СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ОТРАЖЕННЫХ ИМПУЛЬСОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СХЕМАХ ВКЛЮЧЕНИЯ ИСКАТЕЛЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ
Для подтверждения предполагаемого места повреждения целесообразно применять сравнительный анализ результатов импульсных измерений по нескольким схемам включения искателя повреждений. Приведенные в гл. 2 основы теории распространения импульсов в симметричных трехпроводных линиях и рассмотренные примеры служат базой такого анализа. Решающим облегчением для анализа является тот факт, что отражения от неравномерностей волнового сопротивления в подавляющем большинстве случаев возникают достаточно симметрично на всех трех проводах. Трехполюсные повреждения на линиях чрезвычайно редки, а симметрия отражений от «неравномерностей» значительно больше, чем от мест несимметричных повреждений.
Рис. 4-5. Относительные величины падающих и отраженных импульсов для различных схем включения импульсного генератора при однополюсном повреждении линии.
а — схема «поврежденный провод— земля»; б — схема «поврежденный провод — неповрежденный провод»; в — схема «неповрежденный провод—земля». В кружке показано значение нулевой составляющей напряжения (0, 46).
Рассмотрим несколько примеров, которые позволяют выявить роль схемы присоединения искателя к линии при импульсных измерениях.
Сначала рассмотрим случаи, когда генератор и приемник (усилитель) искателя присоединены к одним и тем же проводам линии. Пусть необходимо измерить расстояние до места однополюсного удаленного (более 30 км) короткого замыкания. Как выгоднее включить импульсный искатель повреждений: по схеме «провод — земля» или по схеме «провод — провод», чтобы получить наибольший отраженный импульс?
На рис. 4-5 показаны относительные величины падающих и отраженных импульсов для обоих случаев, подсчитанные по соотношениям, указанным в примерах 2-4 и 2-5 для q=1,75. Ввиду удаленности повреждения существенное значение имеют лишь междупроводные составляющие. Очевидно, что в этом случае абсолютная величина затухания междупроводных составляющих в линии, зависящая от длины пробега импульса и параметров линии, но не зависящая от схемы включения прибора и вида повреждения, может во внимание не приниматься. Сравнение величины импульсов может вестись в относительных единицах.
Как видно из рис. 4-5,а, при включении единичного импульса на поврежденный провод междупроводная составляющая напряжения равна 0,54, а эта же составляющая отраженного импульса —0,29. При включении единичного напряжения между поврежденным и исправным проводами (рис. 4-5,б) междупроводные составляющие падающих импульсов соответственно равны 0,5 и —0,5, а отраженные —0,27 и +0,135. На зажимах прибора в нервом случае отраженный импульс —0,29, а во втором —0,27—(0,135) =—0,405.
Таким образом, при удаленном повреждении «провод — земля» включение импульсного искателя по схеме, соответствующей виду повреждения, обеспечивает меньший отраженный импульс, чем включение по схеме «провод — провод» (с участием поврежденного провода). При близком повреждении соотношения изменяются вследствие действия нулевой слагающей.
На рис. 4-5,б показан случай включения импульсного искателя при удаленном однополюсном к. з. по схеме «неповрежденный провод — земля». Отраженный импульс составляет всего —0,07 относительных единиц.
При однополюсном к. з. (или обрыве) и включения импульсного искателя между двумя неповрежденными проводами отраженные импульсы в симметричной линии отсутствуют.
Локационные искатели повреждений (ИКЛ-5, Р5-1А, Р5-5) позволяют раздельно включать генератор и приемник импульсов. Это в ряде случаев облегчает отыскание повреждений.
На рис. 4-6,а генератор подключен к поврежденному проводу (однополюсное к. з.), а приемник — к неповрежденному.
В соответствии с рис. 4-6,а отраженный от места удаленного к. з. импульс на экране прибора имеет тот же знак, что и посылаемый импульс, а по величине 0,145 вдвое больше отражения, имеющего место при включении генератора и приемника вместе на неповрежденный провод.
На рис. 4-6,б генератор и приемник подключены к разным проводам, имеющим между собой короткое замыкание без заземления. Отраженный импульс на экране прибора имеет тот же знак, что и посылаемый. Относительная величина его 0,405.
При подключении приемника на неповрежденный провод (показано пунктиром на рис. 4-6,б) отраженный импульс в симметричной линии отсутствует.
Таким образом, импульсы, относящиеся к месту повреждения, при изменении схемы включения прибора меняют величину и полярность по определенным закономерностям, не совпадающим с закономерностями для неравномерностей волнового сопротивления.
Вид повреждения | Схема включения искателя повреждений | Характеристика соотношений |
Однополюсное |
| Волновые картины и полярность отраженных импульсов в месте повреждения, одинаковые при схемах 1 и 2 |
Двухполюсное к.з. (обрыв) |
| При схеме 1 отражение в месте повреждения максимальное по величине, полярность по отношению к зондирующему импульсу противоположная при к. з. (та же—при обрыве). При схеме 2 отражение в месте повреждения существенно меньше |
| 4. Генератор — к одному поврежденному проводу; приемник — к другому | При схеме 3 отражение в месте повреждения отсутствует |
Трехполюсное к.з. (обрыв) | 1, 2 и 3—провод— земля | При всех семи схемах полярность отражений одна и та же |
Приведем пример сравнительного анализа результатов измерения для однополюсного короткого замыкания (вид повреждения предварительно установлен с помощью мегомметра).
При просмотре линии по схеме «поврежденный провод А — земля» один из отраженных импульсов со знаком, противоположным полярности зондирующего импульса, был несколько больше соседних отражений. Примем предварительно, что он соответствует месту к. з. Просмотр по схеме «провод — провод» дал следующие результаты:
АВ и АС — картина отражений одинаковая и мало отличается от первого измерения;
ВС — в предполагаемом месте повреждения отражение отсутствует, а в соседних точках остается.
По схеме «неповрежденный провод — земля» в предполагаемом месте повреждения отражение в несколько раз меньше, чем в случае первого измерения, и имеет ту же полярность, а в соседних точках меняет знак, сохраняя величину.
Достаточно обратиться к рис. 4-5, чтобы убедиться, что место однополюсного к. з. определено правильно. Изменение полярности отраженных импульсов при несущественном изменении величины при переходе от одного провода к другому характерно для мест транспозиции.
В табл. 4-2 приведены характерные случаи повреждений и соотношения, облегчающие анализ результатов измерений.
На этой базе при достаточном навыке можно анализировать и более сложные случаи измерений. Следует отметить, что для воздушных ЛЭП имеет место несимметрия, несколько нарушающая идеализированные соотношения. Однако ввиду качественного характера анализа это обстоятельство несущественно.
Следует также отметить, что в США метод сравнительного анализа отражений при разных схемах включения искателя начинает применяться [Л. 47]. Однако он рекомендуется без всякого теоретического обоснования. Предлагается при изменении схемы включения искать место на изображении импульсной характеристики, где происходят наибольшие изменения.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО СОСТАВЛЕННЫХ ИМПУЛЬСНЫХ КАРТ ЛИНИЙ
Импульсной картой линии называется зарисованная или сфотографированная с экрана импульсного искателя картина отражений при посылке импульса в исправную линию при фиксированном коэффициенту усиления отраженного сигнала. Эта последняя величина устанавливается (ручкой на передней панели прибора) из следующих двух условий: усиление по возможности минимально; отражение от дальнего конца линии составляет не менее одной пятой вертикального размера экрана прибора.
В подавляющем большинстве случаев картины отражений на разных проводах исправной линии и при разных схемах включения аналогичны. При снятии карты рекомендуется это проверить. В противном случае следует составить две или даже три карты одной линии. Положение ручки усилителя указывается на карте.
Выделение полезного сигнала производится сравнением картины отражений в поврежденной линии с картой исправной линии при том же положении ручки усилителя. Место на экране прибора, с которого картина отражений меняется, соответствует повреждению.
В целях повышения точности дальнейших измерений рекомендуется отметить на карте фактические расстояния до найденных повреждений против места соответствующих отражений. Отсчет расстояния до места очередного повреждения корректируется расхождениями между фактическими и инструментальными отметками при предыдущих измерениях.
Составление импульсных карт очень широко распространено в СССР для воздушных линий 35—500 кВ.
В настоящее время этот метод внедряется и для протяженных высоковольтных кабельных линий.
МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОГРЕШНОСТИ
Погрешности определения места повреждения (ОМП) в зависимости от обусловливающих их факторов можно разделить на методические, инструментальные погрешности и погрешности оператора.
Методические погрешности в первую очередь связаны с деформацией импульсов при распространении по линии и косвенным характером измерений. В этой главе только указанным погрешностям и будет уделено внимание.
Инструментальные погрешности, зависящие от схемы и конструкции приборов, будут рассматриваться вместе с описанием характеристик приборов.
Погрешности оператора возникают при считывании показаний с шкалы прибора или экрана электроннолучевой трубки. Они существенно связаны с системой отсчета и личными свойствами оператора.