УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ НА ТРАССЕ

Устройство определения места повреждения кабельной линии
Устройство относится к электрическим аппаратам и может быть использовано для отображения структуры напряженности магнитного поля кабельной линии при диагностировании и определения места повреждения кабеля на трассе.
Известно устройство определения мест повреждения кабельных линий на трассе, основанное на индукционном принципе, описанное в литературе /1/. Данное устройство позволяет фиксировать уровень напряженности магнитного поля, в определенной точке пространства, созданного током генератора переменного напряжения, который подключен к диагностируемой линии. Устройство состоит из: индукционного датчика, блока усиления сигнала, средств вывода информации об уровне напряженности (головные телефоны и визуальный индикатор уровня).
Недостатками описанного устройства являются следующие:
1.Сложность определения места однофазных замыканий в кабельных линиях. Это связанно с тем, что при таком виде повреждений, как правило, возникает ток растекания за местом повреждения и степень неоднородности магнитного поля над местом повреждения резко снижается.
2.Необходимость низкого уровня переходного сопротивления в месте повреждения связанная с мощностью генераторов зондирующего тока, подключаемых к кабельной линии.
3.Сложность восприятия информации о структуре магнитного поля диагностируемого кабеля, например невозможность оценки изменения сигнала в пределах 10 % от максимального
MnKGOIR 31/08
на трассе.
уровня, связанная с недостатками средств вывода
информации.
Известно устройство определения мест повреждения кабельных линий на трассе, основанное на индукционном принципе с применением дифференциального датчика 121. Данное устройство, в отличии от ранее описанного ,с целью отстройки от мешающего действия поля одиночного тока, в качестве датчика использует не одиночную катушку индуктивности, а две включенные дифференциально катушки.
Недостатками описанного устройства являются следующие:
1.Сложность определения места однофазных замыканий в кабельных линиях. Это связанно с тем, что в процессе диагностирования для использования преимуществ данного датчика необходимо чтобы датчик был строго параллелен кабельной линии и магнитные оси индукционных катушек совпадали с осью кабеля, а это в условиях диагностирования проделать сложно.
2.Необходимость низкого уровня переходного сопротивления в месте повреждения связанная с мощностью генераторов зондирующего тока, подключаемых к кабельной линии.
3.Сложность восприятия информации о структуре магнитного поля диагностируемого кабеля, например невозможность оценки изменения сигнала в пределах 10 % от максимального уровня, связанная с недостатками средств вывода информации.
Наиболее близким к предлагаемому (прототипом) является устройство определения места повреждения на трассе кабельной линии описанное в /3/. Данное устройство содержит индукционные датчики для преобразования напряженности магнитного поля в ЭДС, которые соединены с блоком усилителя сигнала. Блок
усилителя представляет собой систему полосовых фильтров и усилителей сигнала. К блоку усилителя сигнал подключен индикатор уровня и головные телефоны, посредством которых оператор воспринимает информацию о уровне напряженности магнитного поля в конкретной точке над диагностируемой кабельной линией. Недостатками описанного устройства являются следующие:
1.Сложность определения места однофазных замыканий в кабельных линиях. Это связанно с тем, что при таком виде повреждений, как правило, возникает ток растекания за местом повреждения и степень неоднородности магнитного поля над местом повреждения резко снижается.
2.Необходимость низкого уровня переходного сопротивления в месте повреждения связанная с мощностью генераторов зондирующего тока, подключаемых к кабельной линии.
3.Сложность восприятия информации о структуре магнитного поля диагностируемого кабеля, например невозможность оценки изменения сигнала в пределах 10 % от максимального уровня, связанная с недостатками средств вывода информации.
Задача изобретения - повышение чувствительности при оценке изменения структуры напряженности магнитного поля силовой кабельной линии на трассе, на основе улучшение представления диагностической информации.
Указанная задача решается за счет того, что устройство определения места повреждения кабельной линии на трассе содержит индукционные датчики напряженности магнитного поля, блок усилителя сигнала, средства вывода уровня напряженности магнитного поля, блок сбора информации представляет матрицу датчиков, жестко связанных и ориентированных в пространстве на продольную, поперечную и вертикальную составляющие
напряженности магнитного поля, в декартовой системе координат, над кабельной линией, который связан с блоком преобразования сигналов из аналоговой в цифровую форму, а он подключен к блоку обработки, где имеется встроенный микропроцессор визуализации структуры напряженности магнитного поля, блок обработки соединен с блоком вывода информации, который содержит жидкокристаллический графический индикатор вывода объемного изображения структуры напряженности магнитного поля области пространства в заданной плоскости.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, где матрица датчиков 1 связанна с блоком сбора информации от датчиков 2, который подключен к блоку аналогово-цифрового преобразования информации 3 связанному с блоком обработки информации 4, к которому подключен блок вывода информации 5.
Устройство функционирует следующим образом: матрица датчиков 1 устроенная так, что позволяет оценивать различные составляющие напряженности поля, одновременно в различных точках пространства над диагностируемой кабельной линией, фиксирует уровни напряженности магнитного поля, далее полученные сигналы от датчиков усиливаются и преобразуется из аналоговой в цифровую форму, после чего информация передается в блок обработки 4, где она обрабатывается программой визуализации на встроенном микропроцессоре, блок обработки соединен с блоком вывода информации 5, который содержит жидкокристаллический графический индикатор для отображения объемного изображения структуры напряженности магнитного поля области пространства в заданной плоскости, по которому диагностируют кабельную линию и определяют место повреждения. На фиг. 2 представлены рельеф напряженности магнитного поля на участке трассы вне зоны повреждения диагностируемой кабельной
ЛИНИИ (фиг. 2а) и над местом повреждения (фиг. 26). В данном виде выводится изображение структуры напряженности магнитного поля над кабельной линией.
Подобное представление информации о напряженности магнитного поля над трассой диагностируемой кабельной линии позволяет отследить изменения структуры напряженности магнитного поля и полученному изображению выявлять место повреждения.
Применение устройства позволяет оценить не только изменение напряженности магнитного поля в целом над всей трассой, но и более детально исследовать, с целью уточнения, локальные магнитные поля над предполагаемым местом повреждения.
Для получения представления о функционировании устройства представлен наиболее сложный с точки зрения определения места повреждения на трассе случай замыкания жила - оболочка при наличии тока растекания за местом повреждения и низким уровнем переходного сопротивления в месте замыкания не позволяющим применение устройств на основе акустического принципа. С помощью устройства получено изображение структуры вертикальной (фиг. За), продольной (фиг. 36) и поперечной (фиг. Зв) составляющих напряженности магнитного поля над местом повреждения представленное на фиг. 3. Низкая эффективность, для данного случая, известных устройств, основанных на индукционном принципе, как следует из полученных изображений, обусловлена тем, что, как правило, оценивается вертикальная составляющая и возможна фиксация лишь резкой неоднородности напряженности магнитного поля. Предложенное устройство позволяет отследить три составляющие напряженности магнитного поля и зафиксировать даже незначительные изменения
A {}///$ 3
напряженности, что позволяет зафиксировать место повреждения (фиг. 36). Степень неоднородности над местом повреждения, вызванная перемычкой между оболочкой и жилой в месте замыкания, составила для данного случая 5% от общего уровня напряженности. Известными устройствами фиксация подобной степени неоднородности практически не возможна.
К основным преимуществам устройства можно отнести следующие: информация о параметрах магнитного поля диагностируемой линии выводится не в форме звукового сигнала или отклонения показаний индикатора отражающих уровень напряженности поля в конкретной точке, а в виде пространственного изображения структуры магнитного поля над кабельной линией. Блок сбора информации представляет матрицу датчиков, жестко связанных и ориентированных в пространстве, позволяющих одновременно фиксировать в определенной области уровень продольной, поперечной, вертикальной составляющих напряженности магнитного поля, в декартовой системе координат, над кабельной линией. Одновременность оценки уровня напряженности магнитного поля сразу для области пространства над диагностируемой линией позволяет применять данное устройство как при использовании генераторов синусоидального тока в качестве источника, так и при использовании источников импульсного напряжения. Это позволяет применить данное устройство при различных уровнях переходного сопротивления в месте повреждения. В блоке обработки, воспринятая информация обрабатывается программой визуализации на встроенном микропроцессоре. Блок обработки соединен с блоком вывода информации, который содержит жидкокристаллический графический индикатор для отображения объемного изображения структуры напряженности магнитного поля области пространства в заданной
ПЛОСКОСТИ. Объемное изображение структуры магнитного поля позволяет иметь полную и более детальную чем, это было возможно ранее, информацию о характере изменения магнитного поля над диагностируемой кабельной линией. Получение более детальной информации о параметрах магнитного поля дает возможность отследить сравнительные изменения структуры поля, что позволяет определить место повреждения кабельных линий в тех случаях, когда это сложно сделать существующими устройствами.
Таким образом применение предложенного устройства дает возможность получения наглядной диагностической информации, способность фиксации малейших изменений напряженности магнитного поля, одновременную оценку нескольких составляющих напряженности, получение объемного изображения структуры магнитного поля, сокращение времени и повышение эффективности процесса определения места повреждения кабельных линий на основе использования простого, нашедшего широкое применение индукционного принципа диагностирования линии.
1.Платонов В. В., Быкадоров В. Ф. Определение мест повреждения на трассе кабельной линии. - М.: Энергоатомиздат, 1993. -256.
2.Шалыт Г. М. Определение мест повреждения в электрических сетях. - М.: Энергоиздат, 1982. - 312.
Литература 3. Платонов В. В., Быкадоров В. Ф. поиска повреждений на трассе Информэнерго, 1992.-78. Методы и аппаратура для кабельной линии. - М.:
Проректор по Н Р ЮРГТУ (НПИ)
А. Я. Третьяк