Устройство мониторинга гололедообразований на грозозащитных тросах вл 110-220 кв

Авторы патента:

Вагапов Георгий Валериянович (RU)

Федотов Александр Иванович (RU)

Абдуллазянов Рустем Эдвардович (RU)

H02J7/35 - с элементами, чувствительными к свету

H02G7/16 - устройства для очистки проводов или кабелей от снега или льда (для очистки изоляторов H01B 17/52)

Владельцы патента RU 2707393:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ") (RU)

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано для мониторинга гололедообразований на грозозащитных тросах воздушных линий электропередачи электрических сетей напряжением 110-220 кВ. Сущность заявленного решения заключается в том, что в устройстве мониторинга гололедообразований на грозозащитных тросах воздушных линий в питающих электрических сетях напряжением 110-220 кВ, состоящем из параллельно соединенных средства для снятия первичной информации об угле продольного отклонения грозозащитного троса, поперечном угле отклонения грозозащитного троса, температуре грозозащитного троса, средства обработки сигналов, средства передачи информации и средства приема информации, согласно настоящему изобретению, средство для снятия первичной информации об угле провеса грозозащитного троса выполнено в виде датчика угла наклона, средство обработки сигналов содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, цифровой сигнальный процессор, а средство передачи информации содержит интерфейс, соединенный со средством передачи данных, причем средство приема информации соединено со средством визуализации стрелы провеса грозозащитного троса, а средство обработки сигналов соединено со средством обработки информации, которое соединено с дополнительно введенным блоком питания на основе гибких солнечных панелей, соединенным, в свою очередь, с цифровым сигнальным процессором. Техническим результатом при реализации заявленного решения выступает возможность дистанционного определения участка грозозащитного троса с гололедом, повышения надежности питания устройств за счет применения гибких солнечных панелей и исключения необходимости выполнения высотных монтажных работ для периодической замены разряженных аккумуляторов, а также возможность расширения зон размещения устройства как на проводах с напряжением, так и грозозащитных тросах без токовой нагрузки. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано для диагностирования гололедно-изморозевых отложений на грозозащитных тросах воздушных линий в питающих электрических сетях напряжением 110-220 кВ.

Аналогом является устройство определения гололеда на проводах воздушной линии электропередачи, согласно которому измеряют тензометрическим датчиком продольные растягивающие усилия, приложенные к проводу, измеряют температуру провода, измеренные значения передают на центральный пункт по радиоканалу или по оптоволокну, при этом осуществляют питание при помощи источника питания, согласно предлагаемому изобретению в качестве упругого элемента тензометрического датчика измерения продольных растягивающих усилий, приложенных к проводу, используют отрезок контролируемого провода воздушной линии электропередачи, а о наличии гололеда судят по величинам продольных растягивающих усилий, приложенных к проводу и температуре провода, при этом питание осуществляют с помощью трансформатора напряжения, в качестве первичной обмотки которого используют сам контролируемый провод, по которому протекает рабочий ток (патент РФ №2461942, МПК H02G 7/16, 27.12.2012).

Прототипом является устройство для определения массы гололедных отложений на проводах высоковольтных воздушных линий электропередачи и регистрации момента окончания плавки гололеда. Предлагаемый сигнализатор содержит чувствительный элемент, состоящий из двух частей, каждая из которых снабжена штангой. Устройство включает в себя датчик температуры провода, элемент питания и передающее устройство (патент РФ №2220485, МПК H02G 7/16, 27.12.2003).

Недостатком аналога и прототипа является необходимость непосредственного физического подключения к проводу для получения питания датчика или использования источника питания. Аналог и прототип имеют низкую надежность по питанию, что обуславливает низкую надежность функционирования всего устройства в целом. При отсутствии токовой нагрузки в проводе устройство теряет способность проводить измерения. Данное условие накладывает ограничение в виде возможности применения устройств только на проводах с токовой нагрузкой.

Другим недостатком известного устройства является наличие соединительных проводов, что накладывает определенные ограничения на эффективность функционирования при вероятном пробое их изоляции.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является устранение указанных недостатков аналога и прототипа.

Техническим результатом является обеспечение измерения угла провеса и температуры провода с использованием в качестве источника питания устройства гибких солнечных панелей, позволяющего осуществлять выявление гололедно-изморозевых отложений на грозозащитных тросах воздушных линий электропередачи.

Технический результат достигается тем, что в устройстве мониторинга гололедообразований на грозозащитных тросах воздушных линий в питающих электрических сетях напряжением 110-220 кВ, состоящем из параллельно соединенных средства для снятия первичной информации об угле продольного отклонения грозозащитного троса, поперечном угле отклонения грозозащитного троса, температуре грозозащитного троса, средства обработки сигналов, средства обработки информации и средства передачи информации, согласно настоящему изобретению, средство для снятия первичной информации об угле провеса грозозащитного троса выполнено в виде датчика угла наклона, средство обработки сигналов содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, цифровой сигнальный процессор, а средство передачи информации содержит интерфейс, соединенный с трансивером для передачи данных, средство приема информации соединено со средством визуализации стрелы провеса грозозащитного троса, а средство обработки сигналов соединено со средством обработки информации, которое соединено с дополнительно введенным блоком питания на основе гибких солнечных панелей, соединенным в свою очередь с цифровым сигнальным процессором.

Сущность изобретения поясняется рисунком, где на фиг. 1 представлена, соответственно, принципиальная блок-схема предлагаемого устройства.

На фиг. 1 цифрами обозначены:

1 - Блок питания на основе гибких солнечных панелей;

2 - Средство для снятия первичной информации на основе датчиков угла наклона и поперечного отклонения грозозащитного троса и датчиков температура грозозащитного троса;

3 - Средство обработки сигналов на основе аналого-цифрового преобразователя и цифрового сигнального процессора;

4 - Средство передачи информации;

5 - Средство приема информации;

6 - Средство визуализации информации.

Устройство для мониторинга гололеда на грозозащитных тросах воздушных линий в питающих электрических сетях напряжением 110-220 кВ, состоит из блока питания 1 на основе гибких солнечных батарей и последовательно соединенных средства 2 для снятия первичной информации об углах наклона и поперечного отклонения грозозащитного троса воздушной линии электропередачи, состоящего из датчиков угла наклона и поперечного отклонения грозозащитного троса, температуры троса, средства 3 обработки сигналов, средства 6 визуализации информации и средства 4 и 5 передачи и приема информации.

Предлагаемое устройство отличается тем, что средство 1 блок питания выполнен на основе гибких солнечных панелей, обеспечивающих работоспособность устройства при отключении питания воздушной линии, средство 3 обработки сигналов содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, цифровой сигнальный процессор, средство 6 визуализации информации выполнено с возможностью архивного хранения всей текущей информации о состоянии грозозащитного троса.

Пример конкретного выполнения. Датчики угла провеса провода, поперечного отклонения провода типа инклинометр ACR620T и температуры провода, типа датчик температуры LM75A, принимают действующие значения текущих параметров грозозащитного троса воздушной линии электропередачи напряжением 110 - 220 кВ. Датчики соединены коаксиальным кабелем Belden H1000 со средством обработки сигналов 3, состоящим из аналого-цифрового преобразователя, реализованных с помощью цифрового сигнального процессора на контроллере AT32UC3A3. Средство 4 и 5 приема и передачи информации реализована по технологии LoRaWAN на частоте 868 МГц и состоит из модулей RN2483. Для питания заявляемого устройства служит блок 1 питания на основе гибких солнечных панелей типа PS0208.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

При отсутствии гололеда на грозозащитном тросе воздушной линии электропередачи значение угла провеса провода находится на минимальном уровне. При появлении гололеда на грозозащитном тросе источником информации о наличии гололеда служит увеличение значения утла провеса грозозащитного троса, на чем строится индикация появления гололеда. Для разделения давления от веса гололеда и давления от ветра служит датчик поперечного отклонения грозозащитного троса средства 2 для снятия первичной информации. Крепление предлагаемого устройства осуществляется непосредственно к грозозащитному тросу с применением жесткой фиксации. Контроль гололеда также осуществляется по значениям температуры грозозащитного троса.

Весь спектр значений углов и температур от средства 2 для снятия первичной информации грозозащитного троса воздушной линии в виде электрического сигнала в аналоговом виде подается на аналого-цифровой преобразователь средства обработки сигналов 3, который осуществляет ее перевод в цифровой вид. Информация о значениях углов и температур передается в цифровой сигнальный процессор средства 3 обработки информации. Цифровой сигнальный процессор средства 3 обработки информации служит для накопления информации и передачи ее через средство 4 передачи информации на средство 6 визуализации информации. Для питания средств 2, 3, 4 служит блок 1 питания.

Выявление наличия гололеда на грозозащитном тросе определяется по значениям углов больше текущих значений от 1 до 4 градусов. В качестве дополнительного признака выступает изменение температуры грозозащитного троса. Последние имеют место быть, несмотря на влияние внешних климатических факторов, выступающих в роли источника погрешностей.

Выход средства 5 приема информации соединен со средством 6 визуализации информации для визуализации места появления гололеда на грозозащитном тросе на схеме питающей электрической сети на узловой подстанции 110/220 кВ.

Питание устройства осуществляется посредством блока питания 1, выполненного на основе гибких солнечных батарей, что позволяет функционировать устройству во всех режимах работы, в том числе и в режиме без токовой нагрузки.

Таким образом, технический результат достигается тем, что локализация места появления гололеда осуществляется на основе дистанционного анализа угла провеса грозозащитного троса воздушной линии и анализа динамики изменения значения угла, что предоставляет возможность связать параметры значений углов и температуры с появлением гололеда на грозозащитном тросе во всех режимах, в том числе без токовой нагрузки.

Использование изобретения, по сравнению с прототипом, позволит получить экономическую выгоду при эксплуатации воздушных линий электропередачи 110-220 кВ за счет:

1. Дистанционного определения участка грозозащитного троса с гололедом.

2. Повышения надежности питания устройств за счет применения гибких солнечных панелей и исключения необходимости выполнения высотных монтажных работ для периодической замены разряженных аккумуляторов.

3. Возможности расширения зон размещения устройства как на проводах с напряжением, так и грозозащитных тросах без токовой нагрузки.

Устройство мониторинга гололедообразований на грозозащитных тросах воздушных линий электропередачи напряжением 110-220 кВ, состоящее из последовательно соединенных средства для снятия первичной информации о значениях углов провеса грозозащитного троса и поперечного отклонения грозозащитного троса воздушной линии электропередачи, средства обработки сигналов, средства визуализации информации, средства передачи информации и блока питания, отличающееся тем, что блок питания выполнен на основе гибких солнечных панелей, средство для снятия первичной информации об углах провеса и поперечного отклонения грозозащитного троса выполнено в виде датчиков отклонения, средство обработки сигналов содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и цифровой сигнальный процессор, средство визуализации информации выполнено с возможностью архивирования процесса образования гололеда на грозозащитных тросах, а средство приема информации выполнено с возможностью соединения с ЭВМ на узловой подстанции 110/220 кВ для визуализации места появления гололеда на грозозащитном тросе на схеме питающей электрической сети.

Изобретение относится к способу управления автономной системой электроснабжения космического аппарата. Для этого управляют стабилизатором напряжения и зарядно-разрядными устройствами в зависимости от входного и выходного напряжения системы при контроле степени заряженности и разряженности аккумуляторных батарей в блоке, выдают запрет на работу соответствующего зарядного устройства при достижении предельного уровня заряженности данной аккумуляторной батареи, снимают запрет при достижении определенного уровня разряженности данной аккумуляторной батареи, запрещают работу соответствующего разрядного устройства при достижении предельного уровня разряженности данной аккумуляторной батареи, снимают этот запрет при достижении определенного уровня заряженности данной аккумуляторной батареи, контролируют ток солнечной батареи, снимают блокировку работы преобразователя напряжения после превышения тока солнечной батареи заранее заданного значения, при аварийном разряде аккумуляторных батарей, в зависимости от величины их остаточной емкости включают режим аварийного экономичного разряда аккумуляторных батарей и, при необходимости, включают блок автономного управления приводом солнечной батареи для получения солнечной батареей максимальной освещенности от Солнца, а в случае не устранения аварийного режима, блокируют работу всех разрядных устройств.

Способ генерации переменного тока солнечными батареями // 2699242

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано при организации электроснабжения потребителей электроэнергией на переменном токе от солнечных батарей, а также при строительстве промышленных солнечных электростанций.

Устройство для компенсации саморазряда аккумуляторных батарей // 2692697

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в устройствах для подзаряда аккумуляторных батарей, находящихся на хранении, с целью компенсации их саморазряда.

Устройство управления энергоснабжением для жилых домов, коммерческих и промышленных объектов с использованием сетевых, вспомогательных и возобновляемых источников электрической энергии и их комбинаций и способ интеллектуального управления подключением источников электроэнергии // 2692083

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат – обеспечение возможности подключения устройств генерации на стороне переменного тока, а также возможности гибко менять приоритеты подключения различных вводов от источников генерации и аккумуляторных батарей.

Способ заряда комплекта из "n" литий-ионных аккумуляторных батарей в составе геостационарного искусственного спутника земли // 2684905

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение восстановления полной энергоемкости аккумуляторных батарей (АБ), что приведет к повышению живучести искусственного спутника Земли (ИСЗ), а также обеспечит преемственность зарядных устройств, что позволит снизить его конечную стоимость и сроки его изготовления.

Способ управления системой электропитания космического аппарата // 2682725

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение живучести и надежности функционирования автономной системы электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА).

Система электропитания космического аппарата // 2680245

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение энергетической эффективности, расширение функциональных возможностей бортовых систем электропитания (СЭП), улучшение электромагнитной совместимости.

Энергопреобразующая аппаратура для систем электропитания постоянного тока аэрокосмических аппаратов // 2677629

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, может быть использовано в системах бесперебойного электропитания автономных объектов постоянным током с двумя источниками электрической энергии, один из которых может накапливать электрическую энергию.

Энергопреобразующая аппаратура для систем электропитания постоянного тока // 2676678

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах бесперебойного электропитания постоянного тока без гальванической развязки нагрузки и двух источников, один из которых может накапливать электрическую энергию.

Способ управления системой электропитания космического аппарата // 2675590

Использование: в области электротехники. Технический результат - уменьшение вероятности возникновения аварийной ситуации из-за нарушения энергобаланса системы электропитания (СЭП).

Устройство наружной установки для плавки гололеда // 2699667

Использование: в области электроэнергетики для плавки льда на проводах и тросах воздушных линий электропередачи постоянным током. Технический результат заключается в обеспечении возможности эксплуатации устройства на открытой площадке в климатических условиях У1 по ГОСТ 15150.

Устройство для нанесения защитного покрытия на контактный провод // 2699202

Изобретение относится к области электрифицированного железнодорожного транспорта. Устройство для нанесения защитного покрытия на контактный провод содержит подъемник с емкостью для жидкости, трубку подвода жидкости и установленный в емкость вал с лопастями, расположенный под углом к оси железнодорожного пути.

Способ предотвращения обледенения проводов линии электропередач и устройство для его реализации // 2696091

Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Технический результат - предотвращение обледенения проводов линии электропередач с использованием компенсаторов реактивной мощности и мощности искажений без отключения потребителей электроэнергии.

Устройство для сброса гололедных отложений с провода контактной сети // 2692692

Использование: в области железнодорожного транспорта, а именно эксплуатация контактной сети. Технический результат - повышение эффективности устранения голодных отложений за счет увеличения амплитуды колебаний контактного провода, а также уменьшение мощности узлов импульсного встряхивания.

Адаптивный мобильный пространственный робот-манипулятор для обслуживания лэп и способ обслуживания лэп посредством адаптивного мобильного пространственного робота-манипулятора // 2692147

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано при монтаже воздушных линий электропередач, их обслуживании и ремонте, а именно для перемещения предметов, кабелей и проводов вдоль опор и проводов воздушных линий электропередач независимо от их пространственной ориентации и поперечных размеров, включая удаление с проводов льда и снега.

Способ удаления гололеда с проводов линии электропередачи // 2687247

Использование: в области электроэнергетики для защиты проводов линии электропередачи от гололеда. Технический результат - упрощение процесса нагрева проводов линии электропередачи теплотой.

Локомотивная регенеративная система электропитания с обратной связью и функцией антиобледенения и способ управления // 2686605

Группа изобретений относится к линиям электроснабжения. Локомотивная регенеративная система электропитания с обратной связью и функцией антиобледенения состоит из двух регенеративных блоков питания с обратной связью.

Устройство контактной подвески высокоскоростной магистрали // 2670942

Изобретение относится к контактным проводным линиям. Устройство контактной подвески высокоскоростной магистрали содержит закрепленные на промежуточных опорах и соединенные между собой струнами контактный провод и несущий трос, а также провод обвода.

Способ удаления гололеда с проводов контактной подвески высокоскоростной магистрали в зоне воздушной стрелки без пересечения проводов // 2668234

Использование: в области электроэнергетики для плавки гололеда проводов контактной сети железнодорожного транспорта. Технический результат заключается в повышении эффективности и скорости удаления гололеда на проводах контактной сети высокоскоростной магистрали, включая элементы ее воздушной стрелки.

Способ и устройство для удаления наледи с проводов линий электропередачи // 2666754

Использование: в области электроэнергетики для удаления наледи с линии электропередачи. Технический результат – повышение эффективности удаления наледи с проводов электропередачи.