Линия задержки для моделирования гололедных отложений на проводах воздушных линий электропередачи и связи

Область техники
Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть применена для применения в качестве поверочного устройства локационных устройств обнаружения гололедных образований на проводах воздушных линий электропередачи (ЛЭП) и проводных линий связи.
Уровень техники
Известны линии задержки с сосредоточенными параметрами (Л.А. Меерович, Л.Г. Зеличенко, Импульсная техника, Советское радио, Москва, 1953), состоящие из нескольких Т-образных блоков (фиг. 1), каждый блок имеет две продольно подключенные индуктивности L/2 1,2 и поперечно подключенную емкость С 3, подключенной между общей точкой двух продольно подключаемых индуктивностей L/2 и общим проводом линии задержки. Такие линии задержки имеют характеристическую частоту:
c
ω=2/√(L⋅C).
c
Характеристические сопротивления таких звеньев, при рабочей частоте ω<<ω, равно:
Z=√(L/C).
При этом время задержки для одного звена равно:
τ=√(L⋅C).
c
Для получения задержки сигнала на время t=n⋅τ подключают последовательно n блоков. На частотах сигнала ω, меньших половины характеристической частоты ω<=(ω/2), характеристические сопротивления и время задержки для одного блока такой линии задержки с сосредоточенными параметрами остаются близкими к указанным выше значениям.
Данные линии задержки моделируют ЛЭП без потерь, для формирования потерь в линии задержки продольно подключенные индуктивности L/2 заменяются на звено, формирующее индуктивность в линии задержки и частотную характеристику потерь в линии задержки. В простейшем случае звено состоит из индуктивности L/2 и последовательно или параллельно подключенное активное сопротивление R.
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 линиях 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 без гололеда. Недостатком подобных линий задержки является то, что не моделируют дополнительные задержки и дополнительные затухания электромагнитных сигналов, вызванные появлением гололедных образований на проводах ЛЭП.
Раскрытие полезной модели
Задачей полезной модели является разработка линии задержки для моделирования гололедных отложений на проводах воздушных линий электропередачи и связи, в которой устранены недостатки прототипа.
Технический результат полезной модели - возможность использования линии задержки для моделирования дополнительных задержек и дополнительных затуханий электромагнитных сигналов, вызванных появлением гололедных образований на проводах ЛЭП, что необходимо для настройки, поверки локационных устройств, предназначенных для обнаружения гололедных образований на проводах воздушных линий электропередачи или проводной линии связи.
Технический результат достигается тем, что линия задержки для моделирования гололедных отложений на проводах воздушных линий электропередачи и связи, состоящая из нескольких Т-образных блоков, каждый блок имеет два продольно подключенных звена, отвечающих за индуктивность в линии задержки и частотную характеристику потерь в линии задержки в режиме моделирования линии без гололеда, и поперечно подключенную емкость С, подключенную между общей точкой двух продольно подключенных звеньев и общим проводом линии задержки, согласно настоящей полезной модели, линия задержки дополняется подключаемыми к нескольким блокам, управляемыми электрическими переключателями, емкостями С1 и электрической цепочкой, при этом в режиме моделирования линией задержки влияния гололеда, емкость С1 параллельно подключена к емкости С, в разрыв, между общей точкой двух продольно подключенных звеньев и двумя параллельно соединенными емкостями С и С1, подключена электрическая цепочка, которая отвечает за погонную емкость гололедной муфты на проводах моделируемой линии и за частотную характеристику погонных потерь в гололедной муфте.
Осуществление полезной модели
Схема заявляемой линии задержки в режиме моделирования линии с гололедными образованиями на проводах линии представлена на фиг. 2. На фиг. 3 представлен в разрезе провод ЛЭП с гололедной муфтой, расположенный над поверхностью земли.
Цифрами на фиг. 1 и фиг. 2 обозначены:
1,2 - продольно подключенные индуктивности L/2;
3 - поперечно подключенная емкость С.
Цифрами на фиг. 2 обозначены:
4 - дополнительная емкость С1;
5 - электрическая цепочка, которая отвечает за погонную емкость гололедной муфты на проводах моделируемой ЛЭП и за частотную характеристику погонных потерь в гололедной муфте.
Цифрами на фиг. 3 обозначены:
6 - поперечное сечение провода ЛЭП;
7 - цилиндрическая гололедная муфта на проводе ЛЭП;
8 - поверхность земли.
Линия задержки для моделирования гололедных отложений на проводах воздушных линий электропередачи и связи работает в двух режимах: 1) моделирование ЛЭП без гололеда (фиг. 1) и 2) моделирование ЛЭП с гололедными образованиями на проводах линии (фиг.2).
В первом режиме работы линия задержки моделирует ЛЭП без гололедных образований. Работа линии задержки в первом режиме хорошо описана в литературе, как линия задержки с сосредоточенными параметрами (Л.А. Меерович, Л.Г. Зеличенко, Импульсная техника, Советское радио, Москва, 1953), состоящее из n последовательно подключаемых Т-образных блоков. Каждый блок формирует задержку τ, все n блоков формирую совместную задержку сигнала на время t=n⋅τ.
Переключение между режимами работы линии задержки с моделированием гололеда происходит с помощью подключаемых к нескольким блокам линии задержки управляемых электрических переключателей, которые, в режиме моделирования линией задержки влияния гололеда, параллельно емкости С 3 подключают дополнительную емкость С1 4, и в разрыв между двумя конденсаторами С 3 и С1 4 и общей точкой двух продольно подключенных звеньев, подключают электрическую цепочку 5, которая отвечает за погонную емкость гололедной муфты на проводах моделируемой ЛЭП и за частотную характеристику погонных потерь в гололедной муфте.
Во втором режиме линия задержки моделирует ЛЭП с гололедными образованиями на проводах ЛЭП и работает следующим образом. Гололедная муфта 7 на проводах 6 ЛЭП (фиг. 3) образует цилиндрический диэлектрик, с диэлектрической проницаемостью порядка ε~4, и ненулевым тангенсом диэлектрических потерь tgδ>0. При этом электрическая емкость провода 6 относительно земли 8 увеличивается (за счет ε~4), становится больше, чем емкость С 3 провода 6 относительно земли в отсутствии гололедной муфты 7, и появляются дополнительные потери, вызванные ненулевым тангенсом диэлектрических потерь tgδ>0.
Электрическую емкость провода 6 относительно земли 8 при наличии гололедной муфты 7 можно представить в виде двух последовательно соединенных емкостей: 1) цилиндрическую емкость гололедной муфты, образованную поверхностью провода 6 и внешней поверхностью гололедной муфты 7, и 2) емкость внешней поверхности гололедной муфты 7 относительно поверхности земли 8. Рассмотрим обе составляющие.
1. Цилиндрическая емкость гололедной муфты в линии задержки с моделированием гололеда представляет собой электрическую цепочку 5, которая отвечает за погонную емкость гололедной муфты на проводах моделируемой линии и за частотную характеристику погонных потерь в гололедной муфте. В простейшем случае электрическая цепочка 5 состоит из электрической емкости и последовательно или параллельно подключенного активного сопротивления, отвечающее за потери в гололедной муфте 7, и, следовательно, дополнительные потери в линии задержки, вызванные наличием гололедной муфты 7. Для формирования сложной частотной характеристики потерь в гололедной муфте 7, электрическая цепочка 5 может состоять из нескольких пассивных элементов R, С и L.
2. Емкость внешней поверхности гололедной муфты 7 относительно поверхности земли 8 в линии задержки с моделированием гололеда представляет собой две параллельно соединенных емкости С 3 и С1 4. Данные емкости, совместно с электрической цепочкой 5, отвечают за дополнительные задержки в линии задержки, вызванные наличием гололедной муфты 7.
Таким образом, линия задержки для моделирования гололедных отложений на проводах воздушных линий электропередачи и связи позволяет моделировать дополнительные задержки и дополнительные затухания электромагнитных сигналов при распространении по проводам ЛЭП, вызванные появлением гололедных образований на проводах, что позволяет использовать данную линию задержки для настройки, поверки локационных устройств, предназначенных для обнаружения гололедных образований на проводах воздушных линий электропередачи, или проводной линии связи.