1. Структура систем мониторинга воздушных электросетей
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 рис. 1 показана структура системы мониторинга пропускной способности проводов ЛЭП.
Рис. 1. Система мониторинга проводов ЛЭП
Диспетчерские пункты расположены в узловых точках сетей перераспределения энергии. В настоящее время в них, как правило, используются системы SCADA, обеспечивающие обработку и интерпретацию полученных от измерительных блоков данных (рис. 2). В измерительный блок входят следующие базовые компоненты:
1) группа датчиков для измерения основных текущих параметров проводной линии;
2) процессорный модуль для обработки измеренных данных;
3) система передачи данных;
4) модуль автономного питания.
5) в зависимости от функционального назначения в системах мониторинга могут использоваться различные типы датчиков:
-для измерения тока в проводе;
-температуры провода в пролете;
-механического напряжения провода в точках подвеса (тензодатчики);
-для измерения затухания в оптических волокнах грозотроса или фазного провода;
-для измерения критических стрел провеса;
-климатических условий (метеостанция);
-вибрационных характеристик проводов (акселерометры).
Рис. 2. Структура измерительного блока и центра мониторинга
2. Примеры коммерческих систем мониторинга воздушных сетей лэп
В настоящее время в нашей стране и за рубежом используется ряд коммерческих систем мониторинга воздушных электросетей, ориентированных на решение определенных задач. Рассмотрим структуры типовых систем мониторинга, которые отличаются не только функциональными характеристиками, но и ценой, а также способом монтажа на ЛЭП.
Система мониторинга проводов лэп сат-1
Одной из первых коммерческих систем мониторинга стала система CAT-1, разработанная в 1991 г. американской компанией The Valley Group, Inc. В настоящее время во всем мире используется свыше 300 систем мониторинга CAT-1. Система обеспечивает мониторинг в реальном времени погодных условий и натяжения проводов в точках крепления к опорам. Основной модуль системы монтируется на опоре ЛЭП и весит порядка 50 кг. Датчики измерения натяжения проводов представляют собой тензодатчики в корпусе из нержавеющей стали с крепежными отверстиями и устанавливаются между изолятором и опорой. Основой тензодатчиков является измерительный преобразователь. Основной модуль CAT-1 состоит из влагостойкого алюминиевого корпуса с блоком электроники, встроенного модема, антенн для передачи данных и крепежных элементов. Модуль предназначен для эксплуатации в диапазоне температур окружающей среды –40…+60 °С. Для обеспечения непрерывной работы модуля используется 12-В аккумуляторная батарея, зарядное устройство и панель солнечной батареи (рис. 3).
Рис. 3. Модуль питания САТ-1. Измерительный модуль CAT-1 монтируется на опоре
Несмотря на простоту измерений, система за счет использования патентованных алгоритмов анализа обеспечивает выявление и расчет многих полезных параметров ВЛ, например стрелы провеса, токовой пропускной способности линии и даже наличия гололеда на проводах. На рис. 4 показана структура системы мониторинга CAT-1 для обнаружения гололеда на проводах.
Рис. 4. Пример использования системы мониторинга CAT-1 для обнаружения гололеда на проводах
Бесконтактные измерители тока и температуры провода
В настоящее время получила широкое распространение и другая концепция реализации измерительного модуля для систем мониторинга OTLM (Over head Transmision Line Monitoring), т. е. мониторинг пропускной способности ВЛ. В отличие от системы мониторинга CAT-1, измерительный модуль OTLM конструктивно монтируется на высоковольтный провод. Измерение тока в проводе и питание модуля осуществляется бесконтактно. Питание прибора производится от энергии, получаемой от провода через токовый трансформатор. Система OTLM обеспечивает в реальном времени измерение температуры и тока проводов.
На рис. 5 показан общий вид OTLM-модуля, производимого словенской компанией C&G.
Рис. 5. Общий вид прибора OTLM
Основные характеристики измерительного модуля OTLM:
диаметр капсулы 305 мм, длина 300 мм;
вес капсулы 10 кг;
диапазон применения на линиях ЛЭП — до 420 кВ;
частота 50 Гц;
диаметр токонесущего провода 10–50 мм;
диапазон рабочих токов 50–1100 A;
диапазон измерения температуры провода –40…+125 °С;
диапазон рабочих температур –40…+70 °С;
точность измерения температуры до 1 °С;
канал передачи данных — GSM (900/1100/1800/1900 МГц);
протокол передачи SMS/GPRS.
Устройство измеряет ток в проводе и температуру провода в фиксированных точках. Прибор имеет крепление для монтажа непосредственно на провод. Источник питания — встроенный токовый трансформатор. Получаемая энергия используется для питания всего устройства. Никаких внешних источников питания не требуется. Также в приборе используется GPS-приемник. Измеренные значения тока и температуры привязаны, таким образом, к конкретным координатам положения блока на ЛЭП и меткам точного времени. Данные измерений периодически передаются в диспетчерский пункт, оборудованный системой SCADA, через стандартный IEC-протокол. Данные доступны через веб-браузер.