ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

способ определения повреждения кабеля электроснабжения

Классы МПК:G01R31/08 определение местоположения повреждений в кабелях, линиях передачи энергии или в сетях
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет путей сообщения" (ОмГУПС (ОмИИТ)) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2013-05-08
публикация патента:

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения наличия повреждения кабеля электроснабжения, расположенного в земле, и участка кабеля заданной длины, на котором это повреждение расположено. Сущность: подключают источник переменного тока к кабелю электроснабжения. Измеряют напряженность магнитного поля, причем измерения проводят на поверхности земли и на высоте а в начале и конце участка кабеля, выделенного для измерения, длиной L. Рассчитывают глубину залегания кабеля и в начале и конце участка кабеля. Определяют проводимость исследуемого участка кабеля. Полученное значение проводимости Y изоляции сравнивают с проводимостью неповрежденного кабеля YH, соотношение Y>YH свидетельствует о наличии повреждения кабеля электроснабжения на исследуемом участке. Затем участок делят на две части, повторяют измерения, определяют проводимости первой Y1 и второй Y2 частей участка. Если Y1>YH, то повреждение находится в первой части участка кабеля, если Y2>Y H - во второй. Далее процесс повторяют до определения заданной (требуемой) длины участка кабеля, на котором находится повреждение. Технический результат: снижение трудоемкости и временных затрат. 1 ил. способ определения повреждения кабеля электроснабжения, патент № 2535241

Рисунки к патенту РФ 2535241

способ определения повреждения кабеля электроснабжения, патент № 2535241

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения наличия повреждения кабеля электроснабжения, расположенного в земле, и участка кабеля заданной длины, на котором это повреждение расположено.

Известен индукционный способ определения места повреждения кабеля, основанный на принципе фиксирования изменений магнитного поля, создаваемого протекающим по кабелю с повреждением током. По кабелю пропускают ток от генератора звуковой частоты, при этом вокруг кабеля образуется магнитное поле, величина которого пропорциональна величине тока в кабеле. На поверхности земли над кабелем при помощи приемной рамки, усилителя и телефона можно прослушать звучание, которое распространяется по пути прохождения тока по кабелю. Место повреждения кабеля определяют по скачкообразному изменению магнитного поля, фиксируемого приемной рамкой [1].

Недостатками данного способа являются повышенная трудоемкость и значительные временные затраты и низкая точность, обусловленная субъективным фактором.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения трассы прокладки и локализации места повреждения кабеля. На передвижном устройстве, способном перемещаться по поверхности только по прямой и в одном направлении, закрепляют датчики компонент магнитного поля и курвиметр. На поверхности над кабелем перемещают устройство параллельно одной из сторон выделенной прямоугольной области. С помощью датчиков магнитного поля измеряют уровни компонент магнитного поля, с помощью курвиметра - расстояние, которое прошло устройство по поверхности. По локальным экстремумам функции уровней компонент магнитного поля от расстояния определяют место повреждения [2].

Недостатками данного способа являются повышенная трудоемкость и значительные временные затраты, связанные с необходимостью проводить измерения многократно, постоянно перемещая устройство на определенное расстояние внутри выделенной прямоугольной области.

Цель изобретения - снижение трудоемкости и временных затрат при определении повреждения кабеля электроснабжения.

Для достижения этой цели в предлагаемом способе определения повреждения кабеля электроснабжения, включающем подключение источника переменного тока к кабелю электроснабжения, измерение напряженности магнитного поля, измерения проводят на поверхности земли и на высоте а в начале и конце участка кабеля, выделенного для измерения, длиной L, рассчитывают глубину залегания кабеля h1 и h2 в начале и конце участка кабеля, определяют проводимость исследуемого участка кабеля по формуле:

способ определения повреждения кабеля электроснабжения, патент № 2535241

где H1 и Н2 - напряженности магнитного поля на поверхности земли в начале и конце исследуемого участка кабеля, А/м;

способ определения повреждения кабеля электроснабжения, патент № 2535241 и способ определения повреждения кабеля электроснабжения, патент № 2535241 - напряженности магнитного поля на высоте а над поверхностью земли в начале и конце исследуемого участка кабеля, А/м;

h1, и h2, - глубина залегания кабеля в начале и конце исследуемого участка кабеля, м;

способ определения повреждения кабеля электроснабжения, патент № 2535241

L - длина исследуемого участка кабеля электроснабжения, м;

Z - продольное сопротивление кабеля, определяемое в соответствии с [3, 4], Ом/м.

Полученное значение проводимости изоляции сравнивают с проводимостью неповрежденного кабеля Ун, соотношение Y>YH свидетельствует о наличии повреждения кабеля электроснабжения на исследуемом участке, затем участок делят на две части (в частном случае равные) длинами L1 и L2, повторяют измерения, определяют проводимости первой Y1 и второй Y2 частей участка, сравнивают полученные значения с проводимостью неповрежденного кабеля YH, если Y1>YH, то повреждение находится в первой части участка кабеля, если Y 2>YH - во второй, далее процесс повторяется до достижения заданной длины участка кабеля, на котором находится повреждение.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующая измерения по данному способу.

Устройство содержит датчики напряженностей магнитного поля 1 и 2, устройство обработки сигнала 3, устройство принятия решения 4, индикатор 5, генератор переменного тока 6, подключенный к кабелю 7, имеющему повреждение 8.

При подаче тока от генератора 6 в кабель 7 на поверхности земли возникает электромагнитное поле. Датчиками 1 и 2 измеряются напряженности магнитного поля на поверхности земли и на высоте а, значения которых поступают на устройство обработки сигналов 3. Далее преобразованные сигналы поступают на устройство принятия решений 4 и результат выводится на индикатор 5.

Определение глубины залегания кабеля осуществляется следующим образом. По полученным при измерениях в точке 1 значениям напряженностей магнитного поля на поверхности земли и на высоте а, находим глубину залегания кабеля в начале участка кабеля длиной L:

способ определения повреждения кабеля электроснабжения, патент № 2535241

где H1 - напряженность магнитного поля на поверхности земли в начале исследуемого участка кабеля, А/м;

способ определения повреждения кабеля электроснабжения, патент № 2535241 - напряженность магнитного поля на высоте а над поверхностью земли в начале исследуемого участка кабеля, А/м.

Аналогично определяется h2 - глубина залегания кабеля в точке 2 (конце исследуемого участка кабеля длиной L).

Проводимость рассчитывается исходя из следующего уравнения:

способ определения повреждения кабеля электроснабжения, патент № 2535241

где способ определения повреждения кабеля электроснабжения, патент № 2535241 - коэффициент распространения на заданном участке, 1/м;

Z - продольное сопротивление кабеля, определяемое в соответствии с [3, 4], Ом/м.

По измеренным значениям напряженностей магнитного поля H1 и Н2 и рассчитанным значениям глубины залегания кабеля h1 и h2 в двух исследуемых точках находим:

способ определения повреждения кабеля электроснабжения, патент № 2535241

Следовательно, проведя соответствующие преобразования, получим проводимость изоляции кабеля:

способ определения повреждения кабеля электроснабжения, патент № 2535241

Данное значение необходимо сравнить с проводимостью неповрежденного кабеля YH.

Соотношение Y>YH свидетельствует о наличии повреждения кабеля электроснабжения на исследуемом участке.

Затем делим участок кабеля длиной L на две части (в частном случае равные) длинами L1 и L2, повторяем измерения напряженностей магнитного поля на поверхности земли и на высоте а в точке 3, рассчитываем глубину залегания кабеля в точке 3. Определяем проводимости первой Y1 и второй Y2 частей участка, сравниваем полученные значения с проводимостью неповрежденного кабеля YH. Если Y1>Y H, то повреждение находится в первой части участка кабеля, если Y2>YH - во второй.

Далее повторяем процесс до достижения необходимой точности, т.е. до определения заданной (требуемой) длины участка кабеля, на котором это повреждение находится.

Например, имеется кабель ААШв 3×35, проводимость земли способ определения повреждения кабеля электроснабжения, патент № 2535241 =0,1 Сим/м, частота f=10 Гц. Определим продольное сопротивление Z и полную проводимость Y для оболочки кабеля в исправном состоянии по формулам [3, стр. 60-65] или [4, стр. 127-134].

Полная проводимость исправного кабеля, полученная из расчета равна |Yн|=4,518·10-8 Сим/м, продольное сопротивление кабеля |Z|=3,714·10-4 Ом/м.

Примем, что повреждение находится на расстоянии 1,3 км от начала участка кабельной линии, ток генератора 400 мА, глубина залегания кабеля h=1 м. Площадь повреждения 10-4 м2, полное переходное сопротивление в месте повреждения Z=3·103ej35° Ом [5].

Сначала обследуется участок кабеля длиной L-4 км. Полная проводимость на участке между точками 1 и 2 составляет |Y12|=1,029·10 -7 Сим/м.

Проводимость на данном участке больше проводимости неповрежденного кабеля (|YH|=4,518·10 -8 Сим/м), следовательно, на участке между точками 1 и 2 имеется повреждение.

Далее оператор выполняет измерения, например, в середине поврежденного участка в точке 3 (на расстоянии L1=L2=2 км от начала участка кабельной линии). Полная проводимость |Y13|=4,629·10 -7 Сим/м.

Проводимость на участке 1-3 больше проводимости исправного кабеля, следовательно, повреждение находится на данном участке.

Снова делим поврежденный участок пополам (L2'=1 км) и выполняем измерения в точке 4. По полученным результатам проводимость на участках между точками 1 и 4, 4 и 3 равна |Y14|=4,518·10-8 Сим/м (участок 1-4) и |Y43|=2,09·10-6 Сим/м (участок 4-3). Из результатов измерений следует, что

кабель поврежден на участке между точками 4 и 3.

Снова делим поврежденный участок пополам (L1 "=0,5 км) и выполняем измерения в точке 5. На участке 4-5 |Y45|=8,973·10-6 Сим/м. Следовательно, кабель поврежден на участке между точками 4 и 5.

Далее оператор проводит аналогичные измерения магнитного поля до достижения необходимой точности, т.е. до определения заданной (требуемой) длины участка кабеля, на котором это повреждение находится.

В данном способе снижаются трудоемкость и временные затраты при определении повреждения кабеля электроснабжения.

Использованные источники

1. Дементьев B.C. Как определить место повреждения в силовом кабеле. - М. - Л.: Госэнергоиздат, 1960.

2. Пат. 2350974 Российская Федерация, МПК G01R 31/08. Способ определения трассы прокладки и локализации места повреждения кабеля. / Бурдин В.А.

3. Кандаев В.А. Совершенствование эксплуатационного контроля коррозионного состояния подземных сооружений систем электроснабжения железнодорожного транспорта: Монография. Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, 2003. 198 с.

4. Михайлов М.И., Разумов Л.Д. Защита кабельных линий связи от влияния внешних электромагнитных полей. - М.: Связь, 1967. 344 с.

5. Адамов Н.И. Исследования параметров металлической алюминиевой оболочки в местах наличия повреждений шлангового изоляционного покрытия / Н.И.Адамов, В.А.Кандаев // Влияние внешних электромагнитных полей на линии железнодорожной связи / Омский ин-т инж. ж-д. трансп. - Омск, 1982. С. 67-80.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ определения повреждения кабеля электроснабжения, включающий подключение источника переменного тока к кабелю электроснабжения, измерение напряженности магнитного поля, отличающийся тем, что измерения проводят на поверхности земли и на высоте а в начале и конце участка кабеля, выделенного для измерения, длиной L, рассчитывают глубину залегания кабеля h1 и h2 в начале и конце участка кабеля, определяют проводимость исследуемого участка кабеля по формуле:

способ определения повреждения кабеля электроснабжения, патент № 2535241

где Н1 и Н2 - напряженности магнитного поля на поверхности земли в начале и конце исследуемого участка кабеля, А/м;

способ определения повреждения кабеля электроснабжения, патент № 2535241 и способ определения повреждения кабеля электроснабжения, патент № 2535241 - напряженности магнитного поля на высоте а над поверхностью земли в начале и конце исследуемого участка кабеля, А/м;

h1 и h2 - глубина залегания кабеля в начале и конце исследуемого участка кабеля, м;

способ определения повреждения кабеля электроснабжения, патент № 2535241

L - длина исследуемого участка кабеля электроснабжения, м;

Z - продольное сопротивление кабеля, Ом/м;

полученное значение проводимости изоляции сравнивают с проводимостью неповрежденного кабеля YH, соотношение Y>Y H свидетельствует о наличии повреждения кабеля электроснабжения на исследуемом участке, затем участок делят на две части (в частном случае равные) длинами L1 и L2, повторяют измерения, определяют проводимости первой Y1 и второй Y2 частей участка, сравнивают полученные значения с проводимостью неповрежденного кабеля YH, если Y 1>YH, то повреждение находится в первой части участка кабеля, если Y2>YH - во второй, далее процесс повторяется до определения заданной (требуемой) длины участка кабеля, на котором находится повреждение.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2535241

patent-2535241.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс G01R31/08 определение местоположения повреждений в кабелях, линиях передачи энергии или в сетях

Патенты РФ в классе G01R31/08:
способ и устройство для определения направления на место замыкания -  патент 2528607 (20.09.2014)
способ определения места повреждения на воздушных линиях электропередачи (варианты) -  патент 2526095 (20.08.2014)
защита параллельных линий электрической сети энергоснабжения -  патент 2525841 (20.08.2014)
способ выявления участка повреждения при коротких замыканиях на кабельно-воздушной линии электропередачи постоянного тока -  патент 2518050 (10.06.2014)
способ автоматической диагностики нагрузок в сети электроснабжения -  патент 2517988 (10.06.2014)
способ оптической дистанционной диагностики изолирующей конструкции -  патент 2517776 (27.05.2014)
способ определения поврежденного фидера при замыкании на землю в распределительной сети -  патент 2516371 (20.05.2014)
детектор повреждения линии -  патент 2516299 (20.05.2014)
способ определения места повреждения линий электропередачи с древовидной структурой -  патент 2511640 (10.04.2014)
способ контроля эмалевой изоляции проводов -  патент 2511229 (10.04.2014)


Наверх