SU1278737A1 - Устройство дл уточнени места электрического пробо изол ции кабел - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике. Может быть испо11ьзовано дл  обнаружени  места пониженной электрической прочности изол ции кабел , расположенного в грунте. Цель изобретени  - повышение достоверности обнаружени  места. Достигаетс  путем увеличени  помехозащищенности . Дл  этого в передакщую часть устройства введены последовательно соединенные генератор 13, ключевой элемент 14 и согласующий усилитель 15. На чертеже также показаны блок 1 питани , блок 2 установки величины высокого напр жени , высоковольтный преобразователь 3, переключатель 4, блок 5 накопительных конденсаторов, вьгходные 6 и 1-6, индикатор 7 выходного напр жени , делитель 8 напр жени , детектор 9 экстремума, состо щий из дифференциального элемента 10 и формкрос 11 импульсов, триггер 12, & счетчик 17, формирователь 18 импуль (Л сов сброса и переключатель 19. Схема приемной части устройства приводитс  в описании изобретени , 5 ил.

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  обнаружени  места пониженной электрической прочности изол ции кабел , расположенного в грунте. Цель изобретени  - повышение дос товерности обнаружени  места путем увеличени  помехозащищенности. На фиг. 1 представлена схема передающей части устройства; на фиг. 2 - схема приемной части устройства; на фиг. 3 - временные диаграммы , по сн ющие работу устройст ва; на фиг. 4 - схема детектора экс тремума, вариант; на фиг. 5 - схема блока нормировани  сигналов, вариант . Устройство содержит в передающей ,части (фиг. 1) последовательно соединенные блок 1 питани , блок 2 установки величины высокого.напр жени , высоковольтный преобразователь 3, первый переключатель А, бло 5 накопительных конденсаторов, первую выходную клемму 6, кроме того, индикатор 7 выходного напр жени , соединенный с выходной клеммой 6, делитель 8 напр жени , детектор 9 экстремума, включающий в себ после довательно соединенные дифференцирующий элемент 10 и первьй формирователь 11 импульсов, первый триггер 12, генератор 13, первый ключевой элемент 14, согласующий усилитель 15, вторую вьсходную клемму 16, второй счетчик 17, формирователь 18 импульсов сброса, второй переключатель 19, делитель 20 частоты; в при емной части (фиг. 2) - последовательное соединенные первый преобразователь 21, первый усилитель 22-, кроме того, первый блок 23 нормировани  сигнала временной селектор 2 первый счетчик 25, блок 26 оператив ной пам ти, формирователь 27 времен ного интервала, цифровой индикатор 28, последовательно соединенные вто рой преобразователь 29 и второй уси литель 30, второй блок 31 нормировани  сигнала, элемент И 32, второй триггер 33, блок 34 выделени  пер . вого импульса, включающий в себ  по следовательно соединенные формирова тели 35 и 36 импульсов. Второй блок 31 нормировани  сигнала включает в себ  выделитель 37 модул  и первый пороговый элемент 7« 38, временной селектор 24 включает в себ  последовательно соединенные дифференцирующий элемент 39,; селектор 40 частоты, второй поро.говый элемент 41, сумматор 42, электроакустический преобразователь 43. Детектор 9 экстремума (фиг. 4) может быть вьшолнен как последовательно соединенные пиковый детектор 44 и первый компаратор 45, а также ключевой элемент 46, вход которого соединен с выходом триггера 12, а выход - со вторым входом пикового детектора 44, второй вход которого  вл етс  входом блока 9 и соединен со вторым входом компаратора 45, выход которого  вл етс  выходом блока 9. Блок 23 нормировани  сигнала (фиг. 5) содержит второй 47 и третий 48 компараторы, первые входы которых объединены и соединены с входом блока 23, а вторые входы соединены с соответствующими разнопол рными Ьходами источника 49 опорного напр жени , выходы компараторов 47 и 48 через элемент ИЛИ 50 соединены с выходом блока 23. Выход согласующего усилител  15 соединен со второй выходной клеммой 16, первьй 4 и второй 19 переключатели св заны между собой механически5 выход блока 5 накопительных конден-. саторов через последовательно соединенные делитель 8 напр жени  и детектор 9 экстремума соединен с установочным входом триггера 12, выход которого соединен с управл ющим входом первого ключевого элемента 14, выход которого соединен.со счетным входом второго счетчика 17 и первым входом согласующего усилител  15, выход второго счетчика 17 через формирователь 18 импульсов сброса соединен с входами сброса счетчика 17 и первого триггера 12. Выход первого усилител  22 через последовательно соединенные первьй блок 23 нормировани  сигнала и временной селектор 24 соединен со счетным входом первого г счетчика 25 и входом блока 34 вьщеЛенин первого импульса, выход которого соединен с установочным входом второго триггера 33 и с входом сброса счетчика 25, информационные выходы которого соединены с соответствующими входами формировател  27 временного интервала и блока 26 оперативной пам ти, выходы которого соединены с входами цифрового индикатора 28, выход второго усилител  30 через второй блок 3.1 нормировани  сигнала соединен с первым входом элемента И 32, второй и третий вход которого соединены соответственно с выходом второго триггера 33 и выходом формировател  27 временного интервала, выход элемента И 32 соединен с входом сброса второго триг гера 33 и входом записи блока 26 оперативной пам ти, выходы усилителей 22 и ,30 соединены через сумматор 42 с входом электроакустическог преобразовател  A3. Устройство работает следующим образом. После определени  известными методами , например с помощью кабельного моста, границ участка вдоль трассы кабел , в пределах которого понижено сопротивление изол ции кабел , первый оператор в доступном месте (в НУПе или в вскрытой муфте) подключает (фиг. 1) выходные клеммы передающей части к кабелю: клемму 6 - к элементам конструкции кабел  с пониженной электрической прочностью изол ции, клемму 16 - к незадей ствованной паре, или к жиле или оболочке кабел  и земле. При включении передающей части устройства происходит сброс счетчика 17 и установка триггера 12 в сос то ние, при котором его выходной си нал размыкает ключевой элемент 14. Переключатели 4 и 19 устанавливаютс в верхнее (фиг. 1) положение. При этом непрерьганый сигнал генератора 13 частотой f/., равной нескольким д с ткам килогерц, поделенный делителем 20 с коэффициентом делени  m до частоты звукового диапазона, через согласующий усилитель 15 поступает с выходной клеммы Т6 в кабель (фиг. За). При движении второго оператора вдоль трассы к участку с пониженной электрической прочностью изол ции кабел  переменное электромагнитное поле, окружающее кабель, воспринима етс  преобразователем 21 приемной части (фиг. 2), усиливаетс  усилителем 22 и индицируетс  акустически индикатором 43. Наибольший уровень акустического сигнала соответствует расположению преобразовател  21 на .поверхности грунта точно над кабеле что позвол ет оператору следовать по трассе кабел . По достижении предварительно определенного участка повреждени  кабел  второй оператор устанавливает на грунт преобразователь 29 и сигнализирует (например, оптически) первому оператору о необходимости подачи в кабель испытательного напр жени . Первый оператор, установив с помощью блока 2 величину высокого напр жени  в соответствии с техническими услови ми на кабель, переводит переключатели 4 и 19 в нижнее положение . При этом (фиг. За) прекрал5аетс  подача в кабель низкочастотного сигнала, одновременно накопительные конденсаторы блока 5 зар жаютс  до напр жени , при котором в месте пониженной электрической прочности изол ции кабел  возникает искровой пробой. Отраженна  волна тока пробо , достига  передающей части .устройства, приводит к резкому падению напр жени  на его,выходной клемме 6 и соответственно на выходах блока 5 и делител  8 напр жени  (фиг. 36). Дифференцирующий элемент 10 выдел ет момент времени, соответствующий экстремальному значению величины напр жени  на выходе блока 5, в результате чего на выходе формировател  11 и детектора 9 возникает импульсный сигнал (фиг. Зв), устанавливающий триггер 12 в состо ние, при котором его выходной сигнал (фиг. Зг).замыкает ключевой элемент 14. При этом выходной сигнал генератора 13 через элемент 14 и согласующий усилитель 15 поступает на клемму 16 (фиг. За). С выхода ключевого элемента 14 сигнал генератора 13 поступает на счетный вход счетчика 17, максимальна  емкость которого N . При пере полнении счетчика 17 его выходкой сигнал через формирователь 18 импульсов сброса сбрасывает счетчик 17 и возвращает триггер 12 в исходное состо ние , при котором ключевой элемент 14 разомкнут. Таким образом, начина  с момента времени t, соответствующего экстремальному значению напр жени  на конденсаторах блока 5, с клеммы 16 в кабель поступает N периодов сигнала частотой f При резком уменьшении показаний индикатора 7, возникак цем при искровом пробое, первьй оператор устанавливает переключатели 4 и 19 в верхнее положение, при этом возобно л етс  подача низкочастотного сигнала в кабель, сигнализирующа  второму оператору об искровом пробое изол ции кабел . Электрический сигнал частотой f принимаетс  и усиливаетс  соответственно преобразователем 21 и усилителем 22 приемной части (фиг. Зд) Далее выделитель 37 модуль вьщел ет абсолютную величину поступающего на вход блока 23 сигнала. Если мгно венное значение сигнала превьшает порог Up срабатывани  порогового элемента 38, он формирует импульс с нормированной амплитудой. В результате исключаетс  прием сигналов эле тромагнитных помех (ЭП), амплитуды которых менее порога срабатывани  элемента 38. Последовательность импульсов с нормированной амплитудой (фиг. Зе) с выхода блока 23 поступает в селектор 24, в котором дифференцирующий элемент 39 вьщел ет фронты импульсов (фиг. Зж), а селектор 40 частоты следовани  и пороговый элемент 41 с пороговым напр жением U пропускают на выход селектора 24 только те импульсы, частоты следова ни  которых F равна удвоенной частоте f генератора 13. Импульсные последовательности на выходах селек тора 40 и элемента 41 показаны на фиг. 3 3 и Зи соответственно, приче последн   содержит () импульсов . Сигналы импульсных ЭП, регул р ное повторение которых с частотой следовани  f маловеро тно, на выхо де селектора 24 отсутствуют. Формирователь 35 при поступлении на его вход.первого импульса по следовательности (фиг, Зи) формируе импульс (фиг. Зк) длительностью t, большей, чем врем  передачи передаю щей частью сигнала частотой f , то есть t ° фронту этого им пульса на выходе формировател  36 формируетс  импульс малой длительности t (фиг. 3л), которьй устанавливает счетчик 25 и триггер 33 в исходные состо ни , после чего на 76 чинаетс  счет счетчиком 25 числа импульсов последовательности, поступающей на его счетный вход. Текуща  информаци  о числе поступивших на вход счетчика 25 импульсов в виде параллельного кода по шинам данных поступает на информационные входы блока 26 и формировател  27 временного интервала. Возникший при искровом пробое в кабеле акустический сигнал (АС) воспринимаетс  преобразователем 29, преобразуетс  им в электрический сигнал и усиливаетс  усилителем 30 ( фиг. 3м). Далее в блоке 31 выделитель 37 модул  выдел ет абсолютную величину сигнала (фиг. Зн), и пороговьй элемент 38 из первой полуволны формирует одиночный импульс (фиг. Зо), поступающий с выхода блока 31 на первьй вход трехвходового элемента И 32. Вьщеление абсолютной величины АС повьш1ает точность регистрации момента времени t, соответствующего фронту первой полуволны сигнала, независимо от ее пол рности. Дл  повьшени  достоверности работы устройства регистраци  приема АС искрового пробо  с учетом запаздывани  момента t его приема относительно момента t пробо  осуществл етс  только во временном интервале , ограниченном пределами t .,, и -амакс Значение нижнего предела определ етс  минимальным временем достижени  акустической волной искрового пробо  поверхности грунта t -аммн Va где h - глубина залегани  кабел  в грунте, м;; V - скорость распространени  акустической волны в грунте (У й4000 м/с). Значение верхнего предела определ етс  прин той ДД1Я приемной части зоной ограничени  искрового пробо  где R - наибольший радиус зоны ограничени  искрового пробо , м. Однако, если АС пробо  прин т в момент времени , регистраци  всех последукицих прин тых АС исключена . Пределы временного интервала Atj регистрации АС установлены соответствующим алгоритмом работы формировател  27, элемента И 32 и триггера 33.

Очевидно, что врем , отсчитываемое от момента t, численно равно произведению числа введенных в счетчик 25 импульсов на период повторени  этих импульсов. Текуща  информаци  об этом времени в виде цифрового кода с информационных выходов счетчика 25 по шинам данных поступает на соответствующие входы блока 26 и формировател  27, который из кода текущего времени формирует разрешающий сигнал (фиг. Зп), поданный на второй вход элемента1 32. Длительность этого сигнала ограничена пределами временного интервала и t

амйис л мин

Сигнал разрешени  прохождени  через элемент И 32 только первого импульса АС (фиг. Эр) формируетс  триггером 33 и с его выхода поступает на третий вход элемента И 32.

Только при совпадении во времени сигналов на трех входах элемента И 32 его выходной импульс (фиг. Зо) поступает на вход записи блока 26 оперативной пам ти. При этом текуща  информаци  о времени, прошедшем с момента t,, фиксируетс  блоком 26 и индицируетс  в цифровом виде индикатора 28.

Одновременно выходным импульсом элемента 32 триггер 33 устанавливаетс  в исходное состо ние, и его выходной сигнал запрещает дальнейшее прохождение АС через элемент 32.

Если по какой-либо причине АС искрового пробо  преобразователем 29 не восприн т, разрешающий сигнал на третьем входе элемента И 32 присутствует . В то же врем  счетчик 25, емкость которого N 2N , отсчитав N, импульсов, переполн етс  и начинает новый цикл счета, в процессе которого он подсчитывает (2N -N,)-N импульсов. Такого числа импульсов недостаточно дл  формировани  на выходе счетчика 25 кода, по которому формирователь 27 формирует разрешающий сигнал, отсюда исключена возможность формировани  на выходе элемента И 32 ложных импульсов, чем увеличиваетс  помехозащищенность и повьш1аетс  достоверность приема АС искрового пробо .

При возникновении последующего искрового пробо  цикл измерени  времени запаздывани  АС пробо  повтор етс .

г При определенном выборе значени  частоты генератора 13 индикатор 28 индицирует рассто ние S до места искрового пробо .

Больша  точность измерени  может

O быть достигнута при перемещении преобразовател  29 в пределах зоны обнаружени  по трассе кабел  в направлении искрового пробо  до получени  минимального показани  цифрового

5 индикатора, соответствующего глубине залегани  кабел .

В варианте выполнени  детектора экстремума (фиг. 4) при зар де накопительных конденсаторов блока 5

0 (фиг. 36) по экспоненциальному закону возрастает напр жение на выходе пикового детектора 44 и на обоих входах компаратора 45. При резком падении напр жени  на накопитель-

5 ных конденсаторах в момент времени tg на выходе компаратора 45 возникает перепад напр жени , устанавливающий триггер 12 в состо ние, при котором его выходной сигнал замыкает

0 ключевой элемент 46. При этом пиковый детектор 44 сбрасываетс , и на выходе, компаратора 45 заканчиваетс  формирование импульса (фиг. Зв). В варианте выполнени  блоков 23

5 и 31 нормировани  сигнала (фиг. 5) при равенстве мгновенного значени  напр жени  сигнала (с учетом его знака) на входе блока соответствукмдему напр жению tU источника 49 опор0 ного напр жени  один из компараторов 47 или 48 формирует импульс напр жени . При этом на выходе элемента ШШ 50 формируетс  импульс с нормированной амплитудой, соот ветст5 вующий по времени положительной или отрицательной полуволне сигнала на входе блока (фиг. Зе).

В основу работы устройства положена передача: по обследуемому кабелю

Claims (1)

1. 0 от передающей к приемной части в определенной последовательности электрических сигналов: сигнала частотой f /m, используемого вторым оператором дл  поиска трассы кабел  и слеже5 ни  за ней, в результате чего отпадает необходимость в применении дл  этих целей специальных трассовых приборов; временное прекращание и дальнейшее возобновление подачи в кабель сигнала частотой , информирующего второго оператора соответствен но о подаче в кабель высокого напр  жени  и о происшедшем искровом пробое , что равноценно передаче специальных служебных сигналов без организации специальной телефонной св зи между операторами; начало подачи в кабель сигнала частотой f , несущего информацию о моменте t возни новени  искрового пробо , с которог в приемной части начинаетс  отсчет времени t запаздывани  приема АС пробо ; передача сигнала частотой f J. , обладающего строго нормированньми параметрами, что позвол ет однозначно отличать его от сигналов ЭП, а также производить с высокой точностью измерение рассто ни  до места возникновени  искрового пробо , кроме того этот сигнал используетс  дл  формировани  высокостабильного временного интервала с целью повьшени  помехозащищенности устройства. Формула изобретени Устройство дл  уточнени  места электрического пробо  изол ции кабел , содержащее в передающей части источник высокого напр жени  посто нного тока, включающий последова тельно соединенные блок питани , блок установки величины высокого на пр жени , высоковольтный преобразователь , первый переключатель, блок накопительных конденсаторов, выход которого соединен с индикатором выходного напр жени  и с первой выходной клеммой устройства, а в приемной части - индикатор места пробо включающий последовательно соединен ные первый преобразователь и первьй усилитель, последовательно соединенные второй преобразователь и второй усилитель, а также первьй счетчик, цифровой индикатор и электроакустический преобразователь, отличающеес  тем, что, с целью повышени  достоверности, в передающую часть введены последовательно соединенные генератор, ключе вой элемент и согласующий усилитель выход которого соединен с второй выходной клеммой, делитель напр жени ,, детектор экстремума, первьй триггер второй счетчик, формирователь импульсов сброса, делитель частоты и второй переключатель, первый и второй переключатели св заны между собой механически, выход блока накопительных конденсаторов через последовaтeль o соединенные делитель напр жени  и детектор экстремума соединен с установочным входом первого триггера , выход которого соединен с управл ющим входом второго счетчика и первым входом согласук дего усилител , выход второго счетчика через формирователь импульсов сброса соединен со входами сброса второго счетчика и первого триггера, а в приемную часть введены сумматор, первый и второй блоки нормировани  сигнала, временной селектор, блок выделени  пер- вого импульса, второй триггер, элемент И, формирователь временного интервала и блок оперативной пам ти, причем выход первого усилител  через последовательно соединенные первый блок нормировани  сигнала и временной селектор соединен со счетным входом первого счетчика и входом блока выделени  первого импульса, выход которого соединен с установочным входом второго триггера и с входом сброса первого счетчика, информационные выходы которого соединены с соответствующими входами формировател  временного интервала и блока оперативной пам ти, выходы которого соединены с входами цифрового индикатора, а выход второго усилител  через второй блок нормировани  сигнала соединен с первым входом элемента И, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом второго триггера и выходом формировател  временного интервала, выход элемента И соединен с входом сброса второго триггера и входом записи блока Оперативной пам ти, вькоды первого и второго усилителей соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого соединен с входом электроакустического преобразовател .

   тШ-ЛЛЛЛАЛЛЛЛЛЛЛЛЛЛЛЛЛ

   фиг.З

   ФигЛ

   Фиг. 5