Способ определения наличия дефектов проводов и кабелей в сегментах сетей с разветвленной топологией
Владельцы патента RU 2319972:
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "КАРЗА" (RU)
Изобретение относится к электроизмерительной технике и служит для определения повреждения (ОМП) в сетях электропередачи и связи. Сущность: ведущее оконечное оборудование осуществляет одновременно локационное зондирование и измерение фазы несущей, принятой от оконечного оборудования зондируемого сегмента, синхронизированного с ведущим оконечным оборудованием. Данные заносят в память микроЭВМ. Измеренное значение фазы и форму рефлектограммы сравнивают с предыдущими значениями. В случае изменения значения фазы или формы рефлектограммы определяют наличие или отсутствие дефекта в зондируемом сегменте. 2 ил.
Изобретение относится к радиотехнике, а именно к импульсной и электроизмерительной технике, и служит для определения наличия повреждения в сетях электропередачи и связи.
В настоящее время локационный способ дистанционного определения наличия повреждений линий электропередачи и связи (см. Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. - М.: Энергоиздат, 1982, 312 с.) является наиболее распространенным. Постоянное совершенствование этого способа в течение нескольких десятилетий позволило выйти на точности, недостижимые другими методами. Локационный способ обеспечивает большой диапазон измеряемых расстояний, низкую погрешность измерения. Но все это касается неразветвленных кабелей, проводов и т.д.
Значительно усложняется определение дефектов в сети со сложной разветвленной топологией (фиг.1а). Известно, что каждое место присоединения ответвления к основной линии является неоднородностью и эти неоднородности порождают многократные отражения зондирующего импульса. Экспериментальные исследования определения дефектов локационным способом показали, что в разветвленных сетях определение местоположения дефекта усложняется ввиду дополнительных отражений, которые являются помехой для импульса, идущего от дефектного места.
Существует еще одна проблема, решение которой невозможно только на основе локационного импульсного зондирования с одного (ведущего) оконечного оборудования. Упростим топологию сети до одного ответвления (фиг.1б) и предположим, что характеристики основной линии и ответвления (волновое сопротивление ρ и сопротивление нагрузки Zн) будут близки, то даже в простейшем случае, с одним ответвлением, невозможно однозначно определить на каком ответвлении находится повреждение. Еще сложнее становится ситуация при большом числе ответвлений.
Известен способ определения наличия дефектов кабельных систем с разветвленной топологией, основанный на использовании данных рефлектометрии (прототип изобретения) (см. международная заявка Soraghan J.J. Automatic fault location in cabling systems. Patent, IPN: WO 98/1370 (02.04.98)). В этом способе осуществляется сравнение составного отраженного от неоднородностей сигнала в неповрежденном кабеле с таким же сигналом в поврежденном кабеле. Точность интерпретации данных рефлектометрии повышается за счет использования априорной информации о топологии сети и откликах в неповрежденном состоянии, а на основе этих априорных данных осуществляется адаптивная фильтрация и последовательное сравнение составного отраженного сигнала.
Недостатком этого способа является то, что только по изменениям откликов на зондирующие сигналы невозможно снять неоднозначность в сети с произвольной топологией и, вследствие этого, точность способа будет невысока в случае постоянного хаотического подключения и отключения нагрузок.
Задачей данного изобретения является определение наличия дефектов электрокабеля или провода в сетях с разветвленной топологией за счет снятия неоднозначности при идентификации дефектного сегмента. Задача решается тем, что ведущее оконечное оборудование осуществляет одновременно локационное зондирование и измерение фазы несущей, принятой от ведомого оконечного оборудования, синхронизированного с ведущим оконечным оборудованием, данные заносят в память микроЭВМ, измеренное значение фазы и форму рефлектограммы сравнивают с предыдущими значениями, и в случае изменения значения фазы или формы рефлектограммы определяют наличие или отсутствие дефекта в зондируемом сегменте.
Способ осуществляется на основе мониторинга сети, который производится в конкретные моменты времени, с частотой 1 раз за большой интервал времени (например: минуту, час или сутки), что не будет влиять на выполнение основных функций сети. В критических ситуациях частота проведения мониторинга сети может быть повышена.
Способ осуществляет следующим образом.
На одном конце сети (фиг.1а) установлено оконечное оборудование А (ведущее), сочетающее в себе функции диагностики и мониторинга. Во всех ответвлениях - оконечное оборудование В (ведомое, имеющее свой уникальный адрес), выполняющее команды А.
Блок-схемы оконечного оборудования А и В представлены на фиг.2а и фиг.2б.
Основные компоненты ведущего оконечного оборудования:
I - модуль мониторинга, состоящий из (2), (3), (4), (5) и осуществляющий систематическое измерение фазы несущей приемопередатчика (6).
II - модуль трафика сети (сетевой модуль), состоящий из (6), (7), регламентирующий работу передатчика (6) оконечного оборудования В.
III - модуль диагностики (рефлектометр).
Основные элементы модулей:
1 - микроЭВМ
2 - блок синхронизации - осуществляет синхронизацию хранителей времени способом с активным ответом (способ «запрос-ответ»)
3 - хранитель времени
4 - согласованный фильтр
5 - измеритель фазы - производит измерение фазы несущей приемопередатчика (6)
6 - приемопередатчик
7 - контроллер канального и сетевого уровней
8 - рефлектометр
Способ определения наличия дефекта в сети реализуется путем одновременного импульсного зондирования сети рефлектометром (8) и измерения фазы несущей приемопередатчика (6), посланной ведомым оконечным оборудованием Bi.
1. Ведущее оконечное оборудование А по некоторому алгоритму производит опрос ведомых Bi.
2. Получив команду от А, передатчик (6) Bi, посылает в линию гармонический сигнал, соответствующий несущей передатчика (6).
3. Реализуется процедура синхронизации хранителей времени ведущего оконечного оборудования А и ведомого оконечного оборудования Bi. Оконечное оборудование А измеряет фазу принятой несущей ϕi, прошедшей предварительную согласованную фильтрацию.
4. Измеренное значение фазы запоминается в микроЭВМ (1).
5. Рефлектометр (8) снимает рефлектограмму и заносит в память микроЭВМ.
6. Измеренное значение фазы и формы рефлектограммы сравниваются с предыдущими значениями.
Теперь возможны следующие ситуации:
6.1. Рефлектограмма изменилась, фаза ϕi изменилась. В этом случае изменение рефлектограммы является реакцией на изменение в данном сегменте сети и может быть связано с подключением или отключением нагрузок или наличием каких-либо дефектов, так как фаза сигнала, принимаемого на конце длинной линии, зависит от неоднородности на каком-либо его участке.
6.2. Рефлектограмма изменилась, несущая отсутствует. В этом случае сетевой модуль позволяет определить номер отключившегося сегмента по уникальному Bi.
6.3. Рефлектограмма изменилась, фаза ϕi не изменилась. В данном сегменте изменений нет, и ведущее оконечное оборудование переходит к опросу следующего ведомого оконечного оборудования.
Представленный алгоритм позволяет по данным рефлектограммы однозначно определять сегменты, в которых возникли дефекты, а постоянный мониторинг позволяет прогнозировать с некоторой степенью точности (которая будет определяться характеристиками конкретных реализованных устройств) возникновение дефекта на линии, определять наличие несанкционированного подключения.
В качестве оконечного оборудования может быть использованы устройства, которые предназначены для приема и передачи информации (например, электромодемы), которые наряду с выполнением своих основных функций периодически осуществляют мониторинг сети. В этом случае стоимость системы диагностики возрастает незначительно, и в то же время значительно возрастает разрешающая способность способа импульсного локационного зондирования.
Положительный эффект настоящего изобретения заключается в следующем:
- решается проблема снятия неоднозначности при определении дефектов проводов, кабелей в электроэнергетических и информационных сетях с произвольной топологией;
- решается проблема установления наличия и времени несанкционированного подключения;
- становится возможным прогнозирование изменения дефектов во времени.
Таким образом, предложен перспективный способ, который может быть использован при создании приборов для определения наличия повреждения в разветвленных сетях электропередачи и связи.
Способ определения наличия дефектов проводов и кабелей в сегментах сетей с разветвленной топологией, основанный на использовании данных рефлектометрии, измеряемых ведущим оконечным оборудованием сети, отличающийся тем, что с помощью ведущего оконечного оборудования осуществляют одновременно локационное зондирование и измерение фазы несущей, принятой от оконечного оборудования зондируемого сегмента, синхронизированного с ведущим, заносят измеренное значение фазы и форму рефлекторгаммы в память микроЭВМ, сравнивают их с предыдущими значениями и в случае изменения значения фазы или формы рефлектограммы определяют наличие или отсутствие дефекта в зондируемом сегменте.
