ИМПУЛЬСНО-ИНДУКЦИОННЫЙ СПОСОБ ОТЫСКАНИЯ МЕСТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРОБОЯ ИЗОЛЯЦИИ СИЛОВЫХ КАБЕЛЕЙ С ЗАЩИТОЙ ОТ ИНДУСТРИАЛЬНЫХ ПОМЕХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК G01R31/08 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для определения места электрического пробоя изоляции силовых кабелей.

Для отыскания повреждений в силовых кабелях известен импульсно-индукционный способ, заключающийся в создании высоковольтных электрических разрядов в кабеле с поврежденной изоляцией и исследовании с помощью переносного устройства электромагнитных волн, излучаемых кабелем в момент разряда (см. Г. М.Шалыт. Определение мест повреждения в электрических сетях. М.: Энергоиздат, 1982).

Известно устройство, содержащее источник постоянного тока, рамочную антенну, электронный осциллограф и блок питания (см. "Elektrotechnik und Maschinenbau:, Wien, 1962, heft 22, s. 8 - 13, Abb5).

Недостатком известного способа является сложность и утомительность поиска, так как при поиске места повреждения необходимо осуществлять визуальный контроль на экране осциллографа весьма кратковременных однократных процессов, измеряемых микросекундами, в то время как между разрядами проходит иногда несколько минут. Кроме того, на вход устройства поступают сигналы индустриальных помех, соизмеримые с полезным сигналом по величине, что еще больше затрудняет визуальный контроль. Отличить полезный сигнал от неизбежных помех часто бывает невозможно.

Задачей изобретения является облегчение поиска места повреждения силовых кабелей, особенно в условиях сильных индустриальных помех.

Для решения поставленной задачи в устройстве для отыскания повреждений в силовых кабелях использован способ фильтрации сложных сигналов, применяемых в радиотехнике (радиолокации и широкополосной радиосвязи), когда сравнивают принимаемый на вход устройства сигнал с неким заранее записанным в память прибора образцовым сигналом-эталоном (корреляционный анализ). Большинство современных устройств для корреляционного анализа строят на цифровых микросхемах, поэтому такой способ называют еще цифровой фильтрацией, а сами устройства - цифровыми фильтрами.

Для поиска повреждения в кабеле по новому способу необходимо выполнить следующие операции:
1) Подключить кабель к высоковольтной установке;
2) Провести контрольный разряд в кабеле;
3) Записать сигнал, присущий высоковольтному разряду в данном кабеле, в электронную память прибора (образцовый сигнал);
4) Вместе с устройством пройти зону поиска от начала до конца, фиксируя на экране осциллографа форму сигнала (исследуемый сигнал) от периодически повторяющихся разрядов в кабеле;
5) По характеру изменения сигнала (фазы, частоты, амплитуды) определяют место пробоя в кабеле.

Образцовый сигнал может быть записан в память прибора в начале поиска в любом месте, где сигнал от разрядов в кабеле намного превосходит уровень помех.

Это может быть кабельный колодец, место раскопки кабеля или место, где кабель подключается к высоковольтной установке, то есть место, где антенну прибора можно приблизить непосредственно к кабелю или где можно подключить к жиле кабеля делитель напряжения.

Блок-схема измерителя-индикатора для отыскания места повреждения по указанному способу показана на чертеже.

Устройство содержит рамочную антенну 1, аттенюатор 2, усилитель 3, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) исследуемого сигнала 5, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 6, осциллограф 7, ОЗУ образцового сигнала 8, устройство барабанного сдвига 9, умножитель-аккумулятор 10, устройство управления 11, шины данных и шины управления 12 и 13, делитель напряжения 14.

Антенна 1 служит для регистрации электромагнитных волн в зоне поиска.

Аттенюатор 2 служит для регулировки сигнала на входе усилителя 3.

Усилитель 3 усиливает сигнал до уровня, достаточного для нормальной работы АЦП 4.

АЦП 4 служит для преобразования переменного напряжения с выхода усилителя в цифровой код.

ОЗУ исследуемого сигнала 5 служит для запоминания и последующего воспроизводства излучаемого кабелем сигнала. Емкость ОЗУ должна быть достаточной для запоминания нескольких периодов колебаний напряжений в кабеле. Причем информация в ОЗУ должна, во избежание переполнения, постоянно обновляться. Информация, полученная в начале, стирается, полученная в конце - какое-то время сохраняется.

По команде устройства управления 11 запись-стирание могут приостанавливаться и через ЦАП 6 сигнала выводиться на экран осциллографа 7 для анализа операторам.

ОЗУ образцового сигнала 8 имеет такую же емкость, что и ОЗУ исследуемого сигнала.

Устройство управления 11 обеспечивает запись образцового сигнала в ОЗУ 8 в момент контролируемого разряда в кабеле.

Информация из ОЗУ 8 записывается в устройстве барабанного сдвига (кольцевой регистр) 9 и далее поступает в умножитель - аккумулятор 10. В умножителе - аккумуляторе цифровые значения образцового и исследуемого сигнала поэлементно перемножаются. Первый элемент образцового сигнала на первый элемент исследуемого сигнала, второй - на второй и так до конца все N элементов за один цикл. Сумма произведений накапливается в аккумуляторе и каждый цикл сравнивается с некоторой заданной предельной величиной. Если сумма оказывается меньше предельной величины, команда из аккумулятора 10 в устройство управления 11 не подается, если больше, в устройство управления подается команда, означающая, что на вход прибора поступил сигнал от разряда кабеля. После каждого цикла сумма в аккумуляторе обнуляется и накапливается снова в следующем цикле. Устройство управления 11 служит для управления всеми блоками прибора по заданной программе. Связь между блоками 4, 5, 6, 8, 9, 10 и 11 осуществляется посредством шин данных и шин управления 12, 13.

Для записи образцового сигнала вначале поиска вместо антенны 1 на вход аттенюатора может подключаться выход делителя высокого напряжения 14. Вход делителя рассчитан на высокое испытательное напряжение, так как он подключается непосредственно к жиле кабеля, к которой подключается высоковольтная установка.

Несмотря на кажущуюся сложность, прибор может быть относительно просто реализован, так как в последнее время созданы специальные микросхемы, так называемые "сигнальные процессоры". В состав такой одной микросхемы могут входить: усилитель, АЦП, ОЗУ, ЦАП, устройство барабанного сдвига, умножитель-аккумулятор, устройство управления и другие вспомогательные блоки.

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Технический результат- облегчение поиска места повреждения силовых кабелей, особенно в условиях сильных индустриальных помех. Для отыскания пробоя создают высоковольтные разряды в поврежденном кабеле и регистрируют электромагнитные волны, излучаемые кабелем во время разряда, преобразуют сигнал и определяют место повреждения по изменению параметров сигнала путем сравнения с образцовым сигналом, присущим высоковольтным разрядам в поврежденном кабеле, предварительно записанным в память прибора. При наиболее полном совпадении исследуемого и образцового сигналов информация выводится на экран осциллографа для анализа оператором. 2.с.п. ф-лы, 1 ил.

1. Импульсно-индукционный способ отыскания места электрического пробоя изоляции силовых кабелей с защитой от индустриальных помех, включающий создание высоковольтных разрядов в поврежденном кабеле, регистрацию электромагнитных волн, излучаемых кабелем во время разряда, преобразование сигнала, определение места повреждения по изменению параметров сигнала, отличающийся тем, что исследуемый сигнал сравнивают с образцовым сигналом, присущим высоковольтным разрядам в поврежденном кабеле, предварительно записанным в память прибора. 2. Устройство для отыскания места электрического пробоя изоляции кабеля с защитой от индустриальных помех, содержащее высоковольтную испытательную установку и измеритель-индикатор, включающий в себя делитель напряжения, антенну, входной аттенюатор, усилитель, осциллограф, отличающееся тем, что в измеритель-индикатор введены аналого-цифровой преобразователь, запоминающее устройство исследуемого сигнала, цифроаналоговый преобразователь, запоминающее устройство образцового сигнала, устройство барабанного сдвига, умножитель-аккумулятор, устройство управления, шины данных и шины управления, при этом выход высоковольтной установки соединен с жилой кабеля, выход антенны и выход делителя напряжения предназначены для подключения ко входу аттенюатора, выход аттенюатора соединен с входом усилителя, выход усилителя - с входом аналого-цифрового преобразователя, выход цифроаналогового преобразователя - с входом осциллографа, а аналого-цифровой преобразователь, цифроаналоговый преобразователь, запоминающее устройство исследуемого сигнала, запоминающее устройство образцового сигнала, устройство барабанного сдвига, умножитель-аккумулятор, устройство управления связаны между собой шинами данных и управления, а вход делителя напряжения подключается к жиле кабеля, соединенной с выходом высоковольтной испытательной установки.