Устройство для измерения гололедной и ветровой нагрузок с возможностью управления установкой удаления льда с проводов воздушных линий электропередачи

Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть использована для раннего обнаружения гололедообразования, выбора очередности удаления льда с проводов воздушных линий электропередачи и для управления установкой удаления льда кратковременными импульсами тока, обеспечивающего резонанс механических колебаний проводов.

Технический результат полезной модели - сокращение времени удаления льда (снега, изморози) и уменьшение расхода электроэнергии. Три датчика силы, подвешенные между траверсой опоры и гирляндами изоляторов с фазными проводами, причем одна гирлянда изоляторов закреплена к опоре с двух сторон, вторая - с одной стороны, а третья с другой стороны шарнирно соединенными изоляционными распорками, контролируют с помощью блоков выделения амплитуды сигналов соответственно гололедную нагрузку, полную нагрузку при направлении ветра с одной стороны и полную нагрузку при направлении ветра с другой стороны. Эти сигналы поступают на нелинейные преобразователи, которые формируют сигналы, пропорциональные только ветровой нагрузке при одном или другом направлении ветра поперек линии. Каждый из сигналов ветровой нагрузки по каналу телепередачи поступает на третий вход одного из двух логических элементов И с тремя входами, реализуя выбор очередности. На второй вход каждого логического элемента И поступает через канал телепередачи сигнал от первого датчика силы, пропорциональный гололедной нагрузке, а на первых входах обоих логических элементов И сигналы формируются с помощью трех суммирующих элементов, выделяющих разности выходного и входного сигналов каждого блока выделения амплитуды сигнала, двух суммирующих элементов этих разностей, форсирующих элементов и аналого-дискретных преобразователей. Логические элементы И управляют установкой удаления льда, формирующей кратковременные импульсы тока в одной или другой схемах соединения проводов в зависимости от направления ветра, и обеспечивают резонанс механических колебаний проводов до момента удаления льда и исчезновения гололедной нагрузки.

Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть использована для раннего обнаружения гололедообразования, выбора очередности плавки гололеда или электродинамического удаления льда на проводах воздушных линий электропередачи и для управления установкой удаления льда кратковременными импульсами тока, обеспечивающего резонанс механических колебаний проводов.

Известно устройство управления установкой удаления льда с проводов воздушных линиях электропередачи способом электродинамического воздействия кратковременными импульсами тока, обеспечивающего резонанс механических колебаний проводов, некоторые сведения о котором приведены в А.С. 1045322 (СССР) /В.С.Молодцов, B.C.Сатаров // 30.09.83. Бюл. №36.

Недостатком этого устройства является управление только периодичностью кратковременных импульсов тока, что затягивает процесс обеспечения резонанса механических колебаний проводов.

Известна «Система телеизмерения гололедных нагрузок» (СТГН) на воздушных линиях электропередачи с датчиками гололедной нагрузки (ДГН), являющимися датчиками силы, подвешенными между траверсой опоры и гирляндой изоляторов с фазным проводом и подключенными через канал телепередачи к измерительному прибору (индикатору стрелочному) и реагирующему органу, который может управлять включением и отключением установкой удаления льда путем его плавки на проводах воздушной линии электропередачи (см. Левченко И.И.Плавка гололеда на проводах и тросах

воздушных линий высокого напряжения. - М.: Издательство МЭИ, 1998. - 104 с.).

Недостатком этого устройства является то, что оно контролирует полную нагрузку на воздушную линию электропередачи без разделения на гололедную и ветровую, и поэтому необходима отстройка от ветровой нагрузки, что затрудняет раннее обнаружение гололедообразования, кроме того, из-за длительного цикла передачи информации устройство не может кратковременно включать установку удаления льда.

Известно «Устройство для измерения гололедной и ветровой нагрузок с контролем направления ветра на воздушных линиях электропередачи» (Патент РФ на изобретение №2212744. Устройство для измерения гололедной и ветровой нагрузок с контролем направления ветра на воздушных линиях электропередачи / И.И. Левченко, А.С.Засыпкин, А.А.Аллилуев, Е.В.Рябуха // 20.09.2003. Бюл. №26), являющееся наиболее близким аналогом (прототипом). Устройство содержит три датчика силы, подвешенные между траверсой опоры и гирляндами изоляторов с фазными проводами, причем гирлянда изоляторов, подвешенная к первому датчику силы, закреплена к опоре с двух сторон шарнирно соединенными изоляционными распорками, гирлянда изоляторов, подвешенная к второму датчику силы закреплена с одной стороны, а гирлянда изоляторов, подвешенная к третьему датчику силы, - с другой стороны шарнирно соединенными изоляционными распорками, первый датчик силы через блок выделения амплитуды сигнала подключен к первым входам двух нелинейных преобразователей, имеющих по два входа, к вторым входам которых подключены соответственно второй и третий датчики силы через свои блоки выделения амплитуды сигнала, выход первого нелинейного преобразователя через первый канал телепередачи подключен к первому измерительному прибору, выход второго измерительного преобразователя через второй канал телепередачи подключен к второму измерительному прибору. Третий измерительный прибор через третий канал телепередачи

подключен к выходу первого блока выделения амплитуды сигнала. При этом первый измерительный прибор контролирует ветровую нагрузку при направлении ветра слева направо поперек воздушной линии электропередачи, второй - ветровую нагрузку при направлении ветра справа налево, а третий - только гололедную нагрузку.

В устройстве управления установкой удаления льда первый и второй измерительные приборы обеспечивают управление выбором очередности удаления гололеда с фазных проводов, а третий измерительный прибор обеспечивает раннее обнаружение гололедообразования, включение установки и ее отключение после удаления льда.

Недостатком этого устройства является ограничение функциональных возможностей, заключающееся в отсутствии контроля перемещения проводов для управления импульсами тока, обеспечивающего резонанс механических колебаний проводов.

Заявляемая полезная модель направлена на решение задачи раннего обнаружения гололедообразования, выбора очередности плавки гололеда или электродинамического удаления льда на проводах воздушных линий электропередачи и для управления установкой удаления льда кратковременными импульсами тока, обеспечивающего резонанс механических колебаний проводов.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в устройство, содержащее три датчика силы, подвешенные между траверсой опоры и гирляндами изоляторов с фазными проводами, причем гирлянда изоляторов, подвешенная к первому датчику силы, закреплена к опоре с двух сторон, гирлянда изоляторов, подвешенная к второму датчику силы, - с одной стороны, а гирлянда изоляторов, подвешенная к третьему датчику силы, - с другой стороны шарнирно соединенными изоляционными распорками, первый датчик силы через блок выделения амплитуды сигнала, подключенный к первым входам двух нелинейных преобразователей, имеющих по два входа, к

вторым входам которых подключены соответственно второй и третий датчики силы через свои блоки выделения амплитуды сигнала, выход первого нелинейного преобразователя через первый канал телепередачи подключен к первому измерительному прибору, выход второго нелинейного преобразователя через второй канал телепередачи подключен к второму измерительному прибору, а третий измерительный прибор через третий канал телепередачи подключен к выходу первого блока выделения амплитуды сигнала, дополнительно введены три суммирующих элемента выходного и входного сигналов соответственно первого, второго и третьего блоков выделения амплитуды сигнала, выходы первого и второго суммирующих элементов через четвертый суммирующий элемент, четвертый канал телепередачи первое форсирующее звено и первый аналого-дискретный преобразователь подключены к одному из трех входов первого логического элемента И, выходы первого и третьего суммирующих элементов через пятый суммирующий элемент, пятый канал телепередачи, второе форсирующее звено и второй аналого-дискретный преобразователь подключены к одному из трех входов второго логического элемента И, вторые входы первого и второго логических элементов И подключены к третьему измерительному пробору, третий вход первого логического элемента И подключен к второму измерительному прибору, третий вход второго логического элемента И подключен к первому измерительному прибору, а выходы обоих логических элементов И подключены к установке удаления льда с проводов воздушной линии электропередачи.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется функциональной схемой устройства, приведенной на фиг.а, кинематической схемой положения проводов, гирлянд изоляторов и изоляционных распорок за один период колебаний, вызванных действием кратковременного импульса тока, приведенной на фиг.б, и диаграммой изменения сигналов элементов функциональной схемы устройства, приведенной на фиг.в.

Устройство на фиг.а содержит три датчика силы 1, 2, 3, первый датчик силы 1 через блок выделения амплитуды сигнала 4 подключен к первым входам (1) двух нелинейных преобразователей 5 и 6, к вторым входам которых (2) подключены соответственно второй и третий датчики силы 2 и 3 через свои блоки выделения амплитуды сигнала 7 и 8, выход первого нелинейного преобразователя 5 через первый канал телепередачи 9 подключен к первому измерительному прибору 10, выход второго нелинейного преобразователя 6 через второй канал телепередачи 11 подключен к второму измерительному прибору 12, а третий измерительный прибор 13 через третий канал телепередачи 14 подключен к выходу первого блока выделения амплитуды сигнала 4, три суммирующие элементы 15, 16, 17 подключены своими входами соответственно к выходу и входу первого, второго и третьего блоков выделения амплитуды сигнала 4, 7 и 8, выходы первого и второго суммирующих элементов 15 и 16 через четвертый суммирующий элемент 18, четвертый канал телепередачи 19, первое форсирующее звено 20 и первый аналого-дискретный преобразователь 21 подключены к первому входу (1) первого логического элемента И 22, выходы первого и третьего суммирующих элементов 15 и 17 через пятый суммирующий элемент 23, пятый канал телепередачи 24, второе форсирующее звено 25 и второй аналого-дискретный преобразователь 26 подключены к первому входу (1) второго логического элемента И 27, вторые входы (2) первого и второго логических элементов И 22 и 27 подключены к третьему измерительному прибору 13, третий вход (3) первого логического элемента И 22 подключен к второму измерительному прибору 12, третий вход (3) второго логического элемента И 27 подключен к первому измерительному прибору 10.

На фиг.б показана кинематическая схема положений 0-a₁ -0-с₁-0 и 0-а₂-0-с ₂-0 проводов 28 и 32, гирлянд изоляторов 29 и 33, шарнирно соединенных изоляционных распорок 30, 31 и 34, подвешенных соответственно к датчику силы 1 и 2 за один период колебаний, вызванных действием кратковременного

импульса тока, имеющего разные направления в проводе 28, подвешенном к датчику силы 1, и в проводе 32, подвешенном к датчику силы 2. Положение провода 35, гирлянды изоляторов 36 и шарнирно соединенной изоляционной распорки 37, подвешенных к датчику силы 3, при этом не меняется.

На фиг.в показана диаграмма сигналов элементов функциональной схемы устройства: сигнала P₁ датчика силы 1, сигнала P ₂ датчика силы 2, сигналов на входе и выходе форсирующего звена 20 U_20вх и U_20вых и сигнала на выходе аналого-дискретного преобразователя 21 U _21вых за один период колебаний 0-a₁ -0-c₁-0, 0-a₂-0-c ₂-0, вызванных действием кратковременного импульса тока. Угол ₁ отсчитывается от начального положения 0 провода, подвешенного к датчику силы 1, угол ₂ отсчитывается от начального положения 0 провода, подвешенного к датчику силы 2. Сигналы P ₄ и Р₇ на выходе блоков выделения амплитуды сигнала 4 и 7 за один период колебаний практически не изменяются.

Устройство работает следующим образом.

При гололедообразовании на проводах и отсутствии ветровой нагрузки сигналы на выходе датчиков силы 1, 2, 3 и блоков выделения амплитуды сигнала 4, 7, 8 приблизительно одинаковы и пропорциональны гололедной нагрузке, поэтому напряжения на выходе нелинейных преобразователей 5 и 6 близки к нулю, следовательно, близки к нулю сигналы на входе измерительных приборов 10 и 12, а сигнал на входе измерительного прибора 13 пропорционален гололедной нагрузке, фиксируемой датчиком силы 1 и передаваемой через блок выделения амплитуды сигнала 4 и третий канал телепередачи 14.

При наличии, кроме гололедной, также ветровой нагрузки в зависимости от направления ветра слева направо или справа налево поперек воздушной линии электропередачи появляется сигнал на входе измерительного прибора 10 или 12, пропорциональный ветровой нагрузке, а сигнал на входе измерительного прибора 13 остается пропорциональным гололедной нагрузке,

как и при отсутствии ветра. На фиг.6 показано направление ветра справа налево.

Сигнал с входа измерительного прибора 13 подается на вторые входы (2) логических элементов И 22, 27. Третий вход (3) логического элемента И 22 подключен к входу измерительного прибора 12, и сигнал на нем появляется при направлении ветра справа налево поперек линии. Третий вход (3) логического элемента И 27 подключен к входу измерительного прибора 10, и сигнала на нем появляется при направлении ветра слева направо поперек линии. Логический элемент И 22 управляет установкой удаления льда с проводов 28, 32, логической элемент И 27 управляет установкой удаления льда с проводов 28, 35, показанных на фиг.б. При отсутствии ветра выбор проводов для удаления льда с проводов 28, 32 или 28, 35 осуществляется вручную подачей логической единицы на третий вход (3) логического элемента И 22 или 27.

К первому входу (1) логических элементов И 22, 27 подключены соответственно элементы 15, 16, 18, 19, 20, 21 и 15, 17, 23, 24, 25, 26, формирующие импульсные сигналы, кратковременно включающие установку удаления льда с проводов 28, 32 или 28, 35, которая создает кратковременные импульсы тока, обеспечивающие резонанс механических колебаний проводов. При противоположном направлении тока в проводах 28 и 32, что имеет место на фиг.б, провода отталкиваются, поэтому кратковременные импульсы тока формируются в интервале положения проводов после их сближения при механических колебаниях, то есть в интервале с-0, как показано на фиг.в.

Устройство для измерения гололедной и ветровой нагрузок с возможностью управления установкой удаления льда с проводов воздушных линий электропередачи, содержащее три датчика силы, подвешенные между траверсой опоры и гирляндами изоляторов с фазными проводами, причем гирлянда изоляторов, подвешенная к первому датчику силы, закреплена к опоре с двух сторон, гирлянда изоляторов, подвешенная к второму датчику силы, - с одной стороны, а гирлянда изоляторов, подвешенная к третьему датчику силы, - с другой стороны шарнирно соединенными изоляционными распорками, первый датчик силы через блок выделения амплитуды сигнала подключен к первым входам двух нелинейных преобразователей, имеющих по два входа, к вторым входам которых подключены соответственно второй и третий датчики силы через свои блоки выделения амплитуды сигнала, выход первого нелинейного преобразователя через первый канал телепередачи подключен к первому измерительному прибору, выход второго нелинейного преобразователя через второй канал телепередачи подключен к второму измерительному прибору, а третий измерительный прибор через третий канал телепередачи подключен к выходу первого блока выделения амплитуды сигнала, отличающееся тем, что дополнительно введены три суммирующих элемента выходного и входного сигналов соответственно первого, второго и третьего блоков выделения амплитуды сигнала, выходы первого и второго суммирующих элементов через четвертый суммирующий элемент, четвертый канал телепередачи, первое форсирующее звено и первый аналого-дискретный преобразователь подключены к одному из трех входов первого логического элемента И, выходы первого и третьего суммирующих элементов через пятый суммирующий элемент, пятый канал телепередачи, второе форсирующее звено и второй аналого-дискретный преобразователь подключены к одному из трех входов второго логического элемента И, вторые входы первого и второго логических элементов И подключены к третьему измерительному прибору, третий вход первого логического элемента И подключен к второму измерительному прибору, третий вход второго логического элемента И подключен к первому измерительному прибору, а выходы обоих логических элементов И подключены к установке удаления льда с проводов воздушной линии электропередачи.