Способ бесконтактного обнаружения относительной утечки тока на участке подземного токопровода и устройство для его осуществления
Использование: электроизмерения, изобретение предназначено для бесконтактных обследований коррозионного состояния подземных токопроводов при оценке их изоляционного покрытия посредством обнаружения токов утечки на участке изолированного токопровода. Сущность изобретения: устройство, реализующее способ , содержит 4 датчика магнитного провода (1, 2. 3, 4), 1 переключатель (5), 1 дифференциальный усилитель (6)., 2 нормализатора (7, 8), 1 блокиратор (9), 1 вольтметр
СОЮЗ СОВЕТСКИХ социмистических
РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 R 31/02
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СС CP (ГОСПАТЕНТ СССР)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
- К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4829240/21 (22) 05.04;90 (46) 23.11.92. Бюл. N 43 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Физико-механического института им. Г, В.Карпенко и Физико-меха-, нический институт им. Г.В.Карпенко (72)А.М.Брискин, Л.П.Дикмарова и Л,Я.Мизюк (56) Авторское свидетельство СССР
%243733, кл. G 01 R 27/16, 1969.
Авторское свидетельство СССР
М 1370626, кл. 6 01 R 31/02, 1988. (54) СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО ОБНАРУЖЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ УТЕЧКИ ТОКА
HA УЧАСТКЕ ПОДЗЕМНОГО ТОКОПРОВО Ы 1777103 А1
ДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: электроизмерения, изобретение предназначено для бесконтактных обследований коррозионного состояния подземных токопроводов при оценке их изоляционного покрытия посредством обнаружения токов утечки на участке изолированного токопровода, Сущность изобретения: устройство, реализующее способ, содержит 4 датчика магнитного провода (1, 2. 3, 4), 1 переключатель (5), 1 дифференциальный усилитель (6), 2 нормализатора (7, 8), 1 блокиратор (9), 1 вольтметр (10). 2 с.п,ф-льь 1 ил.
1777103
5 t0
20
Изобретение относится к электроизмерениям и предназначено длл бесконтактных обследований коррозионного состоянил подземных токопроводов при оценке их изоляционного покрытия посредством обнаружения токов утечки на участке изолированного токопровода.
Известен способ определения переходного сопротивления подземных метаплопроводов, который, в сущности, сводится к бесконтактному определению измененил на участке металлопровода величины протекающего по нему переменного тока путем . измерения напряженности магнитного полл, создаваемого этим током в двух то и<ах, расположенных на концах обследуемого участка металлопровода íà îдинаковых расстояниях от его оси.
Недостатком известного способа явплется необходимость точного определения расстояния от оси трубопровода для каждой точки наблюдения и низкая чувствительность к малым относительным утечкам тока, обусловленная тем, что малые утечки тока в среду определяют как разность измерений больших близких по величине абсолютных значений токов в двух сечениях трубопровода.
Известно устройство для определения переходного сопротивления подземных металлических соору>кений методом "мокрого контакта". Устройство содер>кит мипливопьтметр, дроссель, источник постоянного тока и опорный резистор. Недостатком известного устройства являешься необходимость прямого доступа к токопроводу дпя обеспечения электрического контакта.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению лвллется способ бесконтактного измерения тока утечки li8 участке подземного токопровода, Согласно известному способу производится измерение азимутальных составляющих напряженности магнитного полл в двух ближних к оси токопровода точках на концах обследуемого участка, определение их местоположения из условия равенства азимутальных составляющих напряженности магнитного поля, измерения этих составляющих в ближней и дальней от оси токопровода точках iià одном из концов обследуемого участка, измерение разности этих составляющих между ближней и дальней точками на другом конце участка и измерение разности азимутальных составляющих между дальними от оси токопровода точками llB концах обследуемого участка. Прп этом расстолние t:åæäó дальними и ближними точками на каждом из концов участка выбирается одинаковым.
Искомая величина определяется по формуле
< г11 Л НЗ1
Нз ЪНы () где Íi. Нз — соответственно напряженности азимутальных составляющих в ближней и дальней точках на одном конце участка,Н2, Н4 — на другом;
AHA< и ЛНз4 — разности напрлженностей магнитных полей в соответствующих точках.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, реализующее способ измерения относительной утечки тока, содер>кащее две штанги с укрепленными на концах каждой из них на одинаковом расстоянии друг от друга идентичными измерительными дат <иками, расположенными параллельно друг другу и пер пенди куля рн о шта н ге.
Недостатком известного способа и устройства, реализующего этот способ, является невысокая достоверность контроля, обусловленная необходимость фиксации промежуточных резупьтатон измерений и вычисления искомой величины, Целью изобретения является повышение достоверности контроля.
Поставленная цель достигается тем, что в способе бесконтактного измерения относительной утечки тока IIB участке Toi
Г!оставленнал цель достигается также тем, что в устройство, реализующее способ, 1777103 (3) содержащее две штанги с укрепленными на концах каждой из них на одинаковом расстоянии друг от друга идентичными измерительными. датчиками, располо>кенными параллельно друг другу и перпендикулярно штанге, дополнительно введен переключатель. входы которого подключены к датчикам, а выходы соединены со входами дифференциального усилителя, выход которого через первый нормализатор соединен с параллельно включенными вторым нормализэтором и блокиратором, выходы которых подключен ы к вол ьтметру.
Операции нормализации измеряемых величин, а также устройства для их реализации известны в данной области техники, однако заявляемые последовательность проведения операций нормализации и совокупность элементов, дающие положительный эффект, заключающийся в повышении достоверности измерений при коррозионном обследовании подземных токопроводов за счет исключения фиксации результатов измерений и вычислительных операций, неизвестны из прототипа и ана- логов, что дает основание считать их удовлетворяющими критерию "существенные отличия".
На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего заявляемый способ.
Устройство для бесконтактного обнаружения относительной утечки тока на участке токопровода содержит датчики 1...4 магнитного поля, два из которых (1 и 2) расположены на близких к оси токопровода концах штанг, датчик 3 расположен.на одной штанге с датчиком 1, а датчик 4 — с датчиком 2.
Расстояния между датчиками 1 и 3, 2 и 4 одинаковы, Выходы датчиков 1 — 4 соединены с переключателем 5, выходы которого соединены со входами дифференциального усилителя 6 (микросхема 140УД12). Выход дифференциального усилителя 6 через первый нормализатор 7 (микросхема 140УД12) соединен с параллельно включенными вторым нормализатором 8 и блокиратором 9, выходы которых подключены к вольтметру 10, Устройство работает следующим образом.
В первом положении переключателя 5 через дифференциальный усилитель 6 поступают сигналы с датчиков 1 и 2. Блокиратор 9 при этом разомкнут. Изменением высоты одной из штанг над осью токопровода определяют ее местоположение по нулевому показанию вольтметра 10. Во втором положении переключателя 5 на один из входов дйфференциэльного усилителя 6 посту5
55 пает сигнал от датчика 1, а на другом ее входе сигнал отсутствует. Замкнутый блокиратор 9 блокирует второй нормализатор
8, Измерением коэффициента передачи первого нормэлизатора 7 устанавливается некоторое определенное нормированное показание вольтметра 10. В следующем положении переключателя 5 на входы дифференциального усилителя 6 поступают сигналы от датчиков 2 и 4. Блокиратор 9 размыкается и изменением коэффициента передачи второго нормализатора 8 устанавливается определенное нормированное показание вольтметра 10. В следующем положении переключателя 5 на один из входов дифференциального усилителя 6 поступает сигнал от датчика 3. Блокиратор 9 блокирует второй нормализатор 8 и повторяется процедура нормализации, соответствующая второму положению переключателя 5. В последнем положении переключателя
5 на входы дифференциального усилителя 6 поступают сигналы от датчиков 3 и 4. Блокиратор 9 размыкается и по показаниям вольтметра 10, отградуированного в значениях относительной утечки тока, отсчитывается искомая ее величина. Нормэлизаторы 8 и 9 представляют собой усилители напряжения с регулируемым коэффициентом передачи, При замкнутом блокираторе 9 коэффициент передачи нормализатора 8 становится равным единице, Пусть напряжения на выходах датчиков пропорциональны напряженностям магнитного поля в соответствующих точках над осью токопровода
u -< = SH1-4. (2) где S — чувствительность каждого датчика.
Напряжение на выходе нормализатора 8 при поступлении на входы дифференциального усилителя соответствующих сигналов и разомкнутом блокираторе 9 равно
08 = 06 К К1 К2, где К вЂ” общий коэффициент передачи каналов дифференциального усилителя;
Ug — разность сигналов, поступивших на входы дифференциального усилителя; К1р— соответственно коэффициент передачи первого и второго нормализаторов.
После выбора местоположения датчиков из условия Н1 = Hz во втором положении переключателя 5 напряжение на выходе нормализатора 8 в соответствии с описанной коммутацией сигналов и состоянием блокиратора 9 равно:
Us= 0i К К>.
Операции нормализации соответствует соотношение:
01=К К! =А.
1777103
40
55 где К1 — установленный в процессе нормализации коэффициент передачи первого нормалиэатора 7, А — уровень первой нормализации.
Коэффициент передачи второго, заблокированного нормалиэатора К2 = 1, .
Иэ (3) ОпрвдЕлим К1
U8= M24 K. K1 К2 (4)
В третьем положении переключателя 5 напряжение на выходе нормализатора 8 равно
Л024 . A. К
8= 0 2
Далее получим
08= А К2"= В, 01
Второй операции нормализации соответствует соотношение
А К21= В
U1
"где Kz — измененный,. в и роцессе второй нормализации коэффициент передачи нормализатора 8;
 — уровень второй нормализации, откуда
Kz --р; — ——
1 U1 В 024 (5)
В четвертом положении переключателя 5 на вход дифференциального усилителя 6 поступает сигнал с датчика 3. С учетом того, что нормализатор 10 заблокирован (К2 = 1), напряжении на,выходе нормалиээтора 8 равно
08= 0з K K1
Третьей операции нормализации соответствует соотношение
0з K K1 = С, откуца
К1 (6)
П где K1 — новое значение коэффициента передачи первого нормализаторэ, установленное в процессе третьей нормализации;
С вЂ” уровень третьей нормализации, В последнем положении переключателя
5 на входы дифференциального усилителя 6 поступают сигналы с датчиков 3 и 4, а блокиратор разомкнут(К2 = Кг), Тогда напряжеI ние на выходе нормализатора 8 равно
08= b 0з4. К. К1 Кг =
Л0з4 01 В С
0з 024
С учетом (2) это выражение принимает следующий вид:
08 = - — А, (7)
«Л0з4 Н1 В.С и с точностью до множителя А совпадает с выражением (1), определяющим относительную утечку тока. Указанный множитель можно рассматривать кэк масш- . табный и учесть при градуировке вольтметра 10, Нормирующие уровни А, В и С удобнее выбирать одинаковыми (А =. В = С) и соответствующими, например, максимальному показанию вольтметра 10, а сам вольтметр отградуировать в единицах относительной утечки тока д 1.
Таким образом, указанные в предложенном способе последовательность и характер операций позволяют исключить из процесса измерений фиксацию (запись) промежуточных результатов измерений и соответствующих вычислений, а устройство, реализующее этот способ, позволяет осуществить указанные операции и непосредственно по показаниям вольтметра получить искомую величину относительной утечки тока, Это существенно увеличивает производительность труда при коррозионном обследовании подземных токопроводов.
Формула изобретения
1. Способ бесконтэктного обнэружения относительной утечки тока на участке подземного токопровода, заключающийся в размещении датчиков азимутальной составляющей магнитного поля в четырех точках над осью токопровода, которые расположены в начале и конце обследуемого участка и попарно разнесены на одинаковые расстояния вдоль прямых, являющихся продолжением радиусов токопровода, а местоположение двух ближних к его оси точек определяют из условия равенства в них напряженности магнитного поля, создаваемого током, протекающим вдоль токопровода, отличающийся тем, что. с целью повышения достоверности контроля, последовательно нормируют сигнал с датчика, расположенного на одном из концов в ближней к оси токопровода точке, затем нормируют разность сигналов датчиков, расположенных на втором конце, затем нормируют сигнал датчика, расположенного на первом конце в дальней от оси токопровода точке, после чего измеряют разность сигналов датчиков, расположенных на концах участка в дальних от оси токопровода точках, значение которой в результате проведенных нормировок чис- ленно совпадает с относительной утечкой тока.
2, Устройство бесконтактного обнаружения относительной утечки тока на участке подземного токопровода, содержащее две штангй с укрепленными на концах каждой из них на одинаковом расстоянии друг от друга идентичными измерительными датчи1777103
° Составитель А. Брискин
Редактор О. Стенина Техред М.Моргентал Корректор Л. Лукач
Заказ 4121 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;, 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ками, расположенными параллельно друг другу и перпендикулярно штанге, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, в него дополнительно введен переключатель, входы которого подключены к датчикам. а выходы соединены с входами дифференциального усилителя, выход которого через первый нормализатор соединен с параллельно включенными вторым нормализатором и
5 блокиратором, выходы которых подключены к вольтметру.
