Результат интеллектуальной деятельности: Устройство ввода параметров кабельной линии электропередачи

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения мест повреждений в кабельных линиях.

Известно устройство ввода параметров кабельной линии электропередачи, содержащее корпус, в котором установлен потенциометр ввода коэффициента укорочения электромагнитной волны с аналоговым индикатором, потенциометр установки начала отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии, установленного в схему задержки генератора зондирующего импульса измерителя неоднородностей линий Р5-10, потенциометр установки отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии с аналоговым индикатором, установленных в схему задержки развертки измерителя неоднородностей линий Р5-10, с возможностью подключения их к блоку развертки измерителя неоднородностей линий Р5-10 (Измеритель неоднородностей линий Р5-10. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. М: «Машприборторг», 1982).

Однако измеритель неоднородностей линий Р5-10, в котором используется такое устройство ввода параметров кабельной линии электропередачи не обеспечивает высокой точности определения расстояния до места повреждения кабельной линии, так как потенциометр ввода коэффициента укорочения электромагнитной волны, потенциометры установки начала отсчета расстояния и установки отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии электропередачи выполнены не прецизионными, а индикаторы ввода коэффициента укорочения электромагнитной волны и отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии выполнены аналоговыми, а не электронно-цифровыми. Это увеличивает погрешность измерения расстояния до места повреждения кабельной линии электропередачи, а соответственно приводит к увеличению времени поиска места повреждения и, соответственно к увеличению времени на устранение этих повреждений.

Кроме этого высокая точность определения места повреждения кабельной линии электропередачи при использовании известного устройства не обеспечивается также вследствие того, что известное устройство ввода параметров кабельной линии электропередачи измерителя неоднородности не учитывает скрутку жил кабеля, которая характеризуется коэффициентом укрутки К_У [пат. РФ №2653583. Способ определения места повреждения кабельной линии, авторы Кашин Я.М., Кириллов Г.А.]. Это приводит к большим погрешностям, так например при одном и том же коэффициенте скрутки m_T⋅=20 ошибка в измерении расстояния до места повреждения импульсным методом для кабеля сечением 25 мм² при длине кабельной линии, равной 7600 м, составляет 91, 2 м, а для кабеля сечением 240 мм^2- при том же значении m_T=20 ошибка при длине кабельной линии, равной 12800 м составляет 153 м.

Кроме этого основная погрешность измерителя составляет ≥±1%, а погрешность установки коэффициента укорочения составляет дополнительно еще ≥±1%, что составляет при длине кабеля 1000 м погрешность 20 м, а при длине кабеля 10000 м - 200 м. Таким образом, суммарная погрешность определения расстояния до места повреждения кабельной линии электропередачи значительно возрастает.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и принятым авторами за прототип является устройство ввода параметров кабельной линии электропередачи, содержащее корпус, в котором установлены потенциометр ввода коэффициента укорочения электромагнитной волны с аналоговым индикатором, потенциометр установки начала отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии электропередачи, прецизионный потенциометр установки отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии с аналоговым индикатором, щетки которых выполнены с возможностью подключения к блоку развертки измерителя неоднородностей линий [Измеритель неоднородностей линий Р5-13. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. М: «Машприборторг», 1988].

Однако измеритель неоднородностей линий Р5-13, в котором используется такое устройство ввода параметров кабельной линии электропередачи также не обеспечивает высокой точности определения расстояния до места повреждения кабельной линии. Это обусловлено тем, что используемые известном устройстве потенциометры ввода коэффициента укорочения электромагнитной волны, установки начала отсчета расстояния и установки отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии электропередачи также выполнены не прецизионными, а индикаторы ввода коэффициента укорочения электромагнитной волны и отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии также выполнены аналоговыми, а не электронно-цифровыми.

Известен способ определения места повреждения кабельной линии (пат. РФ №2653583 от 11.05.18 г., авторы Кашин Я.М и Кириллов Г.А.), заключающийся в том, что зондируют измеряемую кабельную линию импульсами напряжения, принимают импульсы, отраженные от неоднородностей волнового сопротивления, выделяют отраженные от неоднородностей волнового сопротивления импульсы на индикаторе с временной разверткой луча, соответствующие месту повреждения кабеля, вычисляют расстояние до места повреждения кабеля по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего по формуле:

где L_x - расстояние до места повреждения кабеля, определенное по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего, м; ν - скорость распространения электромагнитной волны в кабельной линии, м/мкс; t₃ - время задержки отраженного сигнала относительно зондирующего, мкс; с - скорость распространения электромагнитной волны в вакууме (с=299,79 м/мкс); γ=c/ν - коэффициент укорочения электромагнитной волны в кабельной линии, при этом дополнительно вычисляют коэффициент укрутки, с учетом которого вычисляют уточненное расстояние до места повреждения кабеля по формуле:

где L_xm - уточненное расстояние до места повреждения кабеля; К_У - коэффициент укрутки, L_x - расстояние до места повреждения кабеля, определенное по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего.

Коэффициент укрутки согласно этого способа вычисляют по формуле:

где К_У- коэффициент укрутки; L₁ - длина шага скрутки, H - шаг скрутки, m - коэффициент скрутки.

Однако устройства, реализующего данный способ, нет. Оператор электролаборатории, которому известен способ из пат. РФ №№2653583, может с целью повышения точности определения места повреждения кабельной линии электропередачи производить вычисления по приведенным выше формулам вручную, однако это увеличивает время и точность определения места повреждения кабельной линии электропередачи ввиду высокой вероятности ошибки оператора при выполнении расчетов.

Задачей предлагаемого изобретения является усовершенствование устройства ввода параметров кабельной линии электропередачи (УВП КЛЭ), обеспечивающее сокращение времени определения места повреждения кабельной линии электропередачи.

Технический результат заявленного изобретения - повышение точности определения расстояния до места повреждения кабельной линии электропередачи за счет уменьшения погрешности определения этого расстояния.

Технический результат достигается тем, что в устройстве ввода параметров кабельной линии электропередачи, содержащем корпус, в котором установлены потенциометр установки начала отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии электропередачи, прецизионный потенциометр установки отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии с индикатором отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии, щетки которых выполнены с возможностью подключения к блоку развертки измерителя неоднородностей линий, и потенциометр ввода значения коэффициента укорочения электромагнитной волны с индикатором значения коэффициента укорочения электромагнитной волны в корпусе дополнительно установлены прецизионный потенциометр ввода значения коэффициента укрутки, электронно-цифровой индикатор значения коэффициента укрутки, сумматор с первым и вторым входами, при этом потенциометр установки начала отсчета до места повреждения кабельной линии электропередачи и потенциометр ввода значения коэффициента укорочения электромагнитной волны выполнены прецизионными, а индикатор значения коэффициента укорочения электромагнитной волны и индикатор отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии электропередачи выполнены электронно-цифровыми, щетка прецизионного потенциометра ввода значения коэффициента укорочения электромагнитной волны подсоединена к первому входу сумматора и ко входу электронно-цифрового индикатора значений коэффициента укорочения, щетка прецизионного потенциометра ввода значения коэффициента укрутки подсоединена ко второму входу сумматора и ко входу электронно-цифрового индикатора значений коэффициента укрутки, а выход сумматора выполнен с возможностью подключения к блоку развертки измерителя неоднородностей линий.

Повышение точности определения расстояния до места повреждения кабельной линии электропередачи достигается за счет уменьшения погрешности определения расстояния до места ее повреждения путем дополнительной установки в корпусе устройства ввода параметров кабельной линии электропередачи (УВП КЛЭ) прецизионного потенциометра ввода значения коэффициента укрутки, электронно-цифрового индикатора коэффициента укрутки, сумматора с первым и вторым входами, выполнением потенциометра установки начала отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии и потенциометра ввода коэффициента укорочения электромагнитной волны прецизионными, а индикатора значений коэффициента укорочения электромагнитной волны и индикатора отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии электронно-цифровыми. Что в конечном итоге позволит сократить время определения места повреждения кабельной линии электропередачи.

Установка в корпусе УВП КЛЭ сумматора, подсоединение к его первому входу щетки прецизионного потенциометра ввода значения коэффициента укорочения электромагнитной волны, а ко второму входу - щетки прецизионного потенциометра ввода значения коэффициента укрутки, и выполнение выхода сумматора с возможностью подключения к блоку развертки измерителя неоднородностей линий позволяет суммировать сигналы, поступающие с прецизионных потенциометров ввода значения коэффициента укорочения электромагнитной волны и ввода значения коэффициента укрутки, что позволяет учесть при определении места повреждения кабельной линии электропередачи как значение коэффициента укорочения электромагнитной волны, так и коэффициента укрутки, что повышает точность определения расстояния до места повреждения кабельной линии электропередачи и, соответственно, сокращает время определения места этого повреждения.

Подсоединение щетки прецизионного потенциометра ввода значения коэффициента укорочения электромагнитной волны ко входу электронно-цифрового индикатора значений коэффициента укорочения электромагнитной волны позволяет точно устанавливать значения коэффициента укорочения электромагнитной волны Kγ, взятые из справочных таблиц, что повышает точность определения расстояния до места повреждения кабельной линии и, соответственно, сокращает время определения места этого повреждения.

Подсоединение щетки прецизионного потенциометра ввода значения коэффициента укрутки ко входу электронно-цифрового индикатора значений коэффициента укрутки, позволяет точно устанавливать значения коэффициента укрутки К_У, взятые из расчетных таблиц или паспортов на силовой кабель, по электронно-цифровому индикатору прецизионным потенциометром ввода значений коэффициента укрутки, что повышает точность определения расстояния до места повреждения кабельной линии и, соответственно, сокращает время определения места этого повреждения.

Выполнение индикатора отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии электропередачи электронно-цифровым позволяет с более высокой точностью определять расстояние до места повреждения кабельной линии.

Выполнение потенциометра установки начала отсчета до места повреждения кабельной линии электропередачи прецизионным позволяет более точно совмещать передний фронт зондирующего импульса с риской горизонтальной шкалы электронно-лучевой трубки ЭЛТ (ЭЛТ к существу настоящего изобретения не относится), что повышает точность начала отсчета расстояния до места повреждения и, следовательно, точность определения расстояния до места повреждения кабельной линии электропередачи.

Сокращение времени определения места повреждения кабельной линии электропередачи достигается повышением точности определения расстояния до места повреждения кабельной линии электропередачи повреждения кабеля. Это позволяет также снизить объем земляных работ по устранению этого повреждения.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства ввода параметров кабельной линии электропередачи УВП.

Устройство ввода параметров кабельной линии электропередачи содержит корпус 1, в котором установлены прецизионный потенциометр 2 ввода значения коэффициента укорочения электромагнитной волны с электронно-цифровым индикатором И1 3 значений коэффициента укорочения электромагнитной волны, прецизионный потенциометр 5 установки начала отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии электропередачи, прецизионный потенциометр 10 установки отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии, щетки которых выполнены с возможностью подключения к блоку развертки 6 измерителя неоднородностей линий, прецизионный потенциометр 12 ввода значения коэффициента укрутки, электронно-цифровой индикатор И3 7 отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии электропередачи, электронно-цифровой индикатор 11 значения коэффициента укрутки, сумматор S 4 с первым и вторым входами.

Щетка прецизионного потенциометра 2 ввода значения коэффициента укорочения электромагнитной волны подсоединена к первому входу сумматора 4 и ко входу электронно-цифрового индикатора И1 3 значений коэффициента укорочения электромагнитной волны. Щетка прецизионного потенциометра 12 ввода значения коэффициента укрутки подсоединена ко второму входу сумматора 4 и ко входу электронно-цифрового индикатора И2 11 значений коэффициента укрутки. Выход сумматора S 4 выполнен с возможностью подключения к блоку развертки БР 6 измерителя неоднородностей линий.

Выход блока развертки БР 6 (к существу настоящего изобретения не относится) подключен ко входу блоку генератора БГ 8 (к существу настоящего изобретения не относится), выход которого подключен к электронно-лучевой трубке ЭЛТ 9 (к существу настоящего изобретения не относится).

Потенциометры 2, 5, 10, 12 подключены к блоку питания измерителя неоднородностей линий (к существу настоящего изобретения не относится, на фиг. 1 не изображен).

Устройство ввода параметров кабельной линии электропередачи УВП КЛЭ работает следующим образом.

При измерении расстояния до места повреждения кабеля измерителем неоднородностей линий, в котором установлено заявленное УВП КЛЭ, оператор электролаборатории ручкой прецизионного потенциометра 2 ввода значения коэффициента укорочения электромагнитной волны «УКОРОЧЕНИЕ» устанавливает по шкале электронно-цифрового индикатора И1 3 значение коэффициента укорочения электромагнитной волны (ЭМВ) Kγ, соответствующее измеряемому типу и марке кабеля, взятое из памяти измерителя или из справочника. При этом сигнал снимаемый со щетки прецизионного потенциометра 2 ввода значения коэффициента укорочения электромагнитной волны «УКОРОЧЕНИЕ» поступает на первый вход сумматора S 4 и вход электронно-цифрового индикатора И1 3 коэффициента укорочения. При отсутствии в памяти измерителя и справочнике значения коэффициента укорочения ЭМВ Kγ оператор электролаборатории по известной методике сам определяет коэффициент укорочения ЭМВ Kγ (к существу изобретения не относится) и вводит его значение в УВП КЛЭ, как описано выше.

Затем оператор электролаборатории ручкой прецизионного потенциометра 12 ввода значения коэффициента укрутки «УКРУТКА» устанавливает по шкале электронно-цифрового индикатора И2 11 «УКРУТКА» значение коэффициента укрутки К_У жил поврежденного кабеля, соответствующее измеряемому типу и марке поврежденного кабеля, взятое им из справочника. При этом сигнал, снимаемый со щетки прецизионного потенциометра 12 ввода значения коэффициента укрутки «УКРУТКА», поступает на второй вход сумматора S 4 и вход электронно-цифрового индикатора И2 11 коэффициента укрутки. При отсутствии в справочнике значения коэффициента укрутки Kγ оператор электролаборатории по известной из пат РФ №2653583 сам определяет коэффициент укрутки Kγ и вводит его значение в УВП КЛЭ, как описано выше.

В сумматоре S 4 происходит суммирование сигналов, поступивших со щеток прецизионного потенциометра 2 ввода значения коэффициента укорочения электромагнитной волны «УКОРОЧЕНИЕ» и прецизионного потенциометра 12 ввода значения коэффициента укрутки «УКРУТКА».

Результирующий сигнал с выхода сумматора S 4 поступает на вход блока развертки БР 6 измерителя неоднородностей линий, обрабатывается в соответствии с логикой работы блока развертки БР 6 (к существу настоящего изобретению не относится) и с его выхода поступает в блок генератора БГ 12, а затем на экран электронно-лучевой трубки ЭЛТ 9.

Кроме того, на вход блока развертки БР 6 измерителя неоднородностей линий поступают сигналы, снимаемые со щеток прецизионных потенциометров 5 установки начала отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии электропередачи и 10 установки отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии.

Отсчет расстояния до места повреждения кабельной линии электропередачи производится по шкале электронно-цифрового индикатора И3 7 отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии электропередачи, на вход которого поступает сигнал, снимаемый со щетки прецизионного потенциометра 10 установки отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии, и непосредственно по горизонтальной шкале электронно-лучевой трубки ЭЛТ 9.

При этом щетку прецизионного потенциометра 5 установки начала отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии электропередачи необходимо переместить ручкой «УСТАН. ОТСЧЕТА» до совмещения переднего фронта зондирующего импульса с одной из рисок горизонтальной шкалы ЭЛТ 9, а щетку прецизионного потенциометра 10 установки отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии необходимо переместить ручкой «РАССТОЯНИЕ» до совмещения начала фронта отраженного импульса с отсчетной риской горизонтальной шкалы электронно-лучевой трубки ЭЛТ 9, с которой производилось совмещение фронта зондирующего импульса ручкой «УСТАН. ОТСЧЕТА» прецизионного потенциометра 5 установки начала отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии электропередачи.

Затем по шкале электронно-цифрового индикатора И3 7 отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии электропередачи производится отсчет расстояния до места повреждения кабельной линии электропередачи.

Таким образом, измеренное расстояние до места повреждения кабельной линии электропередачи будет иметь значительно меньшую погрешность за счет того, что при определении этого расстояния учтено значение коэффициента укрутки К_У жил кабеля путем дополнительной установки прецизионного потенциометра 12 ввода значения коэффициента укрутки «УКРУТКА», а также за счет выполнения потенциометра 5 установки начала отсчета до места повреждения кабельной линии электропередачи «УСТАН.ОТСЧЕТА» и потенциометра 2 ввода значения коэффициента укорочения электромагнитной волны «УКОРОЧЕНИЕ» прецизионными. Кроме того, инструментальная погрешность измерения уменьшается за счет дополнительной установки электронно-цифрового индикатора 11 значения коэффициента укрутки, и выполнения индикатора 3 значения коэффициента укорочения электромагнитной волны и индикатора 7 отсчета расстояния до места повреждения кабельной линии электропередачи электронно-цифровыми.

Вследствие того, что измеренное благодаря установке в измерителе неоднородностей линий заявленного устройства расстояние до места повреждения кабельной линии электропередачи будет точно совпадать с фактическим расстоянием до места повреждения кабельной линии электропередачи на местности, время на определение места повреждения кабельной линии электропередачи на местности существенно сократится.

Благодаря этому также уменьшатся объем и трудоемкость выполняемых работ по восстановлению кабельной линии электропередачи, а надежность электроснабжения потребителей электроэнергии повысится.