Система контроля гололедно-ветровых нагрузок

Использование: полезная модель относится к электроэнергетике и может быть использована для определения и предупреждения образований гололедных отложений на проводах и грозозащитных тросах воздушной линии электропередачи.

Технический результат: повышение надежности функционирования линии электропередачи и повышение достоверности и оперативности контроля гололедно-ветровых нагрузок на проводах и грозозащитных тросах, за счет автоматического опроса датчиков, передачи и приема данных по GPRS/GSM каналу.

Сущность полезной модели: контролируемый пункт связан с центральным пунктом по GPRS/GSM каналу радиосвязи, контролируемый пункт снабжен блоком автоматики опроса и включает программируемый контроллер, комплект для радиосвязи по GPRS/GSM каналу, включающий GPRS модем, связанный с антенной GPRS, аккумулятор, контроллер заряда аккумулятора, датчик температуры, анемометр, фотоэлектрический модуль, при этом фотоэлектрический модуль соединен с аккумулятором через контроллер заряда аккумулятора, подключенного к модулю программируемого контролера, связанного с датчиком температуры, анемометром и датчиками нагрузки и подключенного к GPRS модему, связанному с антенной GPRS, а центральный пункт снабжен блоком автоматики приема, состоящий из блока питания, GPRS модема и антенны GPRS, соединенных между собой.

Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть использована для определения и предупреждения образований гололедных отложений на проводах и грозозащитных тросах воздушной линии электропередачи.

Известен способ определения гололедных и ветровых нагрузок (патент РФ 2287214, H02G 7/16, 10.11.2006), по которому измеряют силы натяжения грозозащитного троса с помощью магнитоупругих датчиков силы, установленных в натяжной и поддерживающей гирляндах изоляторов, по ним формируют сигнал, согласно которому сначала регистрируют выходное сопротивление передающей аппаратуры посредством преобразователя, например варистора, которое меняется пропорционально выходному напряжению магнитоупругого датчика силы и соответственно пропорционально суммарной гололедной нагрузке на грозозащитном тросе, и преобразовывают выходное сопротивление передающей аппаратуры в зависимости от гололедной нагрузки в аналоговый сигнал постоянного тока посредством устройства обработки сигнала, затем аналоговый сигнал постоянного тока преобразуют в цифровой сигнал и передают на диспетчерский пункт посредством телемеханического комплекса с последующим выводом на диспетчерском пункте посредством оперативно-информационного комплекса.

Недостатком аналога является невысокая информативность и невысокая скорость передачи данных.

Известно также устройство телеизмерения гололедно-ветровых нагрузок на провод воздушной линии электропередачи, оборудованный концевыми линейными заградителями и системами присоединения, содержащее два генератора близких по частоте синусоидальных сигналов, выходы которых соединены с первой системой присоединения, два полосовых фильтра соответствующих частот, входы которых подключены ко второй системе присоединения, датчик гололедно-ветровой нагрузки, установленный в гололедоопасном месте и механически прикрепленный с одной стороны к траверсе опоры высоковольтной линии, а с другой стороны - к проводу и через свой плунжер соединенный с управляемым элементом фильтра, два амплитудных детектора, вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего полосового фильтра, а выход подключен к соответствующему входу дифференциально-сравнивающего устройства, при этом содержит 2n-2 генератора близких по частоте синусоидальных сигналов, n-1 датчика гололедно-ветровой нагрузки с плунжерами, n режекторных фильтра, 2n-2 полосовых фильтра, 2n-2 амплитудных детектора и n-1 дифференциально-сравнивающих устройства (патент РФ 2250545, H02G 7/16, Н04В 3/54, 20.04.2005).

Недостатком аналога является сложность и громоздкость конструкции, а также невысокая скорость передачи данных о гололедно - ветровых нагрузках.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой является система передачи сигналов по линии электроснабжения для обнаружения гололедных отложений на проводах, содержащая блок управления передачей, выполненный в виде генератора высокой частоты, связанного через фильтр присоединения и конденсатор связи с фазным проводом линии электропередачи, соединенный с измерительными блоками, блок управления приемом, содержащий блок сигнализации, связанный через фильтр присоединения и конденсатор связи с фазным проводом линии электропередачи, который используется в качестве пространственно-распределенного датчика гололедных нагрузок, связанный с контролируемым пунктом системы телемеханики, при этом блок управления передачей формирует сигнал об интенсивности гололедообразования в виде дискретно модулируемых высокочастотных колебаний на выходе генератора, который определяют по изменению прогнозируемых гололедных отложений, а на входе блока управления передачей установлен блок прогнозирования, использующий в качестве первоначального сигнала параметры метеодатчиков, по которым формируются длительности дискретных высокочастотных сигналов, поступающих через фильтр присоединения и конденсатор связи на амплитудно-модулируемый гололедными отложениями пространственно-распределенный датчик и в измерительные блоки, соединенные с сигнализаторами предельной нагрузки, и определяют предельную нагрузку в блоке управления приемом по максимальному изменению амплитуды дискретно модулируемого на пассивных элементах высокочастотного сигнала, и фиксируются по параметрам времени начало гололедообразования и предельная гололедная нагрузка, по которым определяется количественное значение скорости процесса гололедообразования и процесса нарастания аварийной гололедной нагрузки, сигналы которого поступают на диспетчерский пункт (патент РФ 2309540, H02G 7/16, Н04В 3/54, 27.10.2007).

Недостатком ближайшего аналога является невысокая надежность и невысокая оперативность контроля гололедно-ветровых нагрузок на проводах и грозозащитных тросах.

Задачей полезной модели является повышение надежности функционирования линии электропередачи и повышение достоверности и оперативности контроля гололедно-ветровых нагрузок на проводах и грозозащитных тросах, за счет автоматического опроса датчиков, передачи и приема данных по GPRS/GSM каналу.

Поставленная задача решается тем, что система контроля гололедно-ветровых нагрузок, содержащая датчики, установленные на контролируемом пункте, размещенном на опоре линии электропередачи, и связанном с центральным пунктом, согласно полезной модели, контролируемый пункт связан с центральным пунктом по GPRS/GSM каналу радиосвязи, причем контролируемый пункт снабжен блоком автоматики опроса и включает программируемый контроллер, комплект для радиосвязи по GPRS/GSM каналу, включающий GPRS модем, связанный с антенной GPRS, аккумулятор, контроллер заряда аккумулятора, датчик температуры, анемометр, фотоэлектрический модуль, при этом фотоэлектрический модуль соединен с аккумулятором через контроллер заряда аккумулятора, подключенного к модулю программируемого контролера, связанного с датчиком температуры, анемометром и датчиками нагрузки и подключенного к GPRS модему, связанному с антенной GPRS, a центральный пункт снабжен блоком автоматики приема, состоящим из блока питания, GPRS модема и антенны GPRS, соединенных между собой.

Кроме того, согласно полезной модели, датчики нагрузки могут быть выполнены тензометрическими.

Кроме того, согласно полезной модели, датчик температуры может быть выполнен цифровым.

Система контроля гололедно-ветровых нагрузок выполняет следующие функции:

- формирование информационных и аварийных сигналов,

- создание базы данных оперативной информации по нормальным и аварийным режимам, регистрация событий и оперативных действий персонала (статистические данные), - прогнозирование схемно-режимных ситуаций и действий диспетчера (советчик диспетчера), передача телеметрической информации в оперативно-информационный комплекс верхнего уровня диспетчерского управления - центральный пункт.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 изображена структурная схема контрольного пункта автоматики опроса, на фиг.2 изображена схема центрального пункта автоматики приема.

Система контроля гололедно-ветровых нагрузок содержит контролируемый пункт автоматики опроса, включающий датчик температуры 1 (цифровой), фотоэлектрический модуль 2, который соединен с аккумулятором 3 через контроллер заряда аккумулятора 4, подключенного к модулю программируемого контролера 5, связанного с датчиком температуры 1, анемометром 6 и датчиками нагрузки 7 (тензометрическими) и подключенного к GPRS модему 8, связанному с антенной GPRS 9. Центральный пункт автоматики приема состоит из соединенных между собой блока питания 10, GPRS модема 11 и антенны GPRS 12.

Система контроля гололедно-ветровых нагрузок работает следующим образом. Контролируемый пункт автоматики опроса осуществляет опрос, снятие информации с датчиков. С датчика температуры 1 (цифрового) снимается показание температуры. С анемометра 6 снимаются показания скорости и направления ветра. С тензометрических датчиков нагрузки 7 и 8, установленных на поддерживающих гирляндах изоляторов, снимаются показания измеренной силы тяжения грозозащитного троса и проводов. Информация передается с контролируемого пункта автоматики опроса в центральный пункт в режиме онлайн или дискретно. Центральный пункт автоматики приема обеспечивает прием и передачу пакетных данных, посредством соединенных между собой блока питания 10, GPRS модема 11 и антенны GPRS 12. используется как элемент распределенной сети (статический IP-адрес) в непрерывном круглосуточном режиме. Центральный пункт автоматики приема обеспечивает выполнение следующих функций:

- формирование пакета для передачи/приема информации с помощью GPRS модема 11,

- обеспечение связи с другими контролируемыми пунктами системы,

- управление встроенным модемом.

Передача данных происходит по сети сотовой GSM связи по каналам GPRS в режиме работы с диспетчерским терминалом - центральным пунктом. Дальность действия определяется зоной покрытия сотовой связи.

В случае превышения показаний за ранее введенной в систему уставки, система сигнализирует об этом диспетчеру визуальными и звуковыми сигналами. По получаемым данным и характеру погодных условий диспетчер принимает решение о необходимом комплексе оперативных мероприятий по борьбе с гололедообразованием на воздушной линии.

Испытания заявляемой системы контроля гололедно-ветровых нагрузок проводились на действующей линии электропередачи. Контролируемый пункт блока автоматики опроса устанавливался на опоре линии электропередачи 110 кВ. Проводились измерения:

- механической нагрузки на проводах фаз, грозозащитном тросе,

- температуры наружного воздуха,

- скорости и направления ветра,

- уровня заряда батареи.

Система контроля гололедно-ветровых нагрузок показала устойчивую работу в течение длительного периода.

Итак, заявляемая полезная модель позволяет повысить надежность функционирования линии электропередачи, повысить достоверность и оперативность контроля гололедно-ветровых нагрузок на проводах и грозозащитных тросах, за счет автоматического опроса датчиков и передачи данных по GPRS/GSM каналу. Кроме того, заявляемая полезная модель позволяет повысить качество принимаемых оперативным персоналом решений, уменьшить число ошибок при реализации действий по управлению режимом работы энергосистемы и снизить затраты на обслуживание и капитальный ремонт энергетического оборудования.

1. Система контроля гололедно-ветровых нагрузок, содержащая датчики, установленные на контролируемом пункте, размещенном на опоре линии электропередачи и связанном с центральным пунктом, отличающаяся тем, что контролируемый пункт связан с центральным пунктом по GPRS/GSM каналу радиосвязи, причем контролируемый пункт снабжен блоком автоматики опроса и включает программируемый контроллер, комплект для радиосвязи по GPRS/GSM каналу, включающий GPRS модем и GPRS антену, аккумулятор, контроллер заряда аккумулятора, датчик температуры, анемометр, фотоэлектрический модуль, при этом фотоэлектрический модуль соединен с аккумулятором через контроллер заряда аккумулятора, подключенного к модулю центрального процессора, связанного с датчиком температуры, анемометром и датчиками нагрузки и подключенного к GPRS модему, связанному с антенной GPRS, a центральный пункт снабжен блоком автоматики приема, состоящим из блока питания, GPRS модема и антенны GPRS, соединенных между собой.

2. Система контроля гололедно-ветровых нагрузок по п.1, отличающаяся тем, что датчики нагрузки выполнены тензометрическими.

3. Система контроля гололедно-ветровых нагрузок по п.1, отличающаяся тем, что датчик температуры выполнен цифровым.