RU2330298C2 - Method for detection of damage point in power transmission and communication lines and device for its implementation - Google Patents

Method for detection of damage point in power transmission and communication lines and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2330298C2
RU2330298C2 RU2006123891/28A RU2006123891A RU2330298C2 RU 2330298 C2 RU2330298 C2 RU 2330298C2 RU 2006123891/28 A RU2006123891/28 A RU 2006123891/28A RU 2006123891 A RU2006123891 A RU 2006123891A RU 2330298 C2 RU2330298 C2 RU 2330298C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
damage
receiver
phase
computing unit
probe
Prior art date
Application number
RU2006123891/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006123891A (en
Inventor
Александр Леонидович Куликов (RU)
Александр Леонидович Куликов
вцев Дмитрий Михайлович Кудр (RU)
Дмитрий Михайлович Кудрявцев
Original Assignee
Александр Леонидович Куликов
Дмитрий Михайлович Кудрявцев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Леонидович Куликов, Дмитрий Михайлович Кудрявцев filed Critical Александр Леонидович Куликов
Priority to RU2006123891/28A priority Critical patent/RU2330298C2/en
Publication of RU2006123891A publication Critical patent/RU2006123891A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2330298C2 publication Critical patent/RU2330298C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Locating Faults (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: probing voltage pulses are sent to the line. Damage point is determined by time delay of reflected pulse in respect to the probing one. Then quazi-continuous oscillating signal is generated, which represents voltage pulses, the instant values of voltage of which are received by sum of harmonic components of two and more frequencies. Reflected signal is received in moments of time, which correspond to preliminarily determined point of damage. Distance to damage point is specified by phase-frequency spectrum. Device contains computing unit and the following devices connected to it - generator of probing pulses, receiver, indication unit, controlled switch with control channel from computing unit. Switch is arranged with the possibility of connection to controlled power transmission or communication line. At that at least one outlet of probing pulses generator and one inlet of receiver are connected to the switch.
EFFECT: expansion of functional resources.
5 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано при создании приборов для определения места повреждений (ОМП) линий электропередачи и связи (ЛЭП и С).The invention relates to the electric power industry and can be used to create devices for determining the location of damage (OMP) of power lines and communications (power lines and S).

Известные способы ОМП ЛЭП и С [А.с. СССР №1385108, А.с. СССР №1531037, Патент РФ №2073253] основаны на импульсном методе без использования модуляции: в линию посылают немодулированные зондирующие сигналы, принимают отраженные от неоднородностей мест повреждений сигналы и определяют место повреждения по временной задержке отраженных от места повреждения сигналов относительно зондирующих.Known methods of OMP power lines and C [A.S. USSR No. 1385108, A.S. USSR No. 1531037, RF Patent No. 2073253] are based on the pulse method without the use of modulation: unmodulated sounding signals are sent to the line, signals reflected from inhomogeneities of fault locations are received, and the damage location is determined by the time delay of the signals reflected from the fault location relative to the sounding ones.

Недостатком этих известных способов является низкая точность измерений.The disadvantage of these known methods is the low accuracy of the measurements.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу и устройству является способ ОМП ЛЭП и С и устройство для его осуществления [Патент РФ №2073253, Кл. G01R 31/11, 1997]. Способ основан на посылке в линию зондирующих импульсов напряжений, приеме отраженных импульсов, запоминании значений напряжения с линии для каждого значения временной задержки, определении места повреждения по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего. С целью повышения достоверности и точности измерений, исключения паразитных переотражений от линии входа производят согласование выходного сопротивления генератора зондирующих импульсов с волновым сопротивлением линии циклически: в первом цикле запоминают половину амплитуды зондирующего импульса при отключении линии, во втором цикле измеряют амплитуду зондирующего импульса при произвольно установленном значении выходного сопротивления на входе подключенной линии, вычитают из нее величину, запомненную в первом цикле согласования, запоминают знак и величину результата вычитания, в третьем цикле согласования по результатам измерений первого и второго циклов вычисляют величину волнового сопротивления и по его цифровому коду устанавливают выходное сопротивление генератора зондирующих импульсов с заданной точностью.The closest technical solution to the proposed method and device is the OMP power transmission line and C and a device for its implementation [RF Patent No. 2073253, Cl. G01R 31/11, 1997]. The method is based on sending probing voltage pulses to the line, receiving reflected pulses, storing the voltage values from the line for each time delay value, determining the place of damage by the time delay of the reflected pulse relative to the probing one. In order to increase the reliability and accuracy of measurements, to eliminate spurious reflections from the input line, the output impedance of the probe pulse generator is matched with the line impedance cyclically: in the first cycle, half the amplitude of the probe pulse is stored when the line is turned off, and in the second cycle, the probe pulse amplitude is measured at an arbitrary value output resistance at the input of the connected line, subtract from it the value stored in the first matching cycle , the sign and value of the subtraction result are stored, in the third matching cycle, the wave resistance value is calculated from the measurement results of the first and second cycles and the output resistance of the probe pulse generator is set with its digital code with a given accuracy.

Устройство для осуществления способа содержит блок синхронизации, вычислительный блок, генератор зондирующих импульсов, выполненный в виде последовательно соединенных формирователя зондирующих импульсов и блока управляемого выходного сопротивления, блок индикации.A device for implementing the method comprises a synchronization unit, a computing unit, a probe pulse generator, made in the form of a series-connected probe pulse generator and a controlled output impedance unit, an indication unit.

Этот способ и осуществляющее его устройство имею также низкую точность измерений.This method and its device also have low measurement accuracy.

Задачей изобретения явилось повышение точности измерения расстоянии до места повреждения.The objective of the invention was to increase the accuracy of measuring the distance to the place of damage.

Указанная задача решается способом ОМП ЛЭП и С, заключающимся в посылке в линию зондирующих импульсов напряжения от генератора при согласовании выходного сопротивления последнего с волновым сопротивлением линии в соответствии с заданным диапазоном волновых сопротивлений и требуемой точностью согласования, приеме отраженных импульсов, определении места повреждения по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего, далее излучают дополнительные зондирующие импульсы напряжения, мгновенные значения напряжения которых получены одной или суммой нескольких гармонических составляющих, принимают отраженные дополнительные импульсы в моменты времени, соответствующие предварительно определенному месту повреждения, подвергают принятые отраженные дополнительные импульсы спектральному анализу, а информацию о месте повреждения уточняют по значениям фазочастотных спектров.This problem is solved by the method of power transmission line OMP and C, which consists in sending voltage probes from the generator to the line while matching the output impedance of the latter with the wave impedance of the line in accordance with a given range of wave impedances and the required accuracy of matching, receiving reflected pulses, determining the location of damage by time delay reflected pulse relative to the probing, then additional probing voltage pulses are emitted, instantaneous voltage values are oryh prepared one or a sum of several harmonic components further receiving reflected pulses at timings corresponding to the predetermined site of injury, is subjected to additional pulses received reflected spectral analysis and information about the fault location specify values for phase-frequency spectra.

Сущность способа заключается в дополнительном использовании импульсов для ОМП ЛЭП и С, позволяющих реализовать фазовые методы радиодальнометрии и уточнить дальность до места повреждения, определенную предварительно на основе импульсных методов [Радиотехника: Энциклопедия / Под ред. Ю.Л.Мазора, Е.А.Мачусского, В.И.Правды. - М.: Издательский дом "Додека - XXI", 2002. - С.472-474].The essence of the method consists in the additional use of pulses for OMP power lines and C, allowing to implement phase methods of radio range-finding and to clarify the distance to the place of damage, determined previously on the basis of pulse methods [Radio engineering: Encyclopedia / Ed. Yu.L. Mazor, E.A. Machusky, V.I. Pravda. - M .: Publishing house "Dodeca - XXI", 2002. - S.472-474].

Поскольку ошибка измерения дальности при ОМП связана непосредственно с ошибкой измерения времени запаздывания, то можно характеризовать повышение точности измерения дальности уменьшением ошибок измерения времени запаздывания.Since the error in measuring the range with WMD is directly related to the error in measuring the time delay, it is possible to characterize the increase in the accuracy of measuring the range by reducing the errors in measuring the time delay.

Известно [Теоретические основы радиолокации. Под ред. Ширмана Я.Д. Учебное пособие для ВУЗов - М.: Советское радио, 1970, стр.190], что среднеквадратическая ошибка (стандартное отклонение) измерения времени запаздывания определяется выражениемIt is known [Theoretical Foundations of Radar. Ed. Shirmana Y.D. Textbook for High Schools - M .: Soviet Radio, 1970, p. 190] that the standard error (standard deviation) of the measurement of the delay time is determined by the expression

Figure 00000002
Figure 00000002

где q - отношение сигнал/шум, ПЭ - эффективная полоса сигнала.where q is the signal-to-noise ratio, P E is the effective signal bandwidth.

При этом для импульсных измерений без модуляции полоса ПЭ1 сигнала [Теоретические основы радиолокации. Под ред. Ширмана Я.Д. Учебное пособие для ВУЗов - М.: Советское радио, 1970, стр.340-343] определяется длительностью импульсаMoreover, for pulsed measurements without modulation, the band of P E1 signal [Theoretical basis of radar. Ed. Shirmana Y.D. Textbook for High Schools - M .: Soviet Radio, 1970, pp. 340-343] is determined by the pulse duration

Figure 00000003
таким образом
Figure 00000003
in this way

Figure 00000004
Figure 00000004

При использовании фазовых методов дальнометрии с применением, например, двухчастотного излучения (f1, f2) эффективная полоса сигнала ПЭ2 имеет наибольшую ширину [Теоретические основы радиолокации. Под ред. Ширмана Я.Д. Учебное пособие для ВУЗов - М.: Советское радио, 1970, стр.191] и равнаWhen using phase ranging methods using, for example, two-frequency radiation (f 1 , f 2 ), the effective signal band P E2 has the largest width [Theoretical fundamentals of radar. Ed. Shirmana Y.D. Textbook for High Schools - M .: Soviet Radio, 1970, p. 191] and is equal to

ПЭ2=π(f2-f1),P E2 = π (f 2 -f 1 ),

где π=3.1415926, а потенциально достижимая точность,where π = 3.1415926, and the potentially achievable accuracy,

Figure 00000005
Figure 00000005

Найдем отношение στ1τ2, показывающее увеличение точности измерений времени запаздывания, с помощью фазовых методовLet us find the ratio σ τ1 / σ τ2 , showing an increase in the accuracy of measurements of the delay time using phase methods

Figure 00000006
Figure 00000006

В трактах высокочастотной обработки ЛЭП возможно излучение зондирующего сигнала в пределах полосы Пu=(f2-f1)=106 Гц=1 МГц [Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. - М.: Энергоатомиздат, 1982].In the paths of high-frequency processing of power lines, probing signal radiation is possible within the band П u = (f 2 -f 1 ) = 10 6 Hz = 1 MHz [G. Shalyt Determination of places of damage in electrical networks. - M .: Energoatomizdat, 1982].

Таким образом, фазовые методы радиодальнометрии обладают в π=3.1415926 раз более высокой потенциальной точностью измерения времени запаздывания, а следовательно и точностью ОМП. Например, при одинаковых отношении сигнал/шум q, для импульсных измерений без модуляции с полосой сигнала ПЭ1=500 кГц ошибка по ОМП согласно выражениюThus, the phase methods of radio range-finding have π = 3.1415926 times higher potential accuracy of measuring the delay time and, therefore, the accuracy of OMP. For example, with the same signal to noise ratio q, for pulsed measurements without modulation with a signal bandwidth P E1 = 500 kHz, the error in the OMP according to the expression

σR=υστ,σ R = υσ τ ,

где σR - ошибка по расстоянию до места повреждения, υ≈0.98c≈294000000 м/с,where σ R is the error in the distance to the place of damage, υ≈0.98c≈294000000 m / s,

υ - скорость распространения электромагнитных колебаний в ЛЭП и С, с - скорость света,υ is the propagation velocity of electromagnetic waves in power lines and C, s is the speed of light,

составит 588 метров, а при использовании фазовых методов дальнометрии с применением двухчастотного излучения (f1-f2)=500 кГц составит 187 метров.will be 588 meters, and when using phase ranging methods using two-frequency radiation (f 1 -f 2 ) = 500 kHz, it will be 187 meters.

С другой стороны, в предлагаемом способе ОМП ЛЭП и С последовательно применяются импульсный и фазовый методы дальнометрии, обладающие разными и независимыми инструментальными ошибками. Поэтому их совместное использование повысит точность измерения дальности ОМП.On the other hand, in the proposed OMP method for power transmission lines and C, pulse and phase ranging methods are used sequentially, which have different and independent instrumental errors. Therefore, their joint use will increase the accuracy of measuring the range of weapons of mass destruction.

Предлагаемый способ может быть реализован с помощью устройства, содержащего вычислительный блок и связанные с ним генератор зондирующих импульсов, приемник и блок индикации, в котором установлен управляемый переключатель с каналом управления от вычислительного блока, выполненный с возможностью подключения к линии электропередачи или связи, при этом по меньшей мере один выход генератора зондирующих импульсов и один вход приемника связаны с указанным переключателем.The proposed method can be implemented using a device containing a computing unit and a probe pulse generator associated with it, a receiver and an indication unit, in which a controllable switch with a control channel from the computing unit is installed, configured to be connected to a power line or communication, at least one output of the probe pulse generator and one receiver input are connected to the indicated switch.

Генератор зондирующих импульсов может быть собран из следующих элементов: блок управляемого сопротивления (имеется в прототипе), блок памяти, цифроаналоговый преобразователь и усилитель мощности.The probe pulse generator can be assembled from the following elements: a controlled resistance block (available in the prototype), a memory block, a digital-to-analog converter, and a power amplifier.

В качестве вычислительного блока целесообразно использовать микроЭВМ, содержащую шину адресов, данных и управления, модуль процессора, устройство управления клавиатурой и модуль памяти, а в качестве приемника - устройство, содержащее смеситель и аналого-цифровой преобразователь с управляемым усилением.It is advisable to use a microcomputer containing an address, data and control bus, a processor module, a keyboard control device and a memory module as a computing unit, and a device containing a mixer and an analog-to-digital converter with controlled amplification as a receiver.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами.The claimed technical solution is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для определения места повреждения линий электропередачи и связи. На фиг.2 и 3 представлены устройства соответственно вычислительного блока и приемника. На фиг.4 и 5 представлены примеры квазинепрерывных колебаний.Figure 1 presents a block diagram of a device for determining the location of damage to power lines and communications. Figure 2 and 3 presents the device, respectively, of the computing unit and the receiver. Figures 4 and 5 show examples of quasicontinuous oscillations.

Устройство для определения места повреждения линий электропередачи и связи содержит генератор зондирующих импульсов 1, состоящий из блока управляющего выходного сопротивления 2, блока памяти 3, цифроаналогового преобразователя 4 и усилителя мощности 5, приемник 6, вычислительный блок 7 (например, микроЭВМ), блок индикации 8, управляемый переключатель 9.A device for determining the location of damage to power and communication lines contains a probe pulse generator 1, consisting of a control output impedance block 2, a memory block 3, a digital-to-analog converter 4 and a power amplifier 5, a receiver 6, a computing unit 7 (for example, a microcomputer), an indication unit 8 controlled switch 9.

Приемник 6 (фиг.3) содержит смеситель 10 и аналого-цифровой преобразователь с управляемым усилением 11.The receiver 6 (figure 3) contains a mixer 10 and an analog-to-digital Converter with controlled gain 11.

Вычислительный блок 7 (фиг.2) в общем случае может представлять собой микроЭВМ, содержащую шину адресов, данных, управления 12, модуль процессора 13, устройство управления клавиатурой 14, модуль памяти 15.Computing unit 7 (figure 2) in the General case may be a microcomputer containing a bus address, data, control 12, the processor module 13, the keyboard control device 14, the memory module 15.

Устройство работает следующим образом. На первом этапе работа устройства аналогична прототипу и применяются немодулированные импульсные сигналы (немодулированные зондирующие импульсы).The device operates as follows. At the first stage, the operation of the device is similar to the prototype and unmodulated pulse signals (unmodulated probe pulses) are used.

Перед процедурой ОМП ЛЭП или С производят согласование выходного сопротивления генератора зондирующих импульсов 1 (фиг.1) с волновым сопротивлением линии, подключенной через управляемый переключатель 9 к выходу блока управляемого выходного сопротивления 2. Режим согласования устанавливают блоком 14 вычислительного блока 7 (фиг.2) в соответствии с заданным диапазоном волновых сопротивлений и требуемой точностью согласования.Before the OMP power line or C procedure, the output impedance of the probe pulse generator 1 (Fig. 1) is matched with the wave impedance of the line connected through the controlled switch 9 to the output of the controlled output impedance block 2. The matching mode is set by block 14 of computing unit 7 (Fig. 2) in accordance with a given range of wave impedances and the required accuracy of matching.

Управляемый переключатель 9 переводится в режим, при котором блокируется вход приемника 6 на время излучения немодулированного зондирующего импульса.The controlled switch 9 is switched to a mode in which the input of the receiver 6 is blocked for the duration of the emission of the unmodulated probe pulse.

После завершения процесса согласования выходного сопротивления генератора 1 под воздействием команд блока 14 микроЭВМ модуль процессора 13 с участием программного обеспечения, хранящегося в модуле памяти 15, производит расчет цифровых кодов дискретных значений немодулированного импульса заданной длительности tu. Цифровые коды с выхода 1 микроЭВМ 7 поступают в блок памяти 3 генератора зондирующих импульсов 1, где записываются и хранятся. Выбор параметров зондирующего немодулированного импульса (например, амплитуды, длительности, несущей частоты) производится, исходя из требуемой точности измерений с учетом параметров ЛЭП и С. Под воздействием управляющих сигналов с первого выхода микроЭВМ 7 цифровые коды отсчетов немодулированного импульса поступают на цифроаналоговый преобразователь 4 и далее на усилитель мощности 5, на выходе которого формируется зондирующий импульс. Проходя через блок управляемого выходного сопротивления и управляемый переключатель 9, импульс поступает в линию, а с выхода усилителя мощности 5 при необходимости на первый вход приемника и участвует в качестве опорного сигнала для смесителя 10.After the process of matching the output impedance of the generator 1 is completed under the influence of the instructions of the microcomputer unit 14, the processor module 13, with the participation of the software stored in the memory module 15, calculates digital codes of discrete values of the unmodulated pulse of a given duration t u . Digital codes from output 1 of the microcomputer 7 enter the memory unit 3 of the probe pulse generator 1, where they are recorded and stored. The parameters of the probe unmodulated pulse (for example, amplitude, duration, carrier frequency) are selected based on the required measurement accuracy, taking into account the power transmission line and C. Under the influence of control signals from the first output of the microcomputer 7, the digital codes of the samples of the unmodulated pulse are sent to a digital-to-analog converter 4 onwards to a power amplifier 5, at the output of which a probe pulse is formed. Passing through the controlled output impedance block and the controlled switch 9, the pulse enters the line, and from the output of the power amplifier 5, if necessary, to the first input of the receiver and participates as a reference signal for the mixer 10.

В случае зеркального отражения от места повреждения (например, места короткого замыкания ЛЭП) на вход 2 приемника 6 отраженный импульс поступит с временной задержкой tз, по отношению к излученному импульсу (времени запуска генератора зондирующих импульсов). Возможна демодуляция (преобразование на пониженную частоту высокочастотного заполнения) в смесителе 10 приемника 6 с помощью опорного сигнала генератора зондирующих импульсов. С выхода смесителя 10 отраженный сигнал поступает на модуль аналого-цифрового преобразования (АЦП) с управляющим усилением 11 для усиления и преобразования в цифровую форму. Усиление является управляемым, поскольку коэффициент усиления модуля 11 может изменяться под воздействием сигналов с входа/выхода микроЭВМ 7 на вход/выход приемника 6. Цифровые отсчеты принятого сигнала через вход/выход и шину адресов, данных, управления 12 подаются на модуль процессора 13 для предварительного вычисления расстояния до повреждения. Грубый расчет расстояния R до повреждения производится по зафиксированному блоком 7 микроЭВМ временному запаздыванию tз между излученным и принятым немодулированным импульсом по формуле

Figure 00000007
In the case of specular reflection from the place of damage (for example, the location of a short circuit in the power transmission line), the reflected pulse will arrive at the input 2 of the receiver 6 with a time delay t s in relation to the emitted pulse (time of the probe pulse generator start-up). Possible demodulation (conversion to a lower frequency of high-frequency filling) in the mixer 10 of the receiver 6 using the reference signal of the probe pulse generator. From the output of the mixer 10, the reflected signal is fed to the analog-to-digital conversion (ADC) module with a control gain 11 for amplification and digitalization. The gain is controllable, since the gain of module 11 can change under the influence of signals from the input / output of the microcomputer 7 to the input / output of the receiver 6. Digital samples of the received signal through the input / output and address bus, data, control 12 are supplied to the processor module 13 for preliminary calculating the distance to damage. A rough calculation of the distance R to damage is made according to the time delay t s between the emitted and received unmodulated impulses fixed by block 7 of the microcomputer according to the formula
Figure 00000007

где υ - скорость распространения электромагнитных колебаний в ЛЭП.where υ is the propagation velocity of electromagnetic waves in power lines.

Результаты предварительного расчета дальности до места повреждения могут отображаться на блоке индикации 8.The results of a preliminary calculation of the distance to the place of damage can be displayed on display unit 8.

Для уточнения грубой оценки дальности до места повреждения возможно излучение нескольких одиночных немодулированных импульсов либо их пачек с последующей совместной обработкой. Для каждого из таких излучений целесообразно применение процедуры согласования волнового сопротивления.To clarify a rough estimate of the distance to the place of damage, it is possible to emit several single unmodulated pulses or their bursts with subsequent joint processing. For each of these radiations, it is advisable to use the procedure of matching wave impedance.

На втором этапе работа устройства базируется на применении фазовых методов дальнометрии.At the second stage, the operation of the device is based on the use of phase ranging methods.

Измерение дальности фазовыми методами основывается на измерении приращения фазы излученного гармонического колебания стабилизированной частоты за время запаздывания отраженного сигнала [Радиотехника: Энциклопедия / Под ред. Ю.Л.Мазора, Е.А.Мачусского, В.И.Правды. - М: Издательский дом "Додека-XXI", 2002 г. - стр.473].Range measurement by phase methods is based on measuring the phase increment of the emitted harmonic oscillations of the stabilized frequency during the delay time of the reflected signal [Radio engineering: Encyclopedia / Ed. Yu.L. Mazor, E.A. Machusky, V.I. Pravda. - M: Publishing house "Dodeca-XXI", 2002 - p. 473].

Например, передатчик излучает синусоидальное колебание частоты f0 с некоторой начальной фазой φ0 For example, the transmitter emits a sinusoidal frequency oscillation f 0 with some initial phase φ 0

φпер=2πf0t+φ0.φ per = 2πf 0 t + φ 0 .

Отраженный сигнал поступает в приемник с фазойThe reflected signal enters the receiver with phase

φпр=2πf0(t-tз)+φ0+Δφ,φ CR = 2πf 0 (tt h ) + φ 0 + Δφ,

где Δφ - сдвиг фазы при отражении (как правило близок к 180°).where Δφ is the phase shift upon reflection (as a rule, it is close to 180 °).

Время запаздывания tз, однозначно определяющее дальность до места повреждения R, рассчитывается какThe delay time t s , which uniquely determines the distance to the place of damage R, is calculated as

Figure 00000008
Figure 00000008

а фазовый набег составитand the phase advance will be

Figure 00000009
Figure 00000009

Учитывая известное Δφ, приходим к уравнениямGiven the well-known Δφ, we arrive at the equations

Figure 00000010
Figure 00000010

илиor

Figure 00000011
Figure 00000011

связывающим искомую дальность до повреждения R с измеряемой разностью фаз θ'=θ+Δφ.linking the desired range to damage R with the measured phase difference θ '= θ + Δφ.

Частота f0 и длина волны

Figure 00000012
называются масштабными, поскольку от них зависит масштаб измерения дальности, т.е. коэффициент между измеряемым фазовым сдвигом θ' и дальностью до места повреждения R.Frequency f 0 and wavelength
Figure 00000012
are called large-scale, since the scale of measuring distance depends on them, i.e. the coefficient between the measured phase shift θ 'and the distance to the place of damage R.

Через фазовые интервалы θ'=2π гармоническое колебание, а вместе с ним и показания фазометра повторяются, при этом диапазон однозначного измерения дальности будет составлятьThrough the phase intervals θ '= 2π, the harmonic oscillation, and with it the phase meter readings are repeated, while the range of the unambiguous range measurement will be

Figure 00000013
Figure 00000013

Выбирая длину волны в соответствии с этим выражением, можно обеспечить измерения дальности до места повреждения в любых диапазонах. Так, например, для Rmax=Rодн=300 км требуется длина волны λ=600 км и соответствующая масштабная частота f0=500 Гц. При этом инструментальная точность измерения дальности оказывается измеренной и составляет 0.8км на каждый градус шкалы фазометра.Choosing the wavelength in accordance with this expression, it is possible to provide measurements of the distance to the place of damage in any ranges. So, for example, for R max = R od = 300 km, a wavelength of λ = 600 km and a corresponding scale frequency f 0 = 500 Hz are required. In this case, the instrumental accuracy of the range measurement turns out to be measured and amounts to 0.8 km for each degree of the phase meter scale.

Существенной особенностью и методическим ограничением применения фазовых методов для ОМП ЛЭП и С является необходимость разнесенного приема - передачи при излучении непрерывных колебаний. Одновременного излучения и приема гармонических колебаний на фиксированной частоте в ЛЭП реализовать невозможно [Теоретические основы радиолокации. Под ред. В.Е.Дулевича. - М.: Сов. радио, 1964 г, стр.25]. Для преодоления указанного ограничения, авторами предлагается использование квазинепрерывных колебаний [Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех, - М.: Радио и связь, 1984 г., стр.114] (например, фиг.4, 5) с последующим восстановлением непрерывного колебания.An essential feature and methodological limitation of the application of phase methods for the power transmission line OMP and C is the need for diversity reception - transmission during the emission of continuous oscillations. It is impossible to realize simultaneous emission and reception of harmonic oscillations at a fixed frequency in power lines [Theoretical Foundations of Radar. Ed. V.E.Dulevich. - M .: Owls. Radio, 1964, p. 25]. To overcome this limitation, the authors propose the use of quasi-continuous oscillations [Shirman Y.D., Manzhos V.N. The theory and technique of processing radar information against the background of interference, - M .: Radio and communications, 1984, p.114] (for example, Fig.4, 5) with the subsequent restoration of continuous oscillation.

При этом исходное непрерывное колебание заменяется соответствующими периодическими отрезками (импульсами) (фиг.4, 5). Период следования отрезков (импульсов), их длительность и скважность определяют в зависимости, например, от длины ЛЭП или С, предполагаемого расстояния до места повреждения, требуемой точности ОМП ЛЭП и С.In this case, the initial continuous oscillation is replaced by the corresponding periodic segments (pulses) (Figs. 4, 5). The period of following the segments (pulses), their duration and duty cycle is determined depending, for example, on the length of the power line or C, the estimated distance to the place of damage, the required accuracy of the OMP power line and C.

Недостатки упрощенного фазового метода:The disadvantages of the simplified phase method:

- малый диапазон однозначного измерения дальности при использовании высокочастотных колебаний;- a small range of unambiguous range measurement when using high-frequency oscillations;

- неизвестная величина сдвига фазы Δφ при отражении от невыясненного повреждения;- unknown value of the phase shift Δφ upon reflection from unexplained damage;

- устраняются за счет применения многочастотных сигналов [Радиотехника: Энциклопедия / Под ред. Ю.Л.Мазора, Е.А.Мачусского, В.И.Правды. - М: Издательский дом "Додека-XXI", 2002 г. - стр.473-474].- are eliminated through the use of multi-frequency signals [Radio engineering: Encyclopedia / Ed. Yu.L. Mazor, E.A. Machusky, V.I. Pravda. - M: Publishing house "Dodeka-XXI", 2002 - p. 473-474].

Так, при двухчастотной фазовой дальнометрии используют масштабную частоту, образованную в результате биений [Теоретические основы радиолокации. Под ред. Я.Д.Ширмана. Учебное пособие для вузов. - М.: Сов. радио, 1970 г., стр.191, Теоретические основы радиолокации. Под ред. В.Е.Дулевича. - М.: Сов. радио, 1964 г., стр.22-25] синусоидальных колебаний двух несущих частот f1 и f2 с начальными фазами ψ1 и ψ2.So, with two-frequency phase ranging use the scale frequency generated as a result of beats [Theoretical fundamentals of radar. Ed. J.D. Shirman. Textbook for universities. - M .: Owls. Radio, 1970, p. 191, Theoretical Foundations of Radar. Ed. V.E.Dulevich. - M .: Owls. Radio, 1964, pp.22-25] of sinusoidal oscillations of two carrier frequencies f 1 and f 2 with the initial phases ψ 1 and ψ 2 .

В приложении к предлагаемому устройству (фиг.1) в ЛЭП излучают квазинепрерывный сигнал, представляющий собой импульсы суммарных колебаний частот f1 и f2 (фиг.5). В формировании таких импульсов участвуют блоки 7, 3, 4, 5, а блок управляемого сопротивления 2 и управляемый переключатель 9 обеспечивают их согласованное излучение в требуемые моменты времени.In the annex to the proposed device (Fig. 1), a quasi-continuous signal representing pulses of the total oscillations of the frequencies f 1 and f 2 is emitted in the power transmission line (Fig. 5). Blocks 7, 3, 4, 5 participate in the formation of such pulses, and the controlled resistance block 2 and the controlled switch 9 provide their coordinated emission at the required time instants.

Управляемый переключатель 9 участвует не только в излучении импульсных сигналов, но и в приеме отраженных сигналов только в заданные периоды времени. Эти заданные периоды времени определяются расстоянием R до места повреждения, определенным на первом этапе работы устройства, ошибками измерения места повреждения первого этапа с учетом скорости распространения электромагнитных колебаний в ЛЭП υ. Таким образом управляющий переключатель 9 в соответствии с управляющими сигналами вычислительного блока 7 обеспечивает совмещение излучения и приема сигналов при реализации фазовых методов ОМП ЛЭП и С.The controlled switch 9 is involved not only in the emission of pulsed signals, but also in the reception of reflected signals only at predetermined time periods. These predetermined time periods are determined by the distance R to the damage site, determined at the first stage of the device operation, measurement errors of the damage site of the first stage, taking into account the propagation velocity of electromagnetic waves in power lines υ. Thus, the control switch 9 in accordance with the control signals of the computing unit 7 provides a combination of radiation and reception of signals when implementing the phase methods of OMP transmission lines and C.

На вход приемника 6 поступают отраженные сигналы из области предполагаемого места повреждения и последующие процедуры выполняются для уточнения расстояния до повреждения.The input of the receiver 6 receives the reflected signals from the area of the alleged location of the damage and the following procedures are performed to determine the distance to the damage.

Частоты f1, f2 (для двухчастотной фазовой дальнометрии) выбираются близкими по значениям и для них фазовые сдвиги, обусловленные отражением от места повреждения и задержки в компонентах устройства, можно считать одинаковыми.The frequencies f 1 , f 2 (for two-frequency phase ranging) are selected close in values and for them the phase shifts due to reflection from the place of damage and delay in the components of the device can be considered the same.

После преобразования в цифровую форму в приемнике 6 отраженный сигнал поступает в вычислительный блок 7 для вычисления фазочастотного спектра (ФЧС). Получение ФЧС отраженного сигнала может производиться с использованием, например, алгоритмов дискретного (быстрого) преобразования Фурье. При этом разность фаз составляющих ФЧС отраженного сигнала на частотах f1 и f2 будет связана со временем запаздываниям tз=2R/υ и составлятьAfter converting to digital form in the receiver 6, the reflected signal enters the computing unit 7 to calculate the phase-frequency spectrum (PSF). The PSF of the reflected signal can be obtained using, for example, discrete (fast) Fourier transform algorithms. In this case, the phase difference of the components of the PSF of the reflected signal at frequencies f 1 and f 2 will be associated with the delay time t s = 2R / υ and be

φ11=2π(f1-f2)(t-2R/υ)+(ψ12)=2πΔf(t-2R/υ)+(ψ12).φ 11 = 2π (f 1 -f 2 ) (t-2R / υ) + (ψ 12 ) = 2πΔf (t-2R / υ) + (ψ 12 ).

Разность фаз θ между частотными составляющими при излученииThe phase difference θ between the frequency components during radiation

φ1=2π(f1-f2)t+(ψ12)=2πΔft+(ψ12)φ 1 = 2π (f 1 -f 2 ) t + (ψ 12 ) = 2πΔft + (ψ 12 )

и при приеме отраженного сигнала φ11 характеризует дальность до места поврежденияand when receiving the reflected signal φ 11 characterizes the range to the place of damage

θ=φ111=2πΔf(t-t+2R/υ)+(ψ12)-(ψ12)=4πΔfR/υ=4πR/Δλ.θ = φ 111 = 2πΔf (t-t + 2R / υ) + (ψ 12 ) - (ψ 12 ) = 4πΔfR / υ = 4πR / Δλ.

Таким образом, при использовании двухчастотного метода дальность до места повреждения может быть вычислена блоком 7 по формулеThus, when using the two-frequency method, the distance to the place of damage can be calculated by block 7 according to the formula

Figure 00000014
Figure 00000014

Результаты расчетов индуцируются блоком 8.The calculation results are induced by block 8.

Совокупное определение дальности до места повреждения при поэтапном использовании немодулированного излучения и фазовых методов дает более точный результат ОМП ЛЭП и С.The combined determination of the distance to the place of damage during the phased use of unmodulated radiation and phase methods gives a more accurate result of the OMP of the power transmission line and C.

Устройство (фиг.1) позволяет реализовать и другие (многочастотные) фазовые методы дальнометрии для повышения точности ОМП ЛЭП и С. Выбор метода определяется требованиями к точности ОМП ЛЭП и С и условиями проведения измерений.The device (figure 1) allows you to implement other (multi-frequency) phase ranging methods to increase the accuracy of the OMP of the power transmission lines and C. The choice of method is determined by the requirements for the accuracy of the OMP of the power lines and C and the measurement conditions.

Claims (5)

1. Способ определения места повреждения линий электропередачи и связи, заключающийся в посылке в линию зондирующих импульсов напряжения от генератора при согласовании выходного сопротивления последнего с волновым сопротивлением линии в соответствии с заданным диапазоном волновых сопротивлений и требуемой точностью согласования, приеме отраженных импульсов, определении места повреждения по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего, отличающийся тем, что далее излучают квазинепрерывный колебательный сигнал, представляющий собой импульсы напряжения, мгновенные значения которых получены суммой гармонических составляющих двух и более частот, принимают отраженный сигнал в моменты времени, соответствующие предварительно определенному месту повреждения, вычисляют фазочастотный спектр отраженного сигнала и уточняют дальность до места повреждения по фазочастотному спектру.1. The method of determining the location of damage to power lines and communications, which consists in sending a probe voltage pulse to the line from the generator when matching the output impedance of the latter with the wave impedance of the line in accordance with a given range of wave impedances and the required accuracy of matching, receiving reflected pulses, determining the location of damage by the time delay of the reflected pulse relative to the probe, characterized in that a quasi-continuous oscillating signal is further emitted , which is a voltage pulse, the instantaneous values of which are obtained by the sum of the harmonic components of two or more frequencies, receive the reflected signal at times corresponding to a predetermined location of damage, calculate the phase-frequency spectrum of the reflected signal and specify the distance to the place of damage from the phase-frequency spectrum. 2. Устройство для определения места повреждения линий электропередачи и связи, содержащее вычислительный блок и связанные с ним генератор зондирующих импульсов, приемник и блок индикации, отличающееся тем, что оно содержит управляемый переключатель с каналом управления от вычислительного блока, выполненный с возможностью подключения к линии электропередачи или связи, при этом по меньшей мере один выход генератора зондирующих импульсов и один вход приемника связаны с указанным переключателем.2. A device for determining the location of damage to power lines and communications, comprising a computing unit and a probe pulse generator associated with it, a receiver and an indication unit, characterized in that it comprises a controllable switch with a control channel from the computing unit, configured to connect to a power line or communication, wherein at least one output of the probe pulse generator and one input of the receiver are connected to said switch. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что генератор зондирующих импульсов, содержащий блок управляемого сопротивления, содержит также блок памяти, цифроаналоговый преобразователь и усилитель мощности.3. The device according to claim 2, characterized in that the probe pulse generator comprising a controlled resistance unit also comprises a memory unit, a digital-to-analog converter and a power amplifier. 4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что вычислительный блок выполнен в виде микро-ЭВМ, содержащей шину адресов, данных и управления, модуль процессора, устройство управления клавиатурой и модуль памяти.4. The device according to claim 2 or 3, characterized in that the computing unit is made in the form of a microcomputer containing an address, data and control bus, a processor module, a keyboard control device and a memory module. 5. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что приемник содержит смеситель и аналого-цифровой преобразователь с управляемым усилением.5. The device according to claim 2 or 3, characterized in that the receiver comprises a mixer and an analog-to-digital converter with controlled amplification.
RU2006123891/28A 2006-07-03 2006-07-03 Method for detection of damage point in power transmission and communication lines and device for its implementation RU2330298C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006123891/28A RU2330298C2 (en) 2006-07-03 2006-07-03 Method for detection of damage point in power transmission and communication lines and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006123891/28A RU2330298C2 (en) 2006-07-03 2006-07-03 Method for detection of damage point in power transmission and communication lines and device for its implementation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006123891A RU2006123891A (en) 2008-01-10
RU2330298C2 true RU2330298C2 (en) 2008-07-27

Family

ID=39019961

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006123891/28A RU2330298C2 (en) 2006-07-03 2006-07-03 Method for detection of damage point in power transmission and communication lines and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2330298C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2446407C1 (en) * 2010-07-13 2012-03-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева Method to detect area of power transmission and communication lines damage and device for its realisation
RU2559308C2 (en) * 2013-12-11 2015-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ (КНИТУ-КАИ) Method for determining damaged point of power transmission and communication lines

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2446407C1 (en) * 2010-07-13 2012-03-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева Method to detect area of power transmission and communication lines damage and device for its realisation
RU2559308C2 (en) * 2013-12-11 2015-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ (КНИТУ-КАИ) Method for determining damaged point of power transmission and communication lines

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006123891A (en) 2008-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2603126C2 (en) Mfpw radar level gauging with distance approximation
US6646587B2 (en) Doppler radar apparatus
US7479921B2 (en) Distance measuring device, distance measuring method and distance measuring program
EP0138940B1 (en) Method and apparatus for measuring the distance to an object
JP2008524562A (en) Electronic measurement method
US6278398B1 (en) Sensor system operating method and a sensor system
RU2553272C1 (en) Method of measuring range and radial velocity in radar station with probing composite pseudorandom chirp pulse
RU59262U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE PLACE OF DAMAGE TO ELECTRIC TRANSMISSION LINES AND COMMUNICATIONS
JP6164918B2 (en) Radar equipment
RU2410650C2 (en) Method to measure level of material in reservoir
RU2330298C2 (en) Method for detection of damage point in power transmission and communication lines and device for its implementation
JP2019070647A (en) Method for determining filling level of medium by continuous wave radar measurement and filling level measuring device
RU2436117C1 (en) Method of measuring distance from radiator to controlled medium
RU2491572C1 (en) Method of providing constant range resolution in pulse radar station with quasirandom phase modulation
RU2269789C1 (en) Method for determining position of electric relay and communication lines disruption and device for realization of said method
RU2399888C1 (en) Method of measuring level of material in reservoir
RU2446407C1 (en) Method to detect area of power transmission and communication lines damage and device for its realisation
RU2431155C1 (en) Method of measuring distance by range finder with frequency modulation of sounding radio waves
RU2423723C1 (en) Method of measuring distance using radio range finder with frequency modulation of probing radio waves (versions)
RU2654215C1 (en) Method of measuring distance by range finder with frequency modulation
RU2551260C1 (en) Non-contact radio-wave measurement method of liquid level in reservoir
RU2152595C1 (en) Contact-free pulse-phase method of measurement of level of separation of heterogeneous liquids and of relative change of level with increased accuracy
RU2360265C1 (en) Method of radar detection of mobile targets with phase selection on range and device to this end
RU2611587C1 (en) Base station for remote probing of atmosphere
RU2796220C1 (en) Method for radar monopulse measurement of range and radial velocity of targets when sounding with a signal with linear frequency modulation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090704