SU1195303A1

SU1195303A1 - Method of locating short-circuit in cable line and apparatus for accomplishment of same

Info

Publication number: SU1195303A1
Application number: SU843746909A
Authority: SU
Inventors: Николай Николаевич Легостаев; Михаил Яковлевич Левин
Original assignee: Новосибирское Пусконаладочное Управление Треста "Сибэлектромонтаж"
Priority date: 1984-06-05
Filing date: 1984-06-05
Publication date: 1985-11-30

Abstract

1. Способ определени места замыкани в кабельной линии, состо щий в том, что заземл ют неповреждеиную жилу на одном из концов кабел , воздействуют переменным током на неповрежденную и поврежденную жилы на другом конце кабел , фиксируют сдвиг фаз сигналов, наведенных электромагнитными пол ми переменного тока, место замлкани определ ют по резкому изменению угла фазового сдвига у места повреждени , отличающийс тем, что, с целью снижени электроэнергии , поврежденную дошу на другом конце кабел заземл ют через конденсатор , причем модулируют ток одной из жнл кабел по амплитуде, а воздействие переменным током одной частоты на жилы осуществл ют поочередно , за фазами сигналов, наведенньтх электромагнитными пол ми перемен ного тока одной частоты, поочередно след т и запоминают. 2. Устройство дл осуществлени способа по П.1, содержащее генератор переменного тока, блок приема, включающий индикатор, первый и второй селективные усилители, индика-. тор угла фазового сдвига, первый и второй индукционные магнитные преобразователи, выходы которых соединены с входами селективных усилителей , отличающеес тем, что, с целью снижени расхода электроэнергии и улучшени условийтруда , в него введены амплитудный модул тор , элемент И, первый и второй делители частоты, первый коммутатор , выход генератора перег юнного (Л тока соединен с входом первого делител частоты и первым входом первоCZ го коммутатора, выход первого делител частоты соединен с входом второго делител частоты и первым входом элемента И, выход второго делител частоты соединен с вторым входом первого коммутатора и вторым ;о входом элемента И, выход элемента И QF1 соединен с входом амплитудного модусо л тора, выход амплитудного модул тоО DO ра соединен с входом генератора переменного тока, первый выход первого коммутатора соединен с клеммой дл подключени неповрежденной жилы , а второй выход - соответственно с клеммой дл подключени поврежденной жилы, а в блок приема введены амплитудный выпр митель, амплитудный детектор, фильтр низких частот , формирователь, второй и третий коммутаторы, первый и второй интеграторы , первый и второй генераторы , фазовый детектор, выход 1. The method of determining the location of the closure in the cable line, which consists in grounding the intact conductor at one end of the cable, acts with alternating current on the intact and damaged conductor at the other end of the cable, fixing the phase shift of the signals induced by the electromagnetic fields of the alternating current , the place of zamklki is determined by a sharp change in the angle of the phase shift at the site of damage, characterized in that, in order to reduce electricity, the damaged dosha at the other end of the cable is grounded through a capacitor modulate the current of one of the cables in amplitude, and the effect of alternating current of one frequency on the cores is carried out alternately, over the phases of the signals induced by the electromagnetic fields of alternating current of one frequency, alternately monitored and stored. 2. A device for carrying out the method according to Claim 1, comprising an alternating current generator, a receiving unit, including an indicator, first and second selective amplifiers, an indication. The phase shift torus, the first and second induction magnetic transducers, the outputs of which are connected to the inputs of selective amplifiers, are characterized in that, in order to reduce power consumption and improve working conditions, an amplitude modulator, I element, and the first and second frequency dividers are introduced into it, the first switch, the output of the alternator generator (L current is connected to the input of the first frequency divider and the first input of the first CZ switch, the output of the first frequency divider is connected to the input of the second frequency divider and the first The element stroke And the output of the second frequency divider is connected to the second input of the first switch and the second; about the input of the element And, the output of the element QF1 is connected to the input of the amplitude modulator, the output of the amplitude modulator DO is connected to the input of the alternator, the first output of the first the switch is connected to the terminal for connecting the intact core, and the second output is connected to the terminal for connecting the damaged core, respectively, and the amplitude rectifier, amplitude detector, low-pass filter, form irovatel, second and third switches, the first and second integrators, a first and second oscillators, the phase detector output

Description

го селективного усилител соединен с входом амплитудного выпр мител , выход которого соединен с входом ицдикатора, выход второго селективного усилител соединен с входом амплитудного детектора и первым вхо дом фазового детектора, выход ампли тудного детектора соединен с входом фильтра низких частот, выход которого соединен с входом формировател , выход формировател соединен с первыми входами второго и . третьего коммутаторов, выход фазово го детектора соединен с вторым входом второго коммутатора, первый выход второго коммутатора соединенThe selective amplifier is connected to the input of an amplitude rectifier, the output of which is connected to the input of the indicator, the output of the second selective amplifier is connected to the input of the amplitude detector and the first input of the phase detector, the output of the amplitude detector is connected to the input of the formating generator , the output of the imaging device is connected to the first inputs of the second and. the third switch, the output of the phase detector is connected to the second input of the second switch, the first output of the second switch is connected

195303195303

с входом первого интегратора, выход которогр соединен с входом первого генератора, выход первого генератора соединен с первым входом индикатора угла фазового сдвига и вторым входом третьего коммутатора, второй выход второго коммутатора соединен с входом второго интегратора, выход которого соединен с входом второго генератора, выход второго генератора соединен с вторым входом индикатора угла фазового сдвига и третьим входом третьего коммутатора , выход третьего коммутатора соединен с вторым входом фазового детектора .with the input of the first integrator, the output of which is connected to the input of the first generator, the output of the first generator is connected to the first input of the phase shift angle indicator and the second input of the third switch, the second output of the second switch is connected to the input of the second integrator, the output of which is connected to the input of the second generator, second output the generator is connected to the second input of the phase shift angle indicator and the third input of the third switch; the output of the third switch is connected to the second input of the phase detector.

1one

Изобретение относитс к электроизмерительной технике и может быть использовано дл определени места повреждени изол ции жилы в силовых кабельных лини х при однофазных или междуфазных замыкани х.The invention relates to electrical measuring equipment and can be used to determine the location of damage to the insulation of a conductor in power cable lines during single-phase or phase-to-phase closures.

Цель изобретени - снижение расхода злектроэнергии и улучшение условий труда.The purpose of the invention is to reduce electrical energy consumption and improve working conditions.

На фиг.1 представлена структурна схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 - форма подаваеьвлх в жилы кабел токов.Figure 1 shows the structural diagram of the device that implements the method; figure 2 - the form is fed into the conductors of the cable currents.

Устройство содержит генератор 1 переменного тока, делители 2 и 3 частоты, элемент И 4, амплитудный модул тор 5, первый коммутатор 6. Выход генератора соединен с входом делител 2 частоты и первым входом перво::о коммутатора 6, выход делител частоты 2 соединен с первым входом элемента И 4 и с входом делител 3 частоты, выход которого соединен с вторым входом первого коммутатора 6 и вторым входом элемента И 4, выход которого соединен с входом амплитудного модул тора 5, выход последнего соединен с входом генератора I. Первый выход коммутатора 6 соединен с клеммой дп подключени неповрежденной жилы, а второй выход - с клеммой дл подкчени поврежденной жилы. Блок 7 приема содержит два индукционныхThe device contains an alternating current generator 1, dividers 2 and 3 frequencies, element 4, amplitude modulator 5, first switch 6. The generator output is connected to frequency divider 2 and the first input of switch 6, the output of frequency divider 2 is connected to the first input element And 4 and the input of the splitter 3 frequency, the output of which is connected to the second input of the first switch 6 and the second input of the element 4, the output of which is connected to the input of the amplitude modulator 5, the output of the last connected to the input of the generator I. The first output of the switch 6 connect ene with the terminal dn intact connecting wires, and the second output - with a terminal for podkcheni damaged veins. Reception unit 7 contains two induction

магнитных преобразовател 8 и 9, два селективных усилител 10 и 11, амплитудный выпр митель 12, индикатор 13, амплитудный детектор 14, фильтр 15 низких частот, форм 1рова- тель 16, фазовый детектор 17, второй и третий коммутаторы 18 и 19, два интегратора 20 и 21, два генератора 22 и 23, индикатор 24 угла фазового сдвига. Выход индукционного магнитного преобразовател 9 соединен с входом селективного усилител 10, выход которого соединен с входом амплитудного выпр мнтел 12, выход амплитудного выпр мител 12 - с входом индикатора 13. Выход селективного усилител 11 соединен с входом амплитудного детектора 14 и первым входом фазового детектора 17,, выход амплитудного детектора 14 соединен с входом фильтра 15 низких частот, выход которого соединен с входом формировател 16, выход последнего - с первыми входами коммутаторов 18 и 19. Выход фазового детектора 17 соединен с вторым входом коммутатора 18, пер- :вьй выход которого соединен с входом интегратора 20, выход которого соединен с входом генератора 22, выход последнего - с первым входом индикатора 24 угла фазового сдвига и вторым входом коммутатора 19. Второй выход коммутатора 18 соединен с вхо3 дом интегратора 21, выход которого соединен с входом генератора 23, вы ход последнего - с вторым входом ин дикатора 24 угла фазового сдвига и третьим входом коммутатора 19, вы ход которого соединен с вторым входом фазового детектора 17. Предлагаемый способ реализуетс следующим образом. Пусть силовой электрический кабель имеет повре здение - замыкание одной из жил на оболочку кабел . Переменный ток с частотой основной гармоники ig от генератора 1 переме ного тока через коммутатор 6, управ л емый сигналом с делител 3, поочередно с частотой д/ц-m воздействует на поврежденную и неповрежденную жилы кабел по цепи жила:-земп , Дл обеспечени лучшего прохождени токов неповрежденна жила на другом конце кабел может быть соединена с землей, а поврежденна с землей через конденсатор. Дл раз делени в блоке 7 приема сигналов от токов поврежденной и неповрежден ной }килы ток генератора 1 во врем воздействи на одну из жил модулируют амплитудным модул тором 5 с ,частотой АО In . Токи, протекаю1дие по жилам кабельной линии, создают магнитные пол , которые преобразуютс в элект рические сигналы индукционными магнитными преобразовател ми 8 и 9. Цепь преобразователь 9 - селективный усилитель 10 - амплитудный выпр митель 12 - индикатор 13 настроена на прием импульсного сигнала с частотой основной гармоники i и благодар вертикальному направлений магнитной оси преобразовател 9 обе печивает точное определение трассы кабельной линии. Из усиленного сигн ла преобразовател 8, магнитна ось которого ориентирована перпендикул рно оси кабельной линии, амплитуд ным детектором 14 и фильтром 15 низких частот вьщел ют модулирующий сигнал с частотой 1о/п которым через формирователь 16 управл ют работой коммутаторов 18 и 19, обеспечива разделение сигналов от токов поврежденной и неповрежденной жил кабел , слежение и запомина ние фаз этих сигналов. Слежение за фазой принимаемых сигналов осуществл ют .подстройкой фаз сигналов упра 03 л емых генераторов 22 и 23 при поочередном замыкании контуров фазавой автоподстройки - фазовый детектор 17, коммутатор 18, интегратор 20, генератор 22, коммутатор 19, фазовый детектор 17, коммутатор 18, интегратор 21, генератор 23, коммутатор 19, фазовый детектор 17, Запоминание фазы принимаемых сигналов происходит при размыкании контуров автоподстройки коммутаторами 18 и 19, Индикатор 24 фазового сдвига фиксирует сдвиг фаз сигналов генерато- ров 22 и 23, До места повреждени сдвиг фаз посто нен и равенq,-tfj -ar-oigSlii CR (где - фаза тока неповрежденной жилы; С - емкость жила-оболочка участка кабел за местом повреждени ; tfj - частота основной гармоники генератора переменного тока; R - переходное сопротивление повреждени . За местом повреждени сдвиг фаз измен етс и равен i - , следовательно, изменение фазового сдвига в месте повреждени у и равно Ct -arct 2n loCR Четкое различие в величине фазовых сдвигов до и после места повреждени , резкое его изменение в месте повреждени позвол ют однозначно определ ть место повреждени - однофазное замыкание. . Предлагаемый способ и устройство применимы также и дл определени места повреждени при замыкании жи« лы с жилой. В этом случае обща точка источника тока подключаетс к соединенным между собой неповрежден- ной и одной поврежденной жилам, точка , служивша дл подключени к неповрежденной жиле, соедин етс с землей , а точка подключени поврежденной жилы - с второй поврежденной жилой. В этом случае ток в поврежденные жилы посылартс по цепи жила - Ж1ша. Так как жилы кабел имеют скрутку , то магнитный поток, вызванный током поврежденных жил, мен ет свое направление в соответствии со скруткой жил вдоль кабел . Поэтому индшсатор 24 угла фазового сдвига будет контролировать угол фазового сдвига (1 ±1 ц-Срн, , где Cf -фаза тока в поврежденных жилах, который мен ет свой знак каждые полшага скрутки жил.magnetic transducers 8 and 9, two selective amplifiers 10 and 11, amplitude rectifier 12, indicator 13, amplitude detector 14, low-pass filter 15, forms 1 switch 16, phase detector 17, second and third switches 18 and 19, two integrators 20 and 21, two generators 22 and 23, the phase shift angle indicator 24. The output of the induction magnetic converter 9 is connected to the input of the selective amplifier 10, the output of which is connected to the input of the amplitude rectifier 12, the output of the amplitude rectifier 12 is connected to the input of the indicator 13. The output of the selective amplifier 11 is connected to the input of the amplitude detector 14 and the first input of the phase detector 17, , the output of the amplitude detector 14 is connected to the input of the low-pass filter 15, the output of which is connected to the input of the shaper 16, the output of the latter with the first inputs of the switches 18 and 19. The output of the phase detector 17 is connected with the second input of the switch 18, the first: the output of which is connected to the input of the integrator 20, the output of which is connected to the input of the generator 22, the output of the latter to the first input of the phase shift indicator 24 and the second input of the switch 19. The second output of the switch 18 is connected to input 3 The house of the integrator 21, whose output is connected to the input of the generator 23, the output of the latter to the second input of the phase shift angle indicator 24 and the third input of the switch 19, the output of which is connected to the second input of the phase detector 17. The proposed method is implemented by follows. Let the power electrical cable be damaged - the circuit of one of the wires on the cable sheath. The alternating current with the frequency of the main harmonic ig from the alternator 1 alternating current through the switch 6, controlled by the signal from the splitter 3, alternately with the frequency d / c-m affects the damaged and undamaged cores of the cable along the core: instance, To ensure the best the passage of currents, the intact core at the other end of the cable can be connected to ground, and damaged to ground through a capacitor. In order to separate in block 7 the reception of signals from the currents of the damaged and intact kila, the current of the generator 1 during its action on one of the cores is modulated with an amplitude modulator of 5 s, the frequency of the AO In. The currents flowing through the conductors of the cable line create magnetic fields that are converted into electrical signals by induction magnetic converters 8 and 9. Converter circuit 9 - selective amplifier 10 - amplitude rectifier 12 - indicator 13 is tuned to receive a pulse signal with a fundamental frequency i and due to the vertical directions of the magnetic axis of the converter 9, both bake the exact definition of the cable line path. From the amplified signal converter 8, the magnetic axis of which is oriented perpendicular to the cable line axis, the amplitude detector 14 and the low-pass filter 15 pick up a modulating signal with a frequency of 1 / p which, through the driver 16, controls the operation of the switches 18 and 19, providing separation of signals from the currents of the damaged and intact cable cores, tracking and storing the phases of these signals. Phase tracking of the received signals is monitored by adjusting the phase of the signals of controllable oscillators 22 and 23 when the circuits of the auto-tuning are alternately closed - phase detector 17, switch 18, integrator 20, generator 22, switch 19, phase detector 17, switch 18, integrator 21, generator 23, switch 19, phase detector 17, storing the phase of received signals occurs when the auto-tuning circuits are opened by switches 18 and 19, the phase shift indicator 24 detects the phase shift of the signals of the generators 22 and 23, The phase shift is constant and equal to q, -tfj -ar-oigSlii CR (where is the current phase of the intact core; C is the capacitance of the core-sheath of the cable section behind the fault site; tfj is the frequency of the main harmonic of the alternator; R is the contact resistance of the damage. Behind the site of damage, the phase shift changes and is i -, therefore, the change in phase shift at the site of damage is and is Ct -arct 2n loCR. A clear difference in the magnitude of phase shifts before and after the site of damage, its sharp change at the site of damage allows unambiguously th place by damage - single phase closure. . The proposed method and device is also applicable for determining the location of damage when a housing is closed with a vein. In this case, the common point of the current source is connected to interconnected undamaged and one damaged cores, the point that served to connect to the intact core is connected to ground, and the connection point of the damaged core to the second damaged core. In this case, the current to the damaged cores is sent along the circuit of the core - Ж1ша. Since the cable cores are twisted, the magnetic flux caused by the current of the damaged cores changes its direction in accordance with the core twist along the cable. Therefore, the phase shift angle detector 24 will control the phase shift angle (1 ± 1 q-Srn, where the Cf is the phase of the current in the damaged cores, which changes its sign every half a step of twisting the cores.

Изменение знака угла фазового ,. одвига прекращаетс сразу за местом повре здеш , так как далее не протекает ток по цепи поврежденных жил и, следовательно место поврех9:(ени междуфазовое замыкание определ ет; ,с однозначно.Change the sign of the phase angle,. The movement is stopped immediately after the place of damage, as there is no further flow through the circuit of damaged veins and, therefore, the place of failure9: (This interfacial closure determines;, uniquely.

Таким образом, предлагаемый способ и устройство позвол ют снизить расход злектроэнергии средней выходной мощности источника переменного тока не менее чем в Q раз где Q скважность импульсов переменного тока в жиле кабел }, уменьшить массу и габариты устройства, улучшить услови труда персонала, св занные с переноской устройства. Кроме того, снижение требований к спектральному составу переменного тока в жилах кабел позвол ет выбирать селектив .ность блока приема только исход из требуемой помехозащищенности, использовать в качестве источника тока генератор с высоким КПД, например импульсный, что дополнительно уменьшает массу и габариты источника тока..Thus, the proposed method and device can reduce the electrical energy consumption of the average output power of an alternating current source by at least Q times where Q is the duty cycle of alternating current pulses in the cable core}, reduce the weight and dimensions of the device, and improve the working conditions of personnel associated with carrying devices. In addition, reducing the requirements for the spectral composition of the alternating current in the cable cores makes it possible to choose the selectivity of the receiving unit only on the basis of the required immunity, to use a high efficiency generator, such as a pulse generator, as the current source, which further reduces the weight and dimensions of the current source.

Фиг.гFigg

Claims

1. A method for determining a fault location in a cable line, which consists in grounding an intact core at one end of the cable, acting on an intact and damaged core at the other end of the cable with alternating current, fixing the phase shift of the signals induced by electromagnetic fields of alternating current, determined by a sharp change in the angle of the phase shift at the place of damage, characterized in that, in order to reduce energy consumption, the damaged core at the other end of the cable is grounded through a capacitor, m modulate the current of one of the cable conductors in amplitude, and the alternating current of one frequency affects the conductors alternately, the phases of the signals induced by electromagnetic fields of alternating current of the same frequency are alternately monitored and stored.

2. The device for implementing the method according to claim 1, comprising an alternating current generator, a receiving unit including an indicator, first and second selective amplifiers, indica-. a phase shift angle torus, first and second induction magnetic converters, the outputs of which are connected to the inputs of selective amplifiers, characterized in that, in order to reduce energy consumption and improve working conditions, an amplitude modulator, element I, first and second dividers are introduced into it frequency, the first switch, the output of the alternator is connected to the input of the first frequency divider and the first input of the first switch, the output of the first frequency divider is connected to the input of the second frequency divider and the first input ment And, the output of the second frequency divider is connected to the second input of the first switch and the second input of the element And, the output of the element And is connected to the input of the amplitude modulator, the output of the amplitude modulator is connected to the input of the alternator, the first output of the first switch is connected to the terminal for connecting an intact core, and the second output, respectively, with a terminal for connecting a damaged core, and an amplitude rectifier, an amplitude detector, a low-pass filter, a shaper, a second and a third are introduced into the receiving unit ommutatory, the first and second integrators, the first and second oscillators, phase detector output Gross carrying> SU,>

of the first selective amplifier is connected to the input of the amplitude rectifier, the output of which is connected to the input of the indicator, the output of the second selective amplifier is connected to the input of the amplitude detector and the first input of the phase detector, the output of the amplitude detector is connected to the input of the low-pass filter, the output of which is connected to the input of the shaper, the output of the shaper connected to the first inputs of the second and. the third switch, the output of the phase detector is connected to the second input of the second switch, the first output of the second switch is connected to the input of the first integrator, the output of which is connected to the input of the first generator, the output of the first generator is connected to the first input of the phase angle indicator and the second input of the third switch, the second output the second switch is connected to the input of the second integrator, the output of which is connected to the input of the second generator, the output of the second generator is connected to the second input of the phase angle indicator about the shift and the third input of the third switch, the output of the third switch is connected to the second input of the phase detector.