is rectified at the first 22 rectifier and smoothed at the first 25 smoothing unit. The received signal is fed to the variable memory unit 10 and is compared on the wire icing comparison unit 31 with the permissible value set on the wire icing detection unit 28 and, if exceeded, a signal exceeding the permissible value is generated at the output of the wire icing comparison unit 31, which is generated through the emergency initialization unit. and cyclic transmissions 9 initializes the addition of data from the variable memory unit 10 through the data transmission unit over the cellular and radio communication network 11 and the antenna 12 to the control center of the power grid company.

Так же в случае обледенения провода сигнал на выходе блока выделения постоянной составляющей 18 механической нагрузки на изолятор возрастает, подается на блок памяти переменных 10 и сравнивается на первом 15 блоке сравнения механической нагрузки с установленным на задатчике наибольшей 13 допустимой механической нагрузкой и, в случае превышения, на выходе первого 15 блока сравнения вырабатывается сигнал превышения допустимого значения, который через блок инициализации аварийных и циклических передач 9 инициализирует придачу данных из блока памяти переменных 10 через блок передачи данных по сети сотовой и радиосвязи 11 и антенной 12 на диспетчерский пункт электросетевой компании.Also, in the case of wire icing, the signal at the output of the block for extracting the constant component 18 of the mechanical load on the insulator increases, is fed to the variable memory block 10 and is compared on the first block 15 for comparing the mechanical load with the maximum permissible mechanical load set on the set 13 and, if exceeded, at the output of the first 15 comparison unit, a signal of exceeding the permissible value is generated, which, through the emergency and cyclic transmission initialization unit 9, initiates the addition of data from the variable memory unit 10 through the data transmission unit via the cellular and radio communication network 11 and the antenna 12 to the dispatch center of the power grid company.

Для повышения достоверности сигнала обледенения провода воздушной линии электропередач на сумматоре обледенения 38 учитываются два сигнала, характеризующие процесс обледенения, причем для каждого из этих сигналов используется соответствующий весовой коэффициент, определяемый первым 34 и вторым 35 масштабирующими усилителями.To increase the reliability of the icing signal of the overhead power line wire, the icing adder 38 takes into account two signals characterizing the icing process, and for each of these signals a corresponding weighting factor is used, determined by the first 34 and second 35 scaling amplifiers.

Сигнал с выхода сумматора обледенения 38 провода сравнивается на интегральном блоке сравнения обледенения 40 с установленным на интегральном задатчике обледенения 39 наибольшим допустимым значением и, в случае превышения, на выходе интегрального блока сравнения обледенения 40 вырабатывается сигнал превышения допустимого значения, который через блок инициализации аварийных и циклических передач 9 инициализирует придачу данных из блока памяти переменных 10 через блок передачи данных по сети сотовой и радиосвязи 11 и антенной 12 на диспетчерский пункт электросетевой компании.The signal from the output of the icing adder 38 of the wire is compared on the integral block for comparing icing 40 with the maximum permissible value set on the integral icing device 39 and, in case of excess, at the output of the integral unit for comparing icing 40, a signal of exceeding the permissible value is generated, which through the block initialization of emergency and cyclic transmissions 9 initializes the delivery of data from the variable memory unit 10 through the data transmission unit over the cellular and radio communication network 11 and the antenna 12 to the dispatching office of the power grid company.

В случае «пляски» провода воздушной линии электропередач на выходе блока выделения «пляски» 20 провода формируется сигнал, который выпрямляется на втором 23 выпрямителе и сглаживается на втором 26 блоке сглаживания. Полученный сигнал подается на блок памяти переменных 10 и сравнивается на блоке сравнения «пляски» 32 провода с установленным на задатчике определения «пляски» 29 провода наибольшим допустимым значением и, в случае превышения, на выходе блока сравнения «пляски» 32 провода вырабатывается сигнал превышения допустимого значения, который через блок инициализации аварийных и циклических передач 9 инициализирует придачу данных из блока памяти переменных 10 через блок передачи данных по сети сотовой и радиосвязи 11 и антенной 12 на диспетчерский пункт электросетевой компании.In the case of "dancing" of the overhead power line wire, a signal is generated at the output of the "dance" selection unit 20 of the wire, which is rectified at the second 23 rectifier and smoothed at the second 26 smoothing unit. The received signal is fed to the variable memory unit 10 and is compared on the 32-wire “dance” comparison unit with the maximum allowable value set on the “dance” 29-wire detector and, if exceeded, a signal of exceeding the allowable value is generated at the output of the “dance” 32-wire comparison unit values, which, through the block for initialization of emergency and cyclic transmissions 9, initializes the addition of data from the variable memory block 10 through the data transmission unit over the cellular and radio communication network 11 and the antenna 12 to the dispatch center of the power grid company.

При вибрации провода воздушной линии электропередач на выходе блока выделения вибрации 21 провода формируется сигнал, который выпрямляется на третьем 24 выпрямителе и сглаживается на третьем 27 блоке сглаживания. Полученный сигнал подается на блок памяти переменных 10 и сравнивается на блоке сравнения вибрации 33 провода с установленным на задатчике определения вибрации 30 провода наибольшим допустимым значением и, в случае превышения, на выходе блока сравнения вибрации 33 провода вырабатывается сигнал превышения допустимого значения, который через блок инициализации аварийных и циклических передач 9 инициализирует придачу данных из блока памяти переменных 10 через блок передачи данных по сети сотовой и радиосвязи 11 и антенной 12 на диспетчерский пункт электросетевой компании.When the wire of the overhead power line vibrates, a signal is generated at the output of the vibration isolation unit 21 of the wire, which is rectified at the third 24 rectifier and smoothed at the third 27 smoothing unit. The received signal is fed to the variable memory unit 10 and is compared on the wire vibration comparison unit 33 with the maximum allowable value set on the wire vibration detection unit 30 and, if exceeded, a signal of exceeding the allowable value is generated at the output of the wire vibration comparison unit 33, which is generated through the initialization unit emergency and cyclic transmissions 9 initializes the addition of data from the variable memory unit 10 through the data transmission unit over the cellular and radio communication network 11 and the antenna 12 to the control center of the power grid company.

Износ провода, вызываемый «пляской» и вибрацией оценивается посредством интеграторов «пляски» 41 и вибрации 42 провода.Wire wear caused by dance and vibration is estimated by dance integrators 41 and wire vibration 42.

Сигнал, пропорциональный «пляске» провода, интегрируется по времени на интеграторе «пляски» 41 провода, записывается в память накопленной усталости при «пляске» 43 провода и передается в блок памяти переменных 10.A signal proportional to the "dance" of the wire is integrated in time on the "dance" integrator 41 of the wire, recorded in the memory of accumulated fatigue during the "dance" of the wire 43 and transferred to the variable memory unit 10.

Сигнал, пропорциональный вибрации провода, интегрируется по времени на интеграторе вибрации 42 провода, записывается в память накопленной усталости при вибрации 44 и передается в блок памяти переменных 10. Таймер сброса 46 интеграторов обеспечивает сброс интеграторов и перезапись сигналов с интеграторов «пляски» 41 и вибрации 42 в память накопленной усталости при «пляске» 43 провода и память накопленной усталости при вибрации 44 провода соответственно.A signal proportional to the vibration of the wire is integrated in time on the 42-wire vibration integrator, recorded in the memory of accumulated fatigue during vibration 44 and transmitted to the variable memory unit 10. The reset timer 46 of the integrators provides resetting of the integrators and rewriting of signals from the integrators of "dance" 41 and vibration 42 in memory of accumulated fatigue during "dancing" 43 wires and memory of accumulated fatigue during vibration 44 wires, respectively.

Сигналы накопленной усталости при «пляске» и вибрации провода через третий и четвертый масштабирующие усилители суммируются на сумматоре накопленной усталости 45 провода и результирующий сигнал накопленной усталости через блок памяти переменных 10, через блок передачи данных по сети сотовой и радиосвязи 11 с антенной 12 передается на диспетчерский пункт электросетевой компании.The signals of accumulated fatigue during the "dance" and vibration of the wire through the third and fourth scaling amplifiers are summed up on the accumulated fatigue adder 45 of the wire and the resulting signal of accumulated fatigue through the variable memory unit 10, through the data transmission unit over the cellular and radio communication network 11 with the antenna 12 is transmitted to the control room point of the power grid company.

В случае обрыва провода величина сигнала на выходе блока выделения постоянной составляющей 18 механической нагрузки на изолятор резко снижается, подается на блок памяти переменных 10 и сравнивается на втором 16 блоке сравнения механической нагрузки с установленной на задатчике наименьшей 14 допустимой механической нагрузкой и, в случае уменьшения ниже допустимой, на выходе второго 16 блока сравнения вырабатывается сигнал снижения допустимого значения, который через блок инициализации аварийных и циклических передач 9 инициализирует придачу данных из блока памяти переменных 10 через блок передачи данных по сети сотовой и радиосвязи 11 с антенной 12 на диспетчерский пункт электросетевой компании.In the event of a wire break, the value of the signal at the output of the block for extracting the constant component 18 of the mechanical load on the insulator decreases sharply, is fed to the variable memory block 10 and is compared on the second 16 block for comparing the mechanical load with the minimum 14 permissible mechanical load installed on the setpoint and, in the case of a decrease below permissible, at the output of the second 16 comparison unit, a signal is generated to reduce the allowable value, which, through the emergency and cyclic transmission initialization unit 9, initiates the addition of data from the variable memory unit 10 through the data transmission unit over the cellular and radio communication network 11 with antenna 12 to the dispatch center of the power grid company.

Мониторинг величины тока в проводе воздушной линии электропередач производится разъемным трансформатором 2, установленном на проводе воздушной линии электропередач, и выпрямителем питания 3. Данные мониторинга величины тока поступают на блок памяти переменных 10 для передачи в диспетчерский пункт электросетевой компании посредством блока передачи данных по сети сотовой и радиосвязи 11 с антенной 12.Monitoring of the current value in the wire of the overhead power line is carried out by a split transformer 2 installed on the wire of the overhead power line and by a power rectifier 3. The monitoring data of the current value is fed to the variable memory unit 10 for transmission to the control center of the power grid company via the data transmission unit over the cellular network and radio communication 11 with antenna 12.

При нахождении величина тока в допустимых пределах, блок сравнения допустимого значения тока 8 в проводе воздушной линии не срабатывает и блок инициализации аварийных и циклических передач 9 не формирует сигнал инициализации передачи данных. Величина тока в проводе воздушной линии в этом случае находится в допустимых пределах.When the value of the current is within the permissible limits, the unit for comparing the permissible current value 8 in the overhead line wire does not work and the unit for initializing emergency and cyclic transmissions 9 does not generate a data transmission initialization signal. The value of the current in the overhead line wire in this case is within acceptable limits.

При превышении величины тока (например, при коротких замыканиях или недопустимых значениях нагрузки), значение на выходе выпрямителя питания 3 возрастает и превышает значение, установленное задатчиком наибольшего допустимого значения тока 7 в проводе воздушной линии. Блок сравнения допустимого значения тока 8 в проводе воздушной линии срабатывает и через блок инициализации аварийных и циклических передач 9 инициирует передачу данных через блок памяти переменных 10, блок передачи данных по сети сотовой и радиосвязи 11 с антенной 12 в диспетчерский пункт электросетевой компании.When the current value is exceeded (for example, in case of short circuits or unacceptable load values), the value at the output of the power rectifier 3 increases and exceeds the value set by the setter of the highest permissible current value 7 in the overhead line wire. The unit for comparing the permissible current value 8 in the overhead line wire is triggered and, through the initialization unit for emergency and cyclic transmissions 9, initiates the transfer of data through the variable memory unit 10, the data transmission unit over the cellular and radio communication network 11 with the antenna 12 to the control center of the power grid company.

Задатчик циклов передач 17 через определенные временные периоды обеспечивает запуск блока инициализации аварийных и циклических передач 9 для передачи накопленных в блоке памяти переменных 10 данных в диспетчерский пункт электросетевой компании.The setter of transmission cycles 17 at certain time periods ensures the start of the initialization unit for emergency and cyclic transmissions 9 to transfer the variable data 10 accumulated in the memory unit to the dispatching office of the power grid company.

Такое техническое решение обеспечивает мониторинг воздушной линии электропередач, обнаружение повышенной нагрузки на изолятор и проявление частоты колебаний провода, соответствующей наличию обледенения, фиксацию «пляски» и вибрации провода с оценкой интегрированной накопленной усталости в проводе и передачу рассчитанных параметров в диспетчерский пункт электросетевой компании.This technical solution provides monitoring of the overhead power line, detection of increased load on the insulator and the manifestation of the wire vibration frequency corresponding to the presence of icing, fixation of the "dance" and vibration of the wire with an assessment of the integrated accumulated fatigue in the wire and transmission of the calculated parameters to the control room of the power grid company.

Claims

An insulator with a module for remote monitoring of an overhead power line, containing a strain gauge sensor for measuring the force in the vertical plane, a series-connected detachable transformer installed on an overhead power line wire, a power rectifier, a voltage limiter, a smoothing filter, a power stabilizer, a generator of the highest permissible current value in an overhead power line the line through the first input of the unit for comparing the allowable current value is connected to the initialization unit for emergency and cyclic transmissions, the power rectifier is connected to the second input of the unit for comparing the allowable current value and the input of the variable memory unit, the output of which is connected to the data transmission unit over the cellular and radio communication network and the antenna, the transmitters of the highest and the lowest permissible mechanical loads through the first inputs of the first and second mechanical load comparison blocks are connected to the initialization unit for emergency and cyclic transmissions, is united with the block for initialization of emergency and cyclic transmissions, the output of which is connected to the block for data transmission over a cellular and radio communication network with an antenna, characterized in that the device additionally includes a block for extracting a constant component of the mechanical load on the insulator, a block for filtering wire oscillations during icing, a block for extracting Wire “dance”, wire vibration isolation unit, first, second and third rectifiers and smoothing blocks, wire icing detector, wire “dance” detector, wire vibration detector, wire icing comparison blocks, wire “dancing”, wire vibrations, first, second, third and fourth scaling amplifiers, icing accumulator, integral icing adjuster, integral icing comparison unit, wire “dance” integrator, wire vibration integrator, memory of accumulated fatigue during wire “dancing”, memory of accumulated fatigue during wire vibration, accumulated accumulator tiredness , a timer for resetting integrators and a block for setting the frequencies of icing, "dancing" and vibration, moreover, the output of the strain gauge sensor for measuring the force in the vertical plane is connected to the inputs of the blocks for extracting the constant component of the mechanical load on the insulator, filtering the vibrations of the wire during icing, highlighting the "dance" of the wire and vibration isolation of the wire, the output of the block for extracting the constant component of the mechanical load on the insulator is connected to the second inputs of the first and second blocks for comparing the mechanical load, the input of the variable memory block and through the first scaling amplifier - to the input of the icing adder, the output of the filtering unit for wire oscillations during icing through the first rectifier and the smoothing unit is connected to the input of the variable memory unit, the second input of the wire icing comparison unit and through the second scaling amplifier - to the icing adder input, the wire icing detection unit through the first input of the wire icing comparison unit is connected to the block for initialization of emergency and cyclic transmissions, the output of the icing adder through the second input of the integral block for comparing icing is connected to the block for initializing emergency and cyclic transfers, the integral set of icing is connected to the first input of the integral block for comparing icing, the output of the block for separating the "dance" of the wire through the second rectifier and the smoothing unit is connected to the input of the variable memory unit, the second input is the wire “dance” comparison unit and the input of the wire “dance” integrator; the output of the wire vibration isolation unit through the third rectifier and the smoothing unit is connected to the input of the variable memory unit, the second input of the wire vibration comparison unit and the input of the wire vibration integrator, the wire vibration detection unit through the first input of the wire vibration comparison unit is connected to the unit initialization of emergency and cyclic transmissions, the output of the wire "dance" integrator through the memory of accumulated fatigue during wire "dance" is connected to the inputs of the variable memory unit and the third scaling amplifier, the output of the wire vibration integrator through the memory of accumulated fatigue during wire vibration is connected to the inputs of the variable memory block and the fourth scaling amplifier, the outputs of the third and fourth scaling amplifiers are connected to the inputs of the accumulated fatigue adder, the output of which is connected to the input of the variable memory unit, the output of the integrator reset timer is connected to the reset inputs of the "dance" and wire vibration integrators, the input of the icing frequency setting unit, " dance "and vibration is connected to the output of the variable memory unit, and the outputs are connected to the inputs of the correction of the frequencies of the blocks for filtering the vibrations of the wire during icing, highlighting the" dance "and vibration of the wire, respectively.