автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Дистанционное определение мест повреждений высоковольтных линий электропередачи средствами цифровой обработки сигналов

На правах рукописи

Куликов Александр Леонидович

ДИСТАНЦИОННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТ ПОВРЕЖДЕНИЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ СРЕДСТВАМИ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

Специальность 0514 02 - Электростанции и электроэнергетические системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

0030В5387

Иваново - 2007

003065387

Работа выполнена на кафедре «Автоматическое управление электроэнергетическими системами» ГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет В И Ленина»

Научный консультант, доктор технических наук, профессор Мисриханов Мисрихан Шапиевич

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Лямец Юрий Яковлевич

Ведущая организация ОАО "Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения с опытным производством"

Защита состоится 19 октября 2007 г в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 212 064 01 при Ивановском государственном энергетическом университете по адресу 150003, г Иваново, ул Рабфаковская, 34, корпус Б, ауд 237

Отзывы (в двух экземплярах, заверенные печатью организации) просим направлять по адресу 150003, г Иваново, ул Рабфаковская, 34, ученый совет ИГЭУ

Тел. (4932) 38-57-12, факс (4932) 38-57-01

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановского государственного энергетического университета

Автореферат разослан_2007 г

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212 064 01,

доктор технических наук, профессор Аржанников Евгений Александрович

доктор технических наук, профессор Попов Владимир Анатольевич

доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Увеличение объемов электропотребления и усложнение современных энергосистем приводят к развитию новых форм и повышению важности средств релейной защиты и автоматики (РЗА) Дистанционное определение места повреждения (ДОМП) на высоковольтных линиях электропередачи (ЛЭП) - сложная и актуальная задача автоматики энергосистем, решение которой позволяет существенно сократить время нахождения ЛЭП в ремонте после ее аварийного отключения На совершенствование устройств ДОМП во многом повлияло введение рыночных отношений Об этом свидетельствуют увеличивающиеся инвестиции в разработку приборов ДОМП, а также увеличение объемов внедрения таких приборов энергосистемами различного уровня

Конкуренция на рынке электроэнергии, требования по повышению надежности электроснабжения, обеспечиваемые в значительной мере быстротой восстановления объектов электросетевого хозяйства после возникновения аварийных ситуаций, приводят к необходимости создания более точных методов и средств и соответствующих специальных алгоритмов ДОМП

Однако до настоящего времени основным методом определения мест повреждений (ОМП) является визуальный осмотр ЛЭП при пешем обходе Диспетчерские службы электрических сетей, на которые возложена задача ОМП, отмечают ее как наиболее длительную, сложную и трудоемкую процедуру

Существенный вклад в развитие теории и техники ДОМП внесли российские и зарубежные ученые А И Айзенфельд, Е А Аржанников, Я Л Арцишевский, Г И. Ата-беков, Б В Борзинец, В А Борухман, В К Ванин, А.Н Висящев, А Ф Дьяков, РИ Караев, АП Кузнецов, ДР Любарский, ЮЯ.Лямец, АС Малый, Г В Микуц-кий, М Ш Мисриханов, В Г Наровлянский, Г С Нудельман, Н И Овчаренко, В А Попов, М П Розенкоп, Ю М Силаев, А С Саухатас, А.И Таджибаев, Е М Ульяницкий, С А Ульянов, А.М Федосеев, Г М Шалыг, Э М Шнеерсон, В А Шуин, R. Agarval, С Chnstopoulous, Р F Gale, J G Gilbert, A A Girgis, A T Johns, M. Kezunovic, J Kohlas, В J Mann, IF Morrison, A G Phadke, G D Rockefeller, MS Sachdev, T Takagi, J S Thorp, A Wright, G Ziegler Отдельно хотелось бы выделить работы Г М Шалыта, с чьим именем в нашей стране связано развитие методов ДОМП, в том числе и основанных на активном зондировании ЛЭП

Несмотря на широкие исследования в области ДОМП ЛЭП, проводимые в России и за рубежом, научный поиск точных и устойчивых алгоритмов продолжает оставаться актуальным Это связано прежде всего с множеством влияющих на точность и устойчивость случайных и неслучайных факторов, а также с решением технических проблем построения процедур ДОМП ЛЭП на современной микропроцессорной базе Таким образом, ДОМП - область продолжающегося научного поиска и передовых технических решений

Первые схемотехнические решения ДОМП ЛЭП на основе распространения волн были предложены в начале 30-х гг XX в Однако такие устройства не получили широкого внедрения из-за отсутствия требуемой элементной базы и высокой стоимости Развитие получили методы ДОМП на основе определения комплексного сопротивления поврежденной ЛЭП и параметров аварийного режима (ПАР)

Революция цифровых технологий практически уравняла шансы в реализации различных алгоритмов ДОМП ЛЭП Более того, появились дополнительные возможности по увеличению точности ДОМП ЛЭП Ранее предложенные технические решения на основе ПАР с ошибкой до 20% не удовлетворяют требованиям современной электроэнергетической практики

Поэтому актуальным, с одной стороны, является совершенствование алгоритмов ДОМП ЛЭП по ПАР с адаптацией к влияющим на ошибки локации факторам (наведенное напряжение от соседних ЛЭП, изменяющееся сопротивление повреждения, влияние нагрузки и др ), а с другой, - поиск и применение новых методов и технических средств, реализация которых ранее была невозможна по техническим и экономическим причинам

Цель работы. Исследование, разработка, реализация новых методов и технических решений в области ДОМП высоковольтных ЛЭП на основе цифровой обработки сигналов

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели в диссертации выполнен следующий комплекс работ

1 Проведен анализ различных методов ДОМП. ЛЭП, разработана классификация методов с использованием математических моделей и локационной трактовки Предложены двусторонние волновые методы ДОМП ЛЭП на основе локационно-навигационных подходов Определены направления дальнейшего совершенствования методов ДОМП ЛЭП.

2 Исследовано применение и проведен сопоставительный анализ сигналов для ДОМП ЛЭП методами активного зондирования Выявлены особенности цифровой обработки таких сигналов во временной и частотной областях Обосновано применение сложных широкополосных сигналов с амплитудной и фазовой модуляцией, а также использование автокорреляционных функций сигналов как средства оценки информационных свойств зондирующих сигналов по выявлению мест повреждений

3 Рассмотрены адаптивные подходы к оценке параметров токов и напряжений алгоритмов ДОМП ЛЭП по ПАР на основе статистической дискретной оценки изменяющихся во времени параметров Разработаны алгоритмические основы реализации адаптивных методов при прямых и косвенных измерениях Разобран пример технической реализации адаптивных методов для частного случая Калмановской фильтрации цифрового устройства ДОМП ЛЭП по ПАР

4 Сформулированы требования к быстродействию и другим характеристикам ДОМП ЛЭП Проанализированы методы ускорения вычислений и параметры быстродействующей цифровой реализации алгоритмов на основе применения алгоритмических и архитектурных методов Предложены кодово-матричный и макроразрядный метод реализации линейных алгоритмов, позволяющие существенно повысить быстродействие устройств ДОМП в ряде случаев без дополнительных аппаратурных затрат Обосновано комплексное использование методов ускорения вычислительного процесса.

5 Исследованы методы архитектурного контроля устройств цифровой обработки сигналов ДОМП ЛЭП и разработан новый метод, основанный на теореме Парсеваля

6 Разработаны варианты построения специализированных быстродействующих аппаратно-управляемых процессоров цифровой обработки сигналов ДОМП ЛЭП и их компонентов Исследованы структуры параллельных спецпроцессоров обработки во временной и частотной областях и получены оценки их технических характеристик

7 Проведены натурные испытания и имитационное моделирование ДОМП методами активного зондирования ЛЭП Проанализированы технические решения и точностные характеристики с использованием модулированного и смодулированного излучения Разработана имитационная модель и варианты цифровой обработки сигналов с линейной частотной модуляцией при экспериментальном оценивании помех Разработан исследовательский вычислительный комплекс для изучения ДОМП ЛЭП, основанных на модели ЛЭП с распределенными параметрами, и проведены его испытания на высоковольтных ЛЭП

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются методы и технические средства дистанционного определения мест повреждения высоковольтных линий электропередачи Предметом исследования являются повышение точности характеристик, устойчивости алгоритмов и техническое совершенствование устройств ДОМП ЛЭП на основе применения цифровой обработки сигналов

Методика исследования. Разработанные в диссертационной работе научные положения используют системный подход к анализу повреждений ЛЭП и основываются на комплексе теоретических и экспериментальных методов, применяемых в этой области Решение поставленных в работе задач стало возможным и базируется на известных достижениях фундаментальных и прикладных наук, таких, как математический анализ, математическая статистика, теоретические основы электротехники

Достоверность и обоснованность результатов работы. Разработанные в диссертационной работе теоретические положения реализованы в новых технических решениях и апробированы экспериментально на высоковольтных ЛЭП, а также путем имитационного моделирования Результаты экспериментов, испытаний и моделирования сопоставлялись с известными результатами, полученными в этой области другими авторами

Научная новизна и значимость полученных результатов в области теории и практики ДОМП ЛЭП, по мнению автора, заключаются в следующих положениях

1 Разработаны и апробированы при натурных испытаниях и имитационном моделировании методы ДОМП, основанные на активном зондировании ЛЭП различными сложными сигналами Для оценки информационной ценности зондирующих сигналов предложено использование их автокорреляционных функций

2 Предложено применение статистических принципов при реализации адаптивных алгоритмов ДОМП ЛЭП, основанных на ПАР, и локационно-навигационных подходов для двусторонних волновых методов

3 Сформулированы требования к устройствам цифровой обработки сигналов при ДОМП ЛЭП

4 Разработаны специализированные архитектурные методы ускорения вычислений и контроля устройств цифровой обработки сигналов ДОМП ЛЭП

5 Получены структуры быстродействующих специализированных аппаратно-управляемых процессоров цифровой обработки сигналов и их компонентов

6 Проанализированы точностные характеристики известных и новых методов ДОМП ЛЭП и обоснована перспективность их применения

7 Защищены авторскими свидетельствами и патентами предложенные методы ДОМП ЛЭП с применением сложных широкополосных зондирующих сигналов и структуры специализированных процессоров

Практическая ценность работы, по мнению автора, заключается в следующем

1 Обоснована применимость и перспективность методов ДОМП на основе активного зондирования ЛЭП сложными широкополосными сигналами как самостоятельно, так и в составе комплексных алгоритмов

2 Предложенные новые методы цифровой обработки сигналов при ДОМП ЛЭП позволяют существенно повысить быстродействие и устойчивость функционирования соответствующих устройств, реализовать алгоритмы с более высокими точностными характеристиками

3 Разработанный экспериментальный комплекс изучения перспективных методов ДОМП может стать базой для исследования не только новых алгоритмов ДОМП ЛЭП, но и других компонентов электроэнергетических систем, в частности, устройств релейной защиты

4 Полученные в ходе натурных испытаний результаты найдут широкое применение при изучении широкополосных характеристик ЛЭП, дистанционном дискретном измерении парамеггров изоляции и других задачах диагностики линий

5 Разработанные и запатентованные метода, технические решения и отдельные устройства позволят поднять показатели эффективности функционирования ДОМП ЛЭП

6 Тематические исследования, практические рекомендации и результаты применимы не только в электроэнергетике, но и в других отраслях техники, таких, как связь, радиотехнические системы, информационные технологии, прикладная радиоэлектроника

Реализация результатов работы. Экспериментальные результаты по исследованию методов активного зондирования ДОМП ЛЭП получены в период 1998-2006 гг на высоковольтных объектах Нижегородской энергосистемы (ОАО «Нижновэнерго», филиал ОАО «ФСК ЕЭС» - Нижегородское предприятие магистральных электрических сетей) и оформлены в виде методических рекомендаций и требований к промышленным образцам

Материалы используются в учебном процессе Ивановского государственного энергетического университета и Нижегородского государственного технического университета

Научные положения и выводы, изложенные в опубликованных трудах, используются специалистами электроэнергетических предприятий и проектных организаций при разработке новых технических решений

Основные положения, выносимые на защиту:

1 Результаты анализа и классификация методов ДОМП с использованием математических моделей ЛЭП и локационной трактовки

2 Методы ДОМП на основе активного зондирования ЛЭП с применением сложных широкополосных сигналов и цифровой обработки

3 Методы адаптации при ДОМП ЛЭП на базе алгоритмов статистической дискретной оценки изменяющихся во времени параметров токов и напряжений

4 Требования к устройствам цифровой обработки сигналов при ДОМП ЛЭП и методы ускорения вычислений

5 Метод аппаратного контроля устройств цифровой обработки сигналов ДОМП ЛЭП на основе теоремы Парсеваля

6 Структуры специализированных процессоров цифровой обработки сигналов устройств ДОМП ЛЭП

7 Результаты экспериментальных исследований и имитационного моделирования ДОМП ЛЭП методами активного зондирования

Личный вклад соискателя. Полученные в диссертации результаты являются частью инициативных исследований автора, проведенных им лично или под его руководством. В работах, опубликованных в соавторстве, соискателю принадлежит постановка задач, разработка теоретических и методических положений, имитационных и математических моделей (алгоритмов), реализация и анализ результатов, а также практические рекомендации

Апробация результатов диссертации. Основные результаты диссертационной работы докладывались на 7 международных и 6 всероссийских научно-технических конференциях, в том числе на Ш Международной конференции «Современная энергетика - основа экономического развития» (г С Петербург, 2004 г ), Международной научно-технической конференции «Состояние и перспектива развития электротехнологии» (г Иваново, 2005 г, 2006г), заседании 7б-го и 77-го Международного научного

семинара им Ю Н Руденко «Методические вопросы исследования надежности больших систем электроэнергетики» (г Псков, 2005 г, г Харьков, 2006 г), П Международном радиоэлектронном форуме «Прикладная радиоэлектроника Состояние и перспективы»

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано более пятидесяти печатных работ, в том числе 14 патентов и авторских свидетельств После получения ученой степени кандидата технических наук опубликовано 41 работа, в том числе 2 монографии и 1 учебное пособие в соавторстве

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, библиографического списка и двух приложений Общий объем работы составляет 381 страницу, в том числе основного текста 326 страниц, включая 214 рисунков, 22 таблицы и 19 страниц библиографического списка (208 наименования)

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформированы цель и основные задачи исследований Показана научная новизна и практическая значимость работы, приводятся основные положения, выносимые на защиту, сведения об апробации и внедрении результатов исследований

Внедрение средств цифровой обработки сигналов привело к появлению дополнительных возможностей по увеличению точности ДОМП ЛЭП, поиску и применению новых ранее не используемых инструментов При этом, по мнению автора, можно выделить ряд перспективных направлений

• использование двусторонних (многосторонних) измерений при реализации методов ПАР с обеспечением синхронной выборки и высокоскоростного канала связи для повышения точности ДОМП ЛЭП,

• применение методов активного зондирования ЛЭП с использованием различных сигналов и построение соответствующих специальных алгоритмов цифровой обработки,

• исследование применения методов робасных и адаптивных оценок, основанных на теории статистического измерения и элементах искусственного интеллекта (нейронные сети, нечетная логика и др ),

• внедрение методов современного спектрального и вейвлет анализа в практику ДОМП ЛЭП,

• формирование комплексных алгоритмов ДОМП ЛЭП, использующих различные по физической основе методы ДОМП

Приближение структуры вычислительной системы к требованиям, определяемым характером решаемых задач, возможно за счет специализации Специализация предполагает учет особенностей алгоритмов ДОМП ЛЭП их относительную стабильность в различных условиях, многократность типовых операций, возможность использования для ДОМП результатов вычислений, проведенных различными измерительными органами релейной защиты, необходимость реализации алгоритма за требуемое время, преимущественно линейный характер алгоритмов обработки

Таким образом, перспективно ДОМП ЛЭП на базе специализированных вычислительных процессоров аппаратного и программного управления, использующих алгоритмические и архитектурные методы ускорения вычислений

В главе 1 систематизированы основные сведения о дистанционном определении мест повреждений ЛЭП, проведен анализ подходов к классификации алгоритмов и предложен расширенный ее вариант, базирующийся на моделях ЛЭП с сосредоточен-

ными и распределенными параметрами Рассмотрено использование локационно-навигационных подходов при построении процедур ДОМП, основанных на модели ЛЭП с распределенными параметрами Приведен частый пример синтеза алгоритма цифровой обработки волнового устройства ДОМП двусторонних измерений через представление локационной пассивной двухпозиционной системой

В качестве информационной базы алгоритмов ДОМП выступают измерения токов и напряжений, полученные с одного или нескольких концов ЛЭП Математическую основу составляют уравнения, необходимые для построения модели поврежденной ЛЭП, позволяющие получить и связывающие количественные соотношения для напряжений и токов параметров ЛЭП и ошибки измерения Модель с распределенными параметрами более подходит для длинных линий, а модель с сосредоточенными параметрами является ее упрощением и, как правило, используется для коротких линий

Известны различные системы ДОМП ЛЭП, предполагающие одно- и двусторонние (многосторонние) измерения, с синхронным и асинхронным получением данных, использованием измерений на соседних линиях и др

В приведенной автором классификации методов ДОМП особое внимание уделяется методам активного зондирования ЛЭП Они являются расширением подхода, связанного с изучением в ЛЭП различных внешних электромагнитных возмущений, и, в частности, импульсных методов, подробно рассмотренных в работах Г М Шалыга и других авторов Однако в отличие от импульсных измерений, учитывающих время запаздывания между моментом посылки в ЛЭП зондирующего импульса и моментом прихода к началу линии импульса, отраженного от места повреждения, методы активного зондирования могут обладать более широкой информационной базой частотных, фазовых, амплитудных и других измерений Информационные возможности появляются за счет использования сигналов непрерывного (квазинепрерывного), импульсного излучения и введения различных видов модуляции (частотной, фазовой и др )

В связи с этим перспективно применение комплексных подходов, предполагающих объединение алгоритмов ДОМП ЛЭП и измерений различной физической природы, например методов активного зондирования, ДОМП по ПАР, волновых измерений и других, с построением адаптивных и робасгных процедур Цифровая обработка сигналов обусловила актуальность рассмотрения задачи локационно-навигационных подходов на примере двусторонних волновых методов Волновые процессы, возникшие в результате повреждения, распространяются к концам ЛЭП и в общем случае представляют собой случайные процессы, параметры которых зависят от условий распространения (конструкции и параметров участков ЛЭП, погодных условий и др ) Предполагается, что прием ведется на фоне пространственно некоррелированных помех двумя пунктами, разнесенными в пространстве на длину Ь линии электропередачи

В пунктах приема наблюдаются реализации совокупного случайного процесса

)+и,(0, (1)

на интервале наблюдения 0 < t < Тн Здесь ^ - время запаздывания волнового процесса (сигнала) х(1) в пунктах приема, я, (г) и и,(/) - помехи в каналах приема Обозначим дисперсии сигнала и помехи соответственно сгс2 и а^, а ра - коэффициент корреляции процессов у,(о и у2(() Тогда математическое ожидание и коэффициент корреляции случайных процессов

щ я ]=щ я ]-<*, л(2)

Уп

Уп Лг

Уи. У»

Считаем, что приемники выполняют цифровую обработку дискретных реализаций

УгФ

(3)

где Я - число дискрет на интервале наблюдения Ти (-¡У = —= //»),/д и Д* - соответст-

Дг

венно частота и интервал дискретизации

Объединим векторы Г, и Т2 в один вектор Т

?Г=||й1 Л1 Уа Ун Уш лЛ

Исходя из принятых моделей волновых процессов (сигнала) и помехи, будем полагать, что распределения реализаций при наличии сигнала описываются двумерным нормальным законом вида

г N

А, СО =

АОО =

2^(1+А2)

(2го')"

2а

(4)

(5)

Последние выражения позволяют найти достаточные статистики для процессов обнаружения и оценки расстояния до места повреждения отношение правдоподобия

т=-

хар

(1+РаУ

или корреляционную сумму

Ра

(б) (7)

Для оценки разности времени запаздывания А13, определяющего место повреждения, достаточно использование лишь коррелятора для взаимно-корреляционной функции случайных процессов ^(0 и у2(1) на интервале наблюдения Г„

а о

г„ г, г»

(8)

В силу некоррелированности компонент последние три интеграла обращаются в нуль В итоге взаимокорреляционная функция процессов у,(() и у2(о может быть выражена через автокорреляционную функцию относительно аргумента т- Ы,

Максимум автокорреляционной функции ф(х- ду сдвинут относительно максимума ф(т) на величину Ы, Это обстоятельство при соответствующей градуировке шкалы измерителя можно использовать для измерения ДI,, а следовательно, и разности расстояний до концов ЛЭП

В диссертационной работе рассмотрены различные варианты организации корреляционной двухпозиционной обработки при обнаружении повреждений ЛЭП и получены оценки точностных характеристик метода Так, дисперсия оценочного значения разности времен прихода волновых процессов к концам ЛЭП т участвует в расчете места повреждения

определяется выражением

где I - длина ЛЭП, V - скорость распространения волновых процессов, ц - отношение сигнал/шум

Эффективная полоса Ц,ф зависит от значений в общем случае взаимосвязанных величин полосы пропускания приемников двухпозиционной системы, времени накопления приходящих случайных процессов, времени корреляции флюктуации случайного процесса, распространяющегося по ЛЭП

Применение методов пассивной локации и навигации, основанных на межпункто-вой корреляционной обработке сигналов, позволило устранить необходимость точной синхронизации приемников при дискретизации волновых процессов на концах ЛЭП, получить адаптивные алгоритмы обработки в условиях случайных искажений формы и «затягивания» фронтов приходящих волновых процессов

Приведенные рассуждения и локационные приемы могут быть распространены и на другие методы ДОМП ЛЭП Очевидно, что в сочетании с методами современной цифровой обработки сигналов и спектрального анализа возможно как усовершенствование имеющихся устройств ДОМП, так и разработка новых.

Таким образом, основой классификации алгоритмов ДОМП, адекватно отражающей их многообразие, могут стать модели ЛЭП с распределенными и сосредоточенными параметрами Перспективно применение синхронных измерений на различных концах ЛЭП для ДОМП с последующей обработкой сигналов на основе локационно-навигационных подходов

Глава 2 посвящена особенностям цифровой обработки при реализации методов активного зондирования ДОМП ЛЭП Выявлены информационные свойства сигналов по определению мест повреждений ЛЭП, предложено для характеристики этих свойств использовать автокорреляционные свойства сигналов Проанализированы новые методы ДОМП ЛЭП, варианты цифровой обработки и устройства, применяющие сигналы непрерывного и импульсного зондирования с различным видом модуляции

Информативные параметры зондирующего сигнала в отсутствии мешающих источников электромагнитных волн оцениваются путем так называемой согласованной

обработки Суть последней состоит в определении совпадения параметров а принятого отраженного от повреждения сигнала и ожидаемых параметров а

Сравнение проводится на основе вычисления корреляционной функции

(10)

Ч'(а,и) = 1з?(1,а)х(1,а)Л =5] { хт(1,а)х„(1,а)Ш, 10

(И)

где *Р(ог,я) - автокорреляционная функция сигнала (АКФ), *(?,«) - принятый сигнал, х(1,а) - сформированный в приемнике ожидаемый «образ» сигнала

При переходе от векторного параметра а к скалярному параметру т (разнице между ожидаемым и истинным временем запаздывания от повреждения ЛЭП) можно получить выражение для нормированной АКФ р(г) в виде

р(*) =1

(12)

представляющим из себя нормированное по энергии сигнала преобразование Фурье от квадрата его амплитудно-частотного спектра

Пример АКФ с расстройкой по времени запаздывания для одиночного немодули-рованного видео- и радиоимпульса длительности /„, применяемых в устройствах ДОМП ЛЭП типа «Лида» и кабельных рефлектометрах, приведен на рис 1

Если ширина спектра сигнала П ограничена, то сечение на уровне 0,5р имеет ширину <5т = 1/П (см рис 1), которую называют мерой разрешающей способности по времени запаздывания Это означает, что два сигнала, отраженные от соседних повреждений, разрешаются (в релеевском смысле), если разность времени запаздывания превышает Зт (при условии, что все остальные параметры у них одинаковы) Весьма существенно, что разрешающая способность устройства ДОМП по дальности, определяемая мерой . Увт V

Рис 1 Пример АКФ ~=2П'

зависит от ширины спектра сигнала, а не от его длительности (V - скорость распространения сигнала по ЛЭП)

Практическая возможность разрешения сигналов и повреждений зависит от ряда причин, среди которых существенную роль играют интенсивности помех и сигналов Меру разрешающей способности можно лишь трактовать как специальную единицу измерения, характеризующую конкретный сигнал

В теории локационных измерений и ее приложениях часто интересуются окрестностью вершины АКФ При этом среднеквадратичные отклонения ошибок измерения времени запаздывания связаны с мерой разрешающей способности следующим соотношением

а =—,

д

(14)

где д - отношение сигнал/шум

Таким образом, основные свойства АКФ заключаются в следующем

• АКФ определяет разрешающую способность вычислительного устройства ДОМП по времени запаздывания,

• АКФ однозначно определяет ошибки измерения дальности до повреждения по оценкам времени запаздывания,

• АКФ позволяет сравнивать между собой сигналы активного зондирования и выбирать наиболее подходящие для конкретных условий ДОМП

Анализ методов ДОМП, а также цифровой обработки сигналов непрерывного и квазинепрерывного зондирования ЛЭП проводится на примере частотно-временных и фазовых методов Обсуждение вопросов использования таких сигналов начинается с построения АКФ

Физическую основу частотно-временных методов (название введено автором) составляют принципы, предложенные в 40-50-х гг прошлого столетия для диагностики кабельных линий, передающих видео- и радиосигналы, и реализованные в ряде изобретений Алгоритмы частотно-временных методов ДОМП базируются на диспергирующих свойствах ЛЭП, обладающих реактивным сопротивлением, зависимости скорости распространения электромагнитных колебаний от частоты

Рассмотрим упрощенный пример, когда в ЛЭП длиной X через ВЧ-присоединение излучаются гармонические колебания частот / и /2 При возникновении прерываний, вызванных повреждениями различной природы, волновые колебания частот и f2 также прерываются в точке приема со временем, зависящим для каждой из частот от условий распространения Разность времени распространения частот X и /, регистрируется фиксирующим устройством Учитывая, что длина линии пропорциональна разности времен прихода волн частот / и /, (те L - пропорциональна i,ai (расстояние до повреждения) пропорциональна /', получаем

_L Г t

Таким образом, место повреждения, причиной которого становятся прерывания, можно определить, зная длину ЛЭП L и соответственно временные запаздывания ?' и t

В диссертационной работе приводятся, а также анализируются и другие частотно-временные методы, отличающиеся схемными вариантами построения устройств ДОМП и цифровой обработки В частности, предложены технические решения с использованием дискретного (быстрого) преобразования Фурье (ДПФ, БПФ)

Следует отметить перспективность применения частотно-временных методов ДОМП при выявлении повреждений каналов ВЧ-связи и ВЧ-защит, но не приводящих к отключению ЛЭП (набросы, нарушения целостности грозотроса, нарушения в трактах ВЧ-обходов каналов связи и др ) Они могут применяться в совокупности с получением амплитудно-частотных характеристик каналов связи, формирование которых является необходимым элементом эксплуатационных работ

Измерение дальности фазовыми методами основывается на измерении приращения фазы ^ -<pv излученного гармонического колебания стабилизированной частоты за время запаздывания t, отраженного сигнала, т е

0 = <?4,-<pv = 2KfJ,-i<? = teJxlV-àv (15)

Существенной особенностью и методическим ограничением фазовых методов является необходимость разнесенного приема-передачи при излучении непрерывных колебаний, т е одновременного излучения и приема гармонических колебаний на фиксированной частоте в ЛЭП реализовать невозможно Для преодоления указанного ограничения автором предлагается использование квазинепрерывных колебаний с последующим восстановлением непрерывного колебания При этом исходное непрерывное колебание заменяется соответствующими периодическими отрезками (импульсами) Период следования отрезков (импульсов), их длительность и скважность определяют условиями проведения измерений и могут изменять в интересах достижения наивысшей точности оценок дальности ДОМП

Отсутствие разрешающей способности по дальности у фазовых методов приводит к ограничениям в их использовании Следует рекомендовать их применение в сочетании с другими методами дальнометрии, например импульсными, для уточнения дальности ДОМП При этом после применения импульсного метода, обладающего более низкой точностью, применяется фазовый метод с квазинепрерывным сигналом, параметры которого определяются, исходя из предварительной оценки дальности

Перспективно применение многочастотных сигналов для получения высокой точности ДОМП ЛЭП Например, для трехчастотного сигнала на первой частоте измерения проводятся однозначно, но не точно, на второй и третьей частоте измерения неоднозначные, но с повышающейся точностью пропорционально увеличению частоты

Так, для варианта использования высоких разностных частот (рис 2, б) фазовые соотношения имеют вид

(1б)

а разность фаз, характеризующая дальность ДОМП ЛЭП, определяется из выражения

= ^ 07)

При измерении разности сдвигов фаз результат соответствует тому, который бы получился, если бы распространялась волна с частотой /, а ошибка ДОМП составила

», = 7^. 08)

где а$ - ошибка измерения разности фаз

Упрощенный пример многочастотного устройства ДОМД реализующего фазовый метод ДОМП ЛЭП, представлен на рис 2, а

Таким образом, применение ДОМП ЛЭП на основе фазовых методов позволяет определять дальность до повреждения с высокой точностью Ввиду отсутствия разрешающей способности целесообразно применение таких методов в качестве уточняющих в комплексных процедурах ДОМП

Внедрение высокоскоростных средств цифровой обработки позволило реализовать импульсные методы ДОМП ЛЭП на основе сложных модулированных сигналов Такие сигналы имеют ряд специфических полезных свойств по сравнению с простыми зондирующими сигналами, традиционно применяемыми в технике ДОМП ЛЭП Главное из них состоит в так называемом эффекте «сжатия» Поясним его на примере обработки линейно-частотно-модулированного (ЛЧМ) импульса (рис 3)

Если ЛЧМ импульс продлить на частотно зависимую линию задержки, время задержки сигнала в которой велико на малых частотах и уменьшается по мере нарастания частоты ЛЧМ импульса, то на выходе такой линии происходит «сжатие» сигнала в один период высокочастотного колебания путем суммирования амплитудных значений всех периодов сигнала Происходит увеличение амплитуды выходного сигнала и уменьшение статистических шумов, так как суммируемые одновременно по этим периодам шумы не коррелированы

Частотная модуляция (манипуляция) и фазовая манипуляция зондирующих импульсов расширяют амплитудно-частотный спектр, повышая разрешающую способность и точность ДОМП ЛЭП, а также позволяют увеличить длительность (энергию) излучения при ограниченной пиковой мощности передатчика

/.-/» Л-Л Л /

5)

Рис 2 Пример устройства ДОМП с трехчастоткым сигналом

Рис 3 ЛЧМимщльс

В диссертационной работе анализируются особенности применения, преимущества и варианты цифровой обработки при ДОМП ЛЭП сложных сигналов с различными видами модуляции Наибольшее внимание уделяется ЛЧМ сигналам ввиду перспективности их применения

Вариант реализации цифрового устройства ДОМП с использованием ЛЧМ сигнала прямоугольной огибающей представлен на рис 4 Устройство выполнено по корреляционно-фильтровой схеме и может реализовать обработку и других видов сигналов Излучаемый зондирующий сигнал имеет вид

"*»,Ю = ит их®* и+ргЧг), tл<,t<.tl:,

(19)

где ит -амплитуда, >е„ = 2я/„ -начальная частота, р = Ь»!Ы - скорость изменения частоты.

Рис 4 Упрощенный пример реализации цифрового устройства ДОМП с ЛЧМ сигналом

В случае зеркального отражения от места повреждения (например, места короткого замыкания ЛЭП) на вход приемника отраженный импульс поступит с временной задержкой т3 (рис 5) по отношению к излученному импульсу (времени запуска генератора зондирующих импульсов г„) Отраженный от места повреждения импульс изображен на рис 5 штриховой линией, а его напряжение описывается следующим выражением

= ^ и„ СЫ(2Х/„(1-т,) + Р(1-Т,)2/2), (20)

где Д, - коэффициент, характеризующий ослабление зондирующего импульса в процессе распространения по ЛЭП и отражения от места повреждения

В силу идентичности характеристик излучаемого и опорного сигнала преобразованная низкочастотная составляющая напряжения будет иметь вид

=в % 1+*нт,-рЧ2) = В <х>ъ(.Си+У(г,)\ (21)

Рис 5 Частотно-временные зависимости излучаемого и принимаемого сигналов

где В - амплитудный множитель, С1=2л/=р - разностная частота, Т(т5) = (м>„г, - рх\ / 2) - набег фазы

Из приведенного выражения следует, что разностная частота п=р однозначно определяется временем распространения зондирующего импульса до места повреждения ЛЭП Таким образом, процесс демодулирования принимаемого колебания в приемнике с помощью опорного сигнала генератора зондирующих импульсов преобразует информацию о месте повреждения, заложенную во времени запаздывания г3, в информацию,

выраженную в частоте низкочастотной составляющей напряжения Полученный сигнал подлежит выделению фильтром нижних частот (ФНЧ) ФЕН дополнительно не пропускает демодулированные сигналы с выхода генератора и отраженные импульсы от места перехода «генератор-линия», которые располагаются в области нулевых частот Полоса фильтрации ФНЧ в области нулевых частот обозначена заштрихованным участком на рис 6

'М

1( I Ц 11 ЩIIIИ111ШИ III (IПIIIII ИI П 11П1111111НП

«у.

м.

Рис 6 Амплитудно-частотный спектр результата обработки

После аналого-цифрового преобразования отсчеты напряжения подлежат спектральному анализу В качестве процедур спектрального анализа могут выступать алгоритмы ДПФ (БПФ), а также специализированные дискретные алгоритмы, позволяющие увеличивать разрешающую способность и точность оценки частотных составляющих Размерность ДПФ (БПФ, цифрового спектрального анализа) определяется параметрами зондирующего сигнала и диапазоном анализируемых дальностей до места повреждения ЛЭП

Результатом выполнения вычислительных процедур для одного зондирующего импульса является получение отсчетов амплитудно-частотного спектра для каждого разрешаемого элемента дальности в пределах потенциально возможной дальности до места повреждения (см рис 6), по которым (например, по максимальному значению) можно судить о месте повреждения

При излучении последующих импульсов могут уточняться волновое сопротивление линии, а также результаты ДОМП путем совместного анализа спектров для каждого импульса

Разрешающая способность по времени запаздывания для рассмотренного устройства ДОМП определяется АКФ ЛЧМ сигнала

5т = -

Ш

(22)

и соответствующей девиацией частоты Д/"

В диссертационной работе проводится оценка ошибок дальности ДОМП ЛЭП путем сравнения простых сигналов (без внутриимпульсной модуляции) и сложных (на примере ЛЧМ) Расчетами доказано, что применение сложных модулированных сигналов позволяет улучшить точностные характеристики ДОМП ЛЭП методами активного зондирования на несколько порядков Ввиду нефлюктуирующего характера отражений от места повреждения целесообразно увеличить длительность зондирующего модулированного импульса до значений, в пределах которых возможно обеспечение когерентного (без нарушения характеристик сигнала) накопления С целью дальнейшего повышения точностных характеристик измерения времени зондирования и обеспечения высокого отношения сигнал/шум целесообразно излучение последовательностей модулированных импульсов с последующей когерентной и некогерентной обработкой

В главе 3 рассмотрены основы построения адаптивных алгоритмов на базе средств цифровой обработки сигналов

Выявление мест повреждений происходит, как правило, в условиях отсутствия точной информации относительно характеристик ЛЭП и параметров повреждения Такое положение связано прежде всего с влиянием изменяющихся погодных условий, случайным характером временных процессов токов и напряжений, вызванным переходными процессами в линиях, влиянием соседних ЛЭП и рядом других факторов Реализация классических алгоритмов ДОМП, рассчитанных на не изменяющийся характер условий и требующих полной априорной информации, имеет ограничения или связана с потерей качества При существенной априорной неопределенности целесообразно применение методов, в которых используются принципы адаптивной оптимальной обработки

В диссертационной работе предлагается построение адаптивных процедур ДОМП ЛЭП на основе гауссовско-марковских моделей дискретного измерения параметров Модель характеризуется вероятностными характеристиками изменения дискретного векторного параметра за каждый шаг, в частности условными плотностями вероятности где к -номер шагов При гауссовских законах распределения параметра эти модели становятся гауссовско-марковскими Пример гауссовско-марковской модели приведен на рис 7 и описывается выражением

4, =Щ)+А (23)

где Ь^Аь) - элемент модели, осуществляющий неслучайное векторное преобразование предыдущего значения векторного параметра я, р. - векторный датчик случайных чисел с нулевым математическим ожиданием, формируемый из независимых одномерных датчиков с единичной дисперсией, выходные напряжения которых образуют вектор ¡¡ш Вектор м„ линейно преобразуется матрицей в вектор

А*

Рис 7 Пример гауссовско-марковской модели

Взаимосвязь составляющих вектора Д, характеризуется их взаимной корреляционной матрицей (матрицей текущего дискретного случайного маневра)

а - с*у?> - ^«(д= (24)

В случае косвенного оценивания искомый параметр I не совпадает с параметром в, оцениваемым при текущих измерениях При этом гауссовско-марковская модель претерпевает изменения (изображены на рис 7 штриховой линией)

Вектор параметров X часто называют вектором состояния (аналогичный вектор характеризует состояние системы в теории управления) В отличие от вектора состояния Л вектор в называется вектором наблюдаемых параметров, он связан с л детерминированной и (в общем случае) нелинейной зависимостью

(25)

Адаптивные процедуры ДОМП ЛЭП на базе средств цифровой обработки сигналов включают пошаговое оптимальное оценивание дискретно изменяющихся во времени параметров и основываются на совместном учете как априорных данных, так и данных текущего измерения Они позволяют уточнять оценки векторов X, связаны с фильтрацией (последовательным сглаживанием) и предполагают

• по данным измерений на к-м шаге и модели изменения параметра определять прогнозируемую оценку и матрицу точности прогнозирования С„[4М, на (к+ 1)-мшаге,

• по данным текущего {к+ 1)-го измерения находить текущую оценку Ху и матрицу точности текущего оценивания С, Для модели прямого оценивания I, С, определяются непосредственно, для модели косвенного оценивания — путем соответствующего пересчета,

• использовать выражения для итоговой оценки результатов прогноза и текущего измерения для расчетов оценки Л и матрицы точности С после (к+ 1)-го измерения

Указанная последовательность операций рекуррентно повторяется на последующих шагах.

Получены выражения результирующей матрицы точности и результирующей оптимальной оценки с учетом данных текущего измерения

(26)

(Л)|> (27)

где в - квадратная матрица прогноза (динамическая матрица пересчета)

В случае косвенных измерений выражения для адаптивной фильтрации принимают вид

С^ = (В,С„-%Т +&)" +Я3МС„М)ЯШ, (28)

(29)

где Я - прямоугольная матрица статистического пересчета вектора составления в изменения вектора наблюдаемых параметров (я=|ж(0 /5Я0))

Отличительные особенности адаптивных процедур для случая косвенных измерений составляется навязка оценок вектора наблюдаемых параметров, а не вектора состояния, наряду с вектором состояния I прогнозируется вектор наблюдаемых параметров §, матричный вес навязки учитывает специфику косвенных измерений

Построение адаптивных алгоритмов ДОМП ЛЭП предполагает сбор статистической информации, изучение и моделирование различий между поврежденной и неповрежденной фазами, в частности различий статических свойств шума напряжения и тока в поврежденной и неповрежденной фазе ЛЭП, корреляционных свойств усредненных величин амплитуды напряжения и тока для поврежденной и неповрежденной

фазы в условиях, предшествующих повреждению, различий в начальных корреляционных матрицах для поврежденной и неповрежденной фазы

Напряжение и ток в поврежденных фазах испытывают значительно большие изменения, чем в неповрежденных К параметрам, от которых зависят изменения, относят местонахождение повреждения, его сопротивление, конфигурацию сети и др Некоторые из указанных параметров являются случайными природными, а некоторые определяются особенностями электроэнергетической системы

Величины тока и напряжения после возникновения повреждения могут быть определены в терминах средних величин и отклонений

Статистические свойства шума тока для модели ЛЭП с сосредоточенными параметрами могут быть описаны совокупностью двух компонент первый - случайный экспоненциальный процесс, второй - дискретный белый шум с экспоненциально убывающим во времени сомножителем Для описания статистических свойств шума напряжения также введена модель белого шума с экспоненциально уменьшающейся дисперсией При построении адаптивных процедур ДОМП ЛЭП использованы численные значения статистических характеристик, полученные на основе работ зарубежных авторов (А А Girgis, R G Brown)

Рассмотрение адаптивных алгоритмов ДОМП ЛЭП ведется на основе упрощенных уравнений фильтрации для случая косвенных оценок (уравнений Калмановской фильтрации) Имея априорную оценку \ и ее корреляционную матрицу ошибок С;1, рекурсивный фильтр описывается следующими соотношениями 1 Вычисление коэффициента выигрыша по Калману

В диссертации приведены результаты моделирования адаптивных алгоритмов ДОМП для модели ЛЭП с сосредоточенными параметрами в условиях различных видов, а также расстояний до повреждения Приведены вероятные зависимости, характеризующие выигрыш в использовании адаптивных процедур, в условиях изменяющегося сопротивления повреждения магистральной ЛЭП сверхвысокого напряжения Характеристики выигрыша иллюстрируют рис 8 и 9

Их анализ позволяет сделать вывод о быстрой сходимости адаптивных алгоритмов в процессе ДОМП ЛЭП, возможности точной оценки расстояния до повреждения при цифровой регистрации аварийного процесса в течение нескольких миллисекунд

В качестве отдельной дополнительной задачи в условиях адаптивного ДОМП ЛЭП рассматривалась задача классификации повреждения Предложена структура цифрового устройства, комплексно решающего задачи дистанционной защиты, ДОМП и классификации повреждений

^-(А-1) ~ ~ ^Щк-А) l/Wi'tfS«, + (ЗА)

9 О^нпптпанпА nrrwiru ш псппио шмрпр1шК й

(31)

(32)

(33)

фаэаАнвзамлюраетояние 145км

наадвштный Алгоритм адаптивный алгоритм

•%-а

о г

8 а 10 12 14 1В

{ (пи)

О 2 4 в в 10 12 14 10

«Сто)

Рис 8. Оценки активного и реактивного сопротгав- Рис 9 Временная диаграмма, характеризующая левий по адаптивному и неадаипшному алгоритму расчет расстояния до места повреждения при

адаптивном и неадаштаном алгоритмах

Таким образом, адаптивные алгоритмы ДОМП ЛЭП позволяют учесть изменения параметров сети и повреждения, а также обеспечить высокую точность оценок расстояния до повреждения В основе адаптивных алгоритмов лежат методы статистической дискретной следящей оценки параметров при прямых и косвенных измерениях Использование адаптивных алгоритмов усложняет систему цифровой обработки сигналов фазных напряжений и токов, требует увеличенного быстродействия вычислительных средств

В главе 4 рассмотрены принципы быстродействующей реализации алгоритмов ДОМП ЛЭП Приведены показатели эффективности и требования к устройствам цифровой обработки сигналов Проанализированы известные, предложены новые алгоритмические и архитектурные методы ускорения вычислений, а также новый способ контроля устройств цифровой обработки сигналов на основе равенства Парсеваля

При анализе показателей эффективности устройств цифровой реализации алгоритмов ДОМП введены две группы, позволяющие оценить функциональные качества устройства, его свойства по ДОМП, качество организации вычислительного процесса, массо-габаритных, стоимостных и других свойств

К первой группе отнесены показатели достоверности и полноты информации показатели статистических и динамических ошибок, вызванных ограничением разрядной сетки, шумами диафегизации и квантования, показатели отличия потенциально возможных и реализуемых цифровым устройством ошибок ДОМП

Ко второй группе отнесены показатели затрат на построение устройства, надежности, пропускной способности и другие, а также некоторые специфические показатели Так, в ходе анализа специализированных цифровых устройств ДОМП ЛЭП применяются следующие характеристики

- вычислительная сложность N = /л М +А, где ц - системный параметр, равный отношению времени выполнения умножения и сложения, А и М - количество сложений и умножений в алгоритме,

- требуемый объем памяти (Мбайт, Гбайт и др ) для хранения программы и результатов вычислений,

- точность вычислений, представленная относительными ошибками,

- темп обработки информации - временной интервал Т, между построением данных,

- аппаратурные затраты А,, определяемые, как правило, качеством логических элементов в устройстве,

- время реализации алгоритма и ряд других показателей

Требования к устройствам цифровой обработки сигналов определяются, исходя из особенностей цифровой реализации алгоритмов ДОМП

Во-первых, предъявляются жесткие требования к интервалу дискретизации сигналов Как правило, для снижения требований по быстродействию применяют квадратурную обработку с интервалом дискретизации по теореме Когельникова 1Д где

Д/ - ширина спектра обрабатываемого сигнала

Учитывая, что величина Д/для большинства методов ДОМП, основанных на модели ЛЭП с распределенными параметрами, определяется полосой ВЧ-обработки ЛЭП, А/= П= 1 мГц, а также необходимостью более частой дискретизации (в 4-6 раз) для обеспечения высокого качества ДОМП, имеем 1д<, 0,16-0,25 мкс

Во-вторых, обработке подлежит большая выборка комплексных отсчетов сигнала (квадратурных составляющих) Отмеченные обстоятельства обусловливают использование вычислительных средств высокого быстродействия

В-третьих, в ходе реализации алгоритмов вычисления проводятся над многоразрядными числами, что ужесточает требования к быстродействию цифровых устройств Поскольку динамический диапазон приемника, например для ДОМП на основе методов активного зондирования, должен быть обеспечен до 120 дБ, а АЦП обеспечивает динамический диапазон 6 дБ на разряд, то очевидно, что требуется не менее 20 разрядов для представления таких данных

В-четвертых, обработка должна проводиться в реальном масштабе времени, тес темпом протекающих физических процессов Обычно используются доя ДОМП запись в память следующих с высоким темпом данных с последующей обработкой их в цифровом устройстве пониженного быстродействия

В-пятых, целесообразно применение специализированных вычислительных средств Анализ методов ДОМП показывает, что они основываются на типовых алгоритмах цифровой обработки сигналов, таких, как линейная свертка, дискретное преобразование Фурье (ДПФ), цифровое детектирование и др В процессе функционирования устройства ДОМП изменение алгоритмов не проводится, что обосновывает специализацию вычислительных средств (специализированных процессоров)

Таким образом, цифровая обработка сигналов при ДОМП - это обработка большого количества многоразрядных данных по сложным алгоритмам Стабильность алгоритмов, типовой набор операций, из которых они состоят, позволяют применить специализированные процессоры с программным и аппаратным управлением

В диссертации анализируются алгоритмические и архитектурные методы ускорения вычислений устройств ДОМП ЛЭП на различных уровнях отдельных операций цифровой обработки (умножение, цифровое детектирование и др ), групп операций обработки (БПФ, свертка и др ), общих алгоритмов обработки

Разработан новый алгоритм цифрового детектирования, отличающийся повышенным быстродействием при сохранении требуемой точности вычислений При реализации метода комплексных амплитуд вводится квадратурная обработка и вычисление модуля комплексного числа (я) (цифровое детектирование) Я = ^12 +вг, где / и б соответственно реальная и мнимая части комплексного числа

Для ускорения вычислений используют линейно-модульную аппроксимацию вида

» И + * \е\. |/|>|С|.

(34)

с функцией ошибок Д(р)=|1-л со%д>-к р=ягс®[шах(|/|,|б|)/тт^/|,|б|)]

В диссертации разработана методика получения коэффициентов по критерию ми-нимакеа (минимума максимума) модуля относительной ошибки аппроксимации Значения некоторых коэффициентов аппроксимации и максимальных ошибок приведены втабл 1

Таблица! Значения максимальных ошибок от соотношения коэффициентов

Хеп/а в к шах Д(р), %

1 1 0 29,3

2 1 1 41,4

3 1 1/2 11,8

4 1 1/4 11,6

5 1 3/8 6,8

6 31/32 3/8 4,98

7 0,96043 0,39782 3,96

При анализе алгоритмических методов ускорения вычислений ДОМП ЛЭП основное внимание уделяется алгоритмам быстрой свертки, быстрым преобразованиям Фурье (БПФ), их обобщениям и развитиям К ним следует отнести теоретико-числовые преобразования, быстрое преобразование Хартли, вейвлетные преобразования и др

Среди алгоритмов быстрых сверток основное внимание уделено алгоритмам прямоугольного преобразования и Винограда быстрого выполнения свертки Приводятся характеристики вычислительных затрат (числа умножений и сложений), а также анализируются особенности и варианты их применения, позволяющие повысить быстродействие

В диссертации приводятся сравнительный анализ трационного БПФ Кули-Тьюки и БПФ по алгоритму Винограда БПФ по алгоритму Винограда организуется на основе полиномиальных вычислений, обладает несколько большей программной сложностью, требует большего объема памяти по сравнению с БПФ Кули-Тьюки, но быстрее последнего приблизительно в 4 раза Указанные выводы подтверждены в работе сравнительными расчетами и данными имитационного моделирования

При анализе эффективности использования обобщений БПФ приводятся достоинства и недостатки применения быстрого преобразования Хартли, теоретико-числовых преобразований Ферма и Мерсена к задачам ДОМП ЛЭП и релейной защиты Перспективны вычислительные алгоритмы на базе преобразования Хартли, требующие «вещественной арифметики» при получении спектральных отсчетов

Наряду с традиционными архитектурными методами ускорения вычислений, такими, как параллелизм и конвейеризация, большое внимание уделяется путям повышения быстродействия на уровне операций за счет нетрадиционного представления чисел (локальный параллелизм)

Разработан кодово-матричный метод (КММ), предполагающий представление исходных данных, промежуточных и окончательных результатов в виде двухмерных конструкций - кодовых матриц (многорядных кодов), совокупности операций над числами интерпретируются при этом как операции над кодовыми матрицами

Пояснение преимуществ КММ иллюстрируется на примере операции умножения В наиболее быстродействующих матричных умножителях операция умножения выполняется в два этапа сначала формируется матрица частичных произведений, а затем эта матрица последовательно преобразуется за несколько шагов к однорядному коду результата

15 1+ 1} В 11 10 в В 7 в В 4 1 2 •

Рис 10 Процесс преобразования кодовой матрицы

Преобразование матрицы частичных произведений выполняется с помощью трехвходовых одноразрядных сумматоров

На рис 10 представлен процесс преобразования матрицы частичных произведений при разрядности сомножителей равной восьми Точками обозначены двоичные цифры Над ними проставлены номера разрядов Рамками обведены числа, подаваемые на вход трехвходовых одноразрядных сумматоров Ниже представлены результаты тактов сложения 1-15, номера тактов сложения проставлены справа. Эти результаты за 4 такта сложения преобразуются в двухрядный код Для преобразования этой же матрицы до однорядного кода необходимо еще 11 тактов сложения Если же ограничиться двухрядными кодами, этих И тактов не потребуется Переход к однорядному коду можно провести однократно после выполнения большого числа вычислительных операций На рис 11 показаны зависимости относительного времени выполнения операции умножения двух чисел Г(тв) от разрядности слагаемых т , здесь г, - время срабатывания логического элемента Сплошные линии соответствуют представлению результата в виде однорядного кода, а штриховые линии - в виде двухрядного кода. Анализ рис 10, 11 показывает, что представление результатов двухрядными кодами позволяет сокращать время выполнения операции умножения в 210 раз. По оценкам, приведенным в диссертации, применение КММ для построения устройств цифровой фильтрации и дискретных ортогональных преобразований позволяет повысить быстродействие в 2-8 раз по сравнению с традиционными устройствами

В работе предлагается новый макроразрядный метод ускорения вычислений В его основе лежит теория чисел и полиномиальная алгебра Макроразрядный метод предполагает независимую параллельную обработку групп разрядов (макроразрядов) операций линейной цифровой обработки с возвращением к традиционной форме числового представления после получения окончательного результата, что соответствует новому варианту осуществления параллелизма После постановки задачи в двоичной системе счисления - простом поле Галуа GF(2) промежуточные результаты находятся в р=2" -ичной системе счисления, иначе - в поле Галуа GF(2,°) для каждого макроразряда с учетом переносов

Преимущества макроразрядного метода иллюстрируются на примере фильтрации с конечной импульсной характеристикой

Эффект повышения быстродействия достигается за счет отсутствия функциональных связей между макроразрядами промежуточных результатов в процессе вычисления Быстродействие тем Рис 11 Зависимость времени выше, чем большее число макроразрядов обраба-

выполнения операции умножения „„_________.„„.,„

*' тывается независимо

ш-раярядвых чисел

Сокращение аппаратурных затрат на построение устройства фильтрации связано со снижением аппаратурных затрат умножителей за счет введения быстрых ортогональных преобразований, с исключением приведения результата к традиционному виду при каждой операции

Структурная схема параллельно-конвейерного цифрового фильтра (ПКЦФ1) с мак-роразрядным методом реализации линейной свертки приведена на рис 12 Фильтр включает блок преобразования чисел в «обобщенный спектр», ячейки обработки (рис 12, б) и блок преобразования результата в традиционную форму представления

Быстродействие ПКЦФ1 определяется временем работы Годной ячейки, не зависит от длины Ь импульсной характеристики На рис 13 приведена зависимость Г(г,) от разрядности т = 4 64 для ПКЦФ1 (сплошная линия) и аналогичного цифрового фильтра ПКЦФ2 с традиционным представлением чисел (штриховая линия) Оказывается, что ПКЦФ1 обладает примерно в 1,7 раза большим быстродействием по сравнению с ПКЦФ2

Ьо а)

Рис 12 Реализация макроразрвдного цифрового фильтра - структурная схема филыра, 6 - структурная схема отдельной ячейки

Аппаратурные затраты для ПКЦФ1, выраженные в виде числа логических элементов для разрядностей т = 4 64 и длины импульсной характеристики Ь = 8 512, приведены на рис 14 (сплошная линия) На этом же рисунке приведены аппаратурные затраты для ПКЦФ2 (штриховая линия) Макроразрядная реализация фильтрации сокращает аппаратурные затраты в 1,3-1,5 раза

Можно предположить, что разбиение чисел на большее число макроразрядов позволит получать устройства линейной цифровой обработки с большим быстродействием Перспективным является сочетание макроразрядного метода с другими архитектурными методами ускорения вычислений

При анализе особенностей контроля процессоров цифровой обработки сигналов ДОМП ЛЭП выявлено, что более эффективные и экономичные процедуры основаны на использовании дополнительной информации о структуре и характере алгоритма В ряде отечественных и зарубежных работ предполагаются методы контроля матричных операций с контрольным суммированием

У

у у

У

у у

у

у

к

Рис 13 Временные затраты, характеризующие Рис 14 Характеристики

быстродействие цифрового фильтра аппаратурных затрат

Анализ указанных методов приводит к следующим обобщениям Любой матрице А размером пх р ставится в соответствие

• вектор-строка Л® = А, каждый элемент которой определяется путем суммирования элементов соответствующего столбца (1„ -и-мерный вектор-столбец, все элементы которого равны единице),

• вектор-столбец Л(2)-Л 1Р, каждый элемент которого определяется путем суммирования элементов соответствующей строки,

• число А® = £ А значение которого равно сумме элементов матрицы

Для контроля используются тождества

Аа'В = (АБ)(ц, (35) Л®^/™, (38)

АВт=(АВ)а\ (36) А(А-1)т=1а\ (39)

А<°Вт = (АВ)т, ¿«(/Г1)® = (40)

Применительно к дискретным ортогональным преобразованиям (ДПФ и его обобщениям) элементы тождеств приобретают смысл А - матрица коэффициентов преобразования, В - матрица временных отсчетов сигнала на входе цифрового устройства ДОМП ЛЭП

Наиболее целесообразен контроль ДПФ (БПФ) и его обобщений на основе равенства (37) Он характеризуется относительно высокой вероятностью обнаружения ошибок устройством контроля и малыми значениями аппаратурной и временной избыточности, поскольку алгоритм контроля не сложен и контрольная сумма накапливается параллельно вычислению ДПФ (БПФ)

Специализированный, ориентированный на ДПФ (БПФ) и его обобщения метод контроля процессов цифровой обработки сигналов в устройствах ДОМП ЛЭП автором предложено построить на равенстве Парсеваля Для дискретного случая оно принимает

яч 3 1 «-1 ' 1

вид УЫ =— УЫ или ХГ*.Х = — у" Г, где X - вектор-столбец отсчетов входного

" А?

сигнала устройства ДОМП ЛЭП, Г - вектор-столбец отсчетов сектора у,, N - размерность преобразования

Процедура контроля сводится к вычислению левой и правой частей выражения и проверке их равенства Структурная схема процессора при последовательном способе формирования выходных данных представлена на рис 15

Процессор ДПФ (БПФ) и его обобщений У1 Л

Коммутатор

Рис. 15 Устройство контроля с использованием равенства Парсеваля

В диссертации проводится сравнительный анализ нового метода контроля с известным алгоритмом с контрольным суммированием, а также контролем по модулю Определены особенности и преимущества предлагаемого метода. Для формирования количественных оценок реализовалось имитационное моделирование

Сбои моделировались на функциональном уровне, как случайное воздействие на в отсчетов выходной последовательности, равновероятно искажающее К разрядов каждого отсчета Результаты моделирования показали, что контроль, основанный на равенстве Персеваля, обладает большей (до 16%) вероятностью обнаружения ошибок, чем основанный на контрольном суммировании

Дополнительно исследовалась аппаратурная избыточность на введение средств контроля Сравнение предложенного метода проводилось с алгоритмом на контрольном суммировании, а также с контролем по модулю Получено, что алгоритмы контроля на равенстве Парсеваля и контрольном суммировании соизмеримы по аппаратурной избыточности, а для обеспечения аналогичной вероятности обнаружения ошибок контролю по модулю требуется в 1,5-1,8 раз больше аппаратурных затрат

Таким образом, цифровая обработка сигналов при ДОМП ЛЭП - это обработка многоразрядных данных по сложным алгоритмам При реализации устройств целесообразно применение архитектурных и алгоритмических методов ускорения вычислений, позволяющих получать требуемые характеристики аппаратурно-временных затрат Разработанные кодово-матричный и макроразрядный методы локального параллелизма позволяют существенно повысить быстродействие аппаратно-управляемых специализированных процессов ДОМП ЛЭП

В главе 5 рассмотрены специализированные процессоры цифровой обработки сигналов ДОМП ЛЭП с жесткой логикой функционирования и их компоненты

Сочетание оптимального соотношения аппаратурно-временных затрат достигается за счет комплексного применения методов повышения быстродействия и специализации технических решений В частности, получены структуры специализированных процессоров и оценки их аппаратурно-временных затрат, сочетающих в себе традици-

онные и новые методы ускорения вычислений (кодово-матричный, макроразрядный методы) Структуры специализированных процессоров защищены авторскими свидетельствами и патентами Рассмотрены

• цифровые фильтры рекурсивные, нерекурсивные, систолические, использующие особенности импульсной характеристики, измененный порядок суммирования и др,

• процессоры дискретных ортогональных преобразований процессоры БПФ типа «бабочка», параллельные процессоры быстрого преобразования Уолша-Адамара и др,

• процессоры теоретико-числовых преобразований Ферма и Мерсена, производящие вычисления в кольцах соответствующих чисел и использующиеся для быстрой свертки (цифровой фильтрации),

• различные компоненты быстродействующих специализированных процессоров

На рис 16 и 17 приведены структурные схемы процессоров цифровой рекурсивной

фильтрации и обнотактного процессора БПФ типа «бабочка», сочетающие в себе методы ускорения вычислений Буквами Р и Р обозначены преобразователи кодов многорядного в двухрядный и двухрядного в однорядный При анализе структур специализированных процессоров приводятся характеристики аппаратурно-временных затрат на их реализацию

Рис 16 Конвейерный рекурсивный цифровой фильтр с кодово-матричиой обработкой

Положенные в основу разработанных структур компоненты, а также новые принципы построения цифровых процессоров ДОМП ЛЭП обладают высокой степенью регулярности, что делает целесообразным их реализацию на современной технологической базе в виде БИС и СБИС

с кодово-матричной обработкой 27

В главе 6 приводятся результаты имитационного моделирования и натурных экспериментов ДОМП ЛЭП методами активного зондирования с участием и под руководством автора

Освоение сложных сигналов в интересах ДОМП ЛЭП началось в 1998 г в рамках хоздоговорных работ между НТЦ «Радиоэкспорт» (г Н Новгород) и ОАО «Нижнов-энерго» по испытанию опытного образца локационного искателя мест повреждений воздушных ЛЭП (ЛИМП-01) Излучению подлежал фазоманипулированный сигнал дискретностью {0, ж} (кодовая пара из 8 элементов каждый) Испытания проводились на нескольких ЛЭП 110 кВ, отходящих от ПС 110 кВ «Урень» ОАО «Нижновэнерго» Результаты показали, что ДОМП возможно на длинах ЛЭП до 400 км при амплитуде излучаемых импульсов до 1 кВ Точность измерения расстояния до имитируемых повреждений составила ±U км

Для исследования возможности и характеристик ДОМП ЛЭП с помощью ЛЧМ сигналов в течение сентября 2005 г проводились измерения параметров помех на ЛЭП 110 кВ «Свердловская-Нагорная» и ЛЭП 220 кВ «Бор-Семенов» Нижегородской энергосистемы

На рис 18,19 представлены усредненные спектральные плотности помех

дб -ао

-so

-100

-1»

-120

•130 140

О 0.5 1 1.3 2 2Я{МГф

Рис 18 Спектральные уровни помех (1 - максимальный уровень, 2 - среднеквадратический уровень, 3 - серединный уровень (медиана модуля спектра))

дб

-90 >100 110 -120 -130

-140

о as i- 15 а 2.'¡ {МГц)

Рис 19 Спектральные уровни помех ЛЭП 220 кВ (условные обозначения см на рис 1S)

На основе полученных опытных данных проводилось имитационное моделирование. Имитировались излучение в ЛЭП ЛЧМ сигнала полосой около 1 мГц с «колокольной» огибающей и последующие десять вариантов обработки Процедуры вариантов обработки включали традиционную неадаптивную согласованную обработку отраженных от повреждений сигналов на фоне белого шума, адаптивный прием с учетом характера помех и диспергирующих свойств ЛЭП, современные методы спектрального анализа и алгоритмы «сверхразрешения», различные виды накопления и другие процедуры современной обработки

Имитационное моделирование проводилось в частотной области с использованием процедур БПФ Характеристики временного сжатия ЛЧМ сигнала и разрешения для различных вариантов обработки представлены на рис 20, 21 По результатам моделирования ДОМП ЛЭП сделаны следующие выводы реально точностные характеристики ДОМП составляют 150-300 м и зависят от варианта обработки, за счет процедур оптимизации обработки возможно ДОМП ЛЭП на основе методов активного зондирования при потерях в отношении сигнал /шум до 5 дБ по сравнению с теоретическими выкладками, процедуры «сверхразрешения» позволяют повысить точность ДОМП ЛЭП при повышении энергии зондирующего сигнала, дальнейшее повышение точностных характеристик требует увеличения полосы зондирующего сигнала и расширения амплитудно-частотных характеристик ВЧ-обработки ЛЭП

(мкс)

Рис 20 Характеристики сжатая Рис 21 Характеристика временного разрешения

ЛЧМ сигнала и отношения сигнал/шум по результатам

имитационного моделирования

Основные особенности методов ДОМП, основанные на модели ЛЭП с распределенными параметрами и определяющие структуру исследовательского комплекса, связаны с необходимостью одно- и двусторонних измерений токов и напряжений на концах ЛЭП, цифровой обработки сигналов в широком диапазоне частот и амплитудных значений, реализации произвольных алгоритмов ДОМП ЛЭП, хранения больших массивов данных для последующих экспериментальных исследований качественных показателей алгоритмов ДОМП, обеспечения не только приема, но и излучения сигналов, синхронных двусторонних измерений для адекватного совмещения информации, полученной с разных концов ЛЭП Указанные особенности определили состав и структуру разработанного и реализованного исследовательского комплекса, представленного на рис 22 На рис 23-26 отражены структурная схема и внешний вид его компонентов

Ряс. 22. Исследовательский комплекс методов ДОМП ЛЭГ1

Рис. 23. Структурная схеиа ириемо-передающего блока

Рис. 24. Плата передатчика Рис. 25. Внешний вил платы приемника

Комплекс обеспечивает два основных режима работы: пассивный, при котором система сбора данных подключалась к обоим концам ЛЭП, излучения (активного зондирования) не проводилось, а осуществлялся только прием сигналов с синхронизацией от GPS; активный, при котором проводилась излучение зондирующих сигналов и работа в режиме «на просвет» и «отражение» с синхронизацией приемопередающих устройств от GPS.

Основная цель разработки состояла п определении оптимального состава, конфигурации, программного обеспечения аппаратуры для перспективного промышленного образца устройства ДОМП ЛЭП на активном зондировании. В качестве дополнительной рассматривалась задача исследования пассивных методов ДОМП ЛЭП (волновых), а также изучение возможностей выявления состояния ЛЭП по частичным разрядам на изоляции и внешним помехам. Комплекс состоял из двух полукомплектов приемопередающих устройств, размещаемых в стандартных корпусах PC совместимых компьютеров и подключаемых к ПЭВМ. Высокоскоростные коммуникации для объединения полукомплектов не использовались. Условия экспериментов позволяли принимать сигналы 4-8 снугннков GPS, что обеспечивало синхронность съема ¡шформащвд с концов ЛЭП в пределах 50-100 не.

Апробация ДОМП на основе ЛЧМ зондирующих сигналов осуществлялась на ЛЭП 220 кВ «Луч-Этилен» филиала ОАО «ФСК ЕЭС» - Нижегородское предприятие магистральных электрических сетей в период [7-20 марта 2006 г. В связи с расхожле-нием реальной трассы ЛЭП с данными проектной документации потребовалось картографирование для оценки точности методов ДОМП Применялся картограф GPS шар 76, обеспечивающий требуемую точность определения координат до 20 м.

Натурные испытания активным зондированием ЛЭП ЛЧМ сигналами проводились в следующих режимах:

• сбор информации в режиме «на просвета и «на отражение»: синхронизированный от GPS по времени прием сигналов на противоположных концах ЛЭП при просвете и односторонние измерения при отражении;

• сбор информации в режиме только на отражение: синхронизация во времени от внутреннего генератора, излучение и прием сигналов на одном конце ЛЭП, свертка излученного и принятого сигналов.

В ходе экспериментов были реализованы следующие основные задачи:

1. Проверка функционирования исследовательского вьсчисяительного комплекса в пассивном режиме и режиме активного зондирования ЛЧМ сигналов;

2. Определение совместимости исследовательского комплекса с оборудованием ЛЭП и подстанций и, прежде всего, с устройствами релейной защиты и телемеханики;

3. Исследование особенностей распространения ВЧ-сигнадов по ЛЭП;

4. Оценка параметров сигналов и помех при зондировании ЛЧМ сигналами в режимах «на просвет» и «на отражение».

5. Оценка чувствительности пространственного разрешения системы ДОМП к возмущениям импеданса линии (коэффициентов отражения - пропускания).

Экспериментальные исследования показали требуемую работоспособность аппаратуры комплекса вычислительных средств и обеспечение заданной GPS синхрпниза-

Рнс. 2(1. Антенна CPS

ции по концам ЛЭП В результате испытаний было записано около 800 файлов сигнальной информации, которая в последующем была подвергнута обработке

Совместимость исследовательского комплекса с другими электроэнергетическими устройствами обеспечивалась соответствующим низким спектральным уровнем излучаемого сигнала в рабочей полосе оборудования релейной защиты, телемеханики и ВЧ-связи Спектральная плотность мощности излучаемого сигнала выбиралась на 10 дБ ниже уровней сигналов связи, релейной защиты и помех в диапазоне 0-750 кГц

Формированию и излучению в ЛЭП подлежали два типа пачечных ЛЧМ сигналов колокольной огибающей, условно названных «коротким» и «длинным», с параметрами импульсов, представленных в табл 2

Спектральный уровень напряжения короткого сигнала в полосе частот 0750 кГц был ниже максимума стороннего излучения на 30 дБ, а длинного - на 60 дБ Нормированные спектральные плотности излучаемых сигналов представлены на рис 27

Таблица 2 Параметры излучаемых сигналов

Тип Эффективная Макс. Макс, спектральное Несущая Эффективна

сигнала длительность, амплитуда, напряжение, частота, полоса частот,

мкс В ВЛц0-5 МГц МГц

Короткий 0,973 140 0,111 1,5 0,520

Д^мнтлй 1,3 140 0,13 1,5 0,370

М<ш|юпъ(дБ)

Рис 27 Нормированные спектральные плотности мощности

Отмечено достаточно низкое затухание на используемых частотах зондирующих сигналов за полосой пропускания ВЧ-обработки ЛЭП (не более 15 дБ), что позволяет в перспективе расширить полосу зондирующих сигналов до 5-20 мГц для улучшения временного (пространственного) разрешения и точностных характеристик ДОМП ЛЭП с активным зондированием

Экспериментальные результаты показали высокую точность ДОМП ЛЭП Точность оценивалась по отражениям от неоднородностей конца ЛЭП при работе в режиме «на отражение» На рис 28 приведен нормированный результат свертки принятого и излученного ЛЧМ сигналов (кросс-корреляция), характеризующий точность ДОМП ЛЭП и эквивалентный автокорреляционной функции (АКФ) зондирующего сигнала

Анализ рис 28 показывает, что реальная точность ДОМП ЛЭП 220 кВ «Луч-Этилен» составила 170-250 м, что подтверждает теоретические предположения С учетом накопления точностные характеристики обработки результатов излучения коротких и длинных ЛЧМ сигналов не существенно отличаются друг от друга Так, отношение сигнал/шум для длинных сигналов на »1,5 дБ лучше, чем у коротких, а разрешающая способность коротких сигналов в 1,4 раза лучше длинных

На рис 29 приведена нормированная эхограмма отраженного сигнала, линия на уровне - 75 дБ соответствует уровню шума

(Е

Рис 28 Нормированный результат взаимно-корреляционной обработки принятого и излученного ЛЧМ сишалов

Гавань <л5)_

О 85 50 75 100 1Я 150 195 200 825 250 Я5 303 325 350 375

время (мхе)

Рис 29 Нормированная эхограмма отраженного сигнала

Эхограмму можно рассматривать как портрет ЛЭП в координатах, уровень сигнала - время прихода (дальность) отраженного сигнала Представленная эхограмма получена на исследуемой ЛЭП со стороны ПС 500 кВ «Луч» Здесь по горизонтали отложено время (в микросекундах), по вертикали - уровень отраженного сигнала (дБ), приведенный к максимуму излученного В начале координат (до 25 мке) виден излученный сигнал с наложенными на него отражениями Очевидно, что динамического диапазона исследовательского комплекса хватает для передачи без искажений смеси излученного и отраженного сигналов

На рис 30 представлена аналогичная рис 29 эхограмма, полученная для режима «на просвет»

УРММ№(ДБ)

ВР8МЯМКЙ

Рис 30 Нормированная эхограмма сигнала в режиме «на просвет»

В этом режиме ЛЧМ сигнал излучался с ПС 500 кВ «Луч», а принимался и обрабатывался на ПС 220 кВ «Этилен» Основу обработки составляли процедуры компенса-

ции шумов, накопления и вычисления взаимной корреляции излученного и принятого сигналов

Усредненное значение затухания в ЛЭП оказалось сопоставимо с теоретическими оценками и составило 0,32 дБ/км

В диспергирующих средах распространение широкополостного сигнала сопровождается отличием значений фазовой и групповой скоростей Отличие групповой скорости от скорости света сказывается на результатах ДОМП ЛЭП методами активного зондирования, поэтому были проведены соответствующие оценочные расчеты

Результаты оценочных расчетов показаны в табл 3 Средневзвешенная оценка по методу наименьших квадратов составила 0,985 от скорости света

Таблица 3 Оценка групповой скорости распространения сигналов по ЛЭП

Участок распространении сигнала Время распространения, мкс Дистанция, км Оценка 1 рушювой скорости, У/С

Прямое однократное прохождение 68,676 20,81 0,99

Прямое двукратное лрохо-ждение 136,243 41,62 0,982

Прямое трех!фаш>е прохождение 196,664 62,43 0,945

Обратное двукратное прохождение 136,659 41,62 0,985

Обратное трехкратное прохождение 203,948 62,43 0,98

Средняя взвешен» шскорость 0,985 х С

Таким образом, натурные испытания на ЛЭП 220 кВ «Луч-Этилен» показали, что использование сложных зондирующих ЛЧМ сигналов в сочетании с современными алгоритмами цифровой обработки позволяет получить высокие точностные характеристики ДОМП ЛЭП

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе обобщаются теоретические и экспериментальные исследования автора, на основе которых получено решение научной проблемы определения мест повреждения ЛЭП средствами цифровой обработки сигналов с применением разработанных под руководством автора технических средств Работа имеет важное нородно-хозяйственное, межотраслевое значение Предложены научно обоснованные технические и технологические решения, внедрение которых вносит существенный вклад в развитие электроэнергетики

1 На основе анализа различных методов ДОМП разработана их классификация с использованием математических моделей ЛЭП с распределенными и сосредоточенными параметрами, а также локационной трактовки Такая классификация адекватно отображает многообразие существующих методов ДОМП и открывает возможности синтеза новых методов, отсутствующих в научно-технической литературе

2 Показано, что развитие средств вычислительной техники создало возможность внедрения новых методов и алгоритмов ДОМП, основанных на синхронных измерениях по концам ЛЭП с последующей обработкой сигналов на базе локационно-навигационных подходов

3 Исследовано применение и проведен анализ различных внешних возмущающих сигналов для построения высокоэффективных алгоритмов ДОМП Для характеристики свойств сигналов по выявлению мест повреждений предложено использование автокорреляционных функций

4 Разработаны и защищены авторскими свидетельствами новые методы ДОМП ЛЭП, применяющие сложные модулированные сигналы Когерентное накопление и сжатие сложных сигналов обеспечивают высокие точности ДОМП

5 Предложены группы фазовых и частотно-временных методов, которые в сочетании с другими алгоритмами ДОМП позволяют повысить точность вычисления расстояния до повреждения

6 Выявлено, что варианты цифровой обработки простых и сложных зондирующих сигналов основываются на типовых операциях цифровой фильтрации (свертки) и процедурах дискретного (быстрого) преобразования Фурье, что позволяет эффективно реализовать их в виде специализированных процессоров на базе БИС и СБИС

7 Предложены новые адаптивные алгоритмы ДОМП ЛЭП, позволяющие учесть изменения параметров сети и повреждения и являющиеся развитием методов статистической дискретной следящей оценки изменяющихся параметров токов и напряжений Рассмотренный в диссертации пример реализации адаптивного устройства ДОМП ЛЭП по параметрам аварийного режима показал высокую точность оценки расстояния и возможность распознавания типа повреждения

8 Проанализировано применение архитектурных и алгоритмических методов ускорения вычислений, позволяющих получать требуемые характеристики аппаратурно-временных затрат устройств ДОМП ЛЭП Разработаны новые кодово-матричный и макроразрядный методы локального параллелизма, существенно повышающие быстродействие специализированных аппаратно-управляемых процессоров

9 Разработан новый метод контроля процессоров цифровой обработки сигналов ДОМП ЛЭП на основе теоремы Парсеваля При таком контроле обеспечивается высокая вероятность обнаружения ошибок при малой аппаратурной избыточности

10 Предложены и защищены авторскими свидетельствами специализированные процессоры цифровой фильтрации и дискретных ортогональных преобразований, обладающие оптимальным соотношением аппаратурно-временных затрат Положенные в основу структур компоненты, а также новые принципы построения цифровых процессов ДОМП ЛЭП обладают высокой степенью, регулярности, что делает целесообразным их реализацию на современной технологической базе

11 Проведено имитационное моделирование и натурные испытания методов ДОМП, основанных на активном зондировании ЛЭП, показавшие высокую точность определения места повреждения Выполнен комплекс работ по исследованию применения линейно-часготно-модулированных зондирующих сигналов в интересах ДОМП ЛЭП.

12 Разработан специальный экспериментальный вычислительный комплекс по исследованию существующих и перспективных методов ДОМП, базирующихся на модели ЛЭП с распределенными параметрами

13 Результаты работы используются для разработки аппаратуры ДОМП ЛЭП, а также при проектировании новых устройств релейной защиты и противоаварийной автоматики, в учебном процессе подготовки специалистов электроэнергетики

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ Д ИССЕРТАЦИИ

Монографии и учебные пособия

1 Куликов АЛ. Дистанционное определение мест повреждений ЛЭП методами активного визирования. -М. Энергоатомиздат, 2006 -148 с

2 Куликов А.Л., Мисриханов М.Ш. Введение в методы цифровой репейной защиты высоковольтных ЛЭП Учеб пособие -М. Энергоатомиздат, 2007 -198 с.

3 Куликов А.Л. Цифровое дистанционное определение повреждений ЛЭП/ Под ред. М Ш Мвсриха-нова -ННовгород.Изд-воВВАГС,2006 - 315с

Научные статьи, опубликованные в изданиях по списку ВАК

4 Куликов AJL Имитационное моделирование зондщювания линий электропередач лшгейло-частогао-модулированнымисигналами//Изв Вузов Проблемыэн^гетажи.-2007 -№5-6 -G25-31

5 Куликов АЛ., Мисриханов M.IIL О технике волновых методов одностороннего определения мест поврежденияЛЭП//ВестникИГЭУ -2004 -Выл 6 -С 54-60

6 Куликов AJL, Мнсрпханов М.Ш. О дискретизации и квантовании в задачах цифровой обработки сигналов измерительных органов релейной зашиты// Вестник ИГЭУ -2004 -Вып.4 -С.101-105

7 Куликов АЛМ Брандис П.А., Аблехин Д.М Макроразрядньтй метод реализации алгоритмов цифровой обработки сигналов //Изв вузов Радиоэлектроника -1995 -№12 -С 51-54

8 Куликов АЛ., Мнсрнханов М.Ш. Определение мест повреждений магистральных ЛЭП на основе частотно-временных методов //Вссгник ИГЭУ -2004 -Выл 5 -С 89-93

9 Куликов A.JL, Мисрихапов М.Ш. Особенности контроля процессоров цифровой обработки сигналов релейнойзатцвггы//ВесгаикИГЭУ -2004 -Выл 5 -С 86-89

10 Куликов АЛ., Петрухпн А,А., Кудрявцев Д.М. Диагностический комплекс по исследованию линий электропередач ¡I Изв. Вузов Проблемы энертетаки. - 2007 -№7-8 - С 17-22

11 Куликов АЛ., Мисриханов М.Ш Определение мест повреждений ЛЭП на основе методов пассивной локации и навигации// Вестник ИГЭУ -2004 -Вьш 4 -С 114-119

12 Куликов АЛ. Применение сложных линейно-частотно-модулированных сигналов для определения мест повреждения ЛЭП // Вссгник ИГЭУ -2004 -Выи. 6 -С 42-46

13 Куликов А.Л. Динамическая модель формирования узловых цен на оптовом рынке электроэнергии // Вестник ИГЭУ -2005 -Выл 1 -С 107-113

14 Куликов AJI., Мисриханов М.Ш. Повышение надежности электрических сетей с использованием диагаюстщюваяия ЛЭП СВН на основе фазовых методов// Вестник ИГЭУ -2004 -Вып.6 -С. 38-41

15 Куликов AJI, Мисриханов М.Ш, Кудрявцев ДМ. Диагностика магистральных ЛЭП на основе частотно-временных методов//Весгаик ИГЭУ -2006 -Вып. 4 - С. 52-55

16 Куликов А.Л. Локация сложными сигналами линий электропередач // Наукоемкие технологии. -2007 -№7 - С 24-30

17 Куликов АЛ., Кудрявцев Д.М. Локационные подходы к дистанционному контролю изоляция ЛЭП // Наукоемкие технологии. - 2007 -№7 -С 31-37

Публикации в других изданиях, патенты и авторские свидетельства

18 Куликов АЛ. Применение алгоритмов взвешивания при цифровой обработке сигналов релейной защиты // Вестник ИГЭУ -2007 -Вып. 2 -С 82-86

19 Кулаков АЛ. Локационная диагностика тиний электропередачи // Прикладная радиоэлектроника -Т 5 - 2006 -№3 - С 366-372

20 Патент № 2269789 Российской Федерации, МПК G01R 31/11 Способ определения места повреждения линий электропередачи и связи и устройство для его осуществления / Куликов А Л,, Куликов ДА.-Опубл 1002 2006,Бюл.№4

21. Патент на полезную модель № 57525 Российской Федерации, МПК G01 R2S/0U Устройство для дифференциально-фазной защиты чииии электропередачи/ Куликов А.Л., НиколаенкоД.В -Опубт 10 10 2006, Бюл № 28

22 Патент на полезную модель № 59262 Российской Федерации, МПК G01 R31/11 Устройство для определения места повреждения линий электропередачи и связи / Куликов АЛ, Кудрявцев Д.М. -Опубл 10 12 2006, Бюл № 34

23 Патент на полезную модель № 42324 Российской Федерации, М кл' G01R31/11 Устройство для определения места повреждения линий электропередачи и связи / Куликов А Л., Куликов Д.А. -Опубл. 27 11 2004, Бюл. № 33

24 А.С. № 1390782 Российской Федерации, М кл4 НОЗН 17/02 Цифровой фильтр/ Поляков Г А, Брандис ПА, Куликов А Л, Пехота В Н -Опубл 23 04 88,Бюл №15

25 А.С. № 1377871 Российской Федерации, М, кл4 G06F 15/332 Устройство быстрого преобразования Уолша-Адамара / Поляков Г А., Брандис П. А., Куликов АЛ., Кузин С С - Опубл 29 02 88, Бюл № 8

26 Патент № 2023299 Российской Федерации, М кл5 G06F 15/332 Устройство быстрого преобразования Уолша-Адамара / Бравдис ПА, Куликов А Л - Опубл. 15 1194, Бюл. № 21

27 Патент № 2024931 Российской Федерации, М кл! G06F 15/342 Устройство для выполнения дискретных ортогональных преобразований/ Брандис ПА, Куликов А.Л - Опубл 15 12 94, Бюл № 23

28 Патент № 2028666 Российской Федерации, М кв6 G06F 17/17 Вычислительный элемент для осуществления быстрой свертки/ Куликов А.Л, Брандис П. А., Аблехин Д.М. - Опубл. 09 02 95, Бюл. № 4

29 Патеш на полезную модель №48650 Российской федерации, МПК G06F 17/60 Расчегно-шатежная система / Куликов А. Л., Зинин В М -Опубл 27 102005,Бюл №30

30 Патент №2289846 Российской Федерации, МПК G06Q 20/00 Способ формировашя расчстно-шшешшй системы и расчеггао-платежная система/ Куликов AJI, ЗинииВМ, - Опубд. 2012.2006, Бюл. № 35

31 Патент на полезную модель №64391 Российской Федерации, МПК G01S 13/00 Устройство многопозиционной радиолокации/ Куликов AJL - Опубл. 27 06 2007, Бкмг №18

32 Положительное решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2006115759/09 от 06 05 2006г Способ дифференциально-фазной защиты линии электропередачи / Куликов АЛ, Ни-колаенко Д В - с приоритетом от 06 05 2007г

33 Положительное решение о выдаче патента на полезную модель по заявке № 2007116829/22(018287) от 03 05 2007г Устройство широкополосной модутяции и передачи данных по электросети / Куликов AJI, Куликов Д А., Пструхин A.A. - с приоритетом от 03 05 2007г

34 Куликов Л.Л., Брацдис П.А, Метод ускоренного умножения фи цифровой обработке радиолокационных сигналов//Радиотехника. (Харьков) -1988 -Вып. 85 -С. 93-96

35 Бранднс П.А., Пехота В.Н., Куликов А.Л. Построение цифровых фильтров для обработки сигналов в реальном масштабе времени //Радиотехника. (Харьков) -1990 -Вып 93 -С 16-20

36 Брандис П.А., Куликов А.Л. Аппаратурный контроль дискретных ортогональных преобразований //Радиотехника (Харьков) -1993 -Вып 98 -С 11-18

37 Мисриханов М.Ш., Куликов AJL, Кудрявцев Д.М., Гречин В.П. Исследование применения фазовых методов радиодальнометрии для определения мест повреждения на линиях электропередачи // Тез. докл. Мсждунар науч.^гсхн конф «Состояние и перспективы развития эдиаротсхноло-гии» (XIIБенардосовскиечтения) -Иваново ИГЭУ,-2005 -Т 1 - С 38.

38 Кудрявцев Д.М., Мисрихапов М.Ш., Куликов AJI., Гречип В.П. Повышение надежности сетевой электроэнергетики с использованием диагностирования ЛЭП СВН на основе фазовых методов // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики Вып. 56 Задачи надежности рефоршфуемых систем энергетики и методы их решения. - Иркутск. ИСЭМ СО РАН,-2006 - С 273-279

39 Куликов А Л. О подходах к расчету узловых цен на рынке электроэнергии // Современная электроэнергетика - основа экономического развитая Материалы ШМеждунар конф - С Петербург, -2004 -С 24-25

40 Куликов А.Л., Мисриханов М.Ш., Кудрявцев ДМ. Определение повреждении на магистральных ЛЭП на основе частотно-временных методов // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики Вып. 56 Задачи надежности реформируемых систем энергетики и методы их решения - Иркутск ИСЭМ СО РАН, - 2006 - С. 280-286.

41 Куликов А.Л., Зишш ВЖ Особенности построения информационных систем управления сбытом электрической энергии // Тез докл. Всероссийской науч -техн. конф «Информационные системы и технологии ИСТ-2003» -ННовгород НГГУ,-2003 -С 74-75

42 Куликов АЛ. Применение методов пассивной локации и навигации для повышения точности определения мест повреждения ЛЭП// Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики. Вьш 56 Задачи надежности реформируемых систем энергетики и методы их решения. - Иркутск. ИСЭМ СО РАН, - 2006 - С 264-272

43 Куликов А.Л. Локационная диагаосгика линий электропередачи высокого напряжения // П-й Меж-дунар. радиоэлектронный форум «Прикладная радиоэлектроника. Состояние развитая и перспективы» Конф «Системы локации и навигации» -Харьков ХНУРЭ,-2005 -Т П.-С 92-94

44 Куликов AJL, Кудрявцев Д.М., Петрухин A.A. Анализ чувствительности методов диагностики на активном зондировании к измерениям параметров ЛЭП// Тез докл. Мевдунар науч.-техн. конф «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (XIV Бенардосовские чтения) - Иваново ИГЭУ,-2007 -Т 1 -С. 149

45 Мисриханов М.Ш., Куликов А.Л., Кудрявцев Д.М. Определение характеристик изоляции высоковольтных линий электропередач по широкополосным параметрам частичных разрядов // Тез докл. 10-го юбилейного Мсждунар форума «Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке» -Харьков ХНУРЭ,-2006 -С 13

46 Мисриханов М.Ш„ Куликов AJL, Кудрявцев ДЖ Исследование возможности применения методов активного зондирования с использованием линейно-частотио-модудированных сигналов // Ме-тодичсскис вопросы исследования надежности больших систем энергетики Вып 57 Задачи надежности систем энергетики для субъектов отношений в энергетических рынках. Иркутск. ИСЭМ СО РАН, - 2007 С 180-190

47 Мисряханов М.Ш., Куликов А.Л., Кудрявцев Д.М. Экспериментальные исследования характеристик шумов и помех высоковольтных линий электропередач // Тез докл. 10-го юбилейного Между-нар форума «Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке» -Харьков ХНУРЭ,-2006 - С 14

48 Мисриханов М.Ш., Куликов А.Л., Кудрявцев Д.М. Экспериментальный комплекс по исследованию методов определения мест повреждений, основанных на моделях ЛЭП с распределенными параметрами// Методические вопросы исследования надежности больших систем энергогики. Выл 57 Задачи надежности систем энергетики для субъектов отношений в энергетических рынках. Иркутск. ИСЭМ СО РАН,-2007 -С 242-247

49 Куликов АЛ., Браидис П.А., Аблехин Д.М. Принципы построения быстродействующих устройств цифровой обработки информации в измерительных системах// Тез докл. меящунар школы «Проектирование систем контроля управления сложными объектами» -Харьков-Туапсе,-1992 -с 47

50 Куликов А.Л., Кудрявцев Д-М-, Петрухин А.А. Экспериментальные исследования возможности дистанционного конгротя подвесной и натяжной изоляции линий электропередач // Тез докл Ме-жаунар науч.-техн конф «Состояние и перспективы развитая элекгротехнологии» (XIV Бенардо-совскисчтения) -Иваново ИГЭУ,-2007 -Т 1 -С 148

Отпечатано в ООП Издательства Волго-Вятской академии государственной службы Подписано в печать 19 02 07 Тираж 100 экз Зал. 4583

603950, НЛовгород-292, пр Гагарина, 46 тел /факс 12-33-01

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И КЛАССИФИКАЦИЯ ЦИФРОВЫХ МЕТОДОВ ДИСТАНЦИОННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТ ПОВРЕЖДЕНИЙ (ДОМП) ЛЭП.

1.1. Основные классификационные принципы построения цифровых алгоритмов ДОМП.

1.2. Модель с сосредоточенными параметрами. Комплексные алгоритмы.

1.2.1. Односторонние алгоритмы.

1.2.2. Алгоритмы односторонних измерений, использующие симметричные компоненты.

1.2.3. Алгоритмы двухсторонних измерений.

1.3. Модель с распределенными параметрами. Методы, основанные на отдельных отличительных признаках.

1.3.1. Методы, связанные с решением дифференциальных уравнений в частных производных.

1.3.2. Методы, основанные на распространении волн.

1.3.3. Двухсторонние волновые методы.

1.4. Выводы.

ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДОВ АКТИВНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ДОМП ЛЭП.

2.1. Автокорреляционные функции и свойства сигналов по выявлению мест повреждений ЛЭП.

2.2. Методы ДОМП и цифровая обработка сигналов непрерывного и квазинепрерывного зондирования ЛЭП.

2.2.1. Частотно-временные методы.

2.2.2. Фазовые методы.

2.3. Методы ДОМП и цифровая обработка сигналов импульсного зондирования ЛЭП.

2.3.1. Импульсные методы с использованием простых сигналов.

2.3.2. Импульсные методы с использованием сложных сигналов.

2.3.2.1. Фазоманипулированные сигналы.

2.3.2.2. Сигналы с линейной частотной модуляцией.

2.3.2.3. Частотно-манипулированные сигналы.

2.4. Выводы.

ГЛАВА 3. ОСНОВЫ АДАПТАЦИИ ПРИ ДОМП ЛЭП СРЕДСТВАМИ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ.

3.1. Принципы статистической дискретной оценки изменяющихся во времени параметров токов и напряжений при прямых и косвенных измерениях.

3.1.1. Постановка и методика решения задачи статистической оценки параметров.

3.1.2. Математические модели изменения и оценки во времени параметров токов и напряжений.

3.2. Особенности моделей и статистической следящей дискретной оценки токов и напряжений при реализации методов, основанных на определении параметров аварийного режима.

3.3. Пример реализации цифрового адаптивного устройства ДОМП ЛЭП по параметрам аварийного режима.

3.4. Выводы.

ГЛАВА 4. ПРИНЦИПЫ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕЙ РЕАЛИЗАЦИИ АЛГОРИТМОВ ДОМП.

4.1. Требование к устройствам цифровой обработки сигналов ДОМП.

4.1.1. Показатели эффективности устройств цифровой реализации алгоритмов ДОМП.

4.1.2. Требования к устройствам цифровой обработки сигналов ДОМП.

4.2. Алгоритмические методы ускорения вычислений.

4.2.1. Алгоритмы быстрого цифрового детектирования.

4.2.2. Алгоритмы быстрого вычисления сверток, дискретных преобразований Фурье, их развития и обобщения.

4.3. Архитектурные методы ускорения вычислений.

4.3.1. Методы распараллеливания и конвейерной обработки.

4.3.2. Методы локального параллелизма.

4.4. Особенности контроля процессоров цифровой обработки сигналов ДОМП ЛЭП.

4.5. Выводы.

ГЛАВА 5. СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ПРОЦЕССОРЫ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ ДОМП ЛЭП.

5.1. Краткая характеристика алгоритмов цифровой обработки сигналов ДОМП ЛЭП.

5.2. Структуры основных компонентов быстродействующих процессоров цифровой обработки сигналов и оценки их характеристик.

5.3. Специализированные процессоры цифровой фильтрации.

5.3.1. Цифровые фильтры с последовательной обработкой информации.

5.3.2. Параллельные цифровые фильтры.

5.3.3. Рекурсивные цифровые фильтры.

5.3.4. Фильтры с нетрадиционными способами обработки.

5.3.5. Цифровые фильтры на основе систолических структур.

5.4. Специализированные процессоры дискретных ортогональных преобразований.

5.4.1. Специализированные процессоры быстрого преобразования Фурье (БПФ).

5.4.2. Устройства реализации преобразования Уолша-Адамара.

5.4.3. Специализированные процессоры теоретико-числовых преобразований.

5.5. Выводы.

ГЛАВА 6. РЕЗУЛЬТАТЫ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И НАТУРНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ДОМП ЛЭП МЕТОДАМИ АКТИВНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ.

6.1. Исследования по активному зондированию ЛЭП с использованием простых сигналов.

6.2. Исследования по активному зондированию ЛЭП с использованием фазоманипулированных сигналов.

6.3. Имитационная модель зондирования ЛЭП линейно-частотно-модулированными сигналами с использованием экспериментального оценивания помех.

6.4. Структура и особенности построения исследовательского вычислительного комплекса для изучения методов ДОМП, основанных на модели ЛЭП с распределенными параметрами.

6.5. Результаты натурных испытаний ДОМП ЛЭП с использованием линейно-частотно-модулированных сигналов.

6.6. Выводы.

Актуальность темы диссертации. Увеличение объемов электропотребления и усложнение современных энергосистем приводят к развитию новых форм и повышению важности средств релейной защиты и автоматики (РЗА). Дистанционное определение места повреждения (ДОМП) на высоковольтных линиях электропередачи (ЛЭП) - сложная и актуальная задача автоматики энергосистем, решение которой позволяет существенно сократить время нахождения ЛЭП в ремонте после ее аварийного отключения. На совершенствование устройств ДОМП во многом повлияло введение рыночных отношений. Об этом свидетельствуют увеличивающиеся инвестиции в разработку приборов ДОМП, а также увеличение объемов внедрения таких приборов энергосистемами различного уровня.

Конкуренция на рынке электроэнергии, требования по повышению надежности электроснабжения, обеспечиваемые в значительной мере быстротой восстановления объектов электросетевого хозяйства после возникновения аварийных ситуаций, приводят к необходимости создания более точных методов и средств и соответствующих специальных алгоритмов ДОМП.

Однако до настоящего времени основным методом определения мест повреждений (ОМП) является визуальный осмотр ЛЭП при пешем обходе. Диспетчерские службы электрических сетей, на которые возложена задача ОМП, отмечают ее как наиболее длительную, сложную и трудоемкую процедуру.

Существенный вклад в развитие теории и техники ДОМП внесли российские и зарубежные ученые: А.И. Айзенфельд, Е.А. Аржанников, Я.Л. Арцишевский, Г.И. Атабеков, Б.В. Борзинец, В.А. Борухман, В.К. Ванин,

A.Н. Висящев, А.Ф. Дьяков, Р.И. Караев, А.П. Кузнецов, Д.Р. Любарский, Ю.Я. Лямец, A.C. Малый, Г.В. Микуцкий, М.Ш. Мисриханов,

B.Г. Наровлянский, Г.С. Нудельман, Н.И. Овчаренко, В.А. Попов, М.П. Розенкоп, Ю.М. Силаев, A.C. Саухатас, А.И. Таджибаев, Е.М. Ульяницкий, С.А. Ульянов, A.M. Федосеев, Г.М. Шалыт, Э.М. Шнеерсон, В.А. Шуин, R. Agarval, С. Christopoulous, P.F. Gale,

J.G. Gilbert, A.A. Girgis, A.T. Johns, M. Kezunovic, J. Kohlas, В J. Marrn, I.F. Morrison, A.G. Phadke, G.D. Rockefeller, M.S. Sachdev, T. Takagi, J.S. Thorp, A. Wright, G. Ziegler. Отдельно хотелось бы выделить работы Г.М. Шалыта, с чьим именем в нашей стране связано развитие методов ДОМП, в том числе и основанных на активном зондировании ЛЭП.

Несмотря на широкие исследования в области ДОМП ЛЭП, проводимые в России и за рубежом, научный поиск точных и устойчивых алгоритмов продолжает оставаться актуальным. Это связано прежде всего с множеством влияющих на точность и устойчивость случайных и неслучайных факторов, а также с решением технических проблем построения процедур ДОМП ЛЭП на современной микропроцессорной базе. Таким образом, ДОМП - область продолжающегося научного поиска и передовых технических решений.

Первые схемотехнические решения ДОМП ЛЭП на основе распространения волн были предложены в начале 30-х гг. XX в. Однако такие устройства не получили широкого внедрения из-за отсутствия требуемой элементной базы и высокой стоимости. Развитие получили методы ДОМП на основе определения комплексного сопротивления поврежденной ЛЭП и параметров аварийного режима (ПАР).

Революция цифровых технологий практически уравняла шансы в реализации различных алгоритмов ДОМП ЛЭП. Более того, появились дополнительные возможности по увеличению точности ДОМП ЛЭП. Ранее предложенные технические решения на основе ПАР с ошибкой до 20% не удовлетворяют требованиям современной электроэнергетической практики.

Поэтому актуальным, с одной стороны, является совершенствование алгоритмов ДОМП ЛЭП по ПАР с адаптацией к влияющим на ошибки локации факторам (наведенное напряжение от соседних ЛЭП, изменяющееся сопротивление повреждения, влияние нагрузки и др.), а с другой, - поиск и применение новых методов и технических средств, реализация которых ранее была невозможна по техническим и экономическим причинам.

Цель работы. Исследование, разработка, реализация новых методов и технических решений в области ДОМП высоковольтных ЛЭП на основе цифровой обработки сигналов.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели в диссертации выполнен следующий комплекс работ:

1. Проведен анализ различных методов ДОМП ЛЭП, разработана классификация методов с использованием математических моделей и локационной трактовки. Предложены двусторонние волновые методы ДОМП ЛЭП на основе локационно-навигационных подходов. Определены направления дальнейшего совершенствования методов ДОМП ЛЭП.

2. Исследовано применение и проведен сопоставительный анализ сигналов для ДОМП ЛЭП методами активного зондирования. Выявлены особенности цифровой обработки таких сигналов во временной и частотной областях. Обосновано применение сложных широкополосных сигналов с амплитудной и фазовой модуляцией, а также использование автокорреляционных функций сигналов как средства оценки информационных свойств зондирующих сигналов по выявлению мест повреждений.

3. Рассмотрены адаптивные подходы к оценке параметров токов и напряжений алгоритмов ДОМП ЛЭП по ПАР на основе статистической дискретной оценки изменяющихся во времени параметров. Разработаны алгоритмические основы реализации адаптивных методов при прямых и косвенных измерениях. Разобран пример технической реализации адаптивных методов для частного случая Калмановской фильтрации цифрового устройства ДОМП ЛЭП по ПАР.

4. Сформулированы требования к быстродействию и другим характеристикам ДОМП ЛЭП. Проанализированы методы ускорения вычислений и параметры быстродействующей цифровой реализации алгоритмов на основе применения алгоритмических и архитектурных методов. Предложены кодо-воматричный и макроразрядный метод реализации линейных алгоритмов, позволяющие существенно повысить быстродействие устройств ДОМП в ряде случаев без дополнительных аппаратурных затрат. Обосновано комплексное использование методов ускорения вычислительного процесса.

5. Исследованы методы архитектурного контроля устройств цифровой обработки сигналов ДОМП ЛЭП и разработан новый метод, основанный на теореме Парсеваля.

6. Разработаны варианты построения специализированных быстродействующих аппаратно-управляемых процессоров цифровой обработки сигналов ДОМП ЛЭП и их компонентов. Исследованы структуры параллельных спецпроцессоров обработки во временной и частотной областях и получены оценки их технических характеристик.

7. Проведены натурные испытания и имитационное моделирование ДОМП методами активного зондирования ЛЭП. Проанализированы технические решения и точностные характеристики с использованием модулированного и немодулированного излучения. Разработана имитационная модель и варианты цифровой обработки сигналов с линейной частотной модуляцией при экспериментальном оценивании помех. Разработан исследовательский вычислительный комплекс для изучения ДОМП ЛЭП, основанных на модели ЛЭП с распределенными параметрами, и проведены его испытания на высоковольтных ЛЭП.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются методы и технические средства дистанционного определения мест повреждения высоковольтных линий электропередачи. Предметом исследования являются повышение точности характеристик, устойчивости алгоритмов и техническое совершенствование устройств ДОМП ЛЭП на основе применения цифровой обработки сигналов.

Методика исследования. Разработанные в диссертационной работе научные положения используют системный подход к анализу повреждений ЛЭП и основываются на комплексе теоретических и экспериментальных методов, применяемых в этой области. Решение поставленных в работе задач стало возможным и базируется на известных достижениях фундаментальных и прикладных наук, таких, как математический анализ, математическая статистика, теоретические основы электротехники.

Достоверность и обоснованность результатов работы. Разработанные в диссертационной работе теоретические положения реализованы в новых технических решениях и апробированы экспериментально на высоковольтных ЛЭП, а также путем имитационного моделирования. Результаты экспериментов, испытаний и моделирования сопоставлялись с известными результатами, полученными в этой области другими авторами.

Научная новизна и значимость полученных результатов в области теории и практики ДОМП ЛЭП, по мнению автора, заключаются в следующих положениях:

1. Разработаны и апробированы при натурных испытаниях и имитационном моделировании методы ДОМП, основанные на активном зондировании ЛЭП различными сложными сигналами. Для оценки информационной ценности зондирующих сигналов предложено использование их автокорреляционных функций.

2. Предложено применение статистических принципов при реализации адаптивных алгоритмов ДОМП ЛЭП, основанных на ПАР, и локационно-навигационных подходов для двусторонних волновых методов.

3. Сформулированы требования к устройствам цифровой обработки сигналов при ДОМП ЛЭП.

4. Разработаны специализированные архитектурные методы ускорения вычислений и контроля устройств цифровой обработки сигналов ДОМП ЛЭП.

5. Получены структуры быстродействующих специализированных аппа-ратно-управляемых процессоров цифровой обработки сигналов и их компонентов.

6. Проанализированы точностные характеристики известных и новых методов ДОМП ЛЭП и обоснована перспективность их применения.

7. Защищены авторскими свидетельствами и патентами предложенные методы ДОМП ЛЭП с применением сложных широкополосных зондирующих сигналов и структуры специализированных процессоров.

Практическая ценность работы, по мнению автора, заключается в следующем:

1. Обоснована применимость и перспективность методов ДОМП на основе активного зондирования ЛЭП сложными широкополосными сигналами как самостоятельно, так и в составе комплексных алгоритмов.

2. Предложенные новые методы цифровой обработки сигналов при ДОМП ЛЭП позволяют существенно повысить быстродействие и устойчивость функционирования соответствующих устройств, реализовать алгоритмы с более высокими точностными характеристиками.

3. Разработанный экспериментальный комплекс изучения перспективных методов ДОМП может стать базой для исследования не только новых алгоритмов ДОМП ЛЭП, но и других компонентов электроэнергетических систем, в частности, устройств релейной защиты.

4. Полученные в ходе натурных испытаний результаты найдут широкое применение при изучении широкополосных характеристик ЛЭП, дистанционном дискретном измерении параметров изоляции и других задачах диагностики линий.

5. Разработанные и запатентованные методы, технические решения и отдельные устройства позволят поднять показатели эффективности функционирования ДОМП ЛЭП.

6. Тематические исследования, практические рекомендации и результаты применимы не только в электроэнергетике, но и в других отраслях техники, таких, как связь, радиотехнические системы, информационные технологии, прикладная радиоэлектроника.

Реализация результатов работы. Экспериментальные результаты по исследованию методов активного зондирования ДОМП ЛЭП получены в период 1998-2006 гг. на высоковольтных объектах Нижегородской энергосистемы

ОАО «Нижновэнерго», филиал ОАО «ФСК ЕЭС» - Нижегородское предприятие магистральных электрических сетей) и оформлены в виде методических рекомендаций и требований к промышленным образцам.

Материалы используются в учебном процессе Ивановского государственного энергетического университета и Нижегородского государственного технического университета.

Научные положения и выводы, изложенные в опубликованных трудах, используются специалистами электроэнергетических предприятий и проектных организаций при разработке новых технических решений.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Результаты анализа и классификация методов ДОМП с использованием математических моделей ЛЭП и локационной трактовки.

2. Методы ДОМП на основе активного зондирования ЛЭП с применением сложных широкополосных сигналов и цифровой обработки.

3. Методы адаптации при ДОМП ЛЭП на базе алгоритмов статистической дискретной оценки изменяющихся во времени параметров токов и напряжений.

4. Требования к устройствам цифровой обработки сигналов при ДОМП ЛЭП и методы ускорения вычислений.

5. Метод аппаратного контроля устройств цифровой обработки сигналов ДОМП ЛЭП на основе теоремы Парсеваля.

6. Структуры специализированных процессоров цифровой обработки сигналов устройств ДОМП ЛЭП.

7. Результаты экспериментальных исследований и имитационного моделирования ДОМП ЛЭП методами активного зондирования.

Личный вклад соискателя. Полученные в диссертации результаты являются частью инициативных исследований автора, проведенных им лично или под его руководством. В работах, опубликованных в соавторстве, соискателю принадлежит постановка задач, разработка теоретических и методических положений, имитационных и математических моделей (алгоритмов), реализация и анализ результатов, а также практические рекомендации.

Апробация результатов диссертации. Основные результаты диссертационной работы докладывались на 7 международных и 6 всероссийских научно-технических конференциях, в том числе на III Международной конференции «Современная энергетика - основа экономического развития» (г. С.Петербург, 2004 г.), Международной научно-технической конференции «Состояние и перспектива развития электротехнологии» (г. Иваново, 2005 г., 2006г.), заседании 76-го и 77-го Международного научного семинара им. Ю.Н. Руденко «Методические вопросы исследования надежности больших систем электроэнергетики» (г. Псков, 2005 г.; г. Харьков, 2006 г.), II Международном радиоэлектронном форуме «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы».

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано более пятидесяти печатных работ, в том числе 14 патентов и авторских свидетельств. После получения ученой степени кандидата технических наук опубликовано 41 работа, в том числе 2 монографии и 1 учебное пособие в соавторстве.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, библиографического списка и двух приложений. Общий объем работы составляет 381 страницу, в том числе основного текста 326 страниц, включая 214 рисунков, 22 таблицы и 19 страниц библиографического списка (208 наименования).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В диссертации обобщаются теоретические и экспериментальные исследования автора по проблеме определения мест повреждения ЛЭП средствами цифровой обработки сигналов.

Путем анализа различных методов ДОМП разработана их классификация на основе математических моделей ЛЭП с распределенными и сосредоточенными параметрами, а также локационной трактовки. Такая классификация адекватно отображает многообразие существующих методов ДОМП и открывает возможности синтеза новых, отсутствующих в научно-технической литературе.

Развитие средств вычислительной техники уравняло шансы в реализации алгоритмов ДОМП, дало возможность внедрения методов, основанных на синхронных измерениях на различных концах ЛЭП с последующей обработкой сигналов на базе локационно-навигационных подходов.

Исследовано применение и проведен анализ различных внешних возмущающих сигналов для построения высокоэффективных алгоритмов ДОМП. Для характеристики свойств сигналов по выявлению мест повреждений предложено использование автокорреляционных функций.

Разработаны и защищены авторскими свидетельствами новые методы ДОМП ЛЭП, применяющие сложные модулированные сигналы. Когерентное накопление и сжатие сложных сигналов обеспечивают высокие точности ДОМП.

Предложены группы фазовых и частотно-временных методов, которые в сочетании с другими алгоритмами ДОМП позволяют повысить точность вычисления расстояния до повреждения.

Выявлено, что варианты цифровой обработки простых и сложных зондирующих сигналов основываются на типовых операциях цифровой фильтрации (свертки) и процедурах дискретного (быстрого) преобразования Фурье, что позволяет эффективно реализовать их в виде специализированных процессоров на базе БИС и СБИС.

Предложены новые адаптивные алгоритмы ДОМП ЛЭП, позволяющие учесть изменения параметров сети и повреждения и являющиеся развитием методов статистической дискретной следящей оценки изменяющихся параметров токов и напряжений. Рассмотренный пример реализации адаптивного устройства ДОМП ЛЭП по параметрам аварийного режима показал высокую точность оценки расстояния и возможность распознавания типа повреждения.

Проанализировано применение архитектурных и алгоритмических методов ускорения вычислений, позволяющих получать требуемые характеристики аппаратурно-временных затрат устройств ДОМП ЛЭП. Разработаны новые кодово-матричный и макроразрядный методы локального параллелизма существенно повышающие быстродействие специализированных аппаратно-управляемых процессоров.

Разработан новый метод контроля процессоров цифровой обработки сигналов ДОМП ЛЭП на основе теоремы Парсеваля. При таком контроле обеспечивается высокая вероятность обнаружения ошибок при малой аппаратурной избыточности.

Предложены и защищены авторскими свидетельствами специализированные процессоры цифровой фильтрации и дискретных ортогональных преобразований, обладающие оптимальным соотношением аппаратурно-временных затрат. Положенные в основу структур компоненты, а также новые принципы построения цифровых процессов ДОМП ЛЭП обладают высокой степенью регулярности, что делает целесообразным их реализацию на современной технологической базе.

Проведено имитационное моделирование и натурные испытания методов ДОМП, основанных на активном зондировании ЛЭП, показавшие высокую точность определения места повреждения. Выполнен комплекс работ по исследованию применения линейно-частотно-модулированных зон

1. Адаптивные фильтры/ Под ред. К.Ф. Коуэна, П.М. Гранта; Пер. с англ. М.: Мир, 1988.

2. Айзенфелъд А.И., Аронсон В.Н., Глоеацкий В.Г. Фиксирующий индикатор сопротивления ФИС. М.: Энергоатомиздат, 1987.

3. Айзенфелъд А.И. Методы определения мест короткого замыкания на воздушных линиях электропередачи при помощи фиксирующих приборов. М.: Энергия, 1974.

4. Айзенфелъд А.И., Шалыт Г.М. Определение мест короткого замыкания на линиях с ответвлениями. М.: Энергоатомиздат, 1988.

5. Аксенов В.П., Красинский П.Я., Спиридонов Г.В. Систолические алгоритмы и процессоры// Зарубеж. радиоэлектрон. 1987. № 7. С. 7-33.

6. Акушский И.Я., Юдицкий Д. И. Машинная арифметика в остаточных классах. М.: Сов. радио, 1968.

7. Анго А. Математика для электро-и радиоинженеров. М.: Наука, 1967.

8. Антонъю А. Цифровые фильтры: анализ и проектирование/ Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1983.

9. Аржанников Е.А. Дистанционный принцип в релейной защите и автоматике при замыканиях на землю. М.: Энергоатомиздат, 1985.

10. Аржанников Е.А., Лукоянов В.Ю., Мисриханов М.Ш. Определение места короткого замыкания на высоковольтных линиях электропередачи/ Под ред. В.А. Шуина. М.: Энергоатомиздат, 2003.

11. Аржанников Е.А., Марков М.Г., Мисриханов М.Ш. Методы и средства автоматизированного анализа аварийных ситуаций в электрической части энергообъектов. М.: Энергоатомиздат, 2002.

12. Аржанников Е.А. Применение дистанционного принципа в условиях замыканий на землю для выполнения релейной защиты, автоматики и устройств определения места повреждения линий электропередачи: Дис. . д-ра техн. наук. Иваново, 1996.

13. Аржанникова А.Е. Совершенствование методов, алгоритмов и устройств для одностороннего определения места короткого замыкания на линиях электропередачи: Дис. . канд. техн. наук. Иваново, 1997.

14. Арцишевский Я.Л. Определение мест повреждения линий электропередачи в сетях с заземленной нейтралью. М.: Высшая школа, 1988.

15. Атабеков Г.И. Теоретические основы релейной защиты высоковольтных сетей. M.-JL: Госэнергоиздат, 1957.

16. Афоненко Г.П., Бритин С.К, Трофимов А.Т. Модульные методы оценки амплитуд дискретного преобразования Фурье// Изв. вузов. Радиоэлектроника. 1985. №9. С. 66-70.

17. Ахмед К, Pao K.P. Ортогональные преобразования при цифровой обработке сигналов/ Пер. с англ.; Под. ред. И.Б. Фоменко. М.: Связь, 1980.

18. Ахо А., Хопкрофт Дж., Ульман Дж. Построение и анализ вычислительных алгоритмов/ Пер. с англ. М.: Мир, 1979.

19. Бабыкин В.В. Цифровые фильтры для устройств релейной защиты// Труды МЭИ. 1975. Вып. 271.

20. Байков В.Д., Смолов В.Б. Специализированные процессоры: Итерационные алгоритмы и структуры. М.: Радио и связь, 1985.

21. Басс Э.И., Дорогунцев В.Г. Релейная защита электроэнергетических систем: Учеб. пособие/ Под. ред. А.Ф. Дьякова. М.: Изд-во МЭИ, 2002.

22. Белотелое А.К. и др. Алгоритмы функционирования и опыт эксплуатации микропроцессорных устройств определения места повреждения линий электропередачи// Электрические станции. 1977. №12. С. 7-12.

23. Блейхут Р.Э. Быстрые алгоритмы цифровой обработки сигналов/ Пер. с англ. И.И. Грушко. М.: Мир, 1989.

24. Богомолов Ю.А., Левшин В.П., Стручев В.Ф. Вычисление свертки и дискретного преобразования Фурье методом Винограда// Зарубеж. радиоэлектрон. 1984. №3. С. 3-18.

25. Борозинец Б.В. Повышение точности и надежности определения мест повреждения воздушных линий электропередачи с помощью средств вычислительной техники: Дис. канд. техн. наук. М., 1980.

26. Борухман В.А., Кудрявцев A.A., Кузнецов А.П. Устройства для определения мест повреждения на воздушных линиях электропередачи. М.: Энергия, 1980.

27. Быстрые алгоритмы в цифровой обработке изображений// Под. ред. Т.С. Хуанга. М.: Радио и связь, 1984.

28. Быховский Я.Л. Основы теории высокочастотной связи по линиям электропередач. М.: Госэнергоиздат, 1963.

29. Ванин В.К., Павлов Г.М. Релейная защита на элементах аналоговой вычислительной техники. JL: Энергоатомиздат, 1995.

30. Ванин В.К. Релейная защита на элементах вычислительной техники: Дис. д-ра техн. наук. JI. 1990.

31. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции. Т. 1. Теория обнаружения, оценок и линейной модуляции. Нью Йорк, 1968/ Пер. с англ., под ред. В.И. Тихонова. М.: Советское радио, 1972.

32. Веников В.А., Жуков Л.А. Переходные процессы в электрических системах. M.-JL: Госэнергоиздат, 1953.

33. Висячее А.Н. Приборы и методы определения места повреждения на линиях электропередачи: Учеб. пособие. Иркутск: Изд-во ИрГТУ. 2001. Ч. 1,2.

34. Власенко В.А., Jlanna Ю.М., Ярославский Л.П. Дискретное преобразование Хартли как альтернатива ДПФ в цифровой обработке сигналов// Изв. вузов. Радиоэлектроника. 1989. Т. 32, №12. С. 5-11.

35. Глушков В.М. Синтез цифровых автоматов. М.: Физматгиз, 1962.

36. Голъденберг Л.М., Матюшкин Б.Д., Поляк М.Н. Цифровая обработка сигналов: Справочник. М.: Радио и связь, 1985.

37. Голд Б., Рейдер Ч. Цифровая обработка сигналов// Пер. с англ. М.: Связь, 1979.

38. Головкин Б. А. Параллельные вычислительные системы. М.: Наука, 1980.

39. Дагман Э.Е., Кухарев Г.А. Быстрые дискретные ортогональные преобразования. Новосибирск: Наука, 1983.

40. Даджион Д., Мерсеро Р. Цифровая обработка многомерных сигналов/ Пер. с англ. М.: Мир, 1988.

41. Дементьев B.C., Спиридонов В.К., Шалыт Г.М. Определение места повреждения силовых кабельных линий. М.: Госэнергоиздат, 1962.

42. Денисенко А.Н. Сигналы. Теоретическая радиотехника: Справочное пособие. М.: Горячая линия-Телеком, 2005.

43. Закамский Е.В. Локационный метод обнаружения повреждений в электрических распределительных сетях напряжением 6-35 кВ: Авто-реф. дис. . канд. техн. наук. Казань, 2004.

44. Залманзон JJ.A. Преобразование Фурье, Уолша, Хаара и их применение в управлении, связи и других областях. М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., 1989.

45. Зисман Л. С. Алгоритмы и программы измерительных органов дистанционной защиты ВЛ 330-750 кВ// Электричество. 1981. №2. С. 1521.

46. Информационные системы: Табличная обработка информации/ Е.П. Балашов, В.Н. Негода, Д.В. Пузанков и др.; Под. ред. Е.П. Балашова и В.Б. Смолова. Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отд-ние, 1985.

47. Каган Е.М., Стаилин В. В. Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики. М.: Энергоатомиздат, 1987.

48. Каляев A.B. Многопроцессорные системы с программируемой архитектурой. М.: Радио и связь, 1984.

49. Караев Р.И. Переходные процессы в линиях большой протяженности. М.: Энергия, 1978.

50. Карцев М.А., Брик В.А. Вычислительные системы и синхронная арифметика. М.: Высш. шк., 1981.

51. Костенко М.В., Перелъман Л. С., Шкарин Ю.П. Волновые процессы и электрические помехи в многопроводных линиях высокого напряжения. М.: Энергия, 1973.

52. Коуги П.М. Архитектура конвейерных ЭВМ/ Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1985.

53. Кузнецов А.П. Определение мест повреждения на воздушных линиях электропредачи. М.: Энергоатомиздат, 1989.

54. Кузмин С.З. Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации. М.: Радио и связь, 1986.

55. Кук Ч., Бернфелъд М. Радиолокационные сигналы. Теория и применение/ Пер. с англ.; Под ред. B.C. Кельзона. М.: Сов. радио, 1971.

56. Кун С. Матричные процессоры на СБИС/ Пер. с англ. М.: Мир, 1991.

57. Лямец Ю.Я. Адаптивные реле: теория и приложение к задачам релейной защиты и автоматики электрических систем: Дис. . д-ра техн. наук. М., 1994.

58. Лямец Ю.Я. Анализ дискретных процессов в электрических цепях: Дис. . канд. техн. наук. М., 1973.

59. Лямец Ю.Я., Антонов В.И., Ахметзянов С.Х. Определение места повреждения линии электропередачи по компонентам свободного процесса// Электротехника, 1993. №3. С. 60-66.

60. Лямец Ю.Я., Антонов В.И., Ефремов В.А., Нудельман Г.С., Подшива-лин Н.В. Диагностика линий электропередачи// Электротехнические микропроцессорные устройства и системы: Межвуз. сб. науч. тр. Чебоксары: Изд-во Чувашского университета, 1992. С. 9-32.

61. Лямец Ю.Я., Ефимов Н.С. Нерекурсивные фильтры с гармоническими коэффициентами формирователи ортогональных составляющих электрических величин//Изв. вузов. Энергетика. 1988. №9. С. 17-22.

62. Лямец Ю.Я., Ильин В.А. Фильтр ортогональных составляющих с калмановскими коэффициентами// Электротехника. 1989. №8. С. 72-75.

63. Лямец Ю.Я., Подшивалин Н.В. Адаптивная цифровая фильтрация входных величин релейной защиты// Электротехника. 1988. №7. С. 3438.

64. Лилеин А.Л. Быстрая свертка в цифровых умножителях// Изв. вузов. Радиоэлектроника. 1991. Т. 34, №5. С. 85-87.

65. Литюк В.К, Фадеичев Е.В. Обобщенный модульный метод вычисления амплитуды комплексного сигнала по квадратурным составляющим// Изв. вузов. Радиоэлектроника. 1989. №12. С. 42-45.

66. Лосев С.Б., Чернин А.Б. Расчет электромагнитных переходных процессов для релейной защиты на линиях большой протяженности. М.: Энергия, 1972.

67. Лысенко Е.В. Функциональные элементы релейных устройств на интегральных микросхемах. М.: Энергоатомиздат, 1983.

68. Маклеллан Дж. X., Рейдер Ч.М. Применение теории чисел в цифровой обработке сигналов. М.: Радио и связь, 1983.

69. Малла С. Вейвлеты в обработке сигналов/ Пер. с англ. М.: Мир, 2005.

70. Малый A.C. Определение мест повреждения воздушных линий электропередачи. М.: Энергия, 1977.

71. Март мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения/ Пер. с англ. М.: Мир, 1990.

72. Методы синтеза быстрых алгоритмов свертки и спектрального анализа сигналов/ В.А. Власенко, Ю.М. Лаппа, Л.П. Ярославский. М.: Наука, 1990.

73. Миклуцкий Г.В. Каналы высокочастотной связи для релейной защиты и автоматики. М.: Энергия, 1977.

74. Миклуцкий Г.В., Скитальцев B.C. Высокочастотная связь по линиям электропередачи. М.: Энергия, 1969.

75. Мисриханов М.Ш., Попов В.А, Якимчук H.H., Медов Р.В. Уточнение определния мест повреждения BJI при использовании фазных составляющих// Электрические станции. 2001. №1. С. 28-32.

76. Митяшев Б.Н. Определение временного положения импульсов при наличии помех. М.: Советское радио, 1962.

77. Михайлов В.В., Кириевский Е.В., Ульяницкий Е.М. и др. Микропроцессорные гибкие системы релейной защиты/ Под. ред. В.П. Морозкина. М.: Энергоатомиздат, 1988.

78. Молодцов B.C., Середин М.М, Щербин А.И., Александров В.Н. О точности определения места повреждения на воздушных линиях электропередачи// Электрические станции. 1977. №1. С. 47-50.

79. Мыльников В.А. Исследование и разработка методов повышения точности определения места короткого замыкания на высоковольтных линиях 110-220 кВ: Дис. . канд. техн. наук. Иваново, 2002.

80. Небера В.А., Новелла В.Н. Частотный метод определения места повреждения на линиях электропередачи сверхвысоких напряжений// Электрические станции. 1995. №2. С. 36^16.

81. Нуссбаумер Г.Дж. Быстрое преобразование Фурье и алгоритмы вычисления сверток. М.: Радио и связь, 1984.

82. Овчаренко H.H. Автоматика электрических систем: Учеб. для вузов/ Под. ред. А.Ф. Дьякова. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2000.

83. Овчаренко Н.И. Аппаратные и программные элементы автоматических устройств энергосистем. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004.

84. Овчаренко Н.И. Теория и практика применения функциональных элементов измерительной части автоматических устройств энергосистем: Дис. . д-ра техн. наук. М. 1992.

85. Определение мест повреждений в воздушных и кабельных линиях. Энергетика за рубежом. М.: Госэнергоиздат, 1959.

86. Определение мест повреждения на BJI 330-750 кВ методом фазных составляющих/ М.Ш. Мисриханов, В.А. Попов, Н. Н. Якимчук, Р.В. Медов// Повышение эффективности работы энергосистем: Тр. ИГЭУ. Вып. 4. М.: Энергоатомиздат, 2001. С. 400-413.

87. Основы цифровой обработки сигналов: Курс лекций/ А.И. Солонина, Д.А. Ухалович, С.М. Арбузов, Е. Б. Соловьева. Изд. 2-е испр. и перераб. СПб.: БХВ-Петербугрг, 2005.

88. Особенности определения места повреждения на BJI с изолирующими распорками в расщепленных фазах/ М.Ш. Мисриханов, В.А. Попов, Н.Н. Якимчук, Р.В. Медов// Электрические станции. 2001. №1. С. 28-32.

89. Оценивание состояния в электроэнергетике/ Гамм А.З., Герасимов Л.Н., Голуб И.И. и др. М.: Наука, 1983

90. Параллельные вычислительные структуры на основе разрядных методов вычислений// Евдокимов В.Ф., Стасюк А.И. Киев: Наук, думка,1987.

91. Поляков Г.А., Умрихин Ю.Д. Автоматизация проектирования сложных цифровых систем коммутации и управления. М.: Радио и связь,1988.

92. Попов И.Н., Лачугин В.Ф., Соколова Г.В. Релейная защита, основанная на контроле переходных процессов. М.: Энергоатомиздат, 1986.

93. Применение цифровой обработки сигналов// Под. ред. Э. Оппенгей-ма; Пер. с англ.; Под ред. А. М. Рязанцева. М.: Мир, 1980.

94. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов/ Пер. с англ.; Под ред. Ю.Н. Александрова. М.: Мир, 1978.

95. Рабинович З.Л., Раманаускас В.А. Типовые операции в вычислительных машинах. Киев: Техника, 1980.

96. Радиоэлектронные системы: основы построения и теория. Справочник/ Под ред. Я.Д. Ширмана. М.: ЗАО «МАКВИС», 1998.

97. Радиотехника: Энциклопедия/ Под ред. Ю.Л. Мазора, Е.А. Мачус-ского, В.И. Правды. М.: Издательский дом «Додека-ХХ1», 2002.

98. Раков Г.К. Методы оптимизации структур вычислительных систем. М.: Энергия, 1974.

99. Резенкоп М.П. Методика определения места замыкания на землю по токам и напряжениям нулевой последовательности в сетях разной конфигурации. М.: Энергия, 1964.

100. Рюденберг Р. Переходные процессы в электроэнергетических системах. М.: Изд-во иностр. лит., 1955.

101. Саухатас А. СС. Синтез и оптимизация измерительных органов релейной защиты и противоаварийной автоматики линий электропередачи: Дис. . д-ра техн. наук. Рига, 1991.

102. Сверхбольшие интегральные схемы и современная обработка сигналов/ Пер. с англ.; Под ред. С.Гуна, X. Уайтхауса, Т. Кайлата. М.: Радио и связь, 1989.

103. Сейдж Э., Меле Дж. Теория оценивания и ее применение в связи с управлением/ Пер. с англ.; Под. ред. Б.Р. Левина. М.: Связь, 1976.

104. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов: Учебник для вузов. 2-е изд. СПб.: Питер, 2006.

105. Силаев Ю.М. Способы и средства поиска повреждений в электросетях 6-35 кВ. М.: Информэнерго, 1973.

106. Смоленцев Н.К. Основы теории вейвлетов. Вейвлеты в МАТГАВ. М.: ДМК Пресс, 2005.

107. Специализированные ЦВМ/ Под ред. В.Б. Смолова. М.: Высшая школа, 1982.

108. Справочник по теории автоматического управления/ Под ред. A.A. Красовского. М.: Наука. 1987.

109. Стогний Б. С., Рогоза В.В., Кириленко A.B. и др. Микропроцессорные системы в электроэнергетике. Киев: Наукова думка, 1988.

110. Стручев В.Ф., Левшин В.П. Оценка эффективности вычислительной системы цифровой обработки сигналов// Радиотехника. 1984. №3. С. 52-55.

111. Таджибаев А.И. Элементы релейной защиты и автоматики энергосистем. Л.: Изд-во ЛПИ, 1982.

112. Темкина Р.В. Измерительные органы релейной защиты на интегральных микросхемах. М.: Энергоатомиздат, 1985.

113. Теоретические основы радиолокации/ Под ред. Я.Д. Ширмана. М.: Сов. радио, 1970.

114. Титов М.А., Шнепов М.Н., Савин В.В. Алгоритм быстрой линейной свертки на основе прямоугольного преобразования// Изв. вузов. Радиоэлектроника. 1985. Т. 28, №8. С. 83-86.

115. Уидроу Б., Стирнз С. Адаптивная обработка сигналов/ Пер. с англ. М.: Радио и связ, 1989.

116. Улъяницкий Е.М. Микропроцессорная система релейной защиты энергоблоков. Ростов н/Д: Изд-во Ростовского ун-та, 1990.

117. Улъяницкий Е.М. Микропроцессорные системы релейной защиты: Дис. . д-ра техн. наук. Новочеркасск, 1990.

118. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. М.: Энергия, 1970.

119. Фабрикант В.Л. Дистанционная защита. М.: Высшая школа, 1978.

120. Фабрикант В.Л. Основы теории построения измерительных органов релейной защиты и автоматики. М.: Высшая школа, 1968.

121. Федосеев A.M., Федосеев М.А. Релейная защита электроэнергетических систем. М.: Энергоатомиздат, 1992.

122. Хаяси С. Волны в линиях электропередачи. М.: Наука, 1972.

123. ХеммингР.В. Цифровые фильтры. М.: Сов. радио, 1980.

124. Циглер Р. Цифровая дистанционная защита: принципы и применение/ Пер. с англ.; Под ред. А.Ф. Дьякова. М.: Энергоиздат, 2005.

125. Цифровые электронные вычислительные машины/ К.Г. Самофалов, В.И. Корнейчук, В.П. Тарасенко. 2-е изд. перераб. и доп. Киев: Вища школа, 1983.

126. Чернин А.Б., Лосев С.Б. Основы вычислений электрических величин для релейной защиты при сложных повреждениях в электрических системах. М.: Энергия, 1971.

127. Чернобровое Н.В. Релейная защита: Учеб. пособие для техникумов. Изд. 5-е, перераб. и доп. М.: Энергия, 1974.

128. Шалыт P.M., Айзенфельд А.И., Малый A.C. Определение мест повреждения линий электропередачи по параметрам аварийного режима. М.: Энергоатомиздат, 1983.

129. Шалыт P.M. Определение мест повреждения электрических сетях. М.: Энергоиздат, 1982.

130. Шалыт P.M. Определение мест повреждения линий электропередачи импульсными методами. М.: Энергия, 1968.

131. Швецов М.В. Разработка и исследование алгоритмов адаптивного функционирования защиты от всех видов коротких замыканий на основе дистанционного принципа: Дис. канд. техн. наук. М. 2003.

132. Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. М.: Радио и связь, 1981.

133. Ширман ЯД. Разрешение и сжатие сигналов. М.: Сов. радио, 1974.

134. Шнеерсон Э.М. Динамика сложных измерительных органов релейной защиты. М.: Энергоатомиздат, 1981.

135. Шнеерсон Э.М. Дистанционные защиты. М.: Энергоатомиздат, 1986.

136. Шнеерсон Э.М. Измерительные органы релейной защиты на основе микропроцессорных структур. М.: Информэнерго, 1984. Сер. 07. Вып. 1.

137. Щербаков Н.С. Достоверность работы цифровых устройств. М.: Машиностроение, 1989.

138. Энергетический справочник. Т. 3. Производство, передача и распределение электроэнергии/ Под ред. проф. МЭИ В.Г. Герасимова и др. М.: Изд-во МЭИ, 2002

139. Якимец И. В. и др. Определение места повреждения в линиях электропередачи на основе измерения потоков мощности// Электричество. 1999. №5. с. 5-9.

140. Andrews IF. Method and apparatus for locating transmission faults. US Pat. №2.315.383,30.03.1943.

141. Bishor W.M. Method and means for locating nonlinearities in inaccessible cables. US Pat. №2.570.912, 09.10.1951.

142. Blackburn J.L. Protective Relaying: Principles and Applications, Marcel Dekker, Inc., New York, Basel, Houg Kong, 1987.

143. Cook V. Analysis of Distance Protection: Research Studies Press Ltd. Letchworth, Herfordshire, England, 1985.

144. Filip A.E. A Barker's dozen magnitude approximation and their detection statistics // IEEE. Trans. Aerospace and Electronic System. 1976. AES 12, l.P. 87-89.

145. Gilbert J.G., Shovlin R.J. Hight speed transmission line fault impedance calculation using a dedicate minicomputer// IEEE Trans., 1975, PAS 94, 1975. P. 544-550.

146. Gilbert 1.1. Cable testing method by transmitting pulses of different rates propagation. US Pat. №2.522.362, 12.09.1950.

147. Girgis A.A. A new Kalman filtering based digital distance relay// IEEE Trans., 1982, PAS 101. P. 3471-34080.

148. Girgis A.A., Brown R.G. Application of Kalman filtering in computer relaying//IEEE Trans. PAS. 1981. Vol. 100. №7. P. 3387-3395.

149. Johns A.T., Salman S.K. Digital Protection for Power Systems; IEE Power Series 15, Peter Peregrims Ltd., 1995.

150. Horton J.W. The use Walsh function for high-speed digital relaying// IEEE PES Summer meeting, San Francisco, July 20-25, 1975, paper A 755827.

151. Kohlas J. Estimation of fault location on power lines// 3 rd IF AC Symp., Hague/Delft, The Nether lands, 1973. P. 393-402.

152. Mann B.J., Morrison I.F. Digital calculation of impedance for transmission line protection// IEEE Trans., 1971, PAS-90, 1971. P. 270-279.

153. Mason C.R. The Art & Science of Protective Relaying, Verlag John Wiley & Sons, Inc. New York, London, Sydney, 1956.

154. Mansour M.M., Swift G. W. Design and testing of multi-microprocessor traveling wave relay IEEE Trans., 1986, PWRD-1. P. 74-82.

155. Nyquist H. Method and apparatus for locating transmission faults. US Pat. №2.315.450, 30.03.1943.

156. Phadke A.G., Thorp J.S. Computer Relaying for Power Systems; Research Studies Press Ltd., London, 1995.

157. Rockefeller G.D. Fault protection with digital computer// IEEE Trans., 1969, PAS-88. P. 438—461.

158. Sachdev M.S., Agarval R. A technigue for estimating transmission line fault location from digital impedance relay measurements, IEEE Trans. Power Deliv., 3: 121-129, 1988.

159. Wright A., Christopoulos C. Electrical Power System Protection; Chapman & Hall, London, 1993.

160. Куликов А.Л. Дистанционное определение мест повреждений ЛЭП методами активного зондирования. -М.: Энергоатомиздат, 2006. 148 с.

161. Куликов А.Л., Мисриханов М.Ш. Введение в методы цифровой релейной защиты высоковольтных ЛЭП: Учеб. пособие. М.: Энергоатомиздат, 2007- 198 с.

162. Куликов А.Л. Цифровое дистанционное определение повреждений ЛЭП/ Под ред. М.Ш. Мисриханова. Н.Новгород: Изд-во ВВАГС, 2006. -315 с.

163. Куликов А.Л. Имитационное моделирование зондирования линий электропередач линейно-частотно-модулированными сигналами // Изв. Вузов. Проблемы энергетики. 2007. - № 5-6. - С.25-31.

164. Куликов АЛ., Мисриханов М.Ш. О технике волновых методов одностороннего определения мест повреждения ЛЭП// Вестник ИГЭУ. 2004. -Вып. 6. - С. 54-60.

165. Куликов АЛ., Мисриханов М.Ш. О дискретизации и квантовании в задачах цифровой обработки сигналов измерительных органов релейной защиты// Вестник ИГЭУ. 2004. - Вып. 4. - С.101-105.

166. Куликов А.Л., Брандис П.А., Аблехин Д.М. Макроразрядный метод реализации алгоритмов цифровой обработки сигналов // Изв. вузов. Радиоэлектроника. 1995. - №12. - С. 51-54.

167. Куликов АЛ., Мисриханов М.Ш. Определение мест повреждений магистральных ЛЭП на основе частотно-временных методов // Вестник ИГЭУ. -2004.-Вып. 5.-С. 89-93.

168. Куликов АЛ., Мисриханов М.Ш. Особенности контроля процессоров цифровой обработки сигналов релейной защиты // Вестник ИГЭУ. 2004. -Вып. 5.-С. 86-89.

169. Куликов АЛ., Петрухин A.A., Кудрявцев Д.М. Диагностический комплекс по исследованию линий электропередач // Изв. Вузов. Проблемы энергетики. 2007. - № 7-8. - С.17-22.

170. Куликов А.Л., Мисриханов М.Ш. Определение мест повреждений ЛЭП на основе методов пассивной локации и навигации// Вестник ИГЭУ. -2004.-Вып. 4. С. 114-119.

171. Куликов А.Л. Применение сложных линейно-частотно-модулированных сигналов дня определения мест повреждения ЛЭП // Вестник ИГЭУ. 2004. -Вып. 6. - С. 42-46.

172. Куликов A.JI. Динамическая модель формирования узловых цен на оптовом рынке электроэнергии // Вестник ИГЭУ. 2005. - Вып. 1. - С. 107— 113.

173. Куликов АЛ., Мисриханов М.Ш. Повышение надежности электрических сетей с использованием диагностирования ЛЭП СВН на основе фазовых методов// Вестник ИГЭУ. 2004. - Вып. 6. - С. 38-41.

174. Куликов А.Л., Мисриханов М.Ш., Кудрявцев Д.М. Диагностика магистральных ЛЭП на основе частотно-временных методов // Вестник ИГЭУ. -2006. Вып. 4. - С. 52-55.

175. Куликов АЛ. Применение алгоритмов взвешивания при цифровой обработке сигналов релейной защиты // Вестник ИГЭУ. 2007. - Вып. 2. - С. 82-86.

176. Куликов А.Л. Локационная диагностика линий электропередачи // Прикладная радиоэлектроника. Т. 5. - 2006. - № 3. - С. 366-372.

177. Патент № 2269789 Российской Федерации, МПК G01R 31/11. Способ определения места повреждения линий электропередачи и связи и устройство для его осуществления / Куликов А.Л., Куликов Д.А. Опубл. 10.02. 2006, Бюл. № 4.

178. Патент на полезную модель № 57525 Российской Федерации, МПК G01 R25/00. Устройство для дифференциально-фазной защиты линии электропередачи / Куликов А.Л., Николаенко Д.В. Опубл. 10.10. 2006, Бюл. № 28.

179. Патент на полезную модель № 59262 Российской Федерации, МПК G01 R31/11 Устройство для определения места повреждения линий электропередачи и связи / Куликов А.Л., Кудрявцев Д.М. Опубл. 10.12.2006, Бюл. № 34.

180. Патент на полезную модель № 42324 Российской Федерации, М. кл7 G01 R31/11. Устройство для определения места повреждения линий электропередачи и связи / Куликов А.Л., Куликов Д.А. Опубл. 27.11. 2004, Бюл. № 33.

181. A.c. № 1390782 Российской Федерации, М. кл4 НОЗН 17/02. Цифровой фильтр/ Поляков Г.А., Брандис П.А., Куликов А.Л., Пехота В.Н. Опубл. 23.04.88, Бюл.№ 15.

182. A.c. № 1377871 Российской Федерации, М. кл4 G06F 15/332. Устройство быстрого преобразования Уолша-Адамара / Поляков Г.А., Брандис П.А., Куликов А.Л., Кузин С.С. Опубл. 29.02.88, Бюл. № 8.

183. Патент № 2023299 Российской Федерации, М. кл5 G06F 15/332. Устройство быстрого преобразования Уолша-Адамара / Брандис П.А., Куликов А.Л. Опубл. 15.11.94, Бюл. №21.

184. Патент № 2024931 Российской Федерации, М. кл5 G06F 15/332. Устройство для выполнения дискретных ортогональных преобразований / Брандис П.А., Куликов А.Л. Опубл. 15.12.94, Бюл. № 23.

185. Патент № 2028666 Российской Федерации, М. кл6 G06F 17/17. Вычислительный элемент для осуществления быстрой свертки / Куликов А.Л., Брандис П.А., Аблехин Д.М. Опубл. 09.02.95, Бюл. № 4.

186. Патент №2289846 Российской Федерации, МПК G06Q 20/00. Способ формирования расчетно-платежной системы и расчетно-платежная система / Куликов А.Л., Зинин В.М. Опубл. 20.12.2006, Бюл. № 35.

187. Патент на полезную модель №64391 Российской Федерации, МПК G01S 13/00. Устройство многопозиционной радиолокации/ Куликов А.Л. -Опубл. 27.06.2007, Бюл. №18.

188. Положительное решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2006115759/09 от 06.05.2006г. Способ дифференциально-фазной защиты линии электропередачи / Куликов А.Л., Николаенко Д.В. с приоритетом от 06.05.2007г.

189. Положительное решение о выдаче патента на полезную модель по заявке №2007116829/22(018287) от 03.05.2007г. Устройство широкополосной модуляции и передачи данных по электросети / Куликов А.Л., Куликов Д.А., Петрухин A.A. с приоритетом от 03.05.2007г.

190. Куликов А.Л. Локация сложными сигналами линий электропередач// Наукоемкие технологии. 2007. - №7. - С. 24-30.

191. Куликов А.Л., Кудрявцев Д.М. Локационные подходы к дистанционному контролю изоляции ЛЭП// Наукоемкие технологии. 2007. - №7. - С. 3137.

192. Куликов А.Л., Брандис П.А. Метод ускоренного умножения при цифровой обработке радиолокационных сигналов // Радиотехника. (Харьков). -1988.-Вып. 85.-С. 93-96.

193. Брандис П.А., Пехота В.Н., Куликов А.Л. Построение цифровых фильтров для обработки сигналов в реальном масштабе времени // Радиотехника. (Харьков). 1990. - Вып. 93. - С. 16-20.

194. Брандис П.А., Куликов А.Л. Аппаратурный контроль дискретных ортогональных преобразований // Радиотехника. (Харьков). 1993. - Вып. 98. -С. 11-18.

195. Куликов А.Л. О подходах к расчету узловых цен на рынке электроэнергии // Современная электроэнергетика основа экономического развития: Материалы III Междунар. конф. - С. Петербург, - 2004. - С. 24-25.

196. Куликов А.Л., Мисриханов М.Ш., Кудрявцев ДМ. Определение повреждения на магистральных ЛЭП на основе частотно-временных методов //

197. Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики. Вып. 56. Задачи надежности реформируемых систем энергетики и методы их решения. Иркутск: ИСЭМ СО РАН, - 2006. - С. 280-286.

198. Куликов А.Л., Зимин В.М. Особенности построения информационных систем управления сбытом электрической энергии // Тез. докл. Всероссийской науч.-техн. конф. «Информационные системы и технологии ИСТ-2003». Н.Новгород: НГТУ, - 2003. - С. 74-75.

199. Объект испытаний. 1.1. Лабораторный комплекс АЛИМП (автоматический локационный искатель мест повреждений для линий электропередач).

200. Состав и структура лабораторного комплекса АЛИМП.

201. Материально-техническое обеспечение испытаний.

202. Лабораторный комплекс АЛИМП.

203. Описание технических средств лабораторного комплекса АЛИМП.

204. Условия и порядок проведения испытаний. 5.1. Проверка состава лабораторного комплекса АЛИМП проводилась в процессе установки для проведения испытаний согласно описанию технических средств лабораторного комплекса АЛИМП.

205. Цель испытаний. 2.1. Проверка состава лабораторного комплекса АЛИМП.3. Оцениваемые показатели.

206. Состав и комплектность лабораторного комплекса АЛИМП соответствуют описанию технических средств лабораторного комплекса АЛИМП и обеспечивают работу двухстороннего синхронизированного устройства определения места повреждения ЛЭП.

207. Рабочей группе устранить недостаток, изложенный в разделе 7 настоящего протокола.1. Комиссия

208. Председатель комиссии J П 1

209. Фамилия, Имя, Отчество организация должность / "7 /пЬМись/

210. Скоробогатов Александр Николаевич филиал ОАО "ФСК ЕЭС"-Нижегородское ПМЭС главный инженер^1. Члены комиссии I

211. Фамилия, Имя, Отчество организация должность подпись

212. Терехин Александр Васильевич филиал ОАО "ФСК ЕЭС-Нижегородское ПМЭС зам. директора г начальник СУИС -лщ

213. Макушев Михаил Геннадьевич филиал ОАО "ФСК ЕЭС-Нижегородское ПМЭС руководитель группы ЛЭП { D St

214. Кузнецов Владимир Сергеевич филиал ОАО "СО ЦДУ ЕЭС - Нижегородское РДУ начальник СРЗА

215. Бородкин Сергей Петрович филиал ОАО "ФСК ЕЭС-Нижегородское ПМЭС гл. специалист РЗ/^

216. Путова Татьяна Евгеньевна ОАО "Инженерный Центр". ТГК 6. ведущий специалист СДНРЭ u>1. Рабочая группа

217. Руководитель рабочей группы

218. Фамилия, Имя, Отчество организация должность подпись

219. Кудрявцев Дмитрий Михайлович филиал ОАО "ФСК ЕЭС-Нижегородское ПМЭС инженер 1 кат. группы ЛЭП ть1. Члены рабочей группы

220. Фамилия, Имя, Отчество организация должность подпись1. Протоколпроверки состава приемо-передающего и приемного комплектов лабораторного комплекса АЛИМП1. Объект испытаний.

221. Приемо-передающий комплект лабораторного комплекса АЛИМП (автоматический локационный искатель мест повреждений для линий электропередач).

222. Приемный комплект лабораторного комплекса АЛИМП.2. Цель испытаний.

223. Проверка состава приемо-передающего комплекта лабораторного комплекса АЛИМП.

224. Проверка состава приемного комплекта лабораторного комплекса АЛИМП.3. Оцениваемые показатели.

225. Состав приемо-передающего комплекта лабораторного комплекса АЛИМП.

226. Состав приемного комплекта лабораторного комплекса АЛИМП.

227. Материально-техническое обеспечение испытаний.

228. Лабораторный комплекс АЛИМП.

229. Описание технических средств лабораторного комплекса АЛИМП.

230. Условия и порядок проведения испытаний.

231. Проверка состава приемо-передающего комплекта лабораторного комплекса \ЛИМП проводились в лабораторных условиях.

232. Проверка состава приемного комплекта лабораторного комплекса АЛИМП 1роводились в лабораторных условиях.

233. Рабочей группе устранить недостаток, изложенный в разделе 7 настоящего протокола.1. Комиссия1. Председатель комиссии1. Фамилия, Имя, Отчествоорганизациядолжность

234. Скоробогатов Александр Николаевичфилиал ОАО "ФСК ЕЭС"-Нижегородское ПМЭСглавный инженер.1. Члены комиссии1. Фамилия, Имя, Отчествоорганизациядолжностьподпись

235. Терехин Александр Васильевичфилиал ОАО "ФСК ЕЭС' Нижегородское ПМЭСзам. директора -начальник СУИСфилиал ОАО "ФСК ЕЭС"-Нижегородское ПМЭСруководитель группы ЛЭП

236. Кузнецов Владимир Сергеевичфилиал ОАО "СО ЦДУ ЕЭС' - Нижегородское РДУначальник СРЗА1. Бородкин Сергей Петровичфилиал ОАО "ФСК ЕЭС"-Нижегородское ПМЭСгл. специалист РЗ./1. Путова Татьяна Евгеньевна

237. ОАО "Инженерный Центр'' ТГК 6.ведущииспециалист СДНРЭ1. Рабочая группа

238. Руководитель рабочей группы

239. Фамилия, Имя, Отчество организация должность подпись

240. Кудрявцев Дмитрий Михайлович филиал ОАО "ФСК ЕЭС-Нижегородское ПМЭС инженер 1 кат. ( группы ЛЭП1. Члены рабочей группы

241. Фамилия, Имя, Отчество организация должность ¿6длись

242. Постоенко Юрий Константинович Институт Прикладной Физики Российской Академии Наук заведующий лабораторией

243. Петрухин Андрей Алексеевич филиал ОАО "ФСК ЕЭС-Нижегородское ПМЭС ведущий инженер СУИС ^333

244. Шанин Владимир Николаевич Институт Прикладной Физики Российской Академии Наук старший научный сотрудник

245. Купаев Александр Викторович Институт Прикладной Физики Российской Академии Наук ведущий электроник ^

246. Смирнов Сергей Александрович Институт Прикладной Физики Российской Академии Наук младший научный сотрудник / * // мАЩу1. Протоколпроверки передатчика приемо-передающего комплекта лабораторного комплекса АЛИМП

247. Объект испытаний. 1.1. Передатчик приемо-передающего комплекта лабораторного комплекса АЛИМП (автоматический локационный искатель мест повреждений для линий электропередач).2. Цель испытаний.

248. Материально-техническое обеспечение испытаний. 4.1. Осциллограф.

249. Условия и порядок проведения испытаний. 5.1. Испытания передатчика приемо-передающего комплекта лабораторного комплекса АЛИМП проводились в лабораторных условиях.

250. Передатчик приемо-передающего комплекта лабораторного комплекса АЛИМП обеспечивает излучение и усиление сигнала в соответствии с приведенными параметрами раздела 6 настоящего протокола.

251. Рабочей группе устранить недостаток, изложенный в разделе 7 настоящего протокола.1. Комиссия1. Председатель комиссии

252. Фамилия, Имя, Отчество организация должность /

253. Скоробогатов Александр Николаевич филиал ОАО "ФСК ЕЭС-Нижегородское пмэс главный инженер / т1. Члены комиссии /

254. Фамилия, Имя, Отчество организация должность подпись

255. Терехин Александр Васильевич филиал ОАО "ФСК ЕЭС-Нижегородское пмэс зам. директора ^ начальник СУИС

256. Макушев Михаил Геннадьевич филиал ОАО "ФСК ЕЭС-Нижегородское ПМЭС руководитель группы ЛЭП

257. Кузнецов Владимир Сергеевич филиал ОАО "СО ЦДУ ЕЭС - Нижегородское РДУ начальник СРЗА А/

258. Бородкин Сергей Петрович филиал ОАО "ФСК ЕЭС-Нижегородское ПМЭС гл. специалист РЗ^

259. Путова Татьяна Евгеньевна ОАО "Инженерный Центр". ТГК 6. ведущий специалист СДНРЭ кР)Р1. Рабочая группа

260. Руководитель рабочей группы

261. Фамилия, Имя, Отчество организация должность подпись

262. Кудрявцев Дмитрий Михайлович филиал ОАО "ФСК ЕЭС-Нижегородское ПМЭС инженер 1 кат. группы ЛЭП1. Члены рабочей группы

263. Фамилия, Имя, Отчество организация должность Мдпись

264. Постоенко Юрий Константинович Институт Прикладной Физики Российской Академии Наук заведующий лабораторией ж

265. Петрухин Андрей Алексеевич филиал ОАО "ФСК ЕЭС-Нижегородское ПМЭС ведущий инженер СУИС с

266. Шанин Владимир Николаевич Институт Прикладной Физики Российской Академии Наук старший научный сотрудник

267. Кунаев Александр Институт Прикладной Физики ведущий ^337

268. Викторович Российской Академии Наук электроник

269. Смирнов Сергей Александрович Институт Прикладной Физики Российской Академии Наук младший научный сотрудник м1. Протоколпроверки приемников приемо-передающего и приемного комплектов лабораторного комплекса АЛИМП1. Объект испытаний.

270. Приемник приемо-передающего комплекта лабораторного комплекса АЛИМП (автоматический локационный искатель мест повреждений для линий электропередач).

271. Приемник приемного комплекта лабораторного комплекса АЛИМП (автоматический локационный искатель мест повреждений для линий электропередач).2. Цель испытаний.

272. Проверка приемника приемо-передающего комплекта лабораторного комплекса АЛИМП.

273. Проверка приемника приемного комплекта лабораторного комплекса АЛИМП.3. Оцениваемые показатели.31. аналого-цифровой преобразователь (АЦП);32. цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП);33. буферная память;34. порт передачи данных;35. синхронизация кадра.

274. Материально-техническое обеспечение испытаний.41. Аналоговый генератор.

275. Условия и порядок проведения испытаний.

276. Проверка приемника приемо-передающего комплекта лабораторного комплекса АЛИМП проводилась в лабораторных условиях.

277. Проверка приемника приемного комплекта лабораторного комплекса АЛИМП проводилась в лабораторных условиях.6. Результаты испытаний.

278. ШШи. ШЬЯл,:It 1 isBsli'>ssSi:-isffii^SMMlSis.^ё^ЙЦЙЙРрис. 1. Внешний вид платы приемника.рис.2. Структурная схема платы приемника.

279. Приемники приемо-передающего и приемного комплектов лабораторного комплекса АЛИМП обеспечивают измерение подаваемых на вход сигналов в соответствии с приведенными параметрами раздела 6 настоящего протокола.

280. Рабочей группе устранить недостаток, изложенный в разделе 7 настоящего протокола.1. Комиссия

281. Председатель комиссии /-у/ /

282. Фамилия, Имя, Отчество организация должность / П пЛрим/

283. Скоробогатов Александр Николаевич филиал ОАО "ФСК ЕЭС-Нижегородское пмэс главный инженер/1. Члены комиссии /

284. Фамилия, Имя, Отчество организация должность подпись

285. Терехин Александр Васильевич филиал ОАО "ФСК ЕЭС-Нижегородское ПМЭС зам. директора р начальник СУИС \

286. Макушев Михаил Геннадьевич филиал ОАО "ФСК ЕЭС-Нижегородское ПМЭС руководитель группы ЛЭП <

287. Кузнецов Владимир Сергеевич филиал ОАО "СО ЦДУ ЕЭС - Нижегородское РДУ начальник СРЗА

288. Бородкин Сергей Петрович филиал ОАО "ФСК ЕЭС-Нижегородское ПМЭС гл. специалист РЗА^

289. Путова Татьяна Евгеньевна ОАО "Инженерный Центр". ТГК 6. ведущий специалист СДНРЭ1. Рабочая группа

290. Руководитель рабочей группы

291. Фамилия, Имя, Отчество организация должность подпись

292. Кудрявцев Дмитрий Михайлович филиал ОАО "ФСК ЕЭС-Нижегородское ПМЭС инженер 1 кат. группы ЛЭП (Щ^г1. Члены рабочей группы

293. Фамилия, Имя, Отчество организация должность Подпись

294. Постоенко Юрий Константинович Институт Прикладной Физики Российской Академии Наук заведующий лабораторией (

295. Петрухин Андрей Алексеевич филиал ОАО "ФСК ЕЭС-Нижегородское ПМЭС ведущий инженер СУИС <

296. Шанин Владимир Николаевич Институт Прикладной Физики Российской Академии Наук старший научный сотрудник ,

297. Купаев Александр Викторович Институт Прикладной Физики Российской Академии Наук ведущий электроник

298. Смирнов Сергей Александрович Институт Прикладной Физики Российской Академии Наук младший научный сотрудник1. Протоколпроверки устройств синхронизации приемо-передающего и приемного комплектовлабораторного комплекса АЛИМП

299. Объект испытаний. 1.1. Устройства синхронизации приемо-передающего и приемного комплектов лабораторного комплекса АЛИМП (автоматический локационный искатель мест повреждений для линий электропередач).

300. Цель испытаний. 2.1. Проверка устройств синхронизации приемо-передающего и приемного комплектов лабораторного комплекса АЛИМП

301. Оцениваемые показатели. 3.1. Точность временной синхронизации.

302. Материально-техническое обеспечение испытаний. 4.1. Линия электропередач ВЛ 220 кВ Луч Этилен И. Краткая характеристика:

303. Опора ПБ220-4, У220-2, У220-2+9+5, У-220-2+9;

304. Транспозиция проводов в виду малой протяженности ВЛ не применялась.

305. В экспериментальном комплексе применены антенны GPS Bulet III (рис. 1,2) фирмы rimble.рис.1. Антенна 0Р8.рис.2. Антенна ОРБ, установленная на крыше здания.7. Замечания и рекомендации.8. Выводы.

306. Средства индикации и обработки лабораторного комплекса АЛИМП (автоматический локационный искатель мест повреждений для линий электропередач).2. Цель испытаний.

307. Оценка средств индикации и обработки лабораторным комплексом АЛИМП.3. Оцениваемые показатели.

308. Средства обработки регистрационных данных лабораторным комплексом АЛИМП.

309. Средства индикации лабораторного комплекса АЛИМП.

310. Материально-техническое обеспечение испытаний.

311. Персональный компьютер (Notebook): Windows ХР, Р4 2600 МГц, 256 Mb ОЗУ, 60 Gb, USB 2.0 порт, mouse.

312. Условия и порядок проведения испытаний.

313. Оценка средств индикации и обработки лабораторного комплекса АЛИМП проводились в лабораторных условиях.6. Результаты испытаний.

314. Низкоуровневое программное обеспечение разрабатывалось для контроллера С47С68013 и было необходимо при реализации функций управления приемо-передающим блоком и обработки команд персонального компьютера (ПК), транслируемым через USB-2.0 аорт.

315. Пользовательский интерфейс программного обеспечения (управления, индикации абораторного комплекса АЛИМП) изображен на рис.1. В левой части окна юльзовательского интерфейса:

316. Parameters установка параметров;

317. PPS выбор источника синхронизации GPS (Global position system - спутниковая истема позиционирования) или внутренний (SELF);

318. RATE 5 МГц (АЦП 14 р) или 2,5 МГц (АЦП-16 р);

319. ATT (HEX) число, определяющее аттенюацию входного сигнала;

320. NGTH число, определяющее количество временных отсчетов в одной еализации;

321. В качестве средств обработки результатов измерений по определению мест повреждений (ОМП) линий электропередач (ЛЭП) применяется внешний персональный компьютер с программным обеспечением лабораторного комплекса АЛИМП и пакетом программ МаШСАБ.

322. Объект испытаний. 1.1. Трасса исследуемой линии электропередач.

323. Цель испытаний. 2.1. Уточнение трассы исследуемой линии электропредач3. Оцениваемые показатели.

324. Длины пролетов исследуемой линии электропередач

325. Углы поворота трассы исследуемой линии электропередач

326. Материально-техническое обеспечение испытаний.

327. Линия электропередач ВЛ 220 кВ Луч Этилен II. Краткая характеристика:

328. Опора ПБ220-4, У220-2, У220-2+9+5, У-220-2+9;

329. Транспозиция проводов в виду малой протяженности ВЛ не применялась.

330. Картограф GPS (global position system спутниковая система позиционирования) шар 76.

331. Условия и порядок проведения испытаний. 5.1. Уточнение трассы проводились на линии электропередач В Л 220 кВ Луч Этилен I филиала ОАО "ФСК ЕЭС" Нижегородское ПМЭС.