RU140278U1 - DEVICE FOR MONITORING THE STATE OF GIRLANDS OF INSULATORS OF AIR TRANSMISSION LINES - Google Patents

Abstract

Устройство для контроля состояния гирлянд изоляторов воздушных линий электропередачи, содержащее последовательно соединенные антенну, принимающую электромагнитное излучение от гирлянд изоляторов, блок регистрации полезного сигнала и блок индикации полезного сигнала, отличающееся тем, что в него введен аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с блоком регистрации полезного сигнала, а выход - с блоком индикации полезного сигнала, выход которого соединен с аналого-цифровым преобразователем, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с блоком регистрации полезного сигнала, при этом антенна, принимающая электромагнитное излучение от гирлянд изоляторов, выполнена в виде полуволновой антенны, блок регистрации полезного сигнала выполнен в виде широкополосного приемника с настраиваемой центральной частотой в диапазоне частот до 1500 МГц и полосой пропускания 3 МГц, блок индикации полезного сигнала представляет собой переносной компьютер, выполненный с возможностью настройки указанной центральной частоты широкополосного приемника, записи сигналов электромагнитного излучения частичных разрядов на жесткий диск и построения амплитудно-частотного спектра сигналов частичных разрядов.A device for monitoring the condition of a string of insulators of overhead power lines, containing a series-connected antenna receiving electromagnetic radiation from a string of insulators, a unit for recording a useful signal and a unit for indicating a useful signal, characterized in that an analog-to-digital converter is inserted into it, the input of which is connected to the registration unit of the useful signal, and the output with the display unit of the useful signal, the output of which is connected to an analog-to-digital converter, the output of the analog-to-digital pre the browser is connected to the registration unit of the useful signal, while the antenna receiving electromagnetic radiation from the strings of insulators is made in the form of a half-wave antenna, the registration unit of the useful signal is made in the form of a broadband receiver with an adjustable center frequency in the frequency range up to 1500 MHz and a passband of 3 MHz, the useful signal indication unit is a portable computer configured to tune the indicated center frequency of the broadband receiver, to record signals electromagnetic radiation of partial discharges to the hard disk and the construction of the amplitude-frequency spectrum of partial discharge signals.

Description

Полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована для контроля электропрочности гирлянд изоляторов воздушных высоковольтных линий электропередачи.The utility model relates to electrical engineering and can be used to control the electrical strength of garlands of insulators of air high-voltage power lines.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является устройство для контроля состояния гирлянд изоляторов воздушных высоковольтных линий электропередачи по патенту РФ №107864, МПК G01R 31/00, 27.08.2011, содержащее последовательно соединенные антенну, принимающую электромагнитное излучение от гирлянд изоляторов, блок регистрации полезного сигнала, блок индикации полезного сигнала, при этом устройство снабжено блоком интеграции импульсов частичных разрядов, выполненным в виде RC-цепи, вход которого соединен с блоком регистрации полезного сигнала, а выход соединен с блоком индикации полезного сигнала, причем в качестве антенны, принимающей электромагнитное излучение от гирлянд изоляторов, использована антенна с узкой диаграммой направленности ультракоротковолнового диапазона волн, в качестве блока регистрации полезного сигнала, выполненного в виде электромагнитного детектора импульсов частичных разрядов, использован высокодобротный измерительный контур, настроенный на частоту 434 МГц с полосой пропускания 150 кГц, а в качестве блока индикации полезного сигнала использован осциллограф и персональный компьютер, соединенные с блоком интеграции импульсов частичных разрядов.The closest technical solution to the claimed utility model is a device for monitoring the state of a string of insulators of airborne high-voltage power lines according to the patent of the Russian Federation No. 107864, IPC G01R 31/00, 08/27/2011, containing a series-connected antenna receiving electromagnetic radiation from a string of insulators, a useful registration unit signal, a useful signal indication unit, while the device is equipped with a partial discharge pulse integration unit made in the form of an RC circuit, the input of which is connected to the regis unit radios of the useful signal, and the output is connected to the display unit of the useful signal, moreover, an antenna with a narrow radiation pattern of the ultra-short wavelength range is used as an antenna receiving electromagnetic radiation from a string of insulators, and as a unit for registering a useful signal made in the form of an electromagnetic detector of partial discharge pulses , a high-Q measuring circuit tuned to a frequency of 434 MHz with a bandwidth of 150 kHz was used, and as an indication block signal used oscilloscope and a personal computer connected to the unit integration of partial discharge pulses.

Недостатком известного устройства является низкая чувствительность к сигналам частичных разрядов, обусловленная тем, что оно имеет узкую полосу пропускания 150 кГц и фиксированную частоту регистрации электромагнитного излучения частичных разрядов, равную 434 МГц.A disadvantage of the known device is the low sensitivity to partial discharge signals, due to the fact that it has a narrow passband of 150 kHz and a fixed frequency of registration of electromagnetic radiation of partial discharges equal to 434 MHz.

Поэтому характеристики электромагнитного излучения частичных разрядов, обусловленных дефектами гирлянд изоляторов, длительность которых не соответствует частоте блока регистрации полезного сигнала, будут отображаться в блоке индикации полезного сигнала с существенно искаженными характеристиками (амплитуда, длительность), что может привести к ошибочным выводам относительно состояния гирлянд изоляторов воздушных линий электропередачи.Therefore, the characteristics of the electromagnetic radiation of partial discharges caused by defects in insulator strings, the duration of which does not correspond to the frequency of the useful signal recording unit, will be displayed in the useful signal display unit with significantly distorted characteristics (amplitude, duration), which can lead to erroneous conclusions regarding the state of garlands of air insulators power lines.

Задачей заявляемой полезной модели является разработка устройства, обеспечивающего повышение чувствительности за счет более широкой полосы пропускания и возможностью точной настройки центральной частоты для проведения профилактического дистанционного контроля состояния гирлянд изоляторов высоковольтных воздушных линий электропередачи.The objective of the claimed utility model is the development of a device that provides increased sensitivity due to a wider bandwidth and the ability to fine tune the central frequency to conduct preventive remote monitoring of the state of the string of insulators of high-voltage overhead power lines.

Технический результат достигается тем, что в устройство для контроля состояния гирлянд изоляторов воздушных линий электропередачи, содержащее последовательно соединенные антенну, принимающую электромагнитное излучение от гирлянд изоляторов, блок регистрации полезного сигнала и блок индикации полезного сигнала, согласно заявляемой полезной модели, введен аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с блоком регистрации полезного сигнала, а выход - с блоком индикации полезного сигнала, выход которого соединен с аналого-цифровым преобразователем, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с блоком регистрации полезного сигнала, при этом антенна, принимающая электромагнитное излучение от гирлянд изоляторов, выполнена в виде полуволновой антенны, блок регистрации полезного сигнала выполнен в виде широкополосного приемника с настраиваемой центральной частотой в диапазоне частот до 1500 МГц и полосой пропускания 3 МГц, блок индикации полезного сигнала представляет собой переносной компьютер, выполненный с возможностью настройки указанной центральной частоты широкополосного приемника, записи сигналов электромагнитного излучения частичных разрядов на жесткий диск и построения амплитудно-частотного спектра сигналов частичных разрядов.The technical result is achieved by the fact that an analog-to-digital converter is introduced into the device for monitoring the state of garlands of insulators of overhead power lines, containing a series-connected antenna receiving electromagnetic radiation from garlands of insulators, a unit for registering a useful signal and an indication unit for a useful signal, according to the claimed utility model, the input of which is connected to the unit for registering the useful signal, and the output is connected to the unit for indicating the useful signal, the output of which is connected to the analogue By means of a beam converter, the output of the analog-to-digital converter is connected to the useful signal registration unit, while the antenna receiving electromagnetic radiation from insulator strings is made in the form of a half-wave antenna, the useful signal registration unit is made in the form of a broadband receiver with an adjustable center frequency in the frequency range up to 1500 MHz and a bandwidth of 3 MHz, the useful signal indication unit is a laptop computer configured to configure said central frequency of the broadband receiver, recording the signals of the electromagnetic radiation of partial discharges to the hard disk and constructing the amplitude-frequency spectrum of the signals of the partial discharges.

Таким образом, технический результат достигается тем, что устройство имеет широкополосный приемник с настраиваемой центральной частотой в диапазоне частот до 1500 МГц и полосой пропускания 3 МГц, вход которого соединен с полуволновой антенной, а выход соединен с блоком индикации полезного сигнала. В качестве блока индикации полезного сигнала использован переносной компьютер, с помощью которого имеется возможность задавать центральную частоту приемника, записывать сигнал на жесткий диск, рассчитывать среднее количество и среднюю амплитуду импульсов частичных разрядов и выводить на дисплей фазовое распределение частичных разрядов, строить амплитудно-частотный спектр сигналов частичных разрядов.Thus, the technical result is achieved by the fact that the device has a broadband receiver with an adjustable center frequency in the frequency range up to 1500 MHz and a bandwidth of 3 MHz, the input of which is connected to a half-wave antenna, and the output is connected to the display unit of the useful signal. A portable computer was used as a useful signal indication unit, with the help of which it is possible to set the center frequency of the receiver, record the signal on the hard disk, calculate the average number and average amplitude of partial discharge pulses and display the phase distribution of partial discharges, build the amplitude-frequency spectrum of signals partial discharges.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена блок-схема устройства для контроля состояния гирлянд изоляторов воздушных линий электропередачи.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows a block diagram of a device for monitoring the condition of a string of insulators of overhead power lines.

Цифрами на чертеже обозначены:The numbers in the drawing indicate:

1 - антенна,1 - antenna

2 - блок регистрации полезного сигнала,2 - unit registration of the useful signal,

3 - блок индикации полезного сигнала.3 - block display useful signal.

4 - аналого-цифровой преобразователь.4 - analog-to-digital Converter.

Устройство для контроля состояния гирлянд изоляторов воздушных линий электропередачи содержит последовательно соединенные антенну 1, принимающую электромагнитное излучение от гирлянд изоляторов, блок 2 регистрации полезного сигнала и блок 3 индикации полезного сигнала.A device for monitoring the state of a string of insulators of overhead power lines contains a series-connected antenna 1 receiving electromagnetic radiation from a string of insulators, a unit 2 for recording a useful signal and a unit 3 for indicating a useful signal.

Отличием предлагаемого устройства является то, что в него введен аналого-цифровой преобразователь 4, вход которого соединен с блоком 2 регистрации полезного сигнала, а выход - с блоком 3 индикации полезного сигнала.The difference of the proposed device is that an analog-to-digital converter 4 is introduced into it, the input of which is connected to the useful signal registration unit 2, and the output - to the useful signal indication unit 3.

Выход блока 3 индикации полезного сигнала соединен с аналого-цифровым преобразователем 4. Выход аналого-цифрового преобразователя 4 соединен с блоком 2 регистрации полезного сигнала.The output of the useful signal indication unit 3 is connected to the analog-to-digital converter 4. The output of the analog-to-digital converter 4 is connected to the useful signal registration unit 2.

Антенна 1, принимающая электромагнитное излучение от гирлянд изоляторов, выполнена в виде полуволновой антенны.Antenna 1, receiving electromagnetic radiation from a string of insulators, made in the form of a half-wave antenna.

Блок 2 регистрации полезного сигнала выполнен в виде широкополосного приемника с настраиваемой центральной частотой в диапазоне частот до 1500 МГц и полосой пропускания 3 МГц. Для настройки центральной частоты аналого-цифровой преобразователь 4 соединен с блоком 2 регистрации полезного сигнала.Block 2 registration of the useful signal is made in the form of a broadband receiver with an adjustable center frequency in the frequency range up to 1500 MHz and a bandwidth of 3 MHz. To adjust the center frequency of the analog-to-digital Converter 4 is connected to the block 2 registration of the useful signal.

Блок 3 индикации полезного сигнала представляет собой переносной компьютер (ноутбук, нетбук, планшетный компьютер), для обмена данными с которым в устройство введен аналого-цифровой преобразователь 4.The useful signal indication unit 3 is a portable computer (laptop, netbook, tablet computer), for the exchange of data with which an analog-to-digital converter 4 is introduced into the device.

Блок 3 индикации полезного сигнала выполнен с возможностью настройки указанной центральной частоты широкополосного приемника, записи сигналов электромагнитного излучения частичных разрядов на жесткий диск и построения амплитудно-частотного спектра сигналов частичных разрядов.The useful signal indication unit 3 is configured to configure the indicated center frequency of the broadband receiver, record the electromagnetic signals of partial discharges to the hard disk, and build the amplitude-frequency spectrum of the partial discharges signals.

Устройство для контроля состояния гирлянд изоляторов воздушных линий электропередачи работает следующим образом.A device for monitoring the state of the garland of insulators overhead power lines works as follows.

Используя полуволновую антенну 1, осуществляют пассивный прием электромагнитного излучения частичных разрядов от гирлянд изоляторов высоковольтных воздушных линий электропередачи в диапазоне частот до 1500 МГц.Using a half-wave antenna 1, passive reception of electromagnetic radiation of partial discharges from a string of insulators of high-voltage overhead power lines in the frequency range up to 1500 MHz is carried out.

Далее сигнал электромагнитного излучения частичных разрядов от полуволновой антенны 1 поступает в блок 2 регистрации полезного сигнала. За счет того, что в качестве блока 2 регистрации полезного сигнала, выполненного в виде настраиваемого с ноутбука широкополосного приемника в диапазоне частот до 1500 МГц, обеспечивается повышенная чувствительность контура к частичным разрядам длительностью от одной наносекунды и выше, и пониженная чувствительность к сигналам короны, а также нечувствительность к другим высокочастотным и низкочастотным шумовым сигналам.Next, the signal of the electromagnetic radiation of partial discharges from the half-wave antenna 1 enters the block 2 registration of the useful signal. Due to the fact that, as the useful signal registration unit 2, made in the form of a broadband receiver tunable from a laptop in the frequency range up to 1500 MHz, an increased sensitivity of the circuit to partial discharges lasting one nanosecond or more and a reduced sensitivity to corona signals are provided, and also insensitive to other high-frequency and low-frequency noise signals.

Далее обработанный сигнал поступает через аналого-цифровой преобразователь 4 в переносной компьютер (блок 3 индикации полезного сигнала), являющийся индикатором характеристик полезных сигналов и блоком настройки центральной частоты.Next, the processed signal enters through an analog-to-digital converter 4 to a laptop computer (block 3 of the indication of the useful signal), which is an indicator of the characteristics of the useful signals and the unit for setting the center frequency.

Обработку полезного сигнала проводят путем расчета среднего количества импульсов частичных разрядов, средней амплитуды импульсов частичных разрядов, зарегистрированных в течение 50 циклов измерений, при этом длительность каждого цикла составляет 20 миллисекунд.The useful signal is processed by calculating the average number of partial discharge pulses, the average amplitude of the partial discharge pulses recorded during 50 measurement cycles, and the duration of each cycle is 20 milliseconds.

Затем на дисплей переносного компьютера выводятся данные обработки полезных сигналов, такие как усредненные количество и амплитуда сигналов частичных разрядов, фазовое распределение частичных разрядов, распределение амплитудных интервалов частичных разрядов.Then, the processing data of useful signals, such as the average number and amplitude of the partial discharge signals, the phase distribution of the partial discharges, the distribution of the amplitude intervals of the partial discharges, are displayed on the laptop computer display.

О наличии неисправной гирлянды изоляторов воздушных линий электропередачи судят по частоте следования сигналов частичных разрядов, более 100 за секунду, и по амплитуде, которая для исправной гирлянды составляет не более 25 мВ с расстояния 10 метров линии, напряжением ПО кВ.The presence of a faulty garland of overhead power line insulators is judged by the frequency of partial discharge signals, more than 100 per second, and by the amplitude, which for a working garland is no more than 25 mV from a distance of 10 meters of the line, with a voltage of PO kV.

Таким образом, использование заявляемой полезной модели позволит повысить чувствительность за счет более широкой полосы пропускания и возможности точной настройки центральной частоты для проведения профилактического дистанционного контроля состояния гирлянд изоляторов высоковольтных воздушных линий электропередачи, а также уменьшить влияние на полезный сигнал интенсивных высокочастотных и низкочастотных сигналов помех, в том числе обусловленных коронными разрядами.Thus, the use of the proposed utility model will increase sensitivity due to a wider bandwidth and the ability to fine tune the central frequency for proactive remote monitoring of the state of the insulator string of high-voltage overhead power lines, as well as reduce the effect on the useful signal of intense high-frequency and low-frequency interference signals, including those due to corona discharges.

Claims (1)

Устройство для контроля состояния гирлянд изоляторов воздушных линий электропередачи, содержащее последовательно соединенные антенну, принимающую электромагнитное излучение от гирлянд изоляторов, блок регистрации полезного сигнала и блок индикации полезного сигнала, отличающееся тем, что в него введен аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с блоком регистрации полезного сигнала, а выход - с блоком индикации полезного сигнала, выход которого соединен с аналого-цифровым преобразователем, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с блоком регистрации полезного сигнала, при этом антенна, принимающая электромагнитное излучение от гирлянд изоляторов, выполнена в виде полуволновой антенны, блок регистрации полезного сигнала выполнен в виде широкополосного приемника с настраиваемой центральной частотой в диапазоне частот до 1500 МГц и полосой пропускания 3 МГц, блок индикации полезного сигнала представляет собой переносной компьютер, выполненный с возможностью настройки указанной центральной частоты широкополосного приемника, записи сигналов электромагнитного излучения частичных разрядов на жесткий диск и построения амплитудно-частотного спектра сигналов частичных разрядов.

A device for monitoring the condition of a string of insulators of overhead power lines, containing a series-connected antenna receiving electromagnetic radiation from a string of insulators, a unit for recording a useful signal and a unit for indicating a useful signal, characterized in that an analog-to-digital converter is inserted into it, the input of which is connected to the registration unit of the useful signal, and the output with the display unit of the useful signal, the output of which is connected to an analog-to-digital converter, the output of the analog-to-digital pre the browser is connected to the registration unit of the useful signal, while the antenna receiving electromagnetic radiation from the strings of insulators is made in the form of a half-wave antenna, the registration unit of the useful signal is made in the form of a broadband receiver with an adjustable center frequency in the frequency range up to 1500 MHz and a passband of 3 MHz, the useful signal indication unit is a portable computer configured to tune the indicated center frequency of the broadband receiver, to record signals electromagnetic radiation of partial discharges to the hard disk and the construction of the amplitude-frequency spectrum of partial discharge signals.

Images