Спосіб визначення довжини електричної лінії передачі до місця пошкодження

Спосіб визначення довжини електричної лінії передачі до місця пошкодження, при якому формують послідовність імпульсів, вимірюють частоту проходження імпульсів при відомій і невідомій довжинах лінії і визначають довжину лінії до місця пошкодження, який відрізняється тим, що спочатку формують опорну послідовність імпульсів від не навантаженого відрізка лінії відомої довжини, визначають код частоти опорної послідовності імпульсів, потім формують вимірювальну послідовність імпульсів від всієї лінії до місця пошкодження, визначають код частоти вимірювальної послідовності імпульсів, формують різницевий код частот проходження імпульсів, зменшують частоту опорної послідовності імпульсів діленням її на величину, пропорційну різницевому коду, знову формують різницевий код між зменшеною частотою опорної послідовності імпульсів і частотою вимірювальної послідовності імпульсів, підстроюють різницевим кодом коефіцієнт ділення частоти до досягнення нульового значення різницевого коду, а довжину лінії  X до місця пошкодження визначають по формулі:  X n k , Винахід відноситься до техніки електровимірювання і може бути використаний для визначення довжини електричної лінії до місця пошкодження за часом проходження відбитого імпульсного сигналу. Відомий спосіб визначення довжини електричної лінії до місця пошкодження [див. Патент України №34710, МПКG01К31/08, 1999, бюл. №2, 2001], заснований на розділенні падаючого гармонійного сигналу на опорний і відбитий, порівнянні фаз відбитого вимірювального і опорного сигналів на основній частоті випробувального сигналу, при збільшенні довжини випробовуваної лінії на відрізок каліброванної довжини і на другій зменшеній частоті, обчисленні довжини електричної лінії за результатами трьох вимірювань. Недоліком способу є складність розділення відбитого сигналу на вході випробовуваної лінії від зондованого сигналу на низьких частотах, на яких працює більшість телефонних каналів і ліній з'єднання локальних обчислювальних сітей. Відомий для низькочастотних кабелів і ліній передач використовують спосіб визначення відстані до місця пошкодження, заснований на порівнянні відбитого імпульсного сигналу із зондованим і визначенні часового інтервалу між ними, за яким обчислюють довжину лінії передачі до місця пошкодження [див. Інформаційний лист AT "ВАТСОН". Метод рефлектометрії http://www.watson.ru/izm/doc/metref/index.shtml]. Недоліком цього способу є залежність визначеної довжини до місця пошкодження від швидкості розповсюдження сигналу в досліджуваній лінії. У свою чергу швидкість розповсюдження сигналу залежить від температури, вологості, тиску і інших факторів, а також типу лінії і її ізоляції. Відомий також спосіб визначення довжини електричної лінії передачі до місця пошкодження [див. Кузнецов О.Ю. Двочастотний метод (19) UA (11) 76176 (13)  - відома довжина відрізка лінії; n k - кінцеве значення коефіцієнта ділення частоти вимірювальної послідовності імпульсів при нульовому різницевому коді частот. C2 де: 3 76176 4 вимірювання відстані до місця пошкодження при ненавантаженому відрізку лінії відомої довжиелектричної лінії// Вісник технологічного ни, визначення коду частоти вимірювальної посліуніверситету Поділля. - 2002. - №5. - 4.1. - С.132довності імпульсів, формування послідовності ім134], при якому формують послідовності імпульсів, пульсів при зондуванні всієї довжини до місця вимірюють частоту проходження імпульсів при пошкодження, визначення коду частоти вимірювавідомій і невідомій довжинах лінії і визначають льної послідовності імпульсів, зменшення до часдовжину лінії до місця пошкодження. При тоти опорної послідовності імпульсів діленням її визначенні довжини лінії до місця пошкодження кодоімпульсним дільником частоти на величину використовують таку формулу: пропорційну різницевому коду, повторне формування різницевого коду між частотою опорної посf2 lX l, лідовності імпульсів, що зменшується і постійною f1 f2 частотою вимірювальної послідовності імпульсів з де - l відрізок лінії відомої довжини; підстроюванням коефіцієнта ділення частоти різf1 і f2 - частоти, на яких проводяться ницевим кодом до досягнення його нульового знадослідження. чення дозволить визначити довжину лінії до місця Завдяки використанню двох частот f1 і f2 зонпошкодження по відомій довжині відрізка лінії і дованого сигналу виключається вплив непостійноконкретному значенню коефіцієнта ділення частості швидкості розповсюдження імпульсів вздовж ти опорної послідовності імпульсів, що забезпечує лінії до місця пошкодження. Проте чутливість і підвищення точності визначення довжини лінії до точність відомого методу на великих відстанях до місця пошкодження, незалежно від типу ліній і на місця пошкодження залишається низкою, оскільки великі відстані. частоти f1 і f2 зближуються, а їх різниця стає сумірСутність пропонованого винаходу ною з флуктуаційною нестабільністю автогенерапояснюється кресленням, на якому зображена тора. Для збільшення різниці частот f1 і f2 необхідвимірювальна схема. но збільшити довжину каліброваного відрізка. Але До одновібратора 1 підключений блок 2 в реальних лініях, особливо з прихованою проводрозділення падаючого і відбитого сигналів. Один кою, це зробити важко. вихід блоку 2 розділення з'єднаний з входом автоВ основу винаходу поставлена задача створиматичного перемикача 3, один вихід якого ти такий спосіб визначення довжини електричної з'єднаний з ненавантаженим відрізком лінії 4 того лінії передачі до місця пошкодження, в якому ввеж матеріалу, що і досліджувана лінія 5, з'єднана з дення нових операцій забезпечило б підвищення іншим виходом автоматичного перемикача 3. точності визначення довжини лінії до місця пошкоВихід досліджуваної лінії через ключ 6 на злагоддження незалежно від типу ліній передач і на вежений резистор 7. Інший вихід блоку розділення 2 ликих відстанях. з'єднаний з входом імпульсного підсилювача 8, Поставлена задача вирішується тим, що в вихід якого з'єднаний з входом автоматичного песпосіб визначення довжини електричної лінії перемикача 9 і управляючим входом одновібратора редачі до місця пошкодження, при якому форму1. Один вихід автоматичного перемикача 9 через ють послідовність імпульсів, вимірюють частоту керуємий кодом дільник частоти 10 з'єднаний з проходження імпульсів при відомій і невідомій допідсумовуючим входом реверсивного лічильника вжинах лінії і визначають довжину лінії до місця імпульсів 11, від'ємний вхід якого з'єднаний безпопошкодження, згідно з винаходом спочатку форсередньо з другим виходом автоматичного перемують опорну послідовність імпульсів від ненаванмикача 9 . Кодовий вихід реверсивного лічильника таженого відрізка лінії відомої довжини, визначаімпульсів 11 з'єднаний з входом-виходом мікроють код частоти опорної послідовності імпульсів, ЕОМ 12. Другий вхід-вихід мікро-ЕОМ 12 з'єднаний потім формують вимірювальну послідовність імпуз управляючим входом керуємого кодом дільника льсів від всієї лінії до місця пошкодження, визначастоти 10. Вихід мікро-ЕОМ 12 з'єднаний з цифчають код частоти вимірювальної послідовності ровим індикатором 13. Вихід таймера мікро-ЕОМ імпульсів, формують різницевий код частот прохо12 з'єднаний з управляючими входами автоматичдження імпульсів, зменшують частоту опорної поних перемикачів 3 і 9. слідовності імпульсів діленням її на величину, Кнопка 14 служить для першого головного запропорційну різницевому коду, знову формують пуску одновібратора 1. різницевий код між зменшеною частотою опорної Спосіб здійснюється таким чином. послідовності імпульсів і частотою вимірювальної При замиканні кнопки 14 одновібратор 1 форпослідовності імпульсів, підстроюють різницевим мує короткий імпульс на своєму виході, який через кодом коефіцієнт ділення частоти до досягнення блок розділення 2 і автоматичний перемикач 3, нульового значення різницевого коду, а довжину поступає у відрізок лінії 4 відомої довжини l. Відлінії И. ^ до місця пошкодження визначають по різок лінії є однотипним з досліджуваної лінії 5 формулі: загальною довжиною l. lX=nk l, Оскільки відрізок лінії 4 на кінці розімкнений, де l - відома довжина відрізка лінії; то відбитий імпульс через блок розділення 2 посnk - кінцеве значення коефіцієнта ділення частупає на вхід імпульсного підсилювача 8. Посилетоти вимірювальної послідовності імпульсів при ний імпульс впливає на управляючий вхід нульовому різницевому коді частот. одновібратора 1, який формує наступні зондуючі Введення в спосіб визначення довжини електімпульси. Кожний наступний імпульс з'являється ричної лінії передачі до місця пошкодження опечерез часовий інтервал, за який зондуючий рації формування опорної послідовності імпульсів імпульс проходить до кінця відрізка 4 і назад. В 5 76176 6 результаті генерації зондуючих імпульсів f N3 t 1 f2 . (6) формується опорна послідовність імпульсів, часn1 тота проходження якої встановлюється у зворотній Код N''3 переноситься в пам'ять мікро-ЕОМ 12, пропорції до довжини відрізка 4: де порівнюється з попереднім значенням N'3. (1) f1 , Різниця кодів N3 = N''3 - N'3 збільшує управляючий 2 l код дільника частоти 10 до значення N"4 = N'4 + де f1 - частота проходження опорної N'3. Відповідно зростає і коефіцієнт ділення часпослідовності; тоти опорної послідовності імпульсів до значення - швидкість розповсюдження імпульсів в доn2 (n2 > n1), а різницевий код на виході реверсивсліджуваній лінії; ного лічильника імпульсів 11 ще більш l - відома довжина відрізка лінії. зменшується: Опорна послідовність імпульсів при вказаному положенні автоматичного перемикача 9 поступає на керуємий кодом дільник частоти 10. За відсутності коду на керованому вході дільника частоти коефіцієнт ділення рівний одиниці. Тому за час, який задається таймером мікро-ЕОМ 12, в реверсивному лічильнику імпульсів 11 накопичується певне число імпульсів і формується відповідний код: t (2) N1 tf1 . 2 l При скінченні часу t відбувається перемикання контактів автоматичних перемикачів 3 і 9. Зондуючі імпульси тепер проходять всю досліджувальну лінію 5 до місця пошкодження і назад, формуючи вимірювальну послідовність імпульсів. Тому частота проходження вимірювальної послідовності імпульсів визначається за виразом: f2 , (3) 2 lX де lX - довжина досліджуваної лінії до місця пошкодження (обриви, коротке замикання, порушення ізоляції і т.д.) Вимірювальна послідовність імпульсів через автоматичний перемикач 9 поступає на віднімаючий вхід реверсивного лічильника імпульсів 11. За наступний інтервал часу t, який задає таймер мікро-ЕОМ 12, обчислюється певне число імпульсів і формується відповідний код: t N2 tf 2 . (4) 2 lX В результаті на виході реверсивного лічильника імпульсів 11 за один період роботи автоматичних перемикачів 3 і 9 формується різницевий код: N'3=N1-N2= t(f1-f2). (5) Різницевий код N'3 зберігається в пам'яті мікро-ЕОМ 12, на її другому вході-виході формується код N'4, який керує коефіцієнтом ділення дільника частоти 10. Відповідно до таблиці кодів початковий код пропорційний початковому різницевому коду. Після введення коду коефіцієнт ділення частоти зменшує частоту імпульсів, які поступають на підсумовуючий вхід реверсивного лічильника імпульсів 11 при наступному періоді роботи автоматичних перемикачів 3 і 9. В результаті цього на виході реверсивного лічильника імпульсів 11 після другого періоду перемикання формується зменшений різницевий код: f1 f2 . (7) n2 В результаті ітераційного процесу на виході реверсивного лічильника імпульсів 11 формується убутний код, який після декількох циклів роботи автоматичних перемикачів 3 і 9 приймає нульове значення: N'3 > N''3 > N'''3 > ... > Nk3 = 0 (8) де к - число періодів перемикань автоматичних перемикачів 3 і 9. Відповідно до зменшення різницевого коду (8) зростає управляючий код: n1 < n2 < n3 > l) частоти проходження опорної f1 і вимірювальної f2 послідовностей імпульсів залишається рознесеними, що підвищує точність вимірювання. Оскільки кожному коефіцієнту ділення частоти ni у виразі (12) відповідає управляючий код Ni4, то в процесі вимірювання мікро-ЕОМ 12 по сталому значенню коду N4k і довжині відрізка l обчислюється довжина лінії lX до місця пошкодження. Результат дослідження лінії відображається на цифровому індикаторі 13. Контроль результатів вимірювань здійснюються на непошкодженій лінії відомої довжини і при розімкненому ключі 6. В цьому випадку зондуючий імпульс відбивається від кінця розімкненої лінії 5 і на цифровому індикаторі 13 відображається відома довжина лінії. Дослідження показали, що запропонованим способом можна знаходити обрив або коротке замикання у витій парі на довжині 100-15000м з погрішністю не більш ±10-12см. Оскільки на результат вимірювання не впливає швидкість розповсюдження зондуючих імпульсів по лінії, то заNk 3 t 7 76176 8 пропонований спосіб може бути застосований і до обмежень по коефіцієнту укорочення, який залеінших типів лінії (телефонні, повітряні та ін.) якщо жить від швидкості розповсюдження імпульсів узвідрізок лінії відомої довжини того ж типу, що і довж лінії. досліджувана лінія. Додаткова затримка відбитих імпульсів в ампДослідження дали позитивний результат і на літудному підсилювачі, а також у вхідному ланцюзі радіочастотних коаксіальних кабелях з різним тиодновібратора не впливають на результат виміпом ізоляції (РК-50-2-11, РК-100-7-13, РК-150-7-12) рювання, оскільки ці затримки в однаковій мірі незалежно від значення коефіцієнта укорочення зменшують частоту як опорної, так і вимірювальної для конкретного типу лінії. Так, якщо для послідовності імпульсів. повітряної лінії коефіцієнт укорочення практично Для керуємого кодом дільника частоти викорівний одиниці, то для кабелю РК-50 він складає ристана мікросхема К564ИЕ15, яка є програмова1,52, для кабелю марки СБ - 1,84, а для кабелю Пним лічильником-дільником з змінним 270 він досягає 3,0. В запропонованим способі коефіцієнтом ділення. Комп’ютерна верстка Л. Купенко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601