UA147044U - Пристрій для дистанційного моніторингу стану високовольтної кабельної лінії - Google Patents

Abstract

Пристрій для дистанційного моніторингу стану високовольтної кабельної лінії містить силовий кабель із інтегрованим в його конструкцію датчиком для вимірювання температури. Крім цього містить розміщені на зовнішній оболонці кабелю датчики вимірювання діагностичних показників (температури, струму кабелю, ємнісного струму на землю), мікроконтролер для обробки інформації, що надходить з цих датчиків, пристрій для бездротової передачі по високочастотному каналу радіозв'язку цієї інформації у диспетчерський пункт та автономне джерело живлення всіх цих елементів, яке має індуктивний зв'язок зі струмом кабелю та перетворює енергію його електромагнітного поля в електричну із необхідними параметрами.

Description

Корисна модель належить до електроенергетики, а саме стосується моніторингу стану електротехнічного обладнання, в першу чергу, високовольтних кабельних ліній електропередачі.

На теперішній час кабельні лінії високої та надвисокої напруги використовуються для передачі електричної енергії у великих містах (мегаполісах) з високою компактністю населення.

До надійності роботи таких ліній висуваються особливі умови. Для підвищення надійності їх роботи використовуються різні технічні засоби, в тому числі проведення безперервного моніторингу температури фазних кабелів, що утворюють високовольтну кабельну лінію. Знаючи температурний режим кабелів впродовж деякого періоду, можна визначити остаточний ресурс його ізоляції та вибрати раціональний режим навантаження кабельної лінії.

Відомий пристрій для моніторингу теплового стану електротехнічного обладнання великої протяжності, наприклад кабельних ліній, це патент США 5 2006.0115204А1 "Система вимірювання розподіленої температури" який дозволяє вимірювати температуру електротехнічного кабелю із інтегрованим в їх конструкцію волоконно-оптичним модулем.

Недоліком такого технічного рішення є неможливість здійснювати вимірювання температури на вже працюючих кабельних лініях, кабелі яких не мають такого модуля.

Найбільш близьким технічним рішенням за сукупністю ознак є пристрій, що описано в статті:

В. Мокански. Силовой кабель вьісокого напряжения со встроенньім волоконно-оптическим модулем. / Журнал "Кабели и провода", 2009. - Мо 2. В цьому пристрої на етапі виробництва силового кабелю в його конструкцію інтегрується як датчик температури волоконно-оптичний модуль, який дозволяє вимірювати розподіл температури вздовж всього кабелю при протіканні по ньому електричного струму.

Така система моніторингу має наступні недоліки. Пристрій можна використовувати лише на кабельних лініях, що використовують силові кабелі із інтегрованим на етапі їх виготовлення волоконно-оптичним модулем. Це не дозволяє здійснювати вимірювання температури на вже існуючих лініях із кабелями, що не містять такого модуля.

Такий пристрій дозволяє вимірювати розподіл лише температури вздовж кабелю і не дозволяє вимірювати інші діагностичні показники, наприклад електричний струм, що протікає в струмопровідній жилі, ємнісний струм на землю тощо.

Зо Для роботи такого пристрою необхідне джерело живлення, що знаходиться на початку або в кінці кабельної лінії та підключене до зовнішнього джерела електричної енергії.

В основу корисної моделі поставлена задача створення пристрою для дистанційного моніторингу стану високовольтної кабельної лінії із розширеними функціональними можливостями, в якій за рахунок введення нових конструктивних елементів досягається новий технічний результат: 1) можливість використовування та здійснення моніторингу як нових, так і вже діючих кабельних ліній, на яких можливо додатково встановити цей пристрій; 2) можливість одночасного вимірювання як температури кабелю, так і інших діагностичних показників (електричний струму в жилі, ємнісний струм на землю тощо); 3) можливість здійснювати моніторинг без використання зовнішнього джерела живлення.

Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для дистанційного моніторингу стану високовольтної кабельної лінії, що містить силовий кабель із інтегрованим в його конструкцію датчиком для вимірювання температури, згідно з корисною моделлю, містить розміщені на зовнішній оболонці кабелю датчики вимірювання діагностичних показників (температури, струму кабелю, ємнісного струму на землю), мікроконтролер для обробки інформації, що надходить з цих датчиків, пристрій для бездротової передачі по високочастотному каналу радіозв'язку цієї інформації у диспетчерський пункт та автономне джерело живлення всіх цих елементів, яке має індуктивний зв'язок зі струмом кабелю та перетворює енергію його електромагнітного поля в електричну із необхідними параметрами.

Перша додаткова відмінність полягає у тому, що, для вимірювання діагностичних показників лінії в найбільш небезпечних з точки зору експлуатації ділянках кабелю або з'єднувальних муфт, цей пристрій розміщено на зовнішній оболонці кабелю саме на цих ділянках або на зовнішній оболонці муфт.

Друга додаткова відмінність полягає у тому, що для одержання просторового розподілення діагностичних показників кабельної лінії вздовж всієї її довжини із необхідною роздільною здатністю цей пристрій розміщено на зовнішній оболонці кабелів вздовж всієї їх довжини із дискретністю, що відповідає цій роздільній здатності.

У порівнянні з найближчим аналогом запропонований пристрій відрізняється наявністю таких ознак:

містить розміщені на зовнішній оболонці кабелю датчики вимірювання діагностичних показників (температури, струму кабелю, ємнісного струму на землю) та мікроконтролер для обробки інформації, що надходить з цих датчиків; містить пристрій для бездротової передачі по високочастотному каналу радіозв'язку вимірюваної інформації у диспетчерський пункт; містить автономне джерело живлення всіх елементів пристрою, яке має індуктивний зв'язок зі струмом кабелю та перетворює енергію його електромагнітного поля в електричну із необхідними параметрами.

Усі вищенаведені ознаки є суттєвими, кожна окремо і в сукупності забезпечують досягнення нового технічного результату - створення пристрою для моніторингу стану високовольтної кабельної лінії із розширеними функціональними можливостями.

Далі суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких всі однакові елементи мають одну й ту ж саму нумерацію. На фіг. 1 схематично показано один фазний кабель 1, на зовнішній оболонці якого розміщено пристрій 2 для дистанційного моніторингу його стану. До цього пристрою входять датчики для вимірювання діагностичних показників - датчик температури З та електричного струму в жилі 4, мікроконтролер 5, пристрій 6, що здійснює бездротову передачу по високочастотному каналу радіозв'язку цієї інформації у диспетчерський пункт 7, та автономне джерело живлення всіх цих елементів 8, яке має індуктивний зв'язок зі струмом кабелю та перетворює енергію його електромагнітного поля в електричну із необхідними параметрами.

На фіг. 2 показана трифазна кабельна лінія, що складається із трьох однофазних силових кабелів 1, на зовнішніх оболонках яких вздовж всієї їх довжини із просторовим кроком "і" встановлені заявлені пристрої 2 для вимірювання розподілення діагностичних показників лінії із необхідною роздільною здатністю, яка характеризується величиною "1".

На фіг. З показано фазний кабель 1 зі з'єднувальною муфтою 9, на поверхні якої розміщено заявлений пристрій 2, що здійснює діагностику стану цієї муфти.

Запропонований пристрій 2 (фіг. 1) має роз'ємну конструкцію і може бути встановлений на зовнішній оболонці силового кабелю 1 як на етапі його монтажу, так і на вже діючій кабельній лінії. До складу цього пристрою входять датчики для вимірювання температури зовнішньої

Зо оболонки кабелю 3 та безконтактний датчик електричного струму 4 (наприклад пояс

Роговського), мікроконтролер 5, на який подається та обробляється вимірювана інформація, та пристрій 6 для бездротової передачі по високочастотному каналу радіозв'язку цієї інформації у диспетчерський пункт 7. Для живлення всіх елементів цього пристрою запропоновано використовувати автономне джерело живлення 8, яке створене на основі трансформатора струму (із магнітопроводом або без магнітопроводу), первиною обмоткою якого є жила кабелю, а вторинна обмотка підключена до напівпровідникового перетворювача, який виробляє електричну енергію із необхідними параметрами та живить всі елементи пристрою. В загальному випадку джерело 8 може мати акумуляторну батарею, безперервна підзарядка якої здійснюється від цього перетворювача.

Запропонований пристрій працює наступним чином. При передачі електричної енергії по кабельній лінії внаслідок протікання електричного струму промислової частоти 50 Гц жила кожного кабелю нагрівається, а також навколо кожного кабелю утворюється магнітне поле, енергія якого за допомогою трансформатора струму, що входить до складу джерела 8, перетворюється в електричну енергію і використовується для живлення всіх елементів пристрою. За допомогою встановлених датчиків вимірюються значення температури на поверхні оболонки кабелю та значення струму в його жилі і ці дані надсилаються із встановленою часовою дискретністю на диспетчерський пункт за допомогою радіозв'язку. Таким чином здійснюється дистанційний моніторинг стану кабелю. Запропонований пристрій здатен працювати доти, поки по кабелю протікає електричний струм, а при встановленні акумуляторної батареї, ще деякий додатковий час, поки ця батарея не розрядиться.

Вирішення поставленої задачі - створення пристрою для дистанційного моніторингу стану високовольтної кабельної лінії із розширеними функціональними можливостями, досягається тим, що: 1) завдяки роз'ємній конструкції цей пристрій може використовуватися для здійснення моніторингу як нових, так і вже діючих кабельних ліній, 2) він має можливість одночасного вимірювання як температури кабелю, так і інших діагностичних показників - електричного струму в жилі, ємнісного струму на землю тощо, 3) його робота здійснюється без використання зовнішнього джерела живлення за рахунок тільки внутрішнього джерела.

В найбільш поширеному випадку запропонований пристрій доцільно встановлювати в найбільш небезпечних з точки зору експлуатації лінії ділянках кабелю. Також за його допомогою бо можна вимірювати просторове розподілення діагностичних показників кабельної лінії вздовж всієї її довжини із необхідною роздільною здатністю, яка характеризується просторовим кроком "". В цьому випадку, як показано на фіг. 2, такі пристрої необхідно розміщувати на зовнішній оболонці кабелів вздовж всієї їх довжини із таким самим просторовим кроком "1".

Відомо, що для побудови кабельної лінії значної довжини використовуються з'єднувальні муфти. Для моніторингу стану таких муфт також можливе використання запропонованого пристрою. Для цього його необхідно розмістити на зовнішній оболонці цих муфт, як показано на фіг. 3.

Дане технічне рішення на теперішній час проходить випробування на створеному у лабораторних умовах макеті пристрою моніторингу стану силових кабелів.

Claims (2)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Пристрій для дистанційного моніторингу стану високовольтної кабельної лінії, що має силовий кабель із інтегрованим в його конструкцію датчиком для вимірювання температури, який відрізняється тим, що містить розміщені на зовнішній оболонці кабелю датчики вимірювання діагностичних показників (температури, струму кабелю, ємнісного струму на землю), мікроконтролер для обробки інформації, що надходить з цих датчиків, пристрій для бездротової передачі по високочастотному каналу радіозв'язку цієї інформації у диспетчерський пункт та автономне джерело живлення всіх цих елементів, яке має індуктивний зв'язок зі струмом кабелю та перетворює енергію його електромагнітного поля в електричну із необхідними параметрами.

2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що для вимірювання діагностичних показників лінії в найбільш небезпечних з точки зору експлуатації ділянках кабелю або з'єднувальних муфт цей пристрій розміщено на зовнішній оболонці кабелю саме на цих ділянках або на зовнішній оболонці муфт.

З. Пристрій за п.1, який відрізняється тим, що для одержання просторового розподілення діагностичних показників кабельної лінії вздовж всієї її довжини із необхідною роздільною здатністю цей пристрій розміщено на зовнішній оболонці кабелів вздовж всієї їх довжини із дискретністю, що відповідає цій роздільній здатності. ж вий Ї 5 З Кк ет ша 10000 Хе оз ен нн ех -- ши чна ШІ я 00 Я ; й ооож і 7х щих реа

Фіг. 1