RU2409882C1 - Method for detecting glase-ice accretions on wires and lightning protection cables of electric power lines - Google Patents
Method for detecting glase-ice accretions on wires and lightning protection cables of electric power lines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2409882C1 RU2409882C1 RU2010102770/07A RU2010102770A RU2409882C1 RU 2409882 C1 RU2409882 C1 RU 2409882C1 RU 2010102770/07 A RU2010102770/07 A RU 2010102770/07A RU 2010102770 A RU2010102770 A RU 2010102770A RU 2409882 C1 RU2409882 C1 RU 2409882C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ice
- glase
- electric power
- pulses
- power lines
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для обнаружения гололедных образований на проводах и грозозащитных тросах линий электропередачи (ЛЭП).The invention relates to electrical engineering and can be used to detect icy formations on wires and lightning protection cables of power lines (power lines).
Известен способ контроля уровня гололедной нагрузки на проводах линий электропередачи, реализованный, например, в устройствах [Авторское свидетельство №603034, H02G 7/16, опубл. 15.04.78, БИ №14; Авторское свидетельство №508843, H02G 7/16, опубл. 30.03.76, БИ №12]. Известный способ предполагает излучение на заданной частоте в линию электропередачи через высокочастотное присоединение зондирующих импульсов, прием зондирующих импульсов и фиксацию гололедных образований на контролируемом участке по дополнительному отраженному импульсу, соответствующему месту гололедообразования.A known method of controlling the level of ice load on the wires of power lines, implemented, for example, in devices [Copyright certificate No. 603034, H02G 7/16, publ. 04/15/78, BI No. 14; Copyright certificate No. 508843, H02G 7/16, publ. 03.30.76, BI No. 12]. The known method involves radiation at a given frequency into a power line through a high-frequency connection of probing pulses, receiving probing pulses and fixing ice formations in a controlled area by an additional reflected pulse corresponding to the icing site.
Недостатком известного способа является невозможность определения толщины стенки гололеда на ЛЭП.The disadvantage of this method is the inability to determine the wall thickness of ice on a power line.
Известен способ обнаружения гололедных образований, реализованный в устройстве сигнализации гололедных образований на проводах линий электропередачи [Авторское свидетельство №748615, H02G 7/16, опубл. 15.07.80, БИ №26].A known method for detecting ice formations, implemented in a device for signaling ice formations on the wires of power lines [Author's certificate No. 748615, H02G 7/16, publ. July 15, 1980, BI No. 26].
Способ предполагает излучение сигналов на двух частотах, а его недостатком является сложная техническая реализация, связанная с размещением аппаратуры на разных концах ЛЭП.The method involves the emission of signals at two frequencies, and its disadvantage is the complex technical implementation associated with the placement of equipment at different ends of the power lines.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ обнаружения гололедных образований на проводах и грозозащитных тросах линий электропередачи, включающий излучение и прием двухчастотных зондирующих импульсов через высокочастотное присоединение линии электропередачи, согласованную фильтрацию принятых двухчастотных импульсов и сравнение уровней последних, по которому принимают решение о наличии гололедных образований на линии электропередачи.The closest technical solution to the present invention is a method for detecting icy formations on wires and lightning protection cables of power lines, including radiation and reception of two-frequency probe pulses through a high-frequency connection of a power line, coordinated filtering of the received two-frequency pulses and a comparison of the levels of the latter, which decide on the presence of ice formations on the power line.
Способ-прототип реализуется устройством для обнаружения гололедных образований на проводах и грозозащитных тросах ЛЭП [Патент №2227953, H02G 7/16, опубл. 27.04.2004].The prototype method is implemented by a device for detecting icy formations on wires and lightning protection cables of power lines [Patent No. 2227953, H02G 7/16, publ. 04/27/2004].
Устройство включает в себя устройство присоединения, подключенное к линейному тракту, коммутатор приема-передачи, усилитель мощности, входные фильтры, формирователь зондирующих импульсов, усилители, согласованные фильтры, амплитудные детекторы, пиковые детекторы, устройство ввода-вывода, персональный компьютер и двунаправленную магистраль обмена данными.The device includes an attachment device connected to the linear path, a receive-transmit switch, a power amplifier, input filters, a probe pulse shaper, amplifiers, matched filters, amplitude detectors, peak detectors, an input-output device, a personal computer, and a bi-directional data exchange line .
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Персональный компьютер через устройство ввода-вывода с выходов управления частотой заполнения и длительностью программно управляет формированием зондирующих импульсов с длительностью Тз и частотами заполнения f1 и f2, которые переходят одна в другую без разрыва фазы. Зондирующие импульсы усиливаются усилителем мощности до необходимого уровня мощности и через устройство присоединения поступают в линейный тракт. При этом коммутатор приема-передачи отключает приемный тракт устройства, защищая его от прямого воздействия радиоимпульсов. Зондирующий радиоимпульс, излученный в линейный тракт, распространяясь в нем, проходит последовательно все его неоднородности, отражается от их границ и конца линейного тракта. При этом зондирующий радиоимпульс претерпевает естественное затухание в линейном тракте и прирост затуханий частот заполнения f1 и f2 во времени за счет роста гололедных образований и других факторов. Для анализа характера явления, вызвавшего разный прирост затухания частот заполнения f1 и f2, принимают радиоимпульс, отраженный от конца линейного тракта.A personal computer, through an input-output device with outputs for controlling the filling frequency and duration, programmatically controls the generation of probe pulses with a duration T s and filling frequencies f 1 and f 2 , which pass one into another without phase discontinuity. The probe pulses are amplified by the power amplifier to the required power level and through the connection device enter the linear path. In this case, the transmit-receive switch disconnects the receiving path of the device, protecting it from direct exposure to radio pulses. The probe radio pulse emitted into the linear path, propagating in it, passes through all its heterogeneities sequentially, is reflected from their boundaries and the end of the linear path. In this case, the probe radio pulse undergoes a natural attenuation in the linear path and an increase in the attenuation of the filling frequencies f 1 and f 2 in time due to the growth of ice formations and other factors. To analyze the nature of the phenomenon that caused a different increase in the attenuation of the filling frequencies f 1 and f 2 , a radio pulse is received reflected from the end of the linear path.
Персональный компьютер через устройство ввода-вывода открывает коммутатор приема-передачи в течение интервала Δt, который больше длительности зондирующего радиоимпульса на величину, учитывающую разброс времени его распространения во всех неоднородностях линейного тракта. Отраженный от конца линейного тракта радиоимпульс разделяется входными фильтрами на два радиоимпульса с частотами заполнения f1 и f2 соответственно, которые совместно с шумом подаются на выходы соответствующих согласованных фильтров, повышающих отношение сигнал/шум. С выходов согласованных фильтров радиоимпульсы поступают на входы амплитудных детекторов, которые выделяют их огибающие. Далее огибающие радиоимпульсов поступают на соответствующие пиковые детекторы, запоминающие их амплитудные значения, которые подаются на соответствующие аналоговые входы устройства ввода-вывода. В устройстве ввода-вывода эти амплитудные значения подвергаются аналого-цифровому преобразованию и поступают через двунаправленную магистраль обмена данными в персональный компьютер, который производит статистическую обработку смеси сигнала и шума по каждому из каналов путем усреднения с помощью суммирования с последующим нормированием результатов.The personal computer through the input-output device opens the receive-transmit switch for the interval Δt, which is longer than the duration of the probe radio pulse by an amount that takes into account the spread in the time of its propagation in all inhomogeneities of the linear path. The radio pulse reflected from the end of the linear path is divided by input filters into two radio pulses with filling frequencies f 1 and f 2, respectively, which, together with noise, are supplied to the outputs of the respective matched filters that increase the signal-to-noise ratio. From the outputs of the matched filters, the radio pulses arrive at the inputs of the amplitude detectors, which emit their envelopes. Next, the envelopes of the radio pulses arrive at the corresponding peak detectors, storing their amplitude values, which are fed to the corresponding analog inputs of the input-output device. In the input-output device, these amplitude values are subjected to analog-to-digital conversion and are transmitted through a bi-directional data exchange line to a personal computer, which performs statistical processing of the signal-noise mixture over each channel by averaging using summation and subsequent normalization of the results.
Таким образом, из смеси сигнала и шума выделяются огибающие радиоимпульсов соответствующих частот заполнения, затем измеряются с достаточной степенью точности амплитудные значения и величины снижения уровней амплитудных значений Δαf1 и Δαf2, соответствующие приростам затуханий частот f1 и f2. При достижение отношением Δαf1/Δαf2 заранее установленного значения g, которое постоянно для выбранных частот заполнения f1 и f2 и имеет место только при увеличении затухания линейного тракта при гололедных образованиях, устройство в соответствии с программой начинает измерять снижение уровня амплитудных значений только частоты f2 (Δαf2), которое пропорционально толщине стенки гололедных образований. Далее для повышения надежности обнаружения гололедных образований в соответствии с программой устройство определяет, что они находятся в пределах участка, где они наиболее вероятны по многолетним статистическим данным. Для этого приемный тракт открывается для приема радиоимпульсов, отраженных от границ гололедных образований в известных пределах времени, соответствующих их возможным дальней и ближней границам. Для этого по команде компьютера через устройство ввода-вывода по цепи управления коммутатор приема-передачи открывается в интервале времени Δt′, а затем в интервале Δt′′.Thus, envelopes of radio pulses of the corresponding filling frequencies are extracted from the signal-noise mixture, then the amplitude values and the values of the decrease in the levels of the amplitude values Δα f1 and Δα f2 corresponding to the increase in attenuation of the frequencies f 1 and f 2 are measured with a sufficient degree of accuracy. When the ratio Δα f1 / Δα f2 reaches a predetermined value of g, which is constant for the selected filling frequencies f 1 and f 2 and takes place only with an increase in the attenuation of the linear path during icing, the device, in accordance with the program, begins to measure the decrease in the level of amplitude values of only the frequency f 2 (Δα f2 ), which is proportional to the wall thickness of the ice formations. Further, to increase the reliability of detection of ice formations in accordance with the program, the device determines that they are within the area where they are most likely from long-term statistics. For this, the receiving path is opened for receiving radio pulses reflected from the boundaries of icy formations within known time limits corresponding to their possible far and near boundaries. To do this, at the command of a computer through the input-output device along the control circuit, the receive-transmit switch opens in the time interval Δt ′, and then in the interval Δt ′ ′.
Радиоимпульсы, принятые в интервале Δt′ и имеющие отношение изменения амплитуд частот изменения f1 и f2 Radio pulses received in the interval Δt ′ and related to changes in the amplitudes of the frequencies of changes f 1 and f 2
Δαf1/Δαf2〈g,Δα f1 / Δα f2 〈g,
считаются отраженными от ближней границы гололедных образований, а радиоимпульсы, принятые в интервале Δt′′ и имеющие отношение уровнейare considered reflected from the near boundary of ice formations, and radio pulses received in the interval Δt ′ ′ and related to levels
Δαf1/Δαf2〈g,Δα f1 / Δα f2 〈g,
считаются отраженными от дальней границы. По разности времени приема радиоимпульсов, отраженных от границ неоднородности, определяется протяженность гололедных образований.considered reflected from the far boundary. The difference in the time of reception of radio pulses reflected from the boundaries of heterogeneity determines the extent of ice formations.
Недостатками известного способа-прототипа и устройства его реализующего являются низкое быстродействие и сложность, заключающаяся в поэтапном выполнении.The disadvantages of the known prototype method and the device that implements it are low speed and complexity, which consists in a phased implementation.
Согласно описанию устройства [Патент №2227953, H02G 7/16, опубл. 27.04.2004] при реализации способа-прототипа на первом этапе определяется отношение Δαf1/Δαf2 и только при достижении этого отношения установленного значения g выполняется второй этап. Второй этап предполагает выявление ближней и дальней границы гололедообразования, причем для этого необходимы «многолетние статистические данные».According to the description of the device [Patent No. 2227953, H02G 7/16, publ. 04/27/2004] when implementing the prototype method in the first stage, the ratio Δα f1 / Δα f2 is determined and only when this ratio of the set value g is reached, the second stage is performed. The second stage involves the identification of the near and far boundaries of icing, and this requires "multi-year statistics."
Применение поэтапной процедуры усложняет процесс обнаружения гололедных образований, затягивает его по времени, требует длительного сбора многолетних данных.The use of a phased procedure complicates the process of detecting ice formations, delays it in time, and requires a long-term collection of long-term data.
В качестве дополнительных недостатков следует отметить и низкую помехозащищенность. Известно, что применение узкополосных сигналов на фиксированных частотах f1 и f2 существенно уступает по помехозащищенности применению широкополосных сигналов [например, Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. - М.: Радио и связь, 1981].As additional disadvantages, it should be noted and low noise immunity. It is known that the use of narrowband signals at fixed frequencies f 1 and f 2 is significantly inferior in noise immunity to the use of broadband signals [for example, Shirman Y.D., Manzhos VN The theory and technique of processing radar information against the background of interference. - M .: Radio and communication, 1981].
Кроме того, способ-прототип обладает низкой универсальностью. Так, указанный способ не позволяет фиксировать изменение толщины стенки гололеда вдоль длины анализируемого участка. Устройством фиксируется лишь ближняя и дальняя границы гололедообразования. Отсутствие оценки толщины стенки гололедообразования вдоль анализируемого участка ЛЭП может не позволить с достаточной точностью определить уровень механической нагрузки на ЛЭП и приводить к неправильным решениям по применению плавки гололеда (например, плавка гололеда может не вводиться, когда она необходима).In addition, the prototype method has low versatility. So, this method does not allow to record the change in the wall thickness of ice along the length of the analyzed area. The device records only the near and far boundaries of icing. The lack of an estimate of the wall thickness of ice formation along the analyzed section of the power transmission line may not allow us to determine the level of mechanical load on the power lines with sufficient accuracy and lead to incorrect decisions on the use of ice melting (for example, ice melting may not be introduced when it is needed).
Предпосылки для реализации предлагаемого и более совершенного способа, позволяющего определять толщину стенки гололеда на анализируемом участке ЛЭП, связаны теоретическими положениями [например, Ишкин В.Х., Цитвер И.И. Высокочастотная связь по линиям электропередачи 330-750 кВ. - М.: Энергоиздат, 1981], характеризующими влияние на высокочастотные параметры ЛЭП гололедно - изморозевых отложений и осадков.The prerequisites for the implementation of the proposed and more advanced method, which allows to determine the wall thickness of ice on the analyzed section of the power transmission line, are connected with theoretical provisions [for example, Ishkin V.Kh., Tsver II High-frequency communication on power lines 330-750 kV. - M .: Energoizdat, 1981], which characterize the influence of icy - hoarfrost deposits and precipitation on the high-frequency parameters of power lines.
Рассмотрим такое влияние на высокочастотные параметры внутритросовых трактов ЛЭП, как наиболее подверженных воздействию гололедно-изморозевых отношений [Ишкин В.Х., Цитвер И.И. Высокочастотная связь по линиям электропередачи 330-750 кВ. - М.: Энергоиздат, 1981, с.80-87].Let us consider such an effect on the high-frequency parameters of the inner cable paths of power lines, as the ones most exposed to icy-frost-frost relations [Ishkin V.Kh., Tsver II High-frequency communication on power lines 330-750 kV. - M .: Energoizdat, 1981, S.80-87].
В частности, дополнительное затухание внутритросового тракта, обусловленное влиянием гололедно-изморозевых отложений, существенно зависит от частоты сигнала, распространяющегося по анализируемому участку ЛЭП, а также от температуры окружающей среды, в том числе определяющей разновидности гололедно-изморозевых отложений (кристаллическая изморозь; зернистая изморозь; гололед). Зависимость дополнительного затухания от частоты и температуры носит явно выраженный нелинейный характер и может быть охарактеризована графиками [Ишкин В.Х., Цитвер И.И. Высокочастотная связь по линиям электропередачи 330-750 кВ. - М.: Энергоиздат, 1981, рис.3.16; 3.17].In particular, the additional attenuation of the intrathoracic tract, caused by the influence of ice-frost-frost deposits, significantly depends on the frequency of the signal propagating through the analyzed section of the power transmission line, as well as on the ambient temperature, including the determining varieties of ice-frost-frost deposits (crystalline frost; granular frost; ice). The dependence of the additional attenuation on the frequency and temperature is clearly nonlinear and can be characterized by graphs [Ishkin V.Kh., Tsitver II. High-frequency communication on power lines 330-750 kV. - M .: Energoizdat, 1981, fig. 3.16; 3.17].
Если в ЛЭП излучается широкополосный зондирующий импульсный сигнал (сигнал с времячастотной модуляцией) в пределах полосы пропускания высокочастотного присоединения (около 1 МГц), то проходя участок ЛЭП, имеющий гололедно-изморозевые отложения, этот зондирующий сигнал приобретает дополнительное затухание, неравномерное в пределах его полосы излучения. Такое неравномерное дополнительное затухание эквивалентно дополнительной частотной модуляции широкополосного зондирующего сигнала и связано с прохождением последним зоны (участка) гололедообразования. Причем характер модуляции (т.е. величина затухания на отдельных частотах) будет определяться температурой окружающего воздуха, а также толщиной стенки гололеда.If a broadband sounding pulse signal (a signal with a time-frequency modulation) is emitted in a power line within the passband of a high-frequency connection (about 1 MHz), then passing a power line section having icy-frost deposits, this sounding signal acquires an additional attenuation that is uneven within its emission band . Such non-uniform additional attenuation is equivalent to the additional frequency modulation of the broadband probing signal and is associated with the passage of the icing zone (section) by the latter. Moreover, the nature of the modulation (i.e., the attenuation at individual frequencies) will be determined by the temperature of the surrounding air, as well as the thickness of the ice wall.
Таким образом, оценивая характер частотной модуляции широкополосного зондирующего сигнала, отраженного от зоны (участка) гололедообразования, а также измеряя температуру окружающего воздуха, можно косвенно определить толщину стенки гололеда.Thus, by evaluating the nature of the frequency modulation of the broadband sounding signal reflected from the ice formation zone (region), as well as by measuring the ambient temperature, it is possible to indirectly determine the ice wall thickness.
Следует заметить, что частотные зависимости дополнительного затухания, связанного с гололедно-изморозевыми отложениями, связаны с конструктивным исполнением ЛЭП и должны быть предварительно определены на основе расчетов.It should be noted that the frequency dependences of the additional attenuation associated with icy-hoarfrost deposits are associated with the design of power lines and must be previously determined on the basis of calculations.
К особенностям конструктивного исполнения следует отнести расположение фазных проводов (вертикальное или горизонтальное), расстояние между ними, наличие грозотроса на ЛЭП, одноцепное или двухцепное исполнение, расщепленность фазных проводов и др.The design features include the arrangement of phase conductors (vertical or horizontal), the distance between them, the presence of a ground wire on a power line, single-circuit or double-circuit design, splitting of phase conductors, etc.
Для выявления (распознавания) дополнительной частотной модуляции широкополосного зондирующего сигнала в результате отражения от участка ЛЭП, имеющего гололедно-изморозевые отложения, целесообразно использовать множественную согласованную фильтрацию. При этом каждый из набора согласованных фильтров должен иметь импульсную характеристику, соответствующую широкополосному зондирующему сигналу, подверженному дополнительной частотой модуляции при определенных значениях температуры окружающего воздуха и толщины стенки гололеда. А число таких согласованных фильтров должно выбираться исходя из условий обеспечения диапазонов изменения температуры окружающего воздуха и толщины стенки гололеда.To identify (recognize) additional frequency modulation of a broadband sounding signal as a result of reflection from a power transmission line section with ice-frost deposits, it is advisable to use multiple matched filtering. At the same time, each of the set of matched filters should have an impulse response corresponding to a broadband probe signal subject to an additional modulation frequency at certain values of the ambient temperature and the ice wall thickness. And the number of such matched filters should be selected on the basis of the conditions for ensuring ranges of changes in ambient temperature and ice wall thickness.
Тогда характер приобретенной дополнительной модуляции зондирующим сигналом может быть определен по результатам множественной согласованной фильтрации. Максимальное значение будет на выходе того согласованного фильтра, чья импульсная характеристика наиболее «похожа» на принимаемый широкополосный зондирующий сигнал с дополнительной частотой модуляцией.Then the nature of the acquired additional modulation by the probe signal can be determined by the results of multiple matched filtering. The maximum value will be at the output of the matched filter whose impulse response is most “similar” to the received broadband probe signal with an additional modulation frequency.
Таким образом, зная характер частотной модуляции широкополосного зондирующего сигнала (характер затухания этого сигнала на разных частотах), а также температуру окружающего воздуха, по заранее определенным зависимостям с учетом конструктивного исполнения ЛЭП, можно определить толщину стенки гололеда.Thus, knowing the nature of the frequency modulation of the broadband sounding signal (the nature of the attenuation of this signal at different frequencies), as well as the ambient temperature, using predetermined relationships taking into account the design of the power transmission line, it is possible to determine the thickness of the ice wall.
Для более точной оценки толщины стенки гололеда на ЛЭП следует учесть дополнительное затухание, обусловленное утечкой по гирляндам изоляторов и изолирующим распоркам. При этом целесообразно использовать дополнительные расчетные соотношения [Ишкин В.Х., Цитвер И.И. Высокочастотная связь по линиям электропередачи 330-750 кВ. - М.: Энергоиздат, 1981, с.85].For a more accurate assessment of the ice wall thickness on the power transmission line, additional attenuation due to leakage through the garlands of insulators and insulating spacers should be taken into account. In this case, it is advisable to use additional calculated ratios [Ishkin V.Kh., Tsitver II. High-frequency communication on power lines 330-750 kV. - M .: Energoizdat, 1981, p. 85].
Отметим, что задача определения толщины стенки гололеда имеет важное значение. Именно при достижении толщины стенки гололеда заданных значений, связанных с недопустимостью гололедных нагрузок на ЛЭП конкретного конструктивного исполнения, требуется введение режима плавки гололеда на ЛЭП.Note that the task of determining the wall thickness of ice is important. It is when reaching the wall thickness of the ice of the specified values associated with the inadmissibility of ice loads on the power lines of a particular design, the introduction of the regime of melting ice on the power lines is required.
Задача изобретения - повышение быстродействия и упрощение способа обнаружения гололедных образований на проводах и грозозащитных тросах линий электропередачи, выраженные в переходе к одноэтапной процедуре реализации способа.The objective of the invention is to increase the speed and simplify the method for detecting icy formations on wires and lightning protection cables of power lines, expressed in the transition to a one-stage procedure for implementing the method.
Поставленная задача достигается тем, что в соответствии с предлагаемым способом обнаружения гололедных образований на проводах и грозозащитных тросах линий электропередачи, включающим излучение и прием зондирующих импульсов через высокочастотное присоединение линии электропередачи, согласованную фильтрацию принятых импульсов, согласно предположению дополнительно, по крайней мере, с помощью одного датчика измеряют температуру окружающего ЛЭП воздуха, а зондирующие импульсы подвергают времячастотной модуляции, при этом согласованную фильтрацию принятых импульсов производят несколькими фильтрами, частотные характеристики которых учитывают затухание зондирующих импульсов на разных частотах с учетом температуры окружающего воздуха и толщины стенки гололеда, решение о наличии гололедных образований и толщине стенки гололеда принимают по превышению заданного значения, максимального из результатов фильтрации.The problem is achieved in that, in accordance with the proposed method for detecting icy formations on wires and lightning protection cables of power lines, including the emission and reception of probe pulses through high-frequency connection of the power line, matched filtering of received pulses, according to the assumption, additionally, at least with one the sensors measure the temperature of the air surrounding the power transmission line, and the probe pulses are subjected to time-frequency modulation, while The received pulses are filtered by several filters, the frequency characteristics of which take into account the attenuation of the probe pulses at different frequencies, taking into account the ambient temperature and the wall thickness of the ice, the decision on the presence of ice formations and the wall thickness of the ice is made by exceeding the specified value, the maximum of the filtration results.
Вариант устройства, реализующего предлагаемый способ, изображен на чертеже.A variant of the device that implements the proposed method is shown in the drawing.
Устройство содержит устройство присоединения 2, подключенное к линейному тракту 1, коммутатор приема-передачи 3, усилитель мощности 4, входной фильтр 5, формирователь зондирующих импульсов 6, усилитель 7, согласованные фильтры 81…8N, амплитудные детекторы 91…9N, схемы сравнения 101…10N, устройство ввода-вывода 11, персональный компьютер 12, двунаправленную магистраль обмена данными 13 и датчик температуры окружающего ЛЭП воздуха 14.The device comprises an attachment device 2 connected to the linear path 1, a receive-transmit switch 3, a power amplifier 4, an input filter 5, a probe pulse shaper 6, an amplifier 7, matched filters 8 1 ... 8 N , amplitude detectors 9 1 ... 9 N , comparison schemes 10 1 ... 10 N , the input-output device 11, a personal computer 12, a bi-directional data exchange line 13 and the temperature sensor of the ambient power line air 14.
Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.
Персональный компьютер 12 через устройство ввода-вывода 11 управляет устройством формирования зондирующих импульсов. При этом устройство 6 формирует широкополосные зондирующие импульсы в пределах полосы пропускания устройства присоединения 2 (до 1 МГц). В качестве широкополосных зондирующих импульсов могут применяться импульсные сигналы с различными видами времячастотной модуляции [например, Радиоэлектронные системы: Основы построения и теория. Справочник. Изд. 2-е. перераб. и доп. / Под ред. Я.Д.Ширмана. - М.: Радиотехника, 2007. - С.271-276].The personal computer 12 through the input-output device 11 controls the device for generating probing pulses. In this case, the device 6 generates broadband probe pulses within the passband of the accession device 2 (up to 1 MHz). As broadband probing pulses, pulsed signals with various types of time-frequency modulation can be used [for example, Radio-electronic systems: Fundamentals of construction and theory. Directory. Ed. 2nd. reslave. and add. / Ed. J.D. Shirman. - M .: Radio engineering, 2007. - S.271-276].
Зондирующие радиоимпульсы усиливаются, проходя через блок 4 до необходимого уровня мощности, и через устройство присоединения 2 излучаются в линейный тракт. По команде персонального компьютера 12 коммутатор 3 блокирует приемный тракт на время излучения зондирующего импульса и тем самым обеспечивает его защиту.The sounding radio pulses are amplified, passing through block 4 to the required power level, and are transmitted to the linear path through the connection device 2. At the command of a personal computer 12, the switch 3 blocks the receiving path for the duration of the radiation of the probe pulse and thereby ensures its protection.
Отраженные от неоднородностей ЛЭП импульсы поступают через коммутатор приема-передачи 3, входной фильтр 5 и усилитель 7 на входы согласованных фильтров 81…8N. Как указывалось ранее, импульсные характеристики согласованных фильтров 81…8N выбираются таким образом, чтобы учитывать затухание на участке гололедообразования на разных частотах с учетом конструктивных особенностей ЛЭП и температуры окружающего ЛЭП воздуха. Принцип согласованной фильтрации обеспечивает максимальный выходной результат в случае совпадения сигнала, поступающего на вход согласованного фильтра, с импульсной характеристикой этого фильтра [например, Радиоэлектронные системы: Основы построения и теория. Справочник. Изд. 2-е, перераб. и доп. / Под ред. Я.Д.Ширмана. - М.: Радиотехника, 2007, с.237-241]. Таким образом, согласованные фильтры 81…8N используются не только для определения факта гололедообразования на анализируемом участке ЛЭП, но и служат для выявления закона дополнительной частотной модуляции, приобретенной зондирующим импульсом при прохождении этого участка. Приобретенная дополнительная частотная модуляция отраженного сигнала зависит от температуры окружающего ЛЭП воздуха и толщины стенки гололеда, поэтому за счет фиксации датчиком 14 температуры окружающего ЛЭП воздуха приходят к однозначному измерению толщины стенки гололеда на анализируемом участке ЛЭП. С учетом температуры окружающего ЛЭП воздуха персональным компьютером 12 корректируются импульсные характеристики фильтров 81…8N.The pulses reflected from the heterogeneities of the power transmission line are received through the receive-transmit switch 3, the input filter 5 and the amplifier 7 to the inputs of the matched filters 8 1 ... 8 N. As mentioned earlier, the impulse characteristics of the matched filters 8 1 ... 8 N are selected in such a way as to take into account the attenuation in the icing area at different frequencies, taking into account the design features of the power transmission line and the temperature of the air surrounding the power transmission line. The principle of matched filtering provides the maximum output in case the signal arriving at the input of the matched filter matches the impulse response of this filter [for example, Radio-electronic systems: Fundamentals of construction and theory. Directory. Ed. 2nd, rev. and add. / Ed. J.D. Shirman. - M .: Radio engineering, 2007, p.237-241]. Thus, the matched filters 8 1 ... 8 N are used not only to determine the fact of icing on the analyzed section of the power transmission line, but also serve to identify the law of additional frequency modulation acquired by the probe pulse during the passage of this section. The acquired additional frequency modulation of the reflected signal depends on the temperature of the surrounding air power lines and the thickness of the ice wall, therefore, due to the recording of the temperature of the surrounding power lines by the sensor 14, an unambiguous measurement of the ice wall thickness in the analyzed section of the power lines is obtained. Taking into account the temperature of the air surrounding the power lines by the personal computer 12, the impulse characteristics of the filters 8 1 ... 8 N are adjusted.
Сигналы с выходов согласованных фильтров 81…8N подаются через соответствующие амплитудные детекторы 91…9N на входы соответствующих схем сравнения 101…10N.The signals from the outputs of the matched filters 8 1 ... 8 N are fed through the corresponding amplitude detectors 9 1 ... 9 N to the inputs of the respective comparison circuits 10 1 ... 10 N.
На вторые входы схем сравнения 101…10N из памяти персонального компьютера 12 подаются пороговые (уставочные) значения, превышение которых свидетельствует о факте гололедообразования на анализируемом участке с учетом затухания в тракте ЛЭП. По факту превышения порогового значения в одной из схем сравнения 101…10N обнаруживается гололед на ЛЭП, а номер схемы сравнения 10 характеризует толщину стенки гололеда.The second inputs of the comparison schemes 10 1 ... 10 N from the memory of the personal computer 12 are supplied with threshold (setpoint) values, the excess of which indicates the fact of icing on the analyzed area, taking into account the attenuation in the power transmission line. Upon exceeding the threshold value in one of the comparison schemes 10 1 ... 10 N ice is detected on the power line, and the number of the comparison scheme 10 characterizes the wall thickness of the ice.
Ответ на вопрос, на каком из участков ЛЭП произошло гололедообразование, позволяет определить временная фиксация сигналов на выходах схем сравнения 101…10N. Эта фиксация осуществляется персональным компьютером посредством устройства ввода-вывода 11. Расчет расстояния до участка гололедообразования осуществляется персональным компьютером исходя из скорости распространения зондирующего сигнала по ЛЭП и зафиксированного времени соответствующей схемы сравнения 101…10N.The answer to the question, on which of the sections of the power transmission line icing occurred, allows us to determine the temporary fixation of the signals at the outputs of the comparison schemes 10 1 ... 10 N. This fixation is carried out by a personal computer by means of an input-output device 11. The calculation of the distance to the icing site is carried out by a personal computer based on the propagation speed of the probe signal along the power lines and the fixed time of the corresponding comparison scheme 10 1 ... 10 N.
Таким образом, факт гололеда образования на ЛЭП обнаруживается по превышению порогового значения продетектированных сигналов на выходах одного из согласованных фильтров. Фиксация времени этого превышения позволяет оценить расстояние до участка гололедообразования на ЛЭП, а номер согласованного фильтра характеризует толщину стенки гололедообразования.Thus, the fact of ice formation on power lines is detected by exceeding the threshold value of the detected signals at the outputs of one of the matched filters. Fixing the time of this excess allows us to estimate the distance to the icing site on the power transmission line, and the number of the matched filter characterizes the icing wall thickness.
Отражение результатов обнаружения гололедообразования и толщины стенки гололеда производится стандартными средствами вывода персонального компьютера 12.The reflection of the results of the detection of icing and the wall thickness of the ice is made by standard means of outputting a personal computer 12.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010102770/07A RU2409882C1 (en) | 2010-01-27 | 2010-01-27 | Method for detecting glase-ice accretions on wires and lightning protection cables of electric power lines |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010102770/07A RU2409882C1 (en) | 2010-01-27 | 2010-01-27 | Method for detecting glase-ice accretions on wires and lightning protection cables of electric power lines |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2409882C1 true RU2409882C1 (en) | 2011-01-20 |
Family
ID=46307766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010102770/07A RU2409882C1 (en) | 2010-01-27 | 2010-01-27 | Method for detecting glase-ice accretions on wires and lightning protection cables of electric power lines |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2409882C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2456728C1 (en) * | 2011-03-10 | 2012-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) | Method for detection of glaze on wires of power transmission line |
| RU2470433C1 (en) * | 2011-05-31 | 2012-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) | Method to detect glazed frost effects on wires of power transmission line |
| RU2520581C1 (en) * | 2012-12-19 | 2014-06-27 | Николай Дмитриевич Шелковников | Device to remove ice and snow from overhead wires |
| RU2645755C1 (en) * | 2016-12-23 | 2018-02-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ") | Method of detecting glaze-ice and rime deposits on wires and ground protection tires of electric transmission lines |
| CN111458763A (en) * | 2020-05-22 | 2020-07-28 | 国网上海市电力公司 | Power distribution network overhead line icing detection device |
| RU2732037C1 (en) * | 2019-08-12 | 2020-09-10 | Гаджибуба Ражидинович Гаджибабаев | Method for monitoring of ice-and-wind loads of overhead transmission lines |
| CN117302522A (en) * | 2023-11-28 | 2023-12-29 | 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 | Low-power-consumption ultrasonic deicing method and device for flight equipment |
-
2010
- 2010-01-27 RU RU2010102770/07A patent/RU2409882C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2456728C1 (en) * | 2011-03-10 | 2012-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) | Method for detection of glaze on wires of power transmission line |
| RU2470433C1 (en) * | 2011-05-31 | 2012-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) | Method to detect glazed frost effects on wires of power transmission line |
| RU2520581C1 (en) * | 2012-12-19 | 2014-06-27 | Николай Дмитриевич Шелковников | Device to remove ice and snow from overhead wires |
| RU2645755C1 (en) * | 2016-12-23 | 2018-02-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ") | Method of detecting glaze-ice and rime deposits on wires and ground protection tires of electric transmission lines |
| RU2732037C1 (en) * | 2019-08-12 | 2020-09-10 | Гаджибуба Ражидинович Гаджибабаев | Method for monitoring of ice-and-wind loads of overhead transmission lines |
| CN111458763A (en) * | 2020-05-22 | 2020-07-28 | 国网上海市电力公司 | Power distribution network overhead line icing detection device |
| CN117302522A (en) * | 2023-11-28 | 2023-12-29 | 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 | Low-power-consumption ultrasonic deicing method and device for flight equipment |
| CN117302522B (en) * | 2023-11-28 | 2024-02-09 | 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 | Low-power-consumption ultrasonic deicing method and device for flight equipment |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2409882C1 (en) | Method for detecting glase-ice accretions on wires and lightning protection cables of electric power lines | |
| USRE35561E (en) | Method and apparatus for the detection and location of faults and partial discharges in shielded cables | |
| US7782062B2 (en) | Method for locating leaks in pipes | |
| US7116111B2 (en) | System and method for providing a time varying gain TDR to display abnormalities of a communication cable or the like | |
| RU2287883C1 (en) | Method for ice detection on power transmission line conductors | |
| Shafiq et al. | Identification and location of PD defects in medium voltage underground power cables using high frequency current transformer | |
| US7068051B2 (en) | Permittivity monitor uses ultra wide band transmission | |
| US20140002098A1 (en) | Locating of partial-discharge-generating faults | |
| US8564303B2 (en) | Systems and methods for detecting anomalies in elongate members using electromagnetic back scatter | |
| CN209590197U (en) | A kind of cable fault positioning device based on time-domain pulse reflection method | |
| GB2458654A (en) | Time domain reflectometer with error correction | |
| KR102486592B1 (en) | Reflectometry Apparatus and Method for Detecting Pipe Faults | |
| RU2537380C1 (en) | Method for detecting ice on wires of overhead electric lines | |
| RU2654958C1 (en) | Device for distance estimation to the accident site in transmission lines | |
| US11927617B2 (en) | Apparatus for monitoring a condition of an electrical power transmission medium | |
| CN114624547A (en) | Cable fault point positioning method and system | |
| CN112240780A (en) | OTDR sampling system and method for real-time dynamic sectional regulation of amplification factor | |
| RU2227953C2 (en) | Device for detecting ice on conductors and ground wires of power transmission lines | |
| RU110555U1 (en) | DEVICE FOR PULSE LOCATION OF ELECTRIC TRANSMISSION WIRES | |
| Seyfried et al. | Detection capability of a pulsed Ground Penetrating Radar utilizing an oscilloscope and Radargram Fusion Approach for optimal signal quality | |
| RU2685048C1 (en) | Method of determining places of inhomogeneities and damage of power transmission lines | |
| Minullin et al. | Specifics of detecting ice coatings on electric power lines using radar probing | |
| RU112524U1 (en) | DEVICE FOR DETECTING ICE DEPOSITS ON ELECTRIC TRANSMISSION LINES WIRES | |
| RU2479084C1 (en) | Method to detect ice formations on wires and thunderstorm ropes of power transmission lines | |
| KR20220075994A (en) | Cable diagonosis apparatus and method using reflectometry |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120128 |