Устройство для определения мест повреждений кабельных линий

 

Использование: в электротехнике при поиске мест повреждений силовых кабелей акустическим методом. Сущность изобретения: устройство содержит акустический преобразователь 1, индукционный преобразователь 2, усилители 3, 4, транзисторы 5, 6, одновибратор 7, индикатор 8, две шины питания. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при поиске мест повреждений силовых кабелей акустическим методом.

Известны устройства для определения мест повреждений кабельных линий, представляющие собой приемники электрических сигналов звуковой частоты. Такой приемник состоит из индукционного датчика, усилителя, индикатора и источника питания (Проспект: Передвижная высоковольтная лаборатория ПВЛ-УК-10. - М. : СПО Союзтехэнерго, 1985).

Недостатками устройства являются значительные массогабаритные показатели из-за требуемой большой мощности при поиске мест повреждений в условиях сильных электромагнитных индустриальных помех и глубоких залеганиях кабеля в грунте.

Известны также устройства для определения мест повреждений кабельных линий в виде акустических приемников сигналов, создаваемых в месте повреждения эффектом разряда импульсного конденсатора (Энергетик, 1979, N 11, с. 28, Проспекты: Передвижная высоковольтная лаборатория ПВЛ-УК-10, - М. : СПО Союзтехэнерго, 1985, с. 1-2; Комплексная автоматизированная установка для выявления дефектной изоляции кабелей АУПК 3/10. - М. : СПО Союзтехэнерго, 1987, с. 1-2).

Основным недостатком как первых, так и вторых устройств является невозможность в ряде случаев (до 50% от общего числа повреждений) четкого определения места повреждения, пользуясь только одним устройством. Кроме того, для применения индукционного приемника сопротивление в месте повреждения должно быть снижено до единиц ом (в пределе - до металлического контакта между жилами кабеля), что в свою очередь существенно снижает эффективность последующего применения акустического приемника, а также усложняет выполнение восстановительного ремонта кабеля. Использование только акустического приемника часто не дает ожидаемого эффекта из-за сильных акустических помех на трассах кабельных линий в городах и на промышленных предприятиях.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для определения мест повреждений кабельных линий КАИ-80, содержащее совмещенные индукционный и акустический приемники и состоящее из индукционного и акустического преобразователей, усилителя, индикатора и источника питания (Техническое описание и инструкция по эксплуатации поискового комплекта КАИ-80. Завод "Электроавтоматика", Львов 1988).

Устройству присущи все выше перечисленные недостатки такого рода устройств, так как индукционный и акустический приемники в нем используются раздельно с попеременным подключением к усилителю индукционного или акустического датчика в зависимости от того, какой генератор (тока звуковой частоты или импульсный) подключен к кабелю.

Известно также предложение повысить помехоустойчивость акустического приемника путем использования двух каналов (акустического и индукционного) по структуре, показанной на рис. 9.9 в книге Шалыт Г. М. Определение мест повреждений в электрических сетях. М. , 1982. Однако такое устройство, взятое в качестве прототипа, обладает по меньшей мере двумя серьезными недостатками. Во-первых, несмотря на сокращение времени включенного состояния акустического датчика, ложные срабатывания индикатора не исключаются, особенно на значительном удалении от места повреждения, т. е. там, где этих срабатываний не должно быть. Во-вторых, практически трудно обеспечить приемлемое схемотехническое решение построения ключа 7, передающего сигналы малого уровня (не более сотых долей вольта).

Целью изобретения является повышение надежности и эффективности поиска мест повреждений на основе применения только акустического метода.

Для достижения цели в предлагаемом устройстве использованы индукционный и акустический преобразователи, подключенные к двухканальному усилителю (например, микросхема К 548 УН 1 А) с общим питанием, на выходе которого реализуется логическая операция И, и сигнал через одновибратор поступает на вход индикатора места повреждения. Так как оба преобразователя фиксируют различные проявления (акустическое и индукционное) одного и того же сигнала от импульсного блока, срабатывание индикатора возможно только при совпадении этих сигналов в моменты разряда импульсного блока или при одновременном совпадении электромагнитного сигнала и акустической помехи.

Следует отметить, что полезный сигнал воспринимается индукционным датчиком по всей длине линии (продолжительность импульса 1-3 мс) и условия для срабатывания индикатора повреждения создаются при размещении акустического датчика в месте повреждения или при воздействии акустической помехи. При практическом определении вероятности совпадения помехи и сигнала от индукционного датчика использовалось отношение суммарной продолжительности воздействия помех к промежутку времени между двумя смежными разрядами (менее 0,02). Поэтому срабатывание индикатора в зоне повреждения кабельной линии гарантируется с вероятностью не ниже 0,98 даже при наличии помех, уровни которых могут превышать уровень полезного сигнала.

Введение в схему устройства новых элементов и связей отвечает критерию "новизна". Проведенный анализ патентной и научно-технической литературы показал, что известные технические решения не позволяют надежно определять место повреждения в кабельных линиях при наличии промышленных помех и обладают при этом значительными массогабаритными показателями. В предлагаемом устройстве впервые использован принцип фиксации совпадения во времени различных сигналов от одного и того же источника, что позволяет повысить эффективность поиска мест повреждений в условиях помех и считать данное техническое решение соответствующим критерию "существенные отличия".

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство подключается к источнику питания и содержит акустический преобразователь (пьезоэлемент) 1, первый усилитель 3, индукционный преобразователь (антенна) 2, второй усилитель 4, первый транзистор 5, второй транзистор 6, одновибратор 7 и индикатор 8 повреждения (светодиод).

Устройство работает следующим образом.

При подключении к поврежденной кабельной линии акустического блока электромагнитный сигнал фиксируется индукционным преобразователем 2 по всей длине кабельной линии и поступает на вход второго усилителя 4. Этот сигнал на выходе второго усилителя открывает второй транзистор 6. Однако вдали от места повреждения сигнал акустическим преобразователем 1 не фиксируется, отсутствует сигнал на выходе первого усилителя 3, первый транзистор 5 закрыт и индикатор 8 не срабатывает.

При помещении акустического датчика в зону повреждения сигнал на выходе первого усилителя 3 открывает первый транзистор 5, соединенный с вторым транзистором 6, который открывается своим сигналом с выхода второго усилителя 4, и по логической схеме И происходит срабатывание одновибратора 7 и индикатора 8. Необходимость использования одновибратора вызвана небольшой продолжительностью разрядного импульса (1-3 мс). Продолжительность сигнала на выходе одновибратора 7 устанавливается в пределах 0,2-0,3 с. Первый и второй усилители 3 и 4 представляют собой отдельные каналы усилителя с общим питанием.

При совпадении воздействий акустической помехи с импульсным сигналом на выходе второго усилителя 4 может также произойти срабатывание устройства, но вероятность такого совпадения не превышает 0,02 и, следовательно, надежная работа устройства гарантируется с вероятностью не ниже 0,98.

Таким образом, предлагаемое устройство имеет более высокие эксплуатационные характеристики, надежно работает в условиях помех и позволяет существенно повысить эффективность использования акустического метода определения мест повреждений кабельных линий. (56) Шалыт Г. М. Определение мест повреждения в электрических сетях. М. : Энергоиздат, 1982, с. 296, 297, рис. 9.9.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТ ПОВРЕЖДЕНИЙ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ , содеpжащее акустический пpеобpазователь, пеpвый и втоpой выводы котоpого соединены с пеpвым входом пеpвого усилителя и с пеpвой шиной питания соответственно, индукционный пpеобpазователь, пеpвый и втоpой выводы котоpого соединены с пеpвым входом втоpого усилителя и с пеpвой шиной питания соответственно, втоpой и тpетий входы пеpвого и втоpого усилителей соединены с пеpвой и втоpой шинами питания соответственно, ключ, индикатоp, пеpвый вывод котоpого соединен с пеpвой шиной питания, отличающееся тем, что, в него дополнительно введен одновибpатоp, ключ выполнен на двух тpанзистоpах, пpи этом эмиттеp пеpвого тpанзистоpа соединен с пеpвой шиной питания, коллектоp пеpвого тpанзистоpа соединен с эмиттеpом втоpого тpанзистоpа, коллектоp втоpого тpанзистоpа соединен с пеpвым входом одновибpатоpа, втоpой, тpетий и четвеpтый входы котоpого соединены с втоpой и с пеpвой шиной питания соответственно, выход одновибpатоpа соединен с втоpым выводом индикатоpа, база пеpвого и база втоpого тpанзистоpов соединены с выходом пеpвого и втоpого усилителей соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1