Испытательный стенд для проведения испытаний локационного комплекса

Область техники
Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть применена для проведения исследовательских испытаний локационного комплекса по обнаружению повреждений и гололеда на проводах ЛЭП напряжением 35-750 кВ на переменном токе, а также для периодического контроля работоспособности локационного комплекса.
Уровень техники
Для проведения испытаний локационного комплекса используют линии задержки с сосредоточенными параметрами (Л.А. Меерович, Л.Г. Зеличенко, Импульсная техника, Советское радио, Москва, 1953), состоящие из нескольких Т-образных блоков, каждый блок имеет две продольно подключенные индуктивности L/2 и поперечно подключенную емкость С, подключенной между общей точкой двух продольно подключаемых индуктивностей L/2 и общим проводом линии задержки. Такие линии задержки с сосредоточенными параметрами используют для настройки, проверки работы локационных устройств, при этом линия задержки выполняет роль воздушной или кабельной линии электропередачи, или проводной линии связи.
В последнее время локационные устройства стали использовать для обнаружения гололедных образований на проводах воздушных линий электропередачи, или длинных проводных линий связи. При этом подобные линии задержки со сосредоточенными параметрами возможно использовать для моделирования распространения электромагнитных сигналов по проводам воздушной или кабельной линии электропередачи, или проводной линии связи. Недостатком подобных линий задержки является то, что для получения необходимой ширины полосы пропускания линии задержки потребуется порядка 10000 Т-образных блоков, что делает данный метод весьма дорогостоящим. Во-вторых, весьма трудно изменять режим испытаний локационного комплекса, поскольку задержка реализуется аналоговым методом, с использованием большого числа LC элементов.
Более гибким и дешевым решением является формирование испытательных сигналов цифровым методом, что реализуется в цифровых генераторах сигналов произвольной формы. Известен трассопоисковый генератор сигналов, принятый за прототип (патент РФ №RU 2463629 С1, МПК G01V 3/11, G01R 31/08 от 17.06.2011), состоящий из задающего генератора, усилителя мощности, согласующего устройства, выход которого является выходом трассопоискового генератора сигналов, отличающийся тем, что генератор имеет канал непрерывной генерации сигнала и канал модулирующего сигнала, при этом канал непрерывной генерации сигнала содержит последовательно соединенные формирователь развертки адресного пространства непрерывного сигнала, постоянное запоминающее устройство, цифроаналоговый преобразователь, усилитель мощности и согласующее устройство, а канал модулирующего сигнала содержит последовательно соединенные формирователь развертки адресного пространства модулирующего сигнала, постоянное запоминающее устройство, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с управляющим входом цифроаналогового преобразователя канала непрерывной генерации сигнала, и преобразователь напряжения, выход которого соединен с управляющим входом цифроаналогового преобразователя канала модулирующего сигнала, а вход подключен к выходу усилителя мощности канала непрерывной генерации сигнала.
В прототипе сигнал формируется цифровым способом, но данный прототип совершенно не учитывает условия работы локационного комплекса при работе на проводах воздушных или кабельных линиях электропередачи, или длинных проводных линий связи.
Раскрытие полезной модели
Задачей полезной модели является разработка испытательного стенда для проведения испытаний локационного комплекса, в которой устранены недостатки прототипа.
Технический результат полезной модели - возможность использования испытательного стенда для проведения испытаний локационного комплекса по обнаружению повреждений и гололеда на проводах ЛЭП напряжением 35-750 кВ на переменном токе, а также для периодического контроля работоспособности локационного комплекса
Технический результат достигается тем, что испытательный стенд для проведения испытаний локационного комплекса, состоящий из блока управления 1, который имеет интерфейсный вход 2, с возможностью подключения внешнего компьютера 3, первый цифровой порт 4, к которому подключен блок памяти 5, второй цифровой порт 6, к которому подключен цифроаналоговый преобразователь 7, выход которого подключен ко входу усилителя мощности 8, выход усилителя мощности 8 подключен ко входу фильтра низкой частоты 9, выход которого соединен со входом согласующего блока 10, согласно настоящей полезной модели, испытательный стенд дополнительно содержит отрезок высокочастотного кабеля 11, фильтр присоединения 12, эмулятор конденсатора высокочастотной связи 13, эмулятор заградительного фильтра 14, эмулятор силового трансформатора 15, при этом выход отрезка высокочастотного кабеля 11 соединен со входом фильтра присоединения 12, выход которого соединен с одним концом эмулятора конденсатора высокочастотной связи 13, второй конец эмулятора конденсатора высокочастотной связи 13 соединен с выходом согласующего блока 10 и входом эмулятора заградительного фильтра 14, выход эмулятора заградительного фильтра 14 соединен с эмулятором силового трансформатора 15, вход синхросигнала 16 блока управления 1 и вход отрезка высокочастотного кабеля 11 предназначены для присоединения соответственно к выходу синхросигнала и рабочему выходу тестируемого локационного комплекса 17.
Осуществление полезной модели
Схема заявляемого испытательного стенда для проведения испытаний локационного комплекса представлена на фиг. 1.
Цифрами на фиг. 1 обозначены:
1 - блок управления;
2 - интерфейсный вход;
3 - подключаемый к испытательному стенду внешний компьютер;
4 - первый цифровой порт;
5 - блок памяти;
6 - второй цифровой порт;
7 - цифроаналоговый преобразователь;
8 - усилителя мощности;
9 - фильтр низкой частоты;
10 - согласующий блок;
11 - высокочастотный кабель;
12 - фильтр присоединения;
13 - эмулятор конденсатора высокочастотной связи;
14 - эмулятор заградительного фильтра;
15 - эмулятор силового трансформатора;
16 - вход синхросигнала;
17 - подключаемый к испытательному стенду тестируемый локационный комплекс.
Испытательный стенд для проведения испытаний локационного комплекса работает следующим образом. В реальных измерениях локационный комплекс подключается к проводам высоковольтной линии электропередачи через цепочку элементов, которые образуют так называемую «высокочастотную обработку» линии электропередачи, эти элементы (или их эмуляторы, если реальные размеры элементов достаточно большие) введены в состав испытательного стенда. Зондирующий импульс локационного комплекса 16 (через его рабочий выход) непосредственно подается на вход отрезка высокочастотного кабеля 11, который, вместе с фильтром присоединения 12, эмулятором конденсатора высокочастотной связи 13, эмулятором заградительного фильтра 14 и эмулятором силового трансформатора 15 образуют схему подключения локационного комплекса 17 к проводам высоковольтной линии электропередачи. При этом блоки 11-15 формируют отклик схемы подключения на зондирующий импульс локационного комплекса 17, формируя рефлектограмму на коротких временах, непосредственно следующих после зондирующего импульса.
Эмуляторы конденсатора высокочастотной связи 13 и силового трансформатора 15 в простейшем случае представляют собой обычные конденсаторы, которые представляют (эмулируют) реальные электрическую емкость конденсатора высокочастотной связи и входную емкость силового трансформатора. Эмулятор заградительного фильтра 14 представляет собой полную копию электрической схемы реального заградительного фильтра, только основная катушка индуктивности эмулятора заградительного фильтра изготовлена из тонкого провода, поскольку в испытательном стенде не присутствуют токи промышленной частоты 50 Гц с большой амплитудой тока.
Все остальные блоки испытательного стенда, а именно блок управления 1, интерфейсный вход 2, первый цифровой порт 4, блок памяти 5, второй цифровой порт 6, цифроаналоговый преобразователь 7, усилителя мощности 8, фильтр низкой частоты 9, согласующий блок 10, которые совместно образуют генератор сигналов произвольной формы, формируют отраженный от неоднородностей высоковольтной линии электропередачи сигнал, формируют необходимую амплитуду, форму и задержку отраженного сигнала, добавляют присутствующие в высоковольтной линии шумы и помехи.
Рассмотрим подробнее прохождение сигналов по блокам испытательного стенда. Зондирующий импульс локационного комплекса 17 (который формируется на рабочем выходе локационного комплекса) последовательно проходит через блоки 11-15, возбуждает отклик, так называемый «звон», в колебательных контурах, которые присутствуют в фильтре присоединения 12 и в эмуляторе заградительного фильтра 14, в результате на рефлектограмме, который записывает локационный комплекс 17, формируется характерная форма ближайшего по времени к зондирующему импульсу сигнала.
В реальных измерениях, провода высоковольтной линии электропередачи подключены к точке соединения эмулятора конденсатора высокочастотной связи 13 (некоторые блоки, ввиду большого размера и веса, заменены в испытательном стенде эмуляторами, которые электрически идентичны реальным устройствам) и эмулятора заградительного фильтра 14. Именно к этой точке подключен согласующий блок 10, с выхода которого на вход локационного комплекса 17 подается сигнал генератора сигналов произвольной формы.
Генератор сигналов произвольной формы испытательного стенда, имеющий в своем составе блок управления 1, интерфейсный вход 2, первый цифровой порт 4, блок памяти 5, второй цифровой порт 6, цифроаналоговый преобразователь 7, усилитель мощности 8, фильтр низкой частоты 9, согласующий блок 10, работает следующим образом. Блок управления 1, через интерфейсный вход 2 подключается к внешнему компьютеру 3, с использованием которого пользователь настраивает испытательный стенд. Настройка заключается, в том числе, в загрузке через первый цифровой порт 4 в блок памяти 5 последовательности амплитуд точек, которые формируют модель рефлектограммы, образованной при отражении от неоднородностей воздушной линии электропередачи зондирующего импульса локационного комплекса.
Во время тестирования блок управления 1 запускает формирование рефлектограммы по синхросигналу, полученному от локационного комплекса на вход синхросигнала 16, при этом синхросигнал формируется локационным комплексом одновременно с зондирующим импульсом на рабочем выходе. Далее блок управления 1 считывает по одной точке из блока памяти 5, и через второй цифровой порт 6 подает данные точки (цифровую амплитуду точек) на вход цифроаналогового преобразователя 7, который преобразует цифровые амплитуды точек в аналоговый сигнал. Далее данный аналоговый сигнал, через усилитель мощности 8, фильтр низкой частоты 9 и согласующий блок 10, попадает на точку соединения конденсатора высокочастотной связи 13 и эмулятора заградительного фильтра 14, к которой в реальных условиях подключены провода высоковольтной линии электропередачи. Далее данный сигнал произвольной формы, через конденсатор высокочастотной связи 13, фильтр присоединения 12 и высокочастотный кабель 11, попадает на вход тестируемого локационного комплекса 17, формируя на рефлектограмме сигналы отражений от неоднородностей воздушной линии электропередачи зондирующего импульса локационного комплекса 17. Назначения блоков 8-10 соответствуют своему названию: усилитель мощности 8 усиливает мощность сигнала, амплитуду аналогового сигнала цифроаналогового преобразователя 7 до необходимых значений, фильтр низкой частоты 9 ограничивает сверху спектр сигнала цифроаналогового преобразователя 7, согласующий блок 10 формирует выходное сопротивление блока 10 до значения, равное характерному волновому сопротивлению проводной линии электропередачи.
Таким образом, испытательный стенд для проведения испытаний локационного комплекса позволяет моделировать реальную рефлектограмму, с любыми видами неоднородностей на воздушной линии электропередачи, что позволяет использовать данный испытательный стенд для настройки, поверки локационных комплексов, предназначенных для обнаружения повреждений и гололедных образований на проводах воздушных линий электропередачи или проводных линий связи.