Устройство для импульсной локации проводов линии электропередачи

Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть применена для обнаружения и выделения импульсов локационной диагностики на фоне регулярных технологических сигналов в линиях электропередачи, в том числе для обнаружения и исследования гололедообразования на проводах.

Задача полезной модели - расширение функциональных возможностей устройства.

Технический результат полезной модели - возможность использования локационного устройства практически на любых линиях, имеющих высокочастотные тракты, по которым передаются сигналы релейной защиты, противоаварийной автоматики, телемеханики и связи с любой амплитудой благодаря обеспечению спектрального выделения импульсов локационной диагностики на фоне регулярных технологических сигналов в линиях электропередачи.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для импульсной локации проводов линии электропередачи, содержащем генератор зондирующих импульсов и приемник отраженного сигнала, подключенные через систему присоединения к контролируемому участку провода линии электропередачи, ограниченному высокочастотными заградителями, последовательно соединенные блок цифровой обработки рефлектограмм, блок памяти рефлектограмм, блок отображения, которые соединены с блоком управления устройством, причем второй выход блока памяти рефлектограмм соединен со вторым входом блока цифровой обработки рефлектограмм, первый вход которого соединен с приемником отраженного сигнала, согласно заявляемой полезной модели, блок цифровой обработки рефлектограмм выполнен с возможностью вычисления амплитудно-частотного спектра рефлектограммы методом преобразования Фурье и обратного восстановления, после удаления из спектра полосы частот, занимаемых передатчиками устройств релейной защиты, противоаварийной автоматики, телемеханики и связи.

5 ил.

Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть применена для обнаружения и выделения импульсов локационной диагностики на фоне регулярных технологических сигналов в линиях электропередачи, в том числе для обнаружения и исследования гололедообразования на проводах воздушных линий электропередачи.

Наиболее близким к предлагаемому решению является устройство, реализующее способ обнаружения появления гололеда на проводах линии электропередачи, описанный в патенте РФ 2287883, МПК H02G 7/16, 20.11.2006.

Известное устройство содержит генератор зондирующих импульсов и приемник отраженных импульсов, соединенные с блоком управления и подключенные через систему присоединения к контролируемому участку провода линии электропередачи. Этот участок провода ограничен высокочастотными заградителями, установленными в его начале и конце. К выходу приемника подключен вход блока измерения времени, выход которого соединен с первым входом вычислительного устройства. Выход вычислительного устройства подключен к сигнализатору образования гололеда.

Известное устройство работает следующим образом. Зондирующие импульсы от генератора через систему присоединения поступают в начало контролируемого участка провода. Эти импульсы распространяются вдоль участка и отражаются от заградителя, установленного на конце участка провода. Отраженные импульсы возвращаются к началу участка и через систему присоединения поступают на вход приемника, где фильтруются и усиливаются, а затем поступают в блок измерения времени, где производится определение времени распространения зондирующих импульсов от начала контролируемого участка провода до его конца и обратно.

Определяемое время зависит от длины участка и скорости распространения импульсного сигнала.

При появлении гололеда скорость распространения импульсного сигнала снижается за счет увеличения погонной емкости участка провода. В результате, появление гололеда вызывает увеличение времени (задержку) распространения зондирующих импульсов по сравнению с его значением, определенным при той же температуре участка провода в отсутствие гололеда. В вычислительном устройстве по полученным значениям времени распространения зондирующих импульсов определяется эта задержка и при превышении ею заданной величины выдается команда на срабатывание сигнализатора образования гололеда.

Известное устройство имеет ограниченную область применения, так как оно может быть использовано только при отсутствии в высокочастотном тракте технологических сигналов, принадлежащих системам релейной защиты, телемеханики и связи.

Недостатком устройства является невозможность обнаружения неоднородностей волнового сопротивления линии электропередачи, каковыми могут быть места обрывов проводов, места межфазных металлических замыканий и однофазных замыканий проводов на землю, места присоединения ответвлений, места присоединения муфт и кабельных вставок, места с ухудшениями изоляции, плохие контакты и др. Это обусловлено невозможностью использования отраженных импульсов при наличии в высокочастотном тракте линии электропередачи технологических сигналов релейной защиты, противоаварийной автоматики, телемеханики и связи, соизмеримых или превышающих отраженные импульсы локационного зондирования по амплитуде.

Задача полезной модели - расширение функциональных возможностей устройства.

Технический результат полезной модели - возможность использования локационного устройства практически на любых линиях, имеющих высокочастотные тракты, по которым передаются сигналы релейной защиты, противоаварийной автоматики, телемеханики и связи с любой амплитудой благодаря обеспечению спектрального выделения импульсов локационной диагностики на фоне регулярных технологических сигналов в линиях электропередачи.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для импульсной локации проводов линии электропередачи, содержащем генератор зондирующих импульсов и приемник отраженного сигнала, подключенные через систему присоединения к контролируемому участку провода линии электропередачи, ограниченному высокочастотными заградителями, последовательно соединенные блок цифровой обработки рефлектограмм, блок памяти рефлектограмм, блок отображения, которые соединены с блоком управления устройством, причем второй выход блока памяти рефлектограмм соединен со вторым входом блока цифровой обработки рефлектограмм, первый вход которого соединен с приемником отраженного сигнала, согласно заявляемой полезной модели, блок цифровой обработки рефлектограмм выполнен с возможностью вычисления амплитудно-частотного спектра рефлектограммы методом преобразования Фурье и обратного восстановления, после удаления из спектра полосы частот, занимаемых передатчиками устройств релейной защиты, противоаварийной автоматики, телемеханики и связи.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена блок-схема заявляемого устройства, на фиг.2 представлена исходная рефлектограмма, на фиг.3 представлен спектр исходной рефлектрограммы, на фиг.4 изображена обработанная рефлектограмма, на фиг.5 изображен спектр обработанной рефлектрограммы.

Блокам и элементам заявляемого устройства присвоены следующие позиции:

1 - генератор зондирующих импульсов (ГЗИ),

2 - приемник отраженного сигнала (ПОС),

3 - блок управления устройством (БУУ),

4 - блок цифровой обработки рефлектограмм (БЦОР),

5 - блок памяти рефлектограмм (БПР),

6 - блок отображения (БО),

7 - система присоединения (СП),

8 - провод линии электропередачи,

9 - высокочастотный заградитель (ВЗ),

10 - высокочастотный заградитель (ВЗ),

11 - шина подстанции.

Устройство для импульсной локации проводов линии электропередачи включает в себя цифровой импульсный рефлектометр получения и исследования рефлектограмм отраженных импульсов, содержащий генератор 1 зондирующих импульсов и приемник 2 отраженного сигнала, соединенные с блоком 3 управления устройством и подключенные через систему 7 присоединения к контролируемому участку провода 8 линии электропередачи, ограниченному высокочастотными заградителями 9 и 10. Высокочастотный заградитель 9 служит для предотвращения прохождения зондирующих импульсов от генератора 1 на шину 11 подстанции, а заградитель 10 предназначен для обеспечения полного отражения зондирующих импульсов от конца участка провода 8. При этом для ограничения контролируемого участка провода 8 на линиях электропередачи 35 кВ и выше, по которым, как правило, осуществляется высокочастотная связь, могут использоваться высокочастотные заградители, установленные там для защиты каналов связи. Вследствие того, что участок провода 8 ограничен высокочастотными заградителями 9 и 10 с большим входным сопротивлением, зондирующие импульсы отражаются от них с незначительным уменьшением амплитуды и небольшими искажениями переднего фронта импульса. Это обеспечивает наиболее высокую точность измерения времени распространения зондирующих импульсов от начала контролируемого участка провода 8 до его конца и обратно.

Устройство также содержит последовательно соединенные блок 4 цифровой обработки рефлектограмм, блок 5 памяти рефлектограмм, блок 6 отображения, которые соединены с блоком 3 управления устройством. Второй выход блока 5 памяти рефлектограмм соединен со вторым входом блока 4 цифровой обработки рефлектограмм, первый вход которого соединен с приемником 2 отраженного сигнала. Блок 4 цифровой обработки рефлектограмм выполнен с возможностью вычисления амплитудно-частотного спектра рефлектограммы методом преобразования Фурье и обратного восстановления, после удаления из спектра полосы частот, занимаемых передатчиками устройств релейной защиты, противоаварийной автоматики, телемеханики и связи.

Устройство для импульсной локации проводов линии электропередачи работает следующим образом.

Зондирующие импульсы от генератора 1 зондирующих импульсов (ГЗИ) через систему 7 присоединения (СП) поступают в провод 8 линии электропередачи (фиг.1). Эти импульсы распространяются по проводу 8 и отражаются от всех имеющихся в линии неоднородностей волнового сопротивления линии, в том числе, ответвлений и оконечного оборудования в виде заградительных фильтров - высокочастотных заградителей 9 и 10. Отраженный сигнал возвращается и через систему 7 присоединения (СП) и поступает в приемник 2 отраженного сигнала (ПОС), где фильтруется и усиливается. Выходной сигнал приемника 2 отраженного сигнала поступает в блок 4 цифровой обработки рефлектограмм, где оцифровывается и в виде текущей исходной рефлектограммы отраженных импульсов сохраняется в памяти блока 5 памяти рефлектограмм (БПР). Затем блок 4 цифровой обработки рефлектограмм (БЦОР) извлекает из блока 5 памяти рефлектограмм (БПР) записанную ранее исходную рефлектограмму (см. фиг.2 - исходная рефлектрограмма, на которой на фоне сигналов контрольной частоты сигналы, отраженные от места короткого замыкания, не обнаруживаются), вычисляет амплитудно-частотный спектр рефлектограммы методом преобразования Фурье, т.е. раскладывает ее на гармонические составляющие через Фурье-преобразование (см. фиг.3 - спектр исходной рефлектограммы, на которой явно видны сигналы аппаратуры высокочастотной связи (ABC), удаляет заранее известные области частот, занимаемых передатчиками устройств релейной защиты, противоаварийной автоматики, телемеханики, связи (см. фиг.4 - спектр обработанной рефлектограммы, на которой удалены гармоники выше 750 кГц, т.е. полосы частот, где находятся гармоники сигналов передатчиков ABC), и снова восстанавливает обратным преобразованием исходную рефлектограмму. После этой операции в блоке 4 цифровой обработки рефлектограмм (БЦОР) импульсы, отраженные от неоднородностей линии электропередачи, выделятся на обработанной рефлектограмме четко, во много раз превышая естественные шумы линии, и становятся пригодными для достоверного отсчета расстояний (см. фиг.5 - обработанная рефлектограмма, на которой явно и однозначно обнаруживается сигнал, отраженный от места короткого замыкания на линии электропередачи).

Блок 3 управления устройством (БУУ) и блок 6 отображения (БО) обеспечивают взаимодействие оператора с устройством.

Блок 6 отображения (БО) предназначен для формирования графического интерфейса пользователя (при задании параметров устройства, просмотра рефлектограмм, просмотра результатов измерений, вывода сообщений пользователю). Блок 3 управления устройством (БУУ) управляет всеми функциями устройства.

Предлагаемое устройство, в отличие от известного устройства-прототипа, имеет более широкие функциональные возможности и, кроме обнаружения гололедных отложений на проводах линий электропередачи, обеспечивает обнаружение неоднородностей волнового сопротивления линии, каковыми могут быть места обрывов проводов, места межфазных металлических замыканий и однофазных замыканий проводов на землю, места присоединения ответвлений, места присоединения муфт и кабельных вставок, места с ухудшениями изоляции, плохие контакты и др. за счет того, что блок 4 цифровой обработки рефлектограмм (БЦОР) выполнен с возможностью разложения записанной рефлектограммы на гармонические составляющие с использованием метода Фурье-преобразование, удаления заранее известных областей частот, занимаемых передатчиками устройств релейной защиты, противоаварийной автоматики, телемеханики, связи, и восстановления обратным преобразованием обработанной рефлектограммы, очищенной от мешающих сигналов передатчиков устройств релейной защиты, противоаварийной автоматики, телемеханики, связи и пригодной для достоверного и однозначного отсчета расстояний до регистрируемых всплесков амплитуды на рефлектограмме, обусловленных неоднородностями волнового сопротивления линии электропередачи.

Устройство для импульсной локации проводов линии электропередачи, содержащее генератор зондирующих импульсов и приемник отраженного сигнала, подключенные через систему присоединения к контролируемому участку провода линии электропередачи, ограниченному высокочастотными заградителями, последовательно соединенные блок цифровой обработки рефлектограмм, блок памяти рефлектограмм, блок отображения, которые соединены с блоком управления устройством, причем второй выход блока памяти рефлектограмм соединен со вторым входом блока цифровой обработки рефлектограмм, первый вход которого соединен с приемником отраженного сигнала, отличающееся тем, что блок цифровой обработки рефлектограмм выполнен с возможностью вычисления амплитудно-частотного спектра рефлектограммы методом преобразования Фурье и обратного восстановления после удаления из спектра полосы частот, занимаемых передатчиками устройств релейной защиты, противоаварийной автоматики, телемеханики и связи.