Способ определения места повреждения кабельной линии

Изобретение относится к метрологии. Способ определения места повреждения кабеля заключается в том, что зондируют измеряемую кабельную линию импульсами напряжения, принимают импульсы, отраженные от неоднородностей волнового сопротивления, выделяют отраженные от неоднородностей волнового сопротивления импульсы на индикаторе с временной разверткой луча, соответствующие месту повреждения кабеля, вычисляют расстояние до места повреждения кабеля по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего по формуле, учитывающей расстояние до места повреждения кабеля, определенное по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего, скорость распространения электромагнитной волны в кабельной линии, время задержки отраженного сигнала относительно зондирующего, мкс; скорость распространения электромагнитной волны в вакууме, коэффициент укорочения электромагнитной волны в кабельной линии. Затем вычисляют коэффициент укрутки, с учетом которого вычисляют уточненное расстояние до места повреждения кабеля по формуле, учитывающей уточненное расстояние до места повреждения кабеля, коэффициент укрутки, расстояние до места повреждения кабеля, определенное по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего. Коэффициент укрутки вычисляют с учетом коэффициента укрутки, длины шага скрутки, шага скрутки, коэффициента скрутки. Технический результат – повышение точности измерений. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к области электротехники и электроники, а именно к эксплуатации кабельных линий электропередачи и связи, и может быть использовано при определении мест повреждения в них импульсным методом с помощью импульсных рефлектометров.

Известен способ определения места повреждения кабеля (а.с. №1817044 А1, авторы В.В. Кокарев и С.Г. Павлов), при котором в поврежденную цепь подземного кабеля посылают импульсный сигнал, фиксируют отраженный сигнал на импульсной характеристике поврежденной цепи, запоминают местоположение сигнала на импульсной характеристике поврежденного кабеля, затем посылают зондирующий сигнал во вспомогательную пару проводов, проложенных по поверхности Земли вдоль подземного кабеля, с искусственно выполненным первым повреждением в этой паре, запоминают отраженный сигнал от этого искусственно созданного повреждения и сравнивают с отраженным сигналом от повреждения в подземном кабеле, в случае несовпадения передних фронтов названных отраженных сигналов процесс зондирования искусственно выполненных второго, третьего и т.д. повреждений на вспомогательной паре и сравнения отраженных сигналов от этих повреждений и повреждения в подземном кабеле продолжают до тех пор, пока передние фронты отраженных импульсов от повреждения во вспомогательной паре и повреждения в подземном кабеле не совпадут, по месту расположения последнего искусственного повреждения определяют расположение места повреждения подземного кабеля.

Однако при реализации такого способа необходимо прокладывать по поверхности земли вспомогательную пару, сравнимую по длине с кабельной линией, которая может достигать от сотен метров до нескольких километров, что трудно выполнимо технически и невыгодно экономически.

Кроме того, такой способ не учитывает скрутку жил как подземного кабеля, так и вспомогательной пары, имеющих достаточно большое различие, влияющее на точность определения места повреждения подземного кабеля.

Кроме этого, известный способ не учитывает разницу в коэффициентах укорочения γ (γ=c/ν - коэффициент укорочения электромагнитной волны в кабельной линии, где ν - скорость распространения электромагнитной волны в кабельной линии, м/мкс; с - скорость распространения электромагнитной волны в вакууме (с=299,79 м/м)) в подземном кабеле и во вспомогательной паре, а в связи с тем, что диэлектрическая проницаемость материалов, из которых изготовлены жилы подземного кабеля и вспомогательной пары, различна, скорость распространения электромагнитной волны в них также различна, следовательно, погрешность определения места повреждения кабеля известным способом возрастает.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и принятым авторами за прототип является метод импульсной рефлектометрии для определения повреждений кабельных линий (Техническое описание и инструкция по эксплуатации измерителя неоднородностей Р5-13, 1987, С. 3-8, Тарасов Н.А. Использование метода импульсной рефлектометрии для определения повреждений кабельных линий. http://reis205.narod.ru/metod.htm. найдено 9.12.2016 г.), при котором зондируют измеряемую кабельную линию импульсами напряжения, принимают импульсы, отраженные от неоднородностей волнового сопротивления, выделяют отраженные от неоднородностей волнового сопротивления импульсы на индикаторе с временной разверткой луча, соответствующие месту повреждения кабеля, вычисляют расстояние до места повреждения кабеля по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего по формуле:

где Lx - расстояние до неоднородности волнового сопротивления, принимаемое равным расстоянию до места повреждения кабеля, м; ν - скорость распространения электромагнитной волны (ЭМВ) в кабельной линии, м/мкс; tз - время задержки отраженного сигнала относительно зондирующего, мкс; с - скорость распространения ЭМВ в вакууме (с=299,79 м/мкс); γ=c/ν - коэффициент укорочения электромагнитной волны в кабельной линии.

Скорость ν распространения ЭМВ в кабельной линии зависит от материала изоляции жил кабеля, а точнее от диэлектрической проницаемости материала изоляции ε.

Импульс распространяется в кабеле со скоростью сигнала ν, которая является характеристикой кабеля. Эта скорость может быть примерно описана через относительную диэлектрическую проницаемость материала изоляции и вычислена по формуле:

где с - скорость распространения ЭМВ в вакууме (с=299,79 м/мкс), ε - диэлектрическая проницаемость материала изоляции.

Недостатком такого способа определения места повреждения кабельной линии является высокая погрешность, обусловленная тем, что в способе при определении расстояния до неоднородности волнового сопротивления (места повреждения кабеля) учитывается только электрическая длина кабеля и не учитывается скрутка жил кабеля. Известно (Превезенцев В.А., Ларина Э.Т. Силовые кабели и высоковольтные кабельные линии. М.: изд-во «Энергия», 1970, с. 245), что скрутка жил кабеля приводит к их укрутке, в результате чего геометрическая длина скрученных жил будет меньше их электрической длины. То есть геометрическая и электрическая длины кабеля, жилы которого скручены, не совпадают. Вследствие этого расстояние до неоднородности волнового сопротивления (места повреждения кабеля), определенное известным способом, не совпадает с фактическим расстоянием до неоднородности волнового сопротивления (места повреждения кабеля).

Скрутка жил кабеля характеризуется такими показателями, как шаг скрутки Н (длина одного полного витка скрученной жилы, измеренная вдоль оси кабеля), коэффициент скрутки m, диаметр кабеля D и коэффициент укрутки Ку.

Коэффициент скрутки определяется по формуле:

где m - коэффициент скрутки, Н - шаг скрутки, D - диаметр кабеля.

Если сделать развертку витка любой из скрученных жил измеренного вдоль оси кабеля, то его длина L1 определяется по формуле (Превезенцев В.А., Ларина Э.Т. Силовые кабели и высоковольтные кабельные линии. М.: изд-во «Энергия», 1970, с. 245):

где L1 - длина одного полного витка скрученной жилы, m - коэффициент скрутки, Н - шаг скрутки.

Укрутка (приращение длины L1 к шагу Н скрутки) равна:

Коэффициент укрутки Ку равен отношению длины L1 одного полного витка скрученной жилы к шагу скрутки H:

Задачей предлагаемого изобретения является усовершенствование способа определения места повреждения кабельной линии, обеспечивающее повышение точности определения места повреждения кабельной линии.

Технический результат заявленного изобретения состоит в уменьшении погрешности определения места повреждения кабельной линии с одновременным уменьшением объема выполняемых работ по устранению повреждения кабеля.

Технический результат достигается тем, что в способе определения места повреждения кабельной линии, заключающемся в том, что зондируют измеряемую кабельную линию импульсами напряжения, принимают импульсы, отраженные от неоднородностей волнового сопротивления, выделяют отраженные от неоднородностей волнового сопротивления импульсы на индикаторе с временной разверткой луча, соответствующие месту повреждения кабеля, вычисляют расстояние до места повреждения кабеля по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего по формуле (1):

где Lx - расстояние до места повреждения кабеля по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего, м; ν - скорость распространения электромагнитной волны в кабельной линии, м/мкс; tз - время задержки отраженного сигнала относительно зондирующего, мкс; с - скорость распространения электромагнитной волны в вакууме (с=299,79 м/мкс); γ=c/ν - коэффициент укорочения электромагнитной волны в кабельной линии, дополнительно вычисляют коэффициент укрутки, с учетом которого вычисляют уточненное расстояние до места повреждения кабеля по формуле:

где L - уточненное расстояние до места повреждения кабеля; Ку - коэффициент укрутки, Lx - расстояние до места повреждения кабеля по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего, м; при этом коэффициент укрутки вычисляют по формуле (6):

где L1 - длина одного полного витка скрученной жилы, m - коэффициент скрутки, Н - шаг скрутки, - укрутка (приращение длины L1 к шагу H скрутки).

Повышение точности определения места повреждения кабельной линии достигается за счет уточнения расстояния до места повреждения кабеля, вычисленного по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего, путем вычисления его с учетом коэффициента укрутки по формуле (6).

Уменьшение объема выполняемых работ (а именно земляных работ) по устранению повреждения кабеля обусловлено повышением точности определения места его повреждения.

Заявляемый способ определения места повреждения кабельной линии реализуется следующим образом:

- зондируют измеряемую кабельную линию импульсами напряжения,

- принимают импульсы, отраженные от неоднородностей волнового сопротивления,

- выделяют отраженные от неоднородностей волнового сопротивления импульсы на индикаторе с временной разверткой луча, соответствующие месту повреждения кабеля,

- вычисляют расстояние до места повреждения кабеля по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего по формуле (1),

- вычисляют коэффициент укрутки по формуле (6),

- вычисляют с учетом коэффициента укрутки уточненное расстояние до места повреждения кабеля по формуле (7).

Например, при сечении кабеля 240 мм2:

а) при реализации способа по прототипу - Lx=9087,52 м:

- зондируют измеряемую кабельную линию импульсами напряжения,

- принимают импульсы, отраженные от неоднородностей волнового сопротивления,

- выделяют отраженные от неоднородностей волнового сопротивления импульсы на индикаторе с временной разверткой луча, соответствующие месту повреждения кабеля,

- вычисляют расстояние до места повреждения кабеля по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего по формуле (1):

б) при реализации заявляемого способа - L=8979,76 м:

- зондируют измеряемую кабельную линию импульсами напряжения,

- принимают импульсы, отраженные от неоднородностей волнового сопротивления,

- выделяют отраженные от неоднородностей волнового сопротивления импульсы на индикаторе с временной разверткой луча, соответствующие месту повреждения кабеля,

- вычисляют расстояние до места повреждения кабеля по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего по формуле (1):

- вычисляют коэффициент укрутки по формуле (6):

и сводят коэффициенты скрутки и соответствующие им коэффициенты укрутки в таблицу 1.

На практике при изготовлении кабелей напряжением 6-10 кВ коэффициент скрутки m для круглых жил принимается равным 20-60. В таблице 1 приведены значения коэффициента укрутки Кy круглых жил, рассчитанные по формуле (6), в зависимости от коэффициента скрутки m [РД-16. 405-87, табл. 8].

- вычисляют с учетом коэффициента укрутки уточненное расстояние до места повреждения кабеля по формуле (7), которое оказалось равным

Тогда погрешность определения места повреждения кабеля, устраняемая предлагаемым способом, равна: ΔL=9087,52-8979,76=107,76 м.

В таблице 2 показаны расстояния до места повреждения кабеля сечением 240 мм2, определенные при коэффициенте скрутки m=20 и соответствующем ему коэффициенте укрутки Ку=1,012, определенные известным из прототипа способом (Lx=9087,52 м) и заявленным способом (L=8979,76 м). Погрешность определения места повреждения кабеля, устраняемая предлагаемым способом, равна ΔL=107,76 м.

Таким образом, из приведенного примера, сведенного в таблицу 2, видно, что предлагаемый способ позволяет более точно обнаружить место повреждения кабельной линии. Более точное обнаружение места повреждения кабельной линии позволяет в свою очередь уменьшить объем работ, выполняемых по устранению повреждения (а именно уменьшить объем земельных работ: уменьшение объема извлекаемого грунта, в котором уложена кабельная линия, и, соответственно, уменьшение объема работ по засыпке кабеля извлеченным грунтом после устранения повреждения).

1. Способ определения места повреждения кабеля, заключающийся в том, что зондируют измеряемую кабельную линию импульсами напряжения, принимают импульсы, отраженные от неоднородностей волнового сопротивления, выделяют отраженные от неоднородностей волнового сопротивления импульсы на индикаторе с временной разверткой луча, соответствующие месту повреждения кабеля, вычисляют расстояние до места повреждения кабеля по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего по формуле:

где Lx - расстояние до места повреждения кабеля, определенное по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего, м; ν - скорость распространения электромагнитной волны в кабельной линии, м/мкс; tз - время задержки отраженного сигнала относительно зондирующего, мкс; c - скорость распространения электромагнитной волны в вакууме (c=299,79 м/мкс); γ=c/ν - коэффициент укорочения электромагнитной волны в кабельной линии, отличающийся тем, что дополнительно вычисляют коэффициент укрутки, с учетом которого вычисляют уточненное расстояние до места повреждения кабеля по формуле:

где Lхт - уточненное расстояние до места повреждения кабеля; КУ - коэффициент укрутки, Lx - расстояние до места повреждения кабеля, определенное по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего.

2. Способ определения места повреждения кабеля по п. 1, отличающийся тем, что коэффициент укрутки вычисляют по формуле:

где КУ - коэффициент укрутки; L1 - длина шага скрутки, H - шаг скрутки, m - коэффициент скрутки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к импульсной технике и электроизмерениям и может использоваться для оценки качества коаксиальных кабелей, в частности, медных силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена или с бумажной пропитанной изоляцией.
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения мест повреждения на кабельных линиях электропередачи и связи. Устройство содержит импульсный измеритель, радиотелефон, источник радиоактивного излучения, установленный в центре свинцового контейнера в расположенном по его оси симметрии вертикальном канале.

Изобретение относится к электротехнике и направлено на поиск мест повреждения изоляции монтажа в сетях. Устройство включает генератор звуковой частоты, включенный между «землей» и проводом с пониженным сопротивлением изоляции, электроизмерительные клещи, подключенные к селективному приемнику.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для оперативного определения места однофазного замыкания на землю в распределительных сетях с изолированной или компенсированной нейтралью.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть применено для оперативного получения сведений о грозовой обстановке и интенсивности грозовой деятельности на трассах высоковольтных воздушных линий электропередач (ВЛ).

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для поиска участка с пониженным сопротивлением изоляции на землю в цепях постоянного оперативного тока электрических станций и подстанций.

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.

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.

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.

Изобретение относится к электротехнике, в частности может быть применено для построения автоматических локационных показателей места повреждения ЛЭП. Технический результат: повышение точности.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения расстояний до неоднородностей и мест повреждения протяженных линий электропередачи. Сущность: в испытуемую линию посылают зондирующие импульсы напряжения, принимают отраженные сигналы, запоминают образцовую рефлектограмму, полученную с неповрежденной линии. Снимают текущую рефлектограмму, содержащую отраженные сигналы от естественных неоднородностей и неоднородностей, возникших при повреждении линии, затем вычитают ее из образцовой рефлектограммы, делая вывод о повреждении линии при наличии разностных сигналов. После получения текущей рефлектограммы и записи ее в массив производят масштабирование по времени этого массива, для осуществления которого для каждых двух значений напряжения, соответствующих смежным моментам времени, производят сплайн-интерполяцию, в результате чего получается интерполяционная непрерывная функция. Затем вводят коэффициент масштабирования по времени, при этом изменение коэффициента масштабирования по времени осуществляют по одному из известных алгоритмов оптимизации. Для различных значений коэффициента масштабирования по времени многократно получают новые масштабированные массивы, которые сравниваются с образцовой рефлектограммой до достижения минимальной разницы между ними. Технический результат: уменьшение погрешности в случае испытаний длинных линий. 2 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения расстояний до мест повреждения и неоднородностей линий электропередачи. Технический результат: повышение чувствительности к неоднородностям или к незначительным локальным ухудшениям сопротивления изоляции. Сущность: в испытуемую линию посылают зондирующие импульсы напряжения, принимают отраженные сигналы, запоминают их в виде образцовой рефлектограммы. Для определения места повреждения снимают текущую рефлектограмму. Затем текущую рефлектограмму вычитают из образцовой рефлектограммы. Вывод о повреждении линии делают при наличии разностных сигналов. Образцовая рефлектограмма, а также текущая рефлектограмма, представляют собой значения напряжения, полученные через шаг дискретизации по времени, которые хранятся в ячейках памяти в формате с плавающей запятой. Весь измерительный интервал времени разбивается на некоторое количество частичных интервалов времени, кратных шагу дискретизации по времени. Перед каждым измерительным циклом получения образцовой рефлектограммы и текущей рефлектограммы производят оценку оптимальных коэффициентов передачи входного устройства для каждого частичного интервала времени. Для этого, установив минимальный коэффициент передачи входного устройства, получают промежуточную рефлектограмму, с помощью которой для каждого частичного интервала времени выбирают максимальный допустимый коэффициент передачи входного устройства. В процессе получения образцовой рефлектограммы и текущих рефлектограмм для каждого частичного интервала времени устанавливают выбранный коэффициент передачи входного устройства с помощью быстродействующих переключателей. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании приборов для автоматического определения расстояния до места аварии в линиях электропередачи. Сущность: в устройство введен блок укорочения, содержащий микроконтроллер, к аналоговым входам которого подключены датчики температуры провода, температуры воздуха, диэлектрической проницаемости воздуха и удельной проводимости земли, а к выходу подключен блок цифровой индикации и через цифроаналоговый преобразователь функциональный приемник, выполненный на базе операционного усилителя с неинвертирующим входом. При этом фотосопротивление первого оптрона функционального приемника, соединяющее инвертирующий вход усилителя с землей, через светодиод первого оптрона соединено с формирователем экспоненциальной функции, представляет собой цепь, состоящую из фотосопротивления второго оптрона и конденсатора, на вход которой подается прямоугольный импульс с генератора зондирующих импульсов. Фотосопротивление формирователя экспоненциальной функции через второй оптрон соединено с микроконтроллером через цифроаналоговый преобразователь. Технический результат: повышение точности измерения расстояния при воздействии внешних факторов. 4 ил.

Изобретение относится к метрологии. Способ определения места повреждения кабеля заключается в том, что зондируют измеряемую кабельную линию импульсами напряжения, принимают импульсы, отраженные от неоднородностей волнового сопротивления, выделяют отраженные от неоднородностей волнового сопротивления импульсы на индикаторе с временной разверткой луча, соответствующие месту повреждения кабеля, вычисляют расстояние до места повреждения кабеля по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего по формуле, учитывающей расстояние до места повреждения кабеля, определенное по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего, скорость распространения электромагнитной волны в кабельной линии, время задержки отраженного сигнала относительно зондирующего, мкс; скорость распространения электромагнитной волны в вакууме, коэффициент укорочения электромагнитной волны в кабельной линии. Затем вычисляют коэффициент укрутки, с учетом которого вычисляют уточненное расстояние до места повреждения кабеля по формуле, учитывающей уточненное расстояние до места повреждения кабеля, коэффициент укрутки, расстояние до места повреждения кабеля, определенное по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего. Коэффициент укрутки вычисляют с учетом коэффициента укрутки, длины шага скрутки, шага скрутки, коэффициента скрутки. Технический результат – повышение точности измерений. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Наверх