DE3027800A1

DE3027800A1 - Verfahren zur unterdrueckung von stoerspannungen bei messungen mit gleichstrom-murray-brueckenschaltungen und zur messung des fehlerwiderstandes bei der fehlerortmessung

Info

Publication number: DE3027800A1
Application number: DE19803027800
Authority: DE
Inventors: Udo 5000 Biedermann; Klaus Dipl.-Ing. 5060 Bergisch-Gladbach Volkmann
Original assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1980-07-23
Filing date: 1980-07-23
Publication date: 1982-02-18
Also published as: GB2080957B; GB2080957A; DE3027800C2; FR2487525A1; FR2487525B1

Description

Pl 4574 * 22.07.80

Verfahren zur Unterdrückung von Störspannungen bei Messungen mit Gleichstrom-Murray-Brückenschaltungen an Kabeln und zur Messung des Fehlerwiderstandes bei der Fehlerortmessung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterdrückung von Störspannungen bei Messungen mit Gleichstrom-Murray-Brückenschaltungen an Kabeln mit einer spannungsstabilisierten Meßspannungsquelle und zur Messung des Fehlerwiderstandes bei der Fehlerortmessung.

In den Adern von verlegten Kabeln treten durch induktive Einkopplung von FremdSpannungen häufig hohe Störspannungen mit den Frequenzen 50 Hz und 16 2/3 Hz auf. Es handelt sich dabei im wesentlichen um Gleichtaktspannungen. Gleiche Adern desselben Kabels führen dabei gegen einen beliebigen Meßpunkt glei ehe Spannungen, bei gleicher Belastung der beiden Adern führen sie keine Spannung gegeneinander. Beim Orten von Isolationsfehlern werden die zur Messung benutzten Adern durch die Meßschaltung in der Regel unsymmetrisch belastet, so daß auch Spannungen von mehreren Volt zwischen den zur Messung benutzten Adern auftreten können. Bei der Fehlerortung mit einer bekannten Murray-Meßbrücke liegt diese Spannung zwischen den beiden zu messenden Adern am Eingang des Nullindikators und bewirkt häufig eine Verfälschung der Meßergebnisse.

130067/0240

Pl 4574 * 22.07.80

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Auswirkung von Storspannungen bei der Fehlerortung wesentlich zu vermindern und das Auftreten Gegentaktspannungen zwischen den Meßadern weitgehend zu verhindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stabilisierung der Meßspannungsquelle mit geringem Innenwiderstand für Gleichspannung, aber hohem Innenwiderstand für Wechselspannungen ausgeführt wird. Eine Ausgestaltung der Erfindung ist im Unteranspruch 2 angegeben.

Bei der Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ergibt sich eine Möglichkeit, die Fehlerortung weiterhin dadurch zu vervollkommenen, daß.der absolute Wert des Fehlerwiderstandes gemessen werden kann. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist in Anspruch 3 angegeben. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch h kann der Fehlerwiderstand in einem logarithmischen Maßstab, also über einen relativ großen Meßbreich angezeigt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Die einzige Figur zeigt schematisch eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Unterdrückung von Störspannungen zur Messung des Fehlerwiderstandes. Im oberen Teil der Figur ist ein fehlerhaftes Kabel mit der gesunden Ader b, ihrem Aderwiderstand Rb und der fehlerhaften Ader a angedeutet. Der Widerstand der fehlerhaften Ader a bis zum Fehlerort ist mit Rx bezeichnet, der Widerstand der Ader a bis zum fernen Kabelende mit Ry. Am fernen Ende des Kabels sind die beiden Adern a und b miteinander verbunden. Der Widerstand der Fehlerstelle gegen Erde ist mit RF gezeichnet. An den Anfangender zu messenden Adern a und b ist die Murray-Meßbrücke mit ihrem Abgleichpotentiometer P und dem Nullinstrument N gezeigt. Die Meßspannung wird von einer Meßspannungsquelle Um geliefert, die im Beispiel als

13ÖÖ67/0H0

BAD ORIGINAL

Pl 4574 9 22.07.80

Batterie angedeutet ist. Für die Messung größerer Kabellängen mit hohen Aderwiderständen oder für die Messung großer Fehlerwiderstände RF kann die Meßspannungsquelle Um durch eine zusätzliche Spannungsquelle Uz ergänzt werden, wie im Beispiel dargestellt. Der negative Pol der Meßspannungsquelle Um liegt über eine Schaltung zur Spannungsstabilisierung am Schleifer des Abgleichpotentiometers P, der positive Pol liegt an Erde E und somit am erdseitigen Ende des Fehlerwiderstandes RF. Der Weg des Meßstromes vom positiven Pol der Meßspannungsquelle über die Erde E, den Fehlerwiderstand RF, über die Meßschaltung, den Schleifer des Potentiometers P zum Kollektor C des Längstransistors T, dessen Emitters E, den Begrenzungswiderstand R2, den Operationsverstärker V zum negativen Pol der Spannungsquelle ist außerhalb der Meßschaltung durch einen verstärkten Linienzug gekennzeichnet. Vom Kollektor C des Transistors T wird eine Gegenkopplungsspannung abgegriffen und über das RC-Glied aus dem V/iderstand Rl und dem Kondensator Cl an den invertierenden Eingang des Verstärkers V geführt.

Es ist nun erkennbar, daß zwei auf den Kabeladern a und b induzierte, gleich große Spannungen bei direktem Anschluß des Abgleichpotentiometers P an die Meßspannungsquelle Um durch die Brückenschaltung mit verschiedenen Widerständen belastet werden, wodurch am Nullinstrument N beträchtliche Spannungsdifferenzen von mehreren Volt auftreten können. Sie können das Meßergebnis erheblich verfälschen und in vielen Fällen eine Messung völlig unmöglich machen. Die gezeigte Stabilisierungsschaltung aus dem Transistor T und dem Verstärker V simuliert nun, ihrem Zweck entsprechend,einen niedrigen Innenwiderstand der Spannungsquelle Um für Gleichstrom, stellt jedoch für Wechselstrom oberhalb einer durch das RC-Glied Rl, Cl bestimmten Grenzfrequenz einen gegenüber allen-Widerständen in der Meßschaltung sehr hohen Widerstand dar. Damit ist das zu messende Aderpaar symmetrisch abgeschlossen, eine Umwandlung der auf den Adern vorhandenen Gleichtaktspannung in eine Gegentaktspannung und damit.eine Verfälschung des Meßergebnisses wird weitgehend vermieden.

130067/0240

Pl 4574 * 22.07.80

Eine weitere Meßunsicherheit ergibt sich dadurch, daß die Größe des Fehlerwiders tandes RF. sich während der Messung verändern kann. Es ist daher nützlich, während der Fehlerortung den Wert des Fehlerwiderstandes zu beobachten. In der in der Figur dargestellten Schaltung ist der Meßstrom durch die Verwendung einer konstanten Meßspannung dem Fehlerwiderstand RF umgekehrt proportional. Eine beispielsweise am Begrenzungswiderstand R2 abgegriffene Spannung könnte daher als Maß für den Fehlerwiderstand verwendet werden. Da sich der Wert des Fehlerwiderstandes aber während einer Fehlerortung über mehrere Zehnerpotenzen ändern kann, währe eine solche Beobachtung nur bei einer logarithmischen Anzeige des Fehlerwiderstandes ohne Schwierigkeiten möglich. Nun ist allgemein bekannt, daß die Spannung zwischen Basis B und Emitter E eines Transistors T in Basisschaltung dem Logarithmus des über Kollektor C und Emitter E fließenden Stromes ist. Wird also in der dargestellten Schaltung die Basis-Emitter Spannung des Transistors T durch das Anzeigeinstrument I gemessen, ergibt sich aus der Anzeige bei entsprechender Skaleneichung eine Darstellung des Fehlerwiderstandes RF in einem für die Messung besonders nützlichen logarithmischen Maßstab. In der Praxis wird man die Basis-Emitter-Spannung des Transitors T über einen Impedanzwandler und einen Meßverstärker zur Anzeige ' bringen. Wird für die Impedanzwandlung ein dem Transistor T gleicher, in der Figur nicht dargestellter weiterer Transistor verwendet, der thermisch mit dem Transistor T so verbunden ist, daß er die gleiche Temperatur annimmt wie dieser, ergibt sich damit die Möglichkeit, die Abhängigkeit des Anzeigewertes von der Temperatur des Transistors T zu kompensieren. Für diesen Zweck eignen sich besonders im Handel befindliche Anordnungen mit zwei gleichen Transistoren in einem Gehäuse. Auf eine Darstellung der Schaltungseinzelheiten für die geschilderte Aufbereitung der Meßspannung wurde verzichtet, da sie an sich bekannt sein dürfte.

130067/0240

Claims

Pl 4574 .' .λ 22.07.80

Patentansprüche:

/ IJ Verfahren zur Unterdrückung von Störspannungen bei Messungen ^K^ mit Gleichstrom-Murray-Brückenschaltungen an Kabeln, mit einer spannungsstabilisierten Meßspannungsquelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierung der Meßspannungsquelle (Um) mit geringem Innenwiderstand für Gleichspannung, aber hohem Innenwiderstand für Wechselspannungen ausgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierung der Meßspannungsquelle (Um) über einen Längstransistor (T) und einen gegengekoppelten Operationsverstärker (V) erfolgt, und daß die Gegenkopplung des Verstärkers (V) durch ein RC-Glied (Rl, Cl) zwischen dem Ausgang des Transistors (T) und dem invertierenden Eingang (-) des Verstärkers (V) derart frequenzabhängig gestaltet wird, daß die Stabilisierung für Gleichspannung voll wirksam ist, für Wechselspannungen oberhalb der durch das RC-Glied (Rl, Cl) bestimmten Grenzfrequenz aber aussetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennz e 1 c h η e t, daß eine vom Meßstrom abhängige und somit etwa vom Fehlerwiderstand (RF) umgekehrt abhängige Spannung gemessen und als Meßwert für den Fehlerwiderstand (RF) benutzt wird.

130Q67/0240

BAD ORIGINAL

Pl 4574 2 22.07.80
4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspannung für den Fehlerwiderstand (RF) zwischen Basis (B) und Emitter (E) des Längstransistors (T) abgenommen wird.

13ÖÖ67/02A0

BAD ORiGiNAL