Способ определепия расстояния до места повреждепия воздушных и кабельных линий

 

ОП ИСАН И Е

ИЗОЬГЕт ЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №.Ц. Кл. G Olr 31/11

Заявлено 06Х.1967 (№ 1159654/24-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 04ЛХ.1972. Бюллстень ¹ 26

Дата опубликования описания З.XI.1972

Комитет «а делам ив«бр«тоний и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.317.333.4(088.8) Автор изобретения

В. А. Половников

Заявитель

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО МЕСТА

ПОВРЕЖДЕНИЯ ВОЗДУШНЫХ И КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ

Известен способ определения расстояния до места повреждения воздушных и кабельных линий, основанный на многократной посылке в линию зондирующего импульса, воспроизведении импульсной характеристики на индикаторном устройстве и определении указанного расстояния по времени запаздывания отраженного импульса.

Одним из основных недостатков этого способа является то, что изображения, накладываясь друг на друга, не совпадают, так как в измеряемой линии имеются дополнительные электрические процессы, несинхронные зондирующим импульсам. Таким образом, картина на экране ЭЛТ получается неустойчивой, что в значительной степени затрудняет отсчет, а в некоторых случаях делает его вообще невозможным, так как отраженный импульс в результате распространения по линии уменьшается по амплитуде и трудно различается среди помех. Для получения отраженного импульса, превосходящего помеху, необходимо зондировать линию импульсом значительной амплитуды, что в ряде случаев невозможно, потому что к линии может быть подключена аппаратура, труднодоступная для отключения и не допускающая перенапряжения.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность определения места повреждения. Это достигается тем, что индикаторное устройство периодически подключают к линии на время, значительно меньшее длительности зондирующего импульса, измеряют напряжение принятото сигнала, и по его среднему значению, от5 личному от нуля, определяют время запаздывания отраженного импульса.

На фиг. 1 показана схема устройства, реализующего описываемый способ; на фиг. 2— схема измерительного устройства; на фиг. 3—

10 осциллограмма импульсов.

Устройство включает генератор зондирующих импульсов 1, сдвигающее устройство 2, измерительное устройство 8, интегрирующее устройство 4, усилитель 5 и интегратор 6.

15 Линию после посылки в нее зондирующего импульса можно рассматривать как генератор напряжения, огибающая которого является функцией состояния линии.

На осциллограмме неотклонение линии от

20 среднего значения говорит об отсутствии напряжения в данный момент времени. Следовательно, мгновенное значение напряжения с момента времени Lg до 4 равно U.

При t=/з и /=/4 напряжение равно нулю, 25 а с момента 4 до 4 оно равно U", причем имеет обратный знак. Поэтому, если процесс зондирования линии — периодический процесс, а мгновенное значение напряжения измеряют в моменты, строго определенные отно30 сительно момента посылки в линию зондиру261566

40

1„= — Vt„

3 ющего импульса, то в идеальном случае (линии без помех) получают одни и те же значения напряжения.

Реальная линия имеет помехи, поэтому на полезный сигнал накладывается сигнал-помеха. Амплитуда приходящего сигнала равна

= ист ампом, где U„, истинное значение напряжения отраженного импульса, U„,„— значение напряжения помехи.

Так как процесс зондирования — периодический процесс, время сдвига для каждого периода — постоянно, амплитуда зондирующего импульса — — постоянна, расстояние до повреждения — также постоянно, то мгновенное значение U„„— величина постоянная.

U,.„воздействует несинхронно с генератором зондирующих импульсов, поэтому при количестве измерений, стремящемся к бесконечности, среднеарифметическое значение Urroi> стремится к нулю (попадание в момент измерения — U o —— + Uoo,,r равновероятно), а среднеарифметическое значение U». — к Уист.

При числе измерений, стремящемся к бесконечности, возможно применение маломощного генератора зондирующих импульсов и усилителя с большим коэффициентом усиленияя.

Изменяя время сдвига измерения от нуля (времени измеряется относительно зондирующего импульса) до t, равного или более двойного времени распространения зондирующего импульса в линии со скоростью, обеспечивающей стремление U z к U„.„c„, è фиксируя индикатором напряжение, отличное от нуля, расстояние до места повреждения определяют по формуле где V — скорость распространения импульса в линии, 4 — время сдвига момента измерения напряжения относительно момента посылки зондирующего импульса.

В отличие от известного способа, где воспроизведению на ЭЛТ подвергается каждый процесс, полностью или частично сдвинутый относительно зондирующего импульса на определенное время задержки, и характер повреждения определяется выбросом вверх или вниз, в предлагаемом способе измерению подлежит среднеарифметическое значение напряжения в определенной точке импульсной характеристики измеряемой линии, и используют операции определения момента замера напряжения, а также операции определения характера повреждения величиной и знаком напряжения.

Генератор зондирующих импульсов 1 выдает с определенной частотой электрические импульсы, которыми зондируется измеряемая

З0

З5

4 линия, и запускает ".двигающее устройство 2, которым определяется момент измерения напряжения. Сдвигающее устройство снабжено датчиком времени сдвига момента измерения напряжения относительно зондирующего импульса, в качестве которого может быть использован, например, вольтметр. Шкалу вольтметра ввиду линейной зависимости 1,. и

t .можно калибровать в единицах длины, причем вход вольтметра закрыт и открывается после момента генерирования зондирующего импульса через время, равное t,.

При этом: а) вход вольтметра находится в открытом состоянии, а время, равное /4, значительно меньше, чем длителbHость зондирующего импуль" а; б) вход вольтметра открывается один раз в такт, т. е. при каждом срабатывании генератора зондирующего импульса открывается вход вольтметра; в) время сдвига момента измерения напряжения t может изменяться от нуля до

/с )tpacop где /риси — время двойного пробега зондирующим импульсом измеряемого кабеля при исправном кабеле; г) устройство, осуществляющее сдвиг момента измерения напряжения, снабжено шкалой и управляется оператором вручную, Изменение времени t, от нуля происходит через интервалы времени, равные времени индикации вольтметра: а) to=0; б) с = 1 4 4.и, в) tc = 24 tз.и, t ) с = 3t4 4з.и, K) t ñ= nt4(t„. к ) гс = n t 4 2 гх 24+ tç.и, где t, „— длительность зондирующего импуль"а, 2t, — время двойного пробега зондирующим импульсом расстояния до повреждения и обратно.

Изменение времени 4 можно осуществлять и плавно.

В момент а время открывания вольтметра совпадает с передним фронтом зондирующего импульса. (Допускается, что зондирующий импульс С вЂ” прямоугольной формы с идеальным фронтом ty 0). При этом вольтметр фиксирует амплитуду посылаемого зондирующего импульса. В точках б и в показания вольтметра не изменяются, так как в этих точках t, меньше длительности зондирующего импульса. В точке к зондирующий импульс уже ушел в линию, а отраженный еще не успел вернуться. Поэтому показания вольтметра равны нулю.

Показания вольтметра не изменяются и равны нулю при дальнейшем увеличении времени 4 до времени, равного 2t„— t4. При

261566

t )2t (2t+ 4„(точка к ) отраженный сигнал возвращается, и вольтметр фиксирует амплитуду отраженного сигнала.

Для данных целей используется вольтметр с нулем по середине шкалы, т. е. двухполярный. Полярность принятого сигнала сообщает, что в точке кабеля, отстоящей на расстоянии l„, — короткое замыкание, обрыв либо какое-то промежуточное значение. Зная амплитуду посылаемого в линию сигнала и измерив отраженный сигнал, можно определить коэффициент отражения от неоднородности в точке на расстоянии l„.

Если в точке 1„не короткое замыкание и не обрыв, а какая-то неоднородность, т. е. коэффициент отражения не равен единице, то зондирующий импульс распространяется дальше по линии-кабелю. Скорость измерения t, и частота зондирования линии выбраны такими, что в точках а, б, в,... к и к вольтметр производит несколько измерений.

Измерительное устройство 8 подключено к линии и измеряет напряжение в момент, определенный сдвигающим устройством. Интегрирующее устройство 4 усредняет все полученные значения мгновенных значений, преобразуя их в определенное значение постоянного напряжения, Усилитель 5 усиливает напряжение до необходимой величины и подает на индикаторное устройство.

В качестве сдвигающего устройство можно использовать калиброванную схему задержки, а в качестве измерительного устройства— схему сравнения напряжения на диоде (фиг. 2).

Входным импульсом схемы сдвига запускается генератор коротких импульсов 7.

Диод, на котором сравнивается напряжение, заперт смещением, равным половине амплитуды импульса. Генератор коротких (измерительных) импульсов обладает большим выходным сопротивлением, При достижении амплитуды импульса уровня запирания, определяемого делителем, диод открывается, и генератор шунтируется малым сопротивлением. Поэтому на детектор 8 воздействует не полная амплитуда измерительного импульса, а половина амплитуды.

Напряжение запирания диода определяется разностью потенциалов между точками,а и б (анод — катод диода). Напряжение на аноде постоянно (точка а) и определяется делителем. В зависимости от напряжения в линии в

5 момент генерации импульса (напряжение в точке б) меняется уровень срезания импульсов.

Детектор 8 преобразует последовательность импульсов в постоянное напряжение. Специlo фической особенностью детектора является большая постоянная времени, обеспечивающая усреднение значений импульсов, т, е. выходное напряжение определяется не одним импульсом, а серией. Выходное напряжение

15 на детекторе является функцией состояния линии на расстоянии, определенном временем сдвига и скоростью распространения импульса в линии.

Реализация предложенного способа позво2о ляет не только повысить помехоустойчивость измерений, но и упростить само устройство, так как в качестве индикатора может применяться не ЭЛТ, а обычный гальванометр, не трсбующий дополнительных источников питания и сложных устройств для получения временных разверток, а также снизить квалификацию оператора. Способ не лишен наглядности, так как возможно построение осциллограмм по точкам либо самописцем, присоединенным вместо индикатора.

Предмет изобретения

Способ определения расстояния до места повреждения воздушных и кабельных линий, основанный на многократной посылке в линию зондирующего импульса, воспроизведении импульсной характеристики на индикаторном устройстве и определении указанного

4О расстояния по времени запaçäûâàíèÿ отра>кенного импульса, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения места повреждения, индикаторное устройство периодически подключают к линии на время, 45 значительно меньшсе длительности зо 1дирующего импульса, измеряют напряжение принятого сигнала и по его среднему значению, отличному от нуля, определяют время запаздывания отраженного импульса.

261566 инии

9 ие..3

Редактор А. Пейсоченко

Заказ 3571/14 Изд. М 1эЗО Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открыгий при Совете Министров СССР

Москва, К-35, Ра1зшская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель Л. Карцева

Техред Л. Куклина

Корректоры: Г. Запорожец и Л. Чуркина