Способ определения места повреждения линий электропередач и связи

 

Изобретение может быть использовано для определения места повреждения на линиях электропередачи и связи. Цель изобретения - достижение повышенной чувствительности при определении повреждений с высоким переходным сопротивлением. Способ основан на многократном зондировании линии импульсами напряжения, приеме отраженных импульсов, запоминании значений напряжения с линии для каждого значения временной задержки, последовательном n-ступенчатом преобразовании вычитание-усиление в течение п+1 циклов мгновенных значений напряжений для каждого времени задержки, усреднении выходного напряжения n-й ступени после п+1 цикла запоминания его усредненного значения . Предусматривается п-ступенчатое преобразование мгновенного значения напряжения вычитание-усиление для каждого значения напряжения после воздействия дестабилизирующего фактора . Производится определение места повреждения по ненулевому результату вычитания. При этом количество п ступеней и коэффициент усиления k ступени преобразования вычитаниеусиление выбирают из условия обеспечения заданной чувствительности по формуле, приведенной в описании изобретения. 1 з.п. ф-лы, Ц ил. о $ (/ с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Р1) г л! R 31/11, 31/".8

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К А BTGPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4658588/21 (22) )3.03.89 (46) 3О.lO.91. Бюл. Н 40 (72) В.А. Половников и И.А. Голуб (53) 621.317 (O88.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1177777, кл. G Лl R 31/11, 1984.

Авторское свидетельство СССР

- Ю 153 1 137, кл. С Ol R 31/11, 1987. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ И

СВЯЗИ (57) Изобретение может быть использовано для определения места повреждения на линиях электропередачи и связи. Цель изобретения - достижение повышенной чувствительности при определении повреждений с высоким переходным сопротивлением. Способ основан на многократном зондировании линии импульсами напряжения, приеме отраженных импульсов, запоминании

Изобретение относится к импульсной технике и электроиэмерениям и может быть использовано для опреде ления места повреждения с большим

1 переходным сопротивленйем в линиях электропередачи и связи.

Целью изобретения является достиже ние зада н ной чу вст ви тел ь ности при определении повреждений с высоким переходным сопротивлением путей выделения дополнительного и-ступен:чатого преобразования "вычитаниеусиление" мгновенных значений напря, М

„„80„„1688205

2 значений напряжения с линии для каждого значения временной задержки, последовательном и-ступенчатом преобразовании "вычитание-усиление" в течение и+ 1 циклов мгновенных значений напряжений для каждого времени задержки, усреднении выходного напряжения и-й ступени после n+1 цикла запоминания его усредненного значения. Предусматривается и-ступенчатое преобразование мгновенного значения напряжения вычитание-усиление" для каждого значения напряжения после воздействия дестабилизирующего фактора. Производится определение места повреждения по ненулевому результату .вычитания. При этом количество и ступеней и коэффициент усиления k ступени преобразования "вычитаниеусиление" выбирают из условия обеспечения заданной чувствительности по формуле, приведенной в описании изобретения. 1 з.п. Ф-лы, 4 ил. жения импульсной характеристики при многократном зондировании линии до () воздействия на линию дестабилизиру- Ql ,ющего фактора, такого же и-ступенчатого преобразования импульсной :.:а вЂ, рактеристики после воздействия де.стабилизирующего фактора и вычитания запоминаемых усредненных результатов: Ь этих преобразований до и после воздействия дестабилизирующего фактора, а также тем, что количество ступеней и и коэффициент усиления k ступени

ll преобразования "вычитание-усиление

1688205 выбирают иэ условия обеспечения заданной чувствительности.

На Фиг.1 представлено устройство для реализации предлагаемого способа; на Фиг.2 представлена графическая зависимость последовательной трехступенчатой трансформации импульсной характеристики "вычитание-усиление до воздействия дестабилизирующего напря- 10 жения для задержек t„, с на фиг.3 представлена трансформированная импульсная характеристика для этих же задержек после воздействия дестабилизирующего напряжения; на

Фиг.4 представлена раэностная аналоговая импульсная характеристика на экране ийдикатора, Повреждение соответствует задержке линии t 3. 20

Сущность способа основана на многократном зондировании линии импульсами напряжения, приеме отраженных импульсов, запоминании значений напряжения с линий для каждого эна - 25 чения временной задержки, воздействии на изоляцию линии дестабилизирующим фактором, вычитании значений напряжений с линии, соответствующих. одинаковым значениям временной задержки относительнс момента зондирования, при этом мгновенные значения напряжения для каждого значения временной задержки преобразуют в ряд напряжений посредством и-ступенчатого последовательного преобразования

"вычитание-усиление" в течение и+ 1 циклов„ выходное напряжение и-й ступени и+1 цикла для каждого времени задержки усредняют и запоминают

40 его усредненное значение; после воздействия дестабилизирующего фактора мгновенное значение для каждого времени задержки преобразуют в ряд наг.ряжений посредством и-ступенчатого

45 преобразования "вы литание-усиление вычитая из входногс напряжения каждой ступени преобразования ранее записанные в память напряжения для каждой ступени до воздействия дестабилизирующего Фактора и усиливая результаты вычитания в каждой ступени в k раз, выходное напряжение и-й ступени для каждого значения времени задерж ки усредняют и запоминают его ус55 редненное значение.

Запоминаемые усредненные результаты и-ступенчатого преобразования до и после воздействия дестабилиэирующего Фактора для одинаковых задержек вычитают и определяют место повреждения no времени задержки появления ненулевого результата вычи та ния .

Количество ступеней и и коэффициент усиления k ступени преобразования "вычитание-усиление" выбирают из условия обеспечения заданной чувствительности. устройство, реализующее данный способ, содержит reнератор 1 зондирующих импульсов, устройство 2 выборки мгновенного значения напряжения для каждого времени задержки, и-ступенчатый преобразователь 3 мгновенных значений напряжений "вычитание-усиление", схему 4 усреднения, аналогоцифровой преобразователя 5 (АЦП), мимикроЭВМ 6, блок 7 памяти, цифроаналоговые преобразователи 8-10 напряжений, индикатор 1 1, коммутатор 12, источник 13 дестабилизируюшего напряжения.

При этом первая выходная шина микроЭВМ 6 подключена соответственно к генератору 1 зондирующих импульсов, устройству 2 выборки мгновенных знач:. .- ий напряжения, к третьим входам и-ступенчатого преобразователя 3, вторая шина управления микроЭВМ 6 подключена к блоку 7 памяти и индикатору 11, двунаправленная шина связывает микроЭВМ и блок 7 памяти однонаправленными шинами, блок

7 памяти связан с цифроаналоговыми преобразователями 8-10 напряжений, выходы которых подключены к входам (n-ступеням) и-ступенчатого преобразователя 3, выход генератора 1 зондирующих импульсов подключен к первому входу коммутатора 12 и входу устройства 2 выборки мгновенного значения напряжения, выход которого подключен к первому входу первой ступени и-ступенчатого преобразователя, у которого выход каждой предыдущей, начиная с первой, ступени соединен с первым входом последующей, а выход и-й ".тупени, являющейся выходом и-ступенчатого преобразователя 3, соединен с входом схемы 4 усреднения выход которой подключен к входу аналого-цифрового преобразователя 5, выход АЦП 5 однонаправленной шиной соединен с микроЭВМ 6, второй вход . коммутатора 12 подключен к выходу источника 13 дестабилизирующего

82 05

М< Unp mUnp

М6Н2 2Й 2 г — m

Ц1 2К 9UAP ) 30

Mz — m

U .2N )Р

В первой ступени: вычитание:

М Unp

= U

М Н 2Н (45 Д UeSH 5 1 1

mUnp -! mU op

+ -д- =Д, + — д

2 HASH 2 во второй ступени:

5 168 напряжения, выход коммутатора 12 подключен к контролируемой линии .

Устройство работает следующим образом.

Генератор зондирующих импульсов

1 через коммутатор 12 посылает зондирующие импульсы в линию.

Устройство 2 выборки мгновенного значения напряжения для каждого для каждого времени задержки, устанавливаемого микроЭВМ 6, преобразует мгновенное значение в пропорциональное ему постоянное напряжение. Это напряжение поступает на первый вход

- первой ступени и-ступенчатого преобразователя 3 "вычитание-усиление".

Работа и-ступенчатого преобразователя 3 производится в и+1 циклов после каждого зондирования линии для каждого времени задержки.

В первом цикле напряжение 11„ щ(t, ) поступает на первый вход и-ступенчатого преобразователя и проходит беэ изменения на выход и-ступенчатого преобразователя, так как при этом микроЭВМ устанавливает на всех вторых его входах напряжения каждой ступени

U1 = U = US = Uä = О, а коэффициент усиления каждой ступени равным еди-, нице. через схему 4 усреднения промЭн ходит беэ изменения на аналого-циф.ровой преобразователь 5. МикроЭВМ 6 направляет код МЗН1(с ) .в первый массив блока / памяти - М Н.!

Во втором цикле измерения код МЗН иэ первого массива памяти M1(t;) по сигналу разрешения микроЭВМ 6 посту" пает в первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 8, причем на его

N входов (N-разрядов) поступает код

М - m, где m — число единиц младшего разряда.

Выходное напряжение ЦАП U

М| — m — U поступает на второй

2н np вход первой ступени преобразования

"вычитание-усиление". Сигналом с микроЭВМ устанавливается усиление первой ступени, равное k. При поступлении на первый вход первой ступени напряжения U+>H< в ней производится вычитание напряжений U>>z и запоминаемого 1) M (— тп

А U — — — — — ° Uм иа 2 н

Mi Unp mU op Unp (U мака --) + - - ((m+1)-2 2Я вЂ” 2 ) также уси))ение Д, k = ДU> k +

m k ° Unp

2й

Через остальные ступени и-ступенчатого преобразователя и схему усреднения величина Д К проходит беэ из1 менения в АЦП 5, преобразуется в циф15 ровой код M (t ) и через мультиплек2 1 сор микроЭВМ 6 поступает во второй массив блока 7 памяти g, k(t, ) для каждого времени задержки Д, k, В третьем цикле измерения для каждого времени задержки по сигналу разрешения микроЭВМ 6 коды М и М из первого и второго массивов блока 7 памяти МЗН и Ь, К поступают соответственно в первый и второй цифроаналоговые преобразователи 8 и 9 таким образом, что на выходах первого и второго ЦАП 8 и 9 устанавливаются нап ряжения

При поступлении U„>< на первый вход первой ступени преобразователя операция "вычитание-усиление" производится в первой и второй ступенях преобразователя, соединенных последователь

40 но. усиление

I mkUnp

1,1 =Д k + — -- — ) < МЭН 2"

55 ) mkUnР

k-U = k+

1 1 МЗи 2"

Ма- ш Unp

С (н 1) —;,<

2н 0Р I 688205 — М2 — результат преобразования второго цикла; Ь„ k — М„, - результат преобразо5

1 — Мп — результат преобразования и-го цикла.

Из этих кодов на выходах ЦАП 8-10 формируются аналоговые величины U, 1p 02,...,Uä „, используемые для вычитания в соответствующих ступенях:

11 п

k c((m + 1) k г 2

М вЂ” m

U = — — -„=- о — в первой ступе2 4 ни во втором и последующих циклах;

М2- m — во второй ступе2g п ) ни в третьем и последующих циклах;

N ii-тп

20 2 4

0 = --,-- . U — в и-й ступени, и+1 и последующих циклах.

В массиве блока памяти MPH запоминается код МЗН - М - код мгновенного значения напряжения в первом цикле зондирования. Так как все последующие значения МЗН для одного и того же значения задержки в последующих циклах преобразования не могут отличаться друг от друга больше, 30 чем в пределах стабильности параметров зондирующего сигнала, то число m выбирается из условия

М i — Б Р mUnp

2N

M< Upp mIJnp

2" 2

Мз — Ппр m Ui

U и

2Й 2И

®м ц 111) 1: >

° k = (Дik — U,) 1с

2 ) m, Я+!

2Q Iið мзм, 30иА Д мзи.зОЧД

При таком выборе числа m напряжение U<, вычитаемое из мгновенных значений напряжения (МЗН) во всех циклах зондирования, всегда меньше МЗН:

k= (Q k — U) k г

Величина Д k аналогично описанэ ному записывается в четвертом массиве блока памяти в виде кода N (t. )„

В и+1 цикле операции "вычитаниеусиление" производится в и-ступенях, на вход и-ступенчатого преобразователя поступает мгновенное значение напряжения U>>д „ на вторые входы:

45 И+i

Мi — m — -- — — ° IJ

2N

Бък

Mz. — m — — — -- ° IJ д = 2к пр, 50 М ym

U2 = 0 при Nz m, и т д

Таким образом, для каждого времени задержки сигналы, превышающие задан55 ную величину последовательно ограни1 чиваются на величину U, U 2,...,Ui,, и усиливаются, а сигналы„не превышаmU no ющие заданную величину - последо2й

° ° °

Ми — в

Б лN

Через остальные ступени и-ступенчатого преобразователя и схему усред-. нения величина Ь 1< проходит без из2 менения в АЦП 5, преобразуется в цифровой код N>(t ) и через мультиплексор микроЭВМ 6 поступает в третий массив блока 7 памяти 5 k для каждо2 го времени задержки.

В четвертом цикле измерения по сигналу микроЭВМ три ступени усиливают входные сигналы с коэффициентом усиления k, на вторые входы трех ступеней подаются с первого, второго и третьего ЦАП 8-10 налряже"(" US..

Операция "усиление-вычитание" производится в трех ступенях;

Таким образом в массиве блока памяти запоминаются коды для каждого значения задержки:

МЗН -,М вЂ” результат преобразования первого цикла;

М< -m

= —:-g- U (МЗН при М pm

2Г ilk

U 0Z МЗН при N,сm (МЗНа --.Т) mUep

N2.—

Аналогично U = — — — - U npu

Я 2М

16882С5 вательно усилйваются в каждой ступе— ни до тех пор, пока усиленный входной сигнал не превысит заданную величину, а затем уже усиленный сигнал ограничивается и снова усиливается . аналогично описанному .

Выходное напряжение и-й ступени

Л k усредняется схемой 4 в течение и следующих L-циклов, устанавливаемых микроЭВМ 6, и усредненное значение записывается в n+1 массив блока 7 памяти п 1 для.каждого значения задержки в виде кодов МЬ (М1

Схема 4 усреднения в течение пер- 15 вых Tl циклов является буферным каскадом, в течение последующих L циклов усреднения является накопителем, п+1-й цикл является первым иэ L-цикла усреднения. Выходное напряжение схемы 2р

4 в каждом из и-циклов и последнем

L-цикле по сигналу управления с микроЭВМ 6 поступает на АЦП 5, После этого коммутатор 12 отключает линию от . генератора зондирующих импульсов и подключает его к источнику 13 дестабилизирующего напряжения. После дестабилизации переходного сопротивления в месте повФ реждения коммут ат ор 1 2 снова подключает линию к генератору зондирующих импульсов. Устройство работает еще в течение L тактов для каждого времени задержки, в течение которых схемой 4 усредняется выходное напряжение и-го каскада п-ступенчатого преобразователя 3 при установке на его вторых входах с помощью управления на его вторых входах с помощью управления микроЭВМ 6 соответствен- 4р но напряжений U<, U<,...,UH для каждо.

ro значения задержки. Это усреднен.ное напряжение с помощью АЦП 5 преобразуется в код M(„„1 (t;), который для каждого времени задержки сравни- 45 вается с кодом М „,„1(;), извлекаемым из и+1 массива блока памяти b„ k.

При отсутствии повреждения К(q)q=N gal) индикатор 11 не фиксирует поврежде- е . ние. 50

m. Unp г1 1" (д п(2 — m k)

Unp, М

Для задержек t <, t < — У д, к (), 25 U (t ) (фиг. 2) превышает заданную м1И . . величину

m Unp

3 2

В

Для заде рже к 1., Т и—

U („) меньше заданной м и к

U =-, поэтому для н

m Unp

2"

Для задержки t величины

: меньше заданной величи —, ц, поэтому для нее

m Uvy

2К

13>> (t 3) величины их U = О. 4 ны U<

114(„) = U»Ä(t<) k, 9 где Ь Р - разность коэффи ц ие н тов отражения до и после дестабилизации переходного сопротивления;

При наличии повреждения для задержки t после усреднения в код преК образуется величина напряжения

ik +Л k — N(+M), где Ь - изменение мгновенного значения эа счет дестабилизации переходного сопротивления; п

М - цифровой код величины h> k, индикатор 11 фиксирует повреждение для задержки к по разности сравниваемых кодов равной М

Условие обнаружения высокоомной утечки:

m Uyn И mk Unp

2й по

- c$,k < U

2Nk ) 2Nk — - -- (Л (-. ..д (2 — т 1с) После воздействия дестабилизирующего напряжения и сравнения кодов Л> k повреждение обнаружено для задержки t, Это выражение позволяет при из1 вестной элементной базе АЦП и ЦАП (N = 10) выбрать число ступеней преобразования для обеспечения заданной чувствительности по разности коэффициента отражения ь

hI

Ф " окА

1 8820.) изменение мгновенного значения отражения от повреждения за счет стабилиза— ции ) — амплитуда зондирующего сигнала .

При заданной чунс нительности P, P можно определить n=-раметры k, n иступенчатого преобразователя "вычитание-усиление

15 при n = ?., m = 5, N = 10, U> >< .--- U<, k = 10, 5 1i (

При четырехступенчатой трансформации на той же элементной базе (N = 10) может быть достигнута чувствительность 10 - 10" (180-200 дБ, 5 10 " ЬР (5 10

Такал чувствительность позволяет обнаружить утечки (повреждения с высоким переходным сопротивлением) по"рядка 100 к0м - 100 мОм при изменении сопротивления у- ечки при дестабилизации на 1-2б.

Использование предлагаемого способа определения места повреждения, обеспечивающ)его заданную чувстви- тельность, позволяе, ог.ределить расстояние до повреждений с большим переходным сопротивлением с высокой степенью вероятноcти . Этот способ не требует обычной энергоемкой аппаратуры для снижения переходного сопротивления (устройс-н прожига,, про(>ОЙных установок I; " „д. ) . П()эт оиру обнаружение подобных l))BpHæäåíìé

При заданных параметрах 1с„ т иступенчатого преобразователя вычитание-усиление" можно определить достигаемую чувствительность

35 Я е5

5О

55 с помощью предлагаемого способа бо.пее экономично как с -,î÷êè зрения снижения =-нергозатрат, так и сокращения времени на поиск повреждения и его ремонт, не требует значительных разрушений кабеля.

Формула изобретения

1 . Способ определения места повреждения линий электропередач и связи, основанный на многократном зондировании линии импульсами напряжения, приеме отраженных импульсов, запоминании значений напряжения с линии для каждого значения временной задержки, воздействии на изоляцию линии дестабилизирующим фактором, вычитании значений напряжений с линий, соответствующих одинаковым значениям временной задержки относительно момента зондирования, определении места повреждения по времен ой задержке отличающийся тем, что,с целью достижения заданной чувстви-тельности при определении повреждений с высоким переходным сопротивлением для каждого значения временной задержки, формируют и+1+1, выборок мгновенных значений напряжения с линии, мгновенные значения напряжения для каждого времени задержки преобразуют в ряд напряжений посредством и-ступенчатого последовательного преобразования )вычитание-усиление" н течение и+ 1 циклов, причем результаты преобразования и циклов уменьшают на заданную величину, одинаковую для всех циклов, запоминают умень шенный результат преобразования или нуль, если результат преобразования меньше заданной величины, для последующего его вычитания из входных напряжений соответствующ)ей ступени, при этом запоминаемый н первом цикле результат п-ñòó)nå!-I÷àòîãо преобразования вычитают иэ мгновенного значения напряжения с линии в первой ступени преобразования, во втором и всех последующих цикяах, запоминаемый во втором цикле результат второго и-ступенчатого греобразования вычитают иэ вь ходного напряжения первой ступени, во второй ступени преобразования н третьем и последующих циклах., запоминаемый н и-м цикле результат и-го ступенчатого преобр зонания вычитают из выходного нап! . 3

14 ряжения п-1 ступени в л-й ступени преобразования в n+1 цикле, при этом коэффициент усиления последовательно от цикла к циклу наращивают, устанавливая его в первом цикле преобразования равным единице для всех ступеней преобразования, равным k в первой ступени во втором цикле, равным k в первой и второй ступенях в третьем 10 цикле, равным k во всех ступенях и-ступенчатого преобразования в n+1 и последующих L-циклах, в течение L циклов мгновенное значение напряжения для каждого времени задержки подвергают п-ступенчатому преобразованию "вычитание-усиление" в течение одного цикла, вычитая иэ входного напряжения каждой ступени преобразования запомненное напряжение для 20 каждой ступени, выходные напряжения и-й ступени и+1-ro и последующих циклов для каждого времени задержки усредняют в течение L-циклов и запоминают усредненные мгновенные значения напряжений для каждого значения задержки после воздействия дестабилизирующего напряжения мгновенное значение для каждого времени задержки вновь подвергают и-ступенчатому преобразованию "вычитаниеII усиление" в течение и+1 циклов, причем результаты преобразования и циклов уменьшают на заданную величину, одинаковую для всех циклов, запомина° ют уменьшенный результат преобразования или нуль, если результат преобразования меньше заданной величины,. для последующего его вычитания из входных напряжений соответствующей

40 ступени, при этом запоминаемый в пер-. вом цикле результат и-ступенчатого преобразования вычитают из мгновенно

ro "значения напряжения в первой ступени преобразования во втором и

45 всех последующих циклах, запоминаемый во втором цикле результат второro n-ступенчатого преобразования вычитают из выходного напряжения первой ступени, во второй ступени преобразования в третьем и последующих циклах, запоминаемый в п-м цикле результат и-го ступенчатого преобразования вычитают из выходного напряжения п — 1-ступени в и-й ступени преобразования в и+ 1 цикле, при этом коэффициент усиления последовательно от цикла к циклу наращивают, устанавливая его в первом цикле преобразования равным единице для всех ступеней преобразования, равным k в первой ступени во втором цикле равным k в первой и второй ступенях в третьем цикле, ра вным k во всех ступенях и-ступенчатого преобразова-ния в n+1 и последующих L — циклах, в течение L-циклов мгновенные значения напряжения для каждого времени задержки подвергают и-ступенчатому преобразованию "вычитание-усиление" в течение одного цикла, вычитая из входного напряжения каждой ступени преобразования запоминаемое напряже— ние для каждой ступени, выходные напряжения и-й ступени n+ 1-го и последующих циклов для каждого времени задержки усредняют в течение L-циклов и запоминают его усредненные значения, запоминаемые усредненные результаты и-ступенчатого преобразования до и после воздействия дестабилизирующего напряжения для одинаковых задержек вычитают и определя— ют место повреждения по времени задержки появления ненулевого результата вычитания.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что количество и ступеней и коэффициент усиления ступени преобразования "вычитаниеусиление" выбирают из условия обеспечения заданной чувствительности.

>688205

4 4 юг Ф

Составитель В. Коваленко

Редактор Т. Лошкарева Техред А.Кравчук Корректор Н. Ревская !

Заказ 3707 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113935, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул.Гагарина, 191 t