Локационное устройство с генератором сигнала произвольной формы и возможностью самодиагностики

Область техники
Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть применена для диагностики состояния проводов воздушных линий электропередачи, обнаружения повреждений и гололеда на проводах ЛЭП напряжением 35-750 кВ на переменном токе, а также для периодической самодиагностики работоспособности локационного комплекса.
Уровень техники
Известно устройство для импульсной локации проводов линии электропередачи (патент РФ №RU 110555 U1, МПК H02G 7/16 от 13.05.2011), которое содержит генератор зондирующих импульсов и приемник отраженного сигнала, подключенные через систему присоединения к контролируемому участку провода линии электропередачи, ограниченному высокочастотными заградителями, последовательно соединенные блок цифровой обработки рефлектограмм, блок памяти рефлектограмм, блок отображения, которые соединены с блоком управления устройством, причем второй выход блока памяти рефлектограмм соединен со вторым входом блока цифровой обработки рефлектограмм, первый вход которого соединен с приемником отраженного сигнала, согласно заявляемой полезной модели, блок цифровой обработки рефлектограмм выполнен с возможностью вычисления амплитудно-частотного спектра рефлектограммы методом преобразования Фурье и обратного восстановления, после удаления из спектра полосы частот, занимаемых передатчиками устройств релейной защиты, противоаварийной автоматики, телемеханики и связи.
Известно устройство локационного зондирования линии электропередачи, принятое за прототип (патент РФ №RU 126216 U1, МПК H02G 7/16 от 23.10.2012), которое содержит генератор, выход которого предназначен для подключения к контролируемому участку провода линии электропередачи, приемник отраженных сигналов, подключенный к блоку цифровой обработки с графическим индикатором на выходе, и блок управления генератором, приемником и графическом индикатором, при этом генератор выполнен с возможностью формирования биполярных прямоугольных импульсов, близких по амплитуде.
Оба данных устройства, включая прототип, формируют зондирующие импульсы жестко заданной формы, и не способны изменять форму локационных импульсов. Кроме того, данные устройства не способны производить самоконтроль работоспособности устройств.
Раскрытие полезной модели
Задачей полезной модели является разработка локационного устройства, в котором устранены недостатки прототипа.
Технический результат полезной модели - возможность создания произвольной формы зондирующих сигналов локационного устройства и возможностью самодиагностики работоспособности локационного устройства.
Технический результат достигается тем, что локационное устройство с генератором сигнала произвольной формы и возможностью самодиагностики, 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 выход цифрового приемника 7, согласно настоящей полезной модели, локационное устройство дополнительно содержит третий цифровой порт 8, выход которого подключен ко входу цифроаналогового преобразователя 9, выход цифроаналогового преобразователя соединен со входом фильтра низкой частоты 10, выход которого подключен ко входу усилителя мощности 11, выход усилителя мощности подключен ко входу согласующего блока 12, выход которого подключен ко входу цифрового приемника 7 и ко входу коммутатора 13, который имеет рабочий выход 14 и тестовый выход 15, при этом рабочий выход коммутатора 14 предназначен для соединения с измеряемой линией 16, а тестовый выход коммутатора 15 соединен с эмулятором измеряемой линии 17.
Осуществление полезной модели
Схема заявляемого локационного устройства с генератором сигнала произвольной формы и возможностью самодиагностики представлена на фиг. 1.
Цифрами на фиг. 1 обозначены:
1 - блок управления;
2 - интерфейсный вход;
3 - подключаемый к локационному устройству внешний компьютер;
4 - первый цифровой порт;
5 - блок памяти;
6 - второй цифровой порт;
7 - цифровой приемник;
8 - третий цифровой порт;
9 - цифроаналоговый преобразователь;
10 - фильтр низкой частоты;
11 - усилитель мощности;
12 - согласующий блок;
13 - вход коммутатора;
14 - рабочий выход коммутатора;
15 - тестовый выход коммутатора;
16 - подключаемая к локационному устройству измеряемая линия;
17 - эмулятор измеряемой линии.
Локационное устройство с генератором сигнала произвольной формы и возможностью самодиагностики работает следующим образом. Локационное устройство своим блоком управления 1, через интерфейсный вход 2 подключается к внешнему компьютеру 3, с использованием которого пользователь настраивает локационное устройство. Настройка заключается, в том числе, в загрузке через первый цифровой порт 4 в блок памяти 5 тестовых рефлектограмм, которые состоят из последовательности амплитуд точек, которые формируют модель рефлектограммы, образованной при отражении от неоднородностей воздушной линии электропередачи зондирующего сигнала локационного устройства.
Данные тестовые рефлектограммы используются при самоконтроле локационного устройства: во время самодиагностики блок управления 1 считывает по одной точке из блока памяти 5 необходимую тестовую рефлектограмму, и через третий цифровой порт 8 подает данные точки на вход цифроаналогового преобразователя 9, который преобразует цифровые амплитуды точек в аналоговый сигнал. Далее данный аналоговый сигнал, через усилитель мощности 10, фильтр низкой частоты 11 и согласующий блок 12, попадает на вход коммутатора 13 и на вход цифрового приемника 7. Блоки 9, 10, 11 и 12 совместно образуют так называемый генератор сигналов произвольной формы.
Вход коммутатора 13 в рабочем режиме подключается к рабочему выходу коммутатора 14, с помощью которого локационное устройство соединяется с измеряемой линией 16, в режиме самодиагностики вход коммутатора 13 подключается к тестовому выходу 15, который соединен с эмулятором измеряемой линии 17 (для того, чтобы режим работы не изменялся во время самодиагностики). При самоконтроле происходит полная проверка работоспособности локационного устройства: формирование сигналов зондирования (формирование тестовой рефлектограммы), прием рефлектограммы (прием тестовой рефлектограммы цифровым приемником 7), обработка рефлектограммы блоком управления 1 (который получает тестовую рефлектограмму с выхода цифрового приемника 7 на второй цифровой порт 6), сравнение результатов обработки тестовой рефлектограммы блоком управления 1 с правильным для данной тестовой рефлектограммы результатом. При этом тестовая рефлектограмма может описывать рефлектограмму при различных режимах работы измеряемой линии 16: нормальный режим (отражение от конца линии 16), режим короткого замыкания (отражение от места короткого замыкания), режим наличия гололедных образований (отражение от конца линии 16 с дополнительными затуханием и задержками отраженного сигнала). Во всех этих режимах в режиме самодиагностики блок управления 1 должен правильно определить применяемый тестовый режим.
Кроме того, при настройке локационного устройства в память блока памяти 5 загружаются локационные сигналы, которые используются локационным устройством в рабочем режиме, для зондирования измеряемой линии 16. При этом локационные сигналы могут иметь произвольную форму, поскольку форма сигнала записывается последовательно во времени по точкам (каждая точка имеет свою амплитуду и выдается через заданный промежуток времени): видеоимпульс, радиоимпульс, узкополосный колоколообразный радиоимпульс и т.д. В рабочем режиме блок управления 1 считывает по одной точке из блока памяти 5 необходимый локационный сигнал, и через третий цифровой порт 8 и генератор сигналов произвольной формы (блоки 9, 10, 11, 12) подает данный локационный сигнал на вход коммутатора 13 и на вход цифрового приемника 7. Вход коммутатора 13 в рабочем режиме подключается к рабочему выходу коммутатора 14, через который локационное устройство подключается к измеряемой линии 16. Таким образом происходит измерение рефлектограммы: на измеряемую линию 16 локационным устройством подается локационный сигнал, отраженные от измеряемой линии 16 сигналы (рефлектограмма) попадают на локационное устройство через рабочий выход коммутатора 14, и через вход коммутатора 13 на вход цифрового приемника 7, далее с выхода цифрового приемника 7 через второй цифровой порт 6 на блок управления 1, который записывает принятую рефлектограмму через первый цифровой порт 4 в память блока памяти 5, блок управления 1 обрабатывает принятую рефлектограмму, по результатам обработки определяет режим работы измеряемой линии 16.
Таким образом, локационное устройство с генератором сигнала произвольной формы и возможностью самодиагностики имеет возможность создания произвольной формы зондирующих сигналов локационного устройства и возможность полной самодиагностики работоспособности локационного устройства.