Устройство обнаружения гололеда на проводах линии электропередачи с двусторонним зондированием линии

 

Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть применена в устройстве обнаружения и исследования гололедообразования на проводах воздушных линий электропередачи. Задачей полезной модели является обеспечение возможности использования устройства обнаружения гололеда на проводах линии электропередачи совместно с установленной на линии системой высокочастотной (ВЧ) связи, узкой ширины спектра сигналов генератора синусоидального сигнала, большой суммарной энергии передаваемого синусоидального сигнала, а также определение толщины и длины гололедных отложений за счет контроля двух параметров сигнала (амплитуды принимаемого высокочастотного сигнала и времени распространения высокочастотного сигнала). Технический результат достигается тем, что в устройстве обнаружения гололеда на проводах линии электропередачи с двусторонним зондированием линии, состоящем из главного и ведомого полукомплектов, расположенных по концам линии электропередачи, каждый из которых соединен с линией электропередачи через соответствующий блок присоединения и содержит соответствующий приемник синусоидального сигнала, генератор синусоидального сигнала, блок управления и блок отображения, при этом в главном и ведомом полукомплекте соответствующий генератор синусоидального сигнала через соответствующий блок присоединения соединен с соответствующим приемником синусоидального сигнала, а соответствующий блок управления соединен с соответствующим приемником синусоидального сигнала, генератором синусоидального сигнала и блоком отображения, согласно настоящей полезной модели, в главный полукомплект дополнительно введен блок определения сдвига фазы принимаемого сигнала относительно генератора синусоидального сигнала, блок определения толщины и длины гололедных отложений и блок определения амплитуды принимаемого сигнала, при этом первый, второй и третий входы блока определения сдвига фазы принимаемого сигнала соединены соответственно с выходом приемника синусоидального сигнала главного полукомплекта, выходом генератора синусоидального сигнала главного полукомплекта и выходом блока управления главного полукомплекта, первый, второй и третий входы блока определения толщины и длины гололедных отложений соединены соответственно с выходом блока определения сдвига фазы принимаемого сигнала, выходом блока определения амплитуды принимаемого сигнала и выходом блока управления главного полукомплекта, первый и второй входы блока определения амплитуды принимаемого сигнала соединены соответственно с выходом приемника синусоидального сигнала и выходом блока управления главного полукомплекта, а в ведомый полукомплект дополнительно введен синхронный фазовый детектор и блок синхронизации генератора синусоидального сигнала с принимаемым сигналом, при этом первый, второй и третий входы синхронного фазового детектора соединены соответственно с выходом приемника синусоидального сигнала ведомого полукомплекта, выходом генератора синусоидального сигнала ведомого полукомплекта и выходом блока управления ведомого полукомплекта, первый и второй входы блока синхронизации соединены соответственно с выходом синхронного фазового детектора и выходом блока управления ведомого полукомплекта, выход блока синхронизации соединен с входом генератора синусоидального сигнала ведомого полукомплекта. 3 ил.

Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть применена в устройстве обнаружения и исследования гололедообразования на проводах воздушных линий электропередачи.

Наиболее близким к предлагаемому решению (его прототипом) является устройство, описанное в патенте на изобретение RU 2399133, МПК H02G 7/16, 10.09.2010, «Способ обнаружения появления гололеда на проводах линии электропередачи».

Устройство-прототип, как и предлагаемое, состоит из двух полукомплектов, расположенных по концам контролируемой линии, осуществляет передачу от одного полукомплекта к другому высокочастотных сигналов и оценивает наличие и характер гололедных отложений по времени запаздывания отраженного импульса.

Устройство-прототип содержит два полукомплекта, каждый из которых содержит блок цифровой обработки, блок управления устройством и блок отображения, приемник высокочастотного сигнала и генератор высокочастотного сигнала, подключенные через систему присоединения к контролируемому участку провода линии электропередачи. Этот участок провода ограничен высокочастотными заградителями, установленными в его начале и конце.

Недостаток прототипа - использование цифровых сигналов, которые имеют широкий спектр, захватывающий рабочую полосу частот системы высокочастотной связи, поэтому мешающий работе установленным на линии системам высокочастотной связи. Кроме этого, контроль только одного параметра, времени распространения высокочастотных сигналов по линии электропередачи, не позволяет определить толщину и длину гололедных отложений на линии электропередачи.

Задачей настоящей полезной модели является обеспечение возможности использования устройства обнаружения гололеда на проводах линии электропередачи совместно с установленной на линии системой высокочастотной (ВЧ) связи, узкой ширины спектра сигналов генератора синусоидального сигнала, большой суммарной энергии передаваемого синусоидального сигнала, а также определение толщины и длины гололедных отложений за счет контроля двух параметров сигнала (амплитуды принимаемого высокочастотного сигнала и времени распространения высокочастотного сигнала).

Технический результат достигается тем, что в устройстве обнаружения гололеда на проводах линии электропередачи с двусторонним зондированием линии, состоящем из главного и ведомого полукомплектов, расположенных по концам линии электропередачи, каждый из которых соединен с линией электропередачи через соответствующий блок присоединения и содержит соответствующий приемник синусоидального сигнала, генератор синусоидального сигнала, блок управления и блок отображения, при этом в главном и ведомом полукомплекте соответствующий генератор синусоидального сигнала через соответствующий блок присоединения соединен с соответствующим приемником синусоидального сигнала, а соответствующий блок управления соединен с соответствующим приемником синусоидального сигнала, генератором синусоидального сигнала и блоком отображения, согласно настоящей полезной модели, в главный полукомплект дополнительно введен блок определения сдвига фазы принимаемого сигнала относительно генератора синусоидального сигнала, блок определения толщины и длины гололедных отложений и блок определения амплитуды принимаемого сигнала, при этом первый, второй и третий входы блока определения сдвига фазы принимаемого сигнала соединены соответственно с выходом приемника синусоидального сигнала главного полукомплекта, выходом генератора синусоидального сигнала главного полукомплекта и выходом блока управления главного полукомплекта, первый, второй и третий входы блока определения толщины и длины гололедных отложений соединены соответственно с выходом блока определения сдвига фазы принимаемого сигнала, выходом блока определения амплитуды принимаемого сигнала и выходом блока управления главного полукомплекта, первый и второй входы блока определения амплитуды принимаемого сигнала соединены соответственно с выходом приемника синусоидального сигнала и выходом блока управления главного полукомплекта, а в ведомый полукомплект дополнительно введен синхронный фазовый детектор и блок синхронизации генератора синусоидального сигнала с принимаемым сигналом, при этом первый, второй и третий входы синхронного фазового детектора соединены соответственно с выходом приемника синусоидального сигнала ведомого полукомплекта, выходом генератора синусоидального сигнала ведомого полукомплекта и выходом блока управления ведомого полукомплекта, первый и второй входы блока синхронизации соединены соответственно с выходом синхронного фазового детектора и выходом блока управления ведомого полукомплекта, выход блока синхронизации соединен с входом генератора синусоидального сигнала ведомого полукомплекта.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства обнаружения гололеда на проводах линии электропередачи с двусторонним зондированием линии, на фиг.2 изображена блок-схема главного полукомплекта, а на фиг.3 - блок-схема ведомого полукомплекта.

На чертежах цифрами обозначены:

1-главный полукомплект,

2-ведомый полукомплект,

3-линия электропередачи,

4-приемник синусоидального сигнала главного полукомплекта,

5-генератор синусоидального сигнала главного полукомплекта,

6-блок присоединения главного полукомплекта,

7-блок управления главного полукомплекта,

8-блок отображения главного полукомплекта,

9-блок определения сдвига фазы принимаемого сигнала относительно генератора синусоидального сигнала,

10-блок определения амплитуды принимаемого сигнала,

11-блок определения толщины и длины гололедных отложений,

12-синхронный фазовый детектор,

13-блок синхронизации генератора синусоидального сигнала с принимаемым сигналом,

14-приемник синусоидального сигнала ведомого полукомплекта,

15-генератор синусоидального сигнала ведомого полукомплекта,

16-блок присоединения ведомого полукомплекта,

17-блок управления ведомого полукомплекта,

18-блок отображения ведомого полукомплекта.

Устройство обнаружения гололеда на проводах линии электропередачи с двусторонним зондированием линии (фиг.1) состоит из главного 1 и ведомого 2 полукомплектов, расположенных по концам линии 3 электропередачи.

Главный полукомплект 1 (фиг.2) соединен с линией 3 электропередачи через блок 6 присоединения главного полукомплекта.

Главный полукомплект 1 содержит приемник 4 синусоидального сигнала главного полукомплекта, генератор 5 синусоидального сигнала главного полукомплекта, блок 7 управления главного полукомплекта и блок 8 отображения главного полукомплекта.

В главном полукомплекте 1 генератор 5 синусоидального сигнала через блок 6 присоединения соединен с приемником 4 синусоидального сигнала, а блок 7 управления соединен с приемником 4 синусоидального сигнала, генератором 5 синусоидального сигнала и блоком 8 отображения.

Ведомый полукомплект 2 (фиг.3) соединен с линией 3 электропередачи через блок 16 присоединения ведомого полукомплекта.

Ведомый полукомплект 2 содержит приемник 14 синусоидального сигнала ведомого полукомплекта, генератор 15 синусоидального сигнала ведомого полукомплекта, блок 17 управления ведомого полукомплекта и блок 18 отображения ведомого полукомплекта.

В ведомом полукомплекте 2 генератор 15 синусоидального сигнала через блок 16 присоединения соединен с приемником 14 синусоидального сигнала, а блок 17 управления соединен с приемником 14 синусоидального сигнала, генератором 15 синусоидального сигнала и блоком 18 отображения.

Отличием предлагаемого устройства обнаружения гололеда на проводах линии электропередачи с двусторонним зондированием линии является то, что в главный полукомплект 1 (фиг.2) дополнительно введен блок 9 определения сдвига фазы принимаемого сигнала относительно генератора синусоидального сигнала, блок 11 определения толщины и длины гололедных отложений и блок 10 определения амплитуды принимаемого сигнала, а в ведомый полукомплект 2 (фиг.3) дополнительно введен синхронный фазовый детектор 12 и блок 13 синхронизации генератора синусоидального сигнала с принимаемым сигналом.

В главном полукомплекте 1 (фиг.2) первый, второй и третий входы блока 9 определения сдвига фазы принимаемого сигнала соединены соответственно с выходом приемника 4 синусоидального сигнала главного полукомплекта, выходом генератора 5 синусоидального сигнала главного полукомплекта и выходом 7 блока управления главного полукомплекта, первый, второй и третий входы блока 11 определения толщины и длины гололедных отложений соединены соответственно с выходом блока 9 определения сдвига фазы принимаемого сигнала, выходом блока 10 определения амплитуды принимаемого сигнала и выходом блока 7 управления главного полукомплекта, первый и второй входы блока 10 определения амплитуды принимаемого сигнала соединены соответственно с выходом приемника 4 синусоидального сигнала и выходом блока 7 управления главного полукомплекта.

В ведомом полукомплекте (фиг.3) первый, второй и третий входы синхронного фазового детектора 12 соединены соответственно с выходом приемника 14 синусоидального сигнала ведомого полукомплекта, выходом генератора 15 синусоидального сигнала ведомого полукомплекта и выходом блока 17 управления ведомого полукомплекта, первый и второй входы блока 13 синхронизации соединены соответственно с выходом синхронного фазового детектора 12 и выходом блока 17 управления ведомого полукомплекта, выход блока 13 синхронизации соединен с входом генератора 15 синусоидального сигнала ведомого полукомплекта.

Устройство обнаружения гололеда на проводах линии электропередачи с двусторонним зондированием линии работает следующим образом.

Принцип работы предлагаемого устройства основан на посылке с главного полукомплекта 1 (фиг.1) высокочастотного синусоидального сигнала по линии 3 электропередачи, с длительностью посылки Т (порядка секунды), с паузой (отсутствием передачи сигнала) с таким же временем Т, и бесконечным повторением данной последовательности. Частота F синусоидального сигнала выбирается в диапазоне частот от 50 кГц до 900 кГц, в стороне от рабочих частот ВЧ связи, работающей на этой линии.

Ведомый полукомплект 2 на другой стороне линии 3 принимает данный высокочастотный синусоидальный сигнал и синхронизует по частоте и по фазе свой генератор 15 синусоидальных сигналов с частотой и фазой принимаемого сигнала. Во время паузы главного полукомплекта 1, ведомый полукомплект 2 передает высокочастотный синусоидальный сигнал по линии 3 электропередачи. Во время паузы главный полукомплект 1 принимает высокочастотный сигнал ведомого полукомплекта 2, и по амплитуде U принимаемого сигнала определяет затухание высокочастотного сигнала в линии 3 электропередачи - U/Uo, где Uo - амплитуда принимаемого сигнала в нормальном режиме (в отсутствии гололеда).

Кроме этого, главный полукомплект 1 измеряет сдвиг фазы между принимаемым высокочастотным синусоидальным сигналом и сигналом генератора синусоидальных сигналов. Величина в нормальном режиме (в отсутствии гололеда) запоминается как o. По разности (-o) вычисляется дополнительная задержка высокочастотного сигнала , которая вызвана появлением гололедных отложений на линии электропередачи:

=(-o)(Т/2), где T=1/F - период высокочастотного сигнала.

По измеренным значениям затухания высокочастотного сигнала U/U o и дополнительной задержке высокочастотного сигнала , главный полукомплект 1 определяет толщину и длину гололедных отложений в линии.

Для выполнения данной программы измерений главный полукомплект (фиг.2) содержит приемник 4 синусоидального сигнала, который принимает сигналы ведомого полукомплекта, генератор 5 синусоидального сигнала, который непрерывно формирует высокочастотный синусоидальный сигнал с частотой F, и периодически передает в линию 3 высокочастотный сигнал. Данные блоки через блок 6 присоединения подключены к линии 3 электропередачи. Всем главным полукомплектом 1 управляет блок 7 управления. Блок 8 отображения используется для настройки главного полукомплекта 1 и для сигнализации о состоянии линии 3. Блок 9 определения сдвига фазы принимаемого сигнала относительно генератора синусоидального сигнала получает на вход принимаемый сигнал от ведомого полукомплекта 2 (с выхода приемника 4 синусоидального сигнала) и сигнал от генератора синусоидального сигнала, по данным двум сигналам определяется сдвиг фазы между передаваемым и принимаемым сигналами.

Блок 10 определения амплитуды принимаемого сигнала определяет амплитуду U принимаемого сигнала, блок 11 определения толщины и длины гололедных отложений по измеренным значениям затухания и задержки вычисляет толщину и длину гололедных отложений.

Рассмотрим более подробно работу блока 7 управления, который управляет работой главного полукомплекта 1:

периодически включает передачу в линию сигнала генератора 5 синусоидального сигнала,

при отсутствии передачи в линию сигнала генератора синусоидального сигнала, получает от приемника 4 синусоидального сигнала подтверждение о наличии достаточной амплитуды приемного сигнала с линии 3 (который передает ведомый полукомплект 2 с другой стороны линии),

получает от блока 9 определения сдвига фазы принимаемого сигнала относительно генератора синусоидального сигнала - величину сдвига фазы (-o),

получает от блока 10 определения амплитуды принимаемого сигнала - амплитуду U принимаемого сигнала,

получает от блока 11 определения толщины и длины гололедных отложений - толщину и длину гололедных отложений,

отображает на блоке 8 отображения:

а) состояние главного полукомплекта 1 («рабочий режим» - когда есть все питающие напряжения, есть от приемника 4 синусоидального сигнала подтверждение о наличии приемного сигнала с линии, иначе «аварийный режим»),

б) измеренные величины (-o), U, толщину и длину гололедных отложений,

в) сигнализирует о критических величинах толщины гололедных отложений.

Ведомый полукомплект (фиг.3) содержит аналогичные приемник 14 синусоидального сигнала, который принимает сигналы главного полукомплекта 1, генератор 15 синусоидального сигнала, который непрерывно формирует высокочастотный синусоидальный сигнал с частотой F, и периодически передает в линию 3 высокочастотный сигнал. Данные блоки через блок 16 присоединения подключены к линии 3 электропередачи.

Всем ведомым полукомплектом 2 управляет блок 17 управления. Блок 18 отображения используется для настройки ведомого полукомплекта 2. Синхронный фазовый детектор 12 определяет знак сдвига фазы между принимаемым сигналом (сигнал с выхода приемника синусоидального сигнала 14) и сигналом от генератора синусоидального сигнала. Блок 13 синхронизации генератора синусоидального сигнала с принимаемым сигналом поддерживает нулевой сдвиг фазы между сигналами генератора синусоидального сигнала и принимаемым сигналом (сигнал с выхода приемника 14 синусоидального сигнала).

Рассмотрим более подробно работу блока 17 управления, который управляет работой ведомого полукомплекта 2:

периодически включает передачу в линию сигнала генератора 15 синусоидального сигнала,

при отсутствии передачи в линию сигнала генератора синусоидального сигнала, получает от приемника 14 синусоидального сигнала подтверждение о наличии достаточной амплитуды приемного сигнала с линии (который передает главный полукомплект 1 с другой стороны линии),

получает от синхронного фазового детектора 12 - знак сдвига фазы между принимаемым сигналом (сигнал с выхода приемника 14 синусоидального сигнала) и сигналом от генератора синусоидального сигнала,

получает от блока 13 синхронизации генератора синусоидального сигнала с принимаемым сигналом - величину управляющего воздействия на генератор синусоидального сигнала,

отображает на блоке 18 отображения:

а) состояние ведомого полукомплекта 2 («рабочий режим» - когда есть все питающие напряжения, есть от приемника 14 синусоидального сигнала подтверждение о наличии приемного сигнала с линии, нормальный диапазон величины управляющего воздействия на генератор синусоидального сигнала, иначе «аварийный режим»),

б) знак сдвига фазы между принимаемым сигналом (сигнал с выхода приемника 14 синусоидального сигнала) и сигналом от генератора синусоидального сигнала (периодическая смена знака демонстрирует нормальную работу).

Таким образом, использование настоящей полезной модели позволит обеспечить возможность использования устройства обнаружения гололеда на проводах линии электропередачи совместно с установленной на линии системой высокочастотной (ВЧ) связи, узкую ширину спектра сигналов генератора синусоидального сигнала, большую суммарную энергию передаваемого синусоидального сигнала.

Кроме этого, контроль двух параметров сигнала (амплитуды принимаемого высокочастотного сигнала и времени распространения высокочастотного сигнала), позволит определить толщину и длину гололедных отложений.

Устройство обнаружения гололеда на проводах линии электропередачи с двусторонним зондированием линии, состоящее из главного и ведомого полукомплектов, расположенных по концам линии электропередачи, каждый из которых соединен с линией электропередачи через соответствующий блок присоединения и содержит соответствующий приемник синусоидального сигнала, генератор синусоидального сигнала, блок управления и блок отображения, при этом в главном и ведомом полукомплекте соответствующий генератор синусоидального сигнала через соответствующий блок присоединения соединен с соответствующим приемником синусоидального сигнала, а соответствующий блок управления соединен с соответствующим приемником синусоидального сигнала, генератором синусоидального сигнала и блоком отображения, отличающееся тем, что в главный полукомплект дополнительно введен блок определения сдвига фазы принимаемого сигнала относительно генератора синусоидального сигнала, блок определения толщины и длины гололедных отложений и блок определения амплитуды принимаемого сигнала, при этом первый, второй и третий входы блока определения сдвига фазы принимаемого сигнала соединены соответственно с выходом приемника синусоидального сигнала главного полукомплекта, выходом генератора синусоидального сигнала главного полукомплекта и выходом блока управления главного полукомплекта, первый, второй и третий входы блока определения толщины и длины гололедных отложений соединены соответственно с выходом блока определения сдвига фазы принимаемого сигнала, выходом блока определения амплитуды принимаемого сигнала и выходом блока управления главного полукомплекта, первый и второй входы блока определения амплитуды принимаемого сигнала соединены соответственно с выходом приемника синусоидального сигнала и выходом блока управления главного полукомплекта, а в ведомый полукомплект дополнительно введен синхронный фазовый детектор и блок синхронизации генератора синусоидального сигнала с принимаемым сигналом, при этом первый, второй и третий входы синхронного фазового детектора соединены соответственно с выходом приемника синусоидального сигнала ведомого полукомплекта, выходом генератора синусоидального сигнала ведомого полукомплекта и выходом блока управления ведомого полукомплекта, первый и второй входы блока синхронизации соединены соответственно с выходом синхронного фазового детектора и выходом блока управления ведомого полукомплекта, выход блока синхронизации соединен с входом генератора синусоидального сигнала ведомого полукомплекта.



 

Наверх