Спосіб визначення довжини електричної лінії передачі до місця пошкодження

Спосіб визначення довжини електричної лінії передачі до місця пошкодження, при якому генерують періодичну послідовність зондуючих імпульсів, що затримують до зондування випробувальної лінії, приймають на вході лінії послідовність зондуючих і відбитих імпульсів, блокують зондуючі імпульси, із прийнятих відбитих імпульсів формують короткі імпульси, вимірюють частоту і визначають довжину електричної лінії передачі до місця пошкодження за формулою, який відрізняється тим, що додатково блокують в прийнятій послідовності зондуючих і відбитих імпульсів перші імпульси, що відбиті від вхідного кінця випробуваної лінії, створюють часові інтервали із прийнятих других відбитих від місця пошкодження випробуваної лінії імпульсів і третіх перевідбитих від вхідного кінця і місця пошкодження імпульсів, створюють другі часові інтервали між третіми перевідбитими від вхідного кінця і місця пошкодження імпульсами і другими відбитими від місця пошкодження імпульсами, які виникають від наступних зондуючих імпульсів, змінюють частоту повторення зондуючих імпульсів до досягнення рівності сформованих часових інтервалів, при якій додатково блокують треті перевідбиті імпульси, вимірюють частоту повторення залишених других відбитих імпульсів, після чого визначають довжину електричної лінії передачі до місця пошкодження за формулою c lx = , 4kf 0 Корисна модель відноситься до електровимірювальної техніки і може застосовуватися для визначення довжини електричної лінії передачі до місця пошкодження за затримкою відбитих імпульсів від місця пошкодження (обрив лінії, коротке замикання, витік електричного сигналу). Відомий спосіб зондування електричної лінії передачі короткими імпульсами, при якому отримують відбиті від місця пошкодження імпульси, відповідно до затримки яких відносно до зондуючих імпульсів судять про відстань до місця пошкодження [Скрипник Ю.О., Кузнецов О.Ю. „Рефлектометричний прилад для визначення відстані до місця пошкодження електричних ліній передач"// Вісник Київського національного університету технологій та дизайну. - 2002. №1, с.155-158]. В даному способі до часу виміру затримки також входять додаткові затримки в блоках формування зондуючих імпульсів та у вимірюючих перетворювачах відбитих імпульсів, що спотворює результат вимірювання. Крім того затримка відбитих імпульсів визначається за показаннями осцилографа, що не забезпечує високу точність виміру часу, а відповідно і довжини лінії (похибка вимірювання одиниці відсотків). Відомий спосіб визначення довжини електричної лінії передачі до місця пошкодження [патент України №76176, МПК G01R31/08, 2006р.], в якому порівнюють частоту послідовності відбитих імпульсів від лінії, що досліджується, з частотою послідовності імпульсів від лінії, довжина якої відома, вирівнюють порівняні частоти за рахунок поділу частоти послідовності імпульсів, що відбиті від відрізка лінії відомої довжини, за отриманою частотою визначають з урахуванням встановленого коефіцієнта поділу довжину лінії до місця пошкодження. При даному способі значно зменшується похибка визначення часу затримки відбитих імпульсів, що підвищує точність визначення довжини лінії (13) 46231 (11) UA (19) k - коефіцієнт скорочення випробуваної лінії; c - швидкість розповсюдження електромагнітних коливань у вакуумі; f0 - частота повторення других відбитих імпульсів від місця пошкодження лінії. U де lx - довжина лінії до місця пошкодження; 3 46231 4 до місця пошкодження. Однак, часові затримки в імпульсів до досягнення рівності сформованих блоці формування зондуючих імпульсів, які необчасових інтервалів, при якій додатково блокуються хідні для розділення у часі зондуючих та відбитих треті перевідбиті імпульси, вимірюють частоту імпульсів, суттєво впливають на значення довжини повторення залишених других відбитих імпульсів, лінії до місця пошкодження, що визначається. після чого визначають довжину електричної лінії Відомий також спосіб визначення довжини передачі до місця пошкодження за формулою електричної лінії передачі до місця пошкодження c , lx = [патент України №23116, МПК G01R31/08, 2007р.], 4kf0 при якому генерують періодичну послідовність де l x - довжина лінії до місця пошкодження; зондуючих імпульсів, що затримують до зондування випробувальної лінії, приймають на вході лінії k - коефіцієнт скорочення випробуваної лінії; послідовність зондуючих і відбитих імпульсів, блоc - швидкість розповсюдження електромагнікують зондуючі імпульси, із прийнятих відбитих тних коливань у вакуумі; імпульсів формують короткі імпульси, вимірюють f0 - частота повторення других відбитих імпучастоту і визначають довжину електричної лінії льсів від місця пошкодження лінії. передачі до місця пошкодження за формулою. Додаткове блокування в прийнятій послідовКрім того, спосіб включає виділення відрізку відоності імпульсів перших відбитих від вхідного кінця мої довжини на початковій ділянці випробуваної лінії імпульсів, формування часових інтервалів між лінії, почергове включення в ланцюг зворотного другими відбитими від місця пошкодження лінії зв'язку генератора зондуючих імпульсів виділеного імпульсами і третіми перевідбитими від вхідного та відрізку лінії, що досліджується та лінії з виділеним пошкодженого кінця лінії та других часових інтервідрізком, визначення коду періоду повторення валів між третіми перевідбитими і другими відбивідбитих імпульсів при включенні виділеного відрітими від пошкодженого кінця лінії імпульсами, які зка випробуваної лінії, далі включення випробувавиникають від наступних зондуючих імпульсів, ної лінії без виділеного відрізка та з виділеним дозволяють визначити нерівномірність в часовій відрізком, запам'ятовування кодів періодів повтопослідовності відбитих імпульсів. За результатом рення відбитих імпульсів та визначення довжини порівняння сформованих часових інтервалів регулінії до місця ушкодження по скорегованих кодах. люють частоту повторення зондуючих імпульсів до Виділення відрізка відомої довжини лінії, що моменту досягнення рівності сформованих інтердосліджується, особливо при прихованій проводці валів, що визначається по додатковому блокуванні не завжди можливо, при цьому мають місце обмев отриманій послідовності імпульсів третіх перевіження по мінімальній довжині виділеного відрізку дбитих імпульсів. Це дає можливість отримати лінії із-за обмеженої смуги пропускання частот рівномірну послідовність імпульсів, яка складаєтьлінії, що досліджується. Довгі перехідні процеси, ся тільки з других відбитих від пошкодженого кінця що виникають в результаті заряду досліджуваної лінії імпульсів. При цьому частота повторення друлінії однополярними зондуючими імпульсами, підгих відбитих імпульсів однозначно визначається вищують час випробування електричних ліній. часом проходження зондуючих імпульсів від вхідВ основу корисної моделі покладена задача ного кінця лінії до місця пошкодження незалежно створити такий спосіб визначення довжини електвід часових затримок в блоках формування зонричної лінії передачі до місця пошкодження, в якій дуючих імпульсів та в приймаючих перетворювавведенням нових операцій, забезпечилось би підчах. За частотою повторення і швидкістю розповищення точності та зменшення часу визначення всюдження імпульсів для конкретної лінії передачі довжини випробуваної лінії до місця пошкодження. більш точно і швидше визначають довжину лінії до Поставлена задача вирішується тим, що в місця пошкодження. способі визначення довжини електричної лінії пеНа кресленні приведена схема вимірювання редач до місця пошкодження, при якому генерують довжини електричної лінії до місця пошкодження періодичну послідовність зондуючих імпульсів, що за запропонованим способом. затримують до зондування випробувальної лінії, Схема включає генератор 1 зондуючих імпуприймають на вході лінії послідовність зондуючих і льсів регульованої частоти повторення, лінію завідбитих імпульсів, блокують зондуючі імпульси, із тримки 2, розв'язуючий атенюатор 3, підсилювач прийнятих відбитих імпульсів формують короткі радіоімпульсів 4, блок 5 автоматичного регулюімпульси, вимірюють частоту і визначають довживання підсилення (АРП), амплітудний детектор 6, ну електричної лінії передачі до місця пошкодженформувач 7 однополярних імпульсів, тригер 8 з ня за формулою, згідно з корисної моделі додатрахунковим входом, індикатор 9 і мікропроцесорково блокують в прийнятій послідовності ний частотомір 10. зондуючих і відбитих імпульсів перші імпульси, що Позицією 11 позначена лінія передачі, що довідбиті від вхідного кінця випробуваної лінії, ствосліджується, позицією 12 узгоджене кінцеве наварюють часові інтервали із прийнятих других відбинтаження лінії передачі. тих від місця пошкодження випробуваної лінії імСпосіб визначення довжини електричної лінії пульсів і третіх перевідбитих від вхідного кінця і до місця пошкодження здійснюється наступним місця пошкодження імпульсів, створюють другі чином. часові інтервали між третіми перевідбитими від Генератором 1 створюються зондуючі швидко вхідного кінця і місця пошкодження імпульсами і затухаючі радіоімпульси, які затримуються лінією другими відбитими від місця пошкодження імпульзатримки 2 і крізь розв'язуючий атенюатор 3 взаєсами, які виникають від наступних зондуючих іммодіють з лінією 11, що досліджується. Через непульсів, змінюють частоту повторення зондуючих 5 46231 6 повне узгодження лінії 11, що досліджується, з де Dt - час проходження радіоімпульсу по дорозв'язуючим атенюатором 3 зондуючі імпульси сліджуваній лінії 11 до місця пошкодження. частково відбиваються від вхідного кінця лінії 11 Третій перевідбитий радіоімпульс появиться на (перші відбиті імпульси), а частково попадають в вході відкритого підсилювача 4 в момент часу t 3 : лінію. Одночасно зондуючі імпульси генератора 1 (3) t 3 = t 2 + 2Dt . впливають на блок АРП 5, який виробляє напругу, що блокує роботу підсилювача 4 радіоімпульсів. Наступні перевідбиті радіоімпульси з меншими Затримку лінії 3 обирають такою, щоб до моменту амплітудами будуть з'являтися через інтервали попадання зондуючого імпульсу на підсилювач 4, часу 2Dt . він вже був заблокований. В результаті цього і Поява на вході досліджуваної лінії 11 наступвідбитий від входу лінії радіоімпульс теж не пройного зондуючого радіоімпульсу виникне в момент де крізь підсилювач радіоімпульсів 4. Час блокучасу t 4 : вання підсилювача 4 радіоімпульсів обирають бі(4) t 4 = t 0 + 1/ f1 , льше часу самого зондуючого імпульсу, що забезпечує блокування в приймаємій послідовносде f1 - початкова частота послідовності зонті як зондуючого радіоімпульсу так і першого віддуючих радіоімпульсів від генератора 1. битого від вхідного кінця лінії передачі 11 радіоімПерший відбитий радіоімпульс від наступного пульсу. зондуючого імпульсу за аналогією з виразом (1) Радіоімпульси, що проникли в лінію 11, що доз'явиться в момент часу t 5 : сліджується, розповсюджуються по лінії та при відсутності пошкоджень розсіюється на кінцевому (5) t 5 = t 4 + t = t 0 + 1 / f1 + t . узгодженому навантаженні 12. При наявності поДругий відбитий радіоімпульс з'явиться в мошкодження лінії 11, що досліджується, виникає мент часу t 6 : відбиття зондуючого радіоімпульсу, який повертається до вхідного кінця лінії 11. Відбитий від місця пошкодження імпульс частково відбивається від входу лінії 11 (другий відбитий імпульс), а частково проходить на вхід підсилювача 4 радіоімпульсів. До моменту приходу другого відбитого імпульсу підсилювач 4 вже розблокований. Підсилений радіоімпульс детектується амплітудним детектором 6. В залежності від рівня відбитого імпульсу блоком 5 АРП формується керуюча напруга, яка забезпечує постійну амплітуду радіоімпульсів, що приймаються, незалежно від довжини електричної лінії передачі 11 до місця ушкодження. Відбитий від вхідного кінця лінії 11 радіоімпульс знову розповсюджується по лінії до місця пошкодження, перевідбивається (третій перевідбитий імпульс) і повертається до вхідного кінця лінії 11 та попадає на відкритий вхід підсилювача 4 радіоімпульсів. З появою наступного зондуючого імпульса від генератора 1 знову формуються другий відбитий та третій перевідбитий імпульси, які підсилюються розблокованим до моменту їх появи підсилювачем 4 радіоімпульсів. Таким чином, за запропонованим способом періодична послідовність радіоімпульсів, що приймається підсилювачем 4 радіоімпульсів, складається з других відбитих від пошкодження, та третіх перевідбитих від того ж пошкодження радіоімпульсів. Перший відбитий радіоімпульс, що блокується, появляється на вході підсилювача 4 в момент часу t1 : t1 = t 0 + t , (1) де t 0 - час появи зондуючого радіоімпульсу; t - затримка в лінії затримки 2 і в тракті передачі зондуючи радіоімпульсів. Другий відбитий радіоімпульс появиться на вході вже відкритого підсилювача 4 в момент часу t2 : t 2 = t1 + 2Dt , (2) (6) t 6 = t 5 + 2Dt = t 0 + 1/ f1 + t + 2Dt , а третій перевідбитий радіоімпульс з'явиться в момент часу t 7 : (7) t 7 = t 6 + 2Dt = t 0 + 1 / f1 + t + 4Dt . В прийнятій послідовності відбитих радіоімпульсів часовий інтервал між ними різний. Так, часовий інтервал між другим відбитим і третім перевідбитим радіоімпульсами від одного зондуючого імпульсу (8) t 3 - t 2 = 2Dt . Часовий інтервал між третім перевідбитим та наступним другим відбитим радіоімпульсами від наступного зондую чого імпульсу (9) t 6 - t 3 = 1/ f1 - 2Dt . Порівнюють часові інтервали (8) та (9) між прийнятими імпульсами. Зміною частоти генератора 1 повторювання зондуючих імпульсів досягають рівності зазначених інтервалів. При досягненні рівності інтервалів (8) та (9) отримаємо (10) 2D = 1/ f 2 - 2Dt , де f2 - нове значення встановленої частоти повторення зондуючи імпульсів. З виразу (10) слідує, що встановлене значення частоти дорівнює (11) f 2 = 1/ 4Dt . Для встановлення рівності часових інтервалів (10) з відеоімпульсів, що отримані на виході амплітудного детектора 6, створюють за допомогою формувача 7 короткі однополярні імпульси. Ці імпульси поступають на рахунковий вхід тригера 8, між прямим та інверсними виходами якого включений індикатор 9. На прямому та інверсному виходах тригера 8 формуються прямокутні імпульси, що мають протилежну полярність. Довжина імпульсів однієї полярності визначається часовим інтервалом (8), а довжина імпульсів іншої полярності - часовим інтервалом (9). Індикатор 9 реагує на різницю дов 7 46231 8 жини інтервалів (8) та (9), які визначають триваде f0 - частота надходження других відбитих лість сформованих прямокутних імпульсів на виімпульсів при нульовому значенні індикатора 9. ході тригера 8. Нульове значення індикатора 9 Частоту надходження других відбитих імпульвідповідає рівнянню (11), якого досягають зміною сів вимірюють мікропроцесорним частотоміром 10, частоти повторення зондуючих імпульсів, що фов пам'ять якого вводять значення швидкості розрмуються генератором 1. повсюдження електромагнітних хвиль в вакуумі і З отриманного виразу (11) видно, що встановзначення коефіцієнта скорочення для досліджуєлена частота f2 повторення зондуючих імпульсів мого типу лінії передачі, що визначає відношення швидкості електромагнітних хвиль у вакуумі до визначається тільки часом проходження радіоімфактичного значення швидкості розповсюдження пульсів від початку досліджуємої лінії до місця електромагнітних хвиль у досліджуємій лінії конкпошкодження і не залежить від часових затримок, ретного типу. Оскільки коефіцієнт скорочення враяк в ланцюгах формування зондуючих імпульсів ховує уповільнення розповсюдження електромагтак і в приймаючому каналі. При цьому зменшунітних хвиль в лініях з різними типами ізоляції, то ється кількість імпульсів, що підсилюються підсидовжина лінії до місця пошкодження з врахуванлювачем 4. Діло в тому, що момент t 3 появи треням часу проходження зондуючих імпульсів (13) тього перевідбитого імпульсу починає співпадати з визначається формулою моментом t 5 появи першого відбитого імпульсу c , lx = від наступного зондуючого імпульса. 4kf0 Порівнюючи вирази (3) та (5), отримаємо де l x - довжина лінії до місця пошкодження; (12) t 5 - t 3 = 1 / f1 - 4Dt . k - коефіцієнт скорочення випробуваної лінії; При нульовому значенні індикатора 9 значення частоти f1 фактично дорівнює новому встановc = 3 * 10 8 м/с - швидкість розповсюдження леному значенню частоти f2 , тобто f1 = f 2 . З урахуванням формули (11) права частина виразу (12) перетворюється в нуль. З цього витікає, що t 3 = t 5 , що підтверджує дійсний збіг вказаних імпульсів. Оскільки підсилювач 4 заблокований для перших відбитих імпульсів, то на його вихід також не проходять і треті перевід биті імпульси. В результаті чого на вхід тригера 8 надходять тільки другі відбиті імпульси, які слідують рівномірно з встановленою частотою f2 повторення зондуючих імпульсів. При зміні довжини лінії до місця пошкодження збільшується або зменшується Dt , а відповідно порушується рівняння (11). На вихід підсилювача 4 починають проходити треті перевідбиті імпульси, а послідовність імпульсів стає нерівномірною і індикатор 9 відхиляється від нуля. Новому значенню часу проходження імпульсів до місця пошкоджен> ня буде відповідати нове значення частоти f3 f 2 < повторення зондуючих імпульсів. Частота повторення других відбитих імпульсів при відсутності третіх перевідбитих імпульсів співпадає з частотою надходження зондуючих імпульсів. Тому час проходження зондуючих імпульсів із співвідношення (11) можна визначити по формулі (13) Dt = 1/ 4f0 , електромагнітних коливань у вакуумі; f0 - частота повторення других відбитих імпульсів від місця пошкодження лінії. Так, якщо для повітряних ліній передачі коефіцієнт скорочення практично дорівнює одиниці, то для коаксіального кабелю РК-50 він складає 1,52, для кабелю типу СБ-1,84, а для кабелю П-270 він може досягати 3,0. Мікропроцесорний частотомір у відповідності до формули (14) на своєму табло показує безпосередньо довжину лінії до місця пошкодження. Необхідно відмітити, що вплив усіх наступних перевідбитих імпульсів в запропонованому способі придушується, оскільки вони впливають на підсилювач 4 в моменти часу, коли він заблокований напругою блока АРП 5. Поріг спрацьовування формувача імпульсів 7 обирають таким, щоб виключався вплив невеликих неоднорідностей, які завжди присутні в лініях передачі. За умов автоматичного регулювання коефіцієнта підсилення підсилювача 4 блоком 5 можливо визначення довжини електричних ліній передачі до місця пошкодження до 2500-3000м з відносною похибкою, яка не перевищує ±0,5%. Частота коливань радіоімпульсів обирається в залежності від типу випробуємої лінії та знаходиться в межах від десятків кГц для телефонних кабелів і сотень МГц для коаксіальних кабелів. 9 Комп’ютерна верстка В. Мацело 46231 Підписне 10 Тираж 28 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