Способ определения места повреждения линий электропередачи и связи и устройство для его осуществления



Способ определения места повреждения линий электропередачи и связи и устройство для его осуществления
Способ определения места повреждения линий электропередачи и связи и устройство для его осуществления
Способ определения места повреждения линий электропередачи и связи и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2446407:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (RU)

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано при создании приборов для определения места повреждений линий электропередачи и связи.

Заявлен способ определения места повреждения линий электропередачи и связи, заключающийся в излучении в линию электропередачи и связи гармонических колебаний различных частот последовательно во времени и последующем определении по принятым отраженным сигналам коэффициента отражения Г(fi). Расстояние до дефекта определяют по формуле: xд=xmin+s·Δx, где xmin - нижняя граница области возможного положения дефекта, Δх - шаг, s - номер максимального значения мощности. Для осуществления данного способа предложено устройство для определения места повреждения линий электропередачи и связи, содержащее блок индикации, связанный с вычислительным блоком, выходы которого связанны с входами генератора, приемника и переключателя соответственно. Устройство содержит направленный ответвитель, соединенный одним из входов с выходом генератора, а двумя другими входами - с соответствующими выходами переключателя, соединенного с приемником. Технический результат: устранение «мертвой зоны» при сохранении дальности действия и точности измерения расстояния до дефекта. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретения относятся к электроэнергетике и могут быть использованы при создании приборов для определения места повреждений линий электропередачи и связи.

Известны способ и устройство для определения места повреждения линий электропередачи и связи (патент РФ №2073253, кл. G01R 31/11, 1997), согласно способу и устройству для определения места повреждения линий электропередачи и связи в линию посылают зондирующие импульсы напряжений, принимают отраженные импульсы, запоминают значения напряжения с линии для каждого значения временной задержки, определяют место повреждения по временной задержке отраженного от импульса относительно зондирующего. Для исключения паразитных переотражений производят согласование выходного сопротивления генератора зондирующих импульсов с волновым сопротивлением линии. Устройство для определения места повреждения линий электропередачи и связи содержит блок синхронизации, генератор зондирующих импульсов, приемник, блок индикации, вычислительный блок.

Наиболее близкими техническими решениями к предлагаемым способу и устройству является способ и устройство для его осуществления (патент РФ №2330298, кл. G01R 31/11 от 03.07.2006).

Согласно способу-прототипу в линию передачи посылают зондирующие импульсы напряжения. Определяют место повреждения по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего. Далее излучают квазинепрерывный колебательный сигнал, представляющий собой импульсы напряжения, мгновенные значения которых получены суммой гармонических составляющих двух и более частот. Принимают отраженный сигнал в моменты времени, соответствующие предварительно определенному месту повреждения. Уточняют дальность до места повреждения по фазочастотному спектру. Устройство-прототип содержит вычислительный блок и связанные с ним генератор зондирующих импульсов, приемник, блок индикации, управляемый переключатель с каналом управления от вычислительного блока. Переключатель выполнен с возможностью подключения к контролируемой линии электропередачи или связи. При этом по меньшей мере один выход генератора зондирующих импульсов и один вход приемника связаны переключателем.

Недостатком способа и технического решения - устройства согласно прототипу - патенту РФ №2330298 является наличие «мертвой зоны», участка линии передачи и связи, в пределах которого диагностика повреждений невозможна. Наличие «мертвой зоны» связано с тем, что при посылке в линию передачи импульсного сигнала отраженный сигнал не может быть принят в течение времени продолжительности зондирующего сигнала τи, таким образом, измеряемое расстояние не может быть меньше, чем , где VФ - значение фазовой скорости волны в линии передачи [см., например, Справочник по радиолокации. Под ред. М. Скольника. Нью-Йорк, 1970. Пер. с англ. (в четырех томах) под общей ред. К.Н.Трофимова. Том 1. Основы радиолокации. Под ред. Я.С.Ицхоки, М., Сов. радио, 1976., стр.105].

Задачей изобретения является устранение «мертвой зоны» при сохранении дальности действия и точности измерения расстояния до дефекта.

Решаемая задача в способе определения места повреждения линий электропередачи и связи, заключающемся в излучении в линию электропередачи и связи гармонических колебаний различных частот, приеме отраженных сигналов, определении расстоянии до дефекта по фазочастотному спектру отраженного сигнала, достигается тем, что гармонические колебания на каждой fi из N частот излучают последовательно во времени, определяют по принятым отраженным сигналам коэффициенты отражения Г(fi), измеренные значения умножают на М значений , где xm=xmin+m·Δх, Δх - шаг (дискрет значений), xmin - нижняя граница области возможного расстояния до дефекта, полученные М значений запоминают, для каждого из М значений ожидаемой дальности хm суммируют значения измеренных коэффициентов отражения, умноженных на значения и определяют значения мощностей по формуле находят максимальное из них и его номер s и определяют расстояние до дефекта по формуле: .

Решаемая задача в устройстве определения места повреждения линий электропередачи и связи, содержащем блок индикации, связанный с вычислительным блоком, выходы которого связанны с входами генератора, приемника и переключателя соответственно, достигается тем, что содержит направленный ответвитель, соединенный одним из входов с выходом генератора, а двумя другими входами - с соответствующими выходами переключателя, соединенного с приемником.

На фиг.1 показана схема осуществления измерения расстоянии до дефекта.

На фиг.2 показана зависимость расчетного значения мощности для кабельной линии связи длиной 200 м, содержащей дефект, расположенный на расстоянии 100 м от начала линии.

На фиг.3 показано устройство определения места повреждения линий электропередачи и связи, включенное в линию электропередачи и связи.

На фиг.4 показана схема алгоритма обработки сигнала для вычислительного блока.

Устройство определения места повреждения линий электропередачи и связи для осуществления способа определения места повреждения линий электропередачи и связи, изображенного на фиг.3, содержит: блок индикации 1, связанный с вычислительным блоком 2, выходы которого связаны с входами генератора 3, приемника 4, переключателя 5 соответственно, направленный ответвитель 6, соединенный одним из входов с выходом генератора 3, а двумя другими входами с соответствующими выходами переключателя 5, соединенного с приемником 4. На фиг.3 показана линия электропередачи и связи 7.

Рассмотрим осуществление способа определения места повреждения линии электропередачи и связи и работу устройства определения места повреждения линий электропередачи и связи, изображенного на фиг.3.

Согласно предлагаемому способу определения места повреждения линий электропередачи и связи, для ряда частот fi, соответствующих f, осуществляют возбуждение в линии электропередачи электромагнитной волны и измерение комплексного коэффициента отражения. Для единственного дефекта указанный коэффициент отражения равен

где VФi и αi - средняя скорость и затухание волны в линии передачи на частоте fi. Повторяют измерения для N значений частот fi и запоминают величины . Шкала дальностей в пределах от xmin (минимального значения) до хmax (максимального значения) разбивается на М интервалов с шагом Δx=(xmax-xmin)/M, соответствующим требуемой точности измерения. Для каждого значения ожидаемого расстояния до дефекта xi=Xmin+Δxi, i=0…M.

Каждый измеренный коэффициент отражения на частоте fi умножают на величину , что эквивалентно сдвигу по фазе, и суммируют для всех значений частот

Максимальное значение достигается при значении хm соответствующей ожидаемого расстояния хд, все слагаемые в сумме являются синфазными. Таким образом, расстоянию до дефекта соответствует значение m=s, при котором величина максимальна

Измерение комплексного коэффициента отражения технически реализуемо даже при использовании в качестве зондирующего немодулированного монохроматического сигнала [см. например, Двояршин Б.В. Метрология и радиоизмерения: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений - М.: Издательский центр «Академия», 2005, стр.213].

Измерения согласно предлагаемому способу определения места повреждения линий электропередачи и связи может быть осуществлено при любых малых расстояниях до дефекта, т.е. поставленная цель, а именно устранение «мертвой зоны», достигается. В части точности измерения предлагаемый способ определения места повреждения линий передачи и связи не уступает прототипу при равных значениях полосы частот [см., например, Теоретические основы радиолокации. Под ред. Ширмана Я.Д. Учебное пособие для ВУЗов - М.: Советское радио, 1970, стр.340].

Определение расстояния до дефекта, согласно заявляемому способу определения места повреждения линий электропередачи и связи, осуществляют следующим образом (см фиг.1). В линии электропередачи и связи возбуждают электромагнитную волну на частоте f1. Коэффициент отражения нагруженной линии электропередачи и связи от дефекта на расстоянии хд равен

где Vф(f1) и α(f1) - фазовая скорость и коэффициент затухания волны на частоте f1. Гд - коэффициент отражения от дефекта [см., например, Д.М.Сазонов, А.Н.Гридин, Б.А.Мишустин. Устройства СВЧ: Учеб. пособие / Под ред. Д.М.Сазонова. - М.: Высшая школа, 1981, стр.23].

Измеренное значение коэффициента отражения умножают на М значений , где xm=xmin+m·Δх, Δх - шаг (дискрет значений), xmin - нижняя граница области возможного положения дефекта. Результат умножения соответствует сдвигу по фазе отраженной волны на величину . Получают М значений .

Далее процесс повторяют для частоты f2, f3, …fN. Значение ширины полосы частот Δf=[fmin, fmax] и величину дискрета выбирают из условия требуемой точности измерения, [см., например, Теоретические основы радиолокации. Под ред. Ширмана Я.Д. Учебное пособие для ВУЗов - М.: Советское радио, 1970, стр.190].

Для каждого из М значений ожидаемой дальности хm суммируют значения измеренных коэффициентов отражения, сдвинутых по фазе на величины и определяют значения его мощности

Среди значений максимальным является такое s-е значение, которое соответствует истинному расстоянию до дефекта xд≈xs, т.к. при этом все члены суммы являются вещественными и положительными.

Таким образом, находя максимальное значение

Определяют его номер - s, а измерение значения расстояния до дефекта вычисляют как хд=xmin+s·Δх.

На фиг.2 показана зависимость расчетного значения мощности для кабельной линии связи, длиной 200 м, содержащей дефект, расположенный на расстоянии 100 м от начала линии электропередачи и связи.

Устройство определения места повреждения линий электропередачи и связи, представленного на фиг.3, работает следующим образом. Вычислительный блок 2 формирует сигнал - команду генератору 3 для генерации колебания на частоте f1. На входы приемника 4 поступают сигналы на частоте f1, пропорциональные амплитуде падающей и отраженной волны и После оцифровки эти сигналы поступают в вычислительный блок 2 в цифровой форме. Далее процесс повторяется для значений частот f2…fм. В вычислительном блоке 2 осуществляется цифровая обработка согласно заявляемому способу определения места повреждения линий электропередачи и связи. Схема алгоритма обработки приведена на фиг.4.

Заявляемое устройство определения места повреждения линий электропередачи и связи может быть реализовано следующим образом. Генератор может быть выполнен на основе известных устройств с синтезатором частоты. Направленный ответвитель в зависимости от диапазона частот - на основе связанных линий, электропередачи или на дискретных элементах. Направленные ответвители указанного вида широко применяются в измерительной технике, в частности в приборах для измерения коэффициента стоячей волны и ослаблений, выпускаемых промышленностью. Вычислительный блок может быть выполнен на основе микро ЭВМ, содержащий центральный процессор достаточного быстродействия, оперативную память умеренной емкости и устройство ОЗУ, например на основе приборозарядовой связи. Индикатор - любого типа, например, жидкокристаллический.

1. Способ определения места повреждения линий электропередачи и связи, заключающийся в излучении в линию электропередачи и связи гармонических колебаний различных частот, приеме отраженных сигналов, определении расстоянии до дефекта по фазочастотному спектру отраженного сигнала, отличающийся тем, что гармонические колебания на каждой fi из N частот излучают последовательно во времени, определяют по принятым отраженным сигналам коэффициенты отражения Г(fi), измеренные значения умножают на М значений ,
где xm=xmin+m·Δx,
Δх - шаг (дискрет значений),
xmin - нижняя граница области возможного положения дефекта; полученные М значений запоминают, для каждого из М значений ожидаемой дальности хm суммируют значения измеренных коэффициентов отражения умноженных на значения и определяют значения мощностей по формуле: , находят максимальное из них: и его номер s и определяют расстояние до дефекта как xд=xmin+s·Δx.

2. Устройство для определения места повреждения линий электропередачи и связи, содержащее блок индикации, связанный с вычислительным блоком, выходы которого связанны с входами генератора, приемника и переключателя соответственно, отличающееся тем, что содержит направленный ответвитель, соединенный одним из входов с выходом генератора, а двумя другими входами с соответствующими выходами переключателя, соединенного с приемником.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системной автоматике и релейной защите, и предназначено для реализации в устройствах определения места повреждения линий электропередачи (ЛЭП), в устройствах контроля погасания дуги ЛЭП, измерительных органах дистанционной защиты.

Изобретение относится к радиолокационным технологиям для дистанционного определения места повреждения высоковольтных линий (ВЛ), характеризующихся большим количеством неоднородностей.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для определения мест повреждения (ОМП) в сетях электропередачи и связи. .

Изобретение относится к диагностике линий электропередач и предназначено для измерения расстояния до места повреждения, а также выделения поврежденного ответвления в разветвленной электрической сети.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано при создании приборов для определения места повреждений линий электропередачи и связи. .

Изобретение относится к электроизмерительной технике и служит для определения повреждения (ОМП) в сетях электропередачи и связи. .

Изобретение относится к электротехнике и направлено на повышение помехоустойчивости и уменьшение влияния параметров сети на работу устройства. .

Изобретение относится к технике для обнаружения повреждений в линиях электропередач и предназначено для измерения расстояния до места повреждения, а также выделения поврежденного ответвления в разветвленной электрической сети.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и средствам диагностирования и может быть применено для контроля дефектов изоляционных элементов высоковольтных линий электропередачи, а также определения места расположения дефектного изолятора на линии.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, и может быть использовано для генерирования гармонических сигналов в составе измерительного комплекса для реализации индукционного метода поиска и диагностики подземных коммуникаций

Изобретение относится к электротехнике, в частности может быть применено для построения автоматических локационных показателей места повреждения ЛЭП. Технический результат: повышение точности. Сущность: излучают в линию зондирующий электрический импульс, принимают импульс, отраженный от места повреждения линии. Повторяют процесс излучения и приема электрических импульсов, причем излучение импульсов, начиная со второго, осуществляют в момент приема импульсов, отраженных от места повреждения линии. Расстояние до повреждения оценивают по частоте повторения принимаемых импульсов. 1 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано при создании приборов для определения места повреждений линий электропередачи и связи. Технический результат: обеспечение возможности обнружения слабых дефектов, расположенных вблизи основного дефекта. Сущность изобретения: излучают в линию гармонические колебания различных частот последовательно во времени. Принимают отраженные сигналы. Определяют по принятым отраженным сигналам коэффициенты отражения Г(fi). Умножают коэффициенты отражения на M значений e j 4 π ⋅ f n x m V ф , где xm=xmin+m·Δx, Δx - шаг (дискрет значений), xmin - нижняя граница области возможного положения дефекта. Запоминают полученные M значений. Определяют значения мощностей отраженных сигналов дважды по формулам: | U m 1 | 2 = | ∑ i = 1 N A n Г ( f i ) e j 4 π f i x m V ф | 2 и | U m 2 | 2 = | ∑ i = 1 N 1 A n Г ( f i ) e j 4 π f i x m V ф − ∑ i = N 1 N A n Г ( f i ) e j 4 π f i x m V ф | 2 , где 1<N1<N. Далее определяют значения мощности отраженных сигналов Um как разность первого и второго значений мощностей, исключая отрицательные значения: | U m | 2 = { | U m 1 | 2 − | U m 2 | 2     | U m | 2 > 0 0                          | U m | 2 ≤ 0 , и по максимальному значению определяют место повреждения. 5 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к способам контроля качества электрических контактов. Способ может быть использован для проведения диагностики и оценки качества электрических контактов в электрических цепях. Сущность: воздействуют на электрический контакт тестовым видеоимпульсным сигналом x(t). Регистрируют тестовый видеоимпульсный сигнал x(t). Принимают от электрического контакта сигнал-отклик u1(t) на тестовый видеоимпульсный сигнал. Повторно воздействуют тестовым видеоимпульсным сигналом с постоянным смещением. Регистрируют тестовый видеоимпульсный сигнал с допустимой нестабильностью формы [x(t)+Δx(t)] при повторном воздействии. Принимают от электрического контакта сигнал-отклик u2(t) на повторное воздействие тестовым видеоимпульсным сигналом. Вычисляют характеристику нелинейности ε*(t). Сравнивают полученное значение ε*(t) со значением ε*(t), измеренным для заведомо качественного электрического контакта. По результату сравнения определяют качество контакта. Технический результат: уменьшение влияния нестабильности параметров тестового сигнала на результат вычисления характеристики нелинейности электрического контакта. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения мест повреждения на кабельных линиях электропередачи и связи. Сущность: устройство содержит импульсный измеритель, радиотелефон, источник радиоактивного излучения, который установлен в центре свинцового контейнера в расположенном по его оси симметрии вертикальном канале. В нижней части свинцового контейнера установлено механическое затворное устройство, состоящее из свинцовой крышки, по центру которой выполнен вертикальный узконаправленный выходной канал, расположенный на одной оси с вертикальным каналом свинцового контейнера, и установленного внутри свинцовой крышки свинцового затвора с вертикальным проходным каналом, смещенным относительно оси симметрии свинцового контейнера влево, прижимаемого к нижней части свинцового контейнера прижимными пружинами с шариками и имеющего возможность плавно перемещаться вдоль нее до полного совмещения вертикального проходного канала свинцового затвора с вертикальным каналом свинцового контейнера и вертикальным узконаправленным выходным каналом свинцовой крышки по оси симметрии свинцового контейнера. Свинцовый затвор торцевыми частями упруго связан со свинцовой крышкой распорными пружинами и своей левой стороной соединен посредством гибкого троса, находящегося в стальной оболочке, с кнопкой дистанционного управления. Технический результат: снижение радиационного воздействия радиоактивного излучения на оператора, перемещающего источник радиоактивного излучения, повышение точности определения места повреждения кабеля путем снижения рассеивания γ-излучения. 2 ил.
Наверх