DE814612C - Measurement method for the local determination of capacitive couplings in telecommunication lines - Google Patents

Description

Meßverfahren zur örtlichen Bestimmung kapazitiver Kopplungen in Fernmeldeleitungen Eine einwandfreie Übertragung in Fernmeldeleitungen, insbesondere in mehrpaarigen Fernmeldekabeln, ist nur gewährleistet, wenn alle Paare glatt (homogen) und kopplungsfrei sind. Solche Kopplungen sind überwiegend kapazitiver Natur. Sie treten z. B. auf; wenn an einer Stelle ein Ausgleichkondensator, wie sie zum Ausgleich der natürlichen Kopplungen eingebaut werden, schadhaft wird, oder wenn eine Lötstelle Übergangswiderstand hat, oder in besonders starkem Maße bei Adervertauschungen. Kopplungsfehler wurden bisher mit Wechselstrom eingemessen, örtlich bestimmt, wobei in Abhängigkeit von der Frequenz der Wellenwiderstand der Leitung oder der Phasenwinkel bis zum Fehlerort ermittelt wird. Diese Messungen erfordern einen erheblichen Aufwand an Meßgeräten und Berechnungen und sind daher schwierig und zeitraubend.Measurement method for the local determination of capacitive couplings in telecommunication lines A perfect transmission in telecommunication lines, especially in multi-pair lines Telecommunication cables, is only guaranteed if all pairs are smooth (homogeneous) and free of coupling are. Such couplings are predominantly of a capacitive nature. You step z. B. on; if at one point a compensation capacitor, as used to balance the natural Couplings are built in, becomes defective, or if a solder joint has contact resistance has, or to a particularly large extent in the case of interchanging cores. Pairing errors were previously measured with alternating current, determined locally, depending on the frequency, the characteristic impedance of the line or the phase angle up to the fault location is determined. These measurements require a considerable amount of measuring equipment and calculations and are therefore difficult and time consuming.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Anwendung zweier einfacher Brückenschaltungen zum Einmessen solcher Unregelmäßigkeiten. Sie werden bei kurzen, unbespulten Leitungen, bis etwa 3 km, mit gewöhnlichem Wechselstrom von etwa 8oo Hz (Summerstrom), bei längeren und bei allen bespulten Leitungen mit Gleichstromstößen betrieben. Zur Nullanzeige dient dabei im ersten Falle ein Hörer, im anderen ein Spiegelgalvanometer.The subject of the present invention is the application of two simple ones Bridge circuits to measure such irregularities. You will be short, uncoiled lines, up to about 3 km, with normal alternating current of about 800 Hz (buzzer current), with longer cables and with all coiled cables with direct current surges operated. In the first case, a handset is used to display the zero, in the other a handset Mirror galvanometer.

Das Wesen der Erfindung ist in Bild i dargestellt. Zwischen den Adern ib und 2a besteht eine Kopplung c', weil z. B. an dieser Stelle die Verbindung zu einem Ausgleichkondensator nach ia abgerissen ist. Die natürlichen Kapazitäten sind als Kondensatoren c dargestellt.The essence of the invention is shown in Figure i. Between the veins ib and 2a there is a coupling c ', because z. B. at this point the connection to a compensation capacitor is torn off according to general rule. The natural capacities are shown as capacitors c.

Erfindungsgemäß legt man die beiden Adern ia/b an zwei Arme einer Meßbrücke, die dritte Ader 2a, mit der die Kopplung besteht, in die Stromdiagonale. In Bild ia ist eine- Brücke mit Schleifdraht dargestellt, an deren Stelle -aber auch die bekannte Murrayanordnung (Bild rb) verwendet werden kann. Ferner kann man in bekannter Weise Hörer und Stromquelle miteinander vertauschen und, .wie schon eingangs erwähnt, nach Bedarf Gleichstrom und Spiegelgalvanometer verwenden. Besteht eine Kopplung zur Erde, so ist die Ader 2a durch eine Erdverbindung zu ersetzen.According to the invention, the two wires ia / b are placed on two arms of one Measuring bridge, the third wire 2a, with which there is the coupling, in the current diagonal. In picture ia a bridge with sliding wire is shown, others Position - but the well-known Murray arrangement (Fig. Rb) can also be used. Furthermore, the receiver and power source can be interchanged in a known manner and, as already mentioned, direct current and mirror galvanometer as required use. If there is a connection to earth, wire 2a is connected to earth to replace.

Ein Phasenwinkel, der vorzugsweise vom Leitungswiderstand oder von Isolationsmängeln der Adern herrührt, kann durch die an sich bekannten Ausgleichmittel beseitigt werden, z. B. durch den in Bild ia angedeuteten Hilfszweig HZ. A phase angle, which preferably originates from the line resistance or from insulation deficiencies in the wires, can be eliminated by compensating means known per se, e.g. B. by the auxiliary branch HZ indicated in picture ia.

Nach Nullabgleichüng besteht die Beziehung a': b' = c : (c+c'). (i) Schließt man nun die Adern ia/b am Ende kurz und gleicht erneut ab, so erhält man die Werte a und b. Hieraus ergibt sich, wenn l 'die ganze Kabellänge und lx die Länge bis zum Fehlerort bedeuten, mit a+b = a'+b' = s Bei der Brückenanordnung nach Bild ib ergibt sich mit a/b = v und a'/b' = z' Bei Messung mit geschlossener Schleife können theoretisch auch magnetische Köpplungen wirksam werden. Sie sind aber bedeutungslos, weil vorausgesetzt wird; daß die natürlichen, durch Fabrikationsmängel verursachten Restkopplungen im Vergleich zur Fehlerkopplung an sich nur klein sind, und weil ihr magnetischer Anteil nur einen kleinen Bruchteil der Restkopplungen ausmacht.After zero adjustment the relationship a ': b' = c: (c + c ') exists. (i) If you now short-circuit the wires ia / b at the end and adjust again, you get the values a and b. This means that if l 'is the entire cable length and lx is the length to the fault location, with a + b = a' + b ' = s With the bridge arrangement according to Fig. Ib, with a / b = v and a '/ b' = z ' When measuring with a closed loop, magnetic couplings can theoretically also become effective. But they are meaningless because they are presupposed; that the natural residual couplings caused by manufacturing defects are only small per se compared to the faulty coupling, and because their magnetic component makes up only a small fraction of the residual couplings.

Zur Ableitung der Gleichung (2) ist in Bild 2 die Meßschleife ia/b als gerade Linie gezeichnet. Die beiden Leitungskapazitäten c kann man sich in der Mitte als gemeinsame Kapazität 2c vereinigt denken. Über diese Kapazität und die Kopplungskapazität c' fließt beim Brückenabgleich mit geschlossener Schleife der Meßstrom derart, als wenn nur eine gemeinsame Kapazität C vorhanden wäre. Der Punkt P, an dem diese wirksam ist, ergibt sich aus der Beziehung p : q = C': 2c, woraus mit p+q = r - x folgt Mit der Festlegung des Punktes P ist nun nach dem Brückengesetz a : b = (r - p) : (r 4- p), woraus folgt Setzt man diesen Wert von p in (4) ein, so erhält man In Bild 3 wird die Kopplung durch einen in ia vorhandenen zusätzlichen Widerstand R, z. B. Lötfehler, hervorgerufen. Da R keine Kapazität hat, wirkt R sich so aus, als wenn in ib eine dem Widerstand R entsprechende zusätzliche Kapazität c'=CR/r wirksam wäre. Das Gewicht dieser Kapazität erkennt man aus einer Brückenmessung bei am Ende geerdeter Meßschleife. Es ist a' : b' = r : (r + R) und demnach Aus.-einer zweiten Messung mit erdfreier Meßschleife ergibt sich, ähnlich wie in Bild i, der Angriffspunkt P der vereinigten Kapazität C, und. die weitere Durchrechnung führt daher zur gleichen Meßformel (2).To derive equation (2), the measuring loop ia / b is drawn as a straight line in Figure 2. The two line capacitances c can be thought of as combined in the middle as a common capacitance 2c. During bridge balancing with a closed loop, the measuring current flows through this capacitance and the coupling capacitance c 'as if only one common capacitance C were present. The point P at which this is effective results from the relationship p : q = C ': 2c, from which follows with p + q = r - x With the definition of the point P, according to the bridge law, a: b = (r - p) : (r 4- p), from which it follows Inserting this value of p into (4) one obtains In Figure 3, the coupling is achieved by an additional resistor R, e.g. B. solder defects caused. Since R has no capacitance, R acts as if an additional capacitance c '= CR / r corresponding to the resistance R were effective in ib. The weight of this capacitance can be seen from a bridge measurement with the measuring loop grounded at the end. It is a ': b' = r: (r + R) and accordingly From a second measurement with a floating measuring loop, the point of application P of the combined capacitance C, and. further calculation therefore leads to the same measurement formula (2).

Statt der Erde kann auch hier eine Hilfsader als Diagonalverbindung dienen.Instead of the earth, an auxiliary wire can also be used as a diagonal connection to serve.

Bild 4 zeigt als weiteres Beispiel die Anwendung der Meßschaltung bei einer Adervertauschung. Von den beiden Paaren ia/b und 2a/b sind auf der Strecke y die Adern ib upd 2a-verschaltet, wodurch eine Kopplungskapazität entsteht, die man sich als zwei Kondensatoren c' in der Mitte der Kopplungsstrecke vorstellen kann. Von diesen ist die untere schwächer wirksam, wenn die Ader 2b isoliert ist. Sie wird ganz unwirksam, wenn man 2b über die gestrichelte Linie mit dem verschiebbaren' Brückeneckpunkt verbindet, weil sie dann die gleiche Spannung wie ib erhält.As a further example, Fig. 4 shows the application of the measuring circuit in the event of a swap of the cores. Of the two pairs ia / b and 2a / b are on the line y the cores ib upd 2a-interconnected, creating a coupling capacitance that can be imagined as two capacitors c 'in the middle of the coupling path can. Of these, the lower one is less effective when core 2b is insulated. It becomes completely ineffective if you move 2b over the dashed line with the movable ' Bridge corner point connects because it then receives the same tension as ib.

Nimmt man die natürlichen Leitungskapazitäten von ia/b nach 2a bei geschlossener Schleife wieder als am Ende zu 2c vereinigt an, so hat man ähnliche Verhältnisse wie in Bild i und 2. Der Abstand lm bis zur Mitte der verschalteten Strecke ergibt sich daher entsprechend Gleichung (2) zu Bei dieser Messung kann die magnetische Kopplungsspannung das Meßergebnis je nach de; Länge der unpaarigen Strecke etwas fälschen. Das hat praktisch aber wenig Bedeutung, weil die Vertauschungen nur in Lötmuffen liegen können und kleine meßtechnische Ungenauigkeiten die Bestimmung dieser Muffen nach dem Planzeug daher nicht beeinträchtigen. Außerdem kann der Meßfehler durch eine Gegenmessung ausgeglichen werden. Um nun die Vertauschungsstelleri (Lötstellen) zu ermitteln, braucht man die Länge von y. Diese erhält man durch zwei Messungen nach Bild 5a und 5b, bei denen die Meßbrücke das eine Mal paarig, das andere Mal unpaarig angelegt wird. Versteht man unter c hier die kilometrischen natürlichen Kapazitäten der Adern ialb gegen 2a, unter m den Kopplungsfaktor der unpaarigen Strecken, so erhält man aus den beiden Messungen Die Schaltungen nach Bild 5 kann man natürlich auch bei einfacher Vertauschung ohne Rücktausch auf der Strecke anwenden. Man erhält dann ohne weiteres die Entfernung der Vertauschungsstelle vom Kabelende.If one assumes the natural line capacitances from ia / b to 2a with a closed loop again as combined at the end to 2c, then one has similar conditions as in figs. 2) too In this measurement, the magnetic coupling voltage can affect the measurement result depending on the de; Falsify the length of the unpaired route a little. This is of little practical importance, however, because the interchanges can only be in soldering sleeves and small measurement inaccuracies therefore do not affect the determination of these sleeves according to the plan. In addition, the measurement error can be compensated for by a counter measurement. In order to determine the swap positions i (soldering points), one needs the length of y. This is obtained by two measurements according to Fig. 5a and 5b, in which the measuring bridge is placed one time paired, the other time unpaired. If one understands under c here the kilometric natural capacities of the veins ialb against 2a, under m the coupling factor of the unpaired sections, then one obtains from the two measurements The circuits according to Figure 5 can of course also be used on the route with a simple exchange without being exchanged. The distance of the interchangeability point from the cable end is then obtained without further ado.

Die Schaltung nach Bild 4 kann man auch bei an sich unverschalteten Paaren anwenden, um festzustellen, ob die Adern längssymmetrisch (homogen, glatt) sind. Zu dem Zweck schließt man z. B. wie in Bild 51) die Meßbrücke unpaarig an und erzeugt somit eine künstliche Kopplung. Sind die Adern glatt, so ergibt sich die Wirkung einer in der Mitte der Leitungslänge vorhandenen Kopplungskapazität. Aus den beiden Messungen nach Bild i muß sich somit nach Gleichung (2) die halbe Leitungslänge ergeben. Ungleichmäßigkeiten, die z. B. durch Einbau eines Ersatzstücks von abweichender Kapazität oder unterschiedlichem Widerstand entstehen, machen sich durch ein abweichendes Meßergebnis bemerkbar.The circuit according to Figure 4 can also be used with pairs that are not actually connected to determine whether the wires are longitudinally symmetrical (homogeneous, smooth). For this purpose one includes z. B. as in Fig. 51) the measuring bridge unpaired and thus creates an artificial coupling. If the wires are smooth, the effect is that there is a coupling capacitance in the middle of the line length. The two measurements according to Figure i must therefore result in half the line length according to equation (2). Irregularities that occur e.g. B. by installing a replacement piece with a different capacity or resistance, make themselves noticeable by a different measurement result.

Handelt es sich nur um sehr schwache Kopplungen, so ist ihr Gewicht im Verhältnis zu den natürlichen j Kapazitäten nur gering, was sich darin ausdrückt, daß a' nur wenig kleiner als b' ist und dementsprechend der Unterschied von a und b noch kleiner. Dadurch wird das Meßergebnis ungenau. Man kann aber in allen Fällen die natürlichen Kapazitäten durch einen kleinen Kunstgriff z. T. unwirksam machen, indem man nämlich in Bild i, 2, 4 und 5 den beweglichen Brückeneckpunkt erdet. Dann fließen nach Bild 6 die über C, gehenden Teilströme zur Erde ab, ohne die Brückenarme zu berühren. Dadurch sind nur noch die Kapazitäten Ca, C, wirksam, die etwa ein Drittel der Gesamtkapazität ausmachen; c' fällt somit mehr ins. Gewicht.If the couplings are only very weak, their weight in relation to the natural j capacities is only small, which is expressed in the fact that a 'is only slightly smaller than b' and accordingly the difference between a and b is even smaller. This makes the measurement result inaccurate. But you can in all cases the natural capacities by a little trick z. T. make it ineffective by grounding the movable bridge corner point in pictures i, 2, 4 and 5. Then, as shown in Figure 6, the partial currents flowing through C, flow to earth without touching the bridge arms. As a result, only the capacities Ca, C, are effective, which make up about a third of the total capacity; c 'is therefore more insignificant. Weight.

Will man die natürlichen Kapazitäten ganz ausschalten, so muß man nach Bild 7 die Meßspannung symmetrisch gegen Erde an das koppelnde Paar anlegen. Wegen der Verdrallung besteht dann keine Kopplung zmischen salb und 2a/b außer über die Kopplungskapazität c'. Demnach ergibt sich 'bei Brückengleichgewicht Dies folgt auch aus Gleichung (2) für' den Fall a' -- O. Sind zufällig zwei Kopplungen verschiedener Art vorhanden, so kann man sie meistens durch eine zweckentsprechende Anordnung einzeln bestimmen. In Bild 8a ist z. B. die Kopplung c' unwirksam, weil sie praktisch unter keinem Spannungsunterschied steht, während in 8b nur c' wirksam ist, weil R in der Diagonale liegt.If you want to switch off the natural capacities completely, you have to apply the measuring voltage symmetrically to earth to the coupling pair as shown in Fig. 7. Because of the twist, there is then no coupling between salb and 2a / b except via the coupling capacitance c '. Accordingly, we get 'with bridge equilibrium This also follows from equation (2) for 'the case a' - O. If two couplings of different types happen to be present, they can usually be determined individually by an appropriate arrangement. In Fig. 8a z. B. the coupling c 'ineffective because it is practically not under any voltage difference, while in FIG. 8b only c' is effective because R lies in the diagonal.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE: i. Meßverfahren zum Einmessen, Bestimmen des Fehlerorts, von Kopplungen in Fernmeldeleitungen mit Hilfe von Wechselstrom- oder Gleichstromstößen in Brückenschaltung, bei der die beeinflußte Doppelader oder deren Kapazitäten zwei Arme des Brückenvierecks bilden, während die koppelnde Ader in oder an einer Diagonale liegt, dadurch gekennzeichnet, daß in zwei aufeinanderfolgenden Messungen einmal bei offener Meßschleife der Einfluß (das Gewicht) der Kopplungskapazität auf die natürlichen Aderkapazitäten ermittelt und sodann bei geschlossener Meßschleife das Widerstandsverhältnis der beiden Abschnitte der Meßschleife festgestellt wird, in die der Angriffspunkt (Schwerpunkt) aller Kapazitäten die Meßschleife teilt. PATENT CLAIMS: i. Measuring method for measuring, determining the fault location, of couplings in telecommunication lines with the help of alternating current or direct current surges in a bridge circuit, in which the affected twin wire or its capacities form two arms of the bridge square, while the coupling wire lies in or on a diagonal, characterized in that, that the influence (weight) of the coupling capacitance on the natural core capacitance is determined in two successive measurements once with the measuring loop open and then with the measuring loop closed the resistance ratio of the two sections of the measuring loop into which the point of application (center of gravity) of all capacities divides the measuring loop is determined. 2. Meßverfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwillingsader der koppelnden Ader mit dem beweglichen Brückeneckpunkt verbunden wird, um die Kopplungskapazität zu verstärken. 2. Measuring method according to claim i, characterized in that the twin wire of the coupling wire is connected to the movable bridge corner point to increase the coupling capacitance to reinforce. 3. Meßverfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur indirekten Feststellung des Gewichts der Kopplungskapazität bei Widerstandsunterschieden der Adern dieser Unterschied in der an sich bekannten gewöhnlichen Brückenschaltung durch Verbindung der Mitte der Meßschleife mit der Brückendiagonale über Erde oder eine Hilfsader ermittelt wird. 3. Measuring method according to claim i and 2, characterized in that for indirect determination of the weight of the coupling capacitance in the case of resistance differences of the cores this difference in the usual bridge circuit known per se by connecting the center of the measuring loop with the bridge diagonal via earth or an auxiliary wire is determined. 4. Meßverfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Adervertauschungen zwei Messungen ausgeführt werden, bei denen die beiden verschalteten Adern an der Brücke gewechselt werden, um das Gewicht der Kopplungskapazität der durch die Verschaltung gege-, benen Leitungsabschnitte zu ermitteln. 4. Measuring method according to claim i and 2, characterized in that that if the cores are interchanged, two measurements are carried out in which the two Wired wires on the bridge can be changed to accommodate the weight of the coupling capacitance of the line sections given by the interconnection. 5. Meßverfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossener Meßschleife der bewegliche Brückeneckpunkt geerdet wird, um die natürlichen Erdkapazitäten unwirksam zu machen und dadurch das Gewicht der Kopplungskapazität zu erhöhen. 5. Measurement method according to claims i and 2, characterized in that when the measuring loop is closed the movable bridge corner point is earthed to the natural earth capacities ineffective to make and thereby increase the weight of the coupling capacity. 6. Meßverfahren nach Anspruch i, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspannung dem koppelnden Paar symmetrisch gegen Erde aufgedrückt wird, um die natürlichen Kapazitäten der nicht koppelnden Strecken unwirksam zu machen. 6. Measurement method according to claim 1, 3 and 4, characterized in that the measuring voltage is the coupling Pair is pressed symmetrically against earth to the natural capacity the to make non-coupling routes ineffective. 7. Meßverfahren nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich eines Phasenwinkels die an sich bekannten Ausgleichmittel verwendet werden, vorzugsweise ein Ohmscher Hilfszweig parallel zum Meßobjekt mit veränderbarem, zur anderen Diagonale führendem Abgriff. Angezogene Druckschrift Deutsche Patentschrift Nr. 638 i85.7. Measuring method according to claim i to 6, characterized in that the known per se to compensate for a phase angle Compensating means are used, preferably an ohmic auxiliary branch in parallel to the measuring object with changeable tap leading to the other diagonal. Dressed Document German patent specification No. 638 i85.