СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ И СВЯЗИ Российский патент 2014 года по МПК G01R31/11 

Изобретение относится к электротехнике, в частности может быть применено для построения автоматических локационных искателей места повреждения линий электропередачи (ЛЭП).

Известны способы определения места повреждения (ОМП) ЛЭП по параметрам аварийного режима [например, Определение мест повреждений линий электропередачи по параметрам аварийного режима. / Г.М.Шалыт, А.И.Айзенфельд, А.С.Малый; Под ред. Г.М.Шалыта. - М.: Энергоатомиздат, 1983].

Недостатком способов ОМП ЛЭП по параметрам аварийного режима является пропорциональность ошибки ОМП длине ЛЭП.

Этого недостатка лишены «высокочастотные» способы ОМП ЛЭП, такие как волновые, стоячих волн и др. [например, Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. - М.: Энергоатомиздат, 1982. Стр.16-24].

К группе «высокочастотных» относится и локационный способ ОМП ЛЭП [Шалыт Г.М. Определение мест мест повреждения в электрических сетях. - М.: Энергоатомиздат, 1982. Стр.17-18], являющийся наиболее близким техническим решением и заключающийся в измерении времени между моментом посылки в линию зондирующего электрического импульса и моментом прихода к началу линии импульса, отраженного от места повреждения. Послав в линию импульс, измеряют интервал t - время двойного пробега этого импульса до места повреждения, а искомое расстояние оценивают согласно выражению

$$\ell =\frac{t}{2}\cdot \upsilon$$ ,

где υ - скорость распространения импульса в линии.

Недостатком локационного способа ОМП ЛЭП и связи является низкая точность оценки расстояния до повреждения.

Задача изобретения - повышение точности способа ОМП ЛЭП и связи.

Поставленная задача достигается способом определения места повреждения линии электропередачи и связи, заключающимся в излучении в линию зондирующего электрического импульса, приеме импульса, отраженного от места повреждения линии, согласно предложению, повторяют процесс излучения и приема электрических импульсов, причем излучение импульсов, начиная со второго, осуществляют в момент приема импульсов, отраженных от места повреждения линии, а расстояние до повреждения оценивают по частоте повторения принимаемых импульсов.

Для технической реализации способа ОМП ЛЭП и связи воспользуемся структурной схемой импульсного искателя мест повреждений, аналогичной Шалыт Г.М. Определение мест мест повреждения в электрических сетях. - М.: Энергоатомиздат, 1982. Стр.188.

Вариант структурной схемы устройства, реализующего предлагаемый способ, приведен на фиг.1.

Устройство (фиг.1) содержит блок управления 1, тактовый блок 2, генератор 3, измерительное устройство 4 и приемно-регулирующее устройство 5.

Первый вход блока управления 1 является входом устройства, а второй вход подключен к выходу генератора 3. Первый выход блока управления 1 является выходом устройства и подключен к линии, а второй и третий выходы подключены соответственно ко входам приемно-регулирующего устройства 5 и тактового блока 2. Первый и второй выходы тактового блока 2 подключены к первым входам соответственно генератора 3 и измерительного устройства 4. Вход-выход тактового блока 2 соединен со входом-выходом приемно-регулирующего устройства 5. Выход приемно-регулирующего устройства 5 подключен ко второму входу измерительного устройства 4.

Устройство работает следующим образом.

Искатель находится непрерывно в режиме ожидания, т.е. в состоянии готовности к срабатыванию. При возникновении повреждения запускается блок управления 1. Он запускается либо от устройств релейной защиты, либо от собственного пускового органа, реагирующего, например, на уровень ВЧ помех на линии. Блок 1 производит подключение генератора 3 зондирующих импульсов и приемно-регулирующего устройства 5 к линии (проводом линии).

От блока управления 1 запускается тактовый блок 2, синхронизирующий работу генератора 3, измерительного устройства 4 и приемно-регулирующего устройства 5. Зондирующие импульсы, излучаемые в линию с выхода блока управления 1, отражаются от места повреждения. Отраженные импульсы поступают в приемно-регулирующее устройство 5, инициируя через вход-выход на тактовый блок 2 поступление управляющего сигнала с целью последующего излучения генератором 3 зондирующего импульса. Следует отметить, что отраженные импульсы поступают также на измерительное устройство 4.

Процесс приема-излучения импульсов повторяется.

Частота повторений отраженных импульсов определяется выражением

$$f=\frac{\upsilon }{2\ell }$$ ,

где υ - скорость распространения электромагнитного излучения в линии; l - расстояние до повреждения.

Оцененная измерительным устройством 4 частота повторения импульсов позволяет вычислить расстояние до места повреждения, исходя из расчетной формулы

$$\ell =\frac{\upsilon }{2f}$$ .

Для более точного расчета расстояния до места повреждения при ОМП ЛЭП и связи следует учитывать задержку в циклах приема-излучения сигналов, имеющую место в блоках 1, 5, 2, 3 устройства.

Для обоснования преимуществ предлагаемого способа ОМП ЛЭП и связи произведем сравнение его по точности со способом-прототипом.

Локационный способ ОМП ЛЭП и связи основывается на измерении времени запаздывания между излученным и отраженным от повреждения импульсами. Разрешающая способность этого способа определяет точность определения расстояния до повреждения и находится из выражения

$$\Delta \ell =\frac{\upsilon \cdot t_u}{2}$$ ,

t_u - длительность зондирующего импульса. Минимальная длительность зондирующего импульса определяется полосой П ВЧ (высокочастотного) присоединения ЛЭП и находится из соотношения

$$t_u=\frac{1}{П}$$ ,

учитывая П=10⁶ Гц, длительность

t_u=10^-6(c).

Тогда, принимая υ=3·10⁸ м/с,

$$\Delta \ell =\frac{3\cdot {10}^8\cdot {10}^{-6}}{2}=150\left(м\right)$$ .

Предлагаемый способ ОМП ЛЭП и связи основывается на измерении частоты повторения переизлученных отраженных импульсов от места повреждения ЛЭП. Погрешность измерения расстояния определяется погрешностью измерения частоты. Задержку в блоках устройства (фиг.1) не учитываем, т.к. она известна и может быть компенсирована для точной оценки частоты. Поскольку, например, устойчивые повреждения на ЛЭП имеют место в течение нескольких часов (десятков часов), пока не будут устранены линейными бригадами, то существует достаточно большое время для точной оценки частоты повторения импульсов. В этих условиях достигается высокая точность ОМП ЛЭП по предлагаемому способу, т.к. точность оценки частоты может составлять единицы герц (Гц).

Приведем поясняющий пример.

Пусть расстояние до повреждения составляет l=15 км. Тогда

$$f=\frac{\upsilon }{2\ell }=\frac{3\cdot {10}^8}{2\cdot 15\cdot {10}^3}={10}^4(Гц)$$ .

Отсюда погрешность измерения расстояния до повреждения, обусловленная погрешностью Δf измерения частоты, определяется выражением

$$\Delta \ell =\frac{\upsilon }{2\left(f+\Delta f\right)}-\frac{\upsilon }{2f}\approx \frac{\upsilon }{2f^2}=\frac{3\cdot {10}^8}{2\cdot {10}^8}=\mathrm{1,5}\left(м\right)$$ .

Сопоставление точности измерения расстояния до повреждения ЛЭП и связи по предлагаемому способу ОМП и способу-прототипу свидетельствует о существенных преимуществах предлагаемого изобретения.

Таким образом, предлагаемый способ ОМП ЛЭП и связи прост в реализации, имеет высокую точность и может быть реализован в автоматических и неавтоматических локационных искателях.

Изобретение относится к электротехнике, в частности может быть применено для построения автоматических локационных показателей места повреждения ЛЭП. Технический результат: повышение точности. Сущность: излучают в линию зондирующий электрический импульс, принимают импульс, отраженный от места повреждения линии. Повторяют процесс излучения и приема электрических импульсов, причем излучение импульсов, начиная со второго, осуществляют в момент приема импульсов, отраженных от места повреждения линии. Расстояние до повреждения оценивают по частоте повторения принимаемых импульсов. 1 ил.

Способ определения места повреждения линии электропередачи и связи, заключающийся в излучении в линию зондирующего электрического импульса, приеме импульса, отраженного от места повреждения линии, отличающийся тем, что повторяют процесс излучения и приема электрических импульсов, причем излучение импульсов, начиная со второго, осуществляют в момент приема импульсов, отраженных от места повреждения линии, а расстояние до повреждения оценивают по частоте повторения принимаемых импульсов.