WO2018088921A1 - System for transmitting data for monitoring the technical condition of a high-voltage power line - Google Patents
System for transmitting data for monitoring the technical condition of a high-voltage power line Download PDFInfo
- Publication number
- WO2018088921A1 WO2018088921A1 PCT/RU2016/000768 RU2016000768W WO2018088921A1 WO 2018088921 A1 WO2018088921 A1 WO 2018088921A1 RU 2016000768 W RU2016000768 W RU 2016000768W WO 2018088921 A1 WO2018088921 A1 WO 2018088921A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- data
- power line
- devices
- power
- subsystem
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
- G01R31/58—Testing of lines, cables or conductors
Definitions
- the invention relates to the electric power industry, and in particular to systems for remote control (monitoring) of the technical condition of a high-voltage power line (power transmission line).
- a known system in which to transfer data between two ground terminals or end stations uses high-frequency (HF) communication over the wires of power lines. Moreover, the system is galvanically isolated from the power transmission line, but is electrically connected to it by means of connection filters and coupling capacitors [G. Mikutsky. Devices for processing and connecting high-frequency channels. M. Energy, 1974].
- HF high-frequency
- a known system that uses the transmission of RF signals through power lines between two terminals to control icing on power lines by the level of attenuation of the received RF signal [RU2209513].
- measuring devices placed on the wires of power lines transmit data to centers of collection using radio means, for example, cellular communications [RU2143165, RU2222858].
- the aim of the present invention is to provide a system that would overcome the technical problems of transmitting data about equipment or the power line or the environment in which they are installed, from the place where this data is collected, to one or more data analysis centers located at a distance several hundred kilometers from the gathering place, i.e. the system would eliminate the problems associated with radio interference, orographic or atmospheric conditions of such a place.
- Another objective of the invention is to provide a system of the aforementioned type, which would allow for data transmission using the well-known RF communication technology, which at the same time would be cost-effective compared to other similar known systems.
- Another goal is to create a system of the aforementioned type, which would always allow receiving data in real time at a price equivalent to the cost of obtaining data using other known systems.
- the subject of the invention is a data transmission system for monitoring the technical condition of a high voltage power line; data refer to the parameters of the power transmission line and (or) the environment in which the power transmission line is located; the system contains a subsystem (5) of local wireless data transmission from groups of measuring devices (10) to the corresponding device (30) for collecting data and a subsystem of remote high-frequency data transmission via power lines from each device (30) to at least one terminal or end station (3), while the system is galvanically connected to the power line through the device cases (10) and (30) placed on the wires (1) power lines, powered by it and isolated from the ground.
- the invention has development, which consists in the fact that:
- - measuring devices (10) and data collection devices (30) are fed from power lines through appropriate transformers (23, 31), designed to convert the current passing through the wire (1) power lines into an electrical power signal for these devices;
- each device (10) is equipped with a radio-frequency module (13), each device (30) has means (45) for local radio-frequency communication with the module (13) and is equipped with a modem (32) connected to the wire (1) of the power transmission line through an inductive coupler (53 ), which is Rogovsky’s “belt” or other similar device;
- each device (10) is configured to turn off if the power line current supplying the device (10) falls below a programmable threshold value, and resumes operation if the power line current rises above this threshold value;
- each device (30) is equipped with a data processing platform (33), and the platform (33) is connected to a modem (32) and radio frequency communication means (45).
- FIG. 1 is a general view of a system according to the present invention
- - in Fig. 3 is a block diagram of the measuring device (10);
- - in Fig. 4 is a block diagram of a data acquisition device (30);
- - in Fig. 5 is a diagram of connecting a terminal or end station (3) to a power line.
- Fig. 1 shows the wires (1) of a power line supported by supports (2). Terminals (3) are connected to wires (1) through coupling isolation capacitors (4).
- the terminal or end station (3) forms with the devices (30) a subsystem of remote RF data transmission via power lines. Data is transmitted from one or more devices (30) to at least one terminal or end station (3).
- Each of the devices (10) and (30) is placed on the wire (1), with which it is galvanically connected by its housing, isolated from the ground and powered from the wire (1) through a transformer.
- the device 30 is powered through a transformer 31 (Fig. 2), and the device 10 through a transformer 23 (Fig. 3).
- the parameters measured by devices (10) at various points on the line relate to the transmission line itself, or to the external environment in which it is located. Also, for the sake of example only, it should be said that these parameters can include information about the current passing through the power transmission line wire, about the temperature and vibrations of the wire itself, or about the sag arrow or about the “arc” formed between the two supports (2), or about the state of structures, which support the wire at extreme or intermediate points.
- Data on the environment can be the temperature of the environment, solar radiation, the strength and direction of the wind, humidity, etc. This data is recorded by sensors or known devices (ammeters, thermometers, anemometers, etc.) connected to the system.
- each subsystem 5 of local wireless data transmission (Fig. 2), the above data or any other information or information that may be of interest to terminals or control stations is transmitted by devices (10) via a short (local) radio channel to one device (30), which collects data from the group of devices closest to it 10.
- each device (30) transmits the data it collects through an inductive coupler 53 (Fig. 2) via a power line (1) of a power transmission line to at least one terminal or end station (3).
- Remote transmission using RF communication via power lines eliminates or significantly limits the impact of adverse atmospheric factors such as fog, ice, snow, etc.
- Data transmission using RF communication via power transmission lines is carried out by device (30) by means of its modem (32), connected to power lines through the one shown in Fig. 2 inductive coupler (53), covering the wire (1) power lines.
- the modem and coupler (53), which can be a Rogowski coil or “belt”, are designed so that power lines do not interfere with the passage of RF signals from other devices using RF - communication over wires of the power lines.
- the terminals or control terminal station (3) connected to the power transmission lines they transmit and receive data using well-known means used for RF communication via power transmission lines, for example, high-frequency arresters, communication capacitors, connection filters, etc. . [Mikutsky G.V. Devices for processing and connecting high-frequency channels. M. Energy, 1974].
- the device (10) can operate on a line belonging to the voltage class 1 10-220 kV and 500 kV AC with a nominal current value of up to 4000 A.
- the device (10) has a wireless interface and is capable of converting data received from the corresponding sensors (which, to for example, in the framework of the present description of the invention are considered temperature data) in a digital signal.
- the device (10) is able to power autonomously, receiving energy from the current flowing through the power line, and turn off at the moment when the current value falls below a predetermined value (for example, 20% of the rated current); the device (10) is able to quickly turn on within a preset time (for example, no more than 10 seconds), when the current value returns to values higher than the preset value.
- the preferred architecture of device (10) is a system-on-chip (SOC) architecture that guarantees power and frequency characteristics by combining an amplifier, a receiver and a transmitter operating on radio frequencies, and a control device in a single chip or central processing unit.
- SOC system-on-chip
- the device (10) includes a radio frequency module (13) connected to an antenna (14).
- This module has a radio-frequency transceiver (15) connected to a central processor (16), which communicates with interfaces (17) and (18).
- a power control device (19) is connected to the central processor (16), to which an external power port (20) is connected (used, for example, during the acceptance testing of the device) and a power device (21) connected to the line wire (1) through the power supply transformer (23).
- a DC / DC converter (24) is also connected to the power device (21) to obtain a low voltage for powering the device components.
- a sensor (26) of monitored data is connected to the central processor (16).
- the temperature sensor is a thermistor mounted on the bracket so that it is not heated by the heat generated by the device chip (10).
- the sensor (26) is connected to an analog-to-digital converter (27), which converts the received analog signal into a digital signal for the central processor (16).
- a group of devices (10) is connected via RF modules (13) to one device (30), as shown in Fig. 2.
- Devices (30) are placed along the power lines on its wires (1).
- the block diagram of the device (30) is shown in Fig. 4.
- the device (30) is capable of collecting data from a group of devices (10) in the subsystem of the local wireless transmission and exchange messages in the subsystem of the remote RF data transmission with at least one terminal or end station (3).
- Device (30) transmits data to terminal station (3) only in response to a data request received from this station, and can operate on lines up to several tens of kilometers, preferably up to 100 km.
- the device (30) is powered by a line wire (1) through a transformer (31) (Fig. 2).
- the architecture of device (30) includes (Fig. 4): a modem (32) connected to a linear wire (1) through an inductive coupler (53), a data processing platform (33), local radio-frequency communication means (45) with modules (13) devices (10) and a secondary power device (36) connected to a transformer (31) (Fig. 2).
- the device (30) may contain sensors (34), (35) for measuring one or more parameters (for example, the temperature of the power line wires and ambient temperature).
- the modem (32) provides data exchange via RF communication through the coupler (53) in Fig. 2.
- the modem (32) is a transceiver connected by its linear interface through a band-pass filter to a coupler (53), and a digital interface to a data processing platform (33).
- Platform (33) interrogates a group of devices (10) through a radio frequency module (45) equipped with an antenna (44), as well as sensors (34) and (35), if used by device (30), and through a modem (32) and a coupler (53) exchanges information with terminal 3 (i.e., at the request of the terminal, transfers collected data to it).
- the modem output (32) is connected to the inductive coupler (53) in Fig. 2 through the interface node, which allows data transmission via wire 1 in the required frequency band and with the necessary power exceeding a preset value, for example, 80 mW. It is preferable that the coupler (53) be a Rogowski belt.
- Each device (30) is capable of transmitting data collected from a group of devices (10) via a power transmission line to at least one terminal (3) at its request.
- the terminal (3) is (Fig.5) a data transmission control device (62) connected to the connection filter (61), which is similar to the connection filter used in RF communication systems using power lines.
- the device (62) includes a power supply unit (65), a data processing device (66) and an interface (68) for communication with the attachment filter (61).
- a computer (69) can be connected to the device (66).
- the interface (68) includes a modem similar to modem (32) and a matching transformer for communication with the connection filter 61 connected to a linear wire (1) through a high-voltage coupling capacitor (4).
- the above system it is possible to control the technical condition along the line wire (1), controlling both the conditions of the line itself and the signals along it pass, and the environmental conditions in which the power transmission line is located.
- the data received by the group of devices (10) are first collected by devices (30) in the subsystem (5) of local data transmission using radio communications at short distances, and then transmitted from devices (30) to terminals (3) over long distances in the subsystem remote RF data transmission over power lines.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
- Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
Abstract
The invention is intended for use in the electric power industry, and more particularly in systems for remotely monitoring the technical condition of a high-voltage power line. In a system for transmitting data for monitoring the technical condition of a high-voltage power line, the data relates to characteristics of the power line and (or) of the environment in which the latter is situated; the system comprises a subsystem (5) for the local wireless transmission of data from groups of measuring devices (10) to a corresponding data collection device (30), and a subsystem for the remote high-frequency transmission of data along the power line from each device (30) to at least one terminal or end station (3), wherein the system is galvanically coupled to the power line via the housings of devices (10) and (30) disposed on the wires (1) of the power line, and the system is powered by the power line and is insulated from earth. The data received from a group of devices (10) is first collected by the devices (30) within the subsystem (5) for the local transmission of data using radio communication across short distances, and is then transmitted from said devices (30) to the terminals (3) across long distances within the subsystem for the remote high-frequency transmission of data along a power line. This makes it possible to overcome the disadvantages of known systems and to provide more reliable monitoring of the technical condition of a power line by improving the quality of communication between the devices (30) and the terminals (3).
Description
Система передачи данных для контроля технического состояния Data transmission system for monitoring the technical condition
высоковольтной линии электропередачи high voltage power line
Область техники Technical field
Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к системам дистанционного контроля (мониторинга) технического состояния высоковольтной линии электропередачи (ЛЭП). The invention relates to the electric power industry, and in particular to systems for remote control (monitoring) of the technical condition of a high-voltage power line (power transmission line).
Уровень техники State of the art
Известна система, в которой для передачи данных между двумя наземными терминалами или конечньши станциями используется высокочастотная (ВЧ) связ по проводам ЛЭП. При этом система гальванически изолирована от ЛЭП, но электрически связана с ней посредством фильтров присоединения и конденсаторов связи [Микуцкий Г.В. Устройства обработки и присоединения высокочастотных каналов. М. Энергия, 1974]. A known system in which to transfer data between two ground terminals or end stations uses high-frequency (HF) communication over the wires of power lines. Moreover, the system is galvanically isolated from the power transmission line, but is electrically connected to it by means of connection filters and coupling capacitors [G. Mikutsky. Devices for processing and connecting high-frequency channels. M. Energy, 1974].
Известна система, использующая передачу ВЧ сигналов по ЛЭП между двумя терминалами для контроля гололедообразования на проводах ЛЭП по уровню затухания принимаемого ВЧ сигнала [RU2209513]. A known system that uses the transmission of RF signals through power lines between two terminals to control icing on power lines by the level of attenuation of the received RF signal [RU2209513].
В других известных системах измерительные устройства, размещаемые на проводах ЛЭП, передают в центры сбора данные с помощью радиосредств, например средств сотовой связи [RU2143165, RU2222858]. In other known systems, measuring devices placed on the wires of power lines transmit data to centers of collection using radio means, for example, cellular communications [RU2143165, RU2222858].
Указанные известные системы (или устройства) обычно применяются для отслеживания условий, в которых находятся провода и опоры ЛЭП, т. е. для сбора данных о техническом состоянии ЛЭП. Так, подобные системы используются, в том числе, для измерения температуры в точках соединения проводов линии электропередач, причём соединения эти могут быть самых различных типов (механическими, сварными и т.д.); посредством измерения температуры соединений можно определить состояние соединения и предотвратить его разрушение. Измеренные значения направляются в устройство считывания, и в зависимости от результатов считывания можно осуществлять необходимые действия в отношении соответствующего соединения.
В зависимости от значения измеренной температуры (т. е. от нагрева провода линии) узнают, можно ли увеличивать мощность, передаваемую по линии. Температура провода ЛЭП указывает также на стрелу провиса провода между двумя опорами, по которой можно, например, судить о нежелательном приближении провода ЛЭП к земле. These known systems (or devices) are usually used to monitor the conditions in which the wires and poles of power lines are located, i.e., to collect data on the technical condition of power lines. So, such systems are used, inter alia, to measure temperature at the points of connection of wires of the power line, and these connections can be of various types (mechanical, welded, etc.); By measuring the temperature of the compounds, it is possible to determine the state of the compound and prevent its destruction. The measured values are sent to the reader, and depending on the results of the reading, you can take the necessary actions in relation to the corresponding connection. Depending on the value of the measured temperature (i.e., from heating the wire of the line), they will find out whether it is possible to increase the power transmitted along the line. The temperature of the power line wire also indicates the arrow of the wire sag between the two supports, by which, for example, it is possible to judge the undesirable approach of the power line wire to the ground.
Использование известных систем связано, однако, с тем неудобством, что они испытывают существенное влияние радиопомех и атмосферных условий в зонах, где эти системы применяются. Например, если подобные системы используют в регионах, близких к арктическим, то на их функционировании может отрицательно сказываться влияние снега и льда, оседающего на деталях в зимнее время. Лёд, например, может нарушить соединение с центрами сбора данных об устройствах, относящихся к ЛЭП (но изолированных от неё), а следовательно, прервать передачу данных. Лёд может стать физическим препятствием для оператора добраться до этих устройств, чтобы с помощью радиосредств установить контакт на месте и произвести считывание собранных ими данных. The use of known systems is, however, associated with the inconvenience that they experience a significant influence of radio interference and atmospheric conditions in the areas where these systems are used. For example, if such systems are used in regions close to the Arctic, then their functioning can be adversely affected by the influence of snow and ice that settles on parts in winter. Ice, for example, can interrupt the connection with data collection centers about devices related to power lines (but isolated from it), and therefore interrupt data transfer. Ice can become a physical obstacle for the operator to get to these devices in order to use the radio to establish contact in place and to read the data they collect.
Сущность изобретения SUMMARY OF THE INVENTION
Целью настоящего изобретения является создание системы, которая позволила бы преодолеть технические проблемы передачи данных об оборудовании или о линии электропередач или о среде, в которой они установлены, от места, где эти данные собираются, к одному или нескольким центрам анализа этих данных, находящимся на расстоянии нескольких сотен километров от места сбора, т.е. система позволила бы устранить проблемы, связанные с радиопомехами, орографическими или атмосферными условиями такого места. The aim of the present invention is to provide a system that would overcome the technical problems of transmitting data about equipment or the power line or the environment in which they are installed, from the place where this data is collected, to one or more data analysis centers located at a distance several hundred kilometers from the gathering place, i.e. the system would eliminate the problems associated with radio interference, orographic or atmospheric conditions of such a place.
Ещё одной целью изобретения является создание системы вышеупомянутого типа, которая позволила бы осуществить передачу данных, используя известную технологию ВЧ-связи, которая в то же время была бы экономически выгодной по сравнению с другими подобными известными системами. Another objective of the invention is to provide a system of the aforementioned type, which would allow for data transmission using the well-known RF communication technology, which at the same time would be cost-effective compared to other similar known systems.
Ещё одной целью является создание системы вышеупомянутого типа, которая всегда позволяла бы получать данные в реальном времени по цене, эквивалентной стоимости получения данных с помощью других известных систем. Another goal is to create a system of the aforementioned type, which would always allow receiving data in real time at a price equivalent to the cost of obtaining data using other known systems.
Предметом изобретения является система передачи данных для контроля технического состояния высоковольтной ЛЭП; данные относятся к параметрам ЛЭП и (или) окружающей среды, в которой находится ЛЭП; система содержит подсистему (5) локальной беспроводной передачи данных от групп измерительных устройств (10) к
соответствующему устройству (30) сбора данных и подсистему дистанционной высокочастотной передачи данных по ЛЭП от каждого устройства (30) к, по меньшей мере, одному терминалу или конечной станции (3), при этом система гальванически соединена с ЛЭП через корпуса устройств (10) и (30), размещаемых на проводах (1) ЛЭП, питается от неё и изолирована от земли. The subject of the invention is a data transmission system for monitoring the technical condition of a high voltage power line; data refer to the parameters of the power transmission line and (or) the environment in which the power transmission line is located; the system contains a subsystem (5) of local wireless data transmission from groups of measuring devices (10) to the corresponding device (30) for collecting data and a subsystem of remote high-frequency data transmission via power lines from each device (30) to at least one terminal or end station (3), while the system is galvanically connected to the power line through the device cases (10) and (30) placed on the wires (1) power lines, powered by it and isolated from the ground.
Это позволяет повысить надежность контроля технического состояния ЛЭП за счет улучшения качества связи устройств (30) сбора данных с терминалом или конечной станцией (3). This makes it possible to increase the reliability of monitoring the technical condition of power lines by improving the quality of communication of data collection devices (30) with a terminal or end station (3).
Изобретение имеет развития, которые состоят в том, что: The invention has development, which consists in the fact that:
- измерительные устройства (10) и устройства (30) сбора данных питаются от ЛЭП через соответствующие трансформаторы (23, 31), предназначенные для преобразования проходящего по проводу (1) ЛЭП тока в электрический сигнал питания этих устройств; - measuring devices (10) and data collection devices (30) are fed from power lines through appropriate transformers (23, 31), designed to convert the current passing through the wire (1) power lines into an electrical power signal for these devices;
- каждое устройство (10) снабжено радиочастотным модулем (13), каждое устройство (30) имеет средство (45) локальной радиочастотной связи с модулем (13) и снабжено модемом (32), соединенньм с проводом (1) ЛЭП через индуктивный ответвитель (53), который представляет собой «пояс» Роговского или иное подобное устройство; - each device (10) is equipped with a radio-frequency module (13), each device (30) has means (45) for local radio-frequency communication with the module (13) and is equipped with a modem (32) connected to the wire (1) of the power transmission line through an inductive coupler (53 ), which is Rogovsky’s “belt” or other similar device;
- между модемом (32) каждого устройства (30) и индуктивным ответвителем (53) имеется узел сопряжения; - between the modem (32) of each device (30) and the inductive coupler (53) there is an interface unit;
- радиочастотный модуль (13) каждого устройства (10) выполнен с возможностью отключения, если ток ЛЭП, питающий устройство (10), падает ниже программируемого порогового значения, и возобновляет работу, если ток ЛЭП повышается свыше этого порогового значения; - the radio-frequency module (13) of each device (10) is configured to turn off if the power line current supplying the device (10) falls below a programmable threshold value, and resumes operation if the power line current rises above this threshold value;
- каждое устройство (30) снабжено платформой (33) обработки данных, причём платформа (33) соединена с модемом (32) и средством (45) радиочастотной связи. - each device (30) is equipped with a data processing platform (33), and the platform (33) is connected to a modem (32) and radio frequency communication means (45).
Краткое описание фигур Brief Description of the Figures
На фигурах представлены: The figures show:
- на Fig. 1 - общий вид системы согласно настоящему изобретению; - in Fig. 1 is a general view of a system according to the present invention;
- на Fig. 2 -подсистема (5) локальной беспроводной передачи данных от группы измерительных устройств (10) к соответствующему устройству (30) сбора данных и схема подключения устройства (30) к ЛЭП; - in Fig. 2 -subsystem (5) of local wireless data transmission from a group of measuring devices (10) to the corresponding data collection device (30) and the connection scheme of the device (30) to the power transmission line;
- на Fig. 3 - блочная схема измерительного устройства (10);
- на Fig. 4 - блочная схема устройства (30) сбора данных; - in Fig. 3 - block diagram of the measuring device (10); - in Fig. 4 is a block diagram of a data acquisition device (30);
- на Fig. 5 - схема подключения терминала или конечной станции (3) к ЛЭП. - in Fig. 5 is a diagram of connecting a terminal or end station (3) to a power line.
Осуществление изобретения The implementation of the invention
На Fig. 1 показаны провода (1) ЛЭП, поддерживаемые опорами (2). К проводам (1) подключены терминалы (3) через разделительные конденсаторы связи (4). In Fig. 1 shows the wires (1) of a power line supported by supports (2). Terminals (3) are connected to wires (1) through coupling isolation capacitors (4).
Вдоль ЛЭП размещены несколько подсистем (5), осуществляющих локальную беспроводную передачу данных от группы измерительных устройств (10) к соответствующему устройству (30) сбора данных. Терминал или конечная станция (3) образует с устройствами (30) подсистему дистанционной ВЧ передачи данных по ЛЭП. Данные передаются от одного или нескольких устройств (30), по меньшей мере, одному терминалу или конечной станции (3). Along the transmission line are several subsystems (5) that provide local wireless data transfer from a group of measuring devices (10) to the corresponding data collection device (30). The terminal or end station (3) forms with the devices (30) a subsystem of remote RF data transmission via power lines. Data is transmitted from one or more devices (30) to at least one terminal or end station (3).
Каждое из устройств (10) и (30) размещено на проводе (1), с которым гальванически соединено своим корпусом, изолировано от земли и питается от провода (1) через трансформатор. Устройство 30 питается через трансформатор 31 (Fig. 2), а устройство 10 через трансформатор 23 (Fig. 3). Each of the devices (10) and (30) is placed on the wire (1), with which it is galvanically connected by its housing, isolated from the ground and powered from the wire (1) through a transformer. The device 30 is powered through a transformer 31 (Fig. 2), and the device 10 through a transformer 23 (Fig. 3).
Параметры, измеряемые устройствами (10) в различных точках линии, относятся к самой ЛЭП, либо к внешней среде, в которой она находится. Также исключительно ради примера следует сказать, что указанные параметры могут включать информацию о токе, проходящем по проводу ЛЭП, о температуре и колебаниях самого провода или о стреле провиса или о «дуге», образовавшейся между двумя опорами (2), или о состоянии конструкций, которые поддерживают провод на крайних или промежуточных точках. Данными об окружающей среде могут быть температура среды, солнечная радиация, сила и направление ветра, влажность окружающей среды и т.п. Эти данные регистрируются датчиками или известными приборами (амперметрами, термометрами, анемометрами и т.п.), соединёнными с системой. The parameters measured by devices (10) at various points on the line relate to the transmission line itself, or to the external environment in which it is located. Also, for the sake of example only, it should be said that these parameters can include information about the current passing through the power transmission line wire, about the temperature and vibrations of the wire itself, or about the sag arrow or about the “arc” formed between the two supports (2), or about the state of structures, which support the wire at extreme or intermediate points. Data on the environment can be the temperature of the environment, solar radiation, the strength and direction of the wind, humidity, etc. This data is recorded by sensors or known devices (ammeters, thermometers, anemometers, etc.) connected to the system.
В каждой подсистеме 5 локальной беспроводной передачи данных (Fig. 2) вышеперечисленные данные или любые иные сведения или информация, которая может представлять интерес для терминалов или станций управления, передаются устройствами (10) по короткому (локальному) радиоканалу одному устройству (30), которое собирает данные от группы ближайших к нему устройств 10. In each subsystem 5 of local wireless data transmission (Fig. 2), the above data or any other information or information that may be of interest to terminals or control stations is transmitted by devices (10) via a short (local) radio channel to one device (30), which collects data from the group of devices closest to it 10.
В подсистеме дистанционной ВЧ передачи данных каждое устройство (30) передает собранные им данные через индуктивный ответвитель 53 (Fig. 2) по проводу (1) ЛЭП к, по меньшей мере, одному терминалу или конечной станции (3). Дистанционная
передача с помощью ВЧ-связи по ЛЭП исключает или существенно ограничивает воздействие неблагоприятных атмосферных факторов, таких как туман, лёд, снег и т.п. In the subsystem of remote RF data transmission, each device (30) transmits the data it collects through an inductive coupler 53 (Fig. 2) via a power line (1) of a power transmission line to at least one terminal or end station (3). Remote transmission using RF communication via power lines eliminates or significantly limits the impact of adverse atmospheric factors such as fog, ice, snow, etc.
Это отличает данную систему от других известных систем (например, использующих радиосвязь для дистанционной передачи данных, считанных в различных пунктах ЛЭП, непосредственно терминалу или конечной станции (3). This distinguishes this system from other known systems (for example, using radio communication for remote data transmission, read at various points of power transmission lines, directly to a terminal or end station (3).
Передача данных с помощью ВЧ-связи по ЛЭП осуществляется устройством (30) посредством входящего в его состав модема (32), соединенного с ЛЭП через показанный на Fig. 2 индуктивный ответвитель (53), охватывающий провод (1) ЛЭП. Модем и ответвитель (53), который может представлять собой катушку или «пояс» Роговского, выполняются так, чтобы ЛЭП не создавать препятствий прохождению ВЧ-сигналов других устройств, использующих ВЧ - связь по проводам ЛЭП. Data transmission using RF communication via power transmission lines is carried out by device (30) by means of its modem (32), connected to power lines through the one shown in Fig. 2 inductive coupler (53), covering the wire (1) power lines. The modem and coupler (53), which can be a Rogowski coil or “belt”, are designed so that power lines do not interfere with the passage of RF signals from other devices using RF - communication over wires of the power lines.
Очевидно, что необходимо проведение ряда мероприятий (включая, например, использование диодов Зенера, соединённых с ответвителем), с тем чтобы сильный ток частотой 50 Гц, проходящий через каждый ответвитель, не создавал неудобств, особенно когда ток приобретает очень высокие значения (десятки тысяч Ампер) в результате короткого замыкания. Obviously, a number of measures are necessary (including, for example, the use of Zener diodes connected to a coupler) so that a strong current of 50 Hz passing through each coupler does not cause inconvenience, especially when the current acquires very high values (tens of thousands of amperes) ) as a result of a short circuit.
Что касается терминалов или конечной станции управления (3), соединённых с ЛЭП, то передачу и получение данных они осуществляют с помощью известных средств, применяемых для ВЧ-связи по проводам ЛЭП, например, высокочастотных заградителей, конденсаторов связи, фильтров присоединения и т.п. [Микуцкий Г.В. Устройства обработки и присоединения высокочастотных каналов. М. Энергия, 1974]. As for the terminals or control terminal station (3) connected to the power transmission lines, they transmit and receive data using well-known means used for RF communication via power transmission lines, for example, high-frequency arresters, communication capacitors, connection filters, etc. . [Mikutsky G.V. Devices for processing and connecting high-frequency channels. M. Energy, 1974].
Устройство (10) может работать на линии, относящейся к классу напряжения 1 10-220 кВ и 500 кВ переменного тока с номинальной величиной тока до 4000 А. Устройство (10) имеет беспроводной интерфейс и способно преобразовывать полученные от соответствующих датчиков данные (которые, к примеру, в рамках настоящего описания изобретения считаются данными о температуре) в цифровой сигнал. The device (10) can operate on a line belonging to the voltage class 1 10-220 kV and 500 kV AC with a nominal current value of up to 4000 A. The device (10) has a wireless interface and is capable of converting data received from the corresponding sensors (which, to for example, in the framework of the present description of the invention are considered temperature data) in a digital signal.
Устройство (10) способно питаться автономно, получая энергию от идущего по проводу ЛЭП тока, и отключаться в момент, когда величина тока падает ниже заранее установленного значения (например, на 20% от номинального тока); устройство (10) способно быстро включиться в течение предварительно установленного времени (например, не более 10 секунд), когда величина тока возвращается к значениям выше предустановленного .
Предпочтительной архитектурой устройства (10) является архитектура типа "system-on-chip" (SOC - система на кристалле), которая гарантирует мощностные и частотные характеристики, объединяя в себе в одном чипе усилитель, приёмник и передатчик, работающий на радиочастотах, и устройство управления или центральный процессор. The device (10) is able to power autonomously, receiving energy from the current flowing through the power line, and turn off at the moment when the current value falls below a predetermined value (for example, 20% of the rated current); the device (10) is able to quickly turn on within a preset time (for example, no more than 10 seconds), when the current value returns to values higher than the preset value. The preferred architecture of device (10) is a system-on-chip (SOC) architecture that guarantees power and frequency characteristics by combining an amplifier, a receiver and a transmitter operating on radio frequencies, and a control device in a single chip or central processing unit.
Как более подробно показано на Fig. 3, устройство (10) включает радиочастотный модуль (13), соединённый с антенной (14). Этот модуль имеет работающий на радиочастотах приёмопередатчик (15), соединённый с центральным процессором (16), который поддерживает связь с интерфейсами (17) и (18). С центральным процессором (16) соединено устройство (19) контроля питания, к которому подключены порт (20) внешнего питания (используемый, например, на этапе приёмочных испытаний устройства) и устройство питания (21), соединённое с линиеным проводом (1) через питающий трансформатор (23). As shown in more detail in Fig. 3, the device (10) includes a radio frequency module (13) connected to an antenna (14). This module has a radio-frequency transceiver (15) connected to a central processor (16), which communicates with interfaces (17) and (18). A power control device (19) is connected to the central processor (16), to which an external power port (20) is connected (used, for example, during the acceptance testing of the device) and a power device (21) connected to the line wire (1) through the power supply transformer (23).
К устройству питания (21) подключён также преобразователь (24) постоянного тока для получения низкого напряжения для питания компонентов устройства. A DC / DC converter (24) is also connected to the power device (21) to obtain a low voltage for powering the device components.
К центральному процессору (16) подключен датчик (26) отслеживаемых данных (температуры). В нашем примере датчиком температуры служит терморезистор, установленный на кронштейне, для того, чтобы он не нагревался теплом, выделяемым чипом устройства (10). Датчик (26) соединён с аналого-цифровым преобразователем (27), который преобразует полученный аналоговый сигнал в цифровой сигнал для центрального процессора (16). A sensor (26) of monitored data (temperature) is connected to the central processor (16). In our example, the temperature sensor is a thermistor mounted on the bracket so that it is not heated by the heat generated by the device chip (10). The sensor (26) is connected to an analog-to-digital converter (27), which converts the received analog signal into a digital signal for the central processor (16).
Группа устройств (10) через радиочастотные модули (13) связана с одним устройством (30), как показано на Fig. 2. Устройства (30) размещены вдоль ЛЭП на её проводах (1). A group of devices (10) is connected via RF modules (13) to one device (30), as shown in Fig. 2. Devices (30) are placed along the power lines on its wires (1).
Блок-схема устройства (30) приведена на Fig. 4. Устройство (30) способно собирать данные от группы устройств (10) в подсистеме локальной беспроводной передачи и обмениваться сообщениями в подсистеме дистанционной ВЧ передачи данных, по меньшей мере, с одним терминалом или конечной станцией (3). The block diagram of the device (30) is shown in Fig. 4. The device (30) is capable of collecting data from a group of devices (10) in the subsystem of the local wireless transmission and exchange messages in the subsystem of the remote RF data transmission with at least one terminal or end station (3).
Устройство (30) передаёт данные на конечную станцию (3) только в ответ на запрос данных, полученный от этой станции, и может работать на линиях протяжённостью до нескольких десятков километров, предпочтительно до 100 км. Device (30) transmits data to terminal station (3) only in response to a data request received from this station, and can operate on lines up to several tens of kilometers, preferably up to 100 km.
Устройство (30) питается от линейного провода (1) через трансформатор (31) (Fig. 2).
Архитектура устройства (30) включает (Fig. 4): модем (32), связанный с линейным проводом (1) через индуктивный ответвитель (53), платформу (33) обработки данных, средство (45) локальной радиочастотной связи с модулями (13) устройств (10) и устройство (36) вторичного питания, подключенное к трансформатору (31) (Fig. 2). The device (30) is powered by a line wire (1) through a transformer (31) (Fig. 2). The architecture of device (30) includes (Fig. 4): a modem (32) connected to a linear wire (1) through an inductive coupler (53), a data processing platform (33), local radio-frequency communication means (45) with modules (13) devices (10) and a secondary power device (36) connected to a transformer (31) (Fig. 2).
Кроме того, устройство (30) может содержать датчики (34), (35) для измерения одного или нескольких параметров (например, температуры провода ЛЭП и температуры окружающей среды). In addition, the device (30) may contain sensors (34), (35) for measuring one or more parameters (for example, the temperature of the power line wires and ambient temperature).
Модем (32) обеспечивает обмен данными по ВЧ-связи через ответвитель (53) на Fig. 2. Модем (32) представляет собой приемопередатчик, подключенный своим линейным интерфейсом через полосовой фильтр к ответвителю (53), а цифровым интерфейсом - к платформе (33) обработки данных. The modem (32) provides data exchange via RF communication through the coupler (53) in Fig. 2. The modem (32) is a transceiver connected by its linear interface through a band-pass filter to a coupler (53), and a digital interface to a data processing platform (33).
Платформа (33) опрашивает группу устройств (10) через радиочастотный модуль (45), снабженный антенной (44), а также датчики (34) и (35), если они используются устройством (30), и через модем (32) и ответвитель (53) обменивается информацией с терминалом 3 (т.е. по запросу терминала передает ему собранные данные). Platform (33) interrogates a group of devices (10) through a radio frequency module (45) equipped with an antenna (44), as well as sensors (34) and (35), if used by device (30), and through a modem (32) and a coupler (53) exchanges information with terminal 3 (i.e., at the request of the terminal, transfers collected data to it).
Выход модема (32) соединён с индуктивным ответвителем (53) на Fig. 2 через узел сопряжения, который позволяет осуществлять передачу данных по проводу 1 в требуемой полосе частот и с необходимой мощностью, превышающей предустановленное значение, например, 80 мВт. Предпочтительнее, чтобы ответвитель (53) представлял собой пояс Роговского. The modem output (32) is connected to the inductive coupler (53) in Fig. 2 through the interface node, which allows data transmission via wire 1 in the required frequency band and with the necessary power exceeding a preset value, for example, 80 mW. It is preferable that the coupler (53) be a Rogowski belt.
Каждое устройство (30) способно передавать данные, собранные с группы устройств (10), по проводу ЛЭП, по меньшей мере, одному терминалу (3) по его запросу. Each device (30) is capable of transmitting data collected from a group of devices (10) via a power transmission line to at least one terminal (3) at its request.
Терминал (3) представляет собой (Fig.5) устройство (62) управления передачей данных, подключенное к фильтру присоединения (61), который аналогичен фильтру присоединения, используемому в системах ВЧ-связи по ЛЭП. В составе устройства (62) имеется блок питания (65), устройство (66) обработки данных и интерфейс (68) для связи с фильтром присоединеия (61). К устройству (66) может быть подключен компьютер (69). The terminal (3) is (Fig.5) a data transmission control device (62) connected to the connection filter (61), which is similar to the connection filter used in RF communication systems using power lines. The device (62) includes a power supply unit (65), a data processing device (66) and an interface (68) for communication with the attachment filter (61). A computer (69) can be connected to the device (66).
В составе интерфейса (68) имеется модем, аналогичный модему (32), и согласующий трансформатор для связи с фильтром присоединения 61 , подключенным к линейному проводу (1) через высоковольтный конденсатор связи (4). The interface (68) includes a modem similar to modem (32) and a matching transformer for communication with the connection filter 61 connected to a linear wire (1) through a high-voltage coupling capacitor (4).
Благодаря вышеописанной системе можно контролировать техническое состояние вдоль линейного провода (1), контролируя как условия самой линии и сигналов, которые
по ней проходят, так и условия окружающей среды, в которой располагается ЛЭП. При этом данные, полученные группой устройств (10), сначала собираются устройствами (30) в подсистеме (5) локальной передачи данных, использующей радиосвязь на коротких расстояниях, а затем передаются от устройств (30) к терминалам (3) на большие расстояния в подсистеме дистанционной ВЧ передачи данных по ЛЭП. Это позволяет избежать недостатков известных систем, упомянутых выше, и повысить надежность контроля технического состояния ЛЭП за счет улучшения качества связи устройств (30) с терминалами (3). Thanks to the above system, it is possible to control the technical condition along the line wire (1), controlling both the conditions of the line itself and the signals along it pass, and the environmental conditions in which the power transmission line is located. In this case, the data received by the group of devices (10) are first collected by devices (30) in the subsystem (5) of local data transmission using radio communications at short distances, and then transmitted from devices (30) to terminals (3) over long distances in the subsystem remote RF data transmission over power lines. This avoids the disadvantages of the known systems mentioned above and improves the reliability of monitoring the technical condition of power lines by improving the quality of communication between devices (30) and terminals (3).
Разумеется, приведённые устройства подсистемы системы предлагаются исключительно в качестве примера и могут быть применены иначе, нежели говорится в их описании (например, они могут быть способны принимать отличные друг от друга данные, относящиеся как к линии, так и к окружающей среде), одновременно оставаясь в рамках приведённых ниже патентных притязаний и располагая вышеуказанными преимуществами.
Of course, the above devices of the subsystem of the system are offered solely as an example and can be applied differently from what is described in their description (for example, they may be able to receive different from each other data relating both to the line and to the environment), while remaining within the scope of the patent claims below and with the above advantages.
Claims
1. Система передачи данных для контроля технического состояния высоковольтной линии электропередачи (ЛЭП); данные относятся к параметрам ЛЭП и (или) окружающей среды, в которой находится ЛЭП; система содержит подсистему (5) локальной беспроводной передачи данных от групп измерительных устройств (10) к соответствующему устройству (30) сбора данных и подсистему дистанционной высокочастотной передачи данных по ЛЭП от каждого устройства (30) к, по меньшей мере, одному терминалу или конечной станции (3), при этом система гальванически соединена с ЛЭП через корпуса устройств (10) и (30), размещаемых на проводах (1) ЛЭП, питается от неё и изолирована от земли. 1. Data transmission system for monitoring the technical condition of a high-voltage power line (transmission line); data refer to the parameters of the power transmission line and (or) the environment in which the power transmission line is located; the system comprises a subsystem (5) of local wireless data transmission from groups of measuring devices (10) to the corresponding data collection device (30) and a subsystem of remote high-frequency data transmission via power lines from each device (30) to at least one terminal or end station (3), while the system is galvanically connected to the power transmission line through the cases of the devices (10) and (30) placed on the wires (1) of the power transmission line, is powered from it and isolated from the ground.
2. Система по пункту 1 отличается тем, что измерительные устройства (10) и устройства (30) сбора данных питаются от ЛЭП через соответствующие трансформаторы (23, 31), предназначенные для преобразования проходящего по проводу ЛЭП тока в электрический сигнал питания этих устройств. 2. The system according to paragraph 1 is characterized in that the measuring devices (10) and data collection devices (30) are powered by power lines through appropriate transformers (23, 31), designed to convert the current passing through the power line wire into an electrical power signal for these devices.
3. Система по пункту 2, отличающаяся тем, что каждое устройство (10) снабжено радиочастотным модулем (13), каждое устройство (30) имеет средство (45) локальной радиочастотной связи с модулем (13) и снабжено модемом (32), соединенным с проводом (1) ЛЭП через индуктивный ответвитель (53), который представляет собой «пояс» Роговского или иное подобное устройство. 3. The system according to claim 2, characterized in that each device (10) is equipped with a radio-frequency module (13), each device (30) has means (45) for local radio-frequency communication with the module (13) and is equipped with a modem (32) connected to wire (1) power lines through an inductive coupler (53), which is a "Rogowski" belt or other similar device.
4. Система по пункту 3 отличается тем, что между модемом базового устройства (30) и индуктивным ответвителем (53) имеется узел сопряжения. 4. The system according to claim 3 is characterized in that there is an interface unit between the modem of the base device (30) and the inductive coupler (53).
5. Система по пункту 2 отличается тем, что радиочастотный модуль (13) каждого устройства (10) выполнен с возможностью отключения, если ток ЛЭП, питающий устройство (10), падает ниже программируемого порогового значения, и возобновляет работу, если ток ЛЭП повышается свыше этого порогового значения. 5. The system according to claim 2 is characterized in that the radio-frequency module (13) of each device (10) is configured to turn off if the power line current supplying the device (10) falls below a programmable threshold value and resumes operation if the power line current rises above this threshold value.
6. Система по пункту 1 отличается тем, что каждое устройство (30) снабжено платформой (33) обработки данных, причём платформа (33) соединена с модемом (32) и средством (45) радиочастотной связи.
6. The system according to claim 1 is characterized in that each device (30) is equipped with a data processing platform (33), moreover, the platform (33) is connected to a modem (32) and radio frequency communication means (45).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2016/000768 WO2018088921A1 (en) | 2016-11-11 | 2016-11-11 | System for transmitting data for monitoring the technical condition of a high-voltage power line |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2016/000768 WO2018088921A1 (en) | 2016-11-11 | 2016-11-11 | System for transmitting data for monitoring the technical condition of a high-voltage power line |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2018088921A1 true WO2018088921A1 (en) | 2018-05-17 |
Family
ID=62109973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2016/000768 WO2018088921A1 (en) | 2016-11-11 | 2016-11-11 | System for transmitting data for monitoring the technical condition of a high-voltage power line |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2018088921A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113890566A (en) * | 2021-10-26 | 2022-01-04 | 广东电网有限责任公司 | Platform and method for testing conventional performance indexes of power line carrier communication equipment |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4689752A (en) * | 1983-04-13 | 1987-08-25 | Niagara Mohawk Power Corporation | System and apparatus for monitoring and control of a bulk electric power delivery system |
| US4886980A (en) * | 1985-11-05 | 1989-12-12 | Niagara Mohawk Power Corporation | Transmission line sensor apparatus operable with near zero current line conditions |
| US7046882B2 (en) * | 2001-02-14 | 2006-05-16 | Current Technologies, Llc | Power line communication system and method |
| US20090015239A1 (en) * | 2007-03-01 | 2009-01-15 | Georgiou George E | Transmission Line Sensor |
-
2016
- 2016-11-11 WO PCT/RU2016/000768 patent/WO2018088921A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4689752A (en) * | 1983-04-13 | 1987-08-25 | Niagara Mohawk Power Corporation | System and apparatus for monitoring and control of a bulk electric power delivery system |
| US4886980A (en) * | 1985-11-05 | 1989-12-12 | Niagara Mohawk Power Corporation | Transmission line sensor apparatus operable with near zero current line conditions |
| US7046882B2 (en) * | 2001-02-14 | 2006-05-16 | Current Technologies, Llc | Power line communication system and method |
| US20090015239A1 (en) * | 2007-03-01 | 2009-01-15 | Georgiou George E | Transmission Line Sensor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113890566A (en) * | 2021-10-26 | 2022-01-04 | 广东电网有限责任公司 | Platform and method for testing conventional performance indexes of power line carrier communication equipment |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102313856B (en) | Intelligent 10kV power line state sensor | |
| US4886980A (en) | Transmission line sensor apparatus operable with near zero current line conditions | |
| EP0223507B1 (en) | Transmission line sensor apparatus | |
| US10079619B2 (en) | Wireless batteryless data processing unit | |
| CN202454744U (en) | Whole insulation type cable accessory with temperature sensor | |
| CN102694371B (en) | Intelligent protection dry-type air-core reactor and control method thereof | |
| CN104515616B (en) | Transforming plant primary equipment temperature monitoring cruising inspection system | |
| CN102305667A (en) | Device for monitoring temperature of outdoor high-voltage switch through bus and implementation method of device | |
| CN115993502A (en) | On-line monitoring device for AC/DC lightning arrester | |
| CN101718817A (en) | Device and method for measuring voltage phase of high-voltage line in field intensity type non-contact way | |
| CN104135084A (en) | System and method for supplying power to transmission tower, and methods for transmitting and receiving data | |
| US8026725B2 (en) | Optical fiber coupled antenna current monitor | |
| CN102914384B (en) | Temperature detection method based on passive wireless surface acoustic wave temperature sensor | |
| WO2018088921A1 (en) | System for transmitting data for monitoring the technical condition of a high-voltage power line | |
| RU115582U1 (en) | ELECTRICAL TRANSMISSION REMOTE MONITORING DEVICE | |
| WO2019160434A1 (en) | Automatic monitoring of the condition of an overhead transmission conductor | |
| CN112858854A (en) | Passive composite ultrasonic partial discharge sensor and monitoring system | |
| CN102954847A (en) | Temperature-measuring insulating plug | |
| US20060202820A1 (en) | Wireless Temperature and Pressure Sensor for High Voltage Applications | |
| CN112462126A (en) | Track circuit outdoor equipment with non-contact voltage acquisition function | |
| US20160299012A1 (en) | Temperature sensor for bolted connections | |
| CN106595880B (en) | Switch cylinder cabinet and the passive temperature measuring equipment of underground cable connector | |
| CN215956111U (en) | Centralized state monitoring system for power switch cabinet | |
| CN201732466U (en) | Cable joint and lap joint wireless temperature measuring sensor | |
| CN212988635U (en) | Temperature fault intelligent positioning system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 16920960 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 16920960 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |