Пристрій для визначення місця пошкодження електричних ліній передач

Пристрій для визначення місця пошкодження електричних ліній передачі, який містить два генератори регульованої високої частоти, блок розділення падаючого і відбитого сигналів, до виходу якого підключені послідовно з'єднані підсилювачобмежувач і фазовий детектор, другий вхід якого з'єднаний з входом блоку розділення, балансний змішувач, входи якого з'єднані з виходами генераторів регульованої високої частоти, ви хід балансного змішувача через фільтр нижніх частот з'єднаний з входом електронно-лічильного частотоміра, який відрізняється тим, що в нього введені другий фільтр нижніх частот, фільтр верхніх частот, підсилювач постійної напруги, підсилювач змінної напруги низької частоти, фазочутливий випрямляч, два електричних інтегратори, два автоматичні A (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ МІСЦЯ ПОШКОДЖЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ ЛІНІЙ ПЕРЕД АЧ 36460 середньо з'єднаний з другим входом фазовимірювальної схеми, пристрій рахування числа цілих циклів, входи якого підключені до входів фазовимірювальної схеми, а входи блоку керування з'єднані з керуючими входами генератора пилкоподібної напруги, пристрою рахування числа цілих фазових циклів та відлікового пристрою. У відомому пристрої здійснюється безпосередньо змінювання частоти випробувального сигналу в межах від низької частоти wH до високої частоти wB. При цьому вимірюється ціле число фазових циклів 2p, а фазовимірювальною схемою вимірюється дробова частина останнього фазового циклу. Відстань lX до місця пошкодження визначається за формулою: é êj lX = ë пошкодження лінії передачі. Крім того, необхідність змінювання частоти випробувального сигналу в широкому діапазоні, при якому відбувається змінювання фазового зсуву відбитої хвилі на цілий фазовий цикл (від 0 до 2p), обумовлює появу додаткової похибки від неминучої фазочастотної неідентичності вимірювального і опорного каналів фазометра і фазового детектора. До того ж, відомий пристрій вимагає ручної перебудови частоти генератора випробувального сигналу. Задачею винаходу є створення такого пристрою для визначення місця пошкодження електричних ліній передачі, в якому введення нових елементів і зв'язків дозволило б автоматизувати процес вимірювання і підвищити точність визначення відстані до місця пошкодження електричної лінії передачі. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрій для визначення місця пошкодження електричних ліній передачі, який містить два генератори регульованої високої частоти, блок розділення падаючого і відбитого сигналів, до виходу якого підключені послідовно з'єднані підсилювачобмежувач і фазовий детектор, другий вхід якого з'єднаний з входом блоку розділення, балансний змішувач, входи якого з'єднані з виходами генераторів регульованої високої частоти, ви хід балансного змішувача через фільтр нижніх частот з'єднаний з входом електронно-лічильного частотоміра, згідно винаходу введені другий фільтр нижніх частот, фільтр верхніх частот, підсилювач постійної напруги, підсилювач змінної напруги низької частоти, фазочутли вий випрямлячі, два електричні інтегратори, два автоматичні перемикачі і генератор низької частоти, при цьому виходи генераторів регульованої високої частоти з'єднані з входами першого автоматичного перемикача, вихід якого з'єднаний з входом блоку розділення, вихід-вхід якого з'єднаний з входом другого автоматичного перемикача, який має виходи для підключення до входу відрізка випробувальної лінії і входу самої лінії передачі, яка працює на узгоджене навантаження, вихід фазового детектора через другий фільтр нижніх частот і підсилювач постійної напруги з'єднаний з входом першого електричного інтегратора, вихід якого підключений до керуючого входу першого генератора регульованої високої частоти, вихід фазового детектора також через фільтр верхніх частот, підсилювач змінної напруги низької частоти і фазочутливий випрямляч з'єднаний з входом другого електричного інтегратора, вихід якого підключений до керуючого входу другого генератора регульованої високої частоти, вихід генератора низької частоти з'єднаний з керуючими входами автоматичних перемикачів і керуючим входом фазочутливого випрямляча, а другий вхід електронно-лічильного частотоміра з'єднаний з виходом другого генератора регульованої високої частоти. Введення в схему пристрою двох автоматичних перемикачів, генератора низької частоти, кола автоматичного підстроювання частоти першого генератора регульованої високої частоти, яке включає другий фільтр нижніх частот, підсилювач постійної напруги і електричний інтегратор, кола автоматичного підстроювання частоти другого генератора регульованої високої частоті, яке + wB ù H ú +j wH û 2wB B v, де jн - фазовий зсув на низькій частоті wн; jв - фазовий зсув на високій частоті wв; + é wв ù êj н ú - ціле число фазових циклів в 2p; wн û ë v - швидкість поширення випробувального сигналу уздовж лінії передачі. При відсутності попередньої інформації про відстань до місця пошкодження вибір частот wн і wв ускладнений, що може призвести до появи фазової неоднозначності вимірювань при великих відношеннях частот wв/wн. Відомий також пристрій для визначення місця пошкодження електричних ліній передачі (див.: Кушнир Ф.В., Савенко В.Г., Верник С.М. Измерения в технике святи / Под ред. Ф.В. Кушнира. - М.: Связь, 1970. - С. 457-459), який містить два генератори регульованої високої частоти, блок розділення падаючого і відбитого сигналів, до виходу якого підключені послідовно з'єднані підсилювачобмежувач і фазовий детектор, другий вхід якого з'єднаний з входом блоку розділення, балансний змішувач, входи якого з'єднані з виходами генераторів регульованої високої частоти, ви хід балансного змішувача через фільтр нижніх частот з'єднаний з входом електронно-лічильного частотоміра. Крім того, відомий пристрій містить електронний фазометр, який входами підключений до входу і виходу блоку ділення падаючого і відбитого сигналів. Фазометр використовується для вибору двох значень частот, при яких обидва фазових зсуви, що вносяться, знаходяться на границях одного фазового циклу (0-2p). Завдяки вимірюванню фазового зсуву на двох частота х w 1 і w2 виключається фазова неоднозначність результату вимірювання. При фіксації частот w1 і w2 (w2>w1), які відповідають нульовому показанню фазометра (0 і 2p) відстань до місця пошкодження електричної лінії визначається за формулою: 2p lX = v, w1 - w2 де v - швидкість поширення випробувального сигналу по лінії передачі. Непостійність швидкості поширення v внаслідок процесів старіння ізоляції, виникнення механічних напруг, коливань температури і вологості і т.п. призводить до великих похибок (до 20-30%) при визначенні відстані до місця 2 36460 включає фільтр верхніх частот, підсилювач змінної напруги низької частоти, фазочутливий випрямляч і другий електричний інтегратор, підключення цих кіл до виходу фазового детектора і керуючих входів генераторів регульованої високої частоти, відповідно забезпечує генерування коливань двох близьких частот, різниця яких функціонально зв'язана з відстанню до місця пошкодження випробувальної лінії передачі, завдяки чому істотно зменшується діапазон перебудови частоти генераторів випробувальних сигналів при вибраній довжині відрізка випробувальної лінії незалежно від швидкості поширення випробувальних сигналів, що дозволить автоматизувати процес вимірювання і підвищити точність визначення відстані до місця пошкодження. На фігурі зображена функціональна схема пристрою для визначення місця пошкодження електричних ліній передачі. Пристрій містить генератори 1 і 2 регульованої високої частоти, автоматичні перемикачі 3 і 4, генератор 5 низької частоти, блок 6 розділення падаючого і відбитого сигналів, високочастотний підсилювач-обмежувач 7, фазовий детектор 8, балансний змішувач 9, фільтри 10 і 11 нижніх частот, електронно-лічильний частотомір 12, підсилювач 13 постійної напруги, електричні інтегратори 14 і 15, фільтр 16 верхніх часто т, підсилювач 17 змінної напруги низької частоти і фазочутливий випрямляч 18. На рисунку позицією 19 позначений відрізок випробувальної лінії передачі, а позицією 20 - сама лінія. Позицією 21 показане узгоджене навантаження випробувальної лінії. Виходи генераторів 1 і 2 підключені до входів автоматичного перемикача 3 і входів балансного змішувача 9, до виходу якого через фільтр 10 нижніх частот підключений одним входом електронно-лічильний частотомір 12. Вихід автоматичного перемикача 3 з'єднаний з входом блоку 6 розділення, вихід-вхід якого з'єднаний з входом автоматичного перемикача 4, а вихід блоку 6 розділення через підсилювач-обмежувач 7 з'єднаний з першим входом фазового детектора 8, другий вхід якого з'єднаний з виходом автоматичного перемикача 3. До виходу фазового детектора 8 підключені послідовно з'єднані фільтр 11 нижніх частот, підсилювач 13 постійної напруги і електричний інтегратор 14, вихід якого з'єднаний з керуючим входом генератора 1. До виходу фазового детектора 8 також підключені послідовно з'єднані фільтр 16 верхніх частот, підсилювач 17 змінної напруги низької частоти, фазочутливий випрямляч 18 і електричний інтегратор 15, вихід якого з'єднаний з керуючим входом генератора 2. Генератор 5 низької частоти з'єднаний з керуючими входами автоматичних перемикачів 3 і 4 і керуючим входом фазочутли вого випрямляча 18. Другий вхід електронно-лічильного частотоміра 12 з'єднаний з виходом генератора 2. Виходи автоматичного перемикача 4 з'єднані з клемами відрізка 19 випробувальної лінії передачі і самої лінії 20, що навантажена на узгоджене навантаження 21. Пристрій працює таким чином. Генератори 1 і 2 вибираються однотипними, настроєними на частоту, що відповідає середині смуги пропускання випробувальної лінії передачі. На початковій дільниці лінії передачі 20 виділяють короткий відрізок 19 довжиною Δl, який на вибраній частоті випробувального сигналу f і орієнтовній швидкості його поширення v вносить у відбитий сигнал фазовий зсув 2 Dl (1) Dj = 2p f . v Якщо вибрати Δj в 10-20 раз більше порога чутливості фазового детектора 8, то довжина відрізка 19 лінії (10...20 )Dj 0 v, Dl = (2) 4p f де Δj 0 - поріг чутливості фазового детектора. При указаному на рисунку положенні комутуючих елементів автоматичних перемикачів 3 і 4 в досліджувану лінію 20 надходить випробувальний сигнал від генератора 1 високої частоти f1. Якщо лінія 20 не пошкоджена, то відбитий сигнал буде відсутній, так як лінія навантажена на узгоджене навантаження 21 При наявності пошкодження від місця його знаходження відбивається частин і або весь випробувальний сигнал, повний фазовий зсув якого на виході шоку розділення 6 визначається виразом: 2l (3) Ф1 = 2p f1 X = 2p (n1 + p1 ), v де lX - відстань до місця пошкодження електричної лінії передачі; n1 - ціле число повних фазових циклів в 2 на частоті f1 ; р1 - дробова частина останнього фазового циклу. При іншому положенні автоматичних перемикачів 3 і 4 до випробувальної лінії 20 додається відрізок 19 і на них починає надходити випробувальний сигнал від генератора високої частоти f2. Повний фазовий зсув відбитого сигналу приймає вигляд: 2( l X + Dl ) (4) Ф2 = 2p f 2 = 2p (n2 + p2 ), v де n2 і р2 - ціле число повних фазових циклів і дробова частина останнього фазового циклу на частоті f2 відповідно. Автоматичні перемикачі 3 і 4 керуються напругою генератора 5 низької частоти. В результаті періодичних перемикань відбиті сигнали з виходу блоку розділення 6 по черзі підсилюються високочастотним підсилювачем-обмежувачем 7, де стабілізуються по амплітуді на заданому рівні U0. Підсилені сигнали однакової амплітуди U0 по черзі подаються на один вхід фазового детектора 8, на інший вхід якого по черзі подаються безпосередньо сигнали від генераторів 1 і 2. Вихідна напруга фазового детектора пропорційна тільки дробовій частині фазового циклу. Тому при одному положенні автоматичних перемикачів 3 і 4 на виході фазового детектора 8 у відповідності з (3) формується імпульс напруги тривалістю в півперіоду низької частоти і амплітудою æ 2l ö U 1 = 2SU 0 p p1 = 2SU 0 p ç f1 X - n1 ÷, (5) v è ø де S - чутли вість фазового детектора. 3 36460 В іншому положенні автоматичних перемикачів 3 і 4 на виході фазового детектора 8 у відповідності з (4) виникають імпульси напруги тієї ж тривалості з амплітудою æ 2( l X + Dl ) ö U 2 = 2 SU 0 p p2 = 2SU 0p ç f 2 - n2 ÷. (6) v è ø З послідовності імпульсів з амплітудами U1 і U2 фільтром 11 нижніх частот виділяється постійна складова напруги U +U2 U 3 = K1 1 = 2 é l Dl ù (7) = SK1U 0p ê 2 X ( f1 + f2 ) + 2 f2 - (n1 + n2 )ú , v ë v û де K1 - коефіцієнт передачі фільтра 11 нижніх частот. Напруга (7) підсилюється підсилювачем 13 постійної напруги і заряджає електричний інтегратор 14. Вихідна напруга інтегратора 14 подається на керуючий вхід генератора 1 і підстроює його частоту f 1. Процес автоматичного регулювання продовжується до тих пір, доки постійна складова імпульсної послідовності (7) не стане рівною нулю. Прирівнюючи вираз (7) до нуля, отримаємо l Dl (8) 2 X ( f1 + f 2 ) + 2 f 2 - (n1 + n2 ) = 0. v v Враховуючи, що довжина відрізка Δl