Устройство дистанционного контроля состояния провода и охранной зоны воздушной линии электропередачи и воздушная линия электропередачи, снабженная таким устройством
Изобретение относится к дистанционному контролю (мониторингу) объектов электроэнергетики. Использование предлагаемого устройства позволяет повысить оперативность принятия мер по предотвращению аварий. Устройство содержит корпус (2), снабженный средствами крепления (3) на проводе (1) линии электропередачи, и размещенные в корпусе (2) блок питания (4), блок (5) обработки данных и подключенные к нему блок (6) контроля состояния провода, блок (7) контроля пожарного состояния охранной зоны и блок (8) беспроводной передачи данных удаленному терминалу. Блок (6) содержит датчики (9) и (10) тока и температуры провода, соответственно, и приемник (11) сигналов спутниковой системы глобального позиционирования. Блок (8) выполнен в виде узла сопряжения с сетью сотовой телефонии по стандарту GSM или GPRS. Блок (7) содержит датчик (12) задымления атмосферы, датчик (13) содержания продуктов горения в атмосфере, выполненный на основе газоанализатора, и датчик (14) температуры наземных объектов, выполненный на основе анализатора инфракрасного излучения. В корпусе (2) размешена видеокамера (15), подключенная к блоку (5). Предметом изобретения также является воздушная линия, по меньшей мере, в одном из пролетов которой установлено заявленное устройство. 2 н.п.ф., 4 з.п.ф., 2 ил.
Область техники
Изобретение относится к дистанционному контролю (мониторингу) объектов электроэнергетики и предназначено для получения данных о состоянии проводов и охранной зоны высоковольтной воздушной линии электропередачи (ВЛ), предварительной обработки полученных данных и передачи на пункт сбора информации (например, диспетчерский пункт энергосистемы).
Результаты мониторинга могут быть использованы для оценки состояния проводов и охранной зоны ВЛ, раннего обнаружения факторов, влияющих на безопасность эксплуатации линии и своевременного принятия необходимых мер для обеспечения надежной и безопасной работы линии.
Уровень техники
Известно устройство для дистанционного контроля состояния провода ВЛ [RU 2222858, МПК H02J 13/00, 2002 г.], которое содержит корпус, снабженный средством крепления на проводе линии электропередачи, и размещенные в корпусе блок питания и измерительно-передающий модуль, позволяющий получать сигналы о состоянии провода, преобразовывать их в цифровые данные и передавать по каналу сотовой телефонии удаленному терминалу.
Недостатком устройства является ограниченность его функциональных возможностей по мониторингу факторов, влияющих на безопасность и безаварийность эксплуатации ВЛ, - устройство контролирует только состояние проводов ВЛ (температуру проводов и ток в них).
Как показывает практика эксплуатации, аварии на ВЛ связаны не только с факторами, характеризующими состояние проводов, но и процессами протекающими вблизи ВЛ - в ее охранной зоне. Охранная зона ВЛ представляет собой часть поверхности участка земли и воздушного пространства (на высоту, соответствующую высоте опор воздушных линий электропередачи), ограниченную параллельными вертикальными плоскостями, отстоящими по обе стороны линии электропередачи от крайних проводов на определенные расстояния в зависимости от класса напряжения ВЛ. [Правила установления охранных зон объектов электросетевого хозяйства и особых условий использования земельных участков, расположенных в границах таких зон, утвержденные постановлением Правительства РФ от 24 февраля 2009 г. N160]. Например, для ВЛ 750 кВ указанное расстояние составляет 40 м.
Известно устройство дистанционного контроля состояния провода воздушной линии электропередачи, устанавливаемое на проводе ВЛ и содержащее блок питания, датчики температуры и тока провода, дальномер, размещенный с возможностью ориентации в направлении земли под проводом, средство беспроводной передачи данных удаленному наземному терминалу и блок обработки, к которому подключены указанный дальномер и средство беспроводной передачи данных удаленному терминалу [Патент RU 95913, H02G 7/16, 2010 г.]. Это устройство выбрано в качестве прототипа
Измерения, осуществляемые прототипом с помощью дальномера, позволяют контролировать изменения габарита провода до земли, вызванные удлинением провода или изменением наземной обстановки под проводом ВЛ (например, появлением в пролете деревьев, кустарников, постоянных или временных сооружений). Таким образом, прототип позволяет контролировать как состояние провода ВЛ (с помощью датчиков его температуры и тока), так и состояние охранной зоны под проводом ВЛ (с помощью дальномера).
Недостаток прототипа - он контролирует и передает на удаленный пункт централизованного мониторинга (диспетчеру энергосистемы) результаты контроля только тех факторов в охранной зоне ВЛ, которые влияют на габарит провода до земли. Как показывает практика эксплуатации ВЛ (особенно в периоды засух) значительное влияние на безопасность и безаварийность эксплуатации ВЛ оказывают возгорания и пожары в охранной зоне ВЛ и вблизи нее. Мониторинг, выполняемый с помощью прототипа, не позволяет своевременно обнаруживать приближающиеся пожары и возгорания в охранной зоне ВЛ. В результате диспетчер энергосистемы вынужден судить о пожарной обстановке на трассе ВЛ по данным из других источников информации. (Такие данные собираются, например, на пунктах централизованного мониторинга территориально распределенных систем пожарной сигнализации [Патент RU 2243593, МПК G08B 19/00, 2004]). При этом решения по разгрузке или отключению ВЛ и перераспределению потоков электроэнергии для бесперебойного энергоснабжения ответственных потребителей, принимаются диспетчером на основании косвенных данных о состоянии охранной зоны ВЛ - информации о пожарной обстановке на прилегающих территориях и ориентировочной привязке этих данных к трассе ВЛ. Это снижает эксплуатационную надежность ВЛ и всей энергосистемы в целом.
Задача изобретения - устранение указанного недостатка.
Сущность изобретения
Технический результат изобретения - его использование позволяет диспетчеру энергосистемы непосредственно контролировать комплекс факторов, влияющих на надежность энергоснабжения и безопасность ВЛ, включая состояние провода и пожарное состояние охранной зоны ВЛ. Такой контроль позволяет повысить оперативность и результативность принимаемых диспетчером противоаварийных и противопожарных мер (включая вывод ВЛ из работы с переводом ответственных потребителей на питание по резервной схеме).
Предметом изобретения является устройство для дистанционного контроля состояния провода и охранной зоны воздушной линии электропередачи, содержащее корпус, снабженный средствами крепления на проводе линии электропередачи, и размещенные в корпусе блок питания, блок обработки данных и подключенные к нему блок контроля состояния провода, блок контроля пожарного состояния охранной зоны и блок беспроводной передачи данных удаленному терминалу.
Развития изобретения состоят в том, что:
- блок контроля состояния провода может содержать датчики тока и температуры провода и приемник сигналов спутниковой системы глобального позиционирования;
- блок беспроводной передачи данных наземному терминалу выполнен в виде узла сопряжения с сетью сотовой телефонии по стандарту GSM или GPRS;
- блок контроля пожарного состояния охранной зоны содержит датчик задымления атмосферы, датчик содержания продуктов горения в атмосфере, выполненный на основе газоанализатора, и датчик температуры наземных объектов, выполненный на основе анализатора инфракрасного излучения;
- в корпусе устройства размешена видеокамера, подключенная к блоку обработки данных.
Предметом изобретения также является воздушная линия электропередачи, содержащая пролеты, в которых посредством изолирующих подвесок на опорах закреплен токоведущий провод, при этом, по меньшей мере, в одном из пролетов линии установлено устройство для дистанционного контроля состояния провода и охранной зоны.
Краткое описание фигур чертежей
На фиг.1 показан общий вид устройства, установленного на проводе ВЛ; на фиг.2 - функциональная блок-схема устройства.
Осуществление изобретения с учетом его развитии
На проводе 1 воздушной линии установлен корпус 2, снабженный средствами крепления 3 на проводе 1 (см. фиг.1).
На фиг.2 показаны размешенные в корпусе 2:
4 - блок питания;
5 - блок обработки данных;
6 - блок контроля состояния провода;
7 - блок контроля пожарного состояния охранной зоны;
8 - блок беспроводной передачи данных наземному терминалу.
Блоки 6, 7 и 8 подключены к блоку 5.
Блок 4 может быть выполнен в виде аккумулятора и снабжен средствами подзарядки от тока в проводе линии и/или от солнечной батареи (на фиг.1 не показана).
Блок 5 может быть выполнен в виде микропроцессорного контроллера с возможностью преобразования аналого-цифрового преобразования входных сигналов.
В состав блока 6 входят датчик 9 тока в проводе 1, датчик 10 температуры провода 1, приемник 11 сигналов спутниковой системы глобального позиционирования GPS и/или ГЛОНАСС с определителем его положения в трехмерной системе координат (GPS/ГЛОНАСС приемник). [RU2222858, МПК H02J 13/00, 2002 г.].
Блок 8 выполнен в виде узла сопряжения с сетью сотовой телефонии по стандарту GSM с возможностями передачи SMS-сообщений и данных в режиме GPRS.
Блок 7 содержит датчик 12 уровня задымления атмосферы, датчик 13 содержания продуктов горения в атмосфере, выполненный на основе газоанализатора, и датчик 14 температуры наземных объектов, выполненный на основе анализатора инфракрасного излучения. Выходы датчиков 12, 13, 14 подключены к блоку 5. Датчики блока 7 могут быть выполнены на основе известных технических решений, например, [RU 2379760, G08B 17/10, 2010 г. Оптический датчик дыма], [RU 2091781 G01N 27/00, 1997 г. Газоанализатор], [RU 2109345 G08B 17/12 1998 г. Пирометрический датчик пожарной сигнализации] или на основе серийно выпускаемых приборов соответствующего назначения, имеющихся в продаже.
В корпусе 2 может быть дополнительно размещена и подключена к блоку 5 видеокамера 15.
На фиг.1 показаны отверстия 16 в корпусе 2, обеспечивающие забор атмосферного воздуха для датчиков 12, 13 и необходимый обзор для датчика 14 и видеокамеры 15, а также датчик 10, встроенные в средства 3 крепления корпуса 2, антенна 17 беспроводной связи и антенна 18 приемника 11.
Датчик 9 функционирует как трансформатор тока и конструктивно может быть выполнен, например, по типу токовых клещей.
Датчик 10 может быть выполнен на основе одной или двух термопар, встроенных (см. фиг.2) в средства 3 крепления корпуса 2 на проводе 1.
Антенны 17 и 18 подсоединены к блоку 8 и приемнику 11 соответственно и обеспечивают их работу.
Устройство работает следующим образом.
Корпус 2 устройства устанавливают на проводе в одном из пролетов ВЛ.
Входящие в состав блока 6 датчики 9 и 10 обеспечивают получение информации, соответственно, о токе и температуре провода линии, а приемник 11 - о пространственных координатах устройства. Использование этой информации позволяет оценить состояние провода, включая его габарит (расстояние до земли или наземных объектов), сокращающийся в результате нагрева и провисания провода, и предотвратить аварию, своевременно приняв меры по разгрузке ВЛ.
Данные о пожарном состоянии охранной зоны ВЛ, поступающие в блок 5 из блока 7, могут включать:
- информацию об уровне задымлении атмосферы в охранной зоне ВЛ, получаемую от датчика 12;
- информацию, получаемую от датчика 13, о содержании в воздушном пространстве охранной зоны ВЛ таких продуктов горения как CO и CO2, а также о содержании O3 ;
- информацию о температуре наземных объектов в охранной зоне ВЛ, получаемую от датчика 14;
- видеоинформацию об обстановке в охранной зоне ВЛ, получаемую от портативной видеокамеры 15.
Блок 5 преобразует аналоговые сигналы, поступающие из блоков 6 и 7, в цифровые данные, которые он накапливает, предварительно обрабатывает, хранит и передает с помощью блока 8 на наземный терминал. Блок 5 может быть также запрограммирован для приема поступающих с наземного терминала через блок 8 команд и запросов, включая, например, команды управления видеокамерой и запросы результатов мониторинга.
Использование предлагаемого устройства позволяет получать, собирать и предоставлять в режиме реального времени диспетчеру энергосистемы комплексную информацию для технологического и пожарного контроля ВЛ и ее охранной зоны и, тем самым, дает возможность повысить оперативность принятия мер по предотвращению аварий.
1. Устройство для дистанционного контроля состояния провода и охранной зоны воздушной линии электропередачи, содержащее корпус, снабженный средствами крепления на проводе линии электропередачи, и размещенные в корпусе блок питания, блок обработки данных и подключенные к нему блок контроля состояния провода, блок контроля пожарного состояния охранной зоны и блок беспроводной передачи данных удаленному терминалу диспетчера энергосистемы, при этом блок контроля пожарного состояния охранной зоны снабжен датчиком задымления атмосферы и датчиком содержания продуктов горения в атмосфере.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок контроля состояния провода содержит датчики тока и температуры провода и приемник сигналов спутниковой системы глобального позиционирования.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок беспроводной передачи данных наземному терминалу выполнен в виде узла сопряжения с сетью сотовой телефонии по стандарту GSM или GPRS.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок контроля пожарного состояния охранной зоны содержит датчик температуры наземных объектов, выполненный на основе анализатора инфракрасного излучения.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в корпусе устройства размещена видеокамера, подключенная к блоку обработки данных.
6. Воздушная линия электропередачи, содержащая пролеты, в которых посредством изолирующих подвесок на опорах закреплен токоведущий провод, при этом, по меньшей мере, в одном из пролетов линии на токоведущем проводе установлено устройство по любому из пп.1-5.
