Материал: Дослідження системи контролю ожеледе-паморозевих відкладень на проводах електричних мереж та способів їх усунення

3.2 Програмно-апаратна частина системи контролю ожеледі

Блок диспетчерський складається з мікроконтролера, GSM- модему, пристроя узгодження сигналів і світлодіодів індикації, розташованих в пластмасовому корпусі. На передній панелі розташовується вимикач живлення з світлодіодом індикації. На верхній кришці розташовані світлодіоди індикації і кнопка управління. На задній панелі розташовані роз'єми живлення, антени ( з підключеною антеною) і зв'язку з комп'ютером.

Блок диспетчерський спільно з комп'ютером під управлінням програми «Dispetcher_GSM. Exe» здійснює прийом інформації від блоків виносних, передачу конфігураційних параметрів для блоків виносних, а також відображення та архівування прийнятої інформації.

Зв'язок між диспетчерським блоком і блоками виносними здійснюється через GSM- мережі діючих операторів мобільного зв'язку. Номери абонентів мережі, присвоєних блокам виносним і блоку диспетчерському.

Блок виносний складається з наступних частин:

) модуль управління (містить плату управління, плату заряду, GSM -модем, акумулятор, розташовані в металевому корпусі; датчики напруги, струму, температури і вологості, які разом з антеною модему розташовуються в радіопрозорих кожухах корпусу);

2) сонячна батарея (підключається за допомогою кабелю).

Принцип дії датчика напруги заснований на ємнісний зв'язок між проводами повітряної лінії і чутливим елементом датчика.

Рисунок 3.3. Блок виносний

Принцип дії датчика струму заснований на перетворенні за допомогою котушок індуктивності магнітного поля, зароджуваного струмами в проводах повітряної лінії і пронизливого котушки датчика, в напруги. Число котушок-2. Сердечники котушок мають взаємно перпендикулярне розташування. Таким чином, вимірювана на котушках напруга буде залежати від відстані і конфігурації проводів, а також від рівня струму в них.

Блок виносний має два режими роботи:

) режим моніторингу;

) режим зв'язку.

Після включення живлення блоку виносного він переходить в режим зв'язку і проходить процедуру ініціалізації, при якій через GSM -модем на диспетчерську станцію передається реєстраційне повідомлення і приймається настроювальна інформація з диспетчерської станції. Після цього модем вимикається, і блок виносний переходить в режим моніторингу відповідно до отриманих настройками. Модем залишається вимкненим до чергового сеансу зв'язку.

У режимі моніторингу блок виносної відстежує метеопараметри і параметри лінії і контролює відсутність у них заданих аварійних або критичних значень (станів). Модем стільникового зв'язку в цьому режимі відключений для економії заряду акумулятора. При появі аварійних або критичних станів, блок виносний переходить в режим зв'язку .

Сеанси зв'язку ініціюються блоками виносними в заданий час або негайно після фіксації аварійних або критичних станів. У режимі зв'язку блок виносний включає модем стільникового зв'язку, здійснює реєстрацію в GSM- мережі, з'єднання з модемом блоку диспетчерського, передає дані моніторингу, інформацію про аварійні та критичні стани контрольованих параметрів, і приймає настроювальну інформацію. По завершенні сеансу зв'язку GSM -модем відключається.

Аварійними станами вважаються:

Перевищення заданого порогу струму міжфазного короткого замикання;

Зникнення напруги в повітряній лінії електропередач;

Перевищення метеопараметрів заданих критичних значень.

Після включення і ініціалізації, блок виносної фіксує з періодом 1 година інформацію про метеоумови і передає її на диспетчерську станцію по GSM-каналу один раз на 8 годин.

Наявність короткого замикання в контрольованих проводах визначається за допомогою датчика струму при перевищенні струмом, що протікає I_ABC порогової величини I_KZ. Якщо струм контрольованої лінії перевищує порогове значення струму короткого замикання (I_ABC>=I_KZ), то фіксується аварійний стан струму (коротке замикання). Після фіксації короткого замикання запускається пауза для перевірки відключення напруги на лінії протягом заданого часу (T_OU). Величина порога струму КЗ може бути змінена за допомогою диспетчерської станції і передається на блок виносний при черговому сеансі зв'язку.

Наявність напруги на контрольованих проводах визначається за допомогою датчика напруги при перевищенні напруги U_ABC порогової величини U_NV. Якщо напруга на лінії відсутня або нижче, ніж 4000 В + -25% то контролер фіксує аварійний стан напруги. Фіксація відсутності змінної напруги на лінії та струму короткого замикання в лінії відбувається за час 0.3 сек. Після фіксації короткого замикання запускається пауза для перевірки відключення напруги на лінії протягом заданого часу (T_OU), після чого цикл 0.3 сек. поновлюється. Параметри струму короткого замикання (I_KZ) і максимального часу відключення напруги після короткого замикання (T_OU) можуть змінюватися з диспетчерської станції. Кожний перехід порогового значення параметрів U_ABC або I_ABC (як в аварійне, так і з аварійного значення) фіксується і призводить до ініціалізації початку сеансу зв'язку з диспетчерською станцією. Стан, коли після фіксації короткого замикання напруга на лінії відключається до закінчення максимального відрізку часу T_OU, передається як одне аварійне повідомлення. По закінченню передачі даних блок виносний повертається до режиму моніторингу. Час нормального сеансу зв'язку складає приблизно 30 секунд.

За відсутності аварійних станів блок виносний фіксує пакет поточних параметрів лінії і навколишнього середовища із заданим періодом часу збору даних і потім передає зібрані дані на диспетчерську станцію з заданим періодом передачі даних. Час періодів може змінюватися з диспетчерської станції. Співвідношення між періодами збору даних і передачі даних повинне знаходитися в межах від 1 до 8. При зміні налаштувань первісний відлік періодів здійснюється від 00 годин.

Якщо виявлені помилки в процесі зв'язку і передачі даних, то робиться одна повторна спроба зв'язку з диспетчерською станцією через час ( 20сек * № блоку), після чого блок управління переходить в сплячий режим до наступного сеансу зв'язку. При цьому блок управління продовжує циклічний моніторинг параметрів контрольованої лінії електропередачі і метеопараметрів навколишнього середовища.

.3 Використання за призначенням системи контролю ожеледі

Підготовка до роботи системи КО.

Підключити кабель диспетчерського блоку до послідовного порту COM1 або COM2 комп'ютера і включити живлення диспетчерського блоку. Після виконання внутрішніх процесів ініціалізації на панелі диспетчерського блоку періодично блимає світлодіод модему (№ 12). Завантажити програму «Dispetcher_GSM.exe». На екрані з'являється вікно програми, яке складається з двох частин. У лівій частині знаходяться органи управління і відображення оперативної інформації, в правій частині знаходиться мнемосхема, що відображає стан блоків виносних на момент останнього сеансу зв'язку з кожним з них. Перевірити відповідність обраного порту COM у вікні програми і, при необхідності, відкоригувати його, потім натиснути за допомогою «миші» програмну кнопку "Ініціалізація". При нормальній роботі системи у вікні програми з'являється напис "Ініціалізація" і активізується вікно у формі мобільного телефону із зеленою рамкою. Потім у вікні програми натиснути кнопку "Робота". Після цього у вікні програми з'являється напис "Старт прийому" і диспетчерська станція переходить в режим прийому повідомлень від блоків виносних.

Підготовка блоку виносного до роботи.

При підготовці керуватися малюнками ДОДАТОК В, ДОДАТОК Г і ДОДАТОК Д. Для зручності, малюнки наведені з розрізами.

На малюнках цифрами позначені:

- радіопрозорі кожухи блоку виносного;

- вушка для кріплення на опору;

- тумблер живлення блоку виносного;

- тумблер включення сонячної батареї;

- модем сотового зв'язку;

- передня кришка блоку виносного;

- акумулятор;

- плата заряду;

- клема заземлення блоку виносного;

- гермоввод для підключення кабелю сонячної батареї;

- кабель сонячної батареї;

- задня кришка блоку виносного.

Зняти задню кришку 12 блоку виносного. Перевірити напругу на клемах акумулятора. Значення напруги перед установкою на тривалу експлуатацію повинно бути не менше 4,2 В. При недостатньому напрузі акумулятора призвести заряд.

Підключити кабель сонячної батареї 11 до клемника плати заряду 8 блоку виносного як показано на малюнку ДОДАТОК Г. Позитивний провід кабелю має коричневий колір і підключається до зажиму клемника, позначеному «+». За допомогою гвинтів щільно закрити задню кришку 12 блоку виносного. Закріпити блок внесений і сонячну батарею на опорі лінії електропередач. Приєднати дріт заземлення до затискача заземлення блоку виносного.

При підключенні кабелю сонячної батареї слід враховувати усадку ізоляції кабелю під дією затиску ущільнювача гермовводами блоку виносного. У зв'язку з цим, перед установкою блоку виносного на опору лінії, рекомендується зробити саджання ізоляції протягом доби. Для цього слід підключити кабель сонячної батареї в робочому положенні і з зусиллям затиснути кабель в гермовводами. Через добу, не витягуючи кабель, додатково ущільнити гермоввод за допомогою гайки.

Місце встановлення сонячної батарей і її орієнтація повинні забезпечувати максимальну освітленість протягом доби і року. Для цього конструкція кріплення сонячної батареї передбачає можливість орієнтації з кроком 45 градусів і кут нахилу батареї, оптимізований для географічної широти 50 градусів пн.ш.

Порядок роботи з системою КО.

Порядок роботи з диспетчерською станцією

Включити диспетчерський блок. Завантажити на комп'ютері програму «Dispetcher_GSM.exe». У вікні програми натиснути кнопки «Ініціалізація» і потім «Робота». Після цього активізується вікно у формі мобільного телефону і з'являється напис «Старт прийому». Диспетчерська станція переходить в режим прийому повідомлень від блоків виносних .

У вікні повідомлень диспетчерської програми і на мнемосхемі відображаються параметри моніторингу контрольованих відгалужень повітряних ліній електропередачі. Відображаються такі основні параметри:

Наявність напруги контрольованої лінії ( U_ABC );

Усереднений ток контрольованої лінії ( I_ABC);

Температура навколишнього повітря ( Темпер.) в градусах Цельсія;

Відносна вологість повітря ( Влаж.) у відсотках ;

Вага проводу ( Вес ), кг;

 Наростання ( Нарастание ), кг;

Критична вага (Критич. вес ) кг/год.

Крім того, у вікні повідомлень додатково відображаються рівень напруги батареї живлення і рівень сигналу від базової станції GSM-мережі, а також поточний час повідомлення.

Введення параметрів налаштування системи здійснюється адміністратором після введення пароля. Первісним паролем є слово «Адміністратор». Для введення нових значень параметрів настройки необхідно відредагувати значення у відповідному вікні і натиснути відповідну кнопку «Введення». Для установки нових значень параметрів настройки блоку виносного необхідно ввести їх в програму до початку чергового сеансу зв'язку з блоком виносним. Сеанси зв'язку ініціюються блоками виносними в заданий час або в момент фіксації аварійних станів. При завданні параметрів настройки часу використовуються годинник комп'ютера.

Для збереження результатів моніторингу на твердих носіях інформації необхідно натиснути програмну кнопку «Зберегти» і потім у вікні задати носій (диск), шлях (директорію) і ім'я файлу.

Для очищення накопичилися у вікні програми повідомлень досить натиснути програмну кнопку «Скидання» .

Для відключення диспетчерської станції необхідно натиснути кнопку «Відключення» і закрити вікно програми, потім вимкнути перемикач живлення блоку диспетчерського.

Порядок роботи з блоком виносним.

Включення блоку виносного проводиться таким чином.

Зняти передню кришку 6 блоку виносного. Перевірити підключення внутрішніх роз'ємів.

Включити тумблер живлення 3 блоку виносного (у верхнє положення). Після деякої затримки на платі управління спалахує світлодіод в перебігу 0.5 секунди і потім гасне. Після цього включається модем і відбувається реєстрація модему в GSM- мережі протягом 15-20 секунд. Після реєстрації модему в GSM- мережі блок виносної переходить в режим зв'язку.

Режим зв'язку супроводжується миготінням світлодіода модему. Під час першого після включення сеансу зв'язку блок виносної виробляє передачу реєстраційного повідомлення на диспетчерську станцію і прийом настроювальної інформації. Після сеансу зв'язку блок виносної переходить в режим моніторингу. При цьому модем вимикається, і світлодіод модему переходить на слабке постійне світіння.

Після сеансу зв'язку включити тумблер сонячної батареї 4 всередині блоку виносного і щільно закрити передню кришку виносного блоку за допомогою гвинтів.

Для виключення блоку виносного необхідно зняти передню кришку і перевести в нижнє положення тумблер живлення 3 і тумблер сонячної батареї 4 .

4. ДОСЛІДЖЕННЯ СПОСОБІВ ТА ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ ЗАХИСТУ ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЙ ВІД ДІЇ ОЖЕЛЕДЕ-ПАМОРОЗЕВИХ ВІДКЛАДЕНЬ

.1 Електротепловий спосіб запобігання утаорення ОПВ

З усіх відомих способів боротьби з ОПВ найбільш ефективним вважається тепловий, точніше електротепловий спосіб. Це пояснюється рядом особливостей, пов'язаних з необхідністю забезпечення безперервності процесів вироблення, передачі, розподілу та споживання електричної енергії до вимог електробезпеки, з режимом нейтралі, з обмеженою електричною міцністю.

Перша з таких особливостей - складність сполучення різних видів енергії, що застосовуються для захисту ПЛ. Так, наприклад, для використання фізико -хімічного методу, заснованого на використанні гідрофобних препаратів, що змінюють природу кристалізації вологи на поверхні проводів повітряних ліній (ПЛ) електропередачі і зчеплення її з металом проводів, необхідно на захищаєму лінію за допомогою спеціальних механічних пристроїв нанести захисну мастило безпосередньо перед процесом початку утворення ОПВ.

Виконання такого виду робіт на ПЛ без зняття напруги не припустимо за умовами електробезпеки, а значить вимагає вимкнення ПЛ.

Друга особливість пов'язана з тривалим відключенням захищаємого об'єкта від джерел енергії. При цьому потрібна реалізація нових схем мережі для створення обхідних каналів живлення споживачів енергії, для скорочення перерви в подачі енергії. Частина такої схеми відрізняється низькими техніко - економічними показниками.

Третя особливість пов'язана з необхідністю застосування спеціальних технічних пристроїв, які в потрібний момент повинні перебувати в заданій точці мережі.

Четверта особливість полягає в тому, що в певних випадках може знадобитися зміна режиму нейтралі мережі. Зміна режиму нейтралі вимагає зміни схеми контролю ізоляції мережі, змінює величину струмів при замиканнях на землю. У таких випадках може знадобитися установка пристроїв компенсації ємнісних струмів, підвищення термічної і динамічної стійкості обладнання.

П'ята особливість полягає в складності узгодження дій цілого ряду інстанцій експлуатують електричні мережі організацій .

Обсяг завдань значно зменшується, якщо захист від ОПВ здійснюється на змінному струмі промислової частоти. При цьому відпадають проблеми із сполученням видів енергії, із зміною режиму нейтралі, складності погодження та ін.

Як показує аналіз, найбільш ефективним і тому найбільш широко використовуваним в практиці експлуатації електричних мереж є метод плавки ОПВ струмами штучного К.З.

Залежно від режиму нейтралі мережі створюється режим штучного одно-, двох - або трифазного к.з. в точці мережі, віддаленої від джерела живлення на такі відстані, при яких струм штучного к.з. (ІКЗ) дорівнює рекомендованому значенню одногодинного струму плавки. За рахунок значного збільшення розсіюваною проводами активної потужності відбувається розплавлення відкладень на його поверхні.