Грешнов Д.А.
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА МОНИТОРИНГА ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ *
Аннотация:
в статье рассмотрены функциональная схема разрабатываемого устройства мониторинга воздушных линий электропередачи с описанием возможностей полезной модели.
Ключевые слова:
мониторинг, датчики, ЛЭП
В настоящее время во всем мире находят широкое применение различные системы мониторинга воздушных ЛЭП, обеспечивающие системного оператора подробными сведениями о текущем состоянии воздушных кабельных сетей электроснабжения. Система мониторинга состоит из сети измерительных блоков, связанных через канал связи с оборудованием на диспетчерском пункте. Измерительные блоки распределены вдоль трассы ЛЭП и монтируются на опорах либо непосредственно на высоковольтных проводах. На рисунке 1 показана общая схема для устройств мониторинга.Рисунок 1. Принципиальная общая схема мониторинга ЛЭП.После проработки концепции устройства полезно составить функциональную схему – блок-схему, наглядно поясняющую, как будет работать устройство, и как в нем взаимодействуют отдельные части. При упрощенном методе построения на схеме будут отражены только необходимый и достаточный перечень элементов для мониторинга и диагностики.Рисунок 2. Функциональная схема разрабатываемого устройства.При развернутом методе построения условных обозначений каждое средство мониторинга на функциональной схеме показывают отдельно с указанием места ее реализации.Описание датчиков и устройств функциональной схемы:Датчик ускорения или же 3D- акселерометр позволяет контролировать все возможные перемещения проводов ЛЭП. С помощью него можно измерять продольные, поперечные и вертикальные вибрации проводов. Используются в системах мониторинга ЛЭП для предотвращения аварийных ситуаций и локализации повреждённых участков трасс ЛЭП.Датчик вандализма – это устройство, предназначенное для обнаружения и предотвращения вандализма на проводах ЛЭП. Эти устройства обычно могут быть оснащены датчиками движения, инфракрасными датчиками или другими датчиками, которые могут обнаружить вандализм.Индикатор токов короткого замыкания – устройство, предназначенное для обнаружения коротких замыканий и замыканий на землю в сетях среднего напряжения. Он состоит из индикаторного блока и четырех датчиков тока, подключенных с помощью оптического волокна.Датчик гололедообразования – устройство, позволяющее фиксировать как начало процесса гололедообразования, так и динамику развития в течение времени.Датчик электрического и магнитного полей – устройства, взаимосвязанные между собой и позволяющие определить повреждение изоляторов.Датчик температуры – устройство, принцип действия которой основан на явлении изменения характеристик пропускания света при воздействии температуры. В качестве чувствительного элемента может быть использован распределенный Брэгговский отражатель. Спектральная избирательность отражения от волоконных брэгговских решёток обусловлена периодическим по длине изменением показателя преломления светонесущей сердцевины и обусловлена дифракцией на этих периодических оптических неоднородностях.Операционный усилитель – усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и, как правило, единственным выходом, имеющий высокий коэффициент усиления. Почти всегда используются в схемах с глубокой отрицательной обратной связью, которая, благодаря высокому коэффициенту усиления, полностью определяет коэффициент усиления/передачи полученной схемы.Компаратор – устройство, сравнивающее величины аналоговых сигналов. Для аналоговых сигналов компаратор является логическим элементом с релейным режимом работы. Аналогово-цифровой преобразователь – устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код. Как правило – электронное устройство, преобразующее напряжение в двоичный цифровой код.Оперативная память – энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой во время работы компьютера хранится выполняемая программа, а также входные, выходные и промежуточные данные, обрабатываемые процессором. Сегноэлектрическая оперативная память – это оперативное запоминающее устройство, аналогичное по конструкции DRAM, но использующее сегнетоэлектрический слой вместо диэлектрического для достижения энергонезависимости. Это одна из растущего числа альтернативных энергонезависимых технологий оперативной памяти, предлагающих те же функциональные возможности, что и флэш-память.Микропроцессор – это программно-управляемое электронное цифровое устройство, предназначенное для обработки цифровой информации и управления процессом этой обработки, выполненное на одной или нескольких интегральных схемах с высокой степенью интеграции электронных элементов.Универсальный асинхронный приемопередатчик – узел вычислительных устройств, предназначенный для организации связи с другими цифровыми устройствами. Преобразует передаваемые данные в последовательный вид так, чтобы было возможно передать их по одной физической цифровой линии другому аналогичному устройству.Интерфейс ввода/вывода общего назначения – интерфейс для связи между компонентами компьютерной системы, к примеру, микропроцессором и различными периферийными устройствами. Контакты GPIO могут выступать как в роли входа, так и в роли выхода — это, как правило, конфигурируется. GPIO-контакты часто группируются в порты.Датчик освещенности – устройство, предназначенное для улучшения условий труда в темное время суток.Принцип работы модели основывается на том, что устройство включает в себя датчики, выдающие аналоговый сигнал напряжения, пропорциональный току, протекающему по проводу. Данный сигнал усиливается и отфильтровывается операционным усилителем после чего подвергается дискретизации при помощи аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера. Далее выполняется анализ данных из цифрового потока от АЦП. При этом, как показано на схеме, выход операционного усилителя также соединён с компаратором, устанавливающим флаг прерывания для микропроцессора в случае, если уровень входного сигнала превышает заданный порог. Помимо прочего, устройство содержит датчик температуры, также выдающий сигнал напряжения, измеряемый посредством АЦП микроконтроллера для контроля перегрузки ВЛЭП по пропускной способности.Таким образом, данная полезная модель обладает необходимым и достаточным количеством датчиков и устройств для мониторинга линий электропередачи. Устройство позволит оптимизировать технико-экономические параметры процесса удаленного наблюдения и контроля за состоянием основного технологического оборудования объекта электроэнергетики, эффективно диагностировать и прогнозировать изменения технического состояния основного технологического оборудования на основе необходимого и достаточного набора полученных данных.
Номер журнала Вестник науки №1 (82) том 2
Ссылка для цитирования:
Грешнов Д.А. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА МОНИТОРИНГА ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ // Вестник науки №1 (82) том 2. С. 1350 - 1356. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/20780 (дата обращения: 24.06.2025 г.)
Вестник науки © 2025. 16+