способ определения гололедных и ветровых нагрузок

Формула изобретения

Способ определения гололедных и ветровых нагрузок, по которому измеряют силы натяжения грозозащитного троса с помощью магнитоупругих датчиков силы, установленных в натяжной и поддерживающей гирляндах изоляторов, по ним формируют сигнал, отличающийся тем, что 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.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для защиты линий электропередач от гололедных и ветровых нагрузок.

Известен способ определения гололедных нагрузок, применяемый для краткосрочного прогнозирования гололедообразования и управления установкой плавки гололеда на воздушной линии электропередачи. Способ основан на косвенном измерении температурного линейного расширения провода в пролете между натяжной и поддерживающей гирляндами изоляторов. Датчиками силы, подвешенными между траверсой опоры и гирляндой изоляторов, измеряют силы тяжести, соответственно, натяжной и поддерживающей гирлянд изоляторов. По ним с помощью двухвходового линейного преобразователя формируют сигнал, пропорциональный температурному линейному расширению провода (Патент РФ №2165122, МПК Н 02 G 7/16, G 08 В 19/02, 10.04.2001).

Недостатком способа-прототипа является недостоверность информации о гололедных нагрузках и невысокая надежность измерения гололедной нагрузки из-за того, что в основе способа лежит косвенное измерение температуры, а также отсутствует информация о ветровой нагрузке.

Известно устройство для определения гололедной нагрузки на воздушных линиях электропередачи, содержащее сигнализатор, установленный в пункте контроля гололедной нагрузки, включающий преобразователь сигнала датчика гололедной нагрузки в соответствующую числоимпульсную кодовую комбинацию в виде следующих последовательно во времени низкочастотных импульсов, счетчик-формирователь цикла и счетчик-формирователь временной задержки, связанный с компаратором, фильтр низкой частоты и формирователь низкочастотных импульсов, а также приемный блок (Патент РФ №2162268, МПК Н 02 G 7/16, G 08 В 19/02, 20.01.2001).

Недостатком аналога является зависимость показаний о нагрузке на проводе от помех, наводок, токов растекания по земле на подстанции и высоковольтной линии, т.к. в качестве канала информации используется грозозащитный трос, а общим проводом при такой передаче информации является земля, что в конечном итоге влияет на достоверность информации о гололедных нагрузках на высоковольтной линии и на надежность измерений гололедных нагрузок.

Известно также устройство для определения предельных гололедных нагрузок на проводах линий электропередачи, включающее установленный в корпусе чувствительный элемент, кинематически связанный с преобразователем перемещения в электрический сигнал, содержащий кодирующее устройство и взаимодействующее с ним считывающее устройство. Чувствительный элемент установлен на ножевой опоре и выполнен в виде качающейся траверсы, меньшее плечо которой связано с контролируемым проводом линии электропередачи, а большее плечо соединено с кодирующим устройством преобразователя через механический дискретизатор, состоящий из размещенных в корпусе звеньев, обеспечивающих преобразование фиксируемых предельных значений нелинейно изменяющихся гололедных нагрузок в линейное перемещение кодирующего устройства преобразователя с заданным шагом квантования, и контролирующего звена, выполненного в виде качающегося рычага, установленного на корпусе, рабочее плечо которого кинематически связано с кодирующим устройством преобразователя с возможностью перемещения звеньев, обеспечивающих преобразование фиксируемых предельных значений нелинейно изменяющихся гололедных нагрузок в линейное перемещение кодирующего устройства преобразователя с заданным шагом квантования, а на другое плечо которого прикладываются к земле усилия, моделирующие предельные гололедные нагрузки, обеспечивающие бесперебойную работу контролируемой линии электропередачи. Считывающее устройство преобразователя выполнено в виде одного или группы герметизированных контактов, формирующих получаемый цифровой сигнал на выходе преобразователя (Патент РФ №2196378, МПК Н 02 G 7/16, 10.01.2003 г.).

Недостатками аналога являются недостоверность информации о гололедных нагрузках на высоковольтной линии и невысокая надежность измерений гололедных нагрузок.

Кроме того, известно устройство передачи сигналов по линии электроснабжения для обнаружения гололедных отложений на проводах, содержащее блок управления передачей, выполненный в виде генератора высокой частоты, связанного через фильтр присоединения и конденсатор связи с фазным проводом электропередачи, и блок управления приемом, содержащий блок сигнализации, связанный через фильтр присоединения и конденсатор связи с фазным проводом электропередачи, соединенный с измерительными блоками, связанными с датчиками предельной гололедной нагрузки линии электропередачи. Фазный провод использован в качестве пространственно-распределенного датчика гололедных нагрузок, на который поступают являющиеся носителями информации сигналы вышеуказанных генераторов высокой частоты. Блоки управления приемом получают высокочастотные сигналы от указанного пространственно-распределенного датчика гололедных нагрузок, модулируемые гололедной нагрузкой, который определяет изменения гололедных отложений по всей длине линии электропередачи. Значения предельных гололедных нагрузок в заданных точках определяют по максимальному изменению этого же высокочастотного сигнала, промодулированного за счет изменения параметров одного из измерительных блоков посредством регулятора настройки при срабатывании датчика предельной гололедной нагрузки. Выходы блоков управления приемом соединены с контролируемыми пунктами системы телемеханики, сигналы с которых поступают на диспетчерский пункт, по которым судят о гололедной ситуации в регионе (Патент РФ №2209513, МПК Н 04 В 3/54, Н 02 J 13/00, Н 02 G 7/16, 27.07.2003).

Недостатками аналога являются обязательное наличие высокочастотного канала с частотой не выше 350 кГц и высокочастотной обработки сигнала, а также сложность и высокая стоимость устройства передачи сигналов.

Задачей изобретения является повышение надежности аппаратуры для измерения гололедных и ветровых нагрузок за счет упрощения конструкции приемной аппаратуры устройства, а также достоверности передачи информации о гололедных нагрузках на высоковольтных линиях за счет измерения выходного сопротивления передающей аппаратуры.

Поставленная задача достигается способом определения гололедных и ветровых нагрузок, по которому сначала измеряют силы натяжения грозозащитного троса с помощью магнитоупругих датчиков силы, установленных в натяжной и поддерживающей гирляндах изоляторов, по ним формируют сигнал, в отличие от прототипа, регистрируют выходное сопротивление 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.

Существо изобретения поясняется чертежом. На чертеже представлен график измерения гололедной нагрузки и температуры в зависимости от времени.

Пример конкретной реализации способа.

Магнитоупругий датчик силы может быть установлен между траверсой и изолятором грозозащитного троса. Принцип действия магнитоупругого датчика силы основан на магнитоупругом эффекте, заключающемся в изменении магнитных свойств ферромагнетика под влиянием упругих механических напряжений. Магнитоупругий датчик силы состоит из магнитопровода, выполненного из пластин электротехнической холоднокатаной стали. На магнитопровод нанесены две обмотки под углом 90°. На первичную обмотку магнитопровода магнитоупругого датчика силы подается питание 30 В, со вторичной обмотки снимается напряжение переменного тока.

Преобразование аналогового сигнала 0-5 mA в цифровой сигнал и передачу его на диспетчерский пункт производят с помощью телемеханического комплекса "Гранит".

Преобразование цифрового сигнала в удобную форму (например, в единицах измерения веса провода, килограммах) и вывод его на диспетчерский пункт, например на монитор ПЭВМ диспетчера, производят с помощью оперативно-информационного комплекса "Диспетчер".

На чертеже приводится в качестве примера график изменения гололедной нагрузки на грозозащитном тросе высоковольтной линии в зависимости от изменения гололедной ситуации - температуры, полученный на основе данных ретроспективы оперативно-информационного комплекса.

Ретроспектива измерений гололедной нагрузки и температуры отображена на графике с шагом квантования 30 минут. По графику видно, что при определенных атмосферных условиях: температура воздуха от -4° до -10° и определенной влажности, на высоковольтной линии идет процесс образования гололеда. При изменении погоды: понижении температуры воздуха, уменьшении влажности, идет процесс разрушения гололеда на высоковольтной линии.

Достоверность показаний графика подтверждают сотрудники службы линии электропередач, которые проводят визуальный осмотр высоковольтной линии.

Итак, заявляемое изобретение позволяет получить достоверную информацию о гололедных нагрузках на высоковольтной линии и повысить надежность аппаратуры для измерения гололедных и ветровых нагрузок.