СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ И СВЯЗИ
METHOD FOR DETERMINING DAMAGED POINT OF POWER TRANSMISSION AND COMMUNICATION LINES

Изобретение относится к электротехнике, в частности может быть применено для построения автоматических локационных искателей места повреждения линий электропередачи (ЛЭП).
Известны способы определения места повреждения (ОМП) ЛЭП по параметрам аварийного режима [например, Определение мест повреждений линий электропередачи по параметрам аварийного режима. / Г.М.Шалыт, А.И.Айзенфельд, А.С.Малый; Под ред. Г.М.Шалыта. - М.: Энергоатомиздат, 1983].
Недостатком способов ОМП ЛЭП по параметрам аварийного режима является пропорциональность ошибки ОМП длине ЛЭП.
Этого недостатка лишены «высокочастотные» способы ОМП ЛЭП, такие как волновые, стоячих волн и др. [например, Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. - М.: Энергоатомиздат, 1982. Стр.16-24].
К группе «высокочастотных» относится и локационный способ ОМП ЛЭП [Шалыт Г.М. Определение мест мест повреждения в электрических сетях. - М.: Энергоатомиздат, 1982. Стр.17-18], являющийся наиболее близким техническим решением и заключающийся в измерении времени между моментом посылки в линию зондирующего электрического импульса и моментом прихода к началу линии импульса, отраженного от места повреждения. Послав в линию импульс, измеряют интервал t - время двойного пробега этого импульса до места повреждения, а искомое расстояние оценивают согласно выражению
<mrow><mi>ℓ</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>t</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>⋅</mo><mi>υ</mi></mrow>
,
где υ - скорость распространения импульса в линии.
Недостатком локационного способа ОМП ЛЭП и связи является низкая точность оценки расстояния до повреждения.
Задача изобретения - повышение точности способа ОМП ЛЭП и связи.
Поставленная задача достигается способом определения места повреждения линии электропередачи и связи, заключающимся в излучении в линию зондирующего электрического импульса, приеме импульса, отраженного от места повреждения линии, согласно предложению, повторяют процесс излучения и приема электрических импульсов, причем излучение импульсов, начиная со второго, осуществляют в момент приема импульсов, отраженных от места повреждения линии, а расстояние до повреждения оценивают по частоте повторения принимаемых импульсов.
Для технической реализации способа ОМП ЛЭП и связи воспользуемся структурной схемой импульсного искателя мест повреждений, аналогичной Шалыт Г.М. Определение мест мест повреждения в электрических сетях. - М.: Энергоатомиздат, 1982. Стр.188.
Вариант структурной схемы устройства, реализующего предлагаемый способ, приведен на фиг.1.
Устройство (фиг.1) содержит блок управления 1, тактовый блок 2, генератор 3, измерительное устройство 4 и приемно-регулирующее устройство 5.
Первый вход блока управления 1 является входом устройства, а второй вход подключен к выходу генератора 3. Первый выход блока управления 1 является выходом устройства и подключен к линии, а второй и третий выходы подключены соответственно ко входам приемно-регулирующего устройства 5 и тактового блока 2. Первый и второй выходы тактового блока 2 подключены к первым входам соответственно генератора 3 и измерительного устройства 4. Вход-выход тактового блока 2 соединен со входом-выходом приемно-регулирующего устройства 5. Выход приемно-регулирующего устройства 5 подключен ко второму входу измерительного устройства 4.
Устройство работает следующим образом.
Искатель находится непрерывно в режиме ожидания, т.е. в состоянии готовности к срабатыванию. При возникновении повреждения запускается блок управления 1. Он запускается либо от устройств релейной защиты, либо от собственного пускового органа, реагирующего, например, на уровень ВЧ помех на линии. Блок 1 производит подключение генератора 3 зондирующих импульсов и приемно-регулирующего устройства 5 к линии (проводом линии).
От блока управления 1 запускается тактовый блок 2, синхронизирующий работу генератора 3, измерительного устройства 4 и приемно-регулирующего устройства 5. Зондирующие импульсы, излучаемые в линию с выхода блока управления 1, отражаются от места повреждения. Отраженные импульсы поступают в приемно-регулирующее устройство 5, инициируя через вход-выход на тактовый блок 2 поступление управляющего сигнала с целью последующего излучения генератором 3 зондирующего импульса. Следует отметить, что отраженные импульсы поступают также на измерительное устройство 4.
Процесс приема-излучения импульсов повторяется.
Частота повторений отраженных импульсов определяется выражением
<mrow><mi>f</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>υ</mi><mrow><mn>2</mn><mi>ℓ</mi></mrow></mfrac></mrow>
,
где υ - скорость распространения электромагнитного излучения в линии; l - расстояние до повреждения.
Оцененная измерительным устройством 4 частота повторения импульсов позволяет вычислить расстояние до места повреждения, исходя из расчетной формулы
<mrow><mi>ℓ</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>υ</mi><mrow><mn>2</mn><mi>f</mi></mrow></mfrac></mrow>
.
Для более точного расчета расстояния до места повреждения при ОМП ЛЭП и связи следует учитывать задержку в циклах приема-излучения сигналов, имеющую место в блоках 1, 5, 2, 3 устройства.
Для обоснования преимуществ предлагаемого способа ОМП ЛЭП и связи произведем сравнение его по точности со способом-прототипом.
Локационный способ ОМП ЛЭП и связи основывается на измерении времени запаздывания между излученным и отраженным от повреждения импульсами. Разрешающая способность этого способа определяет точность определения расстояния до повреждения и находится из выражения
<mrow><mi>Δ</mi><mi>ℓ</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>υ</mi><mo>⋅</mo><msub><mi>t</mi><mi>u</mi></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow>
,
u
t - длительность зондирующего импульса. Минимальная длительность зондирующего импульса определяется полосой П ВЧ (высокочастотного) присоединения ЛЭП и находится из соотношения
<mrow><msub><mi>t</mi><mi>u</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mi>П</mi></mfrac></mrow>
,
6
учитывая П=10 Гц, длительность
u
-6
t=10(c).
8
Тогда, принимая υ=3·10м/с,
<mrow><mi>Δ</mi><mi>ℓ</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>3</mn><mo>⋅</mo><msup><mrow><mn>10</mn></mrow><mn>8</mn></msup><mo>⋅</mo><msup><mrow><mn>10</mn></mrow><mrow><mo>−</mo><mn>6</mn></mrow></msup></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo>=</mo><mn>150</mn><mrow><mo>(</mo><mi>м</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
.
Предлагаемый способ ОМП ЛЭП и связи основывается на измерении частоты повторения переизлученных отраженных импульсов от места повреждения ЛЭП. Погрешность измерения расстояния определяется погрешностью измерения частоты. Задержку в блоках устройства (фиг.1) не учитываем, т.к. она известна и может быть компенсирована для точной оценки частоты. Поскольку, например, устойчивые повреждения на ЛЭП имеют место в течение нескольких часов (десятков часов), пока не будут устранены линейными бригадами, то существует достаточно большое время для точной оценки частоты повторения импульсов. В этих условиях достигается высокая точность ОМП ЛЭП по предлагаемому способу, т.к. точность оценки частоты может составлять единицы герц (Гц).
Приведем поясняющий пример.
Пусть расстояние до повреждения составляет l=15 км. Тогда
<mrow><mi>f</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>υ</mi><mrow><mn>2</mn><mi>ℓ</mi></mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>3</mn><mo>⋅</mo><msup><mrow><mn>10</mn></mrow><mn>8</mn></msup></mrow><mrow><mn>2</mn><mo>⋅</mo><mn>15</mn><mo>⋅</mo><msup><mrow><mn>10</mn></mrow><mn>3</mn></msup></mrow></mfrac><mo>=</mo><msup><mrow><mn>10</mn></mrow><mn>4</mn></msup><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mi>Г</mi><mi>ц</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
.
Отсюда погрешность измерения расстояния до повреждения, обусловленная погрешностью Δf измерения частоты, определяется выражением
<mrow><mi>Δ</mi><mi>ℓ</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>υ</mi><mrow><mn>2</mn><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>f</mi><mo>+</mo><mi>Δ</mi><mi>f</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mo>−</mo><mfrac><mi>υ</mi><mrow><mn>2</mn><mi>f</mi></mrow></mfrac><mo>≈</mo><mfrac><mi>υ</mi><mrow><mn>2</mn><msup><mi>f</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>3</mn><mo>⋅</mo><msup><mrow><mn>10</mn></mrow><mn>8</mn></msup></mrow><mrow><mn>2</mn><mo>⋅</mo><msup><mrow><mn>10</mn></mrow><mn>8</mn></msup></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>1,5</mn><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mi>м</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
.
Сопоставление точности измерения расстояния до повреждения ЛЭП и связи по предлагаемому способу ОМП и способу-прототипу свидетельствует о существенных преимуществах предлагаемого изобретения.
Таким образом, предлагаемый способ ОМП ЛЭП и связи прост в реализации, имеет высокую точность и может быть реализован в автоматических и неавтоматических локационных искателях.