Система передачи сигналов по линии электроснабжения для обнаружения гололедных отложений на проводах

 

Изобретение относится к электросвязи по линиям электроснабжения для использования в системах контроля и индикации режимов работы электросетей при наличии гололеда. Система передачи сигналов по линии электроснабжения содержит блок управления передачей, выполненный в виде генератора высокой частоты, соединенный через фильтр присоединения и конденсатор связи к линии электропередачи и нагружен на измерительные блоки и блок управления приемом, содержащий блок сигнализации, через фильтр присоединения и конденсатор связи присоединен к линии электропередачи 4, который настраивается на максимальный сигнал частоты генератора и срабатывает от изменения амплитуды сигнала, промодулированного в измерительном блоке 6. При достижении предельной гололедной нагрузки формируется передающий сигнал на систему управления плавкой гололеда, при этом в измерительном блоке, присоединенным к линии электропередачи, формируется модулирующий сигнал за счет изменения параметров в измерительном блоке через регулятор настройки при срабатывании параметрического датчика, по которому определяют предельную гололедную нагрузку на данной линии электропередачи. Техническим результатом заявленной системы передачи сигналов является повышение достоверности контроля предельных значений гололедных отложений на проводах и упрощение системы формирования, передачи и приема сигналов в системах телеконтроля, что позволяет значительно снизить себестоимость всей системы. 1 ил.

Изобретение относится к электросвязи по линиям электроснабжения, а именно к системам контроля и индикации режимов работы электросетей, и может быть использована для контроля предельных значений нагрузки от гололеда.

Известно устройство для обнаружения гололедных отложений на проводах линии электропередачи (А. с. N 1083276 кл. H 02 G 7/16, 1984 г.), содержащее измерительный блок, работающий на частоте измерения, вход которого подсоединен к проводам линий электропередачи, а выход - к блоку сигнализации гололедной нагрузки.

Недостатком данного устройства является измерительная система, использующая два провода расщепленной фазы, которая не позволяет использовать для передачи информации по другим каналам связи по линии электропередачи (ЛЭП), т.к. эти каналы являются неоднородными и несимметричными, поэтому способ формирования сигнала на расщепленной фазе не реализуем на всей линии электроснабжения.

Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является система передачи сигналов по линии электроснабжения (А.с. N 1185622 кл. H 04 B 3/54, 1985 г.), принятая за прототип.

Система содержит блок управления передачей и блок управления приемом, находящиеся на приемной стороне, а на передающей стороне находятся датчики сигналов, воздействующие на фильтры, подсоединенные через согласующий трансформатор, конденсаторы присоединения к линии электроснабжения. На передающей стороне датчики с контактными элементами воздействуют на фильтры, подсоединенные к линии электропередачи через трансформатор и конденсаторы связи, а на приемной стороне блок управления передачей выдает частоты в линию электропередачи через согласующий первый трансформатор и конденсаторы связи параллельно или последовательно во времени и через первичную обмотку второго согласующего трансформатора, вторичная обмотка которого соединена последовательно с вторичной обмоткой первого согласующего трансформатора, подсоединен блок управления приемом, который фиксирует изменения нагрузки на выходах фильтров на передающей стороне.

Недостатком данного устройства является сосредоточенность датчиков контроля в одном месте, что приводит к сложной системе передачи сигналов о предельных состояниях гололедной нагрузки, рассредоточенной вдоль ЛЭП, и отсутствует возможность получения достоверной информации на значительных расстояниях. Поэтому при коротком замыкании на землю в любой точке сети у всех каналов нулевой последовательности, выполненных в этой сети, линейные тракты последовательности оказываются закороченными, их затухание возрастает и связь по этим каналам прекращается, что снижает эксплуатационные характеристики.

Известные передачи сигналов по линии электроснабжения имеют невысокий технический уровень из-за высокой избыточности передаваемой информации, малого радиуса действия и сложных устройств управления передачей и приемом; тем самым не представляется возможным контроль удаленных точек предельных гололедных отложений на проводах и требует многократного тиражирования для рассредоточенных объектов ЛЭП, что не позволяет снижать себестоимость систем передачи сигналов по линии электроснабжения.

В этой связи важнейшей задачей является создание новой системы передачи и контроля с использованием пассивных элементов формирования сигналов, получаемых от генератора высокой частоты и модулированного в измерительном блоке при достижении предельной гололедной нагрузки, тем самым разработана новая безадресная система телеконтроля предельных значений контролируемых параметров, распределенных вдоль всех ЛЭП.

Предложена принципиально новая схема передачи сигналов в виде единого высокочастотного канала связи, сигналы которого модулируются в измерительных блоках, распределенных на протяжении ЛЭП в моменты времени, когда в любой одной или в нескольких точках одновременно возникает предельная гололедная нагрузка на проводах, что позволяет оперативно их фиксировать и плавить гололедные отложения на всей ЛЭП. Тем самым предложена гарантированная система контроля.

Техническим результатом является создание системы передачи и телеконтроля, обеспечивающей повышение достоверности контроля предельных значений гололедных нагрузок за счет создания контролируемого пункта, не требующего источника питания, за счет пассивного формирования сигналов, тем самым значительно упрощается контролируемый пункт, система передачи и приема информации, что позволяет существенно снизить себестоимость всей системы контроля и повысить эксплуатационные характеристики ЛЭП.

Указанный технический результат достигается тем, что система передачи сигналов по линии электроснабжения для обнаружения гололедных отложений на проводах, содержащая блок управления передачей и блок управления приемом, измерительный блок, работающий на частоте измерений, подсоединенный к линии электропередачи, блок сигнализации; снабжена блоком управления передачей, выполненный в виде генератора высокой частоты, соединенного через фильтр присоединения и конденсатор связи к линии электропередачи и нагруженным на измерительные блоки и приемное устройство, а блок управления приемом, содержащий блок сигнализации, через фильтр присоединения и конденсатор связи присоединен к линии электропередачи, настраивается на максимальный сигнал частоты генератора, срабатывающий от изменения амплитуды сигнала, промодулированного в измерительном блоке, при достижении предельной гололедной нагрузки и передающей сигнал на систему управления плавкой гололеда, при этом в измерительном блоке, присоединенном в линии электропередачи, формируется модулируемый сигнал за счет изменения параметров в измерительном блоке через регулятор настройки при срабатывании параметрического датчика, по которому определяют предельную гололедную нагрузку на данной линии электропередачи.

Сущность: создание новой системы передачи сигналов по линии электроснабжения для обнаружения гололедных отложений на проводах заключается в создании всего лишь одного высокочастотного канала связи, сигнал которого может модулироваться измерительными блоками, распределенными на протяжении всего расстояния от передающей до приемной частей без использования источников питания на местах под воздействием параметрических датчиков, позволяет существенно сократить расходы на контроль гололедной обстановки на ЛЭП за счет существенного упрощения измерительных блоков системы. На сегодня наиболее эффективным способом борьбы с гололедом является его плавка, которая осуществляется сразу на всей ЛЭП при наличии предельных значений гололедных отложений на любом его участке, т.к. выход из строя одного участка ЛЭП выводит из строя всю ЛЭП.

Поэтому предлагаемая принципиально новая схема системы контроля гололедных отложений весьма актуальна, т.к. позволяет создать простое и дешевое устройство передачи сигналов по линии электроснабжения для обнаружения гололедных отложений на проводах, способной контролировать их предельные значения по всей длине ЛЭП. Известно, что однофазное короткое замыкание на землю рабочей частоты в средней части ЛЭП вносит на частотах от 50 до 120 кГц дополнительное затухание ВЧ-тракта 5-10 дВ. Двухфазное замыкание, в том числе и рабочей фазы, вносит дополнительное затухание до 15 дВ. Следовательно, если подключить в месте установки датчика гололеда к рабочей фазе конденсатор связи и второй его конец через заземляющий нож на землю, это будет равносильно для ВЧ-сигнала коротким замыканием на землю, и, следовательно, сигнал на приемнике уменьшится на 5-10 дВ. То же самое произойдет, если вместо заземляющего ножа подключить контур, настроенный на частоту передаваемого сигнала.

Приведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного решения, позволил установить, что заявителем не установлен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенными признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого решения по совокупности признаков, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию "изобретательского уровня" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение для специалиста не следует явным образом из известного уровня техники.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень".

На чертеже изображена блок-схема системы передачи сигналов по линии электроснабжения для обнаружения гололедных отложений на проводах.

Система передачи сигналов по линии электроснабжения для обнаружения гололедных отложений на проводах содержит: блок управления передачей сигналов 1, выполненный в виде генератора на высокую частоту и совместно с фильтром присоединения 2 и конденсатором связи 3 образующий передающую часть высокочастотного канала по линии 4; блок управления приемом 5, содержащий сигнализатор и совместно с фильтром присоединения 2 и конденсатором связи 3 образующий приемную часть высокочастотного канала по линии 4, настроенную на максимальный сигнал частоты генератора и срабатывающую от изменения амплитуды сигнала, промодулированного в измерительном блоке 6; вдоль ЛЭП в наиболее гололедных местах размещенные измерительные блоки 6, представляющие собой электрическую нагрузку для высокочастотного канала, значение которой непрерывно или дискретно меняется регулятором настройки 7 под действием параметрического датчика 8, по которому определяют предельную гололедную нагрузку на данной линии электропередачи. Для уменьшения затухания высокочастотного сигнала линия электропередачи снабжена высокочастотными заградителями 9.

Работа системы осуществляется следующим образом.

Исходное состояние системы (гололед отсутствует).

Генератор высокой частоты 1 через фильтр присоединения 2 и конденсатор связи 3 выдает в линию электропередачи 4 высокочастотное колебание мощностью, достаточной для уверенного, устойчивого приема приемным устройством 5, которое доходит до него с линии электропередачи 4 через конденсатор связи 3 и фильтр присоединения 2. Датчик предельной гололедной нагрузки 8 через регулятор 7 не меняет параметров измерительного блока 6, электрическое сопротивление которого остается очень высоким и не влияет на амплитуду высокочастотного сигнала, фиксируемого приемным устройством 5.

При изменении гололедной обстановки на линии электропередачи 4 (нагрузка в одной из точек контроля на датчик гололеда 8 достигает предельного значения) датчик 8 срабатывает и через регулятор настройки 7 изменяет параметры измерительного блока 6 таким образом, что его электрическое сопротивление, являющееся одной из нагрузок ВЧ-генератора, существенно уменьшается, чем вносится значительное затухание ВЧ-сигнала, которое и фиксирует приемное устройство 5. Так как значение принимаемого сигнала на приемной стороне выходит за зону установленного допуска, то срабатывает сигнализатор и формирует команду на плавку гололеда.

Если одновременно сработает два или более датчиков гололеда, то сигнал на приемном устройстве изменится еще более существенно.

В качестве примера рассмотрим результаты эксперимента, проведенные на ЛЭП с расстоянием 20 км между подстанцией А (ПС.А) и подстанцией Б (ПС.Б), измерительный блок находится на расстоянии 12 км от приемного устройства.

Работы проводились на частоте передаваемого ВЧ сигнала F_с=116 кГц. Применена индуктивность L=1 мГн с количеством витков 75х2 с Q=250 с сердечником СБ-34.

Общая емкость контура измерительного блока при резонансе составила приблизительно 1000 пф.

При значении емкости = 100 пф сигнал изменялся на 1 ДБ.

При значении емкости = 1000 пф сигнал на приемном конце изменялся (увеличился) на 7 дБ.

С дальнейшим увеличением емкости свыше 1000 пф ВЧ сигнал на приемнике практически прироста не давал.

Затухание ВЧ тракта между ПС.А и ПС.Б составляет 12 дБ. Выходное напряжение ВЧ сигнала на передающем конце 20 дБ. Напряжение при резонансе на приемном конце 1 дБ. При расстройке контура напряжение на приемном конце 8 дБ. Такой разницы по напряжению на приемном конце Б достаточно для фиксации приемным устройством.

Таким образом, выше изложенное свидетельство о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий: система передачи сигналов по линии электроснабжения, воплощающая заявленное изобретение при его осуществлении предназначена для использования в системах контроля и индикации режимов работы электросетей при наличии гололеда, позволяет создать новую экономичную схему системы телеконтроля и упростить эксплуатационные характеристики ЛЭП; для заявленного изобретения, в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждено его осуществление в соответствии с описанием и прилагаемым чертежом; система передачи сигналов, воплощающая заявленное изобретение при его осуществлении, способна обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".

Формула изобретения

Система передачи сигналов по линии электроснабжения для обнаружения гололедных отложений на проводах, содержащая блок управления передачей, выполненный в виде генератора ВЧ-частоты, соединенного через фильтр присоединения и конденсатор связи к линии электропередачи, и блок управления приемом, соединенный через фильтр присоединения и конденсатор связи к линии электропередачи, отличающаяся тем, что блок управления приемом, содержащий блок сигнализации, соединен по линии электропередачи с измерительными блоками, связанными с параметрическими датчиками предельной гололедной нагрузки через регуляторы настройки, получает максимальный сигнал, промодулированный за счет изменения параметров одного из измерительных блоков посредством регулятора настройки при срабатывании параметрического датчика предельной гололедной нагрузки, по которой в блоке сигнализации фиксируется предельная гололедная нагрузка на данной линии электропередачи.

РИСУНКИ

Рисунок 1