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

(19) Ц 4 С 01 к 31/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ У СВИДЕТЕЛЬСТ К АВТОР ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) В.А,Половников и Н.А.Тарасов (53) 621.317.333.4: 621.315.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР В 263734, кл, С 01 К 31/11, 21.05,69Шалый Г.М.Определение мест повреждения в электрических сетях, М,: Энергоиздат, 1982, с.206,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ И СВЯЗИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ.(57) 1, Способ определения местаповреждения линий электропередачи исвязи, основанный на зондированиилинии импульсами напряжения, приемеотраженных импульсов, вычитании мгновенных значений напряжений отраженных импульсов и определении местаповреждения по времени запаздыванияотраженных импульсов, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения места повреждения и снижения вероятности пропуска места поврежденияза счет компенсации отражений отестественных неоднородностей линии,циклически производят запоминаниемгновенных значений напряжений импульсов с линии для каждого значения временной задержки относительно момента посыпки зондирующегоимпульса, воздействуют на изоляциюлинии дестабилизирующим напряжениеми вычитают мгновенные значениянапряжений импульсов, соответствующие одинаковым значениям временнойзадержки относительно момента зондирования и различным циклам запоминания; а местоповреждения определяют по временной задержке, для которой при вычитании появляется ненулевой результат,2. Устройство для определенияместа повреждения линий электропередачи и связи, содержащее генераторытактовых, зондирующих и измерительных импульсов и линейно изменяющегося напряжения, блок импульсов управления, компаратор, коммутатор,импульсный модулятор, усилитель-расширитель, два переключателя и интегратор с двумя конденсаторами, блокиндикации, причем выход генераторатактовых импульсов соединен с входом блока импульсов управления, первый выход которого соединен с первым входом коммутатора, вторым входомпервого переключателя, третьим входом второго переключателя, выходкоторого подключен к второму входуимпульсного модулятора, соединенномус выходом генератора измерительныхимпульсов, вход которого подключенк выходу компаратора,первый вход которого подключен к первому выходу генератора линейно изменяющегося напряжения, вход которого соединен свторым выходом блока импульсов управления, второй выход генератора линейно изменяющегося напряжения подключен к второму входу коммутатора,выход которогоподключен к входу генератора зондирующих импульсов, выход которого подключен к первомувходу импульсного модулятора, выходкоторого соединен с входом усилителя-расширителя, выходом подключен1177777 ного к первому входу первого переключателя,первый выход которого подключен к первым входам интегратора и второго переключателя, второй вход которого подключен к второму входу интегратора и второму выходу первого переклю-чателя,о т ли ч а ю щ е е с я тем,чтооно снабжено аналого-цифровым и цифроаналоговым преобразователями, блоком процессора, постоянным и оперативным запоминающими устройствами,управляемым источником напряжения иФильтром, причем первый вход-выходфильтра подключен к выходу генератора зондирующих импульсов, второйвход-выход - к выходу управляемогоисточника напряжения, подключенномук исследуемой линии, первый входаналого-цифрового преобразователяподключен к первому входу интегратора,второй вход - к второму входу интег- .ратора, третий вход - к четвертомувыходу блока процессора, а выход -к первому входу - выходу блока проИзобретение относится к электротехнике, в частности к системам для дистанционного определения места повреждения на линиях электропередачи и связи, 5Целью изобретения является повышение точности определения места повреждения за счет компенсации отражений от естественных неоднородностей линии и снижение вероятнос ти пропуска места повреждения,На чертеже приведена структурная схема;устройства, реализующего предлагаемый способ.Устройство состоит из генератора 15 1 тактовых импульсов, выход которого соединен с входом блока 2 импульсов управления, первый выход которого соединен с первым входом коммутатора 3, вторым входом первого пере" 20 ключателя 4 и третьим входом второго переключателя 5, Выход второго переключателя подключен к второму входу импульсного модулятора 6, соединенному с выходом генератора 7 измерительных импульсов, вход котороцессора, первому входу цифроаналогового преобразователя, выходу постоянного запоминающего устройства и первому входу- Ъыходу оперативного запоминающего устройства, третий входкоторого подключен к третьему выходу блока процессора, вторым выходом подключенного к второму входуциФроаналогового преобразователя, выход которого подключен к второму входу комнаратора, пятый выход блокапроцессора подключен к входу постоянного запоминающего устройстваи второму входу оперативного запоминающего устройства, первый вход блока индикации подключен к первомувходу -выходу бпока процессора, второй вход - к шестому выходу блокапроцессора, седьмой вйход которогосоединен с вторым входом управляемого источника напряжения, первыйвход которого подключен к первомувходу-выходу блока процессора,го подключен к выходу компаратора 8.Первый вход компаратора 8 подключенк первому выходу генератора 9 линейно изменяющегося напряжения, входкоторого соединен с вторым выходомблока 2 импульсов управления, авторой выход генератора линейно изменяющегося напряжения подключенк второму входу коммутатора 3. Выход коммутатора подключен к входугенератора 10 зондирующих импульсов,выход которого подключен к первомувходу импульсного модулятора 6, аего выход соеднен с входом усилителя-расширителя 11, Выход усилителярасширителя соединен с первым входом первого переключателя 4, первыйвыход которого подключен к первымвходам интегратора 12 и второго переключателя 5, а второй вход переключателя 5 подключен к второму входу интегратора 12 и второму выходупервого переключателя 4. Первый входвыход фильтра 13 подключен к выходугенератора 10 зондирующих импульсов,а второй вход-выход - к выходу уп3 1177равляемого источника 14 напряжения,подключенному к исследуемой линии.Первый вход аналого-цифрового преобразователя 15 (АЦП) подключен к первому входу интегратора 12, а второйвход - к второму входу интегратора 12,третий вход - к четвертому выходублока 16 процессора. Выход аналогоцифрового преобразователя 15 подключен кпервому входу-выходу блока 16 Опроцессора, первому входу цифроаналогового преобразователя 17 (ЦАП) выходу постоянного запоминающего устройства 18 (ПЗУ) и первому входу-выходу оперативного запоминающего устройства 19 (ОЗУ). Третий вход оперативного запоминающего устройстваподключен к третьему выходу блока16 процессора, второй выход которого подключен к второму входу цифроаналогового преобразователя 17, выходом подключенного к второму входу компаратора 8, Пятый выход блока 16 процессора подключен к входупостоянного запоминающего устройства 18 и второму входу оперативногозапоминающего устройства, а первыйвход блока 20 индикации подключенк первому входу-выходу блока 16процессора. Второй вход блока 20индикации подключен к шестому выходу блока процессора, седьмой выходкоторого соединен с вторым входомуправляемого источника напряжения,причем его первый вход подключен к35первому входу-выходу блока 16 процессора.Способ основан на использованииэффекта нестабильности сопротивления изоляции линии в месте повреждения при воздействии на изоляциюдестабилизирующих факторов таких,например, как постоянное или переменное напряжение, температура. Сущность предложенного способа состоит в зондировании линии импульсаминаряжения и вычитание импульсныххарактеристик линии для различныхмоментов времени, Вычитание импульсных характеристик производят циклически до появления ненулевого результата вычитания, с запоминанием промежуточных значений, а место повреждения определяют по временной задержкеф для которои получен ненулевой результат вычитания,При импульсном зондировании линииотражения при наличии неустойчивых 777 4повреждений так незначительны, .что могут быть меньше, чем отражения от естественных неоднородностей - кабельных муфт, транспоэиций и др. Воздействие на изоляцию дестабилизирующего напряжения приводит к изменению во врем 1 гни коэффициента отражения линии,В результате арифметического вычитания импульсных характеристик линии для различных моментов времени все отражения от естественных неоднородностей компенсируются,нескомпенсированным остается лишь отражение, соответствующее месту повреждения. Кроме того, дестабилизирующее напряжение не влияет на отражения от естественных неоднородностей.Точность определения места повреждения обеспечивается за счет компенсации отражений от естественных неоднородностей, а также фиксации момента времени появления ненулевого результата вычитания импульсных характеристик. При этом снижается вероятность пропуска отражений от места пов реждения. Устройство работает следующим образом,Генератор 1 тактовых импульсоввырабатывает прямоугольные импульсы,поступающие на вход блока 2 импульсов управления. Этот блок формируетна своем первом выходе меандр вдвоеменьшей частоты и прямоугольные им-,пульсы на втором выходе. Последниезапускают генератор 9 линейно изменяющегося напряжения, вырабатывающий на втором выходе короткие импульсы, идущие через коммутатор 3 на запуск генератора 10 зондирующих импульсов и на первом выходе линейноизменяющееся напряжение, поступающее на первый вход компаратора 8.На второй вход компаратора 8 поступает постоянное напряжение, задаваемое ЦАП 17. Компаратор 8 вырабатывает на выходе импульс в моментравенства напряжений на его первоми втором входах. Интервал временимежду посылкой зондирующего импульсав линию и моментом равенства напряжений на входах компаратора, прямопропорциональный расстоянию до просматриваемой точки линии, прямо пропорционален постоянному напряжениюна втором входе компаратора, который50 в свою очередь, прямо пропорционаленцифровому коду на первому входе ЦАП,Следовательно, расстояние до просматриваемой точки линии прямо пропорционально цифровому коду на первом входе ЦАП. Это позволяет блокупроцессора использовать указанныйцифровой код для определения расстояния до места повреждения. Выходные 1 Оимпульсы компаратора 8 запускают генератор 7 измерительных импульсов, импульсы с выхода которого попадаютна второй вход импульсного модулятора 6. На первый вход этого модулятора через фильтр 13 поступает напряжение с контролируемой линии, состоящее в каждом нечетном такте ( приналичии импульса с первого блока 2)из зондирующих и отраженных импульсов вместе с помехами (коммутатор 3замкнут) и в каждом четном такте только из помех (коммутатор 3 разомкнут).Фильтр 13 предотвращает попаданиепостоянного напряжения с управляемого источника 14 напряжения на выходгенератора 10 зондирующих импульсови на вход импульсного модулятора 6.С выхода модулятора 6 импульсы поступают в усилитель-расширитель 11, 30который увеличивает их длительность,сохраняя амплитуду. Расширенные импульсы через переключатель 4 поочередно (в соответствии с управляющими импульсами с первого выхода бло- дка 2) поступают каждый нечетныйтакт на один из конденсаторов интегратора 12, и каждый четный такт -га другой конденсатор. Напряжениес конденсаторов интегратора 12 с 40помощью второго аналогичного переключателя 5 поочередно подается навторой вход модулятора 6, обеспечиваяотрицательную обратную связь дляего устойчивой и точной работы в цбольшом динамическом диапазоне напряжений, Если напряжение на второмвходе компаратора 8 остается постоянным, то через несколько тактов(тактовая частота порядка 10 кГц)в замкнутом контуре 6-11-4-12-5-6отрабатывается установившийся режим и на конденсаторах интегратора 12 устанавливаются напряжения,пропорциональные амплитудам импульсных напряжений.на линии принечетных тактах (при наличии зондирующих импульсов) и четных тактах(при отсутствии зондирующих импульсов) .в точке просмотра, т.е, при заданном (величиной напряжения на втором входе компаратора 8) временном сдвиге относительно зондирующего импульса, Разность напряжений с конденсаторов интегратора 12 поступает на первый и второй входы АЦП.15 и по сигналу управления, поступающему на его третий вход с четвертого выхода блока 16 процессора, преобразуется в цифровой код на выходе АЦП. После этого указанный цифровой код поступает через первый вход-выход в блок 16 процессора, который затем выдает этот код через свой первый вход-выход и шину данных (НД) в одну из ячеек ОЗУ - 19 через первый вход-выход ОЗУ. При этом блоком 16 процессора одновременно выдаются стробирующий сигнал - с третьего выхода и адрес ячейки ОЗУ, куда помещается цифровой код с пятого выхода, которые поступают соответственно на третий и второй входы ОЗУ 19. Блок 16 процессора управляет выходным напряжением ЦАП 17 путем установки заданного цифрового кода на его первом входе и выдачи стробирующего сигнала с второго выхода, поступающего на второй вход ЦАП 17. Работа устройства по обнаружению места повреждения и определению расстояния до него осуществляется полностью под управлением блока 16 процессора по.программе, записанной в ПЗУ 18, ПЗУ 18 имеет вход адресов, соединенный с пятым выходом блока 16 процессора, и выход данных, соединенный с первым входом- выходом блока 16 процессора.Функционирование предложенного устройства можно представить как запоминание в ОЗУ мгновенных значений напряжения с линии для каждого значения временной задержки в виде И цифровых кодов для начального времени, запоминание напряжения с линии в виде цифрового кода для текущего времени, вычитание его из соответствующего цифрового кода, запомненного для начального времени, для каж-. дого значения временной задержки и изменение величины напряжения на линии. Операции запоминания, вычитания и изменения величины напряжения налинии повторяются до тех пор, покапри вычитании не появится ненулевойрезультат. Далее по номеру цифрового кода, для которого появляется ненулевой результат при вычитании, определяется расстояние до места повреждения и индицируется на таблоблока 20. Для этого блок 16 процессора через первый вход-выход и ЦЦвыдает на первый вход блока 20 индикации цифровой код расстояниядо места повреждения и с шестоговыхода на второй вход блока 20 индикации синхронизирующий сигнал. Управление величиной выходного напряжения управляемого источника 14 напряжения, при поиске места повреждения осуществляется посредством выдачи блоком 16 процессора черезпервый вход-выход и БЩ на первый 77777 8вход блока 14 цифрового кода, соответствующего заданному значению выходного напряжения, и синхрониэирующего сигнала с седьмого выходаблока 16 на второй вход блока 14,Таким образом, в предложенномустройстве сложная импульсная характеристика измеряемой линии не выдается оператору для анализа, а исполь"10 зуется самим устройством для формирования разностной импульсной характеристики линии, имеющей всюду нулевые значения за исключением точек,принадлежащих месту повреждения. По 15 иск места повреждения и определениерасстояния до него производится автоматически, без участия оператора, чтоисключает субъективные ошибки и позволяет повысить точность определенияместа повреждения,