RU2474831C1 - Method to detect area of power transmission and communication lines damage and device for its realisation - Google Patents

Method to detect area of power transmission and communication lines damage and device for its realisation Download PDF

Info

Publication number
RU2474831C1
RU2474831C1 RU2011140727/28A RU2011140727A RU2474831C1 RU 2474831 C1 RU2474831 C1 RU 2474831C1 RU 2011140727/28 A RU2011140727/28 A RU 2011140727/28A RU 2011140727 A RU2011140727 A RU 2011140727A RU 2474831 C1 RU2474831 C1 RU 2474831C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
line
damage
pulses
input
information
Prior art date
Application number
RU2011140727/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Афанасьевич Большаков
Александр Александрович Захаров
Вадим Витальевич Сотников
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ)
Priority to RU2011140727/28A priority Critical patent/RU2474831C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2474831C1 publication Critical patent/RU2474831C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Locating Faults (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: method consists in sending probing voltage pulses into a line, reception of reflected signals and determination of a distance to irregularities and areas of line damage by time delays of reflected pulses relative to probing ones. Probing is carried out at two opposite ends of line sections in turns. Information on distances to irregularities is sent to a single centre. The damaged section is determined by comparison of produced and stored information from one source. Confirmed distance to the area of section damage is calculated on the basis of data received from its both ends. Sequence of sending and receiving pulses, and also transfer of information into a single centre is synchronised by sync packages received from this centre. For this purpose the device is equipped with a subunit of sync packages decoding.
EFFECT: unambiguity and high accuracy for detection of damage areas in non-uniform branched lines of arbitrary configuration, automation of line diagnostics process, reduced time for damage detection.
6 cl, 9 dwg

Description

Группа изобретений относится к электроизмерительной технике и средствам диагностирования и может быть применена для определения расстояния до мест повреждения линий электропередачи и связи, в частности для разветвленных силовых кабельных линий произвольной конфигурации.The group of inventions relates to electrical engineering and diagnostic tools and can be used to determine the distance to the places of damage to power lines and communications, in particular for branched power cable lines of arbitrary configuration.

Для повышения качества обслуживания потребителя особое значение приобретает быстрота, точность и однозначность определения места повреждения, особенно в том случае, когда визуальный контроль линий затруднителен или невозможен, например при подземной дислокации кабелей связи или электропередачи.To improve the quality of customer service, particular importance is the speed, accuracy and unambiguity of determining the location of damage, especially when visual inspection of lines is difficult or impossible, for example, with underground dislocation of communication or power cables.

Известен способ определения расстояния до места повреждения в распределительных силовых сетях [1], который основан на измерении времени между моментом посылки в линию зондирующего электрического импульса и моментом прихода в начало линии импульса, отраженного от места повреждения. Послав в линию импульс, измеряют интервал Δt - время двойного пробега этого импульса до места повреждения. Расстояние до места повреждения находят как L=V·Δt/2, где V - скорость распространения импульса по линии. (Для обеспечения целостности изложения в дальнейшем тексте приняты следующие обозначения: L - длина линии, длина участка линии, Lx - расстояние до места повреждения, Δt - интервал времени между посылкой зондирующего сигнала и возвратом отраженного, τ - длительность зондирующего сигнала, V - скорость распространения электромагнитной волны в данном участке линии, δ - ошибка измерения, q - отношение сигнал/шум, Тз - время задержки сигнала, А - амплитуда.)A known method of determining the distance to the place of damage in the distribution power networks [1], which is based on measuring the time between the moment of sending a probe electric pulse to the line and the moment of arrival of the pulse line reflected from the place of damage at the beginning. Sending an impulse to the line, measure the interval Δt - the double travel time of this impulse to the place of damage. The distance to the place of damage is found as L = V · Δt / 2, where V is the pulse propagation velocity along the line. (To ensure the integrity of the presentation, the following notation is used in the following text: L is the line length, the length of the line section, Lx is the distance to the place of damage, Δt is the time interval between sending the probing signal and returning the reflected signal, τ is the duration of the probing signal, V is the propagation velocity electromagnetic wave in this section of the line, δ is the measurement error, q is the signal-to-noise ratio, T s is the signal delay time, A is the amplitude.)

В настоящее время локационный способ определения места повреждения линий электропередачи и связи является наиболее распространенным [2]. Постоянное совершенствование в течение нескольких десятилетий этого способа, применительно к обособленным линиям, позволило достичь точности локации, недостижимой другими методами (см., например, патенты RU 2269789 C1, RU 2398244 С2, кл. G01R 31/11). Недостатками этих способов является то, что они применимы только к неразветвленным линиям; для разветвленных линий сложной топологии точность этих способов оказывается недостаточной.Currently, the location-based method for determining the location of damage to power lines and communications is the most common [2]. Continuous improvement over several decades of this method, in relation to isolated lines, made it possible to achieve location accuracy unattainable by other methods (see, for example, patents RU 2269789 C1, RU 2398244 C2, class G01R 31/11). The disadvantages of these methods is that they are applicable only to unbranched lines; for branched lines of complex topology, the accuracy of these methods is insufficient.

Для таких линий определение места повреждения существенно усложняется. В этом случае простая локация не дает однозначного указания на ответвление, в котором находится поврежденный участок (локализация места повреждений), так как все отклики на зондирующее воздействие формируются на единой временной (или частотной) оси без разделения по ответвлениям. Для таких линий применяют модификации локационного способа, позволяющие с некоторой достоверностью судить о месте локализации повреждения.For such lines, the determination of the location of damage is significantly more complicated. In this case, a simple location does not give an unambiguous indication of the branch in which the damaged area is located (localization of the place of damage), since all responses to the probing effect are formed on a single time (or frequency) axis without separation along the branches. For such lines, modifications of the location method are used, which make it possible to judge with some certainty the location of the damage.

Известен способ определения наличия повреждений кабельных систем с разветвленной топологией, основанный на использовании данных рефлектометрии (см. Soraghan J.J. et al., Automatic fault location in cabling systems. Patent US No.: 6385561 Bl, Int. Cl6: G01M 11/00, G01R 31/11; Date 07.05.2002).A known method for determining the presence of damage to cable systems with a branched topology, based on the use of reflectometry data (see Soraghan JJ et al., Automatic fault location in cabling systems. Patent US No .: 6385561 Bl, Int. Cl 6 : G01M 11/00, G01R 31/11; Date 05/07/2002).

В этом способе осуществляется сравнение составного, отраженного от неоднородностей, сигнала в неповрежденном кабеле с аналогичным сигналом в поврежденном. Точность интерпретации данных рефлектометрии повышается за счет использования априорной информации о топологии сети и откликах в неповрежденном состоянии. На основе этих априорных данных осуществляется адаптивная фильтрация и последовательное сравнение составного отраженного сигнала.This method compares a composite signal reflected from inhomogeneities in an intact cable with a similar signal in a damaged one. The accuracy of the OTDR interpretation is improved by using a priori information about the network topology and responses in the intact state. Based on these a priori data, adaptive filtering and sequential comparison of the composite reflected signal are carried out.

Недостатком этого способа является то, что только по изменениям откликов на зондирующие сигналы невозможно устранить неоднозначность локализации в линиях с произвольной топологией и, вследствие этого - точность способа будет невысока в случаях постоянного переключения нагрузок и ответвлений.The disadvantage of this method is that only by changing the responses to the probing signals it is impossible to eliminate the localization ambiguity in lines with an arbitrary topology and, as a result, the accuracy of the method will be low in cases of constant switching of loads and branches.

Известен также способ определения местоположения повреждений в сетях с разветвленной топологией (Патент RU 2386974 С1; кл. G01R 31/11; опубл. 20.04.2010 г.), в котором ведущее устройство осуществляет предварительный сбор информации о целостности участков контролируемой сети, посылая ведомым устройствам по той же сети кодированное информационное сообщение (сканирующий маркер или "кадр СМ"), которые, в свою очередь, меняют определенным образом содержимое информационного поля кадра СМ, и передает его следующему в звене ведомому устройству, вплоть до концевого в звене ведомого устройства или до первого поврежденного участка сети. На основании информации, полученной ведущим устройством после возврата в него кадра СМ, делается вывод об исправности или неисправности того или иного участка сети и осуществляется ее импульсное зондирование. По полученным данным делается вывод о локализации участка неисправности и производится расчет расстояния до места повреждения.There is also a method of determining the location of damage in networks with a branched topology (Patent RU 2386974 C1; CL G01R 31/11; publ. 04/20/2010), in which the master device performs a preliminary collection of information about the integrity of the sections of the controlled network, sending slaves over the same network, an encoded information message (scanning marker or "CM frame"), which, in turn, change in a certain way the contents of the information field of the CM frame and passes it to the next slave in the link, up to the ends on the slave link or to the first damaged network section. Based on the information received by the master device after the CM frame is returned to it, a conclusion is made about the serviceability or malfunction of a particular part of the network and its pulse sensing is carried out. According to the data obtained, a conclusion is made about the localization of the fault area and the distance to the place of damage is calculated.

Этот способ применим к сети с однородными, идеально согласованными по границам участками, длины которых L существенно больше, чем половина произведения длительности τ передаваемого информационного сообщения (СМ) на скорость его распространения V по участку:This method is applicable to a network with homogeneous, perfectly coordinated at the boundaries of the sections, the lengths of which L are significantly greater than half the product of the duration τ of the transmitted information message (SM) by the speed of its propagation V across the section:

Figure 00000001
Figure 00000001

причем то же самое ограничение распространяется и на расстояние до ближайшей к передатчику неоднородности участка линии.moreover, the same restriction also applies to the distance to the heterogeneity of the line section closest to the transmitter.

Если это условие будет нарушено, то отраженный от любой неоднородности, или от границ участка, кадр информационного сообщения на входе в приемное устройство может сложиться сам с собой, что приведет к искажению информации, передаваемой в информационном сообщении, вплоть до полного ее уничтожения. От искажения передаваемой информации, возникающего в результате сложения двух (или более) идентичных кадров, при произвольном временном сдвиге последних, не защищают даже усовершенствованные методы модуляции сигнала и способы его входной фильтрации.If this condition is violated, then the frame of the information message at the entrance to the receiving device, reflected from any heterogeneity, or from the boundaries of the section, can add up to itself, which will lead to distortion of the information transmitted in the information message, up to its complete destruction. Even the advanced methods of modulating the signal and the methods of its input filtering do not protect against distortion of the transmitted information resulting from the addition of two (or more) identical frames with an arbitrary temporal shift of the latter.

Реальная линия распределительной сети состоит из множества различного типа воздушных и/или кабельных секций (участков), то есть существенно неоднородна, причем длины участков сети могут быть и меньше, чем в указанном ограничении. Распространяющийся по линиям сигнал сильно искажается на неоднородностях, связанных с отводами и нагрузками линий, а также наличием по трассе соединительных муфт. При этом каждая неоднородность порождает многократные отражения посланного информационного сообщения, что делает дешифровку этого сообщения сомнительной, а порой и совсем невозможной.The real line of the distribution network consists of many different types of air and / or cable sections (sections), that is, significantly heterogeneous, and the lengths of the network sections can be less than in the specified restriction. The signal propagating along the lines is strongly distorted at the inhomogeneities associated with the taps and loads of the lines, as well as the presence of couplings along the route. Moreover, each heterogeneity gives rise to multiple reflections of the sent informational message, which makes decrypting this message doubtful, and sometimes completely impossible.

Таким образом, к недостаткам данного способа следует отнести то, что применительно к реальным линиям произвольной конфигурации, этот способ может привести к неверной идентификации поврежденного участка или не идентифицировать его вообще.Thus, the disadvantages of this method include the fact that in relation to real lines of arbitrary configuration, this method can lead to incorrect identification of the damaged area or not to identify it at all.

Наиболее близок по технической сути к заявляемому решению известный способ определения мест повреждений линий электропередачи и связи и устройство для его осуществления (Патент RU 2400765 С2, кл. G01R 31/11, публ. 27.09.2010 г.), принятый в данной заявке за прототип.The closest in technical essence to the claimed solution, the known method for determining the location of damage to power lines and communications and a device for its implementation (Patent RU 2400765 C2, class G01R 31/11, publ. 09/27/2010), adopted in this application for the prototype .

Способ заключается в посылке в линию зондирующих импульсов напряжения с время-частотной модуляцией, приеме отраженных импульсов и измерениях временных задержек отраженных импульсов относительно зондирующих. При этом фиксируют массив демодулированных отраженных сигналов, полученных с неповрежденной линии, в виде электронного образа линии. Проводят автокорреляционную обработку, спектральный анализ и определяют частоты, соответствующие импульсам, отраженным от естественных неоднородностей. Записывают значения частот и соответствующих им расстояний до естественных неоднородностей в виде реперных точек. Для обнаружения повреждения отраженные демодулированные импульсы от естественных неоднородностей и неоднородности, возникшей при повреждении линии, вычитают из зафиксированных в электронном образе линии. Вывод о повреждении линии делают при наличии разностных сигналов. Подвергают разностный сигнал автокорреляционной обработке и спектральному анализу и определяют частоту, соответствующую координате повреждения, а расстояние до места повреждения определяют по этой частоте и реперным точкам. Измерения временных задержек отраженных сигналов осуществляется на основе частотного сдвига отраженного сигнала относительно опорного. В способе предусмотрена передача информации о повреждении и расстоянии до него в диспетчерский центр.The method consists in sending voltage probes with time-frequency modulation to the line, receiving the reflected pulses and measuring the time delays of the reflected pulses relative to the probing ones. At the same time, an array of demodulated reflected signals received from the undamaged line is recorded in the form of an electronic image of the line. Carry out autocorrelation processing, spectral analysis and determine the frequencies corresponding to the pulses reflected from natural inhomogeneities. The values of the frequencies and the corresponding distances to the natural inhomogeneities are recorded in the form of reference points. To detect damage, the reflected demodulated pulses from natural inhomogeneities and heterogeneity arising from damage to the line are subtracted from the lines recorded in the electronic image. The conclusion about the damage to the line is made in the presence of differential signals. The difference signal is subjected to autocorrelation processing and spectral analysis and the frequency corresponding to the damage coordinate is determined, and the distance to the damage site is determined by this frequency and reference points. Measurements of the time delays of the reflected signals are based on the frequency shift of the reflected signal relative to the reference. The method provides for the transfer of information about the damage and the distance to it in the dispatch center.

Основным достоинством данного способа, что и предопределило его выбор в качестве прототипа, является наличие операций циклического зондирования неповрежденной линии, хранения и постоянного обновления образов линии, а также сравнения полученного образа с хранимым с последующим выявлением на этой основе существенных отличий при возникновении повреждений. Передача полученных данных на диспетчерский пункт предполагает возможность их последующего анализа на ЭВМ пункта и оперативного вмешательства для восстановления работоспособности линии.The main advantage of this method, which predetermined its choice as a prototype, is the presence of cyclic sensing operations on an undamaged line, storage and continuous updating of line images, as well as comparing the received image with the stored one, with the subsequent identification of significant differences in this case when damage occurs. The transfer of the received data to the control room implies the possibility of their subsequent analysis on the computer of the site and surgical intervention to restore the operability of the line.

К основным недостаткам этого способа, так же, как и ранее рассмотренных, относятся трудности в однозначном определении поврежденного участка разветвленной линии при наличии в ней параллельных участков, то есть точность локализации неисправности и определения расстояния до повреждения применительно к разветвленным линиям в данном способе недостаточна. (Авторы способа используют в описании термин "разветвленные линии", но этот термин употребляется ими в смысле линий с ответвлениями, причем неисправности самих ответвлений из рассмотрения полностью исключены.)The main disadvantages of this method, as well as previously discussed, include difficulties in unambiguously determining the damaged section of a branched line in the presence of parallel sections in it, that is, the accuracy of localizing the malfunction and determining the distance to damage with respect to branched lines in this method is insufficient. (The authors of the method use the term “branched lines” in the description, but they use this term in the sense of lines with branches, and malfunctions of the branches themselves are completely excluded from consideration.)

К другим недостаткам этого способа относятся:Other disadvantages of this method include:

Ограниченность применения (как и способа по патенту RU 2386974) там, где удвоенное время прохождения по участку с неоднородностями посылаемого сигнала соизмерима с его длительностью. Применение линейной время-частотной модуляции предполагает использование зондирующего импульса значительной длительности и поэтому на несогласованных участках длиною меньшей, чем указано в ограничении (1), теряется однозначность в определении расстояния до возникшего повреждения.The limited application (as well as the method according to patent RU 2386974) is where the doubled travel time in the area with heterogeneities of the sent signal is comparable with its duration. The use of linear time-frequency modulation involves the use of a probe pulse of considerable duration and therefore, in uncoordinated sections of a length shorter than that specified in restriction (1), the ambiguity in determining the distance to the damage that has arisen is lost.

Проиллюстрируем это утверждение. Временной интервал между зондирующим и отраженным сигналом в этом способе определяется опосредовано через измерение их частотного сдвига. При нарушении условия (1) на входе приемника будут одновременно присутствовать сигналы, отраженные, по крайней мере, от двух неоднородностей - от существующей естественной и от возникшей в результате повреждения линии. При этом разностные частоты будут возникать не только при взаимодействии отражений с опорным сигналом, но и за счет взаимодействия отраженных сигналов между собой, то есть на коротком участке с неоднородностями при возникновении повреждения возникает не одна дополнительная разностная частота, а целый спектр этих частот. Причем дополнительные частоты, в зависимости от взаимоположения естественной и возникшей неоднородностей, могут располагаться на частотной характеристике участка как дальше, так и ближе к началу координат, чем частота, соответствующая повреждению. Значения дополнительных частот являются разностной функцией расстояний до повреждения и до реперных точек и поэтому заранее неизвестны. А так как образ участка строится на основе амплитудно-частотных характеристик и в нем в явной форме отсутствует временной параметр, то судить о том, какой из сигналов пришел раньше, в этом случае представляется затруднительным. Поэтому разностная частота, являющаяся результатом взаимодействия двух отражений и расположенная, например, ближе к началу координат по частотной оси, может быть принята за частоту повреждения.We illustrate this statement. The time interval between the probe and reflected signal in this method is determined indirectly by measuring their frequency shift. In case of violation of condition (1), at the input of the receiver there will be simultaneously signals reflected from at least two inhomogeneities - from the existing natural and from the resulting line damage. In this case, the difference frequencies will arise not only in the interaction of reflections with the reference signal, but also due to the interaction of the reflected signals with each other, that is, in the short section with inhomogeneities when damage occurs, not one additional difference frequency occurs, but a whole spectrum of these frequencies. Moreover, additional frequencies, depending on the relationship between the natural and the arising inhomogeneities, can be located on the frequency response of the site both further and closer to the origin, than the frequency corresponding to the damage. The values of the additional frequencies are a difference function of the distances to the damage and to the reference points and are therefore not known in advance. And since the image of the site is built on the basis of the amplitude-frequency characteristics and there is no explicit time parameter in it, it seems difficult to judge which signal came earlier, in this case. Therefore, the difference frequency resulting from the interaction of two reflections and located, for example, closer to the origin along the frequency axis, can be taken as the damage frequency.

Таким образом, при нарушении указанного условия, возможна ситуация когда расстояние до повреждения по способу-прототипу будет определено неточно, что ограничивает его применение в неоднородных линиях с участками небольшой длины, к которым, как уже упоминалось, относятся и распределительные силовые кабельные линии.Thus, if this condition is violated, a situation is possible when the distance to damage by the prototype method will be determined inaccurately, which limits its use in heterogeneous lines with sections of small length, which, as already mentioned, include power distribution cable lines.

К тому же, линии этого рода обладают сравнительно узкой полосой пропускания (порядка 2 МГц), что также серьезно ограничивает возможность применения сигнала с время-частотной модуляцией.In addition, lines of this kind have a relatively narrow bandwidth (of the order of 2 MHz), which also seriously limits the possibility of using a signal with time-frequency modulation.

Существует еще одна проблема, решение которой затруднительно при использовании время-частотной модуляции зондирующего сигнала. При проведении зондирования "горячей" (то есть находящейся под напряжением) поврежденной линии не исключена ситуация возникновения в месте повреждения дугового разряда, который, совместно с реактивностями самой линии, может генерировать частоты из диапазона того же зондирующего сигнала [3]. Эти частоты непредсказуемы по спектру. Достигнув приемника, они "смажут" всю спектральную картину участка линии, не соответствуя ранее записанному частотному образу неповрежденной линии, располагаясь на частотной оси не только после, но и до действительного расположения частоты места повреждения. Это приведет к неправильному анализу и непредсказуемому результату при расчете расстояния до места повреждения линии.There is another problem, the solution of which is difficult when using time-frequency modulation of the probe signal. When probing a “hot” (that is, energized) damaged line, a situation cannot occur that an arc discharge may occur at the site of damage, which, together with the reactivity of the line itself, can generate frequencies from the range of the same sounding signal [3]. These frequencies are unpredictable in spectrum. Having reached the receiver, they will “smear” the entire spectral picture of the line segment, not matching the previously recorded frequency image of the undamaged line, located on the frequency axis not only after, but also to the actual location of the frequency of the damage site. This will lead to incorrect analysis and unpredictable results when calculating the distance to the place of damage to the line.

Другими словами, использование данного способа для линий, находящихся под рабочим напряжением, сужает возможности в определении некоторых типов повреждений, ограничивая или совсем исключая повреждения в виде коротких замыканий, что негативно влияет на точность определения места повреждения линии.In other words, the use of this method for lines under operating voltage limits the ability to identify certain types of damage, limiting or completely eliminating damage in the form of short circuits, which negatively affects the accuracy of determining the location of damage to the line.

Известно устройство для реализации известного способа (Патент RU 2269789 С1, кл. G01R 31/11, публ. 2006 г.), которое содержит соединенные между собой генератор зондирующих импульсов, вычислительный блок, приемник и блок индикации. При этом генератор зондирующих импульсов имеет блок памяти, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и усилитель мощности, а приемник содержит смеситель, фильтр нижних частот, аналого-цифровой преобразователь.A device is known for implementing the known method (Patent RU 2269789 C1, class G01R 31/11, publ. 2006), which comprises interconnected probe pulses, a computing unit, a receiver, and an indication unit. In this case, the probe pulse generator has a memory unit, a digital-to-analog converter (DAC) and a power amplifier, and the receiver contains a mixer, a low-pass filter, and an analog-to-digital converter.

Это устройство имеет недостаточную однозначность и точность определения места повреждения разветвленных линий сложной топологии.This device has insufficient ambiguity and accuracy in determining the location of damage to branched lines of complex topology.

Известно также устройство для осуществления известного способа определения мест повреждений линий электропередачи и связи (патент RU 2400765 С2, кл. G01R 31/11, публ. 27.09.2010 г.), которое содержит генератор зондирующих импульсов, вычислительный блок, имеющий в своем составе процессор, приемник, снабженный аналого-цифровым преобразователем, коммутатор, направленный ответвитель и блок передачи информации, вход которого соединен с выходом вычислительного блока.There is also known a device for implementing the known method for determining the location of damage to power lines and communications (patent RU 2400765 C2, class G01R 31/11, publ. September 27, 2010), which contains a probe pulse generator, a computing unit comprising a processor , a receiver equipped with an analog-to-digital converter, a switch, a directional coupler and an information transmission unit, the input of which is connected to the output of the computing unit.

Его основным недостатком является отсутствие синхронизации и возможности управления устройством из диспетчерского пункта, являющегося центром анализа и обработки поступающей информации о работе линии и смежных с ней систем. Этот недостаток приводит к автономной работе устройства, дистанционно повлиять на которую в нештатной ситуации невозможно. Поэтому снижается оперативность и достоверность получаемых данных о повреждении, вплоть до длительного игнорирования факта его возникновения, если заданная устройству периодичность зондирования линии окажется недостаточной.Its main drawback is the lack of synchronization and the ability to control the device from the control center, which is the center for analysis and processing of incoming information about the operation of the line and related systems. This disadvantage leads to the autonomous operation of the device, which cannot be remotely affected in an emergency. Therefore, the efficiency and reliability of the received data on damage is reduced, up to a long neglect of the fact of its occurrence, if the frequency of sensing the line given to the device is insufficient.

Отсутствие синхронизации из единого центра не дает возможности использования двух или многостороннего зондирования, которое в условиях разветвленных линий сложной конфигурации повышает степень однозначности локализации места повреждения и увеличивает точность определения расстояния до него. При отсутствии синхронизации процессоры автономных устройств разойдутся во времени, что может привести к одновременной посылке в линию двух зондирующих импульсов с разных сторон и получению неточных и недостоверных результатов.The lack of synchronization from a single center does not allow the use of two or multilateral sounding, which in the conditions of branched lines of complex configuration increases the degree of uniqueness of localization of the damage site and increases the accuracy of determining the distance to it. In the absence of synchronization, the processors of autonomous devices will disperse in time, which can lead to the simultaneous sending of two probe pulses from different directions to the line and to obtain inaccurate and unreliable results.

Кроме того, на диспетчерском пункте хранится информация не только о работе контролируемой линии, но и о состоянии системы в целом. Поэтому при возникновении первых признаков нештатной работы системы (таких, например, как перенапряжения сети или сбои в работе соседних устройств) наличие возможности оперативного управления устройством (например, команда на изменение периодичности зондирования) может способствовать положительному развитию ситуации. В этом случае многократное дублирование измерений и их сопоставление зачастую позволяет увидеть процесс в динамике и дает возможность достаточно точно установить еще развивающееся повреждение, незаметное при однократном измерении.In addition, the control room stores information not only about the operation of the monitored line, but also about the state of the system as a whole. Therefore, when the first signs of abnormal operation of the system occur (such as, for example, network overvoltages or malfunctions of neighboring devices), the possibility of operational control of the device (for example, a command to change the frequency of sensing) can contribute to the positive development of the situation. In this case, repeated duplication of measurements and their comparison often allows you to see the process in dynamics and makes it possible to accurately identify still developing damage that is invisible in a single measurement.

Существуют и другие недостатки данного устройства, связанные в основном с время-частотным характером модуляции сигнала. Некоторые из них проявляются на длинах участков линий, соизмеримых с временем прохождения по ним зондирующего импульса, остальные - при зондировании линии в "горячем режиме". Так, в первом случае наложение отражений сигнала самих на себя существенно снижает точность и однозначность определения места возникновения повреждения, во втором случае, в результате возникновения дугового разряда, сильно искажается спектральный состав отраженного сигнала.There are other disadvantages of this device, associated mainly with the time-frequency nature of the modulation of the signal. Some of them appear at lengths of line sections commensurate with the time it takes for the probe pulse to travel along them, while others occur when the line is probed in the “hot mode”. So, in the first case, the superposition of the signal reflections on themselves significantly reduces the accuracy and unambiguity of determining the location of the damage, in the second case, as a result of the occurrence of an arc discharge, the spectral composition of the reflected signal is greatly distorted.

Кроме того, при время-частотной модуляции входные фильтры приемника должны пропускать широкополосный сигнал, что затрудняет применение эффективной фильтрации шумов и снижает достоверность локализации и точность определения места повреждения.In addition, with time-frequency modulation, the input filters of the receiver must pass a broadband signal, which makes it difficult to use effective noise filtering and reduces the reliability of localization and the accuracy of determining the location of damage.

Приведенный анализ уровня техники свидетельствует о том, что вышеперечисленные способы и устройства, включая способ и устройство по патенту RU 2400765, не обеспечивают необходимой точности в локализации места и определении расстояния до повреждений разветвленной линии произвольной конфигурации.The above analysis of the prior art indicates that the above methods and devices, including the method and device according to patent RU 2400765, do not provide the necessary accuracy in localizing the location and determining the distance to damage of a branched line of arbitrary configuration.

Задачей данной группы изобретений является повышение точности локализации поврежденного участка и определения расстояния до места повреждения применительно к неоднородным разветвленным линиям электропередачи и связи произвольной конфигурации, в частности к распределительным силовым линиям.The objective of this group of inventions is to increase the accuracy of localization of the damaged area and determine the distance to the place of damage in relation to heterogeneous branched power lines and communication of arbitrary configuration, in particular to distribution power lines.

Технический результат, который может быть получен при реализации заявленной группы изобретений, заключается в достижении высокой точности измерения расстояния до места повреждения сложных неоднородных разветвленных линий произвольной конфигурации, а также в возможности автоматизации процесса диагностирования таких линий и сокращении времени обнаружения и устранения их неисправностей.The technical result that can be obtained by implementing the claimed group of inventions is to achieve high accuracy of measuring the distance to the place of damage of complex heterogeneous branched lines of arbitrary configuration, as well as the ability to automate the process of diagnosing such lines and reducing the time of detection and elimination of their malfunctions.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе определения мест повреждений линий электропередачи и связи в линию посылают зондирующие импульсы напряжения, принимают отраженные импульсы с последующей их фильтрацией, анализом и измерениями временных задержек отраженных импульсов относительно зондирующих, на основании которых определяют расстояния до неоднородностей, фиксируют массив отраженных сигналов, полученных с неповрежденной линии в виде электронного образа линии, производят автокорреляционную обработку, расстояния до естественных неоднородностей записывают в виде реперных точек, передают эту информацию в единый центр и при обнаружении повреждения линии рассчитывают расстояние до места повреждения, процесс посылки зондирующих импульсов напряжения и приема отраженных импульсов осуществляют с двух противоположных концов участков линии поочередно. Массив отраженных сигналов фиксируют для участков линии, причем расстояния до неоднородностей записывают для участков линии в виде цифровой информации, которую снабжают метками, уникальными для каждого из возможных источников этой информации, и поочередно передают в единый центр, где ее хранят по крайней мере до получения обновленной информации из того же источника, а для обнаружения поврежденного участка полученную информацию о расстоянии до естественных неоднородностей и до неоднородности, возникшей при повреждении участка линии, подвергают автокорреляционному сравнению с предыдущей информацией из того же источника. При наличии некоррелирующих расстояний определяют поврежденный участок и предварительные расстояния до места повреждения Lx1 и Lx2, определенные с двух концов этого участка, причем уточненное расстояние до места повреждения Lx'K от любого из концов, К=1÷2, участка рассчитывают по формуле:The problem is solved in that in the proposed method for determining the locations of damage to power lines and communications, probing voltage pulses are sent to the line, reflected pulses are received, followed by their filtering, analysis and measurement of time delays of reflected pulses relative to the probing ones, based on which the distances to inhomogeneities are determined, fixed an array of reflected signals received from an undamaged line in the form of an electronic image of the line, perform autocorrelation processing, dist Strengths to natural heterogeneities are recorded in the form of reference points, this information is transferred to a single center, and if line damage is detected, the distance to the damage site is calculated, the process of sending probing voltage pulses and receiving reflected pulses is carried out alternately from two opposite ends of the line sections. An array of reflected signals is fixed for sections of the line, and the distances to heterogeneities are recorded for sections of the line in the form of digital information, which is provided with labels unique to each of the possible sources of this information, and alternately transferred to a single center, where it is stored at least until updated information from the same source, and in order to detect a damaged area, the obtained information about the distance to natural inhomogeneities and to the heterogeneity that arose during damage to a line section, Overcome autocorrelation comparison with previous information from the same source. In the presence of non-correlating distances, the damaged area and preliminary distances to the place of damage Lx 1 and Lx 2 are determined, determined from two ends of this section, and the specified distance to the place of damage Lx ' K from any of the ends, K = 1 ÷ 2, the area is calculated by the formula :

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где L известная полная длина этого участка линии, м, а очередность процесса посылки и приема импульсов с концов участков линии и передачи информации в единый центр синхронизируют по синхропакетам, которые принимают из этого центра.where L is the known total length of this section of the line, m, and the sequence of sending and receiving pulses from the ends of the sections of the line and transmitting information to a single center is synchronized in sync packets that are received from this center.

Преимущество способа заключается в использовании двусторонней локации участков линии и передаче результатов, снабженных метками источника информации, в единый центр обработки, где и производится анализ состояния контролируемой линии. Для устранения взаимного наложения сигналов от разных источников для них устанавливается определенная очередность процесса посылки зондирующих импульсов и передачи информации, которая синхронизируется из единого центра.The advantage of the method is the use of two-sided location of the line sections and the transfer of the results, marked with the information source labels, to a single processing center, where the state of the controlled line is analyzed. To eliminate the mutual overlapping of signals from different sources, a certain sequence of the process of sending probe pulses and information transfer, which is synchronized from a single center, is established for them.

Такой способ зондирования линии полностью устраняет неоднозначность локализации повреждения, так как по информации, полученной с двух концов поврежденного участка, этот участок однозначно идентифицируется, в т.ч. для разветвленных неоднородных линий с закольцовкой. Предложенный способ также повышает точность определения расстояния до места повреждения.This method of sensing the line completely eliminates the ambiguity of damage localization, since according to the information received from both ends of the damaged area, this area is uniquely identified, including for branched heterogeneous lines with a loopback. The proposed method also improves the accuracy of determining the distance to the place of damage.

Ошибка определения дальности при локации места повреждения зависит от ошибок измерения скорости распространения сигнала и времени его запаздывания, поэтому повышение точности измерения расстояния непосредственно связано с устранением влияния неточности в определении фазовой скорости волны в линии и уменьшением ошибок измерения времени запаздывания.The error in determining the range when locating the place of damage depends on the errors in measuring the propagation speed of the signal and its delay time, therefore, increasing the accuracy of distance measurement is directly related to eliminating the influence of inaccuracies in determining the phase velocity of the wave in the line and reducing errors in measuring the delay time.

Предположим, что точное значение фазовой скорости распространения электромагнитной волны в данном участке, в данный период, нам неизвестно и поэтому предварительные расстояния до места повреждения, полученные с двух противоположных концов поврежденного участка Lx1 и Lx2, измерены с ошибками - δLx1 и δLx2 соответственно. Отметим, что в силу равенства скоростей распространения волны в двух ветвях участка линии (участок, как правило, не выполняют из проводников с разными характеристиками) ошибки измерения длины будут пропорциональны самому истинному значению этой длины

Figure 00000003
. To есть эти ошибки можно представить как
Figure 00000004
и
Figure 00000005
, полагая δ погонной ошибкой измерения, связанной с неточным определением скорости распространения. Подставляя предварительные, ошибочные значения длин
Figure 00000006
и
Figure 00000007
в приведенную выше формулу, после группировки и сокращения получим:Suppose that we do not know the exact value of the phase velocity of propagation of an electromagnetic wave in a given region during this period, and therefore the preliminary distances to the damage site obtained from the two opposite ends of the damaged section Lx 1 and Lx 2 were measured with errors - δLx 1 and δLx 2 respectively. Note that due to the equality of the wave propagation velocities in two branches of the line section (the section, as a rule, is not performed from conductors with different characteristics), the length measurement errors will be proportional to the true value of this length
Figure 00000003
. To eat these errors can be represented as
Figure 00000004
and
Figure 00000005
, assuming δ the linear measurement error associated with inaccurate determination of the propagation velocity. Substituting preliminary, erroneous lengths
Figure 00000006
and
Figure 00000007
in the above formula, after grouping and reduction we get:

Figure 00000008
.
Figure 00000008
.

Учитывая, что

Figure 00000009
, после сокращения получаем тождество, которое доказывает, что даже при большой неточности определения скорости распространения волны в данном участке линии, в случае использования предложенного способа, можно получить точное расстояние до места повреждения. Обобщая, заметим, что при использовании данного способа вообще нет необходимости в определении скоростей распространения зондирующего импульса в участках контролируемой линии, а предварительные длины до места повреждения могут быть определены в любых (но одинаковых) единицах измерения.Given that
Figure 00000009
, after reduction, we obtain an identity that proves that even with a large inaccuracy in determining the wave propagation velocity in a given section of the line, in the case of using the proposed method, it is possible to obtain the exact distance to the place of damage. Summarizing, we note that when using this method, there is no need at all to determine the propagation velocity of the probe pulse in sections of the monitored line, and preliminary lengths to the place of damage can be determined in any (but identical) units of measurement.

Распространяя приведенные выше рассуждения на все систематические ошибки измерений (например, на ошибки измерения временных интервалов), можно констатировать, что ошибки, пропорциональные самой измеряемой величине (например, неточность используемых эталонных единиц времени), никак не влияют на точность получаемых результатов. Единственное, что может оказать негативное влияние на точность проводимых измерений, это несистематические ошибки, присущие каждому мерительному инструменту индивидуально. Но при использовании единой методики, одинаковой аппаратуры и при проведении измерений с незначительным интервалом (доли миллисекунд) трудно ожидать, что параметры линии и аппаратуры изменятся сколь-нибудь существенно. Поэтому при исправности аппаратуры мы вправе предполагать незначительность влияния несистематических ошибок на получаемый результат и их несоизмеримость с ошибками, рассмотренными ранее.Extending the above reasoning to all systematic measurement errors (for example, errors in measuring time intervals), it can be stated that errors proportional to the measured value itself (for example, the inaccuracy of the used reference time units) do not affect the accuracy of the results obtained. The only thing that can have a negative impact on the accuracy of the measurements is unsystematic errors inherent in each measuring instrument individually. But when using a single technique, the same equipment and when measuring with a small interval (fractions of milliseconds), it is difficult to expect that the parameters of the line and equipment will change any significantly. Therefore, when the equipment is in good working order, we have the right to assume the insignificance of the influence of non-systematic errors on the result obtained and their incommensurability with the errors discussed earlier.

То есть можно утверждать, что использование предложенного способа существенно снижает уровень ошибок измерения, повышая тем самым точность определения расстояния до места повреждения неоднородных линий сложной и разветвленной топологии.That is, it can be argued that the use of the proposed method significantly reduces the level of measurement errors, thereby increasing the accuracy of determining the distance to the place of damage of heterogeneous lines of complex and branched topology.

Повышение точности определения расстояния до места повреждения и однозначности локализации участка неоднородных линий произвольной конфигурации достигается и тем, что в указанном способе массив отраженных сигналов для участков линии подвергают амплитудному ограничению снизу по уровню, который предустанавливают с превышением среднего уровня шумов в участке линии, но ниже минимального уровня отражений от естественных неоднородностей, затем массив переводят в пакет униполярных импульсов фиксированной амплитуды, а расстояния до естественных неоднородностей и предварительные расстояния до места повреждения определяют на основании интервалов времени от посылки зондирующего импульса и до прихода переднего фронта очередного импульса пакета.Improving the accuracy of determining the distance to the place of damage and the uniqueness of localization of a portion of non-uniform lines of arbitrary configuration is also achieved by the fact that in the indicated method, the array of reflected signals for sections of the line is subjected to an amplitude lower limit on the level that is preset with an excess of the average noise level in the line section, but below the minimum the level of reflections from natural inhomogeneities, then the array is transferred to a packet of unipolar pulses of a fixed amplitude, and the distance to the natural idents inhomogeneities and preliminary distance to the fault is determined based on the time interval from the sending probe pulse and before the arrival of the leading edge of the next pulse packet.

Сущность этого дополнения к основному способу сводится к тому, что для линий с относительно короткими участками, по вышеуказанным причинам, недопустимо использование протяженных зондирующих импульсов, время прохождения которых по участку (или до его неоднородностей) соизмеримо с длительностью самого импульса (см. ограничение (1)).The essence of this addition to the main method is that for lines with relatively short sections, for the above reasons, the use of extended probe pulses, the transit time of which along the section (or to its inhomogeneities) is commensurate with the duration of the pulse itself (see restriction (1 )).

Среднеквадратичная ошибка измерения времени запаздывания δ, согласно [4], связана с длительностью зондирующего импульса τ и отношением сигнал/шум q:The root-mean-square error of measuring the delay time δ, according to [4], is associated with the duration of the probe pulse τ and the signal-to-noise ratio q:

Figure 00000010
.
Figure 00000010
.

Уменьшение ошибки в этом случае связано с уменьшением длительности зондирующего импульса. Поэтому в линиях с относительно короткими участками следует стремиться к уменьшению длительности импульса до предела, определяемого возможностями аппаратуры и пропускной способностью линии (тем более, что при локации участков малой протяженности нет необходимости в применении мощных зондирующих импульсов). То есть для линий такой конфигурации достижение заявленного в способе результата исключает возможность применения время-частотной модуляции зондирующего сигнала и предполагает использование немодулированных импульсов малой длительности. Последнее требует альтернативных действий при обработке отраженных сигналов и измерении времени запаздывания, которые и описаны в дополнении к предлагаемому способу.The decrease in error in this case is associated with a decrease in the duration of the probe pulse. Therefore, in lines with relatively short sections, one should strive to reduce the pulse duration to a limit determined by the capabilities of the equipment and the line capacity (especially since when locating areas of short length, there is no need to use powerful probe pulses). That is, for lines of this configuration, the achievement of the result stated in the method excludes the possibility of applying time-frequency modulation of the probe signal and involves the use of unmodulated pulses of short duration. The latter requires alternative actions when processing the reflected signals and measuring the delay time, which are described in addition to the proposed method.

Кроме того, как следует из приведенного выражения, увеличение точности определения расстояния до неисправности связано с увеличением отношения сигнал/шум в приемном устройстве. Для участков линии средней зашумленности это увеличение может быть получено за счет ограничения массива отражений снизу, еще до его перевода в пакет униполярных импульсов, так, чтобы отраженный от неоднородностей и повреждений сигнал после ограничения был по большей части избавлен от шумов. Для каждого участка линии уровень ограничения может быть установлен индивидуально на основе тестовых измерений. Кроме этого, при зондировании немодулированным импульсом возможно применение входной узкополосной фильтрации сигнала, что также содействует увеличению упомянутого отношения.In addition, as follows from the above expression, an increase in the accuracy of determining the distance to the fault is associated with an increase in the signal-to-noise ratio in the receiving device. For sections of the mid-noise line, this increase can be obtained by restricting the array of reflections from below, even before it is transferred to a packet of unipolar pulses, so that the signal reflected from inhomogeneities and damage after the limitation is largely eliminated from noise. For each section of the line, the limit level can be set individually based on test measurements. In addition, when probing with an unmodulated pulse, it is possible to use input narrow-band filtering of the signal, which also helps to increase the mentioned ratio.

Как следует из вышеизложенного, применение время-частотной модуляции ограничивает точность измерения расстояния до повреждения и при проведении зондирования линии, находящейся под напряжением. Возникающая дуга может исказить частотные характеристики массива отражений и привести к недостоверным результатам измерения расстояний в такой линии. Предпочтение в этом случае следует отдавать зондированию участка линии коротким немодулированным импульсом. Вероятность возникновения в дуговом разряде броска, аналогичного зондирующему импульсу, сравнительно мала, а все остальные проявления дуги в принимаемом сигнале могут быть уменьшены полосовой фильтрацией.As follows from the foregoing, the use of time-frequency modulation limits the accuracy of measuring the distance to damage when sensing a live line. The arising arc can distort the frequency characteristics of the reflection array and lead to unreliable results of measuring distances in such a line. In this case, preference should be given to sensing a line section with a short unmodulated pulse. The likelihood of a surge in the arc discharge, similar to the probe pulse, is relatively small, and all other arc manifestations in the received signal can be reduced by band pass filtering.

Таким образом, для линий с короткими участками и линий, находящихся под напряжением, применение этого дополнения к заявляемому способу ведет к повышению точности определения места повреждения линии, что соответствует поставленной задаче.Thus, for lines with short sections and lines that are energized, the application of this addition to the claimed method leads to an increase in the accuracy of determining the location of damage to the line, which corresponds to the task.

Повышению однозначности локализации и точности определения места повреждения способствует то, что в заявленном способе в один процесс посылки зондирующих импульсов посылают не менее двух импульсов, разделяя их посылку интервалом времени Тз, заведомо большим, чем удвоенное время прохождения зондирующего импульса по самому длинному участку линии, осуществляют прием отраженных сигналов от каждого из посланных n зондирующих импульсов, считая началом каждого из массивов время посылки очередного зондирующего импульса 1≤i≤n, а принятые массивы отраженных сигналов ограничивают снизу по предустановленному уровню и переводят в пакеты униполярных импульсов фиксированной амплитуды, причем пакеты задерживают в зависимости от номера зондирующего импульса i, отражениями которого они являются, на время Tзi, определяемое согласно выражению:Improving the uniqueness of localization and accuracy of determining the location of damage is facilitated by the fact that in the inventive method at least two pulses are sent to one probe sending process, separating their sending by a time interval T s that is known to be longer than twice the transit time of the probe pulse along the longest section of the line, receive reflected signals from each of the sent n probe pulses, counting the beginning of each of the arrays as the sending time of the next probe pulse 1≤i≤n, and received Siva reflected signals below limit of the preset level and is converted into packets unipolar pulse of fixed amplitude, and delay packets depending on the number of probe pulse i, reflections which they are at the time T zi, determined according to the expression:

Тзi=(n-i)·Тз,T zi = (ni) · T s,

все пакеты суммируют по амплитуде в один пакет, который ограничивают снизу на величину, вычисляемую согласно формулеall packets are summed in amplitude into one packet, which is limited from below by an amount calculated according to the formula

Ао=А·(n-0.9),A o = A · (n-0.9),

где А фиксированная амплитуда исходных пакетов импульсов, а расстояния до неоднородностей и предварительные расстояния до места повреждения определяют на основании интервалов времени от посылки последнего из зондирующих импульсов до переднего фронта очередного импульса суммарного пакета.where A is the fixed amplitude of the initial pulse packets, and the distances to inhomogeneities and preliminary distances to the damage site are determined based on the time intervals from sending the last of the probe pulses to the leading edge of the next pulse of the total packet.

Для линий высокой степени зашумленности использование только упомянутого выше ограничения снизу массива отраженных сигналов по предустановленному уровню может не дать достаточной степени отстройки от шумов линии. В этом случае посылка последовательно двух или более зондирующих импульсов, с последующим сложением принятых пакетов отражений, дает возможность практически полностью избавиться от любой шумовой или другой нерегулярной составляющей поступающих сигналов. Для правильного сложения из массивов отраженных сигналов сначала вырезают основную часть шумов, а результат переводят в пакеты униполярных импульсов одинаковой амплитуды. Затем пакеты задерживают так, чтобы при сложении совпали их начала. Учитывая статичность естественных неоднородностей и повреждений, можно ожидать, что их отражения сложатся, дав в сумме амплитуду сигнала равную произведению амплитуды пакетов на их количество. Но шумы, в силу своей нерегулярности, в разных пакетах будут размещены по-разному, поэтому в суммарном сигнале их амплитуда будет меньше, чем амплитуды статичных неоднородностей. Обрезая снизу полученный суммарный сигнал на величину Ао=А·(n-0.9), в результате получаем только импульсы, отраженные от статичных неоднородностей (коэффициент 0.9 вместо единицы предотвращает попадание случайных флуктуации в итоговый сигнал). Необходимое количество зондирующих импульсов в одном пакете зависит от интенсивности и плотности шумовой составляющей линии. Так как снижение уровня шума в сигнале влечет за собой повышение точности локации, можно утверждать, что предлагаемое дополнение способа содействует повышению точности определения расстояния до места повреждения сильно зашумленной линии.For lines with a high degree of noise, using only the aforementioned restriction from the bottom of the array of reflected signals at a predefined level may not give a sufficient degree of detuning from the noise of the line. In this case, sending two or more probe pulses in series, followed by the addition of the received reflection packets, makes it possible to almost completely get rid of any noise or other irregular component of the incoming signals. For correct addition, the bulk of the noise is first cut out from the arrays of reflected signals, and the result is transferred to packets of unipolar pulses of the same amplitude. Then the packets are delayed so that their addition coincides at the beginning. Given the static nature of natural heterogeneities and damage, we can expect that their reflections will add up, giving a total signal amplitude equal to the product of the amplitude of the packets by their number. But noises, due to their irregularity, will be placed differently in different packets, therefore, in the total signal, their amplitude will be less than the amplitudes of static inhomogeneities. Cutting the resulting total signal from below by the value of A o = A · (n-0.9), as a result we obtain only pulses reflected from static inhomogeneities (a coefficient of 0.9 instead of unity prevents random fluctuations from entering the final signal). The required number of probe pulses in one packet depends on the intensity and density of the noise component of the line. Since a decrease in the noise level in the signal entails an increase in the accuracy of the location, it can be argued that the proposed addition to the method helps to increase the accuracy of determining the distance to the place of damage of a very noisy line.

На решение задачи изобретения направлено и уточнение к двум предыдущим дополнениям заявленного способа. В предлагаемом способе зондирующий импульс инвертируют, трансформируют по амплитуде и одновременно с исходным зондирующим импульсом из линии подают на приемное устройство, где эти импульсы суммируют по амплитуде, причем трансформируют инвертированный импульс так, чтобы сумма этих импульсов в приемном устройстве по амплитуде была меньше, чем импульсы, отраженные от неоднородностей.The solution of the problem of the invention is directed and clarification to the two previous additions of the claimed method. In the proposed method, the probe pulse is inverted, transformed in amplitude, and simultaneously with the initial probe pulse from the line is fed to the receiving device, where these pulses are summed in amplitude, and the inverted pulse is transformed so that the sum of these pulses in the receiving device is smaller in amplitude than the pulses reflected from heterogeneities.

Сущность предложения заключается в компенсации зондирующего импульса в приемном устройстве таким образом, чтобы он не "мешал" идентификации отражений от ближайших неоднородностей. Обычно используемый прием полного блокирования приемника на длительности зондирующего импульса приводит к тому, что отражения от близких к началу линии неоднородностей также будут заблокированы, что уменьшает вероятность обнаружения повреждений, попадающих в эту зону. Для линий небольшой длины, к которым, например, относятся распределительные силовые сети, последнее ведет к снижению достоверности и точности определения места повреждения. Предлагаемый способ позволяет снизить уровень всплеска напряжения на время прохождения зондирующего импульса по цепям приемника, не прибегая при этом к полному блокированию его входа. На фоне остаточного сигнала отражения от близких неоднородностей становятся разрешимыми, что увеличивает точность способа применительно к участкам линии небольшой длины.The essence of the proposal is to compensate for the probe pulse in the receiving device so that it does not "interfere" with the identification of reflections from the nearest inhomogeneities. The commonly used technique of completely blocking the receiver for the duration of the probe pulse leads to the fact that reflections from the inhomogeneities close to the beginning of the line will also be blocked, which reduces the likelihood of detecting damage falling into this zone. For lines of short length, which, for example, include distribution power networks, the latter leads to a decrease in the reliability and accuracy of determining the location of damage. The proposed method allows to reduce the voltage surge for the duration of the probe pulse along the receiver circuits, without resorting to the complete blocking of its input. Against the background of the residual signal, reflections from close inhomogeneities become resolvable, which increases the accuracy of the method as applied to sections of the line of small length.

Таким образом, применение предложенного способа обеспечивает решение поставленной задачи для всех оговоренных выше разновидностей линий электропередачи и связи.Thus, the application of the proposed method provides a solution to the problem for all the above types of power lines and communications.

Предлагаемый способ может быть реализован при помощи устройства, включающего генератор зондирующих импульсов, имеющий вход и два выхода, приемник, содержащий аналого-цифровой преобразователь и снабженный двумя входами и выходом, вычислительный блок, содержащий процессор и снабженный, по крайней мере, двумя выходами и входом, блок передачи информации, снабженный входом, причем один из входов приемника соединен с линией, а второй со вторым выходом генератора, вход блока передачи информации соединен с одним из выходов вычислительного блока, а выход приемника является выходом аналого-цифрового преобразователя. Вычислительный блок устройства снабжен субблоком дешифровки синхропакетов, выход которого соединен с дополнительным вторым входом процессора, а вход является вторым входом вычислительного блока, при этом блок передачи информации выполнен с возможностью приема синхропакетов и снабжен выходом, соединенным со вторым входом вычислительного блока.The proposed method can be implemented using a device including a probe pulse generator having an input and two outputs, a receiver containing an analog-to-digital converter and equipped with two inputs and an output, a computing unit containing a processor and equipped with at least two outputs and an input , an information transmission unit equipped with an input, one of the inputs of the receiver connected to the line, and the second with the second output of the generator, the input of the information transmission unit connected to one of the outputs of the computing unit And the output of the receiver is the output of analog-to-digital converter. The computing unit of the device is equipped with a sub-block for decrypting sync packets, the output of which is connected to an additional second input of the processor, and the input is the second input of the computing block, while the information transfer unit is configured to receive sync packets and is equipped with an output connected to the second input of the computing block.

Отмеченный выше основной недостаток прототипа - отсутствие синхронизации и возможности дистанционно управлять работой устройства - устраняется в заявляемом изобретении тем, что блок передачи информации устройства снабжен дополнительной функцией приема синхропакетов из единого центра, которым, как правило, является диспетчерский пункт. Вычислительный блок заявляемого устройства снабжен субблоком дешифровки синхропакетов, задачей которого является расшифровка информационных сообщений, передаваемых в этих синхропакетах. Кроме основной задачи - синхронизации работы вычислительного блока (а с ним и всего устройства) по единому графику, формируемому в центре, - субблок дешифровки расшифровывает и передает вычислительному блоку команды управления, которые могут содержаться в синхропакетах. Таким образом, становятся возможными синхронизация всех устройств контролируемой линии и дистанционное управление ими, что позволяет повысить точность определения места повреждения линии и устранить неоднозначность в его локализации.The main disadvantage of the prototype noted above — the lack of synchronization and the ability to remotely control the operation of the device — is eliminated in the claimed invention by the fact that the device information transmission unit is equipped with an additional function of receiving sync packets from a single center, which, as a rule, is a control center. The computing unit of the claimed device is equipped with a subunit of decryption of sync packets, the task of which is to decrypt information messages transmitted in these sync packets. In addition to the main task - synchronizing the work of the computing unit (and with it the entire device) according to a single schedule formed in the center - the decryption subunit decrypts and sends control commands to the computing unit, which may be contained in sync packets. Thus, it becomes possible to synchronize all devices of the monitored line and remotely control them, which allows to increase the accuracy of determining the location of damage to the line and eliminate the ambiguity in its localization.

Предлагаемый способ с дополнениями может быть реализован при помощи устройства, в котором приемник устройства содержит полосовой фильтр, усилитель-инвертор, каждый из которых включает вход и выход соответственно, блок задержки сигнала, снабженный двумя входами и m выходами, первый сумматор, включающий два входа и выход, второй сумматор, включающий m входов и выход, и два компаратора, каждый из которых содержит вход, соединенный с выходом соответствующего сумматора, и выход. Входы полосового фильтра и усилителя-инвертора являются первым и вторым входами приемника соответственно, а выходы полосового фильтра и усилителя-инвертора являются первым и вторым входами первого сумматора, второй вход блока задержки сигнала является третьим дополнительным входом приемника, который соединен с дополнительным выходом вычислительного блока, а m выходов блока задержки сигнала являются m входами второго сумматора, который через второй компаратор соединен с входом аналого-цифрового преобразователя приемника.The proposed method with additions can be implemented using a device in which the receiver of the device contains a bandpass filter, an inverter amplifier, each of which includes an input and an output, respectively, a signal delay unit equipped with two inputs and m outputs, a first adder including two inputs and an output, a second adder including m inputs and an output, and two comparators, each of which contains an input connected to the output of the corresponding adder, and an output. The inputs of the bandpass filter and amplifier-inverter are the first and second inputs of the receiver, respectively, and the outputs of the bandpass filter and amplifier-inverter are the first and second inputs of the first adder, the second input of the signal delay unit is the third additional input of the receiver, which is connected to the additional output of the computing unit, and m outputs of the signal delay unit are m inputs of the second adder, which is connected through the second comparator to the input of the analog-to-digital converter of the receiver.

Как показал проведенный анализ прототипа, для линий с относительно короткими участками, а также для линий, находящихся под напряжением и сильно зашумленных линий, использование время-частотной модуляции зондирующего импульса не является оптимальным решением и влечет за собой снижение точности определения места повреждения. Последнее связано с противоречием между длительностью импульса с время-частотным заполнением и длинами зондируемых участков, между спектральными составами зондирующего сигнала и шумового заполнения поврежденной линии.As the analysis of the prototype showed, for lines with relatively short sections, as well as for lines under voltage and very noisy lines, the use of time-frequency modulation of the probe pulse is not an optimal solution and entails a decrease in the accuracy of determining the location of damage. The latter is due to the contradiction between the pulse duration with time-frequency filling and the lengths of the probed sections, between the spectral compositions of the probing signal and the noise filling of the damaged line.

Отмеченное выше техническое противоречие устраняется в предлагаемом устройстве, все блоки которого оптимизированы для работы с короткими зондирующими импульсами и оснащены модулями, снижающими уровень шумов в итоговом сигнале, что полностью соответствует задаче изобретения.The technical contradiction noted above is eliminated in the proposed device, all units of which are optimized for operation with short probe pulses and are equipped with modules that reduce the noise level in the final signal, which fully corresponds to the objective of the invention.

Способ и устройство, согласно настоящей группе изобретений, поясняется на примере предпочтительного варианта их осуществления со ссылками на сопровождающие чертежи.The method and device, according to the present group of inventions, is illustrated by the example of a preferred embodiment with reference to the accompanying drawings.

На фиг.1 представлено устройство, осуществляющее предложенный способ; на фиг.2 представлен пример исполнения вычислительного блока; на фиг.3 представлен вариант исполнения устройства, на фиг.4 представлен пример реализации приемника по варианту исполнения устройства; на фиг.5 приведен фрагмент схемы городской распределительной силовой сети, фиг.6-9 поясняют работу предлагаемого устройства.Figure 1 presents the device that implements the proposed method; figure 2 presents an example of the execution of the computing unit; figure 3 presents an embodiment of the device, figure 4 presents an example implementation of the receiver according to a variant of the device; figure 5 shows a fragment of a city distribution power network, figures 6-9 explain the operation of the proposed device.

Устройство (фиг.1) включает генератор зондирующих импульсов 1 (состоящий из блока памяти 2, цифроаналогового преобразователя 3 и усилителя мощности 4), направленный ответвитель (НО) 5, коммутатор 6, приемник 7, вычислительный блок 8 (например, микроЭВМ), блок приема-передачи информации 9.The device (Fig. 1) includes a probe pulse generator 1 (consisting of a memory unit 2, a digital-to-analog converter 3 and a power amplifier 4), a directional coupler (BUT) 5, a switch 6, a receiver 7, a computing unit 8 (for example, a microcomputer), a unit receiving and transmitting information 9.

Первый вход приемника 7 через направленный ответвитель 5 и коммутатор 6 связан с контролируемой линией, второй вход приемника 7 связан со вторым выходом генератора 1, а выход приемника 7 соединен с входом вычислительного блока 8.The first input of the receiver 7 through the directional coupler 5 and the switch 6 is connected to the controlled line, the second input of the receiver 7 is connected to the second output of the generator 1, and the output of the receiver 7 is connected to the input of the computing unit 8.

Вычислительный блок 8 (фиг.2), в общем случае, может представлять собой микроЭВМ, содержащую шину адресов, данных, управления 10, процессор 11, устройство управления клавиатурой 12, модуль памяти 13 и субблок дешифровки синхропакетов 14, выход которого соединен с вторым входом процессора 11, а вход, являющийся вторым входом вычислительного блока 8, соединен с выходом блока приема-передачи информации 9.Computing unit 8 (Fig. 2), in the general case, can be a microcomputer containing an address, data, control bus 10, processor 11, keyboard control device 12, memory module 13, and sync packets decryption subunit 14, the output of which is connected to the second input processor 11, and the input, which is the second input of the computing unit 8, is connected to the output of the information transmitting and receiving unit 9.

Вариант исполнения устройства (фиг.3) включает все перечисленные выше блоки, но в нем приемник 7 снабжен дополнительным третьим входом, соединенным с дополнительным выходом вычислительного блока 8. По этому варианту приемник 7 содержит (фиг.4) полосовой фильтр 15, усилитель-инвертор 16, первый сумматор 17, первый компаратор 18, блок задержки сигнала 19, второй сумматор 20, второй компаратор 21 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 22.The embodiment of the device (Fig. 3) includes all of the above blocks, but in it the receiver 7 is provided with an additional third input connected to the additional output of the computing unit 8. In this embodiment, the receiver 7 contains (Fig. 4) a bandpass filter 15, an amplifier-inverter 16, a first adder 17, a first comparator 18, a signal delay unit 19, a second adder 20, a second comparator 21, and an analog-to-digital converter (ADC) 22.

Вход полосового фильтра 15 и вход усилителя-инвертора 16 является, соответственно, первым и вторым входами приемника 7, а выходы полосового фильтра 15 и усилителя-инвертора 16 соединены с двумя входами первого сумматора 17, выход которого, через первый компаратор 18, соединен с первым входом блока задержки сигнала 19, второй вход которого является третьим дополнительным входом приемника 7, соединенным с дополнительным выходом вычислительного блока 8.The input of the bandpass filter 15 and the input of the amplifier-inverter 16 is, respectively, the first and second inputs of the receiver 7, and the outputs of the bandpass filter 15 and the amplifier-inverter 16 are connected to two inputs of the first adder 17, the output of which, through the first comparator 18, is connected to the first the input of the delay unit of the signal 19, the second input of which is the third additional input of the receiver 7, connected to the additional output of the computing unit 8.

Блок задержки сигнала 19, в общем случае, может представлять собой набор из m искусственных линий задержки, выполненных с возможностью переключения по команде вычислительного блока 8. Каждый из m выходов блока задержки сигнала 19, являющийся одновременно выходом одноименной линии задержки, соединен с соответствующим входом второго сумматора 20, выход которого через второй компаратор 21 соединен с аналого-цифровым преобразователем 22. Выход АЦП 22 является выходом приемника 7.The delay unit of the signal 19, in the General case, may be a set of m artificial delay lines made with the ability to switch by the command of the computing unit 8. Each of the m outputs of the delay unit of the signal 19, which is simultaneously the output of the same delay line, is connected to the corresponding input of the second the adder 20, the output of which through the second comparator 21 is connected to the analog-to-digital Converter 22. The output of the ADC 22 is the output of the receiver 7.

Заявляемый способ реализуется в работе предлагаемого устройства, которую рассмотрим на примере его воплощения для линии электропередачи городской силовой распределительной сети 6.3 кВ (фрагмент схемы сети распределительной подстанции РП-7 Энгельского филиала Облкоммунэнерго приведен на фиг.5) при моделировании возникающего повреждения участка подземной кабельной линии. Вся совокупность устройств этого куста сети размещается на трансформаторных подстанциях (ТП), являющихся границами участков контролируемой линии (на фиг.5 ТП обозначены кружками, внутри которых размещены номера ТП). Подземные силовые кабели на схеме обозначены штриховыми линиями, рядом с которыми помещены данные о типе кабеля и длине участка. Совокупность всех зондирующих устройств контролируемой линии образует информационную сеть и находится в подчинении у единого центра обработки информации, которым в данном случае является диспетчерский пункт. Такая информационная сеть может функционировать как самостоятельно, так и в составе системы мониторинга распределительной сети (например, такой как в источнике [5]).The inventive method is implemented in the work of the proposed device, which we will consider as an example of its implementation for a power line of a city power distribution network of 6.3 kV (a fragment of a network diagram of a distribution substation RP-7 of the Engelsky branch of Oblkommunenergo is shown in Fig. 5) when modeling the damage that a section of an underground cable line occurs. The whole set of devices of this network bush is located at transformer substations (TP), which are the boundaries of the sections of the monitored line (in Fig. 5 TP are indicated by circles, inside which TP numbers are located). Underground power cables in the diagram are indicated by dashed lines, next to which data on the type of cable and the length of the plot are placed. The set of all probing devices of the monitored line forms an information network and is subordinate to a single information processing center, which in this case is a control center. Such an information network can function both independently and as part of a distribution network monitoring system (for example, such as in the source [5]).

Зондирование линий может проводиться непрерывно, в том числе и для линий под напряжением, так как спектр сигналов зондирования (0.4-1 МГц) совершенно не совпадает с частотой силовой сети. Передача и прием информации могут быть организованы в беспроводном канале. В этом случае информация от всех устройств сети передается непосредственно на диспетчерский пункт.Sounding of lines can be carried out continuously, including for live lines, since the spectrum of sounding signals (0.4-1 MHz) does not coincide with the frequency of the power network. Transmission and reception of information can be arranged in a wireless channel. In this case, information from all network devices is transmitted directly to the control room.

Устройствам данного куста сети предварительно (то есть до начала работы) присваивается индивидуальный номер и устанавливается очередность и периодичность (например, раз в 10 с) их связи с центром и зондирования линии (по команде центра, в критической ситуации, периодичность может быть существенно уменьшена). Усилителем мощности 4 генератора зондирующих импульсов 1 (фиг.3) каждого устройства куста сети предустанавливают уровень зондирующего импульса так, чтобы минимальный уровень отражений от естественных неоднородностей превышал средний уровень шумов тестируемого участка линии. Желательным является также установка для каждого из устройств куста своего разрешенного временного интервала (кванта времени), определяющего в какую часть текущей секунды данное устройство может осуществлять внешние операции (зондирование, передача данных). Положение кванта внутри секунды определяется принятой очередностью и расчетным временем активности устройства. Время активности (не более 0.015 с) включает процесс зондирования, приема и передачи данных от одного устройства. Установка квантов времени не позволяет устройствам одного куста влиять на работу друг друга даже в экстремальных условиях. На куст сети приходится 12-17 участков, то есть суммарное время активности устройств одного куста не выходит за пределы 0.3 с.The devices of this network bush are preliminarily (that is, before the start of work) an individual number is assigned and the sequence and frequency (for example, every 10 s) of their connection with the center and sensing of the line are established (at the command of the center, in a critical situation, the frequency can be significantly reduced) . The power amplifier 4 of the probe pulse generator 1 (Fig. 3) of each network bush device presets the probe pulse level so that the minimum level of reflections from natural inhomogeneities exceeds the average noise level of the tested section of the line. It is also desirable to set for each of the bush devices its own allowed time interval (time slice), which determines in which part of the current second this device can perform external operations (sensing, data transfer). The position of the quantum within a second is determined by the adopted sequence and the estimated time of activity of the device. The activity time (not more than 0.015 s) includes the process of sensing, receiving and transmitting data from one device. Installation of time quanta does not allow devices of the same bush to influence each other's work even in extreme conditions. The network bush accounts for 12-17 sites, that is, the total activity time of devices in one bush does not exceed 0.3 s.

Для отсечки основного объема шумовой составляющей сигнала на всех устройствах также предварительно устанавливают уровень ограничения массива отраженных сигналов (на основании тестовых испытаний). Основываясь на величинах плотности и амплитуды шумовой составляющей данного участка линии, для устройств устанавливают количество зондирующих импульсов "n" в одном процессе (при изменении зашумленности это количество может быть откорректировано).To cut off the main volume of the noise component of the signal on all devices, the restriction level of the array of reflected signals is also pre-set (based on test tests). Based on the values of the density and amplitude of the noise component of a given section of the line, the number of probe pulses "n" in one process is set for devices (when the noise level changes, this number can be adjusted).

Для определенности рассмотрим работу устройств, ограничивающих участок кабельной линии длиной 655 м, пролегающей между ТП-55 и ТП-48 (фиг.5). Смежные с этим участки линии имеют длины 1012 м (для участка справа) и 835 м (слева) и выполнены кабелем того же типа. Предположим, что предустановленный уровень ограничения шумов в устройствах равен 17 В, отсчитывая от нижнего среза усиленного и выпрямленного сигнала, и для данных устройств оптимальна посылка 2 зондирующих импульсов в одном процессе. Этот куст силовой сети не содержит участков длиннее 1.5 км, поэтому для его устройств достаточным интервалом задержки является Тз=100 мкс, что в 1.4 раза больше, чем двойное время прохождения импульса по самому длинному участку кабеля данного типа.For definiteness, let us consider the operation of devices restricting a portion of a cable line 655 m long that runs between TP-55 and TP-48 (Fig. 5). The sections of the line adjacent to this have lengths of 1012 m (for the section on the right) and 835 m (on the left) and are made of the same type of cable. Suppose that the preset noise restriction level in the devices is 17 V, counting from the lower cutoff of the amplified and rectified signal, and for these devices it is optimal to send 2 probe pulses in one process. This bush of the power network does not contain sections longer than 1.5 km, therefore, for its devices, a sufficient delay interval is T s = 100 μs, which is 1.4 times longer than the double pulse propagation time along the longest cable section of this type.

В штатном режиме работы сети устройство подстанции ТП55 в свой квант времени с заданной периодичностью производит зондирование линии. Под воздействием управляющих сигналов вычислительного блока 8 (собранного на базе микроконтроллера ATmega128) ЦАП 3 генератора 1 формирует зондирующий импульс заданной формы, который усиливается усилителем мощности 4 и посылается в зондируемую линию (фиг.3). Информация о форме зондирующего сигнала хранится в блоке памяти 2 генератора 1. Одновременно с посылкой в линию зондирующего импульса на второй вход приемника 7 со второго выхода генератора 1 подается опорный импульс. Опорный импульс проходит через усилитель инвертор 16 (фиг.4), где трансформируется по амплитуде и инвертируется, а затем поступает на первый сумматор 17. На первый вход сумматора 17, одновременно с опорным, поступает зондирующий импульс.In the normal mode of operation of the network, the substation TP55 device in its quantum of time with a given frequency produces a sounding line. Under the influence of the control signals of the computing unit 8 (assembled on the basis of the ATmega128 microcontroller), the DAC 3 of the generator 1 generates a probe pulse of a given shape, which is amplified by a power amplifier 4 and sent to the probed line (Fig. 3). Information about the shape of the probe signal is stored in the memory unit 2 of the generator 1. At the same time as sending a probe pulse to the second input of the receiver 7 from the second output of the generator 1, a reference pulse is supplied. The reference pulse passes through the amplifier inverter 16 (figure 4), where it is transformed in amplitude and inverted, and then fed to the first adder 17. At the first input of the adder 17, simultaneously with the reference, a probe pulse is received.

Диаграмма на фиг.6 "а" демонстрирует форму сигнала на первом входе приемника 7. Литерой "А" на ней обозначен зондирующий импульс, поступивший на вход приемника. Как видно из диаграммы, несмотря на наличие в цепях приемника 7 и генератора 1 (фиг.3) развязывающих устройств в виде направленного ответвителя 5, зондирующий импульс, тем не менее, проходит на вход приемника. Однако после суммирования и усиления сигнал приобретает вид, показанный на диаграмме "б" (фиг.6), где заметно, что разность зондирующего и опорного импульсов (литера "А") уже не мешает идентификации других отражений.The diagram in Fig.6 "a" shows the waveform at the first input of the receiver 7. The letter "A" on it indicates the probing pulse received at the input of the receiver. As can be seen from the diagram, despite the presence in the circuits of the receiver 7 and the generator 1 (Fig. 3) of decoupling devices in the form of a directional coupler 5, the probe pulse, however, passes to the input of the receiver. However, after summing and amplification, the signal takes the form shown in diagram b (Fig.6), where it is noticeable that the difference between the probe and reference pulses (letter A) no longer interferes with the identification of other reflections.

Зашумленный сигнал, отраженный от неоднородностей линии, проходит узкополосный фильтр 15 (активный полосовой фильтр Баттерворта 4 порядка на базе LM6172IM), существенно уменьшающий уровень и ограничивающий спектральный состав шумов, через сумматор 17 поступает на вход первого компаратора 18, где он усиливается, выпрямляется, проходит ограничение по уровню отсечки сигнала и превращается в пакет униполярных импульсов, амплитудой в 1 В. Последовательные стадии обработки сигнала показаны на диаграммах фиг.6, 7 "а" и "б", где литерами "В" обозначено отражение от противоположного конца тестируемого участка, литерами "С" - отражение от смежного участка, находящегося между ТП55 и ТП113 (фиг.5), а литерой "D" - шумы, оставшиеся после ограничения сигнала (для удобства восприятия все диаграммы масштабированы в единицах расстояния). По выходе из первого компаратора 18 сигнал поступает на вход блока задержки сигнала 19 (собранного на основе набора искусственных линий задержки М-типа, входы которых переключаются по команде вычислительного блока 8). Первый поступивший пакет униполярных импульсов в блоке 19 задерживается на время Tз=100 мкс. (Блок задержки сигнала, в зависимости от требуемой величины задержки, может быть выполнен на основе управляемых цифровых линий (например, микросхем TDA4665) или с применением бытовых ультразвуковых линий (например, УЛЗ64-8 или УЛЗ128-2Б). В последнем случае принятое для устройства время задержки должно быть кратно величинам 64 или 128 мкс.) По окончании задержки генератор посылает в линию второй зондирующий импульс, отражения которого проходят ту же обработку, что и первого, за исключением того, что второй пакет униполярных импульсов не задерживается, а сразу поступает на второй вход второго сумматора 20 (фиг.4). Для наглядности на диаграммах фиг.7 "а" и "б" отражения второго зондирующего импульса и результирующий пакет униполярных импульсов показаны более светлым тоном.The noisy signal reflected from the line inhomogeneities passes through a narrow-band filter 15 (Butterworth active bandpass filter of the 4th order based on the LM6172IM), which significantly reduces the level and limits the spectral composition of noise, passes through the adder 17 to the input of the first comparator 18, where it is amplified, rectified, and passed the restriction on the cutoff level of the signal and turns into a packet of unipolar pulses, with an amplitude of 1 V. The subsequent stages of the signal processing are shown in the diagrams of Fig.6, 7 "a" and "b", where the letters "B" indicate the distance from the opposite end of the test section, the letters "C" are the reflection from the adjacent section located between TP55 and TP113 (Fig. 5), and the letter "D" is the noise remaining after signal restriction (for convenience, all diagrams are scaled in units of distance ) Upon exit from the first comparator 18, the signal is fed to the input of the delay unit of signal 19 (assembled on the basis of a set of artificial M-type delay lines, the inputs of which are switched by the command of computing unit 8). The first incoming packet of unipolar pulses in block 19 is delayed by a time T s = 100 μs. (The signal delay unit, depending on the required delay value, can be made on the basis of controlled digital lines (for example, TDA4665 microcircuits) or using household ultrasonic lines (for example, ULZ64-8 or ULZ128-2B). In the latter case, adopted for the device the delay time must be a multiple of 64 or 128 μs.) At the end of the delay, the generator sends a second probe pulse to the line, the reflections of which undergo the same processing as the first, except that the second packet of unipolar pulses is not delayed And directly supplied to the second input of the second adder 20 (Figure 4). For clarity, in the diagrams of Fig. 7 "a" and "b" the reflections of the second probe pulse and the resulting packet of unipolar pulses are shown in lighter tone.

С запуском второго зондирующего импульса на первый вход второго сумматора 20 поступает задержанный пакет, а на второй вход - второй пакет отражений. Отражения от естественных неоднородностей (в частности, от противоположных концов смежных участков) при этом складываются и суммарный сигнал становится равным 2 В (сигнал на выходе второго сумматора 20 условно показан на фиг.7 "б" пунктиром), а шумы, в силу их нерегулярности, не совпадают во времени, их амплитуды не складываются, поэтому остаются равными 1 В. С выхода второго сумматора 20 сигнал подается на вход второго компаратора 21, где он проходит второе ограничение снизу по уровню Ao=1·(2-0.9)=1.1 В.With the start of the second probe pulse, a delayed packet arrives at the first input of the second adder 20, and a second reflection packet arrives at the second input. Reflections from natural inhomogeneities (in particular, from opposite ends of adjacent sections) are added up and the total signal becomes equal to 2 V (the signal at the output of the second adder 20 is conditionally shown in dashed line in Fig. 7), and the noise, due to their irregularity , do not coincide in time, their amplitudes do not add up, therefore remain equal to 1 V. From the output of the second adder 20, the signal is fed to the input of the second comparator 21, where it passes the second lower limit from the level A o = 1 · (2-0.9) = 1.1 AT.

Результат ограничения превращается в пакет импульсов амплитудой 1 В. Этот пакет содержит информацию о размещении статичных неоднородностей двух смежных участков линии (как видно из диаграммы на фиг.7 "б", одна из отметок отстоит от ТП55 на расстоянии примерно 650 м; эта отметка является отражением противоположного конца тестируемого участка, а вторая отметка удалена на расстояние ~ 1010 м и является отражением конца левого смежного участка).The result of the restriction turns into a packet of pulses with an amplitude of 1 V. This packet contains information on the location of static inhomogeneities of two adjacent sections of the line (as can be seen from the diagram in Fig. 7 "b", one of the marks is approximately 650 m from TP55; this mark is reflection of the opposite end of the test section, and the second mark is removed at a distance of ~ 1010 m and is a reflection of the end of the left adjacent section).

В виде импульсов амплитудой в 1 В (передний фронт которых содержит информацию о расстоянии до неоднородности) пакет поступает на вход АЦП 22 (например, микросхема типа PCF8591P), где он оцифровывается и поступает на вход вычислительного блока 8 (фиг.3).In the form of pulses with an amplitude of 1 V (the leading edge of which contains information about the distance to the inhomogeneity), the packet arrives at the input of the ADC 22 (for example, a microcircuit like PCF8591P), where it is digitized and fed to the input of computing unit 8 (Fig. 3).

Вычислительный блок 8 при помощи внутреннего быстрого счетчика (кварцевый генератор с тактовой частотой 20 МГц) измеряет интервалы времени от посылки второго импульса до прихода единиц, соответствующих передним фронтам импульсов отражений. Полученные для всего пакета данные запоминаются в модуле памяти 13 процессора 11 (фиг.2). Из них процессор 11 формирует кадр информации, к которому прибавляется уникальный номер устройства и CRC.Computing unit 8 using an internal fast counter (crystal oscillator with a clock frequency of 20 MHz) measures the time intervals from sending a second pulse to the arrival of units corresponding to the leading edges of the reflection pulses. The data obtained for the entire package are stored in the memory module 13 of the processor 11 (Fig.2). Of these, the processor 11 forms a frame of information to which a unique device number and CRC are added.

Через шину данных 10 сформированная информация в соответствующий момент времени передается в блок приема-передачи 9 (фиг.3), откуда она переправляется на диспетчерский пункт.Via the data bus 10, the generated information at the corresponding time is transmitted to the transmit-receive unit 9 (Fig. 3), from where it is transferred to the control room.

ЭВМ диспетчерского пункта имеют мощный вычислительный ресурс, несравнимый с ограниченными возможностями микроконтроллеров, поэтому диспетчерский пункт имеет возможность в режиме реального времени проводить анализ и сравнение полученных данных с предыдущими, полученными от того же устройства в предшествующем цикле зондирования. Кроме того, ЭВМ диспетчерского пункта могут запоминать и хранить информацию многих циклов зондирования сети, что дает возможность анализировать динамику изменений и, в какой-то степени, прогнозировать наступление нештатной ситуации. При работе совместно с системой мониторинга сети ЭВМ диспетчерского пункта могут обнаружить повреждение другими методами (или повреждения смежных систем) и могут дать устройствам команду на изменение режима работы. Можно показать, что с помощью предложенного способа и устройства могут быть классифицированы и определены повреждения любого типа, а с использованием коммутатора 6 (фиг.3) и повреждения отдельных фазных проводов многофазной линии электропередачи.The control room computers have a powerful computing resource that is incomparable with the limited capabilities of microcontrollers, so the control room has the ability to analyze and compare the data received with the previous data received from the same device in the previous probe cycle in real time. In addition, control room computers can memorize and store information from many network sensing cycles, which makes it possible to analyze the dynamics of changes and, to some extent, predict the occurrence of an emergency. When working in conjunction with the monitoring system of the computer network of a control center, they can detect damage by other methods (or damage to adjacent systems) and can give devices a command to change the operating mode. It can be shown that using the proposed method and device, damage of any type can be classified and determined, and with the use of switch 6 (Fig. 3), damage to individual phase wires of a multiphase power line can also be determined.

Если различия вновь полученных и хранимых данных находятся в допустимом пределе, машины диспетчерского пункта замещают предыдущую информацию вновь полученной и продолжают штатную работу. Признаком штатной работы для устройств служит передаваемый с диспетчерского пункта запускающий синхропакет, начинающий новый цикл зондирования линии.If the differences between the newly received and stored data are within the acceptable range, the control room machines replace the previous information with the newly received and continue to operate normally. A sign of normal operation for devices is the starting sync packet transmitted from the control center, which begins a new line sensing cycle.

Синхропакеты, поступающие от диспетчерского пункта, могут быть двух типов: широковещательные и адресные. Широковещательные синхропакеты адресованы всем устройствам куста сети. Как правило, они содержат команду синхронизации устройств по таймеру машин диспетчерского пункта (запускающий синхропакет), но могут содержать и другие общие для устройств данного куста команды. По команде синхронизации внутренние счетчики всех устройств обнуляются. Команда синхронизации подается в начале каждого из циклов зондирования линии данного куста сети, поэтому кварцованные счетчики процессоров не могут разойтись более чем на один такт (0.1 мкс), что обеспечивает синхронную и точную работу всех устройств куста.Sync packets coming from the control room can be of two types: broadcast and address. Broadcast sync packets are addressed to all devices in the network bush. As a rule, they contain a command to synchronize devices by the timer of the control room machines (starting the sync packet), but they can also contain other commands common to the devices in this bush. At the synchronization command, the internal counters of all devices are reset. The synchronization command is issued at the beginning of each of the sounding cycles of the line of a given network bush, therefore, the quartz processor counters cannot disperse by more than one clock cycle (0.1 μs), which ensures synchronous and accurate operation of all the bush devices.

Адресная команда может относиться к одному из устройств куста сети и, кроме кодового номера центра, содержит кодовый номер адресата, команду и CRC. Блок приема-передачи информации устройства 9 (фиг.3) все время, кроме самого момента передачи данных с этого устройства, находится в режиме прослушивания канала связи. Принятые сообщения из блока приема-передачи информации 9 передаются на субблок дешифратора синхропакетов 14 (фиг.2), который после их расшифровки (от кого получено сообщение, к какому типу принадлежит, кому адресовано, какую команду содержит и т.д.) передает соответствующую команду процессору 11, который воплощает эту команду, управляя работой устройства.The address command can relate to one of the devices of the network bush and, in addition to the center code number, contains the recipient code number, command, and CRC. The unit of transmitting and receiving information of the device 9 (Fig. 3) all the time, except for the moment of data transmission from this device, is in the listening mode of the communication channel. Received messages from the information transmitting and receiving unit 9 are transmitted to the subunit of the sync packet decoder 14 (Fig. 2), which after decryption (from whom the message was received, what type it belongs to, to whom it is addressed, which command it contains, etc.) transmits the corresponding a command to the processor 11, which implements this command, controlling the operation of the device.

Работу устройства в режиме обнаружения повреждений рассмотрим на примере того же участка распределительной силовой сети (фиг.5), в котором повреждение в виде обрыва линии было смоделировано путем размыкания двух фаз на соединительной муфте, расположенной на расстоянии 190 м от ТП55.The operation of the device in the mode of detecting damage, we consider the example of the same section of the distribution power network (Fig. 5), in which damage in the form of a line break was modeled by opening two phases on a coupler located at a distance of 190 m from TP55.

Вся последовательность работы устройства ТП55 при повреждении сети полностью идентична описанной выше. Диаграммы полученного сигнала на разных стадиях его обработки показаны на фиг.8. Визуально сравнивая одинаковые стадии обработки сигнала на фиг.8 и на фиг.6, 7 можно отметить следующее:The entire sequence of operation of the TP55 device when the network is damaged is completely identical to that described above. Diagrams of the received signal at different stages of its processing are shown in Fig. 8. Visually comparing the same stages of the signal processing in Fig. 8 and Fig. 6, 7, the following can be noted:

- увеличилась плотность шумовой составляющей принимаемого сигнала;- increased density of the noise component of the received signal;

- появился дополнительный выброс (литера "Е1", фиг.8), расположенный примерно на расстоянии 200 м от ТП55;- there was an additional outlier (letter "E1", Fig. 8), located at a distance of 200 m from TP55;

- исчез выброс (литера "В", фиг.6, 7), соответствующий отражению от противоположного конца тестируемого участка (точнее не совсем исчез, а резко уменьшился по амплитуде и вышел за пределы идентификации, что при обрыве двух фаз вполне закономерно);- the outburst disappeared (letter “B”, Figs. 6, 7), corresponding to the reflection from the opposite end of the test section (more precisely, it didn’t completely disappear, but sharply decreased in amplitude and went beyond the limits of identification, which is quite natural when two phases are broken);

- остался на прежнем месте выброс напряжения, соответствующий отражению от конца смежного участка (литеры "С" на фиг.6, 7 и литеры "С1" на фиг.8).- the voltage spike corresponding to the reflection from the end of the adjacent section remained in the same place (letters "C" in Fig.6, 7 and letter "C1" in Fig.8).

После прохождения всех стадий обработки данные передаются на диспетчерский пункт, где их сравнение с ранее полученными данными от устройства ТП55 показывает наличие между ними существенной разницы.After passing through all the stages of processing, the data is transmitted to the control room, where comparing them with previously received data from the TP55 device shows that there is a significant difference between them.

Работа устройства ТП48 идентична работе устройства ТП55, поэтому описывать ее отдельно нет необходимости. Отличия, подобные вышеописанным, могут быть найдены при сравнении диаграмм поврежденной (фиг.9) с диаграммами неповрежденной линии, полученными устройством ТП48. Разница заключается только в расстоянии до вновь появившегося выброса (литера "Е2", фиг.9), которое составляет примерно 470 м, и в месте положения оставшегося репера (литера "С2"), являющегося отражением от конца правого смежного участка длиной 835 м. В свою очередь, устройство ТП48 пересылает полученные данные на диспетчерский пункт, где аналогично первому случаю регистрируется разница с предшествующим состоянием. Разница данных со всех остальных устройств куста сети не выходит за пределы допустимого различия, поэтому на основании автокорреляционного сравнения однозначно идентифицируется поврежденный участок линии, заключенный между ТП55 и ТП48.The operation of the TP48 device is identical to the operation of the TP55 device, so there is no need to describe it separately. Differences similar to those described above can be found by comparing damaged diagrams (Fig. 9) with intact line diagrams obtained by the TP48 device. The difference lies only in the distance to the newly appeared outlier (letter "E2", Fig. 9), which is about 470 m, and in the position of the remaining frame (letter "C2"), which is a reflection from the end of the right adjacent section with a length of 835 m. In turn, the TP48 device sends the received data to the control room, where, similarly to the first case, the difference with the previous state is recorded. The difference in data from all other devices in the network bush does not go beyond the permissible difference, therefore, based on autocorrelation comparison, a damaged section of the line concluded between TP55 and TP48 is uniquely identified.

По данным, полученным от устройств ограничивающих поврежденный участок, на диспетчерском пункте методом исключения выделяют некоррелирующие расстояния, то есть определяют предварительные расстояния до места повреждения Lx55 и Lx48 (в каких бы единицах они не были представлены). В рассматриваемом случае эти расстояния представлены в тактах внутренних счетчиков двух устройств и равны соответственно Lx55=44 тактам, Lx48=107 тактам. Подставив предварительные расстояния в приведенную ранее формулу, можно получить:According to the data received from devices that limit the damaged area, uncorrelated distances are identified at the control room by the exclusion method, that is, preliminary distances to the place of damage Lx 55 and Lx 48 are determined (in whatever units they are presented). In the case under consideration, these distances are presented in measures of the internal counters of two devices and are respectively Lx 55 = 44 cycles, Lx 48 = 107 cycles. Substituting the preliminary distances in the above formula, you can get:

Figure 00000011
Figure 00000011

Таким образом, расчетное расстояние от ТП55 до места моделируемого повреждения равно 190.86 м, что менее чем на 0.5% отличается от его истинного значения. (Приведенная выше ошибка в основном связана с дискретностью счета. С увеличением измеряемых длин относительная ошибка будет уменьшаться, но для подземных кабельных линий дальнейшее повышение точности, видимо, не имеет смысла, так как размеры вскрышных работ все равно превышают абсолютную величину ошибки.)Thus, the estimated distance from TP55 to the site of the simulated damage is 190.86 m, which is less than 0.5% different from its true value. (The above error is mainly related to the discreteness of the count. With an increase in the measured lengths, the relative error will decrease, but for underground cable lines a further increase in accuracy does not seem to make sense, since the size of the overburden works still exceed the absolute value of the error.)

Приведенный пример реализации показал эффективность и перспективность применения заявляемого устройства и способа для определения места повреждения линий электропередачи и связи произвольной конфигурации, в том числе и линий, находящихся под нагрузкой, в частности кабельных линий городской силовой распределительной сети 6.3 кВ.The given implementation example showed the effectiveness and prospects of using the inventive device and method for determining the location of damage to power lines and communication of arbitrary configuration, including lines under load, in particular cable lines of the urban power distribution network 6.3 kV.

Применение предложенного способа и реализующего его устройства в распределительных сетях дает возможность автоматически, дистанционно и оперативно определять местоположение повреждения кабельных линий подземного залегания, что по сравнению с существующим уровнем техники значительно сокращает время обнаружения и устранения неисправности. Согласно ПУЭ [6] место повреждения должно быть обнаружено в течение двух часов. Однако практически, даже при хорошей организации, место повреждения удается обнаружить в течение 6-10 часов. Особые трудности отыскания места повреждения появляются в поземных кабельных линиях с изолированной нейтралью. Визуальный контроль их затруднен и определение места повреждения занимает подчас несколько суток, причем вследствие значительных смещений нейтрали, возникающих при коротких замыканиях, такие линии должны быть отключены и должны пребывать в отключенном положении до обнаружения и устранения повреждения. При существующем уровне техники обнаружение конкретного местоположения повреждения производится, как правило, переносным оборудованием вручную, причем на участках линий полностью отключенных от всех соединений, что также влечет за собой немалые временные затраты. За относительно короткое время (4-6 часов), при наличии достаточного количества переносной аппаратуры, место повреждения может быть определено лишь при одновременной работе нескольких бригад. Время отыскания и устранения повреждения и количество бригад, принимающих в этом участие, можно значительно сократить, если предварительно и с достаточной точностью установить участок и расстояние до места повреждения подземной кабельной линии. Именно такой технический результат достигается применением предлагаемого изобретения.The application of the proposed method and the device implementing it in distribution networks makes it possible to automatically, remotely and quickly determine the location of damage to underground cable lines, which, compared with the existing level of technology, significantly reduces the time for detection and elimination of malfunctions. According to the PUE [6], the site of damage should be detected within two hours. However, in practice, even with good organization, the site of damage can be detected within 6-10 hours. Particular difficulties in finding the place of damage appear in underground cable lines with insulated neutral. Visual inspection of them is difficult and the determination of the place of damage sometimes takes several days, and due to significant neutral displacements arising from short circuits, such lines must be disconnected and must remain in the disconnected position until the damage is detected and eliminated. With the current level of technology, the detection of a specific location of damage is usually carried out by portable equipment, moreover, on sections of lines completely disconnected from all connections, which also entails considerable time costs. In a relatively short time (4-6 hours), if there is a sufficient amount of portable equipment, the place of damage can be determined only with the simultaneous operation of several teams. The time to find and repair the damage and the number of teams taking part in this can be significantly reduced if the site and the distance to the place of damage to the underground cable line are established with sufficient accuracy. This is the technical result achieved by the application of the invention.

Источники информацииInformation sources

1. Измерение расстояний до мест повреждений на воздушных и кабельных линиях электропередачи и связи/ В.Л. Бакиновский, А.П. Осадчий, Н.И. Сосфенов, В.К. Спиридонов. - ЦНИЭЛ, 1954, вып.2.1. Measurement of distances to places of damage on overhead and cable power and communication lines / V.L. Bakinovsky, A.P. Osadchy, N.I. Sosthenov, V.K. Spiridonov. - TSNIEL, 1954, issue 2.

2. Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. - М.: Энергоиздат, 1982, 312 с.2. Shalyt G.M. Determination of places of damage in electrical networks. - M.: Energoizdat, 1982, 312 p.

3. SONG, Y.H., AGGARWAL, R.К. and JOHNS, А.Т., "Digital simulation off fault arcs on long-distance compensated transmission systems with particular reference to adaptive autoreclosure", European Trans. on Electrical Power Engineering, Vol.5, No.5, pp.315-324 (September/October 1995).3. SONG, Y.H., AGGARWAL, R.K. and JOHNS, A.T., "Digital simulation off fault arcs on long distance compensated transmission systems with particular reference to adaptive autoreclosure", European Trans. on Electrical Power Engineering, Vol.5, No.5, pp. 315-324 (September / October 1995).

4. Теоретические основы радиолокации. Под ред. Ширмана Я.Д. Учебное пособие для ВУЗов. - М.: Советское радио, 1970, стр.192.4. Theoretical foundations of radar. Ed. Shirmana Y.D. Textbook for high schools. - M.: Soviet Radio, 1970, p. 192.

5. Кадомская К.П., Качесов В.Е., Лавров Ю.А., Овсянников А.Г., Сахно В.А. Диагностика и мониторинг кабельных сетей средних классов напряжения // Электротехника, 11, 2000.5. Kadomskaya K.P., Kachesov V.E., Lavrov Yu.A., Ovsyannikov A.G., Sakhno V.A. Diagnostics and monitoring of cable networks of medium voltage classes // Electrical Engineering, 11, 2000.

6. Правила устройства электроустановок. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 640 с.6. Rules for the installation of electrical installations. M .: Energoatomizdat, 1985 .-- 640 p.

Claims (6)

1. Способ определения места повреждения линий электропередачи и связи, в котором в линию посылают зондирующие импульсы напряжения, принимают отраженные импульсы с последующей их фильтрацией, анализом и измерениями временных задержек отраженных импульсов относительно зондирующих, на основании которых определяют расстояния до неоднородностей, фиксируют массив отраженных сигналов, полученных с неповрежденной линии в виде электронного образа линии, производят автокорреляционную обработку, расстояния до естественных неоднородностей записывают в виде реперных точек, передают эту информацию в единый центр и при обнаружении повреждения линии рассчитывают расстояние до места повреждения, отличающийся тем, что для линий, в том числе и разветвленных, состоящих из множества участков, осуществляют процесс посылки зондирующих импульсов напряжения и приема отраженных импульсов с двух противоположных концов участков линии поочередно, массив отраженных сигналов фиксируют для участков линии, причем расстояния до неоднородностей записывают для участков линии в виде цифровой информации, которую снабжают метками, уникальными для каждого из возможных источников этой информации, и поочередно передают в единый центр, где ее хранят, по крайней мере, до получения обновленной информации из того же источника, а для обнаружения поврежденного участка полученную информацию о расстоянии до естественных неоднородностей и до неоднородности, возникшей при повреждении участка линии, подвергают автокорреляционному сравнению с предыдущей информацией из того же источника и при наличии некоррелирующих расстояний определяют поврежденный участок и предварительные расстояния до места повреждения Lx1 и Lx2, определенные с двух концов этого участка, причем уточненное расстояние до места повреждения
Figure 00000012
от любого из концов K=1÷2 участка рассчитывают по формуле:
Figure 00000013

где L - известная полная длина этого участка линии, м,
а очередность процесса посылки и приема импульсов с концов участков линии и передачи информации в единый центр синхронизируют по синхропакетам, которые принимают из этого центра.
1. The method of determining the location of damage to power lines and communications, in which probing voltage pulses are sent to the line, reflected pulses are received, followed by filtering, analysis and measurement of time delays of reflected pulses relative to the probing ones, based on which distances to inhomogeneities are determined, an array of reflected signals is recorded received from an undamaged line in the form of an electronic image of the line, produce autocorrelation processing, the distance to natural inhomogeneities beyond write in the form of reference points, transmit this information to a single center, and if line damage is detected, calculate the distance to the place of damage, characterized in that for lines, including branched ones, consisting of many sections, the process of sending sounding voltage pulses and receiving reflected pulses from two opposite ends of the line sections in turn, the array of reflected signals is fixed for the line sections, and the distances to the inhomogeneities are recorded for the line sections in the form of a digital the formation, which is provided with labels that are unique for each of the possible sources of this information, and is alternately transferred to a single center, where it is stored, at least until updated information is received from the same source, and information on the distance to natural inhomogeneities and to the heterogeneity that occurred when the line section is damaged, are subjected to autocorrelation comparison with previous information from the same source, and in the presence of non-correlating distances, stated failures portion and preliminary distance to the damage Lx 1 and Lx 2, defined at the two ends of this portion, the refined distance to fault
Figure 00000012
from any of the ends K = 1 ÷ 2 sections are calculated by the formula:
Figure 00000013

where L is the known total length of this section of the line, m,
and the sequence of the process of sending and receiving pulses from the ends of the line sections and transmitting information to a single center is synchronized by sync packets that are received from this center.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что массив отраженных сигналов для участков линии подвергают амплитудному ограничению снизу по уровню, который предустанавливают с превышением среднего уровня шумов в участке линии, но ниже минимального уровня отражений от естественных неоднородностей, затем массив переводят в пакет униполярных импульсов фиксированной амплитуды, а расстояния до естественных неоднородностей и предварительные расстояния до места повреждения определяют на основании интервалов времени от посылки зондирующего импульса и до прихода переднего фронта очередного импульса пакета.2. The method according to claim 1, characterized in that the array of reflected signals for sections of the line is subjected to an amplitude limit from below in terms of a level that is preinstalled with an excess of the average noise level in the section of the line, but below the minimum level of reflections from natural inhomogeneities, then the array is transferred into a packet unipolar pulses of a fixed amplitude, and the distances to natural inhomogeneities and preliminary distances to the place of damage are determined on the basis of time intervals from sending a probe pulse and before the arrival of the leading edge of the next pulse of the packet. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в один процесс посылки зондирующих импульсов посылают не менее двух импульсов, разделяя их посылку интервалом времени Тз, заведомо большим, чем удвоенное время прохождения зондирующего импульса по самому длинному участку линии, осуществляют прием отраженных сигналов от каждого из посланных n зондирующих импульсов, считая началом каждого из массивов время посылки очередного зондирующего импульса 1≤i≤n, а принятые массивы отраженных сигналов ограничивают снизу по предустановленному уровню и переводят в пакеты униполярных импульсов фиксированной амплитуды, причем пакеты задерживают в зависимости от номера зондирующего импульса i, отражениями которого они являются, на время Tзi, определяемое согласно выражению:
Tзi=(n-i)·Tз,
все пакеты суммируют по амплитуде в один пакет, который ограничивают снизу на величину, вычисляемую согласно формуле:
Ао=А·(n-0.9),
где А - фиксированная амплитуда исходных пакетов импульсов, а расстояния до неоднородностей и предварительные расстояния до места повреждения определяют на основании интервалов времени от посылки последнего из зондирующих импульсов до переднего фронта очередного импульса суммарного пакета.
3. The method according to claim 1, characterized in that at least two pulses are sent to the same probe sending process, dividing their sending by a time interval T s that is known to be longer than twice the transit time of the probe pulse along the longest section of the line; signals from each of the sent n sounding pulses, counting the beginning of each of the arrays as the sending time of the next sounding impulse 1≤i≤n, and the received arrays of reflected signals limit from below the preset level and translation at the packets of unipolar pulses of fixed amplitude, and the packets are delayed depending on the number of the probe pulse i, the reflections of which they are, for a time T zi , determined according to the expression:
T zi = (ni) · T s,
all packets are summed in amplitude into one packet, which is limited from below by an amount calculated according to the formula:
A o = A · (n-0.9),
where A is the fixed amplitude of the initial pulse packets, and the distances to heterogeneities and preliminary distances to the damage site are determined based on the time intervals from sending the last of the probe pulses to the leading edge of the next pulse of the total packet.
4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что зондирующий импульс инвертируют, трансформируют по амплитуде и одновременно с исходным зондирующим импульсом из линии подают на приемное устройство, где эти импульсы суммируют по амплитуде, причем трансформируют инвертированный импульс так, чтобы сумма этих импульсов в приемном устройстве по амплитуде была меньше, чем импульсы, отраженные от неоднородностей.4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the probe pulse is inverted, transformed in amplitude and simultaneously with the original probe pulse from the line is fed to the receiving device, where these pulses are summed in amplitude, and the inverted pulse is transformed so that the sum of these the amplitude of the pulses in the receiver was less than the pulses reflected from inhomogeneities. 5. Устройство для определения места повреждения линий электропередачи и связи, включающее генератор зондирующих импульсов, имеющий вход и два выхода, приемник, содержащий аналого-цифровой преобразователь и снабженный двумя входами и выходом, вычислительный блок, содержащий процессор и снабженный, по крайней мере, двумя выходами и входом, блок передачи информации, снабженный входом, причем один из входов приемника соединен с линией, а второй - со вторым выходом генератора, вход блока передачи информации соединен с одним из выходов вычислительного блока, а выход приемника является выходом аналого-цифрового преобразователя, отличающееся тем, что вычислительный блок устройства снабжен субблоком дешифровки синхропакетов, выход которого соединен с дополнительным вторым входом процессора, а вход является вторым входом вычислительного блока, при этом блок передачи информации выполнен с возможностью приема синхропакетов и снабжен выходом, соединенным со вторым входом вычислительного блока.5. A device for determining the location of damage to power lines and communications, including a probe pulse generator having an input and two outputs, a receiver containing an analog-to-digital converter and equipped with two inputs and an output, a computing unit containing a processor and equipped with at least two outputs and an input, an information transmission unit equipped with an input, one of the inputs of the receiver connected to the line, and the second to the second output of the generator, the input of the information transmission unit connected to one of the outputs will calculate unit, and the output of the receiver is the output of an analog-to-digital converter, characterized in that the computing unit of the device is equipped with a subunit for decrypting sync packets, the output of which is connected to an additional second input of the processor, and the input is the second input of the computing unit, while the information transfer unit is configured to receiving sync packets and is equipped with an output connected to the second input of the computing unit. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что приемник устройства содержит полосовой фильтр, усилитель-инвертор, каждый из которых включает вход и выход соответственно, блок задержки сигнала, снабженный двумя входами и m выходами, первый сумматор, включающий два входа и выход, второй сумматор, включающий m входов и выход, и два компаратора, каждый из которых содержит вход, соединенный с выходом соответствующего сумматора, и выход, при этом входы полосового фильтра и усилителя-инвертора являются первым и вторым входами приемника соответственно, а выходы полосового фильтра и усилителя-инвертора являются первым и вторым входами первого сумматора, второй вход блока задержки сигнала является третьим дополнительным входом приемника, который соединен с дополнительным выходом вычислительного блока, a m выходов блока задержки сигнала являются m входами второго сумматора, который через второй компаратор соединен со входом аналого-цифрового преобразователя приемника. 6. The device according to claim 5, characterized in that the receiver of the device comprises a bandpass filter, an amplifier-inverter, each of which includes an input and an output, respectively, a signal delay unit equipped with two inputs and m outputs, a first adder including two inputs and an output , a second adder including m inputs and an output, and two comparators, each of which contains an input connected to the output of the corresponding adder, and an output, while the inputs of the bandpass filter and the inverter-amplifier are the first and second inputs of the receiver, respectively, the outputs of the bandpass filter and the inverter-amplifier are the first and second inputs of the first adder, the second input of the signal delay unit is the third additional input of the receiver, which is connected to the additional output of the computing unit, am the outputs of the signal delay unit are m inputs of the second adder, which is connected through the second comparator with the input of the analog-to-digital converter of the receiver.
RU2011140727/28A 2011-10-07 2011-10-07 Method to detect area of power transmission and communication lines damage and device for its realisation RU2474831C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011140727/28A RU2474831C1 (en) 2011-10-07 2011-10-07 Method to detect area of power transmission and communication lines damage and device for its realisation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011140727/28A RU2474831C1 (en) 2011-10-07 2011-10-07 Method to detect area of power transmission and communication lines damage and device for its realisation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2474831C1 true RU2474831C1 (en) 2013-02-10

Family

ID=49120530

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011140727/28A RU2474831C1 (en) 2011-10-07 2011-10-07 Method to detect area of power transmission and communication lines damage and device for its realisation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2474831C1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2654377C1 (en) * 2017-05-24 2018-05-17 Публичное акционерное общество энергетики и электрификации Кубани Method for determining of damaged point of power transmission lines
RU2654378C1 (en) * 2017-05-24 2018-05-17 Публичное акционерное общество энергетики и электрификации Кубани Method of determining point of damage on electric power lines with large amount of discontinuity
RU2655046C1 (en) * 2017-06-26 2018-05-23 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") Optical reflectometer
RU2685048C1 (en) * 2018-07-25 2019-04-16 Публичное акционерное общество энергетики и электрификации Кубани Method of determining places of inhomogeneities and damage of power transmission lines
RU2703195C1 (en) * 2017-08-28 2019-10-15 Сименс Акциенгезелльшафт Method of determining distance to a point of reflection in an electrical conductor
RU2713741C1 (en) * 2019-05-16 2020-02-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" Method for determining the position of reflected pulse
RU2774052C1 (en) * 2021-08-20 2022-06-14 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА" Method for unidirectional wave determination of the damage site
CN118465440A (en) * 2024-07-11 2024-08-09 国网山西省电力公司太原供电公司 Distribution network fault area positioning method and system based on big data

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1081571A1 (en) * 1982-12-20 1984-03-23 Предприятие П/Я Г-4335 Device for measuring distance to wire and cable damage location
SU1219988A1 (en) * 1984-09-11 1986-03-23 Предприятие П/Я Г-4335 Method of determining the distance to trouble in communication and power lines
JPH07128389A (en) * 1993-10-29 1995-05-19 Asia Electron Inc Fault localizer
US6385561B1 (en) * 1996-09-28 2002-05-07 University Of Strathclyde Automatic fault location in cabling systems
US6534997B1 (en) * 1999-11-08 2003-03-18 Fujitsu Limited Apparatus and a method for locating a fault of a transmission line
US20040036478A1 (en) * 2002-05-06 2004-02-26 Enikia L.L.C. Method and system for power line network fault detection and quality monitoring
RU2386974C1 (en) * 2008-12-23 2010-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "КАРЗА" Method of extensive network fault location
RU2400765C2 (en) * 2008-12-18 2010-09-27 Открытое акционерное общество "Завод радиоаппаратуры" Method of determining point of fault in power transmission or communication line and device for realising said method

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1081571A1 (en) * 1982-12-20 1984-03-23 Предприятие П/Я Г-4335 Device for measuring distance to wire and cable damage location
SU1219988A1 (en) * 1984-09-11 1986-03-23 Предприятие П/Я Г-4335 Method of determining the distance to trouble in communication and power lines
JPH07128389A (en) * 1993-10-29 1995-05-19 Asia Electron Inc Fault localizer
US6385561B1 (en) * 1996-09-28 2002-05-07 University Of Strathclyde Automatic fault location in cabling systems
US6534997B1 (en) * 1999-11-08 2003-03-18 Fujitsu Limited Apparatus and a method for locating a fault of a transmission line
US20040036478A1 (en) * 2002-05-06 2004-02-26 Enikia L.L.C. Method and system for power line network fault detection and quality monitoring
RU2400765C2 (en) * 2008-12-18 2010-09-27 Открытое акционерное общество "Завод радиоаппаратуры" Method of determining point of fault in power transmission or communication line and device for realising said method
RU2386974C1 (en) * 2008-12-23 2010-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "КАРЗА" Method of extensive network fault location

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2654377C1 (en) * 2017-05-24 2018-05-17 Публичное акционерное общество энергетики и электрификации Кубани Method for determining of damaged point of power transmission lines
RU2654378C1 (en) * 2017-05-24 2018-05-17 Публичное акционерное общество энергетики и электрификации Кубани Method of determining point of damage on electric power lines with large amount of discontinuity
RU2655046C1 (en) * 2017-06-26 2018-05-23 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") Optical reflectometer
RU2703195C1 (en) * 2017-08-28 2019-10-15 Сименс Акциенгезелльшафт Method of determining distance to a point of reflection in an electrical conductor
RU2685048C1 (en) * 2018-07-25 2019-04-16 Публичное акционерное общество энергетики и электрификации Кубани Method of determining places of inhomogeneities and damage of power transmission lines
RU2713741C1 (en) * 2019-05-16 2020-02-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" Method for determining the position of reflected pulse
RU2713741C9 (en) * 2019-05-16 2020-03-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" Method for determining the position of reflected pulse
RU2774052C1 (en) * 2021-08-20 2022-06-14 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА" Method for unidirectional wave determination of the damage site
RU2783502C1 (en) * 2022-03-09 2022-11-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" Location method for determining the point of damage on the power line with a tap
RU2815609C1 (en) * 2023-08-30 2024-03-19 Ооо "Кб Сп" Autonomous device for automatic detection of broken conductors of extended power cable
RU2812321C1 (en) * 2023-09-06 2024-01-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" Method of operation of adaptive reflectometer of power transmission lines
CN118465440A (en) * 2024-07-11 2024-08-09 国网山西省电力公司太原供电公司 Distribution network fault area positioning method and system based on big data

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2474831C1 (en) Method to detect area of power transmission and communication lines damage and device for its realisation
Lopes et al. Real-time traveling-wave-based fault location using two-terminal unsynchronized data
Bahmanyar et al. A comparison framework for distribution system outage and fault location methods
US10656198B2 (en) Electric power system monitoring using high-frequency signals
US10228409B2 (en) Fault location using traveling waves
Gale et al. Fault location based on travelling waves
US9002672B2 (en) Method and system for time synchronization of phase of signals from respective measurement devices
RU2400765C2 (en) Method of determining point of fault in power transmission or communication line and device for realising said method
US11467200B2 (en) Method and device for identifying the location of a fault in an electrical power distribution network
CN109643890A (en) Method and system for being positioned to the failure in mixed type transmission line of electricity
KR101548288B1 (en) Wiring diagnosis system using reflected wave measuring apparatus
CN102365555B (en) Device and method for locating partial discharges
CN111512168B (en) System and method for analyzing fault data of a power transmission network
CN102183709B (en) Method of determining fault point of power grid and severity of fault
Reis et al. An improved single-ended correlation-based fault location technique using traveling waves
KR20180124570A (en) system and method detecting reliability for cable fault localization
CN113702778A (en) GIL arc discharge fault positioning method and system
De Andrade et al. Travelling wave based fault location analysis for transmission lines
Haleem et al. A comparative review of fault location/identification methods in distribution networks
WO2024058813A1 (en) Multimode sensing system for medium and high voltage cables and equipment
Mohamed et al. A novel approach in the measurement of high frequency disturbances from very large electrical systems
RU2455654C1 (en) Method for identification of damaged section and nature of damage within electric power grid of ramified topology
Dzienis et al. Experiences with Double-and Single-Ended Fault Location in Compensated Network Applaying Travelling Wave Technology
Jaroslaw et al. Diagnostic and acceptance tests of AC long lengths high voltage power cables
CN110333428A (en) A kind of mixed power transmission line fault distance-finding method, device and computer storage medium

Legal Events

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

Effective date: 20161008