RU2386964C1 - Device to reveal, identify and diagnose multi-wire power transmission lines - Google Patents
Device to reveal, identify and diagnose multi-wire power transmission lines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2386964C1 RU2386964C1 RU2009108905/28A RU2009108905A RU2386964C1 RU 2386964 C1 RU2386964 C1 RU 2386964C1 RU 2009108905/28 A RU2009108905/28 A RU 2009108905/28A RU 2009108905 A RU2009108905 A RU 2009108905A RU 2386964 C1 RU2386964 C1 RU 2386964C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- line
- delays
- pulse generator
- signals
- connected line
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Locating Faults (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике. Конкретно - к устройствам обнаружения, идентификации, диагностики многопроводных структур.The invention relates to measuring equipment. Specifically, to devices for detecting, identifying, diagnosing multi-wire structures.
Наиболее близким по техническому решению является устройство импульсной рефлектометрии (http://www.reis205.narod.ru/article.htm, "Состояние и перспективы импульсных измерений силовых кабельных линий", автор Н.А.Тарасов), применяемое для определения мест повреждения в двух- и многопроводных структурах, выбранное за прототип, содержащее блок управления, предназначенный для координации работ всех узлов, входящих в состав устройства, генератор импульсов, предназначенный для генерации зондирующих импульсов, приемный блок, предназначенный для приема импульсов с входа линии, отраженных от места повреждения и неоднородностей волнового сопротивления, блок обработки, предназначенный для обработки сигналов, принятых с входа зондируемой линии.The closest in technical solution is the device of pulse reflectometry (http://www.reis205.narod.ru/article.htm, "The state and prospects of pulse measurements of power cable lines", author N.A. Tarasov), used to determine the location of damage in two- and multi-wire structures, selected for the prototype, containing a control unit designed to coordinate the work of all nodes included in the device, a pulse generator designed to generate probe pulses, a receiving unit designed to receive a pulse in line with the entrance reflected from the fault location and the wave impedance discontinuities processing unit for processing signals received from the input lines probed.
Недостатком этого способа является ограничение определения места повреждения в случаях, когда сопротивление в месте повреждения значительно выше (в 10÷20 раз и более), чем волновое сопротивление линии. В этом случае отражение от места повреждения имеет малую амплитуду и его сложно обнаружить по рефлектограмме на фоне помех. Стоит отметить, что устройство импульсной рефлектометрии требует подключения к зондируемой линии. Устройство обнаружения, идентификации и диагностики многопроводных линий передачи этого не требует.The disadvantage of this method is the limitation of determining the location of damage in cases where the resistance at the location of the damage is significantly higher (10 ÷ 20 times or more) than the wave impedance of the line. In this case, the reflection from the place of damage has a small amplitude and it is difficult to detect by trace on the background of interference. It should be noted that the device of pulse reflectometry requires connection to the probed line. The device for detecting, identifying and diagnosing multi-wire transmission lines does not require this.
Известно устройство модального зондирования [Патент РФ на полезную модель № 800100], содержащее блок управления, предназначенный для координации работ всех узлов, входящих в состав устройства, генератор импульсов, предназначенный для генерации зондирующих сигналов, приемный блок, предназначенный для приема сигналов с входа/выхода подключаемой линии, блок обработки, предназначенный для обработки сигналов, принятых с входа/выхода подключаемой линии, подключаемую линию между генератором импульсов и приемным блоком, отличающееся тем, что в результирующей структуре, образованной подключаемой линией и внешними проводниками в неоднородном диэлектрическом заполнении, зондирующий сигнал возбуждает моды, распространяющиеся в результирующей структуре с неравными задержками, причем разность этих задержек меньше длительности зондирующего сигнала. Недостатком этого устройства является использование зондирующего сигнала с длительностью большей, чем разности задержек мод. Это приводит к тому, что зондирующий сигнал не полностью распадается на импульсы меньшей амплитуды, что уменьшает информативность зондирующего сигнала. Предлагаемое устройство обнаружения, идентификации и диагностики многопроводных линий передачи в своей работе использует явление полного разложения импульсов.A modal sensing device is known [RF Patent for Utility Model No. 800100], comprising a control unit for coordinating the operation of all nodes included in the device, a pulse generator for generating sounding signals, a receiving unit for receiving signals from input / output connected line, a processing unit for processing signals received from the input / output of the connected line, a connected line between the pulse generator and the receiving unit, characterized in that in p The resultant structure formed by the connected line and external conductors in an inhomogeneous dielectric filling, the probe signal excites modes propagating in the resulting structure with unequal delays, and the difference in these delays is less than the duration of the probe signal. The disadvantage of this device is the use of a probe signal with a duration greater than the difference in the delay of the modes. This leads to the fact that the probe signal does not completely decay into pulses of lower amplitude, which reduces the information content of the probe signal. The proposed device for the detection, identification and diagnosis of multi-wire transmission lines in its work uses the phenomenon of complete decomposition of pulses.
Структурная схема предлагаемого устройства приведена на фиг.1.The structural diagram of the proposed device is shown in figure 1.
Устройство обнаружения, идентификации и диагностики многопроводных линий передачи, содержащее блок управления 1, предназначенный для координации работ всех узлов, входящих в состав устройства, генератор импульсов 2, предназначенный для генерации зондирующих сигналов, приемный блок 3, предназначенный для приема сигналов с входа/выхода подключаемой линии, блок обработки 4, предназначенный для обработки сигналов, принятых с входа/выхода подключаемой линии, подключаемую линию 5 между генератором импульсов и приемным блоком, отличающееся тем, что в результирующей структуре, образованной подключаемой линией и внешними проводниками 6 в неоднородном диэлектрическом заполнении, зондирующий сигнал возбуждает моды, распространяющиеся в результирующей структуре с неравными задержками, причем минимальная разность этих задержек больше длительности зондирующего сигнала.A device for detecting, identifying and diagnosing multi-wire transmission lines, comprising a
Техническим результатом является создание устройства, позволяющего производить обнаружение, идентификацию, диагностику проводных структур, в том числе без прямого физического доступа к ним.The technical result is the creation of a device that allows detection, identification, diagnostics of wire structures, including without direct physical access to them.
Поставленная задача решена за счет того, что при распространении импульса в многопроводной структуре с неоднородным диэлектрическим заполнением, из N проводников (не считая опорного) он может подвергаться модальным искажениям, в виде разложения на N импульсов меньшей амплитуды из-за различия погонных задержек мод в линии. Таким образом, если зондируемые проводники имеют различные электрические и магнитные связи с зондирующим проводником (что приводит к различию задержек мод), то информацию о зондируемых проводниках можно получить по форме сигнала в зондирующей линии.The problem is solved due to the fact that during the propagation of a pulse in a multiconductor structure with an inhomogeneous dielectric filling, from N conductors (not counting the reference) it can undergo modal distortions, in the form of decomposition into N pulses of smaller amplitude due to the difference in the linear delays of the modes in the line . Thus, if the probed conductors have different electrical and magnetic connections with the probing conductor (which leads to a difference in mode delays), then information on the probed conductors can be obtained from the waveform in the probe line.
Краткое описание чертежей, в котором приводится перечень фигур с кратким пояснением того, что изображено на каждой из них, приведено ниже.A brief description of the drawings, which provides a list of figures with a brief explanation of what is shown in each of them, is given below.
На фиг.2 показаны формы сигнала на входе и выходе двухполосковой микрополосковой линии. Приведено поперечное сечение и эквивалентная схема структуры.Figure 2 shows the waveforms at the input and output of a double-strip microstrip line. The cross section and the equivalent structure are given.
На фиг.3 показаны формы сигнала на входе и выходе трехполосковой микрополосковой линии. Приведено поперечное сечение и эквивалентная схема структуры.Figure 3 shows the waveforms at the input and output of a three-strip microstrip line. The cross section and the equivalent structure are given.
На фиг.4 показано поперечное сечение кабеля марки ПУГНП 3×4 с обозначением проводников, в которые подается зондирующий сигнал (активный и опорный), и обозначением внешнего проводника (пассивный). Приведена эквивалентная схема структуры.Figure 4 shows the cross section of the cable brand PUGNP 3 × 4 with the designation of the conductors into which the probing signal (active and reference), and the designation of the external conductor (passive). An equivalent structure diagram is given.
На фиг.5 показаны формы сигнала на ближнем и дальнем концах активного проводника структуры, приведенной на фиг.4 без разрыва пассивного провода и при его разрыве на расстоянии 0,5; 1; 1,5 м от начала.Figure 5 shows the waveform at the near and far ends of the active conductor of the structure shown in figure 4 without rupture of the passive wire and when it breaks at a distance of 0.5; one; 1.5 m from the start.
Принцип работы устройства обнаружения, идентификации и диагностики многопроводных линий передачи пояснен на примере компьютерного моделирования распространения импульса в N-проводном отрезке длиной l обычной микрополосковой линии (ее параметры и моделирование подробно описаны в работе "Исследование модальных искажений импульсного сигнала в многопроводных линиях с неоднородным диэлектрическим заполнением". Электромагнитные волны и электронные системы, № 11. 2004. С.18-22) для N=2, l=1,5 м (фиг.2) и N=3, 1=3,0 м (фиг.3).The principle of operation of the device for detecting, identifying and diagnosing multi-wire transmission lines is illustrated by the example of computer simulation of pulse propagation in an N-wire segment of length l of a conventional microstrip line (its parameters and modeling are described in detail in the study of modal distortion of a pulse signal in multi-wire lines with inhomogeneous dielectric filling ". Electromagnetic waves and electronic systems, No. 11. 2004. P.18-22) for N = 2, l = 1.5 m (figure 2) and N = 3, 1 = 3.0 m (figure 3 )
В обоих случаях значения резисторов в активном проводнике соответствуют псевдосогласованию (50-60 Ом), а в пассивных - 10 кОм. Таким образом, граничные условия на концах пассивных линий близки к режиму холостого хода, что соответствует, например, пассивным проводникам, оторванным на концах от опорного проводника. Как видно из фиг.2, наличие одного пассивного проводника приведет к тому, что в конце активного проводника будет не один импульс такой же амплитуды, как в начале линии, а два импульса вдвое меньшей амплитуды. Таким образом, можно говорить о решении задачи обнаружения одного проводника. Как видно из фиг.3, наличие двух пассивных проводников приведет к тому, что в конце активного проводника будет три импульса. Таким образом, можно говорить о решении задачи обнаружения одного и другого проводников или задачи идентификации, например определения количества проводников в кабеле.In both cases, the resistor values in the active conductor correspond to pseudo-matching (50-60 Ohms), and in passive ones - 10 kOhm. Thus, the boundary conditions at the ends of the passive lines are close to the idle mode, which corresponds, for example, to passive conductors torn off at the ends from the reference conductor. As can be seen from figure 2, the presence of one passive conductor will lead to the fact that at the end of the active conductor there will be not one pulse of the same amplitude as at the beginning of the line, but two pulses of half the amplitude. Thus, we can talk about solving the problem of detecting a single conductor. As can be seen from figure 3, the presence of two passive conductors will lead to the fact that at the end of the active conductor there will be three pulses. Thus, we can talk about solving the problem of detecting one and the other conductors or the identification problem, for example, determining the number of conductors in a cable.
На примере компьютерного моделирования распространения импульса в кабеле марки ПУГНП 3×4 (фиг.4a) продемонстрирована возможность диагностики, а именно определение разрывов в линии. Моделировались ситуации с разрывом в пассивном проводе и без разрыва. Ситуация с разрывом пассивного провода моделировалась двумя отрезками кабеля (фиг.4б), при R3=R4=5·109 Ом. Общая длина структуры равна 2 м, точка разрыва пассивного проводника перемещалась: 0,5; 1; 1,5 м от начала линии. (Параметры зондирующего импульса: амплитуда 2 В, длительность переднего фронта 100 пс, длительность заднего фронта 100 пс, длительность плоской вершины импульса 100 пс.) Результаты моделирования приведены на фиг.5.On the example of computer simulation of the propagation of a pulse in a cable of the ПУГНП 3 × 4 brand (Fig. 4a), the possibility of diagnosis, namely the determination of line breaks, is demonstrated. The situations with a gap in a passive wire and without a gap were simulated. The situation with a break in the passive wire was modeled by two pieces of cable (Fig.4b), with R3 = R4 = 5 · 10 9 Ohms. The total length of the structure is 2 m, the break point of the passive conductor was moved: 0.5; one; 1.5 m from the start of the line. (The parameters of the probe pulse: amplitude 2 V, the duration of the leading edge of 100 ps, the duration of the trailing edge of 100 ps, the duration of the flat peak of the pulse of 100 ps.) The simulation results are shown in Fig.5.
По результатам моделирования видно, что в случае без разрыва пассивного провода (фиг.5a) к концу активного проводника вместо одного импульса приходят два импульса, что вызвано различием задержек мод в исследуемой структуре. При разрыве пассивного провода происходит увеличение числа импульсов на конце активного провода (фиг.5б-г). При разрыве пассивного провода на расстоянии 0,5 м от начала структуры происходит удвоение количества импульсов на конце активного провода. Это связано с тем, что в месте обрыва зондирующий импульс разлагается на два импульса, если разница задержек мод до места обрыва будет больше длительности импульса. При разрыве пассивного провода на расстоянии 1 м от начала структуры к концу активного провода приходят 3 импульса: происходит наложение импульсов, поэтому средний импульс больше по амплитуде. Таким образом, информация, полученная в конце активного провода, позволяет определить наличие разрыва пассивного провода. Информативны и отражения в начале активного проводника, что позволяет определить расстояние до разрыва или неоднородности.According to the simulation results, it is clear that in the case without a passive wire breaking (Fig. 5a), two pulses come to the end of the active conductor instead of one pulse, which is caused by the difference in mode delays in the structure under study. When the passive wire breaks, an increase in the number of pulses occurs at the end of the active wire (Fig.5b-d). When a passive wire breaks at a distance of 0.5 m from the beginning of the structure, the number of pulses doubles at the end of the active wire. This is due to the fact that, at the point of a break, the probe pulse decomposes into two pulses if the difference in the mode delays to the point of break is longer than the pulse duration. When a passive wire breaks at a distance of 1 m from the beginning of the structure, 3 pulses come to the end of the active wire: impulses are superimposed, so the average pulse is larger in amplitude. Thus, the information obtained at the end of the active wire allows you to determine the presence of a break in the passive wire. The reflections at the beginning of the active conductor are also informative, which allows one to determine the distance to the gap or heterogeneity.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009108905/28A RU2386964C1 (en) | 2009-03-10 | 2009-03-10 | Device to reveal, identify and diagnose multi-wire power transmission lines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009108905/28A RU2386964C1 (en) | 2009-03-10 | 2009-03-10 | Device to reveal, identify and diagnose multi-wire power transmission lines |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2386964C1 true RU2386964C1 (en) | 2010-04-20 |
Family
ID=46275315
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009108905/28A RU2386964C1 (en) | 2009-03-10 | 2009-03-10 | Device to reveal, identify and diagnose multi-wire power transmission lines |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2386964C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2456588C1 (en) * | 2010-12-21 | 2012-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет (ТГУ) | Apparatus for detecting pulses in multiwire transmission lines |
RU2587535C1 (en) * | 2014-12-19 | 2016-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Device for controlling level of conductive emissions |
RU2733812C1 (en) * | 2020-03-19 | 2020-10-07 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Method for simultaneous identification of multiple conductors using acoustic signals supplied thereto |
RU2743146C1 (en) * | 2020-03-19 | 2021-02-15 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Device for identifying wires, cables, and other linear objects using acoustic signals |
-
2009
- 2009-03-10 RU RU2009108905/28A patent/RU2386964C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2456588C1 (en) * | 2010-12-21 | 2012-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет (ТГУ) | Apparatus for detecting pulses in multiwire transmission lines |
RU2587535C1 (en) * | 2014-12-19 | 2016-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Device for controlling level of conductive emissions |
RU2733812C1 (en) * | 2020-03-19 | 2020-10-07 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Method for simultaneous identification of multiple conductors using acoustic signals supplied thereto |
RU2743146C1 (en) * | 2020-03-19 | 2021-02-15 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Device for identifying wires, cables, and other linear objects using acoustic signals |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6825672B1 (en) | Cable tester | |
US9210257B2 (en) | Systems and methods employing time domain reflectometry | |
JP2898214B2 (en) | Cable testing equipment | |
US20160139194A1 (en) | Reflectometry method for identifying soft faults affecting a cable | |
CA2748972C (en) | Systems and methods for detecting anomalies in elongate members using electromagnetic back scatter | |
WO2005086812A2 (en) | System and method to locate an anomaly of a conductor | |
RU2386964C1 (en) | Device to reveal, identify and diagnose multi-wire power transmission lines | |
CN109932614A (en) | A kind of cable fault investigation method and device | |
US8570049B2 (en) | Method and apparatus for measuring AC shield continuity for shielded twisted pair structured datacomm cable link | |
CN105021951A (en) | Method and device for spatially resolved diagnosis | |
CN203376466U (en) | A detection and verification system of a power transformer partial discharge ultrasonic sensor | |
CN110389288B (en) | Large-scale generator partial discharge online monitoring anti-interference method | |
BR102012012592A2 (en) | device | |
RU80010U1 (en) | MODAL SENSING DEVICE | |
US20220365126A1 (en) | System for monitoring the state of a cable through distributed reflectometry | |
CN105158562A (en) | Time-frequency domain data processing method for whole machine lightning indirect effect experiments | |
JP2007271374A (en) | Device and method for detecting disconnection of wire | |
US20180143239A1 (en) | Method for analysing a cable, involving a processing operation amplifying the signature of a soft fault | |
JP2008051706A (en) | Multi-core cable inspection apparatus | |
Thayoob et al. | Analysis of wave propagation in Time Domain Reflectometry circuit simulation model | |
Orlov et al. | Contactless modal phenomena based approach to detecting, identifying, and diagnosing of electrical connections | |
Sallem et al. | Soft defects localization by signature magnification with selective windowing | |
JP2011172117A (en) | Signal processing system, signal processing device, and signal processing program | |
CN203149060U (en) | Time-domain reflection cable tester | |
RU2456588C1 (en) | Apparatus for detecting pulses in multiwire transmission lines |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110311 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20120510 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150311 |