УСТРОЙСТВО ПОСТОЯННОГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ПРОВОДОВ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ И УСТРОЙСТВ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ОБРАБОТКИ

Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть применена для постоянного контроля и диагностики мест повреждения проводов линии электропередачи и устройств высокочастотной обработки, в частности кабеля снижения, ВЧ-заградителей, фильтров присоединения, конденсаторов связи.
Для определения мест повреждения к линии подключают устройства, использующие способ активного зондирования линии электропередачи. При подключении большинства известных устройств к устройствам высокочастотной обработки, происходит внесение дополнительного затухания в работу других устройств ВЧ-связи, устройств передачи команд РЗ и ПА (релейной зашиты и противоаварийной автоматики), а также устройств дифференциально-фазной защиты, что затрудняет использование таких устройств в постоянном режиме. Кроме того, известные устройства предназначены для обнаружения мест повреждения линий электропередачи, что не в полной мере позволяет использовать их для выявления повреждений оборудования ВЧ-присоединения к линиям электропередачи.
Из уровня техники известно устройство (Патент на полезную модель России RU 111720, опубликован 20.12.2011) для обнаружения гололедных образований на проводах линии электропередачи, ограниченных высокочастотными заградителями, содержащее генератор зондирующих импульсов, блок измерения температуры провода, расположенный на проводе линии электропередачи, блок измерения времени, сигнализатор гололедных образований, вычислительное устройство, при этом первый вход вычислительного устройства подключен к выходу блока измерения времени, второй вход подключен к выходу блока измерения температуры провода, а выход подключен к входу сигнализатора гололедных образований, при этом в него дополнительно введены блок управления генератором зондирующих импульсов, подключенный к его входу, и приемник зондирующих импульсов, выход которого подключен к входу блока измерения времени, при этом выход генератора зондирующих импульсов подключен через систему присоединения к началу участка линии электропередачи, а вход приемника зондирующих импульсов подключен через систему присоединения к концу участка линии электропередачи.
Недостатком данного устройства является невозможность его применения для обнаружения и выделения импульсов локационной диагностики на фоне регулярных технологических сигналов в линиях электропередачи, а также невозможность его использования для выявления повреждений оборудования ВЧ-присоединения к линии электропередачи.
Также известно устройство для импульсной локации проводов линии электропередачи (Патент на полезную модель России RU 110555, опубликован 20.11.2011), содержащее 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, при этом 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.
Данное устройство может быть применено для обнаружения и выделения импульсов локационной диагностики на фоне регулярных технологических сигналов в линиях электропередачи, однако, как и в вышеуказанном аналоге, в данном устройстве не решается проблема согласования выходного сопротивления устройства с сопротивлением линии и сопротивлениями других устройств, подключенных к данной линии. Подключение таких устройств к линии под напряжением на постоянной основе может привести к рассогласованию нагрузки другого подключенного к данному устройству присоединения оборудования ВЧ-связи, устройств передачи РЗ и ПА, устройств дифференциально-фазной защиты, к увеличению затухания сигналов данных устройств, и, как следствие, увеличению возможных аварийных ситуаций, связанных с выходом из работы устройств передачи команд РЗ и ПА и устройств дифференциально-фазной защиты при плохих погодных условиях. Несогласованная нагрузка на самом устройстве не позволяет излучать сигнал большой мощности, что может привести к недостоверности результатов радиолокационного зондирования на линиях с повышенным затуханием ВЧ-тракта. Кроме того, для работы на линиях 35 кВ и выше на объектах, являющихся частью единой энергетической системы, возможно использование только заранее согласованного диапазона частот, а зондирование в произвольном диапазоне, в особенности с внесением дополнительного затухания за счет рассогласования линии, может привести к ложному срабатыванию устройств передачи команд РЗ и ПА, и, как следствие, возможному отключению подстанции от линии.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является разработка устройства постоянного контроля состояния проводов линии электропередачи и устройств высокочастотной обработки посредством зондирующего радиолокационного сигнала, лишенного недостатков вышеуказанных аналогов, а также расширение арсенала технических средств указанного назначения.
Технический результат полезной модели заключается в расширении функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности постоянного использования устройства совместно с другим работающим ВЧ-оборудованием и выявления повреждений оборудования ВЧ-присоединения к линии электропередачи, подключенным к одной линии, при одновременном повышении достоверности результатов радиолокационного зондирования на линиях с повышенным затуханием ВЧ-тракта.
Технический результат достигается за счет того, что устройство постоянного контроля состояния проводов линии электропередачи и устройств высокочастотной обработки, содержащее блок управления и блок цифровой обработки сигналов, соединенные между собой и подключаемые к контролируемому участку провода линии электропередачи, ограниченному высокочастотными заградителями, через последовательно соединенные фильтр присоединения и конденсатор связи, дополнительно содержит линейный фильтр, соединенный через кабель снижения с фильтром присоединения, причем второй выход линейного фильтра подключен к блоку цифровой обработки сигналов, а ко второму входу фильтра подключен усилитель мощности с нормированным выходным сопротивлением, ко входу которого подключен блок цифровой обработки сигналов, при этом выходное сопротивление линейного фильтра согласовано с сопротивлением линии электропередачи и сопротивлениями устройств высокочастотной обработки, подключенных к контролируемому участку провода линии электропередачи.
Целесообразно, чтобы линейный фильтр, настроенный на выделенный для радиолокационного зондирования диапазон частот, имел выходное сопротивление близкое к 75 Ом при схеме соединения «фаза-земля», либо 150 Ом при схеме соединения «фаза-фаза».
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена блок-схема заявляемого устройства.
Блокам и элементам заявляемого устройства присвоены следующие позиции:
1 - блок управления;
2 - блок цифровой обработки сигналов;
3 - усилитель мощности;
4 - линейный фильтр;
5 - кабель снижения;
6 - фильтр присоединения;
7 - конденсатор связи;
8 - ВЧ-заградители;
9 - провод линии электропередачи.
Устройство постоянного контроля состояния проводов линии электропередачи и устройств высокочастотной обработки включает в себя блок управления 1 и блок цифровой обработки сигналов 2, соединенные между собой и подключаемые к контролируемому участку провода линии электропередачи 9, ограниченной высокочастотными заградителями 8, через последовательно соединенные конденсатор связи 7 и фильтр присоединения 6. Устройство дополнительно содержит линейный фильтр 4, соединенный через кабель снижения 5 с фильтром присоединения 6, а вторым выходом подключенный к блоку цифровой обработки сигналов 2, ко второму входу фильтра 4 подключен усилитель мощности 3 с нормированным сопротивлением, к которому подключен блок цифровой обработки сигналов 2. При этом выходное сопротивление линейного фильтра 4 согласовано с сопротивлением линии электропередачи и сопротивлениями устройств высокочастотной обработки, подключенных к контролируемому участку провода линии электропередачи. Усилитель мощности выполнен с нормированным выходным сопротивлением, а линейный фильтр настроен таким образом, что на выделенном для радиолокационного зондирования диапазоне частот он имеет выходное сопротивление близкое к 75 Ом (для несимметричных линий) или 150 Ом (для симметричных линий), а в остальном диапазоне имеет выходное сопротивление более 500 Ом. Фильтр присоединения 6 и конденсатор связи 7 необходимы для задерживания тока промышленной частоты 50 Гц, а также согласования нагрузки кабеля снижения 75 Ом с нагрузкой воздушной линии электропередачи. Высокочастотные заградители 8 необходимы для предотвращения прохождения высокочастотного сигнала в коммутационное оборудование подстанции, а также защиты высокочастотного сигнала при включении заземляющих ножей на подстанции.
Устройство работает следующим образом.
лин
Оператор посредством специализированного программного обеспечения, установленного на персональном компьютере, устанавливает в блоке управления 1 необходимую периодичность диагностики, длину кабеля снижения 5, длину контролируемого участка провода линии электропередачи 9 до высокочастотных заградителей 8. Блок управления 1 записывает данные параметры в блок цифровой обработки сигналов 2. Блок цифровой обработки сигналов 2 в соответствии с установками генерирует зондирующий сигнал различной формы, которые, проходя через усилитель мощности 3, могут достигать уровня 49 дБм (при R=75 Ом). Затем сигнал проходит через линейный фильтр 4, кабель снижения 5. При повреждении кабеля снижения 5 отраженный сигнал проходит в обратном направлении и попадает на вход блока цифровой обработки сигналов 2. При этом в блоке цифровой обработки сигналов 2 производится обработка принятого сигнала, выделение полосы отраженного сигнала средствами цифровой фильтрации, фиксируется время, через которое пришел отраженный сигнал, производится сравнение с известной длиной кабеля снижения 5 и выдается предупреждение о неисправности кабеля снижения 5 в блок управления 1, после чего оператору выдается предупреждение о неисправности.
Подобным способом диагностируется фильтр присоединения 6, высокочастотный заградитель 8 и сам провод линии электропередачи 9.