RU2654377C1 - Способ определения места повреждения линий электропередачи - Google Patents
Способ определения места повреждения линий электропередачи Download PDFInfo
- Publication number
- RU2654377C1 RU2654377C1 RU2017118106A RU2017118106A RU2654377C1 RU 2654377 C1 RU2654377 C1 RU 2654377C1 RU 2017118106 A RU2017118106 A RU 2017118106A RU 2017118106 A RU2017118106 A RU 2017118106A RU 2654377 C1 RU2654377 C1 RU 2654377C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- line
- time
- array
- trace
- damage
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title abstract 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims abstract description 28
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000003491 array Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 10
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
- G01R31/11—Locating faults in cables, transmission lines, or networks using pulse reflection methods
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Locating Faults (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения расстояний до неоднородностей и мест повреждения протяженных линий электропередачи. Сущность: в испытуемую линию посылают зондирующие импульсы напряжения, принимают отраженные сигналы, запоминают образцовую рефлектограмму, полученную с неповрежденной линии. Снимают текущую рефлектограмму, содержащую отраженные сигналы от естественных неоднородностей и неоднородностей, возникших при повреждении линии, затем вычитают ее из образцовой рефлектограммы, делая вывод о повреждении линии при наличии разностных сигналов. После получения текущей рефлектограммы и записи ее в массив производят масштабирование по времени этого массива, для осуществления которого для каждых двух значений напряжения, соответствующих смежным моментам времени, производят сплайн-интерполяцию, в результате чего получается интерполяционная непрерывная функция. Затем вводят коэффициент масштабирования по времени, при этом изменение коэффициента масштабирования по времени осуществляют по одному из известных алгоритмов оптимизации. Для различных значений коэффициента масштабирования по времени многократно получают новые масштабированные массивы, которые сравниваются с образцовой рефлектограммой до достижения минимальной разницы между ними. Технический результат: уменьшение погрешности в случае испытаний длинных линий. 2 ил.
Description
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения расстояний до неоднородностей и мест повреждения линий электропередачи.
Известен способ (Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. - М.: Энергоиздат, 1982, стр. 206), который заключается в создании зондирующих импульсов между двумя жилами кабеля, при этом импульсы, отраженные от симметричных неоднородностей, взаимно компенсируют друг друга. Отражения от несимметричного повреждения фиксируются на индикаторе прибора.
Данный способ применим только в тех случаях, если имеются в наличии минимум две жилы кабеля, причем одна из них не должна быть повреждена. То есть способ имеет ограниченную область применения.
Известен также способ (а.с. СССР 1348756, МКИ GO1R 31/11. Способ определения места повреждения линий электропередачи и связи и устройство для его осуществления), который заключается в следующем.
При работе устройства, реализующего данный способ, зондируют линию импульсами напряжения, принимают отраженные импульсы, запоминают два мгновенных значения напряжений калибровочного сигнала (КС), период которого соответствует диапазону определяемых расстояний. При этом осуществляют запоминание первого мгновенного значения КС при временной задержке, соответствующей началу диапазона определяемых расстояний, а второго - при временной задержке, соответствующей концу диапазона измеряемых расстояний, затем их сравнивают их между собой, изменяют масштаб временной задержки так, чтобы мгновенные значения напряжений КС при временных задержках, соответствующих началу или концу диапазона определяемых расстояний, стали равны друг другу, запоминают мгновенные значения напряжения импульсов с линии и определяют расстояние до повреждения по времени запаздывания отраженных импульсов относительно зондирующих.
В этом способе не учитывается нестабильность параметров испытуемой линии электропередачи. В случае испытаний линий большой протяженности нестабильность параметров испытуемой линии существенно увеличивает погрешность определения места повреждения.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ (пат. РФ 2400765, МПК G01R 31/11). Способ заключается в посылке в линию зондирующих импульсов напряжения с времячастотной модуляцией от генератора и приеме отраженных импульсов. При этом фиксируют массив демодулированных отраженных сигналов, полученных с неповрежденной линии, в виде электронного образа линии. Для обнаружения повреждения отраженные демодулированные импульсы от естественных неоднородностей и неоднородностей, возникших при повреждении линии, вычитают из демодулированных импульсов, записанных в электронном образе линии. Вывод о повреждении линии делают при наличии разностных сигналов. Затем подвергают разностный сигнал автокорреляционной обработке и спектральному анализу. Определяют частоту FX, соответствующую координате повреждения, и расстояние до места повреждения по частоте FX и реперным точкам.
В данном способе учитывается нестабильность параметров испытуемой линии электропередачи, но только при определенных условиях. А именно, если имеются две реперные точки, между которыми находится обнаруживаемая неоднородность, и при этом эти точки находятся близко друг от друга. Нестабильность параметров испытуемой линии электропередачи не учитывается между реперными точками. Поэтому если реперные точки находятся далеко друг от друга, то нестабильность параметров испытуемой линии электропередачи будет приводить к увеличению погрешности.
Таким образом, описанный в прототипе способ может давать большую погрешность определения места повреждения при испытаниях длинных линий, например, 100-150 км.
Задача предлагаемого технического решения заключается в уменьшении погрешности в случае испытаний длинных линий.
Для этого в предлагаемом способе в испытуемую линию посылают зондирующие импульсы напряжения, принимают отраженные сигналы, запоминают образцовую рефлектограмму, полученную с неповрежденной линии. Снимают текущую рефлектограмму, содержащую отраженные сигналы от естественных неоднородностей и неоднородностей, возникших при повреждении линии. Затем вычитают ее из образцовой рефлектограммы. Вывод о повреждении линии делают при наличии разностных сигналов. После получения текущей рефлектограммы и записи ее в массив, производят масштабирование по времени этого массива. Для осуществления масштабирования для каждых двух значений напряжения, соответствующих смежным моментам времени, производят сплайн-интерполяцию, в результате чего получается интерполяционная непрерывная функция. Затем вводят коэффициент масштабирования по времени, при этом изменение коэффициента масштабирования по времени осуществляется по одному из известных алгоритмов оптимизации. Для различных значений коэффициента масштабирования по времени многократно получают новые масштабированные массивы, которые сравниваются с образцовой рефлектограммой до достижения минимальной разницы между ними.
На фиг. 1 приведена схема устройства, с помощью которого осуществляется предлагаемый способ.
На фиг. 2 приведен график, поясняющий кусочно-линейную интерполяцию, где U1 - значение напряжения отраженного сигнала, t0, t1, t2…tN-1 - моменты времени, в которые измерены значения напряжения отраженного сигнала, i - номер момента времени.
Устройство по фиг. 1 содержит формирователь зондирующих импульсов 1 (ФЗИ), усилитель импульсов 2, фильтр присоединения 3 (ФП), конденсатор связи 4 (КС), входное устройство 5, аналого-цифровой преобразователь 6 (АЦП), микро-ЭВМ 7, блок синхронизации 8. Выход формирователя зондирующих импульсов 1 соединен с входом усилителя импульсов 2, выход которого соединен с входом фильтра присоединения 3, который соединен с «землей» и с конденсатором связи 4, связанный с испытуемой линией 9. Выход фильтра присоединения 3 связан с входным устройством 5, который соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 6. Выход аналого-цифрового преобразователя 6 подключен ко входу микро-ЭВМ 7, выход которой соединен с входом блока синхронизации 8. Выходы блока синхронизации 8 соединены с формирователем зондирующих импульсов 1, с входным устройством 5 и с аналого-цифровым преобразователем 6.
Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом. Формирователь зондирующих импульсов 1 периодически формирует зондирующие импульсы, которые усиливаются усилителем импульсов 2, затем поступают через фильтр присоединения 3 и через конденсатор связи 4 в испытуемую линию 9. Отраженные сигналы через конденсатор связи 4 и фильтр присоединения 3 поступают на вход входного устройства 5, в котором происходит нормирование сигнала, то есть усиление или ослабление сигнала, а также согласование с испытуемой линией 9. Нормированный сигнал с входного устройства 5 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 6. Аналого-цифровой преобразователь 6 преобразует входной аналоговый сигнал в цифровые двоичные коды, поступающие в микро-ЭВМ 7. Шаг дискретизации Δt аналого-цифрового преобразования определяется требуемой разрешающей способностью по обнаружению места повреждения испытуемой линии. Полученные данные, называемые рефлектограммой, запоминаются в памяти микро-ЭВМ 7. В блоке синхронизации формируются управляющие импульсы, имеющие точные временные параметры, необходимые для работы всего устройства. На вход блока синхронизации 8 от микро-ЭВМ 7 поступает сигнал старта. На выходах блока синхронизации 8 формируются управляющие и синхронизирующие импульсы, поступающие на формирователь зондирующих импульсов 1, на входное устройство 5 и на аналого-цифровой преобразователь 6.
Процесс определения места повреждения заключается в следующем. Первоначально с неповрежденной испытуемой линии 9 снимается образцовая рефлектограмма, соответствующая естественным неоднородностям. В результате получается массив данных U0[i] (i=0, 1, 2…N-1), соответствующих моментам времени t0, t1, t2…tN-1, где N - общее количество полученных значений. Этот массив запоминается в памяти микро-ЭВМ 4.
В процессе испытания линии, когда предполагается наличие повреждений, снимается текущая рефлектограмма. В результате получается массив данных U1[i] (i=0, 1, 2…N-1). Этот массив запоминается в памяти микро-ЭВМ 7.
Нестабильность параметров испытуемой линии 9 влияет на время возврата отраженных импульсов (сигналов). В результате масштаб по времени массива U1[i] будет отличаться от масштаба по времени массива U0[i]. Это делает затруднительным обнаружение вновь возникших повреждений и неоднородностей методом сравнения образцовой и текущей рефлектограмм, особенно при испытаниях длинных линий. Для того чтобы сделать эти масштабы одинаковыми, в предлагаемом изобретении вводится коэффициент масштабирования по времени К, пропорционально которому массив U1[i] будет "сжиматься" или "растягиваться" во времени. Учитывая, что массивы U0[i] и U1[i] дискретные, затруднительно использовать произвольный коэффициент масштабирования по времени К. Для реализации этой процедуры предлагается использовать сплайн-интерполяцию для массива U1[i]. Наиболее целесообразно использовать сплайн-интерполяцию 1-го порядка, то есть кусочно-линейную интерполяцию. Пример кусочно-линейной интерполяции приведен на фиг. 2.
Пусть получены N значений, которые записаны в массив U1[i] (i=0, 1, 2…N-1). Для каждых двух смежных значений напряжения U1i, U1i+1, соответствующих моментам времени ti, ti+1, производят сплайн-интерполяцию, в результате чего получается интерполяционная непрерывная функция U1(t) вида:
Значения а и b для каждого участка вычисляются по координатам двух точек (U1i,ti), (U1i+1, ti+1) по формулам:
a i+1=(U1i+1-U1i)/(ti+1-ti);
bi+1=U1i-a i+1⋅ti.
Для того чтобы масштабировать по времени данную функцию, вводим новую переменную t’, причем:
t’=K⋅t,
где К - коэффициент масштабирования по времени.
Подставляя в (1) переменную t’, получим:
Используя ряд значений времени t0, t1, t2…tN-1, получаем ряд значений t’0, t’1, t’2…tN-1, подставляя их в (2), получаем ряд значений напряжения U2[i] (i=0, 1, 2…N-1).
Если шаг по времени Δt относительно большой, то есть снятую рефлектограмму в промежутках между точками нельзя рассматривать как прямую, то целесообразно применять сплайн-интерполяцию более высокого порядка.
Для того чтобы выбрать оптимальный коэффициент масштабирования по времени К, выполняется итерационная процедура, которая заключается в следующем. Для различных значений К выполняется масштабирование по времени массива U1[i]. Полученный при этом по формуле (2) массив U2[i] каждый раз сравнивается с массивом U0[i].
Сравнение вычитанием производится следующим образом. Пусть имеется массив U0[i], соответствующий образцовой рефлектограмме, и массив U2[i], полученный из текущей рефлектограммы при некотором значении коэффициента масштабирования по времени К. Необходимо охарактеризовать одним числом, насколько массив U0[i] близок к массиву U2[i]. Для этого целесообразно использовать процедуру вычисления первой нормы столбца. При этом вычисляются разности одноименных элементов массивов, модули этих разностей складываются:
где А - результат вычитания, выраженный одним числом.
Значение А является значением целевой функции для процедуры оптимизации, причем будет осуществляться поиск минимума А при разных значениях К.
Сравнение вычислением коэффициента корреляции производится следующим образом. Пусть имеется массив U0[i], соответствующий образцовой рефлектограмме, и массив U2[i], полученный из текущей рефлектограммы при некотором значении коэффициента масштабирования по времени К. Необходимо охарактеризовать одним числом, насколько массив U0[i] близок к массиву U2[i]. Для этого целесообразно использовать коэффициент корреляции, который вычисляется по формуле:
Значение В является значением целевой функции для процедуры оптимизации, причем будет осуществляться поиск максимума В при разных значениях К.
После этого можно считать, что найдено значение К и получен масштабированный массив U2[i], при которых компенсируется отклонение параметров испытуемой линии 9 по сравнению с тем временем, когда была снята образцовая рефлектограмма, которой соответствует массив U0[i].
Место повреждения или место появления неоднородности определяют анализируя разность массивов U2[i] и U0[i], соответствующих масштабированной текущей и образцовой рефлектограммам. При отсутствии повреждения разности будут практически равны нулю при любых значениях i. При появлении повреждения или неоднородности появятся значения, отличные от нуля. По номерам i этих значений можно вычислить расстояние до повреждения.
Вычисление расстояния до места повреждения или неоднородности выполняется по времени задержки от момента зондирования испытуемой линии 9 до момента появления отраженного импульса (сигнала). При этом используется формула:
V - скорость распространения электромагнитных волн в испытуемой линии 9 при снятии U0[i];
t3 - время задержки отраженного от повреждения импульса (сигнала) относительно зондирующего.
Таким образом, за счет точного совмещения образцовой и масштабированной текущей рефлектограмм удается эффективно обнаруживать и более точно определять место повреждения или место появившейся неоднородности испытуемой линии 9, то есть снижается погрешность определения места повреждения. Преимущества предлагаемого способа особенно проявляются при работе с длинными линиями.
Claims (1)
- Способ определения места повреждения линий электропередачи, заключающийся в том, что в испытуемую линию посылают зондирующие импульсы напряжения, принимают отраженные сигналы, запоминают образцовую рефлектограмму, полученную с неповрежденной линии, снимают текущую рефлектограмму, содержащую отраженные сигналы от естественных неоднородностей и неоднородностей, возникших при повреждении линии, затем вычитают ее из образцовой рефлектограммы, делая вывод о повреждении линии при наличии разностных сигналов, отличающийся тем, что после получения текущей рефлектограммы и записи ее в массив производят масштабирование по времени этого массива, для осуществления которого для каждых двух значений напряжения, соответствующих смежным моментам времени, производят сплайн-интерполяцию, в результате чего получается интерполяционная непрерывная функция, затем вводят коэффициент масштабирования по времени, при этом изменение коэффициента масштабирования по времени осуществляется по одному из известных алгоритмов оптимизации, и далее для различных значений коэффициента масштабирования по времени многократно получают новые масштабированные массивы, которые сравниваются с образцовой рефлектограммой до достижения минимальной разницы между ними.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017118106A RU2654377C1 (ru) | 2017-05-24 | 2017-05-24 | Способ определения места повреждения линий электропередачи |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017118106A RU2654377C1 (ru) | 2017-05-24 | 2017-05-24 | Способ определения места повреждения линий электропередачи |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2654377C1 true RU2654377C1 (ru) | 2018-05-17 |
Family
ID=62152838
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017118106A RU2654377C1 (ru) | 2017-05-24 | 2017-05-24 | Способ определения места повреждения линий электропередачи |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2654377C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2685048C1 (ru) * | 2018-07-25 | 2019-04-16 | Публичное акционерное общество энергетики и электрификации Кубани | Способ определения мест появления неоднородностей и повреждений линий электропередачи |
RU2700294C1 (ru) * | 2018-12-19 | 2019-09-16 | Общество с ограниченной ответственностью "НПП Бреслер" (ООО "НПП Бреслер") | Способ определения места повреждения линии электропередачи и устройство для его осуществления |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2319972C1 (ru) * | 2006-05-26 | 2008-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "КАРЗА" | Способ определения наличия дефектов проводов и кабелей в сегментах сетей с разветвленной топологией |
RU2400765C2 (ru) * | 2008-12-18 | 2010-09-27 | Открытое акционерное общество "Завод радиоаппаратуры" | Способ определения места повреждения линий электропередачи и связи и устройство для его осуществления |
RU2474831C1 (ru) * | 2011-10-07 | 2013-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | Способ определения места повреждения линий электропередачи и связи и устройство для его осуществления |
US20160139194A1 (en) * | 2013-06-11 | 2016-05-19 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Reflectometry method for identifying soft faults affecting a cable |
US9453871B2 (en) * | 2010-07-28 | 2016-09-27 | Hydro-Quebec | Fault location on a de-energized power line section |
-
2017
- 2017-05-24 RU RU2017118106A patent/RU2654377C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2319972C1 (ru) * | 2006-05-26 | 2008-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "КАРЗА" | Способ определения наличия дефектов проводов и кабелей в сегментах сетей с разветвленной топологией |
RU2400765C2 (ru) * | 2008-12-18 | 2010-09-27 | Открытое акционерное общество "Завод радиоаппаратуры" | Способ определения места повреждения линий электропередачи и связи и устройство для его осуществления |
US9453871B2 (en) * | 2010-07-28 | 2016-09-27 | Hydro-Quebec | Fault location on a de-energized power line section |
RU2474831C1 (ru) * | 2011-10-07 | 2013-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | Способ определения места повреждения линий электропередачи и связи и устройство для его осуществления |
US20160139194A1 (en) * | 2013-06-11 | 2016-05-19 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Reflectometry method for identifying soft faults affecting a cable |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2685048C1 (ru) * | 2018-07-25 | 2019-04-16 | Публичное акционерное общество энергетики и электрификации Кубани | Способ определения мест появления неоднородностей и повреждений линий электропередачи |
RU2700294C1 (ru) * | 2018-12-19 | 2019-09-16 | Общество с ограниченной ответственностью "НПП Бреслер" (ООО "НПП Бреслер") | Способ определения места повреждения линии электропередачи и устройство для его осуществления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2654378C1 (ru) | Способ определения места повреждения линий электропередачи с большим количеством неоднородностей | |
US7427867B2 (en) | Method and system for non-destructive evaluation of conducting structures | |
EP2912406B1 (en) | Ultrasonic measurement apparatus and method | |
KR102014582B1 (ko) | 반사파 처리 장치 | |
US20060097730A1 (en) | Time-frequency domain reflectometry apparatus and method | |
EP3051709B1 (en) | De-embedding cable effect for waveform monitoring for arbitrary waveform and function generator | |
JP2006208060A (ja) | 伝送遅延評価システムおよび伝送遅延評価方法 | |
RU2654377C1 (ru) | Способ определения места повреждения линий электропередачи | |
US10359465B2 (en) | Method for characterizing a soft fault in a cable | |
CN111044848B (zh) | 一种基于特征参数调整波速的电缆故障高精度定位方法 | |
KR101224862B1 (ko) | 케이블의 고장 위치 탐지 장치 및 방법 | |
CN117110725A (zh) | 一种评价脉冲电磁场的方法和*** | |
US20230018215A1 (en) | Noise intrusion position estimation device and noise intrusion position estimation method | |
CN112240780A (zh) | 放大倍数实时动态分段调节的otdr采样***及方法 | |
CN116299110A (zh) | 一种用于双指数波形式电磁脉冲测量的时域标定方法 | |
JP2013544369A (ja) | 継続的掃引周波数を用いるシステム周波数応答テスト | |
RU97831U1 (ru) | Устройство оценки количественных и статистических характеристик внутренних неоднородностей электрических кабелей | |
KR101656705B1 (ko) | 기준 신호 및 펄스 신호를 이용한 반사 거리를 판별할 수 있는 레이더 장치 | |
JP2005526965A (ja) | システム校正されたベクトル・ネットワークアナライザの実効指向性および/または実効ソースポート整合性の測定方法 | |
RU2685048C1 (ru) | Способ определения мест появления неоднородностей и повреждений линий электропередачи | |
WO2007090467A1 (en) | Detecting a transmission behavior by sampling a reflection signal | |
RU2411535C2 (ru) | Способ обнаружения сигналов с постоянным уровнем ложных тревог | |
GB2065312A (en) | Location of Cross-talk Faults by Correlation | |
Babaee et al. | On-line partial discharge source location in single-core cables with multi sheath-ground connections | |
Wagenaars et al. | Adaptive templates for matched filter bank for continuous online partial discharge monitoring |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |