Контроль ЛЭП, стрела провеса Опции

[Bakradze]

Подскажите, какие есть в природе методы и приборы контроля стрелы провеса ЛЭП, но не вручную, нпрмр лазерным дальномером, а интересует прежде всего автоматический режим.

Сообщение отредактировал Bakradze - Dec 22 2014, 13:07

[blackfin]

Конкретные параметры уточняются, но пролеты 330 кВ могут быть почти до полукилометра.

Если я не ошибаюсь, цепное уравнение предполагает нерастяжимость цепи. А провод ЛЭП испытывает растяжение...Сильно ли это исказит математику? Да и в этом способе ведь придется вешать беспроводной инклинометр, как я предполагаю, с обоих сторон, поскольку относительный перепад высот между вышками может быть отличным от нуля.

В принципе, можно примерно посчитать необходимую точность инклинометра.

Уравнение цепной линии с учетом высоты мачты ЛЭП можно записать в виде:

y(x) = a * ch[x/a] + C.

Полагая, что точка крепления каждого из концов цепной линии расположена на высоте "H" над землей, а длина пролета ЛЭП равна "L" находим:

H = a * ch[L/(2a)] + C,

Исключая параметр "C", зависящий от высоты крепления концов цепной линии, находим уравнение для формы провода:

y(x) = H + a * ch[x/a] - a * ch[L/(2a)].

Минимальная высота провода над землей получается при x = 0 и равна:

y(0) = H + a - a * ch[L/(2a)].

Полагая, что провод провисает не слишком сильно, находим:

[H - y(0)]/H << 1,

из этого следует ограничение на значения параметров H, L и a:

(a/H)*(ch[L/(2a)] - 1) << 1,

Откуда находим:

L/(2a) << 1,

и второе, более сильное условие:

L/(2a) << 4*H/L.

Для вычисления тангенса угла наклона провода в точке крепления каждого из концов цепной линии, находим производную:

tg(A) = dy/dx = sh[x/a].

Значение этой производной в точке крепления цепной линии равно:

tg(A) = dy/dx = sh[L/(2a)].

Чтобы исключить из этого уравнения параметр "a", воспользуемся выражением для минимального расстояния "h" провода до земли:

h == y(0) = H + a - a * ch[L/(2a)].

Так как нам теперь известно, что L/(2a) << 1, мы можем воспользоваться разложением гиперболического косинуса в ряд, после чего находим:

h = H + a - a * ch[L/(2a)] ~= H + a - a * (1 + [L/(2a)]^2/2),

или:

h ~= H - a * [L/(2a)]^2/2 = H - L^2/(8a),

или:

a = L^2/[8*(H - h)].

Поскольку мы хотим узнать, как изменяется тангенс угла "A" при изменении минимального расстояния "h" провода до земли,

подставим найденное значение "a" в формулу для тангенса:

tg(A) = sh[L/(2a)] = sh[4*(H - h)/L].

Так как (H - h) << H и H << L, мы можем также воспользоваться разложением гиперболического синуса в ряд, после чего находим:

tg(A) ~= 4*(H - h)/L.

Теперь мы можем найти изменение тангенса угла "A" при изменении минимального расстояния "h" провода до земли на один метр:

∆tg(A) ~= -4*∆h/L = -4*1[м]/500[м] = -0,008.

Для малых углов "A" это дает:

∆A ~= -arctg(0,008) ~= -0,008[рад].

или:

∆A ~= -0,46[град].

Для акселерометра это эквивалентно точности измерения ускорения:

∆g = g*0,008 = 8[mg].

Для сравнения, разрешающая способность ADXL362 заявлена:

1 mg/LSB.

[Егоров]

В принципе, можно примерно посчитать необходимую точность инклинометра.
Теперь мы можем найти изменение тангенса угла "A" при изменении минимального расстояния "h" провода до земли на один метр:
Для малых углов "A" это дает:

∆A ~= -0,46[град].
Для акселерометра это эквивалентно точности измерения ускорения:
∆g = g*0,008 = 8[mg].
Для сравнения, разрешающая способность ADXL362 заявлена:
1 mg/LSB.

Т.е. простой рычаг в 1м даст отклонение миллиметра на полтора?
Может и можно такое уверенно почувствовать простыми способами..

[blackfin]

Т.е. простой рычаг в 1м даст отклонение миллиметра на полтора?

Почему полтора миллиметра? Отклонение будет: 1м *0,008 = 8 миллиметров.

То есть, точка на проводе расположенная на расстоянии 1 метр от точки крепления провода к изолятору сместится на 8 миллиметров,
если часть провода посередине пролёта опустится на 1 метр и при этом расстояние между опорами равно 500 метров.

[Егоров]

Почему полтора миллиметра? Отклонение будет: 1м *0,008 = 8 миллиметров.

То есть, точка на проводе расположенная на расстоянии 1 метр от точки крепления провода к изолятору сместится на 8 миллиметров,
если часть провода посередине пролёта опустится на 1 метр и при этом расстояние между опорами равно 500 метров.

Ну так это уже очень хорошая чувствительность. Ставим полуметровый рычаг у места крепления изоляторов и далее - большой простор для фантазии в выборе датчика. Чуть ли не простые потенциометры.
Стрелочный манометр -то как работает при небольших искривлениях измерительной трубки через передачу.

[SM]

Ставим полуметровый рычаг у места крепления изоляторов и далее - большой простор для фантазии в выборе датчика.

и рычаг там не нужен никакой. Именно передача, навроде зубчатой. И датчик можно применить мегадубовый, навроде сельсина (ему, вероятно, и передача не нужна, достаточно сдвиг фазы точно уметь мерить)

[sifadin]

и рычаг там не нужен никакой. Именно передача, навроде зубчатой. И датчик можно применить мегадубовый, навроде сельсина (ему, вероятно, и передача не нужна, достаточно сдвиг фазы точно уметь мерить)

интереснее робот квадрокоптер устанавливающий все это на проводе с напряжением

тут нужен механический самосцепливающися замок, при прикосновении провода


или длинный диэлектрический шест

[Егоров]

интереснее робот квадрокоптер устанавливающий все это на проводе с напряжением

С точки зрения адреналина - безусловно интереснее

датчик можно применить мегадубовый, навроде сельсина (ему, вероятно, и передача не нужна, достаточно сдвиг фазы точно уметь мерить)

Ну да, при таких исходных данных уже само измерение перемещения принципиальных сложностей не вызывает вроде. Может, тарировка или начальная точка нуждаются в дополнительном анализе.
А то, что крепить нужно всего двух точках , безопасных и доступных какой-то простой рычаг, зубчатую рейку - главное достоинство метода.
Спасибо blackfin за количественный анализ.

[SM]

А то, что крепить нужно всего двух точках , безопасных и доступных какой-то простой рычаг, зубчатую рейку - главное достоинство метода.

Кстати, акселерометр, закрепленный на самом изоляторе, около крепления его к опоре, и тут выглядит проще и дешевле. И никакой механики.

[Егоров]

Кстати, акселерометр, закрепленный на самом изоляторе, около крепления его к опоре, и тут выглядит проще и дешевле. И никакой механики.

Не возражаю, что "выглядит". Но его показания еще нужно обработать довольно сложными средствами.
А какой-нибудь потенциометр или сельсин дает чуть не готовое к выводу на стрелочный прибор. Тут нужно смотреть еще как пользователь готов воспринять.
Достаточно давно правда, но столкнулся с глухой защитой у тех же энергетиков. Разрабатывалась система сбора и отображения информации по региональному "энерго". Там было 117 подстанций с 20-100 критическими параметрами на каждой.
Ну, сразу же на уме - дисплеи, способы отображения, меню...
Как бы не так!
Есть зал метров на 12 стена , на ней нарисована мнемосхема подстанций. Куча коммутаторных лампочек и... гвоздиков. Дежурный бог сидит на возвышении при семи телефонах и созерцает . Двое ангелов-помощников таскают громадную табуретку из нестроганного бруса и, залезая на нее (один лезет, другой страхует), вешают на гвоздики и снимают оттуда по командам аккуратные алюминиевые бирочки. Иногда меняют лампочки.
Сама мысль, что можно как-то по-другому у энергетиков ( а были там и довольно неглупые мужики, поработали, раззнакомились ) вызывала бурную реакцию вплоть до расторжения контракта.
Более того, одновременно с нашим проектом были изысканы немалые деньги на строительство нового зала диспетчерской. Там табло уже было метров 25 и вдоль него уже ездила какая-то тележка по проекту.
То же самое приблизительно было при автоматизации крупного пищевого производства. Неожиданно оказалось, что это достаточно серьезный химкомбинат, напичканный приборами, датчиками, со специально аттестованным персоналом, умеющим работать в условиях повышенной взрывоопасности. Мужики понимали только метровые пульты с полуметровыми шкалами и лампочками по 20 Вт, двуручными кнопками и рубильниками. А унюхать дистанционно 0.1% паров бензина электронным датчиком - запросто у них.