RU2815609C1 - Автономное устройство автоматического обнаружения обрыва проводников протяжённого силового кабеля - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области электрических измерений, в том числе к средствам контроля повреждений в кабелях, линиях связи и передачи энергии. Автономное устройство автоматического обнаружения обрыва проводников протяжённого силового кабеля содержит: измерительный узел, входы которого подключены соответственно к проводникам L1, L2, L3, PE исходящего конца кабеля; первый, второй и третий датчики обрыва кабеля, выполненные в виде резисторов с известным значением сопротивления, первые выводы которых подключены соответственно к проводникам L1, L2, L3, а вторые выводы подключены к проводнику РЕ входящего конца кабеля; блок оперативной сигнализации, расположенный в пункте диспетчера и оснащенный средствами дистанционного беспроводного получения от измерительного узла результатов контроля, при этом измерительный узел содержит: источник питания, пороговый элемент, первый управляемый переключатель, аналоговый мультиплексор, блок обработки данных, ограничитель тока, блок измерения, первый управляемый ключ, второй управляемый переключатель, блок контроля, второй управляемый ключ, радиомодем. Техническим результатом при реализации заявленного решения является расширение совокупности функциональных возможностей устройства автоматического обнаружения обрыва проводников протяжённого силового кабеля. 1 ил.

Description

Изобретение относится к области электрических измерений, в том числе к средствам контроля повреждений в кабелях, линиях связи и передачи энергии.

Известен способ автоматизированного контроля электрических цепей сложных технических изделий (патент RU № 2 554 658, МПК G01R 31/00) основанный на применении измерительного прибора, подключаемого к контролируемым электрическим цепям с помощью коммутатора и двух технологических жгутов.

К недостаткам известного способа следует отнести:

- необходимость демонтажа кабеля с места его штатного расположения для проведения диагностики на целостность входящих в него проводников;

- отсутствие возможности быстрого реагирования на нарушение целостности кабеля, в том числе при попытке его хищения с места штатного расположения, обусловленное существенными затратами времени на демонтаж кабеля, доставку к месту диагностики и проведение диагностики;

- громоздкость, техническая сложность и высокая стоимость реализации автоматизированного контроля кабелей большой протяжённости, обусловленную тем, что технологические жгуты должны иметь длину, превышающую длину, превышающую длину контролируемого кабеля;

- вероятность повреждений технологического жгута при его прокладке от одного конца контролируемого протяженного кабеля, вблизи которого размещено устройство контроля кабеля, до разъема на удаленном конце кабеля.

Известно автоматизированное устройство контроля протяженных многожильных кабелей (патент RU №2688946, МПК G01R 31/04), состоящее из компьютера, к которому через интерфейсную шину подключены измерительный прибор и коммутатор с двумя независимыми полями коммутации. К каналам коммутатора подключен технологический жгут для подключения к разъему ближнего конца контролируемого кабеля. К выходу измерительного прибора подключен один конец технологического провода, второй конец которого с разъемом-заглушкой предназначен для подключения к разъему удаленного конца контролируемого кабеля. По командам от компьютера посредством коммутатора обеспечивается поочередное подключение каналов коммутации, подключенных к цепям технологического жгута, на измерительный вход измерительного прибора.

Известен способ контроля протяженных многожильных кабелей (патент RU №2694170, МПК G01R 31/02), основанный на применении измерительного прибора для измерений сопротивлений электрических цепей и технологического провода необходимой длины, подключаемого к выходу измерительного прибора. Контроль целостности жил кабеля производят путем подключения всех контактов разъема удаленного конца кабеля к технологическому проводу и последовательной проверкой целостности жил кабеля по контактам разъема на ближнем конце контролируемого кабеля.

К недостаткам известного способа (патент RU №2694170, МПК G01R 31/02) и устройства (патент RU №2688946, МПК G01R 31/04), следует отнести:

- необходимость демонтажа кабеля с места его штатного расположения для проведения диагностики на целостность входящих в него проводников;

- отсутствие возможности быстрого реагирования на нарушение целостности кабеля, в том числе при попытке его хищения с места штатного расположения, обусловленное существенными затратами времени на демонтаж кабеля, доставку к месту диагностики и проведение диагностики;

- необходимость использования технологического жгута, применительно к устройству, или технологического провода, применительно к способу, длина которых должна превышать (с учетом условий прокладки на местности) длину контролируемых протяженных кабелей, что значительно увеличивает техническую сложность и стоимость реализации контроля протяженных многожильных кабелей, которые применяются для соединения территориально удаленных друг от друга технических объектов;

- сложность и высокая стоимость технических средств, используемых для реализации известного способа и устройства.

Известно устройство для контроля состояния телефонных кабелей и определения места их обрыва (патент RU№72333, G01R 31/08). Устройство включает измерительный блок, блок управления, подключенный к диспетчерскому центру, и контрольную пару проводов магистрального кабеля. Контрольная пара проводов выполнена с возможностью поочередного подключения к ней выделенных пар проводов магистрального кабеля. На каждой выделенной паре проводов и на конце контрольной пары размещены резисторы с заданным сопротивлением. Микроконтроллер диспетчерского центра выполнен с возможностью циклического измерения электрических параметров магистрального кабеля.

К недостаткам устройства (патент RU№72333, G01R 31/08) следует отнести:

- необходимость демонтажа кабеля с места его штатного расположения для проведения диагностики на целостность входящих в него проводников;

- отсутствие возможности быстрого реагирования на нарушение целостности кабеля, в том числе при попытке его хищения с места штатного расположения, обусловленное существенными затратами времени на демонтаж кабеля, доставку к месту диагностики и проведение диагностики;

- сложность и высокая стоимость реализации процесса обнаружения обрыва кабеля, связанная с необходимостью проверки каждой выделенной пары проводов;

- возникновение помех, возникающих при циклической коммутации переключателей, влияющих на погрешность измерения.

Известно устройство для измерения расстояния до места обрыва кабеля (патент RU №57912, МПК G01R 31/08), включающее: узел измерения электрической емкости; блок управления; резистор с известным значением сопротивления, узел задания постоянного тока; узел контроля постоянного тока; переключатели, размещенные между узлом задания постоянного тока и узлом измерения электрической емкости. При этом узел задания постоянного тока; узел контроля постоянного тока подключены через переключатели на входящем конце кабеля к двум его проводникам, подключённым на входящем конце кабеля к резистору с известным значением сопротивления. При этом блок управления выполнен в виде микроконтроллера, подключенного к ЭВМ диспетчерского центра, и выполненного с возможностью вычисления остаточной электрической емкости уцелевшего участка контрольной пары проводов от исходящего конца кабеля, а также расчета расстояния до места обрыва кабеля.

Известен способ определения расстояния до места обрыва кабеля проводов линий электросвязи» (патент RU№2315330, МПК G01R 31/08), в соответствии с которым осуществляют расчет электрической ёмкости, по меньшей мере, на одной паре проводов кабеля длиной L, выбранной в качестве контрольной, входящий конец которой замыкают на резистор. При этом перед началом работы контрольную пару градуируют путем отключения резистора и замера величины электрической емкости Спр разорванного провода контрольной пары. После этого вычисляют величину погонной электрической емкости Спогон=Спр/L. После этого контрольную пару вновь замыкают на резистор и осуществляют постоянный контроль протекающего в ней электрического тока. В случае уменьшения тока ниже заданной величины фиксируют обрыв кабеля, производят замеры начального и конечного напряжений на контрольной паре, время заряда электрической емкости на исходящем конце кабеля и расчет остаточной электрической емкости Сост уцелевшего участка контрольной пары от исходящего конца кабеля. Расстояние до места обрыва кабеля определяют делением Сост на Спогон.

К недостаткам устройства (патент RU №57912, МПК G01R 31/08) и способа (патент RU№2315330, МПК G01R 31/08) следует отнести:

- не реализована возможность автоматического контроля целостности всех рабочих проводников кабеля, расположенного в месте своего штатного размещения, без демонтажа подключённых к нему штатных потребителей;

- необходимость наличия в кабеле свободной от использования по своему прямому назначению дополнительной пары проводников (контрольной пары), предназначенной исключительно для осуществления контроля целостности кабеля;

- не реализована возможность защиты электронных узлов измерительного узла от воздействия переменного фазного напряжения;

- пониженная точность и достоверность контроля, обусловленная воздействием на проводники контрольной пары кабеля наводок и помех при прохождении по другим проводникам кабеля сигналов большой мощности, в том числе переменного фазного напряжения;

- трудоёмкая и сложная процедура определения остаточной электрической емкости уцелевшего после обрыва участка контрольной пары;

- конструктивное исполнение прототипа не предусмотрено для автономного питания средств контроля кабелей, удалённых от централизованного сетевого электропитания, а ориентировано на контроль кабеля, исходящий конец которого размещен вблизи стационарного пункта диспетчера.

Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является выбранное за прототип устройство, реализующее «Способ определения расстояния до места обрыва кабеля проводов линий электросвязи» (патент RU№2315330, МПК G01R 31/08).

Объектом контроля является многожильный кабель, расположенный между двумя объектами электросвязи. Одна из пар проводов кабеля выделена в качестве контрольной пары. Устройство содержит: измерительный узел, к которому подключены проводники контрольной пары исходящего конца кабеля; датчик обрыва кабеля в виде резистора с известным значением сопротивления, к которому подключены проводники контрольной пары входящего конца кабеля. Измерительный узел содержит: узел задания постоянного тока; узел контроля постоянного тока; узел измерения электрической емкости; первый управляемый переключатель; второй управляемый переключатель; узел обработки информации, выполненной в виде микроконтроллера. Узел измерения электрической емкости выполнен с возможностью замера начального и конечного напряжений на контрольной паре проводов, а также для измерения времени заряда электрической емкости на исходящем конце кабеля. Узел обработки информации выполнен с возможностью расчета остаточной электрической емкости (Сост) уцелевшего участка контрольной пары, которое используется для расчета длины уцелевшего участка контрольной пары (Lост) кабеля относительно исходящего его конца.

Основным недостатком прототипа является ограниченная совокупность его функциональных возможностей.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в повышении комплексной эффективности контроля целостности кабелей.

Технический результат, отвечающий сформулированной выше задаче, заключается в расширении совокупности функциональных возможностей прототипа, позволяющей обеспечить:

- автоматический контроль всех рабочих проводников находящегося в обесточенном состоянии протяжённого силового кабеля, расположенного в месте своего штатного размещения, без демонтажа подключённых к нему штатных потребителей;

- исключение необходимости наличия в кабеле свободной от использования по своему прямому назначению дополнительной пары проводников в виде контрольной пары, предназначенной исключительно для осуществления контроля целостности кабеля;

- защиту входных цепей измерительного узла от воздействия переменного фазного напряжения;

- упрощение и ускорение процедуры: обнаружения обрыва кабеля, измерения остаточной электрической емкости уцелевшего после обрыва участка контрольной пары, определения расстояния до места обрыва.

- функционирование устройства от автономного источника питания, а также возможность оперативной передачи по радиоканалу в пункт диспетчера сообщения об обнаружении обрыва кабеля.

Указанный технический результат достигается тем, что в автономное устройство автоматического обнаружения обрыва проводников протяжённого силового кабеля, содержащее: измерительный узел, подключённый к проводникам исходящего конца протяжённого силового кабеля; датчик обрыва кабеля в виде резистора с известным значением сопротивления, подключённый своими выводами к проводникам входящего конца кабеля; при этом измерительный узел содержит: источник питания, блок контроля, блок измерения, блок обработки информации, первый управляемый ключ, второй управляемый ключ, согласно заявляемого изобретения дополнительно введены: второй и третий датчики обрыва кабеля, а также блок оперативной сигнализации, при этом в измерительный узел дополнительно введены: пороговый элемент, первый управляемый переключатель, аналоговый мультиплексор, ограничитель тока, второй управляемый переключатель, радиомодем передатчика, наряду с этим первый и второй выводы первого датчика обрыва кабеля соединены соответственно с проводниками L1 и РЕ протяжённого силового кабеля; первый и второй выводы второго датчика обрыва кабеля соединены соответственно с проводниками L2 и РЕ протяжённого силового кабеля; первый и второй выводы третьего датчика обрыва кабеля соединены соответственно с проводниками L3 и РЕ протяжённого силового кабеля; при этом первый вход измерительного узла, подключенный к проводнику L1, соединён с первым входом порогового элемента и с первым нормально замкнутым контактом первого управляемого переключателя; второй вход измерительного узла, подключенный к проводнику L2, связан со вторым нормально замкнутым контактом первого управляемого переключателя; третий вход измерительного узла, подключенный к проводнику L3, соединен с третьим нормально замкнутым контактом первого управляемого переключателя; четвертый вход измерительного узла, подключенный к проводнику РЕ, соединён с общей шиной источника питания, со вторым входом порогового элемента, с первым, вторым и третьим нормально разомкнутыми контактами первого управляемого переключателя, управляющий вход которого подключён к выходу порогового элемента, а первый переключаемый контакт соединён с первым входом аналогового мультиплексора, второй вход которого соединён со вторым переключаемым контактом первого управляемого переключателя, третий переключаемый контакт которого подключён к третьему входу аналогового мультиплексора, вход управления которого соединён с первым выходом блока обработки информации, а выход аналогового мультиплексора связан с первым выводом ограничителя тока, с первым входом блока измерения, с переключаемым контактом первого управляемого ключа, нормально разомкнутый контакт которого соединён с общей шиной источника питания, а управляющий вход подключен ко второму выходу блока обработки информации, третий выход которого подключен ко второму входу блока измерения, выход которого соединен с первым входом блока обработки информации, четвертый выход которого подключен к входу управления второго управляемого переключателя, нормально разомкнутый контакт которого соединён с общей шиной источника питания, а переключаемый контакт подключен к входу блока контроля, выход которого соединён с входом управления второго управляемого ключа и со вторым входом блока обработки информации, информационный порт которого соединен с портом радиомодема передатчика, первый вывод питания которого соединён с общей шиной источника питания, а второй вывод питания подключён к переключаемому контакту второго управляемого ключа, нормально разомкнутый контакт которого соединен со вторым выводом ограничителя тока и с положительным выводом источника питания, при этом блок контроля и блок измерения измерительного узла построены на базе компаратора напряжения, источник питания измерительного узла выполнен в виде автономного источника питания, а блок оперативной сигнализации, содержит: радиомодем приемника; блок визуального отображения результатов контроля, информационный порт которого соединен с портом радиомодема приемника; источник сетевого питания, подключенный своими выходами к входам питания радиомодема и блока визуального отображения результатов контроля.

Причинно-следственная связь между техническим результатом и дополнительно введенными в устройство существенными признаками:

второго и третьего датчиков обрыва кабеля; порогового элемента; первого управляемого переключателя; аналогового мультиплексора; ограничителя тока; второго управляемого переключателя; радиомодема; блока оперативной сигнализации, оснащённого средствами дистанционного приема результатов контроля по беспроводному каналу связи; а также построение блока измерения и блока контроля на базе компаратора напряжения, состоит в следующем:

- введение в устройство второго и третьего датчиков обрыва кабеля позволяет осуществить автоматический контроль всех рабочих проводников кабеля, находящегося в месте своего штатного размещения без демонтажа подключённых к нему штатных потребителей;

- использование защитного проводника кабеля (РЕ) в качестве общего проводника для каждой из контрольных пар, состоящей либо из рабочего проводника L1 и защитного проводника РЕ, либо из рабочего проводника L2 и защитного проводника РЕ, либо из рабочего проводника L3 и защитного проводника РЕ исключает необходимость в наличии дополнительной контрольной пары проводников кабеля, предназначенной только для контроля обрыва кабеля;

-введение в измерительный узел порогового элемента и первого управляемого переключателя позволяет обеспечить защиту в автоматическом режиме электронных узлов измерительного узла от воздействия переменного фазного напряжения;

- применение компаратора напряжения в блоке контроля обрыва проводников кабеля и в блоке измерения емкости между проводниками контрольной пары кабеля существенно упрощает и ускоряет процедуру обнаружения обрыва кабеля и измерения расстояния до места обрыва

- выполнение источника питания измерительного узла в виде автономного источника питания; введение в состав измерительного узла радиомодема; введение в состав устройства блока оперативной сигнализации, обеспечивает функционирование устройства от автономного источника питания, а также возможность оперативной передачи по радиоканалу в пункт диспетчера сообщения об обнаружении обрыва кабеля.

Заявителем не были обнаружены источники информации об устройстве, имеющем всю совокупность отличительных существенных признаков, отражённых в формуле на заявляемую полезную модель. Из чего сделан вывод, что предлагаемое решение отвечает критерию НОВИЗНА.

Для проверки соответствия заявляемого изобретения критерию изобретательский уровень заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявляемого изобретения. Результаты поиска показали, что заявляемое изобретение не вытекает для специалистов явным образом из известного уровня техники. Несмотря на то, что все функционально самостоятельные отличительные признаки известны сами по себе, заявителем не обнаружено такое их сочетание, как это представлено в заявляемой совокупности. Из этого сделан вывод о соответствии заявляемого устройства критерию ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЙ УРОВЕНЬ.

Сущность заявленного технического решения поясняется графическими материалами, где на фиг.1 приведена функциональная схема устройства.

1 – измерительный узел.

2- первый датчик обрыва кабеля.

3 – второй датчик обрыва кабеля

4 – третий датчик обрыва кабеля

5 - блок оперативной сигнализации,

6 – источник питания

7- пороговый элемент

8 - первый управляемый переключатель

9 – аналоговый мультиплексор

10 - блок обработки данных

11- ограничитель тока

12- блок измерения

13- первый управляемый ключ

14- второй управляемый переключатель

15 - блок контроля

16 - второй управляемый ключ

17 –радиомодем передатчика

18- радиомодем приёмника

19- блок визуального отображения результатов контроля

20-сетевой источник питания

Сущность заявленного технического решения

Автономное устройство автоматического обнаружения обрыва проводников протяжённого силового кабеля содержит: измерительный узел 1, первый, второй, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к проводникам L1, L2, L3, PE исходящего конца кабеля; первый датчик обрыва кабеля 2 в виде резистора с известным значением сопротивления, первый и второй выводы которого подключены соответственно к проводникам L1 и РЕ входящего конца кабеля; второй датчик обрыва кабеля 3 в виде резистора с известным значением сопротивления, первый и второй выводы которого подключены соответственно к проводникам L2 и РЕ входящего конца кабеля; третий датчик обрыва кабеля 4 в виде резистора с известным значением сопротивления, первый и второй выводы которого подключены соответственно к проводникам L3 и РЕ входящего конца кабеля; при этом измерительный узел 1 содержит: источник питания 6, пороговый элемент 7, первый управляемый переключатель 8, аналоговый мультиплексор 9, блок обработки данных 10, ограничитель тока 11, блок измерения 12, первый управляемый ключ 13, второй управляемый переключатель 14, блок контроля 15, второй управляемый ключ 16, радиомодем 17, при этом первый вход измерительного узла 1 соединён с первым входом порогового элемента 7 и с первым нормально замкнутым контактом первого управляемого переключателя 8; второй вход измерительного узла 1 связан со вторым нормально замкнутым контактом первого управляемого переключателя 8; третий вход измерительного узла 1 соединен с третьим нормально замкнутым контактом первого управляемого переключателя 8; четвертый вход измерительного узла 1 соединён с общей шиной источника питания 6, со вторым входом порогового элемента 7, с первым, вторым и третьим нормально разомкнутыми контактами первого управляемого переключателя 8, управляющий вход которого подключён к выходу порогового элемента 7, а первый переключаемый контакт соединён с первым входом аналогового мультиплексора 9, второй вход которого соединён со вторым переключаемым контактом первого управляемого переключателя 8, третий переключаемый контакт которого подключён к третьему входу аналогового мультиплексора 9, вход управления которого соединён с первым выходом блока обработки данных 10, а выход аналогового мультиплексора 9 связан с первым выводом ограничителя тока 11, с первым входом блока измерения 12, с переключаемым контактом первого управляемого ключа 13, нормально разомкнутый контакт которого соединён с общей шиной блока питания 6, а управляющий вход подключен ко второму выходу блока обработки информации 10, третий выход которого подключен ко второму входу блока измерения 12, выход которого соединен с первым входом блока обработки информации 10, четвертый выход которого подключен к входу управления второго управляемого переключателя 14, нормально разомкнутый контакт которого соединён с общей шиной источника питания 6, а переключаемый контакт подключен к входу блока контроля 15, выход которого соединён с входом управления второго управляемого ключа 16 и со вторым входом блока обработки информации 10, информационный порт которого соединен с портом радиомодема передатчика 17, первый вывод питания которого соединён с общей шиной блока питания 6, а второй вывод питания подключён к переключаемому контакту второго управляемого ключа 16, нормально разомкнутый контакт которого соединен со вторым выводом ограничителя тока 9 и с положительным выводом источника питания 6, при этом блок оперативной сигнализации 5 содержит: радиомодем приемника 18, блок визуального отображения результатов контроля 19, информационный порт которого соединен с портом радиомодема приемника 18, сетевой источник питания 20, подключенный своими выходами к входам питания радиомодема приемника 18 и входам питания блока визуального отображения результатов контроля 19.

Пример реализации заявляемого изобретения.

Автономное устройство автоматического обнаружения обрыва проводников протяжённого силового кабеля может быть выполнено с использованием следующих компонентов: в качестве источника питания может быть использована батарея из морозостойких литий-полимерных или литий-железо-фосфатных аккумуляторов ( LiFeP04) напряжением 3,2В,tvrjcnm. 25000мА*ч, в качестве порогового элемента 7 и управляемого переключателя может быть использовано любое реле с обмоткой управления на переменное напряжение 230В, например, РЭК78/4 230В, РП22-4 230В, в качестве аналогового мультиплексора может быть применен четырехканальный мультиплексор модели 74HC4052BM, CD4051BE, или отечественный аналог КР1561КП2, в качестве блока обработки данных 10 может быть применён микроконтроллер модели ATMEGA328PB-AU, в качестве ограничителя тока 11 может быть использован любой прецизионный резистор С2-29В-0,5Вт 750кОм +/- 0,5% , в качестве компаратора напряжения для построения блока измерения 12 может быть использован компаратор LM293 или отечественный компаратор КР1401СА3, в качестве первого управляемого ключа 13 может быть применено твердотельное реле с нормально разомкнутыми контактами модели СРС1014N, в качестве второго управляемого переключателя 14 может быть использован управляемый SPDT переключатель MAX4544EUT-T, в качестве компаратора напряжения для построения блока контроля 15 может быть использован компаратор LM293 или отечественный компаратор КР1401СА3, в качестве второго управляемого ключа 16 может быть применено твердотельное реле с нормально разомкнутыми контактами модели СРС1014N, в качестве радиомодема передатчика 17 и радиомодема приемника 18 может быть применен радиомодем технологии LoRaWAN модели RAK811 с внешней направленной антенной для сотовой связи, модель которой подбирается с учетом условий эксплуатации, в качестве

блока визуального отображения результатов контроля 19 используется

микроконтроллер модели ATMEGA328PB-AU, подключенный к любому средству отображения информации по стандартному протоколу обмена данными, например, панель оператора графическая СП307-Р, производства компании ОВЕН, или компьютер любой модели, в качестве сетевого источника питания 20 может быть применён сетевой адаптер любой модели с выходным напряжением постоянного тока 24В ( для питания панели СП307-Р) и током нагрузки не менее 1А.

Описание работы заявляемого устройства.

Измерение проводится при обесточенном состоянии кабеля, при котором первый пороговый элемент 7 обеспечивает нормально замкнутое положение контактов первого управляемого переключателя 8. При этом, появление на проводниках кабеля фазного напряжения переменного тока в процессе выполнения им функций, предусмотренных его назначением, пороговый элемент 7 автоматически переводит контакты управляемого переключателя 8 в нормально разомкнутое положение, обеспечивая защиту входящих в состав заявляемого устройства компонентов, обеспечивая автоматическое подключение / отключение заявляемого устройства к проводникам контролируемого кабеля.

Перед началом работы проводят измерение предельной емкости (Спр1) первой контрольной пары, образуемой рабочим проводником L1 и защитным проводником РЕ, при отключенном от её проводников датчиком обрыва кабеля 2 и подключенными к проводникам остальных контрольных пар соответствующих датчиков обрыва кабеля 3 и 4. Исходными данными для проведения измерения являются: известное значение длины контролируемого проводника кабеля Lпр1 и отсутствие его обрыва перед проведением измерения.

При появлении напряжения на выходе источника питания 6 блок обработки данных 10, воздействуя на управляющий вход аналогового мультиплексора 9, подключает к его выходу первый проводник кабеля L1. После этого блок обработки данных 10 формирует на втором входе блока измерения 12 опорное напряжение, отключает посредством воздействия на управляющий вход второго управляемого переключателя 14 вход блока контроля 15 от выхода аналогового мультиплексора 9, после этого переключает контакты первого управляемого ключа 13 в нормально-замкнутое положение, что приводит к замыканию между собой первого проводника L1 и проводника PE, обеспечивая разряд накопленной между ними суммарной ёмкости, включающей емкость между проводниками L1 и PE первой контрольной пары, а также наведенные емкости остальных проводников кабеля. После временной задержки блок обработки данных 10 переводит контакты первого управляемого ключа 13 в нормально-разомкнутое положение, что приводит к нарастанию напряжения на первом входе блока измерения 12. При превышении напряжения на первом входе блока измерения 12 порогового значения, установленного блоком обработки данных 10, на выходе блока измерения формируется высокий уровень, по которому блок обработки данных 10, имея измеренное время нарастания напряжения на емкости, до значения, соответствующего одной постоянной времени (τ=RC), установленного на втором входе блока измерения 12, вычисляет и сохраняет в памяти предельное значение емкости (Спр1) при отсутствии обрыва проводников первой контрольной пары, а также значение погонной емкости контролируемой пары Спогон1= Спр1/Lпр1.

Изложенная процедура повторяется для остальных контрольных пар кабеля, образующих проводники L2 и PE, а также L3 и PE. В результате подготовки к работе в памяти блока обработки данных 10 сохраняются применительно к конкретному кабелю значения длины каждого контролируемого проводника Lпр1, Lпр2, Lпр3, предельное значение емкости каждой контрольной пары Спр1, Спр2, Спр3, значение погонной емкости для каждой контрольной пары Спогон1, Спогон2, Спогон3.

Данная процедура выполняется один раз при установке и пусконаладочных работах заявляемого устройства на объект, а также при изменении конструкции кабеля или условий его эксплуатации.

Работа заявляемого устройства сопровождается поочередным циклическим подключением к выходу аналогового мультиплексора 9 одного из его входов, на котором присутствует текущее напряжение между выбранным рабочим проводником кабеля (L1 или L2 или L3) и проводником РЕ. Данное напряжение поступает на один из входов компаратора, входящего в состав блока контроля 15 и сравнивается с пороговым напряжением, формируемым внутри блока контроля 15 из напряжения источника питания 6. При возникновении обрыва в контролируемой паре напряжение на входе блока контроля 15 резко возрастает, что приводит к формированию на выходе блока контроля 15 высокого напряжения, при обнаружении которого блок обработки данных 10 фиксирует состояние аналогового мультиплексора, при котором был обнаружен обрыв кабеля, и переводит второй управляемый переключатель 14 в положение, при котором вход блока контроля 15 отключается от выхода аналогового мультиплексора 9 и подключается к общей шине источника питания 6. После этого блок обработки данных 10 выполняет описанную выше при подготовке к работе процедуру измерения емкости контрольной пары, в которой был обнаружен обрыв в качестве Сост, а после её измерения вычисляет длину остаточного участка проводника Lпр.ост = Сост/Спогон, отсчитываемого от исходящего конца кабеля, вблизи которого расположен измерительный узел 1. Результаты измерения емкости Сост и вычисления расстояния до места обрыва остаточной длины проводника Lпр.ост, сохраняются в памяти блока обработки данных 10. После этого процесс поочередного циклического подключения к выходу аналогового мультиплексора 9 одного из его входов ограничивается переборов входов, подключаемых к контрольным парам, в которых не обнаружен обрыв проводников. Наряду с этим возникновение на выходе блока контроля высокого уровня напряжения переводит второй управляемый ключ 16 в положение нормально замкнутых контактов, что обеспечивает поступление питания на радиомодем передатчика 17, который активируется по информационному порту блоком обработки данных 10 и передаёт радиомодему приемника 18 полученные результаты контроля.

Вышеизложенные сведения показывают, что при использовании заявляемого изобретения выполнена следующая совокупность условий:

-средство, воплощающее заявляемое изобретение при его осуществлении, относится к области электрических измерений и предназначено для контроля повреждений в протяжённых кабелях, линиях связи, линиях передачи энергии, в том числе силовых линиях питания.

-средство, воплощающее заявляемое изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение технического результата, заключающегося:

в реализации автоматического контроля всех рабочих проводников находящегося в обесточенном состоянии протяжённого силового кабеля, расположенного в месте своего штатного размещения, без демонтажа подключённых к нему штатных потребителей; реализации исключения необходимости наличия в кабеле свободной от использования по назначению дополнительной пары проводников в виде контрольной пары, предназначенной исключительно для осуществления контроля целостности кабеля; реализации защиты входных цепей измерительного узла от воздействия переменного фазного напряжения; реализации упрощения и ускорения процедуры определения обрыва кабеля, измерения остаточной электрической емкости уцелевшего после обрыва участка контрольной пары, определения расстояния до места обрыва; реализации функционирования устройства от автономного источника питания, а также возможности оперативной передачи по радиоканалу в пункт диспетчера сообщения об обнаружении обрыва кабеля.

Для заявляемого устройства, в том виде, в котором оно охарактеризовано в изложенной формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью средств, описанных в заявке, следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ.

Claims (1)

1. Автономное устройство автоматического обнаружения обрыва проводников протяжённого силового кабеля, содержащее: измерительный узел, подключённый к проводникам исходящего конца протяжённого силового кабеля; датчик обрыва кабеля в виде резистора с известным значением сопротивления, подключённый своими выводами к проводникам входящего конца кабеля; при этом измерительный узел содержит: источник питания, блок контроля, блок измерения, блок обработки информации, первый управляемый ключ, второй управляемый ключ, отличающееся тем, что в него дополнительно введены: второй и третий датчики обрыва кабеля, а также блок оперативной сигнализации, при этом в измерительный узел дополнительно введены: пороговый элемент, первый управляемый переключатель, аналоговый мультиплексор, ограничитель тока, второй управляемый переключатель, радиомодем передатчика, наряду с этим первый и второй выводы первого датчика обрыва кабеля соединены соответственно с проводниками L1 и РЕ протяжённого силового кабеля; первый и второй выводы второго датчика обрыва кабеля соединены соответственно с проводниками L2 и РЕ протяжённого силового кабеля; первый и второй выводы третьего датчика обрыва кабеля соединены соответственно с проводниками L3 и РЕ протяжённого силового кабеля; при этом первый вход измерительного узла, подключенный к проводнику L1, соединён с первым входом порогового элемента и с первым нормально замкнутым контактом первого управляемого переключателя; второй вход измерительного узла, подключенный к проводнику L2, связан со вторым нормально замкнутым контактом первого управляемого переключателя; третий вход измерительного узла, подключенный к проводнику L3, соединен с третьим нормально замкнутым контактом первого управляемого переключателя; четвертый вход измерительного узла, подключенный к проводнику РЕ, соединён с общей шиной источника питания, со вторым входом порогового элемента, с первым, вторым и третьим нормально разомкнутыми контактами первого управляемого переключателя, управляющий вход которого подключён к выходу порогового элемента, а первый переключаемый контакт соединён с первым входом аналогового мультиплексора, второй вход которого соединён со вторым переключаемым контактом первого управляемого переключателя, третий переключаемый контакт которого подключён к третьему входу аналогового мультиплексора, вход управления которого соединён с первым выходом блока обработки информации, а выход аналогового мультиплексора связан с первым выводом ограничителя тока, с первым входом блока измерения, с переключаемым контактом первого управляемого ключа, нормально разомкнутый контакт которого соединён с общей шиной источника питания, а управляющий вход подключен ко второму выходу блока обработки информации, третий выход которого подключен ко второму входу блока измерения, выход которого соединен с первым входом блока обработки информации, четвертый выход которого подключен к входу управления второго управляемого переключателя, нормально разомкнутый контакт которого соединён с общей шиной источника питания, а переключаемый контакт подключен к входу блока контроля, выход которого соединён с входом управления второго управляемого ключа и со вторым входом блока обработки информации, информационный порт которого соединен с портом радиомодема передатчика, первый вывод питания которого соединён с общей шиной источника питания, а второй вывод питания подключён к переключаемому контакту второго управляемого ключа, нормально разомкнутый контакт которого соединен со вторым выводом ограничителя тока и с положительным выводом источника питания, при этом блок контроля и блок измерения измерительного узла построены на базе компаратора напряжения, источник питания измерительного узла выполнен в виде автономного источника питания, а блок оперативной сигнализации содержит: радиомодем приемника; блок визуального отображения результатов контроля, информационный порт которого соединен с портом радиомодема приемника; источник сетевого питания, подключенный своими выходами к входам питания радиомодема и блока визуального отображения результатов контроля.