RU2703195C1 - Method of determining distance to a point of reflection in an electrical conductor - Google Patents
Method of determining distance to a point of reflection in an electrical conductor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2703195C1 RU2703195C1 RU2018130833A RU2018130833A RU2703195C1 RU 2703195 C1 RU2703195 C1 RU 2703195C1 RU 2018130833 A RU2018130833 A RU 2018130833A RU 2018130833 A RU2018130833 A RU 2018130833A RU 2703195 C1 RU2703195 C1 RU 2703195C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- frequency
- distance
- supplied
- measuring
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
- G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
- G01R31/085—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in power transmission or distribution lines, e.g. overhead
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
- G01R31/11—Locating faults in cables, transmission lines, or networks using pulse reflection methods
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/08—Systems for measuring distance only
- G01S13/32—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
- G01S13/34—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
- G01S13/343—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal using sawtooth modulation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
Abstract
Description
Изобретение относится к способу и устройству для измерения расстояния с целью определения места отражения, в частности неисправности, в электрическом проводнике.The invention relates to a method and apparatus for measuring distance in order to determine the location of reflection, in particular a malfunction, in an electrical conductor.
В воздушных линиях электропередачи и в подземных кабелях иногда возникают неисправности, например, вследствие обрыва линии, прерывания подземного кабеля или короткого замыкания линии или короткого замыкания на землю. Это может приводить, в частности при очень длинных линиях, к относительно длительному прерыванию тока, когда неизвестно, в каком месте возникла неисправность.Malfunctions sometimes occur in overhead power lines and underground cables, for example, due to a broken line, an interrupted underground cable or a short circuit to a line or a short to ground. This can lead, in particular with very long lines, to a relatively long interruption of current, when it is not known where the fault occurred.
Наряду с пропускающими ток линиями, в которых неисправность можно распознавать по меньшей мере тотчас, интерес представляют также линии без тока, например, в специальном обратном проводе в линиях передачи постоянного тока высокого напряжения, который обычно находится не под напряжением.Along with current-carrying lines in which a fault can be recognized at least instantaneously, lines without current are also of interest, for example, in a special return wire in high voltage DC transmission lines, which are usually not energized.
Известны следующие способы обнаружения и локализации неисправностей в линиях и кабелях:The following methods are known for detecting and localizing faults in lines and cables:
Вариант 1: Простейшим видом проверки является визуальный контроль обслуживающим персоналом. Этот способ при длинных линиях требует очень много времени.Option 1: The simplest type of inspection is visual inspection by maintenance personnel. This method with long lines requires a lot of time.
Вариант 2: Другой возможностью для измерения положения неисправности является так называемый способ TDR-Puls. При этом электрический импульс подается в линию. В месте неисправности импульс отражается к месту подачи и может там снова приниматься. На основании времени прохождения импульса можно делать вывод о положении неисправности. На этом принципе действия основан прибор ʺPuls-Echo-Electrode Line Monitoring System PEMOʺ фирмы Сименс АГ.Option 2: Another option for measuring the position of a fault is the so-called TDR-Puls method. In this case, an electric pulse is supplied to the line. At the fault location, the impulse is reflected to the feed location and can be received there again. Based on the pulse transit time, a conclusion can be made about the position of the malfunction. The ulsPuls-Echo-Electrode Line Monitoring System PEMOʺ from Siemens AG is based on this principle of operation.
Вариант 3: Другую возможность измерения расстояний обеспечивают так называемые индикаторы ʺFault Passageʺ, которые монтируются в воздушных линиях на определенных расстояниях друг от друга. В случае неисправности индикаторы показывают, между какими индикаторами лежит неисправность. Приборы фирмы Сименс конструктивного ряда FSI основаны на этом способе.Option 3: Another option for measuring distances is the so-called aultFault Passageʺ indicators, which are mounted in overhead lines at certain distances from each other. In the event of a malfunction, the indicators show between which indicators the malfunction lies. Siemens instruments of the FSI series are based on this method.
Вариант 4: Кроме того, можно при возникновении неисправности обнаруживать на обоих концах линии/кабеля бегущую волну. Если оба прибора обнаружения на обоих концах линии/кабеля достаточно синхронизированы, то можно с помощью измеряемых данных делать вывод о мете неисправности.Option 4: In addition, if a malfunction occurs, a traveling wave can be detected at both ends of the line / cable. If both detection devices at both ends of the line / cable are sufficiently synchronized, then it is possible to draw a conclusion about the type of malfunction using the measured data.
В основе изобретения лежит задача создания точного способа для определения расстояния до места отражения в электрическом проводнике.The basis of the invention is the task of creating an accurate method for determining the distance to the place of reflection in an electrical conductor.
Эта задача решена, согласно изобретению, с помощью способа с признаками пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения способа, согласно изобретению, указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.This problem is solved, according to the invention, using a method with the characteristics of paragraph 1 of the claims. Preferred embodiments of the method according to the invention are indicated in the dependent claims.
В соответствии с этим, создается модулированный по частоте и/или фазе электрический подаваемый сигнал, подаваемый сигнал вводится в месте измерения в проводник, в месте измерения измеряется отраженный к месту измерения сигнал, называемый в последующем измерительным сигналом, и на основании частоты и/или фазы измерительного сигнала и на основании фактической частоты и/или фазы подаваемого сигнала в момент прихода измерительного сигнала определяется значение расстояния, которое указывает расстояние до места отражения.In accordance with this, an electric signal fed in frequency and / or phase is generated, the applied signal is introduced at the measurement site into the conductor, the signal reflected at the measurement site, called the subsequent measurement signal, is measured at the measurement site, and based on the frequency and / or phase measuring signal and based on the actual frequency and / or phase of the supplied signal at the time of arrival of the measuring signal, a distance value is determined that indicates the distance to the reflection site.
Как будет более подробно пояснено ниже, способ позволяет распознавать, в зависимости от выполнения, неисправность в проводнике и/или определять расстояние до неисправности, независимо от того, распознана ли неисправность в рамках способа или уже распознана с помощью другого внешнего способа.As will be explained in more detail below, the method allows to recognize, depending on the implementation, a malfunction in the conductor and / or to determine the distance to the malfunction, regardless of whether the malfunction is recognized within the method or is already recognized using another external method.
По сравнению с указанным выше вариантом 1, существенное преимущество способа, согласно изобретению, состоит в том, что можно очень быстро и без расходов на персонал определять местоположение неисправности.Compared with the above option 1, a significant advantage of the method according to the invention is that it is possible to very quickly determine the location of the malfunction and without personnel costs.
По сравнению с указанным выше вариантом 2, преимущество способа, согласно изобретению, состоит в том, что в линию можно вводить значительно больше энергии, чем это возможно с помощью одного импульса. За счет этого повышается отношение сигнала к шуму, и, кроме того, можно контролировать значительно более длинные линии, чем в указанном выше варианте 2, с помощью лишь одной системы.Compared with the above option 2, the advantage of the method according to the invention is that much more energy can be introduced into the line than is possible with a single pulse. Due to this, the signal-to-noise ratio is increased, and, in addition, it is possible to control significantly longer lines than in the above embodiment 2, using only one system.
По сравнению с вариантами 3 и 4, способ, согласно изобретению, можно применять также в линиях, которые не проводят ток. Также нет необходимости выполнять измерение в момент времени, в котором возникает неисправность. Кроме того, затраты на установку и обслуживание меньше, поскольку измерительный прибор необходимо устанавливать лишь в одном месте, а не в двух или более местах.Compared with options 3 and 4, the method according to the invention can also be used in lines that do not conduct current. There is also no need to measure at the point in time at which the malfunction occurs. In addition, installation and maintenance costs are lower since the measuring device needs to be installed in only one place, and not in two or more places.
Кроме того, предпочтительно, что с помощью способа, согласно изобретению, обеспечивается возможность равномерного распределения вводимой энергии по ширине диапазона или исключения определенных диапазонов частоты, которые нельзя использовать, например, на основании регулирующих предписаний.In addition, it is preferable that using the method according to the invention, it is possible to evenly distribute the input energy over the width of the range or to exclude certain frequency ranges that cannot be used, for example, on the basis of regulatory requirements.
Другое преимущество способа, согласно изобретению, состоит в том, что он является относительно не чувствительным к помеховым сигналам импульсных источников помех, таких как, например, вентильные преобразователи переменного тока.Another advantage of the method according to the invention is that it is relatively insensitive to interference signals from pulsed interference sources, such as, for example, AC / DC converters.
Согласно одному предпочтительному варианту выполнения, предусмотрено, что значение расстояния сравнивается с указывающим расстояние до известного конца проводника опорным значением, и создается сигнал неисправности, когда значение расстояния меньше опорного значения.According to one preferred embodiment, it is provided that the distance value is compared with a reference value indicating the distance to the known end of the conductor, and a fault signal is generated when the distance value is less than the reference value.
При наличии сигнала неисправности предпочтительно выдается значение расстояния в качестве значения расстояния до неисправности.In the presence of a fault signal, a distance value is preferably output as the distance value to the fault.
Согласно другому предпочтительному варианту выполнения, предусмотрено, что после распознавания неисправности в проводнике с помощью внешнего способа распознавания неисправности, и если имеется внешний сигнал неисправности, определяется значение расстояния, и оно выдается в качестве значения расстояния до неисправности.According to another preferred embodiment, it is provided that after recognizing a fault in the conductor using an external fault recognition method, and if there is an external fault signal, a distance value is determined, and it is output as a distance value to the fault.
Предпочтительно, когда в качестве подаваемого сигнала создается частотномодулированный сигнал тем, что частота подаваемого сигнала изменяется во времени в соответствии с заданной функцией изменения, измеряется частота отраженного от мета неисправности к месту измерения измерительного сигнала, и на основании фактической частоты подаваемого сигнала в момент времени прихода измерительного сигнала, определяется указывающее расстояние до места отражения значение расстояния.Preferably, when a frequency-modulated signal is generated as the supplied signal so that the frequency of the supplied signal changes in time in accordance with a predetermined change function, the frequency of the measurement signal reflected from the meta-malfunction is measured, and based on the actual frequency of the supplied signal at the time of arrival of the measurement signal signal, the distance value indicating the distance to the place of reflection is determined.
Функция изменение предпочтительно является ступенчатой или пилообразной функцией. Другими словами, в качестве частотномодулированного подаваемого сигнала предпочтительно создается подаваемый сигнал со ступенчатым или пилообразным изменением частоты.The change function is preferably a step or sawtooth function. In other words, as a frequency-modulated supplied signal, a supplied signal is preferably created with a stepwise or sawtooth frequency change.
Электрический проводник предпочтительно является проводом воздушной линии или кабеля для передачи энергии. Особенно предпочтительно, когда способ используется в обратных проводах линий передачи постоянного тока высокого напряжения. Другими словами, предпочтительно также, когда подаваемый сигнал вводится в обратный провод линии передачи постоянного тока высокого напряжения, который в исправном рабочем состоянии является обесточенным. Контролирование рабочей готовности обратного провода без тока является преимуществом, поскольку при возможной неисправности в системе передачи постоянного тока высокого напряжения возможна необходимость переключения на этот провод.The electrical conductor is preferably an overhead line or cable for transmitting energy. It is especially preferred when the method is used in the return wires of high voltage direct current transmission lines. In other words, it is also preferable when the supplied signal is introduced into the return wire of the high voltage direct current transmission line, which is de-energized in good working condition. Controlling the operational readiness of a return wire without current is an advantage, since if there is a possible malfunction in the high voltage direct current transmission system, it is necessary to switch to this wire.
В качестве подаваемого сигнала в провод вводится предпочтительно частотномодулированный сигнал с постоянной амплитудой. Preferably, a frequency-modulated signal with a constant amplitude is introduced into the wire as a supplied signal.
Частота подаваемого сигнала предпочтительно изменяется в диапазоне между 1 кГц и 1 МГц, при этом изменение частоты во времени, соответственно, производная частоты во времени является постоянной.The frequency of the supplied signal preferably varies in the range between 1 kHz and 1 MHz, while the frequency change in time, respectively, the derivative of the frequency in time is constant.
Значение расстояния предпочтительно определяется по формулеThe distance value is preferably determined by the formula
W= W =
где V - скорость распространения измерительного сигнала в проводнике, W - значение расстояния, ׀Δf׀ - величина разницы частот частоты принятого измерительного сигнала и фактической частоты подаваемого сигнала в момент времени прихода измерительного сигнала, и df/dt - производная во времени частоты подаваемого сигнала.where V is the propagation velocity of the measuring signal in the conductor, W is the distance value, ׀ Δf ׀ is the difference between the frequencies of the frequency of the received measuring signal and the actual frequency of the supplied signal at the time of arrival of the measuring signal, and df / dt is the time derivative of the frequency of the supplied signal.
Частота подаваемого сигнала предпочтительно повышается или понижается в диапазоне между 30 кГц и 500 кГц внутри промежутка времени 1 с.The frequency of the supplied signal is preferably increased or decreased in the range between 30 kHz and 500 kHz within a time interval of 1 s.
Подаваемый сигнал вводится в проводник предпочтительно с мощностью между 50 Вт и 150 Вт.The supplied signal is introduced into the conductor, preferably with a power between 50 W and 150 W.
Отраженный измерительный сигнал и подаваемый сигнал предпочтительно смешиваются в смесителе, и на основании частоты смесительного сигнала предпочтительно определяется значение расстояния.The reflected measurement signal and the supplied signal are preferably mixed in the mixer, and a distance value is preferably determined based on the frequency of the mixing signal.
Предпочтительно также, когда подаваемый сигнал подается в проводник через передающий и приемный разделительный фильтр, и отраженный измерительный сигнал принимается через передающий и приемный разделительный фильтр.It is also preferable when the supplied signal is supplied to the conductor through the transmitting and receiving separation filter, and the reflected measuring signal is received through the transmitting and receiving separation filter.
В другом варианте выполнения способа предусмотрено, что подаваемый сигнал создается с помощью выходного сигнала генератора цифровых сигналов, включенного после генератора сигналов цифро-аналогового преобразователя и включенного после цифро-аналогового преобразователя усилителя, отраженный измерительный сигнал подается в аналого-цифровой преобразователь, и с помощью выходного сигнала аналого-цифрового преобразователя и цифрового выходного сигнала, созданного генератором цифровых сигналов, определяется значение расстояния.In another embodiment of the method, it is provided that the supplied signal is generated using the output signal of the digital signal generator, turned on after the signal generator of the digital-to-analog converter and turned on after the digital-to-analog converter of the amplifier, the reflected measuring signal is supplied to the analog-to-digital converter, and using the output the signal of the analog-to-digital converter and the digital output signal generated by the digital signal generator, the distance value is determined.
Предпочтительно, когда отраженный измерительный сигнал сначала демпфируется с помощью демпфирующего звена, и демпфированный сигнал подается в аналого-цифровой преобразователь.Preferably, when the reflected measurement signal is first damped by a damping element, and the damped signal is supplied to an analog-to-digital converter.
Кроме того, изобретение относится к измеряющему расстояние устройству для определения расстояния до места отражения, в частности неисправности, в электрическом проводнике. Устройство для измерения расстояния, согласно изобретению, характеризуется тем, что предусмотрены источник сигналов для создания модулированного по частоте и/или по фазе электрического подаваемого сигнала, приемный блок для измерения отраженного от места отражения к месту измерения измерительного сигнала, и обрабатывающий блок, который на основании частоты и/или фазы измерительного сигнала и на основании фактической частоты и/или фазы подаваемого сигнала в момент времени прихода отраженного измерительного сигнала определяет подлежащее индикации значение расстояния.The invention further relates to a distance measuring device for determining a distance to a reflection site, in particular a malfunction, in an electrical conductor. A distance measuring device according to the invention is characterized in that a signal source is provided for generating a frequency-modulated and / or phase-modulated electrical signal, a receiving unit for measuring a measurement signal reflected from the reflection location to the measurement location, and a processing unit which frequency and / or phase of the measuring signal and based on the actual frequency and / or phase of the supplied signal at the time of arrival of the reflected measuring signal determines The present display range value.
Источник сигналов предпочтительно выполнен так, что он в качестве подаваемого сигнала создает частотномодулированный подаваемый сигнал посредством изменения частоты подаваемого сигнала во времени в соответствии с заданной функцией изменения.The signal source is preferably configured to produce a frequency-modulated supplied signal as a supplied signal by changing the frequency of the supplied signal in time in accordance with a predetermined change function.
Обрабатывающий блок предпочтительно выполнен так, что он на основании частоты измерительного сигнала и на основании фактической частоты подаваемого сигнала в момент времени прихода измерительного сигнала определяет значение расстояния.The processing unit is preferably configured to determine a distance value based on the frequency of the measurement signal and based on the actual frequency of the supplied signal at the time of arrival of the measurement signal.
Устройство для измерения расстояния может предпочтительно одновременно передавать и принимать. Другими словами, источник сигналов может подавать подаваемый сигнал, в то время как приемный блок принимает измерительный сигнал, и обрабатывающий блок его оценивает.The distance measuring device can preferably transmit and receive at the same time. In other words, the signal source can supply the supplied signal, while the receiving unit receives the measuring signal, and the processing unit evaluates it.
Обрабатывающий блок предпочтительно оценивает также фазовое положение измерительного сигнала и на основании фазового положения устанавливает, является ли неисправность коротким замыканием или открытым концом проводника.The processing unit preferably also evaluates the phase position of the measuring signal and, based on the phase position, determines whether the fault is a short circuit or the open end of the conductor.
Устройство для измерения расстояния предпочтительно содержит приспособление для согласования полных сопротивлений и соединительный конденсатор для ввода подаваемого сигнала и вывода отраженного измерительного сигнала из проводника.The distance measuring device preferably comprises a device for matching impedances and a coupling capacitor for inputting the supplied signal and outputting the reflected measurement signal from the conductor.
Ниже приводится более подробное пояснение изобретения на основании примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых в качестве примера изображено:The following is a more detailed explanation of the invention based on exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings, which show, by way of example:
фиг. 1 - установка для передачи энергии, в которой к воздушной линии подключено устройство для измерения расстояния, согласно одному примеру выполнения изобретения;FIG. 1 is a power transmission installation in which a distance measuring device is connected to an overhead line, according to one embodiment of the invention;
фиг. 2 - пример выполнения устройства для измерения расстояния, которое используется в установке для передачи энергии, согласно фиг. 1;FIG. 2 is an exemplary embodiment of a distance measuring device that is used in a power transmission apparatus according to FIG. one;
фиг. 3 и 4 - примеры изменения частоты во времени для пояснения принципа действия устройства для измерения расстояния, согласно фиг. 2;FIG. 3 and 4 are examples of changes in frequency over time to explain the principle of operation of the distance measuring device according to FIG. 2;
фиг. 5 - другой пример выполнения устройства для измерения расстояния, которое пригодно для установки передачи энергии, согласно фиг. 1;FIG. 5 is another exemplary embodiment of a distance measuring device that is suitable for installing a power transmission according to FIG. one;
фиг. 6 - другой пример выполнения установки для передачи энергии, в которой к воздушной линии подключено устройство для измерения расстояния;FIG. 6 is another exemplary embodiment of a power transmission installation in which a distance measuring device is connected to an overhead line;
фиг. 7 - пример выполнения устройства для измерения расстояния, в котором осуществляется исключительно контролирование неисправности и, возможно, выдается сигнал неисправности; иFIG. 7 is an example embodiment of a device for measuring a distance in which exclusively monitoring of a malfunction is carried out and, possibly, a malfunction signal is issued; and
фиг. 8 - пример выполнения устройства для измерения расстояния, в котором осуществляется как контролирование неисправности и, возможно, выдается сигнал неисправности, так и в случае неисправности выдается значение расстояния, т.е. расстояние до неисправности.FIG. 8 is an example embodiment of a device for measuring a distance in which both monitoring of a malfunction is carried out and, possibly, a malfunction signal is output, and in the event of a malfunction, a distance value is output, i.e. distance to the fault.
На фигурах для ясности идентичные или подобные компоненты везде обозначены одинаковыми позициями.In the figures, for clarity, identical or similar components are everywhere denoted by the same reference numerals.
На фиг. 1 показана передающая энергию установка 10, которая содержит воздушную линию 20. В месте MST измерения к одному проводу 21 воздушной линии подключено устройство 30 для измерения расстояния.In FIG. 1 shows an
В воздушной линии 20 возникла неисправность: провод 21 прерван в месте FS неисправности. Расстояние между устройством 30 для измерения расстояния, соответственно, местом MST измерения, и местом FS неисправности, т.е. расстояние до неисправности, обозначено на фиг. 1 позицией L.There is a malfunction in overhead line 20:
На фиг. 2 показан пример выполнения устройства 30 для измерения расстояния, которое можно использовать в передающей энергию установке 10, согласно фиг. 1. Устройство 30 для измерения расстояния, согласно фиг. 2, содержит источник 31 сигналов, приемный блок 32, обрабатывающий блок 33 и передающий и приемный разделительный фильтр 34.In FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a
Источник 31 сигналов имеет генератор 310 аналоговых сигналов и включенный за ним усилитель 311. Усилитель 311 на стороне выхода соединен с передающим и приемным разделительным фильтром 34 и с приемным блоком 32. The
Приемный блок 32 содержит смеситель 320 и измерительный модуль 321. Смеситель 320 на стороне входа соединен с передающим и приемным разделительным фильтром 34 и усилителем 311 и на стороне выхода - с измерительным модулем 321.The receiving
Устройство 30 для измерения расстояния, согласно фиг. 1, предпочтительно работает следующим образом:The
Сигнальный генератор 310 создает модулированный по частоте или по фазе электрический выходной сигнал S, который усиливается усилителем 311 и в виде модулированного по частоте и/или по фазе электрического подаваемого сигнала Е подается через передающий и приемный разделительный фильтр 34 в провод 21 воздушной линии 20, согласно фиг. 1. Кроме того, электрический подаваемый сигнал Е попадает в смеситель 320 приемного блока 32.The
Модулированный по частоте и/или по фазе электрический подаваемый сигнал Е передается через провод 21 к месту FS неисправности и там отражается обратно к передающему и приемному разделительному фильтру 34. Отраженный измерительный сигнал обозначен на фиг. 2 позицией М. Отраженный измерительный сигнал М направляется из передающего и приемного разделительного фильтра 34 в смеситель 320, который смешивает отраженный измерительный сигнал М с подаваемым сигналом Е.Modulated in frequency and / or phase, the electrical signal E is transmitted through the
В последующем в качестве примера принимается, что подаваемый сигнал Е является частотномодулированным подаваемым сигналом, частота которого линейно повышается во времени, так что образуется пилообразная функция во времени.In the following, it is taken as an example that the supplied signal E is a frequency-modulated supplied signal whose frequency increases linearly in time, so that a sawtooth function in time is formed.
На фиг. 3 показан ход частотной характеристики f подаваемого сигнала Е и частоты отраженного сигнала М в зависимости от времени. Можно видеть, что имеется разница Δf частот между частотой f подаваемого сигнала Е и частотой отраженного измерительного сигнала М. Разница Δf частот вызвана тем, что отраженный измерительный сигнал М приходит в смеситель 320 с задержкой во времени, поскольку он, в отличие от непосредственно подаваемого в смеситель 320 электрического подаваемого сигнала Е, уже прошел через провод 21 к месту FS неисправности и обратно. Время прохождения отражается в показанной на фиг. 3 разнице Δf частот.In FIG. 3 shows the course of the frequency response f of the supplied signal E and the frequency of the reflected signal M as a function of time. It can be seen that there is a difference Δf of frequencies between the frequency f of the supplied signal E and the frequency of the reflected measurement signal M. The difference Δf of frequencies is caused by the fact that the reflected measurement signal M arrives at the
Смеситель 320 создает на стороне выхода смесительный сигнал MS, частота которого соответствует разнице Δf частот между подаваемым сигналом Е и отраженным измерительным сигналом М. Таким образом, смесительный сигнал MS, соответственно его частота Δf, является мерой времени прохождения подаваемого сигнала Е до места FS неисправности и обратно, и тем самым мерой расстояния L между устройством 30 для измерения расстояния и местом FS неисправности.The
Смесительный сигнал MS измеряется измерительным модулем 321, который выдает на стороне выхода значение F частоты. Значение F частоты указывает частоту Δf смесительного сигнала и тем самым разницу Δf частот между подаваемым сигналом Е и отраженным измерительным сигналом М.The mixing signal MS is measured by the measuring
Значение F частоты подается в обрабатывающий блок 33, который с помощью указывающей значение F частоты разницы Δf частот определяет указывающее расстояние L значение W расстояния, предпочтительно следующим образом:The frequency value F is supplied to the
W= W =
где V - скорость распространения измерительного сигнала в проводнике, W - значение расстояния, ׀Δf׀ - величина разницы частоты принятого измерительного сигнала и фактической частоты подаваемого сигнала T в момент времени прихода измерительного сигнала, и df/dt - производная частоты f во времени t подаваемого сигнала Е.where V is the propagation velocity of the measuring signal in the conductor, W is the distance value, ׀ Δf ׀ is the difference in the frequency of the received measuring signal and the actual frequency of the supplied signal T at the time of arrival of the measuring signal, and df / dt is the derivative of the frequency f with time t supplied E. signal
Таким образом, устройство 30 для измерения расстояния определяет значение W расстояния, соответственно расстояние L, до неисправности на основании разницы Δf частот и крутизны df/dt показанной на фиг. 3 пилообразной функции.Thus, the
В качестве альтернативного решения или дополнительно, устройство 30 для измерения расстояния может проверять, возникла ли вообще неисправность в проводе 21. Например, устройство 30 для измерения расстояния может измерять для принятого отраженного измерительного сигнала М расстояние до места отражения с образованием значения W расстояния и сравнивать это значение W расстояния с указывающим расстояние до известного конца провода 21 опорным значением Lmax. Когда значение W расстояния меньше, в частности значительно меньше, чем опорное значение Lmax (например, составляет лишь 95% опорного значения Lmax), то оно может выдавать сигнал SF неисправности.Alternatively or additionally, the
На фиг. 7 показан вариант выполнения устройства 30 для измерения расстояния, в котором осуществляется исключительно контролирование неисправностей и, при необходимости, выдается лишь сигнал SF неисправности; на фиг. 8 показан вариант выполнения устройства 30 для измерения расстояния, в котором осуществляется как контролирование неисправностей и, при необходимости выдается сигнал SF неисправности, так и в случае неисправности дополнительно выдается значение W расстояния, т.е. расстояние до неисправности.In FIG. 7 shows an embodiment of a
Поскольку показанное на фиг. 3, 7 и 8 повышение вверх частоты технически ограничено, то ход частотной характеристики во времени предпочтительно является пилообразным или треугольным. Например, сигнальный генератор 310 может после достижения верхней предельной частоты переключаться на нижнюю первоначальную частоту, за счет чего обеспечивается пилообразный ход, как показано в качестве примера на фиг. 4.As shown in FIG. 3, 7 and 8, the increase in the frequency up is technically limited, then the frequency response over time is preferably sawtooth or triangular. For example, the
В связи с фиг. 2-4 и 7-8 было пояснено в качестве примера определение значения W расстояния для частотномодулированного электрического подаваемого сигнала Е; соответствующим образом можно определять значение W расстояния на основании модулированного по частоте и/или по фазе электрического подаваемого сигнала Е, посредством оценки разницы частот и/или разницы фаз между подаваемым сигналом Е и отраженным измерительным сигналом М.In connection with FIG. 2-4 and 7-8, the determination of the distance value W for a frequency-modulated electrical input signal E was explained as an example; accordingly, the distance value W can be determined based on the frequency modulated and / or phase modulated electrical signal E, by evaluating the frequency difference and / or phase difference between the supplied signal E and the reflected measurement signal M.
На фиг. 5 показан другой пример выполнения устройства для измерения расстояния, которое можно использовать в установке 10 передачи энергии, согласно фиг. 1.In FIG. 5 shows another exemplary embodiment of a distance measuring device that can be used in the
В отличие от примера выполнения, согласно фиг. 2, устройство 30 для измерения расстояния, согласно фиг. 5, работает без аналогового передающего и приемного разделительного фильтра 34.In contrast to the exemplary embodiment of FIG. 2, the
Устройство 30 для измерения расстояния, согласно фиг. 5, содержит источник 41 сигналов, приемный блок 42 и обрабатывающий блок 43. Источник 41 сигналов имеет цифровой сигнальный генератор 410, цифро-аналоговый преобразователь 411 и усилитель 412. Обрабатывающий блок 42 образован с помощью демпфирующего звена 420, аналого-цифрового преобразователя 421 и измерительного модуля 422. Выход измерительного модуля 422 и выход цифрового сигнального генератора 410 соединены каждый с обрабатывающим блоком 43.The
Устройство 30 для измерения расстояния, согласно фиг. 5, предпочтительно работает следующим образом:The
Цифровой сигнальный генератор 410 создает на стороне выхода цифровой модулированный по частоте и/или по фазе выходной сигнал S, который с помощью цифро-аналогового преобразователя 411 преобразуется в аналоговый сигнал, и затем усиливается усилителем 412. Выдаваемый усилителем 412 сигнал образует электрический подаваемый сигнал Е, который подается в провод 21 воздушной линии 20, согласно фиг. 1.The digital signal generator 410 generates a digital output signal S modulated in frequency and / or phase on the output side, which is converted into an analog signal using a digital-to-
Отраженный от места FS неисправности измерительный сигнал М попадает через демпфирующее звено 420 и аналого-цифровой преобразователь 421 в обрабатывающий блок 43.Reflected from the fault location FS, the measurement signal M enters through the damping
Обрабатывающий блок 43 определяет цифровым способом, например, разницу частот между созданным цифровым сигнальным генератором 410 выходным сигналом S и выдаваемым измерительным модулем 422 цифровым измерительным сигналом Md и образует значение W расстояния предпочтительно в соответствии с формулойThe
W= W =
где V - скорость распространения измерительного сигнала в проводнике, W - значение расстояния, ׀Δf׀ - величина разницы частот между частотой измерительного сигнала Md и фактической частотой подаваемого сигнала Е в момент времени прихода измерительного сигнала Md, и dt/df - производная во времени t частоты f подаваемого сигнала Е.where V is the propagation velocity of the measuring signal in the conductor, W is the distance value, ׀ Δf ׀ is the frequency difference between the frequency of the measuring signal Md and the actual frequency of the supplied signal E at the time of arrival of the measuring signal Md, and dt / df is the time derivative t frequency f of the supplied signal E.
Цифровой сигнальный генератор 410, обрабатывающий блок 43 и измерительный модуль 422 могут быть образованы с помощью цифрового сигнального процессора DSP.A digital signal generator 410, a
В качестве альтернативы или дополнительно, в устройстве 30 для измерения расстояния может быть также предусмотрено распознавание неисправности, как было пояснено выше применительно к фиг. 7 и 8; в этот отношении делается ссылка на приведенные выше выкладки к фиг. 7 и 8.Alternatively or additionally, a
На фиг. 6 показан вариант выполнения устройства 30 для измерения расстояния, согласно фиг. 1, в котором устройство 30 для измерения расстояния подключено не непосредственно к проводу 21, а через коаксиальный кабель 60, блок 70 согласования полных сопротивлений и соединительный конденсатор 80. В остальном справедливы пояснения в связи с фиг. 1-5 и 7 и 8.In FIG. 6 shows an embodiment of a
Со ссылками на фиг. 1-8 выше было приведено пояснение примера выполнения для определения расстояния до неисправности на примере одного единственного провода 21; соответствующим образом можно определять расстояния до неисправности в других проводах передающей энергию установки 10.With reference to FIG. 1-8 above was an explanation of an example implementation for determining the distance to the fault on the example of a
Поясненные со ссылками на фиг. 1-8 примеры выполнения можно предпочтительно комбинировать с системами линий электроснабжения. Можно также определять, замкнут или разомкнут переключатель или разделитель на линии, поскольку разомкнутый переключатель/разделитель точно также отражает подаваемый сигнал, как и разорванный провод.Explained with reference to FIG. 1-8 exemplary embodiments can preferably be combined with power line systems. You can also determine if a switch or splitter on a line is closed or open, since an open switch / splitter reflects the input signal just like a broken wire.
Поясненные в качестве примера со ссылками на фиг. 1-8 примеры выполнения можно предпочтительно применять для контролирования проводов и кабелей для передачи постоянного тока высокого напряжения, в частности, для контролирования не ведущих ток в нормальном рабочем состоянии выделенных обратных проводов и линий заземления (линий от станции постоянного тока высокого напряжения до точки заземления). Контролирование готовности к использованию обратного провода предпочтительно, поскольку при возможной неисправности в системе постоянного тока высокого напряжения может быть необходимо переключение на этот провод.Explained by way of example with reference to FIG. 1-8, embodiments can preferably be used to control wires and cables for transmitting high-voltage direct current, in particular, to control dedicated return wires and ground lines that do not conduct current in normal operating condition (lines from a high-voltage direct current station to the ground point) . Monitoring the readiness for use of the return wire is preferable, since in the event of a possible malfunction in the high-voltage DC system, switching to this wire may be necessary.
Хотя изобретение подробно показано и пояснено с помощью примеров выполнения, изобретение не ограничивается раскрытыми примерами, и специалистами в данной области техники могут быть выведены другие варианты, без выхода за объем защиты изобретения.Although the invention has been shown and explained in detail using exemplary embodiments, the invention is not limited to the disclosed examples, and other options may be derived by those skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention.
Перечень позицийList of items
10 Установка для передачи энергии10 Installation for energy transfer
20 Воздушная линия20 Overhead line
21 Провод21 Wire
30 Устройство для измерения расстояния30 Distance measuring device
31 Источник сигналов31 Source
32 Приемный блок32 receiving unit
33 Обрабатывающий блок33 Processing unit
34 Передающий и приемный разделительный фильтр34 Transmit and receive separation filter
41 Источник сигналов41 Source
42 Приемный блок42 receiving unit
43 Обрабатывающий блок43 Processing unit
60 Коаксиальный кабель60 coaxial cable
70 Устройство согласования полных сопротивлений70 Impedance matching device
80 Соединительный конденсатор80 coupling capacitor
310 Сигнальный генератор310 signal generator
311 Усилитель311 Amplifier
320 Смеситель320 mixer
320 Измерительный модуль320 measuring module
410 Сигнальный генератор410 signal generator
411 Цифро-аналоговый преобразователь411 Digital to Analog Converter
412 Усилитель412 Amplifier
420 Демпфирующее звено420 Damping Link
421 Аналого-цифровой преобразователь421 Analog to Digital Converter
422 Измерительный модуль422 measuring module
DSP Цифровой сигнальный процессорDSP Digital Signal Processor
E Подаваемый сигналE Signal output
f Частотаf Frequency
F Значение частотыF Frequency Value
FS Место неисправностиFS Fault Location
L Расстояние до неисправностиL Distance to fault
Lmax Опорное значениеLmax Reference value
M Измерительный сигналM Measuring signal
Md Цифровой измерительный сигналMd digital measuring signal
MS Смесительный сигналMS Mixing Signal
MST Место измеренияMST Measurement Location
S Выходной сигналS Output
SF Сигнал неисправностиSF Alarm
t Времяt time
W Значение расстоянияW distance value
Δf Разница частотΔf Frequency difference
Claims (48)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017214996.5A DE102017214996A1 (en) | 2017-08-28 | 2017-08-28 | Method for determining the distance of a reflection point on an electrical conductor |
DE102017214996.5 | 2017-08-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2703195C1 true RU2703195C1 (en) | 2019-10-15 |
Family
ID=65321335
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018130833A RU2703195C1 (en) | 2017-08-28 | 2018-08-27 | Method of determining distance to a point of reflection in an electrical conductor |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102017214996A1 (en) |
RU (1) | RU2703195C1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018219959A1 (en) | 2018-11-21 | 2020-05-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and measuring arrangement for fault detection on electrical lines |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2098838C1 (en) * | 1996-02-13 | 1997-12-10 | Научно-производственное предприятие "Системы тестирования электрических линий" - Фирма "Стэлл" | Method for detection of distance to fault location and length of wires of power supply line and communication line; device which implements said method |
RU76139U1 (en) * | 2008-04-16 | 2008-09-10 | Александр Леонидович Куликов | DEVICE FOR DETERMINING PLACES OF DAMAGE TO ELECTRIC TRANSMISSION LINES OF DISTRIBUTION NETWORKS |
RU2010116509A (en) * | 2010-04-26 | 2011-11-10 | Александр Леонидович Куликов (RU) | METHOD FOR DETERMINING PLACE OF DAMAGE TO ELECTRIC TRANSMISSION LINES AND COMMUNICATIONS |
RU2474831C1 (en) * | 2011-10-07 | 2013-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | Method to detect area of power transmission and communication lines damage and device for its realisation |
RU2539736C2 (en) * | 2013-03-20 | 2015-01-27 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ) | Method and device for diagnostics of electric power supply cable line faults |
US20170199235A1 (en) * | 2015-05-07 | 2017-07-13 | Korea Electrical Safety Corporation | Cable fault diagnosis method and system |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4630228A (en) * | 1982-06-28 | 1986-12-16 | Systron-Donner Corporation | Transmission line analyzer for automatically identifying the severities and locations of multiple mismatches |
KR100486972B1 (en) * | 2002-07-09 | 2005-05-03 | 신용준 | Processing method for reflected wave of time-frequency domain |
US8058880B2 (en) * | 2008-10-06 | 2011-11-15 | Anritsu Company | Calibrated two port passive intermodulation (PIM) distance to fault analyzer |
-
2017
- 2017-08-28 DE DE102017214996.5A patent/DE102017214996A1/en active Pending
-
2018
- 2018-08-27 RU RU2018130833A patent/RU2703195C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2098838C1 (en) * | 1996-02-13 | 1997-12-10 | Научно-производственное предприятие "Системы тестирования электрических линий" - Фирма "Стэлл" | Method for detection of distance to fault location and length of wires of power supply line and communication line; device which implements said method |
RU76139U1 (en) * | 2008-04-16 | 2008-09-10 | Александр Леонидович Куликов | DEVICE FOR DETERMINING PLACES OF DAMAGE TO ELECTRIC TRANSMISSION LINES OF DISTRIBUTION NETWORKS |
RU2010116509A (en) * | 2010-04-26 | 2011-11-10 | Александр Леонидович Куликов (RU) | METHOD FOR DETERMINING PLACE OF DAMAGE TO ELECTRIC TRANSMISSION LINES AND COMMUNICATIONS |
RU2474831C1 (en) * | 2011-10-07 | 2013-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | Method to detect area of power transmission and communication lines damage and device for its realisation |
RU2539736C2 (en) * | 2013-03-20 | 2015-01-27 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ) | Method and device for diagnostics of electric power supply cable line faults |
US20170199235A1 (en) * | 2015-05-07 | 2017-07-13 | Korea Electrical Safety Corporation | Cable fault diagnosis method and system |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
RU 2098838 C1, 10.12.19979. А. Л. КУЛИКОВ, Дистанционное определение мест повреждений ЛЭП методами активного зондирования, с. 76-82, 38, пункт ж), рис.2.30, 2.31, 2.33, 2.35. * |
А. Л. КУЛИКОВ, Дистанционное определение мест повреждений ЛЭП методами активного зондирования, с. 76-82, 38, пункт ж), рис.2.30, 2.31, 2.33, 2.35. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102017214996A1 (en) | 2019-02-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gale et al. | Fault location based on travelling waves | |
US6822457B2 (en) | Method of precisely determining the location of a fault on an electrical transmission system | |
US7236338B2 (en) | System and method for remotely detecting and locating faults in a power system | |
US20110181295A1 (en) | Fault detection using combined reflectometry and electronic parameter measurement | |
US11067617B2 (en) | Single-end traveling wave fault location using line-mounted device | |
CN105051996A (en) | Device for protecting power grids | |
US20170082676A1 (en) | Singularity locator | |
US8823534B2 (en) | Electricity meter tampering detection | |
KR101602407B1 (en) | Apparatus for detecting cable failure place | |
KR101548288B1 (en) | Wiring diagnosis system using reflected wave measuring apparatus | |
EP3588110B1 (en) | Partial discharge measurement system | |
JP2017529818A (en) | Method and apparatus for detecting arcs in photovoltaic systems | |
US7880476B1 (en) | Method to and apparatus for detecting and locating a fault in an electrical conductor wire | |
RU2703195C1 (en) | Method of determining distance to a point of reflection in an electrical conductor | |
CN105759187A (en) | Combined electric apparatus partial discharge multi-information fusion diagnostic device | |
US20100010761A1 (en) | Method and device for monitoring a system | |
RU2474831C1 (en) | Method to detect area of power transmission and communication lines damage and device for its realisation | |
KR101561832B1 (en) | System for analyzing reflected wave comparing initial value of the state and method therefor | |
KR20130003424A (en) | System and method for detecting fault point of electrical power transmission line | |
CN104360215A (en) | Detection device for multi-point earthing fault of small bus N600 | |
US11867742B2 (en) | Method and measuring assembly for detecting faults on electrical lines | |
RU2539736C2 (en) | Method and device for diagnostics of electric power supply cable line faults | |
EP3106888B1 (en) | Method and system for partial discharge measurement on a power cable | |
JPH0247189B2 (en) | ||
US20020053914A1 (en) | Arc location |