Научная статья на тему 'Особенности локационной диагностики гололедных отложений на проводах линии электропередачи'

Особенности локационной диагностики гололедных отложений на проводах линии электропередачи Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
325
52
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ / ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ / ГОЛОЛЕДНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Минуллин Ренат Гизатуллович, Губаев Дамир Фатыхович

Рассмотрены физико-технические аспекты локационного зондирования проводов линий электропередачи, установлены критерии обнаружения и условия индикации появления гололеда. Экспериментально оценена степень влияния гололедных отложений на задержку и затухание отраженных импульсов, сделано заключение о достаточности чувствительности рефлектометров серии РЕЙС для раннего обнаружения гололеда на проводах линий электропередачи, предложены способ и устройства обнаружения гололеда.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Минуллин Ренат Гизатуллович, Губаев Дамир Фатыхович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The study concerns physical and technical aspects of location probing of high power electric lines. The criteria of localization and conditions for detection of ice precipitates are determined. The influence of ice precipitates on delay and damping of reflected impulses is experimentally estimated. The authors discuss the sensitivity of "Reis" reflectometers for the early detection of ice precipitates on the electric power lines and propose a method and facilities for detection of ice precipitates.

Текст научной работы на тему «Особенности локационной диагностики гололедных отложений на проводах линии электропередачи»

Приборы, информационно-измерительные системы

УДК 621.315.1

Р. Г. Минуллын, Д.Ф. Губаев

ОСОБЕННОСТИ ЛОКАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ ГОЛОЛЕДНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ НА ПРОВОДАХ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Гололед на проводах линий электропередачи (ЛЭП) оказывает дополнительную механическую нагрузку на провода и опоры, возникает риск разрушения линий с опасностью для жизни людей. Гололедные аварии составляют для территории России около 25 % от общего количества повреждений на воздушных линиях, а их продолжительность — около 40 % от обшей продолжительности всех аварийных отключений.

При обледенении проводов воздушных ЛЭП изменяется целый ряд их физических, геометрических и других параметров, учитываемых датчиками — механическими, оптическими, радиоактивными, локационными и др.

Датчики гололеда, кроме локационных, обычно монтируются на проводах ЛЭП в зоне образования оледенения и не являются дистанционными. Поэтому они требуют наличия сложного и дорогостоящего телемеханического канала для передачи на диспетчерский пункт информации о появлении гололеда, на основании которой принимается решение о начале его плавки. Кроме того, анализ конструкций датчиков гололедной нагрузки, расположенных на проводахЛЭП, и ихтехнических характеристик, выполненный в[1], показал, что у значительной части этого типа датчиков низкая чувствительность, неприемлемая для раннего обнаружения гололеда и эффективной борьбы с ним [ 1

Наиболее перспективны локационные датчики, использующие распространение импульсных сигналов в проводящих средах, каковыми являются электрические провода. Локационные датчики — дистанционные и могут контролировать появление и плавку гололеда в динамике,

не требуют для передачи информации о появлении гололеда специального телемеханического связного канала, аппаратура зондирования допускает высокую степень автоматизации и может располагаться в обслуживаемых помещениях подстанций около начала или конца ЛЭП, не подвергаясь угрозе вандализма.

Поставлена цель: разработать способ и устройство, использующие локационный принцип, для раннего обнаружения гололеда на линиях электропередачи.

При локационном зондировании импульс посылается передатчиком влинию, отражается от конца линии или неоднородности волнового сопротивления линии и принимается приемником. При появлении гололеда из-за изменения диэлектрических свойств линии электропередачи скорость распространения импульсов уменьшается, что ведет к увеличению времени прохождения импульсом этой линии. Кроме того, вследствие потерь энергии на нагрев гололедного отложения (потери в диэлектрике) возникает затухание импульса. Эти физические особенности распространения импульсных сигналов служат критериями обнаружения гололеда на проводах ЛЭП и лежат в основе действия локационных датчиков.

Предлагается способ обнаружения гололеда на проводахЛЭП, где контрольными параметрами (критериями) являются увеличение запаздывания по времени и уменьшение по амплитуде зондирующего импульса за время прохождения им участка ЛЭП, ограниченного реперными точками. В реперной точке находится неоднородность волнового сопротивления, отличающаяся от волнового сопротивления линии; там же про-

исходит отражение зондирующего импульса, изменение параметров которого служит индикатором появлении гололеда.

Из-за отсутствия необходимых данных об особенностях распространения и отражения импульсных сигналов в проводящих средах — проводах ЛЭП потребовалось выполнить исследования физических аспектов локационного способа обнаружения гололеда и оценить условия применимости современных рефлектометров в этих целях. Исследования были выполнены с помощью рефлектометров РЕЙС-105Р и РЕЙС-205 производства фирмы "СТЭЛЛ" (г. Брянск) [2|.

Рефлектограмма представляет собой совокупность импульсов, отраженных от неоднород-ностей волнового сопротивления линии Zв, — мест обрывов и коротких замыканий проводов, мест присоединения нагрузок, ответвлений, кабельных вставок в воздушных линиях и муфт в кабельных линиях, мест возникновения токовых утечек по загрязненным изоляторам в воздушных линиях, мест ухудшения изоляции в кабельных линиях ит. д.

На основании |3—5] установлено, что идеализированные рефлектограммы при отражении импульса имеют вид, представленный на рис. 1.

При локационном зондировании проводов с линейной структурой (110 кВ и выше) импульсы напряжения, отраженные от таких крупных неолнородностей. как места присоединения на-

о)

-УА-

б)

п

И

грузки, короткого замыкания или обрыва, обнаруживаются на рефлектограммах уверенно и однозначно [6, 7]. Значительно сложнее расшифровать рефлектограммы древовидных проводящих структур (6—35 кВ) — распределительных сетей, где каждое место присоединения ответвления к основной линии представляет собой неоднородность [7], порождающую многократные отражения зондирующую импульса. Картина отраженных импульсов в этом случае становится очень сложной, так как является суммой многократно отраженных импульсов с различными полярностями, амплитудами и длительностями. Расшифровать подобную рефлектограмму можно только в том случае, есл и знать импульсную реакцию и закономерности ее изменения для каждой неоднородности линии.

Некоторые сведения об отражениях импульсных сигналов от неоднородностей линий можно найти в [3, 4], но сведения эти неполные, и приведенных данных недостаточно для распознавания рефлектограмм проводящих структур ЛЭП. Поэтому были выполнены экспериментальные исследования [5] с целью установить диагностические признаки неоднородностей, которые присутствуют в реальных электролиниях, и выявить возможную трансформацию формы импульсов напряжения, отраженных от этих неоднородностей, в зависимости от их сопротивления.

в)

Муфта

а.

гч

г)

И

А.

е)

п

Рис. 1. Зависимость вида рефлектограммы от характера неоднородности: а — место обрыва; б— место короткого замыкания; в — соединительная муфта; г— конец разомкнутой линии; д— место утечки; е— место изменения сечения проводов или наличие кабельной вставки;

ж — место ответвления

Знание характера отраженного импульса при различных величинах активного сопротивления нагрузки обязательно для распознавания рефлек-тограмм. С помощью рефлектометра РЕЙС- 105Р выполнены исследования зависимости формы отраженных импульсов напряжения ¿/от изменения величины резистивной нагрузки /?н на конце кабельной линии (рис. 2).

Как активная нагрузка использовались непроволочные резисторы, поскольку они более высокочастотны, чем резисторы других типов. В качестве линии применялся кабель РК75-9-12 с волновым сопротивлением = 75 Ом и длиной 107 м. Зондирование производилось положительными импульсами длительностью 0,05; 0,1; 0,5 мкс.

На рис. 2 видно, что при /?н < '¿^ импульс, отраженный от конца линии, меняет свою полярность на отрицательную. При Яи = Zв отраженный импульс полностью исчезает, так как в линии устанавливается режим бегущих волн. При /?н > импульс, отраженный от конца линии, сохраняет свою полярность. При больших величинах нагрузочного сопротивления (в данном случае при /?н > 1 кОм) в линии создается режим, близкий к холостому ходу.

При х = 0,05 мкс (рис. 2, а) амплитуда отраженного импульса не успевает достичь своего

возможного максимума, что может в дальнейшем затруднить его выделение на фоне шумов и помех. При т = 0,1 мкс (рис. 2, б) амплитуда отраженного импульса почти достигает возможной максимальной величины и импульс имеет форму, близкую к треугольной. При т = = 0,5 мкс (рис. 2, в) отраженный импульс имеет устойчивую трапецеидальную форму, но в этом случае ухудшается разрешающая способность импульсного зондирования. Итак, для исследуемой линии длиной 107 м оптимальная длительность зондирующего импульса равна 0,1 мкс.

Таким образом, перед локационным зондированием линии необходимо выбрать длительность им пульса, оптимальную для ее длины (полосы пропускания).

Как отмечалось, линии присоединяются к обмоткам трансформаторов, поэтому выполнены исследования зависимости формы отраженных импульсов напряжения и от величины индуктивной нагрузки Ьи на конце кабельной линии длиной 107 м с волновым сопротивлением 75 Ом (рис. 3). Рефлектограммы сняты при длительности зондирующих импульсов 0,05; 0,1; 0,5 мкс. Видно, что при изменении индуктивной нагрузки происходит трансформация формы отраженных импульсов.

Согласно рис. 3 при величине индуктивной нагрузки на конце линии более Ьн — 300 мкГн

а) б) в)

и [

Ян = О (КЗ)

и

V \1

ЧУ г *

л

I л л ( \ ,

1л л. Г \

и л. г

Ян = 20 Ом Я„ = 56 Ом /?н = 75 Ом /?„ = 200 Ом Кн = 360 Ом

Ян = 1 кОм

, ЯН=~(ХХ)

Рис. 2. Зависимость формы отраженных импульсов от величины резистивной нагрузки Лн на конце кабельной линии при длительностях зондирующего импульса: а — 0,05; б— 0,1; в — 0,5 мкс

положительная часть отраженного импульса превалирует, т. е. в линии устанавливается режим, близкий к режиму холостого хода.

Выполнены расчеты величин индуктивнос-тей обмоток силовых трансформаторов напряжения (марки ТМ, ТМН, ТРДН) различной мощности, предназначенных для работы в сетях напряжением 6-35 кВ. Согласно расчетам наименьшая величина индуктивности обмоток трансформаторов ¿^ независимо от высшего напряжения трансформатора составляет примерно 3 мГн, что значительно превышает значение 300 мкГн, при котором в соответствии с рис. 3 отраженный импульс становится в основном положительным.

С помощью прибора РЕЙС-105Р выполнены исследования реакции на импульсное зондирование реальных трансформаторов напряжения различной мощности. Было установлено, что пол ярность отраженного от трансформатора и м -пульса не изменяется, однако с увеличением мощности трансформатора прослеживается тенденция уменьшения амплитуды импульса. Такие же результаты получены при импульсном зондировании действующих силовых трансформаторов тра нсформ аторн ых пу н ктов распредел ител ь-ных сетей.

Таким образом, благодаря большой величине индуктивности обмоток трансформаторов

распределительных сетей, измеряемой единицами и десятками миллигенри, зондирующий импульс рефлектометра отражается от них без изменения полярности, носамплитудой несколько меньшей, чем в случае обрыва проводов (холостого хода) в месте подключенной обмотки. С увеличением мощности трансформатора и уменьшением индуктивности его обмотки амплитуда отраженного импульса уменьшается. При распознавании рефлектограмм можно считать, что места присоединения обмоток трансформаторов к линии создают режим, близкий к режиму холостого хода.

В месте присоединения ответвлений к линии возникает неоднородность емкостного характера (или можно считать, что происходит уменьшение сопротивления в месте параллельного соединения двух сопротивлений). Такая неоднородность порождает отраженный импульс с измененной полярностью. Измерения в лабораторных условиях показали, что при изменении емкостной нагрузки трансформация формы отраженных импульсов происходит в обратной последовательности или полярности, обратной трансформации при изменении индуктивной нагрузки (в сравнении с рис. 3).

Итак, при нагрузке линии, имеющей реактивный характер, отраженные от нее импульсы становятся по форме дифференцирующими или

а)

б)

в)

и'

"V™

л

и\

1.

Лг

V

и

¿н = 0(КЗ)

¿н = 2 мкГн

¿н = 6 мкГн

= 27 мкГн

¿н = 70 мкГн

1Н = 300 мкГн /„„ = со (XX)

Рис. 3. Зависимость формы отраженных импульсов от величины индуктивной нагрузки ¿„ на конце кабельной линии при длительностях зондирующего импульса: а- 0.05; б— 0,1; в— 0,5 мке

интегрирующими в зависимости от вида и величины реактивности. Отражения и преломления импульсных сигналов происходят в тех местах, где волновое сопротивление линии отклоняется отсвоего номинального значения.

Цикл лабораторных исследований выполнен для того, чтобы установить степень воздействия гололеда на изменение электрических параметров линии и оценить вызванные им изменения времени запаздывания и затухания импульсов локационного зондирования. Полученные оценки изменения параметров сопоставлялись с техническими характеристиками промышленных рефлектометров сери и РЕЙС для определения достаточности чувствительности выбран ною локационного способа обнаружения гололеда на ЛЭП.

На дисплее рефлектометра регистрируется расстояние до возникшей неоднородности волнового сопротивления линии. При этом скорость распространения электромагнитной волны считается постоянной. Для воздушных линий она принимается равной скорости света с. Если измерено время прохождения импульса /до местонахождения неоднородности, то расстояние /Одо нее определяется как /0 = с Л

При возникновении гололедных отложений скорость распространения электромагнитной волны уменьшается, и тем больше, чем длиннее и толще гололедная муфта. Вследствие этого увеличивается время распространения электромагнитного импульса /до места возникшей неоднородности. Но так как в рефлектометре это уменьшение скорости не учитывается и при определении расстояния используется скорость света с, то происходит отсчет кажущегося расстояния /каж до места возникшей неоднородности, которое на величину А/больше истинного расстояния, т. е. Д/ = /каж — /0. Это кажущееся увеличение расстояния Л/ и является в нашем случае индикатором появления гололеда на проводах эле ктрол и н и и.

Задача наших исследований и состояла втом, чтобы определить величину этих изменений Д/и возможность их регистрации современными рефлектометрами при локационном зондировании воздушных Л ЭП.

Был создан гололедный станок в виде макета одного пролета трехпроводной воздушной линии с проводами марки АС-70/11, подвешенными на опорах высотой 1,5 м. Зондирование осуществлялось с начала и конца линии попере-

менно с помощью рефлектометра РЕЙС-105Р, подключенного по схеме "фаза-фаза", импульсами длительностью 0,035 мкс.

При определении влияния гололеда на параметры импульсов локационного зондирования рассматривались следующие типы гололедно-изморозевых отложений: гололед (плотность 0,5— 0,8 г/см3) — плотный слой льда; зернистая изморозь (плотность0,15—0,3 г/см3) — снетвид-ный рыхлый лед; кристаллическая изморозь (плотность 0,04—0,06 г/см3) — кристаллы льда; смешанные отложения (плотность 0,15—0,4 г/см3) — наслоения гололеда и изморози. Все эти виды гололедных отложений имеют разную плотность и, как следствие, разную диэлектрическую проницаемость. которая избирательно влияет на скорость распространения и затухание зондирующих импульсных сигналов.

Ситуации с появлением гололедных образований имитировались путем постепенного намораживания на провода гололедного станка участков кристаллической изморози разной длины цилиндрической формы с толщиной стенки около 4 см. На рис. 4 приведены рефлектограммы, характеризующие зависимость кажущегося удлинения линии на величину Д/(или времени запаздывания отраженного импульса на величину Дг) от длины гололедного покрытия /гол. Зондирование линии осуществлялось импульсами длительностью 0,035 мкс из ее начала в точке А при ее разомкнутом конце в точке Б, поэтому отраженный импульс В имеет положительную полярность.

Обобщенные фафики относительного запаздывания отраженных от конца линии импульсов 8/ (или 5/) в зависимости от относительной длины /ГОЛ(УШ и толщины слоя зернистой изморози Ьгол на проводах макета линии приведены на рис. 5. Зондирование осуществлялось импульсами длительностью 0,039 мкс. Из графиков видно, что с увеличением длины и толщины гололедного слоя в пределах 1—5 см, что наблюдается в реальных условиях, относительное запаздывание отраженного импульса составляет единицы и десятки процентов, что точно и достоверно регистрируется промышленным рефлектометром РЕЙС-105Р, имеющим лабораторную погрешность 0,2 %.

Уточняющие измерения на дли не одного пролета линии (гололедный станок) с использованием импульсов длительностью 0,085 мкс пока-

и\

БI

Исходной состояние

1101. = 5,2 м

В

д/

/го» = 10.4 м

А/

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

/,„, = 15,6 м

В

- ---:

д/

Леи. = 20.8 м

В

Д1

/,„„ = 26 м

С помошью рефлектометра РЕЙС-105Рбыли сняты рефлектограммы, на которых фиксирова-лисьамплитуды отраженных от концалинии импульсов длительностью 0,039 мке при разныхот-носительных длинах /голотн и толщинах ¿гол слоя зернистой изморози на проводах макета электролинии. Обобщенные результаты этих измерений представлены на рис. 6 в виде зависимостей относительного уменьшения амплитуды отраженных импульсов 8/1гил отн от относительной длины /„.„ „т и толщины Ь,п„ гололедного слоя на линии.

6/. 8/, %

100 80 60

40 20

—" ........Т

60

80 /„,

и.%

Рис. 4. Рефлектограммы, характеризующие зависимость кажущегося удлинения линии Д/

от длины гололедной муфты /гол Толщина слоя А см. Зондирование гололедным станком длиной 50 м с разомкнутым концом импульсами длительностью 0,035 мкс.

В — импульс, отраженный от конца линии; (---)— граница геометрической южны линии

зали, что при толщине слоя зернистой изморози 0,5 см на участке линии, равном 4 % от обшей длины, кажущееся относительное удлинение линии 8/составляет примерно 4 %, что надежно регистрируется на экране рефлектометра РЕЙС-105Р при соотношении сигнал/шум. равном пяти, и лабораторной погрешности 0,2 %.

Эти величины определяют чувствительность предлагаемого способа обнаружения гололеда. Нормативная толщина стенки гололеда, при которой начинается его плавка, равна 1,0-4,0 см в зависимости от района по гололеду [8].

Рис. 5. Зависимости относительного времени запаздывания отраженного импульса 61 (или б/) от относительной длины /Го1 ^ и толщины Ьгм гололедного слоя на проводах макета линии при ее локационном зондировании Толшина гололедного слоя Л1Ш1, см: 5 (-) ; 4 (--); 3 (---); 2 (--->; 1 (-—•)

Из рис. 6 следует, что под влиянием слоя гололеда, покрывающего всю длину линии, с толщиной стенки 5 см амплитуда импульса уменьшается на 85 %, т. е. затухание составляет 6 дБ.

Расчеты и экспериментальные измерения на реальных линиях электропередачи напряжением 6—220 кВ и длиной до 100 км показывают, что затухания импульсов с длительностью, адаптированной к длине линии и марке используемого провода, в пределах 1 — 10 мкс не превышают 40 дБ. Затухание под влиянием гололедных образований с толщиной стенки 5 см на проводах ЛЭП в этих условиях не превышает 15 дБ. Суммарное затухание тракта ЛЭП с гололедом, равное 55 дБ, перекрывается усилением используемых рефлектометров РЕЙС- 105Р (60 дБ) и РЕЙС-205 (80 дБ). Следовательно, на экране рефлектометра всегда будут присутствовать отраженные импульсы, по запаздыванию и уменьшению

амплитуды которых можно будет судить о появлении гололедных отложений на проводах ЛЭП.

Появление гололеда сопровождается механическим воздействием на провода электролинии, вызывающим их удлинение, которое ведет к увеличению запаздывания отраженных импульсов. Увеличение времени запаздывания суммируется с увеличением времени запаздывания, обусловленного понижением скорости распространения отраженного импульса из-за появления гололеда, и способствует его более раннему и достоверному обнаружению.

По результатам исследований предложен способ обнаружения гололеда на проводах ЛЭП [9,10], который заключается в том, что в качестве контрольного параметра принимают время распространения зондирующего импульса в пределах ограниченного реперными точками участка провода. Затем определяют среднее значение температуры участка провода. О появлении гололеда судят по изменению времени распространения зондирующих импульсов, учитывая влияние на контролируемый параметр температурного изменения д лины участка провода. Учет механического удлинения провода под тяжестью гололедных масс существенно повышает чувстви тельность предложен-ногоспособаобнаружения гололеда.

Разработаны два варианта практической реализации предложенного способа [91. Способ и устройства обнаружения гололеда подробно описаны в [10].

Технический расчет устройства, реализующего предложенный способ, и его экспериментальные исследования, проведенные на модели ЛЭП, показали возможность определения гололедных отложений толщиной от 0,5 мм, что гарантирует раннее обнаружение появления гололеда. В этом состоит преимущество предложенного устройства над имеющимися в настоящее время. Кроме того, предложенное устройство не требует телемеханического канала для передачи данных о гололеде, что упрощаетего конст-

6Д,о

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

п.*

,—rrS1 . -— ' '

Л • ---- - -1

/// г

/// J

20

40

60

80

н,%

Рис. 6. Зависимости относительного уменьшения амплитуды отраженного импульса 5/4го;] „^ от относительной длины /гол и толщины ¿>тл гололедного слоя на проводах макета линии при ее локационном зондировании

Толшина гололедного словя Лгол, см: (-) - 5; (--) - 4; (---) - 3; (---) - 2: (----•) -1

рукцию и облетает эксплуатацию, дает возможность автоматизировать процесс мониторинга гололедных отложений на проводах.

Итак, проанализированы физико-технические аспекты локационного способа обнаружения гололеда; исследованы импульсные реакции неоднородностей, присутствующих в линиях электропередачи, знание которых необходимо для расшифровки реальных рефлектограмм; выбраны критерии и индикатор; предложены способ и устройство для раннего обнаружения гололеда на проводах ЛЭП с толщиной стенки 0,5 см; показано, что рефлектометры российского производства серии РЕЙС пригодны для обнаружения гололеда налиниях электропередачи.

Предлагаемая система мониторинга позволяет оперативно обнаруживать повреждения проводов ЛЭП (обрывы, короткие замыкания) с определением расстояния до них, а также попытки их хищения. Данная система может успешно применяться для диагностики состояния прово-довлиний связи.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дьяков А.Ф., Засыпкин A.C., Левченко И.В.

Предотвращение и ликвидация гололедных аварий и электрических сетях энергосистем. Пятигорск: Изд-во РП "Южэнерготехнадзор", 2000. 284 с.

2. Рефлектометры серии РЕЙС. Брянск: Фирма "СТЭЛЛ", 2006. 20 с.

3. Шалмт Г.М. Определение мест повреждений линий электропередачи импульсным методом. М.: Энергия, 1968. 216 с.

4. Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. М.: Энергоиздат, 1982. 312 с.

5. Минуллин Р.Г., Фардиев И.111., Губасв Д.Ф. и др. Закамский Е.В. Локационный мониторинг нсоднородностей распределительных электрических сетей // Электротехника. 2006. № 5. С. 2-10.

6. Минуллин Р.Г., Фардиев И.Ш., Губаев Д.Ф., Лукин Э.И. Особенности подключения рефлектометра к линиям электропередачи при локационном зондировании //Электротехника. 2008. № 2. С. 34-43.

7. Минуллин Р.Г., Фардиев И.Ш. Локационная диагностика воздушных линий электропередачи. Казань: Ивд-во Казан, гос. энерг. ун-та, 2008. 202 с.

8. Правила устройства электроустановок. 7-е изд.СПб., 2005.

9. Способ обнаружения появления гололеда на проводах линии электропередачи: Пат. 2402495 РФ, 20.02.2006. Приоритет с 15.04.05 М. Кл. Н02 G7/16/ Минуллин Р.Г.. Фардиев И.Ш., Петрушен-ко Ю.Я., Губаев Д.Ф., Мезиков А.К., Коровин A.B.

10. Минуллин Р.Г., Фардиев И.Ш., Петрушенко Ю.Я., 1>баев Д.Ф. и др. Локационный способ обнаружения появления гололеда на проводах линии электропередачи //Электротехника. 2007. № 12. С. 17-23.

УДК 681.2.008

Т.С. Беляева

ИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАТУХАНИЯ В ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКНАХ

Среди многих средств измерения параметров волоконных трактов особую роль играют оптические рефлектометры, работающие по принципу измерения сигнала обратного рассеяния. Оптические рефлектометры позволяют определять длину и затухание оптических кабелей, параметры локальных неоднородностей, вносимые и возвратные потери в разъемных и неразъемных соединениях оптических волокон, расстояния до оптических муфт, разъемов и точек повреждения оптического кабеля [ 1 —4].

Для обеспечения высокой точности измерения различных параметров волоконного тракта необходимо иметь большое значение отношения сигнала к шуму, так как основной источник погрешности измерения параметров волоконно-оптического тракта — случайная погрешность, обусловленная усредненными шумами фогопри-емного устройства.

Цель данной статьи — теоретическое сравнение различных методов измерения коэффициента затухания волоконно-оптического тракта и анализ основных погрешностей измерения.

Измерение сигнала обратного рассеяния. В современных цифровых рефлектометрах в исследуемый волоконно-оптический тракт поступает зондирующий оптичес ки й и м пул ьс дл ител ь-ностью На вход оптического рефлектометра возвращается оптическое излучение, отраженное

от локальных неоднородностей и рассеянное обратно волоконным трактом. Обычно измерение проводится многократно (/V раз) и полученные результаты усредняются. Таким образом, формируется рефлектограмма, состоящая из набора точек, каждая из которых характеризуется уровнем сигнала обратного рассеяния К( и расстоянием /( до места рассеяния. Каждая точка однородного участка оптического волокна дает один и тот же относительный уровень сигнала обратного рассеяния. Следует отметить, что уменьшение уровня сигнала обратного рассеяния с увеличением расстояния, наблюдаемое нареф-лектограмме, вызвано общим затуханием, а не только рассеянием света (на длине волны 1550 нм потери из-за релеевского рассеяния составляют 0,2-0,3 дБ/км). На этом и основана возможность измерения коэффициента затухания на однородных участках рефлектограммы.

Каждая /'-я точка рефлектограммы без учета шумов характеризуется напряжением сигнала

обратного рассеяния {/0( и уровнем сигнала об-

ратного рассеяния У0( =5 lg

U,

о/

Ut

(ит — опор-

00

ное напряжение, соответствующее уровню Од Б), соответствующего действительному сигналу рассеяния. Для однородного участка волокна зависимость £/0, (/,) — экспоненциальная с по-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.