Устройство для непрерывного контроля и определения места повреждения линий электропередачи и связи

Устройство для непрерывного контроля и определения места повреждения линий электропередачи и связи относится к диагностическому оборудованию и может быть использовано для непрерывного дистанционного контроля технического состояния любых линий электропередачи и связи, в том числе под рабочим напряжением. Устройство позволяет повысить точность измерения расстояния до места повреждения, уменьшить влияние устройства на качество электроэнергии в линиях электропередачи, а также позволяет осуществлять контроль линий связи и разветвленных линий, то есть расширить функциональные возможности. Устройство содержит коммутатор 1, генератор электрического шумового сигнала 2, направленный ответвитель 3, основной 4 и формирующий 5 полосовые фильтры, блок управления 6 и приемник 7. Приемник 7 имеет два входа, один из которых, соединен со вторым входом направленного ответвителя 3, причем первый вход направленного ответвителя 3 соединен с выходом усилителя мощности 8. Приемник 7 содержит в своем составе усилитель напряжения 9 и вычислительное устройство 10. Блок управления 6 выполнен в виде генератора тактовых импульсов 11, выход которого соединен с входом многоразрядного двоичного счетчика 12. Вычислительное устройство 10 содержит в своем составе управляемую линию задержки 13, перемножитель сигналов 14, фильтр нижних частот 15, выход которого соединен с блоком передачи информации 16. Блок управления 6 соединен с блоком передачи информации 16. Устройство дополнительно снабжено блоком переключения методов контроля 17, согласующими устройствами 18, устройствами присоединения 19 и центральным компьютером 20.

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к диагностическому оборудованию и может быть использована для непрерывного дистанционного контроля технического состояния любых линий электропередачи и связи, в том числе под рабочим напряжением, и определения места повреждения.

Известно устройство для непрерывного контроля и определения места повреждения линий электропередачи и связи, содержащее коммутатор, генератор зондирующего сигнала, направленный ответвитель, блок передачи информации, блок управления и приемник, имеющий два входа и вторым входом связанный с выходом генератора зондирующего сигнала, соединенного со входом направленного ответвителя, и имеющего усилитель мощности, выход которого является выходом генератора, а второй вход приемника соединен со вторым входом направленного ответвителя (см. патент РФ 2215298 по МПК G01R 31/11, опубл. 26.06.2006 г.).

Известное устройство не обеспечивает точность измерения расстояния до места повреждения, так как большинство воздушных ЛЭП при наличии значительного количества отводов, периодическом налипании снега на провода и их обледенении на различных участках не удовлетворяют условиям однородности и согласованности на конце для зондирующих сигналов. Неоднородности приводят к появлению в спектре демодулированного сигнала, который состоит из большого количества отраженных и переотраженных от неоднородностей импульсов, множества спектральных составляющих, что не позволяет выделить спектральную составляющую от повреждения и определить расстояние до него.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее коммутатор, генератор зондирующего сигнала, направленный ответвитель, блок передачи информации, блок управления и приемник, имеющий два входа и вторым входом связанный с выходом генератора зондирующего сигнала, соединенного со входом направленного ответвителя, и имеющего усилитель мощности, выход которого является выходом генератора, а второй вход приемника соединен со вторым входом направленного ответвителя. Устройство дополнительно содержит коммутатор, направленный ответвитель и блок передачи информации, при этом первый выход генератора соединен с входом направленного ответвителя, второй выход генератора, является выходом цифроаналогового преобразователя, соединенным со вторым входом приемника, вход/выход ответвителя соединен с входом/выходом коммутатора, а выход соединен с первым входом приемника, вход коммутатора связан со вторым выходом вычислительного блока, вычислительный блок третьим выходом соединен с входом блока передачи информации, n выходов коммутатора связаны с n проводами линии электропередачи. (см. патент РФ 2400765 по МПК G01R 31/11, опубл. 26.06.2010 г.).

Недостатками данного устройства являются недостаточная точность измерения расстояния до места повреждения в линиях электропередачи, невозможность использования известного устройства для контроля разветвленных линий, а также необходимость использования зондирующего сигнала большой мощности, что ухудшает качество электроэнергии и препятствует использованию данного устройства для контроля линий связи.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение точности измерения расстояния до места повреждения, уменьшения влияния устройства на качество электроэнергии в линиях электропередачи и возникновение возможности контроля линий связи и разветвленных линий.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для непрерывного контроля и определения места повреждения линий электропередачи и связи, содержащем коммутатор, генератор зондирующего сигнала, направленный ответвитель, основной полосовой фильтр, блок передачи информации, блок управления и приемник, имеющий два входа, причем выход генератора зондирующего сигнала, имеющего в своем составе усилитель мощности, соединен с первым входом направленного ответвителя, а второй вход приемника соединен со вторым входом направленного ответвителя, согласно полезной модели в качестве генератора зондирующего сигнала используется генератор электрического шумового сигнала, а приемник содержит в своем составе вычислительное устройство. Блок управления выполнен в виде генератора тактовых импульсов, выход которого соединен с входом многоразрядного двоичного счетчика, выход которого соединен с блоком передачи информации. Вычислительное устройство содержит в своем составе управляемую линию задержки, перемножитель сигналов, фильтр нижних частот, выход которого соединен с блоком передачи информации. Устройство дополнительно снабжено блоком переключения методов контроля и формирующим полосовым фильтром, вход которого подключен к выходу генератора электрического шумового сигнала, а выход - к входу блока переключения методов контроля, причем первый выход блока переключения методов контроля соединен с первым входом приемника, а второй выход блока переключения методов контроля соединен с входом усилителя мощности из состава генератора зондирующего сигнала.

Сущность полезной модели поясняется функциональной блок-схемой устройства.

Устройство для непрерывного контроля и определения места повреждения линий электропередачи и связи содержит коммутатор 1, генератор электрического шумового сигнала 2, направленный ответвитель 3, основной 4 и формирующий 5 полосовые фильтры, блок управления 6 и приемник 7. Приемник 7 имеет два входа, один из которых соединен со вторым входом направленного ответвителя 3, причем первый вход направленного ответвителя 3 соединен с выходом усилителя мощности 8. Приемник 7 содержит в своем составе усилитель напряжения 9 и вычислительное устройство 10. Блок управления 6 выполнен в виде генератора тактовых импульсов 11, выход которого соединен с входом многоразрядного двоичного счетчика 12. Вычислительное устройство 10 содержит в своем составе управляемую линию задержки 13, перемножитель сигналов 14, фильтр нижних частот 15, выход которого соединен с блоком передачи информации 16. Блок управления 6 соединен с блоком передачи информации 16. Устройство дополнительно снабжено блоком переключения методов контроля 17, согласующими устройствами 18, устройствами присоединения 19 и центральным компьютером 20.

Устройство работает следующим образом

В исходном положении блок переключения методов контроля 17 находится в состоянии «активный метод». Широкополосный шумовой сигнал, вырабатываемый генератором электрического шумового сигнала 2, поступает на вход формирующего полосового фильтра 5, который ограничивает его спектр до рабочей полосы частот, отсекая диапазон промышленных помех (до 1,5 МГц) и формируя разрешающую способность устройства ограничением ширины пропускаемой полосы частот. Полученный таким образом сигнал, проходя через блок переключения методов контроля 17, подается на вход усилителя мощности 8 и одновременно на вход управляемой линии задержки 13, которая является составной частью вычислительного устройства 10. На выходе усилителя мощности 8 формируется мощный зондирующий сигнал, который через направленный ответвитель 3, предотвращающий прямое его попадание на вход приемника 7, поступает на вход основного полосового фильтра 4, предназначенного для ограничения спектра сигнала, поступающего из линии. С выхода основного полосового фильтра 4 зондирующий сигнал через коммутатор 1, согласующее устройство 18 и устройство присоединения 19 поступает в контролируемую линию. В процессе прохождения зондирующего сигнала по контролируемой линии в местах имеющихся повреждений возникают отраженные волны, которые, двигаясь в обратном направлении, попадают на вход устройства для непрерывного контроля и определения места повреждения линий электропередач и связи. С входа устройства через соответствующие устройство присоединения 19 и согласующее устройство 18, а далее через коммутатор 1, основной полосовой фильтр 4 и направленный ответвитель 3 отраженные волны поступают на вход усилителя напряжения 9 приемника 7. С выхода усилителя напряжения 9 сигнал поступает на вход перемножителя сигналов 14. На другой вход перемножителя сигналов 14 подается сигнал с выхода управляемой линии задержки 13. С выхода перемножителя сигналов 14 полученный сигнал поступает на фильтр нижних частот 15, где происходит его усреднение. В процессе работы устройства многоразрядный двоичный счетчик 12 производит непрерывный циклический счет импульсов, вырабатываемых генератором тактовых импульсов 11. Младшие разряды многоразрядного двоичного счетчика 12, воздействуя на управляемую линию задержки 13, управляют периодическим процессом сканирования по параметру временной задержки в вычислительном устройстве 10, формируя таким образом рефлектограмму на выходе этой схемы. Значения полученной рефлектограммы контролируемой линии подаются на вход блока передачи информации 16, где происходит оцифровка рефлектограмм и передача их по локальной сети в центральный компьютер 20 для дальнейшего использования. Одновременно на блок передачи информации 16 в двоичном коде выдаются значения времени задержки, соответствующие значениям рефлектограммы. Старшие разряды многоразрядного двоичного счетчика 12 используются для выбора контролируемой в данный момент времени линии. Таким образом, в память центрального компьютера 20 с определенной периодичностью последовательно записываются рефлектограммы всех контролируемых линий. Адрес исследуемой линии также передается в центральный компьютер 20 с помощью блока передачи информации 16 на протяжении всего цикла записи ее рефлектограммы. Блок переключения методов контроля 17 может управляться вручную, или командой с центрального компьютера 20, или одним из старших разрядов многоразрядного двоичного счетчика 12. Можно, например, для каждой линии производить сначала запись «активной» рефлектограммы, затем запись «пассивной» рефлектограммы, после чего переходить к контролю следующей линии. Если блок переключения методов контроля 17 находится в состоянии «пассивный метод», то прекращается генерация зондирующего сигнала, устройство переходит в режим чистого приема, а на вход управляемой линии задержки 13 подается сигнал с выхода усилителя напряжения 9 приемника 7, чем обеспечивается вычисление функции автокорреляции, являющейся в данном случае рефлектограммой. В остальном устройство работает так же, как и в режиме «активный метод». Данные, переданные в центральный компьютер 20, обрабатываются с вычислением координат имеющихся в линиях повреждений. Информация о местах расположения и типах обнаруженных повреждений накладывается на карту трасс прохождения линий и выводится на монитор дежурного диспетчера.

Так как время задержки в процессе работы устройства изменяется дискретным образом под действием цифрового кода, следует определиться с условиями, налагаемыми на шаг дискретизации. Эти условия вытекают из требования «не перескочить» всплеск рефлектограммы при сканировании. Очевидно, что для этого следует установить шаг дискретизации меньшим минимальной ширины, а лучше - меньшим половины ширины «всплеска» рефлектограммы, соответствующего повреждению в линии.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения расстояния до места повреждения, уменьшить влияние устройства на качество электроэнергии в линиях электропередачи, а также позволяет осуществлять контроль линий связи и разветвленных линий, то есть расширить функциональные возможности. Предлагаемое устройство также позволяет многократно увеличить количество контролируемых линий за счет использования генератора электрического шумового сигнала в качестве генератора зондирующего сигнала, что привело к существенному упрощению процесса вычисления рефлектограммы, сократив его до вычисления функции корреляции, реализуемого в вычислительном устройстве. Возможно, практический интерес будет представлять упрощенный переносной вариант подобного устройство, рассчитанного на одну линию, и позволяющего производить плановые профилактические исследования линий без отключения их от питания, а также для выявления несанкционированных подключений к линиям.

1. Устройство для непрерывного контроля и определения места повреждения линий электропередачи и связи, содержащее коммутатор, генератор зондирующего сигнала, направленный ответвитель, основной полосовой фильтр, блок передачи информации, блок управления и приемник, имеющий два входа, причем выход генератора зондирующего сигнала, имеющего в своем составе усилитель мощности, соединен с первым входом направленного ответвителя, а второй вход приемника соединен со вторым входом направленного ответвителя, отличающееся тем, что в качестве генератора зондирующего сигнала использован генератор электрического шумового сигнала, а приемник содержит в своем составе вычислительное устройство.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок управления выполнен в виде генератора тактовых импульсов, выход которого соединен с входом многоразрядного двоичного счетчика, выход которого соединен с блоком передачи информации.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вычислительное устройство содержит в своем составе управляемую линию задержки, фильтр нижних частот, перемножитель сигналов, один из входов которого соединен с выходом усилителя напряжения, другой вход соединен с выходом управляемой линии задержки, а выход соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого соединен с блоком передачи информации.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено блоком переключения методов контроля и формирующим полосовым фильтром, вход которого подключен к выходу генератора электрического шумового сигнала, а выход - к входу блока переключения методов контроля, причем первый выход блока переключения методов контроля соединен с первым входом приемника, а второй выход блока переключения методов контроля соединен с входом усилителя мощности из состава генератора зондирующего сигнала.