Устройство для измерения расстояния до места повреждения в линиях электропередачи и связи Советский патент 1990 года по МПК G01R31/11 

I, I fe( ;i- I {SX-I,

IrjTrbzP

SM. , ,&

f155/;.. j;

J JL

JL ,

j. I Пл. fe I

JL ,

j. I Пл. fe I

Изобретение может быть использовано для проведения измерений импульсных характеристик и определения мест повреждения на линиях электропередачи и связи. Цель изобретения - повышение достоверности измерения импульсных характеристик и определения места повреждения длинных линий электропередачи и связи. В устройство содержащее тактовый генератор 1, генератор 2 быстрого пилообразного напряжения, генератор 3 зондирующий импульсов, датчик 4, опорного напряжения, датчик 5 расстояния, датчик 6 масштаба и датчик 8 укорочения электромагнитных волн, генератор 7 медленного пилообразного напряжения, аналого-цифровой преобразователь 12, блок 15 цифровой индикации, коммутатор 13, мультиплексор 14, схему 9 сравнения, стробоскопический преобразователь 10 и блок 11 осциллографической индикации дополнительно введены схема 16 управления записью и считыванием, оперативное запоминающее устройство 18, аналого-цифровой преобразователь 12 аналогового сигнала, цифроаналоговой преобразователь 20 считываемого сигнала, генератор 17 разветки. Это позволяет обеспечить сокращение времени записи импульсных характеристик длинных линий, а за счет цифровой обработки импульсной характеристики воспроизводить ее на экране электронно-лучевой трубки в течение необходимого времени и осуществлять ее долговременное хранение во внешнем постоянно запоминающем устройстве. 4 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для проведения измерений импульсных характеристик и определения мест повреждения на линиях электропередачи и связи. Цель изобретения - повышение достоверности измерения импульсных характеристик и определение места повреждения длинных линий электропередачи и связи путем ускорения считывания мгновенных значений напряжения импульсной характеристики линии при стробоскопическом отображении этой характеристики.

На фиг. 1 представлена общая блок- схема устройства для измерения расстояния до места повреждения в линиях электропередачи и связи; на фиг. 2 - блок-схема генератора медленного пилообразного напряжения; на фиг. 3 - блок-схема регенератора изображения; на фиг. 4 - диаграмма временных соотношений при записи и считывании импульсной характеристики для двух тактов быстрого пилообразного напряжения. Устройство для измерения расстояния в линиях электропередачи и связи содержит тактовый генератор 1, генератор 2 быстрого пилообразного напряжения, генератор 3 зондирующих импульсов, датчик 4 опорного напряжения, датчик 5 расстояния, датчик 6 масштаба, генератор 7 медленного пилообразного напряжения, датчик 8 укорочения электромагнитных волн, элемент 9 сравнения, стробоскопический преобразователь 10, блок 11 осциллографической индикации, аналого- цифровой преобразователь 12, коммутатор 13, мультиплексор 14, блок 15 цифровой индикации (цифровое табло), схему 16 управления записью и считыванием, 1регеиератор 17 изображения, оперативное запоминающее устройство 18, аналого-цифровой преобразователь 19 аналогового сигнала, цифроанало- говый преобразователь 20 считываемого сигнала.

Генератор 7 медленного пилообразного напряжения содержит двоичный п-гп-раз- рядный счетчик 21, двоичный т-разрядный счетчик 22, п-разрядный цифроаналоговый преобразователь 23 медленного пилообразного напряжения, а регенератор 17 изображения состоит из п-разрядного счетчика 24 и п-разрядного цифроаналогового преобразователя 25 регенератора.

При этом первый выход тактового генератора 1 соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя 12 и входом генератора 2 быстрого пилообразного напряжения, выход которого соединен с входом генератора 3 зондирующих импульсов и первым входом элемента 9 сравнения, выход генератора 3 зондирующих импульсов соединен с клеммами для подключения контролируемой линии и первым входом стробоскопического преобразователя 10, с вторым входом которого соединен выход элемента 9 сравнения, второй вход аналого-цифрового

преобразователя 12 соединен с выходом датчика 4 опорного напряжения, входом датчика 5 расстояния и первым входом мультиплексора 14, выход которого соединен с

входом датчика 8 укорочения электромагнитных волн, выход которого соединен с вторым входом элемента 9 сравнения и вторым входом коммутатора 13, первый вход которого соединен с выходом датчика 5 расстояния и первым входом датчика 6 масштаба, с вторым входом которого соединен первый выход генератора 7 медленного пилообразного напряжения, выход датчика 6 масштаба соединен с вторым входом мультиплексора 14, третий вход которого соеди- нен с первым выходом коммутатора 13, второй выход которого соединен с третьим входом аналого-цифрового преобразователя 12, выход которого соединен с входом блока 15 цифровой индикации, регенератор 17 изоб ражения, вход которого соединен с вторым выходом тактового генератора I и третьим входом схемы 16 управления записью и считыванием, первый выход регенератора 17 соединен с вторым входом схемы 16 управления записью и считыванием, первый вход

5 которой соединен с первым выходом генератора 7 медленного пилообразного напряжения, выходная шина схемы 16 управления записью и считыванием соединена с адресной шиной оперативного запоминающего устройства 18, информационная щина кото0 рого соединена с информационной выходной 111иной аналого-цифрового преобразователя 19 аналогового сигнала, первый вход которого соединен с выходом стробоскопического преобразователя 10, а второй вход - с выходом элемента 9 сравнения и входом стробо5 скопического преобразователя 10, выход готовности аналого-цифрового преобразователя 19 аналогового сигнала соединен с четвертым входом схемы 16 управления записью и считыванием и вторым входом гене0 ратора 7 медленного пилообразного напряжения, информационная выходная шина оперативного запоминающего устройства 18 соединена с входами цифроаналогового преобразователя 20 считываемого сигнала, выход которого соединен с входом вертикаль5НОГО отклонения блока 11 осциллографической индикации, с входом горизонтального отклонения которого соединен второй выход регенератора 17 изображения, первый вход генератора 7 медленного пилообразного напряжения соединен с входом т-разрядно50 го счетчика 22, второй вход генератора медленного пилообразного напряжения соединен с входом п-т-разрядного счетчика 21, выходы которого соединены с соответствующими входами старших разрядов п-разрядного цифроаналогового преобразователя 23

медленного пилообразного напряжения, с входами младших разрядов которого соединены соответствующие выходы т-разрядного счетчика 22, первый выход генератора 7 медленного пилообразного напряжения соединен с выходами счетчиков и входами цифро- аналогового преобразователя 23 медленного пилообразного напряжения, выход которого соединен с вторым выходом генератора 7 медленного пилообразного напряжения, причем регенератор 17 изображения состоит из п-разрядного счетчика 24 и п-разрядного цифроаналогового преобразователя 25 регенератора, выход которого соединен с вторым выходом регенератора 17 изображения, первый выход которого соединен с входами п-разрядного цифроаналогового преобразователя 25 регенератора и выходами п-разрядного счетчика 24, вход которого соединен с входом регенератора 17 изображения.

Устройство работает следующим образом.

Тактовый генератор I вырабатывает тактовые импульсы, которые с первого выхода (фиг. 4а) поступают на первый вход аналого-цифрового преобразователя 12, синхронизируют работу генератора 2 быстрого пилообразного напряжения и поступают на первый вход генератора 7 медленного пилообразного напряжения, а с второго выхода тактовые импульсы (фиг. 4е) поступают на 3-й вход схемы 16 управления записью и считыванием и вход регенератора 17 изображения.

Генератор 2 быстрого пилообразного напряжения формирует линейное пилообразное напряжение U2, длительность которого определяется диапазоном измерения расстояния (фиг. 46). Это напряжение используется для запуска генератора 5 зондирующих импульсов и для формирования калиброванной задержки в элементе 9 сравнения.

Генератор 3 зондирующих импульсов формирует зондирующие импульсы, которые поступают в измеряемую линию и первый вход стробоскопического преобразователя 10.

Стабильное постоянное напряжение с датчика 4 опорного напряжения, соответствующее максимальной величине измеряемого расстояния, поступает на второй вход аналого- цифрового преобразователя 12, на вход датчика 5 расстояния и на первый вход мультиплексора 14. Датчик 5 расстояния выдает постоянное стабильное напряжение, величина которого устанавливается в процессе поиска повреждения от нуля (начало линии) до максимального значения (выходного напряжения датчика 4 опорного напряжения).

Выходное напряжение датчика 5 расстояния поступает на первый вход коммутатора 13 и первый вход датчика 6 напряжения масштаба. Датчик 6 напряжения мас- щтаба представляет собой высокостабильный делитель, суммирующий медленное пилообразное напряжения с второго выхода генератора 7 медленного пилообразного напряжения с выходным напряжением датчика расстояния.

Выходное напряжение датчика 6 масштаба через мультиплексор 14 поступает на вход датчика 8 укорочения электромагнитных волн, выходное напряжение которого

в зависимости от установленного коэффициента укорочения определяет величину прецизионной задержки (Ujeb поступает на второй вход элемента 9 сравнения,фиг. 46). Генератор 7 медленного пилообразного напряжения на первом выходе формирует код адреса записываемой точки импульсной характеристики (порядковый номер ступеньки), а на втором выходе формирует медленное ступенчатое пилообразное напряжение. Код адреса записываемой точки им5 пульсной характеристики поступает на первый вход схемы 16 управления записью и считыванием, а медленное пилообразное напряжение поступает на второй вход датчика 6 масштаба.

Аналого-цифровой преобразователь 12,

0 коммутатор 13, мультиплексор 14 и цифровое табло 15 служат для цифровой индикаций измеряемого расстояния до места повреждения и установленного коэффициента укорочения электромагнитной волны (ЭМВ)

5 в измеряемой линии.

Аналого-цифровой преобразоватепь 12 преобразует уровень напряжения с третьего входа, поступающего с датчика 5 расстояния и датчика 8 укорочения ЭМВ через коммутатор 13, в числовой код, диапазон

0 измерения расстояния согласовывается с диапазоном измерения ана.того-цифрового преобразователя.

Коммутатор 13 в режиме измерения расстояния, подключает к третьему входу аналого-цифрового преобразователя 12 напря5 жение с датчика 5 расстоянии, а в режиме измерения укорочения ЭМБ-напряжение с выхода датчика 8 укорочения ЭМВ. Мультиплексор 14 служит для коммутации опорного напряжения с датчика 4 опорного напряжения (в режиме измерения укороче°ния ЭМВ) и выходного напряжения датчика 6 масштаба (в режиме измерения расстояния) на вход датчика 8 укорочения ЭМВ.

Цифровое табло 15 представляет собой

45 цифровой индикатор измеряемого расстояния и укорочения ЭМВ.

Генератор 7 медленного пилообразного напряжения формирует ступенчатое напряжение (.МПН), наращивая его в каждом такте быстрого пилообразного напряжения.

50 Медленное пилообразное напряжение через датчик 6 масштаба, мультиплексор 14, датчик 8 укорочения подается на второй вход элемента 9 сравнения (Ue, фиг. 46).

В элементе 9 сравнения производится сравнение быстрого пилообразного напря55 жения (БПН) для каждого измерительного диапазона генератора 2 со ступенчатым медленным пилообразным напряжением с датчика 8 укорочения ЭМВ. В момент сравнения каждой ступеньки МПН с БПН формируются импульсы запуска стробоскопического преобразователя 10 и пуска аналого- цифрового преобразователя 19 аналогового сигнала (фиг. 4в).

Стробоскопический преобразователь 10 вырабатывает последовательность импульсов, промодулированных по амплитуде сигналом, поступающим из измерительной линии.

Пуск аналого-цифрового преобразователя 19 аналогового сигнала осуществляется в каждом такте наращивания медленного пилообразного напряжения выходным сигналом элемента 9 сравнения, поступающим на второй вход аналого-цифрового преобразователя 19 аналогового сигнала (фиг. 4в). При наличии логического «О на этом входе начинается преобразование входного сигнала, поступающего на первый вход аналого- цифрового преобразователя 19 с выхода стробоскопического преобразователя 10. По окончании преобразования каждого значения сигнала по сигналу готовности данных с второго выхода аналого-цифрового преобразователя 19 аналогового сигнала (фиг. 4г) схема 16 управления записью и считыванием выдает адреса записи, и код сигнала с первого выхода аналого-цифрового преобразователя 19 аналогового сигнала записывается в оперативном запоминающем устройстве 18, а на втором входе генератора 7 медленного пилообразного напряжения появляются импульсы запуска старших разрядов (фиг. 4д).

Регенератор 17 развертки предназначен для формирования медленного ступенчатого пилообразного напряжения развертки оптимальной длительности для блока 11 осцил- лографической индикации и формирования адресов считывания записанной импульсной характеристики.

В каждом такте наращивания медленного пилообразного напряжения регенератора 17 (за исключением тактов записи.) через схему 16 управления записью и считыванием на оперативное запоминающее устройство 18 поступает адрес считывания и по сигналу разрещения считывания, поступающему с тактового генератора 1 на третий вход схемы управления записью и считыванием (фиг. 4е), производится считывание сигнала с оперативного запоминающего устройства 18 (фиг. 4ж).

Схема управления записью и считыванием служит для коммутации записываемых в память и считываемых из памяти точек импульсной характеристики.

По сигналу считывания (фиг. 4ж) сигналы в цифровой форме поступают в циф- роаналоговый преобразователь 20 сигнала, на выходе которого формируется аналоговое напряжение импульсной характеристики.

Это напряжение подается на вход вертикального отклонения блока цифровой индикации.

Генератор 7 медленного ступенчатого пилообразного напряжения может быть выполнен на основе последовательного цифроана- .логового преобразователя кода записываемой точки импульсной характеристики при использовании в качестве датчика цифрового кода п-разрядного счетчика импульсов, следующих с частотой быстрого пилообразного напряжения, последовательно выдающих код порядкового номера записываемой точки от О до 2. Такой генератор медленного пилообразного напряжения, формирующий пилообразное напряжение с длительностью одной ступеньки, равной длительности быстрого пилообразного напряжения

(БПН), можно использовать при измерении коротких линий, при этом время записи импульсной характеристики составит Т„

Тзап.

При измерении длинных линий для ускорения записи импульсной характеристики ге0 нератор 7 медленного пилообразного напряжения может быть выполнен на основе параллельно-последовательного формирования цифрового кода порядкового номера записываемой точки и его цифроакалогового

5 преобразования в ступенчатое напряжение. В качестве датчика кода используются два двоичных счетчика 21 и 22, при этом т-разрядный счетчик 22 считает импульсы тактового генератора 1 с периодом повторения быстрого пилообразного напряжения и

0 формирует код от О до (), п-т-разрядный счетчик 21 считает импульсы готовности с аналого-цифрового преобразователя 19 аналогового сигнала за каждый период быстрого пилообразного напряжения и формирует за этот промежуток времени код от

5 2 до . Код с ш-разрядного счетчика 22 поступает на входы младщих разрядов цифроаналогового преобразователя 23, код с п-ш-разрядного счетчика 21 поступает на входы старщих разрядов цифроаналогового преобразователя 23, на выходе которого фор- мируется медленное ступенчатое пилообразное напряжение, на каждую ступеньку которого длительностью, равной периоду быстрого пилообразного напряжения, накладывается, еще одно быстрое ступенчатое

5 пилообразное напряжение- с количеством ступенек 2 (фиг. 46).

При этом за один период быстрого пилообразного напряжения с генератора 2 быстрого пилообразного напряжения - (один такт Т„ тактового генератора 1) происхо0 дит сравнений в элементе 9 сравнения, а вся импульсная характеристика записывается за 2 периодов быстрого пилообразного напряжения по 2 адресам в оперативном запоминающем устройстве 18 (

5

).

Время записи импульсной характеристиТ. Т.

ки сокращается в

раз. Например, при записи 256 точек импульсной характеристики , при , время записи сокращается в 16 раз по сравнению .с последовательной записью.

Регенератор 17 развертки может быть выполнен на основе последовательного циф- роаналогового преобразования кода считываемой из оперативного запоминающего устройства 18 точки импульсной характеристики при использовании в качестве датчика цифрового кода п-разрядного счетчика 24 импульсов, следующих с постоянной для устройства частотой, последовательно выдающей код порядкового номера считываемой точки импульсной характеристики от О до 2. Код с п-разрядного счетчика 24 поступает на соответствующие входы цифро- аналогового преобразователя 25, на выходе которого формируется медленное ступенчатое пилообразное напряжение развертки, поступающее на вход горизонтального отклонения блока 11 осциллографической индикации.

Одинаковое время считывания для всех диапазонов измерения (как длинных, так и коротких) обеспечивает одинаковое качество изображения для линий любой протяженности.

Формула изобретения

0

0

выходом датчика расстояния и первым входом датчика масщтаба, с вторым входом которого соединен первый выход генератора медленного пилообразного напряжения, выход датчика масштаба соединен с вторым входом мультиплексора, третий вход которого соединен с первым выходом коммутатора, второй выход которого соединен с третьим входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом блока цифровой индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности измерения импульсных характеристик и определения места повреждения длинных линий электропередачи и связи, оно

снабжено схемой управления записью и считыванием, оперативным запоминающим устройством, аналого-цифровым преобразователем аналогового сигнала, цифроаналоговым преобразователем считываемого сигнала, регенератором изображения, вход которого соединен с вторым выходом тактового генератора и третьим входом схемы управления записью и считыванием, первый выход регенератора соединен с вторым входом схемы управления записью и считыванием,

5 первый вход которой соединен с первым выходом генератора медленного пилообразного напряжения, выходы схемы управления записью и считыванием соединены с адресными входами оперативного запоминающего устройства, а информационные входы кото0 рого соединены с информационными выходами аналого-цифрового преобразователя аналогового сигнала, первый вход которого соединен с выходом стробоскопического преобразователя, а второй вход - с выходом элемента сравнения и входом стробо5 скопического преобразователя, выход готовности аналого-цифрового преобразователя аналогового сигнала соединен с четвертым входом схемы управления записью и считыванием и вторым входом генератора медленного пилообразного напряжения, информационные выходы оперативного запоминающего устройства соединены с входами циф- роаналогового преобразователя считываемого сигнала, Bhixo;i которого соединен с входом . вертикального отклонения блока осциллогра5 фической индикации, с входом горизонтального отклонения которого соединен второй выход регенератора изображения.

0

5

п-разрядного цифроаналогового преобразователя медленного пилообразного напряжения, с входами младших разрядов которого соединены соответствующие выходы т-раз- рядного счетчика, первый выход генератора медленного пилообразного напряжения соединен с выходами счетчиков и входами цифроаналогового преобразователя медленного пилообразного напряжения, выход которого соединен с вторым выходом генератора медленного пилообразного напряжения.

Фиг.2 ABb/x.l

Вх.

2

Фаг. З

25

Вых.г

о .

/

-DJUJ

П р U г

11

Uf8

.

лл пл

JLJLUl

1 I

U JLJJLL