Способ подключения рефлектометрического устройства к воздушным линиям электропередачи
Владельцы патента RU 2680613:
Публичное акционерное общество энергетики и электрификации Кубани (RU)
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для подключения рефлектометрического устройства к воздушным линиям (ВЛ) электропередачи, в том числе находящихся под рабочим напряжением, к которым подключена аппаратура высокочастотной (ВЧ) связи подстанции, с целью определения места повреждения или неоднородностей ВЛ. Сущность: в исходном состоянии аппаратура ВЧ связи соединена с ВЛ через конденсатор связи, фильтр присоединения и нормально-замкнутый первый электромагнитный ключ. Дополнительно используются два электронных и два электромагнитных ключа, которые в исходном состоянии разомкнуты. Перед началом рефлектометрического измерения создают путь для прохождения высокочастотного сигнала параллельно замкнутому первому электромагнитному ключу, для чего замыкают последовательно соединенные введенные второй электромагнитный ключ, первый электронный ключ, третий электромагнитный ключ. После этого размыкают первый электромагнитный ключ. Затем размыкают первый электронный ключ, замыкают второй электронный ключ, который обеспечивает связь рефлектометрического устройства с ВЛ. После рефлектометрического измерения восстанавливают исходное состояние. Технический результат: уменьшение времени отсутствия ВЧ связи во время формирования зондирующего импульса и приема рефлектограммы и тем самым повышение электромагнитной совместимости аппаратуры ВЧ связи и рефлектометрического устройства. 1 ил.
Предлагаемый способ относится к электроизмерительной технике и может быть использован для подключения рефлектометрического устройства к воздушным линиям (ВЛ) электропередачи, к которым подключена аппаратура высокочастотной (ВЧ) связи подстанции. Рефлектометрическое устройство предназначено для определения места повреждения или неоднородностей ВЛ. При этом контролируемая ВЛ может находиться под рабочим напряжением.
Известен способ подключения рефлектометрического устройства к ВЛ [Локационное обнаружение гололеда на воздушных линиях электропередачи. Часть 1. Способы обнаружения гололеда / Р.Г. Минуллин, В.А. Касимов, Т.К. Филимонова, М.Р. Яруллин // Научно- технические ведомости СПбГУ. 2014. стр. 64, 65], заключающийся в том, что выход локационного (рефлектометрического) устройства непосредственно соединен с выходом аппаратуры ВЧ связи.
Недостатками известного способа являются плохая электромагнитная совместимость. Это проявляется в том, что аппаратура высокочастотной (ВЧ) связи и рефлектометрическое устройство влияют друг на друга, создавая взаимные помехи. При этом ухудшаются предел чувствительности и разрешающая способность рефлектометрического устройства, ухудшается надежность работы канала ВЧ связи, то есть ухудшается их электромагнитная совместимость. Кроме этого, у известного способа ограничено его применение при контроле рефлектометрическим устройством протяженных линий, когда требуется большая амплитуда и мощность зондирующих импульсов. При использовании известного способа такие импульсы могут повредить аппаратуру ВЧ связи.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению (прототипом) является способ подключения автоматического искателя дискретного действия типа ЛИДА [Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. - М.: Энергоиздат, 1982, с. 178, рис. 5.10]. Для подключения рефлектометрического устройства используется переключающийся контакт электромагнитного реле. В исходном состоянии, то есть большую часть времени, аппаратура ВЧ связи подключена через нормально-замкнутый контакт электромагнитного реле к фильтру присоединения (ФП), который связан с ВЛ. Во время создания зондирующего импульса электромагнитное реле кратковременно переключается, аппаратура ВЧ связи отключается от ФП, а рефлектометрическое устройство подключается к ФП. Время переключенного состояния реле составляет около 40 мс, а время замыкания и размыкания реле в сумме могут составлять 20 мс.
Данный способ не обеспечивает хорошей электромагнитной совместимости, так как время 40-60 мс, в течение которого разрывается ВЧ связь, слишком большое, что может повлиять на работу подключенных каналов ВЧ связи. Кроме этого, в связи с плохой электромагнитной совместимостью, одна из трех линий ВЛ, которая используется для создания ВЧ канала релейной защиты и автоматики (РЗА), не контролируется рефлектометрическим устройством. Разрывать этот ВЧ канал на время 40 -60 мс нельзя.
Существует очевидное техническое решение - использовать электронные ключи для осуществления быстродействующей коммутации. Однако использование электронных ключей для реализации переключений нецелесообразно, так как электронные ключи обладают большой паразитной емкостью. Кроме этого, для работы электронных ключей необходимо постоянное наличие напряжений питания, при пропадании которых ключи переходят в разомкнутое состояние, что может привести к разрыву ВЧ связи, что недопустимо.
Задача предлагаемого технического решения заключается в улучшении электромагнитной совместимости, то есть в уменьшении влияния рефлектометрического устройства на работу аппаратуры ВЧ связи, а также уменьшении влияния аппаратуры ВЧ связи на работу рефлектометрического устройства. Благодаря этому улучшается предел чувствительности и разрешающая способность рефлектометрического устройства, повышается надежность работы канала ВЧ связи.
Поставленная задача достигается тем, что в исходном состоянии, то есть большую часть времени, аппаратура ВЧ связи соединена с воздушной линией электропередачи через конденсатор связи, фильтр присоединения и нормально-замкнутый первый электромагнитный ключ. Дополнительно используются два электронных и два электромагнитных ключа, которые в исходном состоянии разомкнуты. Перед началом рефлектометрического измерения создают путь для прохождения высокочастотного сигнала параллельно замкнутому первому электромагнитному ключу, для чего замыкают последовательно соединенные введенные второй электромагнитный ключ, первый электронный ключ, третий электромагнитный ключ. После этого размыкают первый электромагнитный ключ и выжидают время, необходимое для размыкания первого электромагнитного ключа. Затем размыкают первый электронный ключ, тем самым кратковременно разрывая соединение аппаратуры высокочастотной связи с воздушной линией электропередачи, замыкают второй электронный ключ, который обеспечивает связь рефлектометрического устройства с воздушной линией электропередачи. После рефлектометрического измерения размыкают второй электронный ключ, замыкают первый электронный ключ, замыкают первый электромагнитный ключ, выжидают время, необходимое для замыкания первого электромагнитного ключа, размыкают первый электронный ключ, второй и третий электромагнитные ключи, тем самым восстанавливая исходное состояние.
На фиг. приведена схема устройства, поясняющая предлагаемый способ.
На фиг. представлены аппаратура ВЧ связи 1, рефлектометрическое устройство 2, первый электромагнитный ключ 3, первый электронный ключ 4, второй электронный ключ 5, второй электромагнитный ключ 6, третий электромагнитный ключ 7, фильтр присоединения ФП 8, конденсатор связи КС 9, воздушная линия электровередачи ВЛ 10.
В исходном состоянии, то есть большую часть времени, первый электромагнитный ключ 3 замкнут, благодаря чему аппаратура ВЧ связи 1 подключена к контролируемой линии ВЛ 10 через ФП 8 и КС 9. По сравнению с электронными ключами электромагнитные ключи обладают меньшим сопротивлением в замкнутом состоянии, меньшими паразитными емкостями. Поэтому замкнутый первый электромагнитный ключ 3 обеспечивает хорошее прохождение ВЧ сигнала. Кроме этого, первый электромагнитный ключ 3 имеет нормально-замкнутые контакты, что обеспечивает сохранение работы аппаратуры ВЧ связи в аварийной ситуации работы ключей.
Перед началом формирования зондирующего импульса рефлектометрическим устройством 2 замыкают второй электромагнитный ключ 6, одновременно с этим замыкают третий электромагнитный ключ 7. После этого выжидают время, необходимое для замыкания второго электромагнитного ключа 6 и третьего электромагнитного ключа 7. Затем замыкают первый электронный ключ 4, тем самым организуя цепь из последовательно соединенных замкнутых первого электронного ключа 4, второго электромагнитного ключа 6, третьего электромагнитного ключа 7 для прохождения высокочастотного сигнала параллельно замкнутому первому электромагнитному ключу 3. Затем первый электромагнитный ключ 3 размыкают и выжидают время, необходимое для размыкания первого электромагнитного ключа 3. После этого сигналы аппаратуры ВЧ связи 1 проходят через первый электронный ключ 4, второй электромагнитный ключ 6, третий электромагнитный ключ 7. Непосредственно перед формированием зондирующего импульса рефлектометрическим устройством 2 первый электронный ключ 4 размыкают, а второй электронный ключ 5 замыкают. С этого момента времени ВЧ связь разорвана. Время срабатывания этих ключей очень мало, порядка десятков наносекунд. Сразу после этого рефлектометрическим устройством 2 формируется зондирующий импульс и производится прием рефлектограммы. После приема рефлектограммы второй электронный ключ 5 размыкают, а первый электронный ключ 4 замыкают. После замыкания первого электронного ключа 4 соединение между аппаратурой ВЧ связи 1 и ФП 8 восстанавливается. Время, в течение которого соединение отсутствует, связано с длиной контролируемой линии и может достигать единиц миллисекунд. Это существенно меньше по сравнению с временем отсутствия соединения у прототипа. По окончании получения рефлектограммы и замыкания первого электронного ключа 4, замыкают первый электромагнитный ключ 3 и выжидают время, необходимое для замыкания первого электромагнитного ключа 3. После этого размыкаются первый электронный ключ 4, второй электромагнитный ключ 6 и третий электромагнитный ключ 7.
Как известно, электронные ключи обладают большой паразитной емкостью, причем как в замкнутом состоянии, между коммутирующими элементами и «землей», так и в разомкнутом состоянии, между входом и выходом. Для устранения влияния этих емкостей на работу ВЧ канала введены второй электромагнитный ключ 6 и третий электромагнитный ключ 7, которые обладают небольшой паразитной емкостью. В исходном состоянии они разомкнуты, поэтому паразитная емкость первого электронного ключа не влияет на работу канала ВЧ связи.
Таким образом, общий технический результат заключается в улучшении электромагнитной совместимости рефлектометрического устройства и аппаратуры ВЧ связи при контроле ВЛ. Это достигается за счет того, что при данном способе подключения, выполняя указанную последовательность переключений, обеспечивается малое время перерыва ВЧ связи. При этом повышается надежность работы канала ВЧ связи, улучшается предел чувствительности и разрешающая способность рефлектометрического устройства, а для контроля протяженных линий появляется возможность использования зондирующих импульсов большой амплитуды и мощности.
Способ подключения рефлектометрического устройства к воздушным линиям электропередачи, в котором при исходном состоянии аппаратура высокочастотной связи соединена с воздушной линией электропередачи через конденсатор связи, фильтр присоединения и нормально-замкнутый первый электромагнитный ключ, отличающийся тем, что дополнительно используются два электронных и два электромагнитных ключа, которые в исходном состоянии разомкнуты, перед началом рефлектометрического измерения создают путь для прохождения высокочастотного сигнала параллельно замкнутому первому электромагнитному ключу, для чего замыкают последовательно соединенные вновь введенные второй электромагнитный ключ, первый электронный ключ, третий электромагнитный ключ, после чего размыкают первый электромагнитный ключ, выжидают время, необходимое для размыкания первого электромагнитного ключа, затем размыкают первый электронный ключ, тем самым кратковременно разрывая соединение аппаратуры высокочастотной связи с воздушной линией электропередачи, замыкают второй электронный ключ, который обеспечивает связь рефлектометрического устройства с воздушной линией электропередачи, после рефлектометрического измерения размыкают второй электронный ключ, замыкают первый электронный ключ, замыкают первый электромагнитный ключ, выжидают время, необходимое для замыкания первого электромагнитного ключа, размыкают первый электронный ключ, второй и третий электромагнитные ключи, тем самым восстанавливая исходное состояние.
