СПОСОБ РАБОТЫ АДАПТИВНОГО РЕФЛЕКТОМЕТРА ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ Российский патент 2024 года по МПК G01R31/11 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для диагностики состояния проводов воздушных линий электропередачи, обнаружения повреждений и гололеда на проводах линий электропередачи (ЛЭП) напряжением (35-750) кВ на переменном токе.

Из существующего уровня техники известен адаптивный способ локационного зондирования, при котором в процессе зондирования адаптивно перестраиваются параметры локатора, для получения более точной информации об объекте зондирования. Известен «Адаптивный радиолокатор» [патент №2403584 от 10.11.2010 Бюл. №31], отличающийся тем, что в него введены первый ключ, второй ключ, третий ключ, перестроечный блок, предназначенный для адаптивного управления нижней граничной частотой усилителя доплеровской частоты, со сдвигом ее в сторону более высоких частот.

Известен «Оптический рефлектометр для ранней диагностики волоконно-оптических линий связи» [полезная модель №195647 от 03.02.2020 Бюл. №4], принятый за прототип, в котором по адаптивному алгоритму определения шага сканирования фильтры перестраиваются на другие частоты в диапазоне сканирования, определяется профиль спектра рассеяния Мандельштама - Бриллюэна и частота максимума рассеяния Мандельштама - Бриллюэна, которая и является бриллюэновским сдвигом частоты для определенной координаты световода.

Недостатком обоих технических решений является то, что в них адаптивно изменяются алгоритмы обработки принятого сигнала. Энергетически более выгодно адаптировать параметры зондирующего сигнала локатора, рефлектометра, под параметры объекта зондирования.

Техническим результатом реализации предлагаемого способа работы адаптивного рефлектометра линий электропередачи является повышение энергии, уровня отраженного сигнала, следовательно, повышение отношения сигнал/шум при записи отраженного сигнала, и благодаря этому получение более качественной информации об объекте зондирования.

Технический результат достигается тем, что для повышения уровня отраженного сигнала путем адаптации, подстраивания спектра сигнала зондирования под конкретные параметры линии электропередачи, проводится локационное зондирование ЛЭП, в качестве зондирующего импульса используется широкополосный прямоугольный импульс, принимается отраженный импульс U(tj), где tj - моменты времени измерения отраженного импульса аналого-цифровым преобразователем рефлектометра, дополнительно проводится дискретное Фурье преобразование F принятого отраженного импульса U(tj) рефлектометра, с получением амплитуд гармоник с учетом известного спектра зондирующего прямоугольного импульса Bi, определяются скорректированные амплитуды где Bi амплитуда гармоники прямоугольного импульса с той же частотой, что и Ai, Вшах- максимальная амплитуда гармоники прямоугольного импульса, из всех A'i выделяются основные гармоники скорректированного отраженного импульса Ak, имеющие амплитуду, большую чем С*Amax: Ak>С*Amax, где С - настроечный параметр, например С=0.5, - амплитуда максимальной среди всех скорректированных гармоник A'i отраженного импульса рефлектометра, используя выделенные гармоники Ak производится обратное F^-1 Фурье преобразование: полученная зависимость сигнала Uo(tm) от времени tm используется в качестве оптимизированной под текущие условия формы зондирующего импульса рефлектометра, при этом спектр данного зондирующего импульса Uo(tm) является оптимизированным под полосу пропускания данной ЛЭП и условий отражения зондирующего импульса.

На фиг. 1. представлена структурная схема устройства для реализации заявляемого способа, в котором обозначены только те блоки, которые важны для предлагаемого способа.

Цифрами на фиг. 1 обозначены:

1 - подключаемая к рефлектометру зондируемая ЛЭП;

2 - передатчик;

3 - приемник;

4 - блок управления;

5 - переключатель;

6 - генератор прямоугольного импульса;

7 - получаемый с приемника отраженный импульс U(tj);

8 - блок дискретного Фурье преобразования F;

9 - блок выделения основных гармоник отраженного импульса Ak;

10 - блок обратного F^-1 Фурье преобразования;

11 - вход переключателя 5, для подключения сигнала Uo(tm), с выхода 10;

12 - вход переключателя 5, для подключения прямоугольного импульса, с блока 6;

13 - Электроэнергетическая система, питающая подключаемую к рефлектометру зондируемую ЛЭП 1.

Способ осуществляется следующим образом. Рефлектометр подключен к зондируемой ЛЭП 1. Первоначально, передатчик 2 выдает в зондируемую ЛЭП 1 широкополосный импульс, создаваемый генератором прямоугольного импульса 6, переключатель 5 первоначально находится в положении 12. При этом параметры прямоугольного импульса (главным образом длительность во времени прямоугольного импульса) выбираются таким образом, чтобы спектр прямоугольного импульса занимал всю полосу рабочих частот высокочастотной связи по ЛЭП 1, это как правило частоты от 50 кГц до 1000 кГц. Подключенный к зондируемой ЛЭП 1 приемник 3 принимает отраженный импульс, с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) производит оцифровку принятого отраженного импульса, и выдает в блок управления 4 получаемый отраженный импульс в цифровом виде U(tj) 7, где tj - моменты времени, в которые АЦП приемника 3 измеряет получаемый отраженный импульс. Блок дискретного Фурье преобразования 8, производит дискретное Фурье преобразование F принятого отраженного импульса U(tj) 7 рефлектометра, с получением амплитуд гармоник

При этом прямоугольный импульс генератора 6 является широкополосным сигналом, спектр которого подбирается таким образом, чтобы занимать весь рабочий диапазоне частот ЛЭП 1, а в спектре отраженного импульса Ai уже содержатся, в основном, только такие спектральные составляющие, которые: а) имеют наименьшее затухание при распространении по проводам ЛЭП 1, б) имеют наибольший коэффициент отражения от конца ЛЭП 1. Таким образом, с помощью широкополосного прямоугольного импульса генератора 6, изучаются частотные свойства данной ЛЭП 1, важные для локационных измерений.

Блок 9, получает из блока 8 вычисленные амплитуды гармоник Ai принятого отраженного импульса U(tj) 7, и из всех гармоник Ai отраженного импульса с учетом известного спектра зондирующего прямоугольного импульса определяются где Bi амплитуда гармоники прямоугольного импульса с той же частотой, что и Ai, Вшах- максимальная амплитуда гармоники прямоугольного импульса. Затем выделяются основные гармоники Ak, амплитуды которых больше некоторого значения (С*Amax): где постоянная С - настроечный параметр, меньший единицы (например 0.5), Amax - максимальная, из всех гармоник A'i. Так происходит удаление из спектра отраженного импульса A'i случайных, шумовых, имеющих малую амплитуду гармоник.

Используя основные гармоники Ak, полученные из блока 9, блок 10, с помощью обратного преобразования Фурье F^-1, формирует зондирующий импульс где где tm - моменты времени, в которые цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) блока 10 формирует амплитуды зондирующего импульса Uo(tm). Данный зондирующий импульс Uo(tm) используется в дальнейшем для длительного наблюдения за ЛЭП 1, переключатель 5 при длительном наблюдении за ЛЭП 1 переводится в положение 11. Спектр данного импульса Uo(tm) является оптимизированным под полосу пропускания данной ЛЭП 1 и условий отражения зондирующего импульса, поскольку, при формировании импульса Uo(tm) в блоке 10, использовались только гармоники Ak, имеющие максимальную (из всех гармоник A'i) амплитуду, и, следовательно, данные гармоники Ак имеют минимальное затухание при распространении по данной ЛЭП 1, и имеют максимальный коэффициент отражения от конца ЛЭП 1.

Иллюстрация искажения прямоугольного зондирующего импульса представлена на фиг. 2, где на фиг. 2, а и б представлены соответственно исходный прямоугольный импульс и его спектр, а на фиг. 2, в и г - принятый отраженный импульс после прохождения ЛЭП и его спектр.

Предлагаемый способ работы адаптивного рефлектометра линий электропередачи позволяет повысить энергию, амплитуду отраженного сигнала, и благодаря этому получение более качественной информации об объекте зондирования, увеличение дальности действия локационной системы, путем адаптации параметров зондирующего сигнала рефлектометра под параметры конкретной ЛЭП.

Изобретение относится к электротехнике и измерительной технике и может быть использовано для диагностики состояния проводов воздушных линий электропередачи, обнаружения повреждений и гололеда на проводах линий электропередачи. Сущность: проводится локационное зондирование ЛЭП. В качестве зондирующего импульса используется широкополосный прямоугольный импульс. Принимается отраженный импульс U(tj), где tj - моменты времени измерения отраженного импульса аналого-цифровым преобразователем рефлектометра. Проводится дискретное Фурье преобразование принятого отраженного импульса U(tj) рефлектометра с получением амплитуд гармоник. С учетом известного спектра зондирующего прямоугольного импульса Bi определяются скорректированные амплитуды где Bi амплитуда гармоники прямоугольного импульса с той же частотой, что и Ai, Bmax - максимальная амплитуда гармоники прямоугольного импульса. Из всех A'i выделяются основные гармоники скорректированного отраженного импульса Ak, имеющие амплитуду, большую чем С*Amax: Ak>С*Amax, где С - настроечный параметр, например С=0.5, - амплитуда максимальной среди всех скорректированных гармоник A'i отраженного импульса рефлектометра. Используя гармоники Ak, производится обратное Фурье преобразование: полученная зависимость сигнала Uo(tm) от времени используется в качестве оптимизированной под текущие условия формы зондирующего импульса рефлектометра. При этом спектр данного зондирующего импульса Uo(tm) является оптимизированным под полосу пропускания данной ЛЭП и условия отражения зондирующего импульса. 2 ил.

Способ работы адаптивного рефлектометра линий электропередачи, заключающийся в том, что проводится локационное зондирование ЛЭП, в качестве зондирующего импульса используется широкополосный прямоугольный импульс, принимается отраженный импульс U(tj), где tj – моменты времени измерения отраженного импульса аналого-цифровым преобразователем рефлектометра, отличающийся тем, что проводится дискретное Фурье преобразование F принятого отраженного импульса U(tj) рефлектометра с получением амплитуд гармоник Ai=F(U(tj)), с учетом известного спектра зондирующего прямоугольного импульса Bi, определяются скорректированные амплитуды А’i=Ai/(Bi/Bmax), где Bi амплитуда гармоники прямоугольного импульса с той же частотой, что и Ai, Bmax- максимальная амплитуда гармоники прямоугольного импульса, из всех А’i выделяются основные гармоники скорректированного отраженного импульса Аk, имеющие амплитуду, большую чем С*Аmax: Аk> C*Аmax, где C – настроечный параметр, например C=0.5, Аmax=max{A’i} – амплитуда максимальной среди всех скорректированных гармоник A’i отраженного импульса рефлектометра, используя выделенные гармоники Аk производится обратное F^-1 Фурье преобразование: Uо(tm)=F^-1{Аk}, полученная зависимость сигнала Uо(tm) от времени tm используется в качестве оптимизированной под текущие условия формы зондирующего импульса рефлектометра, при этом спектр данного зондирующего импульса Uо(tm) является оптимизированным под полосу пропускания данной ЛЭП и условий отражения зондирующего импульса.