DE2344772C3 - Meßverfahren und Anordnung zur Kabelfehler-Vorortung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßverfahren zur Kabelfehler- Vorortung auf der Grundlage des Impuls-Echo-Verfahrens, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mit diesem Verfahren werden Fehlerortungen an Kabeln und Freileitungen durchgeführt. Von einem Prüfgerät ausgehende, in Zeitfolge und Form genau definierte Impulse rufen an Stellen abweichenden Wellenwiderstandes, also an Fehlerstellen (Isolations-Fehler und -aderbrüche), rücklaufende Reflexionsspan nung hervor, die ihrer Herkunft nach deutlich durch Vorzeichen und Amplitude zu unterscheiden sind.

Wenn die Fortpflanzungs-Geschwindigkeit der Impulse für eine Leitung bekannt ist, die ja nur von der Dielektrizitäts-Konstante beeinflußt wird, dann sind die Laufzeiten des Impulses und der rücklaufenden Reflexionsspannung ein Maß für die Entfernung der Reflexionsstellen von der Meß-Stelle.

Die visuelle Darstellung der Impulse erfolgt mittels einer Braunschen Röhre, wo die Laufzeitunterschiede anhand eines Rastermaßstabes abgelesen werden können. Vor allem bei kürzeren Leitungen mit geringeren Laufzeiten ist es jedoch schwierig, einmalige Ablesungs- und Aufzeichnungs-Vorgänge visuell zu registrieren. Deshalb ist stets zusätzlich noch eine photographische Aufzeichnung mittels einer Kamera nötig, um das Ergebnis für eine nachträgliche Auswertung festzuhalten. Dieses Aufzeichnungs-Verfahren mit der Anordnung von Braunscher Röhre und Kamera ist aber aufwendig und teuer.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Meßverfahren und eine Anordnung zur Kabelfehler-Vorortung der angegebenen Gattung zu schaffen, welche — auch bei kürzeren Leitungen — eine genaue Registrierung des Kabelfehlers erlauben und gleichzeitig einfach in der Handhabung sind und wenig Aufwand benötigen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß bei einem Meßverfahren entsprechend den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs I. Die Lösung der Aufgabe hinsichtlich der Meßanordnung erfolgt entsprechend den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 2. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch diese Lösung wird zur Anzeige lediglich noch eine Anzeige-Lampe benötigt, welche aufleuchtet, wenn die Zeitdauer beider Signale übereinstimmt. Die vorgewählte Zeit der monostabilen Kippstufe ist «Habei ein Maß für die Laufzeit der Impulse. An der ermittelten Laufzeit kann über die Fortpflanzungi-Geschwindigkeit des Impulses auf dem Kabel der genaue Fehlerort ermittelt werden. Die vorgewählte Zeit kann dabei von einem Teiler genau abgelesen werden. Es kann jedoch auch eine Direktanzeige, z. B. über eine digitale Anzeige, die ermittelte Zeit abgelesen werden.

Vorteilhaft ist es, daß an den Ausgängen der Gatter zur Anzeige einer zu kurzen bzw. zu langen vorgewählten Zeit des monostabilen Multivibrators jeweils eine Anzeigelampe vorgesehen ist Die Impulslängen werden auf diese Weise optisch angezeigt. Nach dieser Anzeige richtet sich dann die vorwählbare Zeit der monostabilen Kippstufe bei einer erneuten Impuls-Eingabe.

Anstelle einer manuellen Nachregelung der vorgewählten Zeit der monostabilen Kippstufe, welche dem Gleichstrom-Signal entspricht, kann auch eine automatische Nachführschaltung bezüglich der Impulslängen-Differenz der monostabilen und der bistabilen Kippstufe vorgesehen sein. Die einmal vorgewählte Zeit der monostabilen Kippstufe über ein Zeitglied kann entweder zu kurz oder zu lang sein, verglichen mit der Einschaltdauer des bistabilen Multivibrators, welcher das Wechselstromsignal erzeugt. Die Impulslängen-Abweichungen können dann mittels Spannungs-Vergleicher und Zählglieder ermittelt werden und in Form einer Spannung, einer Kapazität, eines Widerstandes usw. dem Zeitglied zugeführt werden, welches dann aufgrund dieser Korrektur-Signale den richtigen Zeitwert abgibt.

An den Ausgängen der Gatter kann aber auch ein Galvanometer vorgesehen sein. Je nach vorgewählter Zeit, welcher der Impulslaufzeit proportional ist, zeigt das Galvanometer, welches vorzugsweise von einem Nullpunkt in der Skalenmitte ausgeht, einen Ausschlag nach links oder nach rechts. Bei Übereinstimmung der Zeitdauer sowohl des Wechselstrom-Impulses aufgrund des Echos als auch der vorgewählten Zeitdauer der monostabilen Kippstufe, zeigt das Galvanometer keinen Ausschlag,

Bei Verwendung eines Impuls-Generators anstelle eines Gleichstrom-Generators kann das Meßverfahren auch für niederohmige Kabelfehler verwendet werden. Durch fortwährende Impuls-Eingabe kann so durch stete Veränderung der Zeit der monostabilen Kippstufe eine gleiche Einschaltdauer für beide Signale erreicht werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs-Beispieles mit einer Zeichnung näher erläutert:

Die Figur zeigt die schematische Darstellung des Meßverfahrens mit Anordnung einer stark vereinfachten elektrischen Schaltung.

Ein Gleichspannungs-Generator 1 lädt über einen variablen Vorwiderstand 2 das fehlerhafte Kabel, d. h. dessen Kapazität 3, auf. Bei Erreichen der Durchschlagsspannung am Fehler 4 entlädt sich die aufgeladene Kabel-Kapazität 3 und die Eingangs-Spannung zwischen Ader und Mantel bricht zusammen. Am Fehlerort 4 entsteht nun ein Impuls, der sowohl zum Kabelende als auch zum Kabelanfang 5 zurückläuft und über die Teiler-Kombination 6 und 7 auf brauchbare Werte herabgesetzt wird. Dieser Impuls startet eine monostabile Kippstufe 8 und eine bistabile Multivibratorstufe 9. Die Zeitdauer der monostabilen Kippstufe 8 kann durch einen Zeitregler 10 veränderlich gehalten werden.

Bekanntlich fällt eine gestartete monostabile Kippstufe nach Ablauf einer vorgewählten Zeit in ihren ursprünglichen Schaltzustand zurück. Bei einer bistabilen Multivibratorstufe erfolgt die Rückstellung jedoch erst durch einen zweiten von außen zugeführten Impuls.

Nachdem durch den ersten Impuls, der an der Kabelfehlerstelle 4 erzeugt wird, beide Multivibratorstufen 8 und 9 aus ihrer ursprünglichen Lage geschaltet werden, wird der gleiche Impuls vom Kabelanfang wieder auf den Kabelfehler reflektiert, der zu diesem Zeitpunkt noch gezündet ist und damit einen niederohmigen Übergangswiderstand darstellt Dieser niederohmige Übergangswiderstand wiederum reflektiert den Echo-Impuls und schickt ihn erneut zum Kabelanfang 5 zurück, wo er durch den Teiler 6 und 7 nochmals verkleinert wird. Dieser zweite Impuls hat nun die Entfernung II,d.h. von Kabelanfang 5 bis Kabelfehler 4, zweimal zurückgelegt und schaltet nun die bistabile Kippstufe 9 zurück.

Die beiden Ausgänge der Kippstufe 8 und 9 sind in einem Gatter 12 und 13 leitend und bewirken ein Aufleuchten der Lampe 15.

Ist die vorgewählte Zeit der monostabilen Kippstufe länger als die Impuls-Laufzeit und damit eine kürzere Einschaltdauer der bistabilen Kippstufe, so leuchtet die Lampe 16 auf.

Durch wenige Messungen ist es nun möglich, durch eine entsprechende Zeitwahl der monostabilen Kippstufe die genaue Impulslaufzeit dadurch festzustellen, daß

ίο die mittlere Lampe 15 zum Aufleuchten gebracht wird. Aus der ermittelten Laufzeit kann über die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Impulses auf dem Kabel der genaue Fehlerort ermittelt werden.

Die genaue Zeiteinstellung der monostabilen Kippstufe kann durch Stufenschalter und variable Zeit-Verlängerungswerte oder durch den Decodierschalter Yl bewirkt werden. Bei der Benutzung eines Decodierschalters besteht die Möglichkeit der Digitalanzeige des vorgewählirn Meßwertes.

Für eine automatische Nachregelix^g der eingestellten Zeit der monostabilen Kippstufe köm?;n Korrektur-Signale verwendet werden, die aus der Differenz der Einschaltdauer des monostabilen und des bistabilen Multivibrators gewonnen werden. Vorzugsweise wird dabei je *sach Impulslängendifferenz eine negative oder positive Spannung erzeugt. Diese Korrekturspannung wird entweder direkt dem Zeitglied zugeführt oder erst in ein kapazitives oder ohmsches Äquivalent umgewandelt, um dann dem Zeitglied des monost&bilen Vibrators zugeführt zu werden. Nach zwei Messungen kann so durch automatische Beeinflussung des Zeitgliedes schon der richtige Laufzeitwert gefunden werden, was sich durch Aufleuchten der Lampe 15 bemerkbar macht.

Wird jedoch anstelle des Gleichstrom-Generators 1 ein Impuls-Generator benutzt, so kann das gleiche Meßverfahren auch an niederohmigen Kabelfehlern benutzt werden. Dazu werden vom Impuls-Generator Impulse in das Fehler-Kabel eingegeben, die am Fehler-Widerstand (der in diesem Fall niederohmig ist) reflektieren und ebenfalls den Teilern 6 und 7 zugeführt werden. Der ausgehende Impuls löscht die bistabile Kippstufe.

Durch fortwährende Impuls-Eingabe kann damit als Auswertung der unterschiedlichen Eir.schaltzeiten der

ή beiden Kippstufen 8 und 9 das Gatter 12 und 13 eine Spannung abgeben, die von einem Galvanometer angezeigt wird. Ist die monostabile Kippstufe auf eine kürzere als die Impulslaufzeit eingestellt, so zeigt das Galvanometer nach links. Bei Zeitgleichheit der monostabilen und bistabilen Kippstufe erfolgt kein Ausschlag und bei längerem Einschaltdauern der monostabilen Kippstufe gegenüber der bistabilen schlägt das Galvanometer nach rechts aus. Damit besteht die Möglichkeit, den Kabelfehler durch stetige

μ Veränderung der Zeit der monostabilen Kippstufe genauestens einzumessen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche;

1. Meßverfahren zur Kabelfehler-Vorortung auf der Grundlage des Impuls-Echo-Verfahrens, wobei am Kabelanfang eine Gleichspannung zur Erzeugung eines Überschlags am Fehlerort an das zu untersuchende Kabel angelegt und der an der Fehlerstelle erstmals reflektierte Impuls zur Einschaltung eines Kurzzeitmessers und der erneut to reflektierte Impuls zum Ausschalten des Kurzzeitmessers verwendet wird und aus der ermittelten Zeit die Entfernung zur Fehlerstelle ermittelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer bis zum Eintreffen des Echoimpulses mit der '5 vorgewählten Einschaltdauer des Gleichspannungssignals verglichen wird und daß bei Obereinstimmung eine Anzeige, z. B. durch eine Lampe (15), erfolgt

2. Meßanordnung zur Durchführung des Verfah- x> rens nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich der Einschaltdauer des Gleichspannungssignals mit der Zeitdauer bis zum Eintreffen des Echoimpulses erfolgt durch eine am Kabelanfang (5) erfolgende kapazitive Auskopplung des Echoimpulses aus dem Kabel uryi Zuführung an eine Parallelschaltung aus einem monostabilen Multivibrator (8) mit vorwählbarer Zeitdauer und einem bistabilen Multivibrator (9), deren Ausgänge mit Gattern (12, 13) verknüpft sind, welche die *> Anzeige-Lamf;3 (15) ansteuern.

3. Meßanordnung nach A.i^cpruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgängen der Gatter (12,13) zur Anzeige einer zu kurr^n bzw. zu langen vorgewählten Zeit des monostabiten Multivibrators ^ (8) jeweils eine Anzeigelampe (14, 16) vorgesehen ist.

4. Meßanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig von der Impulslängendifferenz des Wechselstrom- und des Gleich- -»o strom-Signals Korrektur-Signale erzeugt werden, die zur Korrektur des Zeitgliedes (10) des monostabiten Multivibrators (8) vorgesehen sind.

5. Meßanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgängen der Gatter ^ (12,13) ein Galvanometer vorgesehen ist.

6. Meßanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorwählbare Einschaltdauer des monostabilen Multivibrators zur digitalen Anzeige vorgesehen ist

7. Meßanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Fehler-Impulse ein Gleichstrom-Generator oder ein Impuls-Generator vorgesehen sind.

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