СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ НА ТРАССЕ СИЛОВОЙ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ Российский патент 2002 года по МПК G01R31/08 G01R33/10 G06T17/00 

Способ предназначен для диагностирования кабельных линий и определения места повреждения на трассе.

При применении способа, описанного в литературе [1], основанного на индукционном принципе, к диагностируемой линии подключается генератор переменного напряжения фиксированной частоты. Определение места повреждения происходит по средствам оценки структуры напряженности магнитного поля, созданной током генератора, поочередно в различных точках над диагностируемой линией. При этом оператор воспринимает информацию об изменении напряженности магнитного поля, как правило, с помощью головных телефонов или индикатора уровня.

Недостатками описанного способа являются следующие:
1. Сложность определения места однофазных замыканий в кабельных линиях. Это связанно с тем, что при таком виде повреждений, как правило, возникает ток растекания за местом повреждения и степень неоднородности магнитного поля над местом повреждения резко снижается.

2. Необходимость низкого уровня переходного сопротивления в месте повреждения, связанная с мощностью генераторов зондирующего тока, подключаемых к кабельной линии.

3. Сложность восприятия информации о структуре магнитного поля диагностируемого кабеля, например невозможность оценки изменения сигнала в пределах 10% от максимального уровня.

В литературе [2] , предложен способ, при котором рекомендуется с целью отстройки от напряженности магнитного поля, вызванного током растекания по земле, использование дифференциального датчика для оценки напряженности поля над трассой кабельной линии.

Недостатками описанного способа являются следующие:
1. Сложность определения места однофазных замыканий в кабельных линиях. Это связанно с тем, что в процессе диагностирования для использования преимуществ данного датчика необходимо, чтобы датчик был строго параллелен кабельной линии и магнитные оси индукционных катушек совпадали с осью кабеля, а это в условиях диагностирования проделать сложно.

2. Необходимость низкого уровня переходного сопротивления в месте повреждения, связанная с мощностью генераторов зондирующего тока, подключаемых к кабельной линии.

3. Сложность восприятия информации о структуре магнитного поля диагностируемого кабеля, например невозможность оценки изменения сигнала в пределах 10% от максимального уровня, связанная с недостатками средств вывода информации.

Способ, описанный в литературе [2], предусматривает в отличие от предыдущих использование в качестве источника зондирующего тока источник импульсного напряжения.

Недостатками описанного способа являются следующие:
1. Сложность определения места однофазных замыканий в кабельных линиях. Это связанно с тем, что при таком виде повреждений, как правило, возникает ток растекания за местом повреждения и степень неоднородности магнитного поля над местом повреждения резко снижается.

2. Сложность восприятия информации о структуре магнитного поля диагностируемого кабеля, например невозможность оценки изменения сигнала в пределах 10% от максимального уровня.

При применении способа определения места повреждения, описанного в литературе [3], основанного на акустическом принципе, используется, как правило, разряд конденсаторов на кабельную линию. Определение места повреждения происходит по средствам фиксации акустических сигналов, возникающих при разрядах в месте повреждения.

Недостатками этого способа определения места повреждения кабельных линий являются:
1. Невозможность определения места повреждения кабельной линии в случае низкого уровня переходного сопротивления в месте замыкания, это связанно с тем, что в этом случае не возникает разрядов в месте повреждения.

2. Сложность восприятия информации в случае высокого уровня шума в зоне диагностирования.

3. Сложность фиксации трассы кабельной линии.

Наиболее близким к предлагаемому (прототипом) является способ, описанный в литературе [1] , основанный на индукционном принципе. В этом способе к диагностируемой линии подключается генератор. Определение места повреждения происходит по средствам поочередной оценки, в различных точках над диагностируемой линией, уровня напряженности магнитного поля, созданной током генератора.

Недостатками описанного способа являются следующие:
1. Сложность определения места однофазных замыканий в кабельных линиях. Это связанно с тем, что при таком виде повреждений, как правило, возникает ток растекания за местом повреждения и степень неоднородности магнитного поля над местом повреждения резко снижается.

2. Необходимость низкого уровня переходного сопротивления в месте повреждения, связанная с мощностью генераторов зондирующего тока, подключаемых к кабельной линии.

3. Сложность восприятия информации о структуре магнитного поля диагностируемого кабеля, например невозможность оценки изменения сигнала в пределах 10% от максимального уровня.

Задача изобретения - сокращение времени и повышение эффективности процесса определения мест повреждения силовых кабельных линий на трассе в сложных, с точки зрения диагностирования, случаях.

Решение задачи достигается за счет применения способа определения повреждения на трассе силовой кабельной линии, при котором к поврежденным элементам силовой кабельной линии подключается генератор, на трассе фиксируется напряженность магнитного поля, созданного током генератора, измерения напряженности магнитного поля производится одновременно в множестве точек, расположенных в одной плоскости, параллельной поверхности грунта, а результат измерений обрабатывается программой визуализации на мини-ЭВМ для получения объемного изображения структуры магнитного поля в заданной плоскости, по которому диагностируют кабельную линию и определяют место повреждения, по изменению структуры магнитного поля в области повреждения.

На фиг. 1 представлена структурная схема реализации предложенного способа, где генератор 1 подключен к силовой кабельной линии 2, созданная протекающим по силовому кабелю током напряженность магнитного поля над силовой кабельной линией фиксируется матрицей датчиков 3, связанных с переносной мини-ЭВМ 4, имеющей жидкокристаллический графический индикатор 5 для отображения объемного изображения структуры магнитного поля в заданной плоскости.

Для определения места повреждения силовой кабельной линии на трассе, с использованием предложенного способа, к ней подключают генератор, схема подключения зависит от вида повреждения. При этом матрицей датчиков фиксируется напряженность поля не поочередно в различных точках над линией, как это делается в известных способах, а одновременно в множестве точек пространства над кабелем. Одновременность оценки уровня напряженности магнитного поля сразу области пространства над диагностируемой линией позволяет применять данный способ как при использовании генераторов синусоидального напряжения в качестве источника, так и при использовании генераторов импульсного напряжения. Это позволяет применить данный способ при различных уровнях переходного сопротивления в месте повреждения. Информация от матрицы датчиков преобразуется и передается на мини-ЭВМ, где обрабатывается программой визуализации. В результате информация о параметрах магнитного поля диагностируемой линии выводится не в форме звукового сигнала, указывающего на уровень напряженности поля в конкретной точке, а в виде пространственного изображения структуры магнитного поля над кабельной линией на жидкокристаллическом графическом индикаторе. Объемное изображение структуры магнитного поля, получаемое в данном способе, позволяет иметь полную и более детальную информацию о характере изменения магнитного поля над диагностируемой кабельной линией, чем это было возможно в известных способах. Получение более детальной информации о параметрах магнитного поля дает возможность отследить малейшие изменения структуры поля, что позволяет определить место повреждения кабельных линий в тех случаях, когда это сложно сделать существующими способами.

На фиг. 2 представлен рельеф напряженности магнитного поля на участке трассы вне зоны повреждения диагностируемой кабельной линии (фиг.2а) и над местом повреждения (фиг.2б). В данном виде выводится изображение структуры напряженности магнитного поля над кабельной линией.

Применение способа позволяет оценить не только изменение напряженности магнитного поля в целом над всей трассой, но и более детально исследовать, с целью уточнения, локальные магнитные поля над предполагаемым местом повреждения.

Для получения представления о реализации способа представлен наиболее сложный с точки зрения определения места повреждения на трассе случай замыкания жила - оболочка при наличии тока растекания за местом повреждения и низким уровнем переходного сопротивления в месте замыкания. С помощью устройства, реализующего предложенный способ, получено изображение структуры вертикальной (фиг. 3а), продольной (фиг.3б) и поперечной (фиг.3в) составляющих напряженности магнитного поля над местом повреждения, представленное на фиг.3. Низкая эффективность, для данного случая, известных способов, основанных на индукционном принципе, как следует из полученных изображений, обусловлена тем, что, как правило, оценивается вертикальная составляющая и возможна фиксация лишь резкой неоднородности напряженности магнитного поля. Предложенный способ позволяет отследить три составляющие напряженности магнитного поля и зафиксировать даже незначительные изменения напряженности, что позволяет зафиксировать место повреждения (фиг.3б). Степень неоднородности над местом повреждения, вызванная перемычкой между оболочкой и жилой в месте замыкания, составила для данного случая 5% от общего уровня напряженности. Известными способами фиксация подобной степени неоднородности практически не возможна.

В качестве основных характеристик предложенного способа можно выделить следующие: сокращение времени и повышение эффективности процесса определения места повреждения кабельных линий на основе использования простого, нашедшего широкое применение индукционного принципа диагностирования линии, возможность получения наглядной диагностической информации, способность фиксации малейших изменений структуры напряженности магнитного поля, одновременная оценка нескольких составляющих напряженности, получение объемного изображения структуры магнитного поля.

Литература
1. Платонов В.В., Быкадоров В.Ф. Определение мест повреждения на трассе кабельной линии. -М.: Энергоатомиздат, 1993. - 256.

2. Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. - М.: Энергоиздат, 1982. - 312.

3 Платонов В.В., Быкадоров В.Ф. Методы и аппаратура для поиска повреждений на трассе кабельной линии. - М.: Информэнерго, 1992. - 78.

Использование: для диагностирования кабельных линий и определения мест повреждения на трассе. Технический результат заключается в сокращении времени и повышении эффективности процесса определения мест повреждения силовых кабельных линий. Способ заключается в одновременной оценке изменения напряженности магнитного поля, созданного током генератора, в множестве точек, расположенных в одной плоскости, параллельной поверхности грунта над диагностируемой кабельной линией, а результат измерений обрабатывается с помощью мини-ЭВМ для получения объемного изображения структуры магнитного поля в заданной плоскости, по которому диагностируют кабельную линию и определяют место повреждения по изменению структуры магнитного поля в области повреждения. 3 ил.

Способ определения повреждения на трассе силовой кабельной линии, при котором к поврежденным элементам линии подключается генератор, на трассе фиксируется напряженность магнитного поля, созданного током генератора, отличающийся тем, что измерения напряженности магнитного поля производятся одновременно в множестве точек, расположенных в одной плоскости параллельной поверхности грунта, а результат измерений обрабатывается программой визуализации на мини-ЭВМ для получения объемного изображения структуры магнитного поля в заданной плоскости, по которому диагностируют кабельную линию и определяют место повреждения по изменению структуры магнитного поля в области повреждения.