ITMI20120412A1 - APPARATUS FOR THE CONTINUOUS MONITORING OF THE DISTANCE FROM THE GROUND OF AN AIR ELECTRIC LINE - Google Patents
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Description
APPARATO PER IL MONITORAGGIO IN CONTINUO DELLA DISTANZA APPARATUS FOR CONTINUOUS DISTANCE MONITORING
DA TERRA DI UNA LINEA ELETTRICA AEREA. FROM THE GROUND OF AN OVERHEAD POWER LINE.
La presente invenzione à ̈ relativa ad un apparato per il monitoraggio in continuo della distanza da terra dei conduttori di una linea elettrica aerea. The present invention relates to an apparatus for the continuous monitoring of the distance from the ground of the conductors of an overhead power line.
La presente invenzione viene montata su di un traliccio di supporto di una linea elettrica e viene vantaggiosamente impiegata per effettuare il monitoraggio continuo del cosiddetto franco da terra, ovvero della distanza minima che separa il terreno dal conduttore inferiore di una linea elettrica aerea, cui la descrizione che segue farà esplicito riferimento senza per questo perdere in generalità . The present invention is mounted on a support pylon of an electric line and is advantageously used to carry out the continuous monitoring of the so-called ground clearance, i.e. the minimum distance that separates the ground from the lower conductor of an overhead power line, to which the description that follows will make explicit reference without losing generality.
In generale, la misurazione dell’altezza o franco da terra delle campate delle linee aeree riveste particolare importanza per consentire l’ottimizzazione delle capacità di trasporto delle linee elettriche aeree. In general, the measurement of the height or ground clearance of the spans of overhead lines is of particular importance to allow the optimization of the transport capacities of overhead power lines.
Come noto, il franco da terra dei conduttori delle linee elettriche dipende dalla temperatura raggiunta dal conduttore, che a sua volta dipende dalla corrente circolante, dalla temperatura ambiente, dal vento, dall’irraggiamento solare e dall’umidità . As is known, the ground clearance of the conductors of electrical lines depends on the temperature reached by the conductor, which in turn depends on the circulating current, the ambient temperature, the wind, the solar radiation and the humidity.
A parità di carico della linea elettrica, condizioni meteorologiche particolari come, ad esempio, l’alta temperatura dell’ambiente, l’elevato irraggiamento solare l’assenza di vento e di precipitazioni e la bassa umidità possono portare ad un incremento di temperatura in alcune campate e provocare, per dilatazione termica, un aumento della lunghezza del conduttore e quindi un abbassamento del conduttore medesimo e una riduzione del franco da terra. With the same load of the power line, particular meteorological conditions such as, for example, the high temperature of the environment, the high solar irradiation, the absence of wind and precipitation and the low humidity can lead to an increase of temperature in some spans and cause, due to thermal expansion, an increase in the length of the conductor and therefore a lowering of the conductor itself and a reduction of the ground clearance.
Ad oggi, per evitare di incorrere in problemi legati ad una eccessiva riduzione del franco da terra, si limita prudenzialmente il carico della linea sulla base di normative che forniscono i valori di portata in funzione della zona climatica e stagionale. To date, in order to avoid running into problems related to an excessive reduction of the ground franc, the line load is prudently limited on the basis of regulations that provide flow rates according to the climatic and seasonal zone.
Grande vantaggio si otterrebbe pertanto dalla ottimale conoscenza del reale comportamento della linea elettrica in funzione delle condizioni ambientali e del carico. A great advantage would therefore be obtained from the optimal knowledge of the real behavior of the power line as a function of the environmental conditions and the load.
Le tecniche di monitoraggio attualmente note prevedono l’impiego di differenti apparati di misurazione della temperatura, montati sul conduttore, i quali richiedono un complesso lavoro di esperti elettrici, a causa della necessità di intervenire sui conduttori in tensione per installare la strumentazione di misura. Currently known monitoring techniques provide for the use of different temperature measurement apparatuses, mounted on the conductor, which require a complex work of electrical experts, due to the need to intervene on live conductors to install the measurement instrumentation.
Strumenti ottici sono disponibili ma non sono immuni da problemi di stabilità della struttura sulla quale sono installati. Optical instruments are available but they are not immune from stability problems of the structure on which they are installed.
Scopo della presente invenzione à ̈ quello di risolvere e superare le problematiche delle tecniche note sopra esposte. The purpose of the present invention is to solve and overcome the problems of the known techniques described above.
In particolare, uno scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un apparato di monitoraggio in grado di effettuare in modo automatico e con elevata frequenza temporale il controllo del franco da terra dei conduttori di linee aeree, senza la necessità di installare complesse strumentazioni. In particular, an object of the present invention is to realize a monitoring apparatus capable of carrying out the ground clearance of overhead line conductors automatically and with a high temporal frequency, without the need to install complex instruments.
Un ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un apparato in grado di effettuare il monitoraggio del franco da terra con grande precisione, e applicabile su di un traliccio della linea elettrica, e su differenti campate. A further object of the present invention is that of realizing an apparatus capable of monitoring the ground clearance with great precision, and applicable on a pylon of the power line, and on different spans.
Un ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un apparato in grado di essere immune da deformazioni e spostamenti del traliccio sul quale viene installato lo strumento. A further object of the present invention is that of realizing an apparatus capable of being immune from deformations and displacements of the lattice on which the instrument is installed.
Le caratteristiche strutturali e funzionali della presente invenzione ed i suoi vantaggi nei confronti della tecnica conosciuta risulteranno ancora più chiari ed evidenti dalle rivendicazioni sottostanti, ed in particolare da un esame della descrizione seguente, riferita ai disegni allegati, che mostrano la schematizzazione di una preferita ma non limitativa forma di realizzazione di un apparato per il monitoraggio, in cui: The structural and functional characteristics of the present invention and its advantages with respect to the known technique will be even more clear and evident from the claims below, and in particular from an examination of the following description, referring to the attached drawings, which show the schematization of a preferred but non-limiting embodiment of an apparatus for monitoring, in which:
- la figura 1 rappresenta una vista schematica dell’apparato per il monitoraggio oggetto dell’invenzione; - figure 1 represents a schematic view of the apparatus for the monitoring object of the invention;
- la figura 2 rappresenta schematicamente i componenti dello strumento di misura da installare su un traliccio; e - figure 2 schematically represents the components of the measuring instrument to be installed on a trellis; And
- la figura 3 à ̈ una vista schematica dell’apparato della figura 1 in una particolare disposizione dei tralicci della linea elettrica aerea. - figure 3 is a schematic view of the apparatus of figure 1 in a particular arrangement of the pylons of the overhead power line.
Con riferimento alla figura 1, con 1 viene globalmente indicato un apparato per il monitoraggio della distanza da terra di una linea elettrica aerea LE, la quale à ̈ definita da tre conduttori 2, rispettivamente 2a, 2b e 2c, con 2a posto superiormente a 2b e 2c, stesi fra due tralicci 3 e 4 e definenti una campata C della detta linea LE. With reference to Figure 1, 1 globally indicates an apparatus for monitoring the distance from the ground of an overhead power line LE, which is defined by three conductors 2, respectively 2a, 2b and 2c, with 2a placed above 2b and 2c, stretched between two trusses 3 and 4 and defining a span C of said line LE.
Specificatamente, secondo quanto illustrato nella figura 1, l’apparato 1 comprende un dispositivo 5 di ripresa o visione, specificato nel seguito in dettaglio nella figura 2, montato sul traliccio 3 ed atto a riprendere e controllare l’esatta posizione di elementi 7 sferici, o ad anello o disco con superficie retroriflettente fissati attorno a ciascun conduttore 2 (elemento 7a sul conduttore 2a, elemento 7b sul conduttore 2b, elemento 7c sul conduttore 2c nella figura 1). Specifically, according to what is illustrated in Figure 1, the apparatus 1 comprises a recording or viewing device 5, specified in detail below in Figure 2, mounted on the truss 3 and suitable for recording and checking the exact position of elements 7 spherical, or ring or disc with retro-reflective surface fixed around each conductor 2 (element 7a on conductor 2a, element 7b on conductor 2b, element 7c on conductor 2c in Figure 1).
La forma sferica o smussata degli elementi 7 ed il posizionamento attorno al conduttore riduce al minimo l’effetto corona e le problematiche ad esso connesse. Ulteriori elementi 11a, 11b retroriflettenti o sorgenti luminose a led dotate di alimentazione autonoma sono installate sul traliccio 4 opposto a quello 3 su cui à ̈ montato il sistema 5 ed appartenente alla stessa campata C per effettuare una misura di riferimento. The spherical or rounded shape of the elements 7 and the positioning around the conductor reduces the corona effect and the problems connected to it to a minimum. Further retroreflective elements 11a, 11b or LED light sources equipped with autonomous power supply are installed on the truss 4 opposite to that 3 on which the system 5 is mounted and belonging to the same span C to carry out a reference measurement.
L’apparato 1, secondo quanto illustrato nelle figure 1 e 2, comprende un dispositivo 5 definito da un contenitore B isolato ed a tenuta d’acqua, contenente al suo interno un gruppo S di visione comprendente una fotocamera 6 o telecamera con teleobiettivo, un computer PC dotato di scheda di acquisizione per la registrazione delle immagini o in alternativa un dispositivo tipo smartphone per l’acquisizione delle immagini e la pre-elaborazione e la trasmissione wireless, un sistema 8 ottico con sorgenti a LED per l’illuminazione degli elementi retroriflettenti 7a, 7b, 7c, 11a ed 11b di figura 1 per consentirne la ripresa da parte della fotocamera 6. The apparatus 1, according to what is illustrated in Figures 1 and 2, comprises a device 5 defined by an insulated and watertight container B, containing inside it a vision unit S comprising a camera 6 or telephoto camera , a PC computer equipped with an acquisition card for recording images or alternatively a smartphone-type device for image acquisition and pre-processing and wireless transmission, an optical 8 system with LED sources for illumination of the retro-reflective elements 7a, 7b, 7c, 11a and 11b of figure 1 to allow them to be captured by the camera 6.
All’esterno del contenitore B à ̈ presente un’antenna 14 per la trasmissione remota via wireless dei dati. Outside the container B there is an antenna 14 for wireless remote transmission of data.
Il blocco 10 mostrato nella figura 1 individua il sistema di alimentazione autonoma, specificato in maggior dettaglio in figura 2, e comprendente un contenitore A con sistema 12 di alimentazione, le batterie K e un pannello fotovoltaico 13 per l’alimentazione. The block 10 shown in Figure 1 identifies the autonomous power supply system, specified in greater detail in Figure 2, and comprising a container A with a power supply system 12, the batteries K and a photovoltaic panel 13 for power supply.
Il pannello 13 fotovoltaico à ̈ preferibilmente ma non limitatamente installato esternamente sul contenitore A, al quale à ̈ connesso mediante l’impiego di un cavo elettrico (non illustrato). The photovoltaic panel 13 is preferably but not limitedly installed externally on the container A, to which it is connected by means of an electric cable (not shown).
I dati e le immagini possono essere inviati a terra ad un dispositivo di acquisizione dati e trasmissione a distanza del tipo wireless, schematizzato con un blocco 9 nella figura 1. The data and images can be sent to the ground to a remote data acquisition and transmission device of the wireless type, schematized with a block 9 in Figure 1.
L’apparato 1 di figura 1 si basa, in uso, sul riconoscimento automatico della posizione del baricentro degli elementi 7 retroriflettenti, ed opera in tempo reale fornendo ad esempio con comunicazione wireless al dispositivo 9 o via telefono o via web satellitare l’informazione della posizione dei conduttori 2 ad una centrale remota (non illustrata). Per consentire una risoluzione abbastanza elevata della misura di posizione, viene utilizzata una fotocamera 6 digitale con un numero di pixel pari o superiore a quattro MegaPixel. The apparatus 1 of figure 1 is based, in use, on the automatic recognition of the position of the center of gravity of the retro-reflecting elements 7, and operates in real time, providing for example with wireless communication to the device 9 or via telephone or via satellite web information of the position of the conductors 2 to a remote control unit (not shown). To allow a fairly high resolution of the position measurement, a digital camera 6 with a number of pixels equal to or greater than four MegaPixels is used.
L’obiettivo della fotocamera 6 deve riprodurre l’area potenzialmente occupabile dagli elementi 7 retroriflettenti (circa 10 x 10 m) sull’elemento sensibile. Per questo à ̈ necessario utilizzare un teleobiettivo montato sulla fotocamera 6. The camera lens 6 must reproduce the area potentially occupied by the retro-reflective elements 7 (approximately 10 x 10 m) on the sensitive element. For this you need to use a telephoto lens mounted on camera 6.
Durante il giorno le misure non richiedono l’uso di sorgenti LED, mentre durante la notte o in condizioni di scarsa illuminazione vengono utilizzate sorgenti LED del dispositivo 8 a fascio concentrato, che illuminano prevalentemente la porzione P di spazio (Figura 3) dove possono muoversi gli elementi 7 retroriflettenti sui conduttori e 11 sul traliccio opposto. During the day the measurements do not require the use of LED sources, while during the night or in poor lighting conditions LED sources of the concentrated beam device 8 are used, which mainly illuminate the portion P of space (Figure 3) where they can move the retro-reflecting elements 7 on the conductors and 11 on the opposite lattice.
Nel caso di precipitazioni saranno effettuate medie su immagini successive per migliorare il rapporto segnale/rumore. In the case of precipitation, averages will be carried out on successive images to improve the signal / noise ratio.
Le immagini sono acquisite tramite mezzi in remoto ad esempio un telefono cellulare tipo smartphone o da un net PC, di tipo noto, dotati di connessione internet per la successiva elaborazione. The images are acquired by remote means, for example a mobile phone such as a smartphone or a known net PC, equipped with an internet connection for subsequent processing.
L’apparato 1 consente pertanto di rivelare la posizione dei baricentri degli elementi 7 retroriflettenti montati sui conduttori 2 con la precisione di circa cinque centimetri. The apparatus 1 therefore allows the position of the centers of gravity of the retro-reflecting elements 7 mounted on the conductors 2 to be detected with an accuracy of about five centimeters.
Le misure possono essere fornite con cadenza di circa un minuto. The measurements can be provided every one minute.
Secondo quanto illustrato nella figura 3, per rendere il monitoraggio insensibile all’effetto di eventuali variazioni dell’asse dei tralicci 3 e 4 rispetto alla verticale a causa ad esempio di forte vento ed elevate escursioni termiche, ulteriori elementi retroriflettenti di riferimento, indicati con 11a e 11b nella figura 3, sono montati sul traliccio 4 della stessa campata C opposto al traliccio 3 su cui à ̈ installata la fotocamera 6. According to what is illustrated in Figure 3, to make monitoring insensitive to the effect of any variations in the axis of the pylons 3 and 4 with respect to the vertical due, for example, to strong wind and high thermal excursions, additional reference retro-reflective elements, indicated with 11a and 11b in figure 3, they are mounted on the truss 4 of the same span C opposite the truss 3 on which the camera 6 is installed.
Dal confronto con una immagine di riferimento presa all’inizio delle misure dove vengono registrate le posizioni iniziali degli elementi 11a, 11b, retroriflettenti sul traliccio 4 e le posizioni iniziali degli elementi 7a, 7b, 7c sui conduttori 2 à ̈ quindi possibile determinare sia la variazione angolare dell’apparato 1, ovvero l’angolo Î ̧1in figura 3 rispetto alla posizione iniziale del traliccio 3 sia lo spostamento degli elementi 7a,7b e 7c. From the comparison with a reference image taken at the beginning of the measurements where the initial positions of the elements 11a, 11b, retroreflective on the truss 4 and the initial positions of the elements 7a, 7b, 7c on the conductors 2 are recorded, it is therefore possible to determine both the angular variation of the apparatus 1, ie the angle Î ̧1 in figure 3 with respect to the initial position of the lattice 3 is the displacement of the elements 7a, 7b and 7c.
Noto lo spostamento angolare dell’apparato 1, à ̈ possibile sottrarne il contributo e correggere i dati di spostamento degli elementi 7a,7b e 7c, ricavando il valore corretto del franco da terra. Once the angular displacement of apparatus 1 is known, it is possible to subtract its contribution and correct the displacement data of elements 7a, 7b and 7c, obtaining the correct value of the ground clearance.
Lo spostamento angolare Î ̧2del traliccio 4 non influenza significativamente per angoli realistici di deformazione del traliccio stesso le distanze da terra indicate con h1ed h2in figura 3 dei retro-riflettori 11a e 11b. The angular displacement Î ̧2 of the lattice 4 does not significantly affect the distances from the ground indicated with h1 and h2 in figure 3 of the retro-reflectors 11a and 11b for realistic angles of deformation of the lattice itself.
In uso, una volta installato l’apparato 1, viene impostato il valore iniziale del franco da terra, che sarà successivamente aggiornato in continua dalla rilevazione delle variazioni delle posizioni delle immagini degli elementi 7a,7b e 7c sul sensore bidimensionale della fotocamera 6. In use, once the apparatus 1 has been installed, the initial value of the ground clearance is set, which will subsequently be continuously updated by detecting the variations in the positions of the images of elements 7a, 7b and 7c on the two-dimensional sensor of the camera 6.
La semplicità dell’apparato 1 sopradescritto ridurrà i costi consentendo l’installazione di molti sensori su differenti campate della linea elettrica LE. The simplicity of the apparatus 1 described above will reduce costs by allowing the installation of many sensors on different spans of the LE power line.
I dati saranno poi inviati per la successiva analisi dell’evoluzione nel tempo del franco da terra e la correlazione con i dati di carico della linea stessa ad un computer remoto. The data will then be sent for the subsequent analysis of the evolution over time of the ground clearance and the correlation with the load data of the line itself to a remote computer.
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