CH649847A5

CH649847A5 - Method for fault location in an electrical line

Info

Publication number: CH649847A5
Application number: CH419479A
Authority: CH
Inventors: Hans Hartmann; Aristid Krenicky; Erhard Neubert
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie; Howaldtswerke Deutsche Werft
Priority date: 1979-05-04
Filing date: 1979-05-04
Publication date: 1985-06-14
Also published as: BR8002671A; DE3016223A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fehlerortung auf einer elektrischen Leitung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Anwendung des Verfahrens. The invention relates to a method for fault location on an electrical line according to the preamble of claim 1 and an application of the method.

Von den für eine Fehlerortung gebräuchlichen Verfahren hat das Impulsechoverfahren, bei dem ein kurzzeitiger Sendeimpuls auf die zu untersuchende Leitung gebracht und dessen Impulsecho aufgezeichnet und/oder oszillographisch dargestellt wird, gegenüber dem Stossortungs-, Tonfrequenzoder Erdschlussverfahren den grossen Vorteil, dass die gesamte Kabellänge dar stellbar ist. Bei der Fehlerortung nach dem hier verwendeten Impulsechoverfahren bedient man sich der Tatsache, dass der Sendeimpuls an elektrischen Inhomogenitäten, wie z.B. Fehlerstellen, mit einem Teil seines Energieinhaltes reflektiert und mit einer für die Leitung charakteristischen Laufzeit an den Anfang des Kabels zurückkehrt. Die Grösse des Fehlers wird dabei durch den Reflexionsfaktor r= Of the methods commonly used for fault location, the pulse echo method, in which a short-term transmission pulse is applied to the line to be examined and its pulse echo is recorded and / or displayed oscillographically, has the great advantage that the entire cable length can be represented compared to the pulse location, audio frequency or earth fault method is. The fault location according to the pulse echo method used here makes use of the fact that the transmission pulse has electrical inhomogeneities, e.g. Defects, with some of its energy content reflected and returning to the beginning of the cable with a characteristic runtime. The size of the error is determined by the reflection factor r =

Z)-Z Z) -Z

z,+z z, + z

(1) (1)

bestimmt, wobei Z\ den Wellenwiderstand an der Fehlerstelle und Z den Wellenwiderstand des Kabels bedeuten. Fehlerstellen mit einem Widerstandswert Zj > Z werden auf einem Oszillographen mit einer gleichphasigen Reflexion dargestellt, Fehlerstellen mit Zx < Z mit einer gegenphasigen Reflexion. Sehr hochohmige Fehlerstellen mit Z\ > Z liefern praktisch keinen Reflexionsbeitrag. determined, where Z \ the wave resistance at the fault location and Z the wave resistance of the cable. Defects with a resistance value Zj> Z are displayed on an oscillograph with a reflection in phase, defects with Zx <Z with a reflection in phase. Very high-resistance fault points with Z \> Z provide practically no contribution to reflection.

Zur Erzielung eines hohen Auflösungsvermögen, d.h, guter Trennbarkeit benachbarter Reflexionsstellen im Re-flexionsbild, werden schmale Sendeimpulse verwendet. Die für eine Leitung charakteristische Signallaufgeschwindigkeit v kann durch r=c/j/s? Narrow transmission pulses are used to achieve a high resolution, i.e. good separability of neighboring reflection points in the reflection image. The characteristic signal velocity v for a line can be determined by r = c / j / s?

(2) (2)

berechnet werden, wobei c die Lichtgeschwindigkeit und er die Dielektrizitätskonstante bedeuten. Bei bekannter Signallaufgeschwindigkeit erhält man die Fehlerdistanz 1F gemäss lp—v tp/2, can be calculated, where c is the speed of light and he is the dielectric constant. If the signal running speed is known, the error distance 1F is obtained according to lp-v tp / 2,

(3) (3)

wobei tF die Fehlerlaufzeit, d.h. die Laufzeit des Sendeimpulses vom Anfang der Leitung A bis zum Fehlerort F ist. Sind die Länge 1 der zu untersuchenden Leitung und die Laufzeit tE vom Anfang A bis zum Ende E der Leitung bekannt, so kann die Fehlerdistanz gemäss lp = 1 tp/tE (4) where tF is the error transit time, i.e. is the duration of the transmission pulse from the start of line A to the fault location F. If the length 1 of the line to be examined and the running time tE from the start A to the end E of the line are known, the error distance can be calculated according to lp = 1 tp / tE (4)

berechnet werden, wobei K=v/2=l/tE eine für die Leitung charakteristische Konstante ist. can be calculated, where K = v / 2 = l / tE is a characteristic constant for the line.

Eine derartige Fehlerortungseinrichtung, mit der Sendeimpulse von einem Impulsgenerator über einen Koppler auf ein Kabel und gleichzeitig auf ein Oszilloskop gegeben werden können, ist u.a. durch Elektrizitätswirtschaft 77 Such a fault location device, with which transmission pulses can be transmitted from a pulse generator via a coupler to a cable and simultaneously to an oscilloscope, is through electricity industry 77

3 649 847 3,649,847

(1978) 18, S. 636-638 bekannt. Zur Auswertung der Amplitudenformen kann ein Oszilloskop mit Speicherbildröhre oder ein digitaler Halbleiterspeicher zusammen mit einem normalen Oszilloskop oder einem Plotter verwendet werden. Die 5 Speicherung der Kurvenzüge in dem Halbleiterspeicher erfolgt dabei über einen Analog/Digital-Wandler. Der Speicherinhalt kann auf einen X/Y-Schreiber, ein Magnetband oder einen anderen Datenträger übertragen werden. Benutzt man eine definierte Teilbasis für die Horizontalablenkung, io z.B. den Zeittakt des Halbleiterspeichers, so können durch Modulation des Schreibstrahles interessierende Teile des Kurvenzuges auf dem Oszilloskop hellgetastet werden. Gleichzeitig kann der Zeittakt zur Laufzeitmessung und zur digitalen Anzeige verwendet werden. (1978) 18, pp. 636-638. An oscilloscope with a memory tube or a digital semiconductor memory together with a normal oscilloscope or a plotter can be used to evaluate the amplitude shapes. The 5 curves are stored in the semiconductor memory via an analog / digital converter. The memory content can be transferred to an X / Y recorder, a magnetic tape or another data carrier. If you use a defined partial basis for horizontal deflection, e.g. the timing of the semiconductor memory, parts of the curve that are of interest can be palpated on the oscilloscope by modulating the write beam. At the same time, the timing can be used for measuring the runtime and for digital display.

i5 Eine Auswertung eines derart gewonnen Kurvenzuges erfordert einen erfahrenen Fachmann, der Reflexionssignale, die von einer Fehlerstelle herrühren, von solchen, die z.B. von Muffen, Isolatoren oder Kabelverzweigungen herrühren, unterscheiden kann. Diese Unterscheidung ist besonders bei sol-zo chen Fehlern schwierig, die im Kurvenverlauf wenig ausgeprägt sind. i5 An evaluation of a curve obtained in this way requires an experienced specialist who can use reflection signals that originate from an error location, e.g. can originate from sleeves, insulators or cable branches. This distinction is particularly difficult with such errors that are not very pronounced in the course of the curve.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben und eine Vorrichtung so auszubilden, dass eine Fehlerstelle aufgrund eines durch Laufzeitmessung auf elek-25 trischen Leitungen gewonnenen Kurvenzuges zuverlässig ermittelt werden kann und das auch auf Hochspannungs-Rohr-gasleitungen anwendbar ist. The invention is based on the object of specifying a method and designing a device in such a way that a fault location can be reliably determined on the basis of a curve obtained by measuring the transit time on electrical lines and that it can also be used on high-voltage pipe gas lines.

Die Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gemäss dem kennzeichnenden Teil der Ansprü-30 che 1,9 und 15 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. The object is achieved in connection with the features of the preamble in accordance with the characterizing part of claims 30, 1, 9 and 15. Further developments of the invention are described in the dependent claims.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Ortung einer Fehlerstelle unabhängig von den Erfahrungen eines Fachmannes vorgenommen und angezeigt werden kann. Die 35 Auswertung erfolgt durch einen Vergleich zweier Kurvenzüge, die von gleichartig aufgebauten Leitungen aufgenommen sind, wobei sich die beiden Leitungen lediglich dadurch unterscheiden, dass die eine Leitung eine Fehlerstelle aufweist und die andere nicht. 40 Bei Hochspannungs-Rohrgasleitungen erfolgte die Ortung von üblicherweise auftretenden hochohmigen Fehlern bisher mittels einer Hochspannungsquelle, deren Spannung im Bereich der Nenn- und Prüfspannung von Rohrgaskabeln, d.h. üblicherweise von mehr als 100 kV hegt. Eine derartige 45 Hochspannungsprüfquelle ist normalerweise nur während der Inbetriebsetzungsphase der Hochspannungsrohrgasleitung verfügbar. Mechanische Beschädigungen, wie Zerstörungen eines Stützisolators, die zu keiner wesentlichen Verschlechterung des Durchschlagsniveaus führen, sind mit den 50 bekannten Methoden kaum nachweisbar. Mittels des erfin-dungsgemässen Impulsechoverfahrens können derartige Fehler mit Impulsspannungen z.B. im Bereich von 1 V-60 V festgestellt werden. Zur Energieversorgung genügt eine Batterie oder ein Niederspannungsnetz. Das Impulsechoverfahren eig-55 net sich besonders zur Ortung von Störungen, die zu einer lokalen Veränderung der Impedanz, insbesondere der Kapazität führen. Ohmsche Fehlerwiderstände von grösser als 0 ß bis zu einigen Kiloohm können erfasst werden. Das Impulsechoverfahren ist auch als Kontrollmittel zur Feststellung 60 konstruktiv und fabrikatorisch bedingter Inhomogenitäten von Hochspannungsrohrgasleitungen einsetzbar. An advantage of the invention is that the location of a fault location can be carried out and displayed independently of the experience of a person skilled in the art. The evaluation is carried out by comparing two curves, which are recorded by lines of the same structure, the two lines differing only in that one line has a fault location and the other does not. 40 In the case of high-voltage pipe gas lines, the location of commonly occurring high-resistance faults has so far been carried out by means of a high-voltage source, the voltage of which in the range of the nominal and test voltage of pipe gas cables, i.e. usually has more than 100 kV. Such a high voltage test source is normally only available during the commissioning phase of the high voltage pipeline gas line. Mechanical damage, such as destruction of a post insulator, which does not lead to a significant deterioration in the breakdown level, can hardly be detected with the 50 known methods. By means of the pulse echo method according to the invention, such errors with pulse voltages e.g. be found in the range of 1 V-60 V. A battery or a low-voltage network is sufficient to supply energy. The pulse echo method is particularly suitable for locating faults that lead to a local change in the impedance, in particular the capacitance. Ohmic fault resistances from greater than 0 ß up to a few kiloohms can be recorded. The pulse echo method can also be used as a control device for determining 60 structural and manufacturing-related inhomogeneities in high-voltage pipeline gas lines.

Zum einschlägigen Stand der Technik wird zusätzlich auf die DE-PS 947 497 verwiesen, aus der eine Anordnung zur quantitativen Bestimmung von Inhomogenitäten in Breit-65 bandkabeln nach dem Impulsverfahren bekannt ist. Dort wird ein Impulsmessgerät entweder gleichzeitig oder nacheinander an ein auf Fehler zu untersuchendes Kabel und an ein möglichst homogenes Kabel- oder Leitungsstück angeschlos Regarding the relevant prior art, reference is also made to DE-PS 947 497, from which an arrangement for the quantitative determination of inhomogeneities in wide-65 ribbon cables by the pulse method is known. There, a pulse measuring device is connected either simultaneously or successively to a cable to be examined for faults and to a piece of cable or line that is as homogeneous as possible

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sen, in welches Sollfehlerstellen eingefügt sind. Als Leitungs- • stück mit den Sollfehlerstellen kann die Zuleitung zwischen dem Impulsmessgerät und dem zu untersuchenden Kabel verwendet werden. Die Reflexionsbilder können am Bildschirm eines Messgerätes von einem Beobachter quantitativ ausgewertet werden. sen, in which target error points are inserted. The supply line between the pulse measuring device and the cable to be examined can be used as a • piece of line with the target error points. The reflection images can be quantitatively evaluated by an observer on the screen of a measuring device.

In der US-PS 3 517 306 ist eine Anordnung zur Lokalisierung von Fehlerorten in Telefonleitungen mittels niederfrequenter Prüfsignale angegeben, wobei die auf Fehler zu untersuchende Leitung und eine Vergleichsleitung je einen Brük-kenzweig einer Wheatstone-Brücke bilden. Zur Detektion des Brückenabgleichs wird ein Oszilloskop verwendet, an dem nur Reflexionssignale angezeigt werden, die von Fehlerstellen herrühren. Aus der Laufzeit des Sendeimpulses vom Anfang der Leitung bis zur Fehlerstelle kann deren Abstand berechnet werden. US Pat. No. 3,517,306 describes an arrangement for localizing fault locations in telephone lines by means of low-frequency test signals, the line to be examined for faults and a comparison line each forming a bridge branch of a Wheatstone bridge. To detect the bridge adjustment, an oscilloscope is used, on which only reflection signals are displayed that originate from defects. The distance can be calculated from the transit time of the transmission pulse from the beginning of the line to the point of failure.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen: The invention is described below using an exemplary embodiment. Show it:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild für die Fehlerortung nach dem Impulsechoverfahren, 1 is a block diagram for fault location after the pulse echo method,

Fig. 2 ein Diagramm zweier Impulsechokurven mit und ohne Fehlerstelle, 2 shows a diagram of two pulse echo curves with and without an error location,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Auswertvorrichtung für Impulsechokurven. Fig. 3 is a block diagram of an evaluation device for pulse echo curves.

Von einem käuflichen Impuls-Echomessgerät 1 für Fehlerortungen und Qualitätsmessungen an Koaxialkabeln von Breitband-Übertragungssystemen werden über Impulsübertragungsleitungen 4, 5 Sendeimpulse 16 mit einer wählbaren Impulsbreite im Bereich von 1 ns bis 10 ns eine Impedanzanpassungseinrichtung 6 und über Impulsübertragungsleitungen 7,8 auf eine zu untersuchende elektrische Koaxialleitung 9,10 übertragen. Mit 1-ns-Impulsen ist eine Fehlerortung auf ca. ± 14 cm möglich. Die Sendesignalspannung ist vorzugsweise kleiner als 60 V. Die Koaxialleitung weist einen Stromleiter 9, eine Kapselung 10 und einen Fehlerort F mit angedeutetem kapazitivem Fehler auf. Sowohl die Sendesignale 16 als auch die von der Koaxialleitung reflektierten Impulsechosignale 16 werden auf einem Kontrollbildschirm 2 des Im-puls-Echomessgerätes 1 als Impulsechokurve 3 angezeigt. Um die auf dem Kontrollbildschirm 2 schnell ablaufenden Vorgänge auswerten zu können, werden die dort anliegenden Signale über Leitungen 12,13 auf ein Signalspeichergerät bzw. eine Speichersteuerung bzw. Speichersteuereinrichtung 15 übertragen und dort als Bild bzw. Impulsechokurve 14 gespeichert. Das Signalspeichergerät 15 kann z.B. ein Magnetbandgerät, ein digitaler Halbleiterspeicher oder ein X/Y-Schreiber sein. From a commercially available pulse echo measuring device 1 for fault location and quality measurements on coaxial cables of broadband transmission systems, an impulse matching device 6 is transmitted via pulse transmission lines 4, 5 with a selectable pulse width in the range from 1 ns to 10 ns and an impulse matching device 7, 7 via a pulse transmission line 7 electrical coaxial line 9,10 transmitted. With 1 ns pulses, a fault location of approx. ± 14 cm is possible. The transmission signal voltage is preferably less than 60 V. The coaxial line has a current conductor 9, an encapsulation 10 and a fault location F with an indicated capacitive fault. Both the transmission signals 16 and the pulse echo signals 16 reflected by the coaxial line are displayed on a control screen 2 of the pulse-echo measuring device 1 as pulse echo curve 3. In order to be able to evaluate the processes which are running rapidly on the control screen 2, the signals present there are transmitted via lines 12, 13 to a signal storage device or a memory controller or memory control device 15 and stored there as an image or pulse echo curve 14. The latch device 15 may e.g. a magnetic tape device, a digital semiconductor memory or an X / Y recorder.

Fig. 2 zeigt zwei mit einem X/Y-Schreiber 15 aufgenommene Impulsechokurven a, b von einer ca. 180 m langen Hochspannungs-Rohrgasleitung. Auf der Ordinate des Diagramms ist eine Signalspannung U und auf der Abszisse die Zeit t aufgetragen. Die ausgezogene Kurve a entspricht einer fehlerfreien Hochspannungs-Rohrgasleitung; die strichpunktierte Kurve b entspricht derselben Hochspannungs-Rohrgas-leitung, die jedoch an der Fehlerstelle F z.B. einen kapazitiven Fehler aufweist. In den Impulsechokurven a, b erkennt man deutlich eine Reflexion am Leitungsanfang A, die vom Übergang der Verbindungsleitung zur Hochspannungs-Rohrgas-leitung herrührt, und die Reflexion am Leitungsende E, die vom offenen Ende der Hochspannungs-Rohrgasleitung herrührt. Die zwischen A und E liegenden Reflexionen stammen von Hochspannungsisolatoren, Rohrkrümmungen u.a. Un-stetigkeitsstellen. Von A bis F ist der Verlauf der beiden Impulsechokurven a, b gleich, an der Fehlerstelle F trennen sich die Kurven. 2 shows two pulse echo curves a, b recorded with an X / Y recorder 15 from an approximately 180 m long high-voltage pipeline gas line. A signal voltage U is plotted on the ordinate of the diagram and the time t on the abscissa. The solid curve a corresponds to a faultless high-voltage pipe gas line; the dash-dotted curve b corresponds to the same high-voltage pipe gas line, which, however, at the fault location F e.g. has a capacitive error. In the pulse echo curves a, b one can clearly see a reflection at the start of line A, which originates from the transition from the connecting line to the high-voltage pipe gas line, and the reflection at the end of line E, which comes from the open end of the high-voltage pipe gas line. The reflections between A and E come from high-voltage insulators, pipe bends, etc. Discontinuities. The course of the two pulse echo curves a, b is the same from A to F, at the fault point F the curves separate.

Die Auswertung der Impulsechokurven a und b, die zu verschiedenen Zeiten aufgenommen und mittels des Signalspeichergerätes 15 gespeichert wurden, erfolgt in einer Auswertvorrichtung gemäss Fig. 3. In einem Referenzsignalspeichergerät bzw. Referenzspeicherbereich 25 sind die Signaldaten der Impulsechokurve a von der fehlerfreien Hochspannungs-Rohrgasleitung gespeichert, in einem Prüfsignalspei-5 chergerät bzw. Prüfsignalspeicherbereich 26 die Signaldaten der Impulsechokurve b mit einem Fehlerort F. Beide Speichergeräte bzw. -bereiche 25 bzw. 26 sind eingangsseitigmit dem Ausgang eines Start-Stopp-Signalgebers 23 und ausgangsseitig mit einem Referenzsignalwandler 27 bzw. einem io Prüfsignalwandler 28 verbunden, in welchen Wandler die gespeicherten Signaldaten SR bzw. SP in eine Referenzsignalspannung UR bzw. in eine Prüfsignalspannurg Up transformiert werden. Der Ausgang des Referenzsignalwandlers 27 ist mit dem + Eingang und der Ausgang des Prüfsignalwandlers 15 28 mit einem — Eingang eines Subtrahiergliedes 33 verbunden. Der Ausgang dieses Subtrahiergliedes ist über ein Betragselement 37 mit einem Grenzwertvergleicher 39 verbunden, an dessen Ausgang ein Fehlersignal «1» bzw. «L» anhegt, wenn die an dessen Eingang anliegende Spannung 20 | UR-p | > UG ist, wobei UG eine vorgebbare Grenzspannung bedeutet. The pulse echo curves a and b, which were recorded at different times and stored by means of the signal storage device 15, are evaluated in an evaluation device according to FIG. 3. The signal data of the pulse echo curve a from the error-free high-voltage pipe gas line are stored in a reference signal storage device or reference storage area 25 , in a test signal storage device or test signal storage area 26 the signal data of the pulse echo curve b with an error location F. Both storage devices or areas 25 and 26 are on the input side with the output of a start-stop signal generator 23 and on the output side with a reference signal converter 27 and connected to a test signal converter 28, in which converter the stored signal data SR or SP are transformed into a reference signal voltage UR or into a test signal voltage Up. The output of the reference signal converter 27 is connected to the + input and the output of the test signal converter 15 28 is connected to an - input of a subtractor 33. The output of this subtracting element is connected via a magnitude element 37 to a limit value comparator 39, at the output of which an error signal “1” or “L” is applied when the voltage 20 | UR-p | > UG is, where UG means a predefinable limit voltage.

Gleichzeitig sind die Ausgänge der Wandler 27 bzw. 28 über Differenzierglieder 29 bzw. 30, an deren Ausgängen die zeitliche Änderung bzw. Steilheit dUR/dt bzw. dUP/dt der Re-25 ferenzsignalspannung UR bzw. der Prüfsignalspannung UP ausgebbar ist, mit einem weiteren Subtrahierglied 36 verbünde. Dessen Ausgang ist über ein weiteres Betragselement 38 mit einem Grenzwertvergleicher 40 verbunden, an dessen Ausgang ein Signal «1» bzw. «L» anliegt, wenn das Eingangs-30 signal| dUR/dt-dUP/dt | > (dU/dt)G ist, wobei (dU/dt)G ein vorgebbarer Steilheitsgrenzwert bedeutet. Diesem Grenzwert-' vergleicher 40 ist ein monostabiles Kippglied mit Verzögerung bzw. eine Zeitvergleicherstufe 41 nachgeordnet, an deren Ausgang ein Fehlersignal «1» bzw. «L» dann anliegt, wenn an 35 dessen Eingang ein Signal «1» bzw. «L» länger als eine vorgebbare Grenzzeitdauer tG anhegt. At the same time, the outputs of the converters 27 and 28 via differentiators 29 and 30, at the outputs of which the change or slope dUR / dt or dUP / dt of the reference signal voltage UR or the test signal voltage UP can be output with a further subtractor 36 allies. Its output is connected via a further magnitude element 38 to a limit value comparator 40, at whose output a signal “1” or “L” is present when the input signal 30 dUR / dt-dUP / dt | > (dU / dt) G, where (dU / dt) G means a predeterminable slope value. This limit value comparator 40 is followed by a monostable multivibrator with delay or a time comparator stage 41, at the output of which an error signal “1” or “L” is present when a signal “1” or “L” is present at its input 35 longer than a predefinable time limit tG.

Ein ODER-Glied 42 ist eingangsseitig mit dem Ausgang dieser Zeitvergleicherstufe 41 und mit dem Ausgang des Grenzwertvergleichers 39 verbunden. Ausgangsseitig steht es 40 mit dem Stoppeingang 19 des Start-Stopp-Signalgebers 23 und mit einem Ausgabeaktivierungseingang 43 einer Ausgabeeinrichtung 49 in Wirkverbindung. Ein Starteingang 22 des Start-Stopp-Signalgebers 23 ist über einen Schalter 21 mit einer positiven Spannungsquelle 20 verbindbar. 45 Ein Zeitintervallmesser und Synchronsignalgeber 44 ist eingangsseitig mit dem Ausgang des Start-Stopp-Signalgebers 23 und ausgangsseitig mit Synchronisiereingängen 31 und 32 der Referenz- und Prüfsignalspeichergeräte 25 und 26 und mit einem Fehlerzeitdauereingang 45 eines Multiplikationsgliedes 50 47 verbunden. An einem zweiten Konstanten-Eingang 46 liegt ein für die zu untersuchende Leitung charakteristischer Multiplikationsfaktor K an, der in einem nicht dargestellten Faktorgeber erzeugt wird oder z.B. von Hand über nicht dargestellte Drucktasten eingebbar ist. Dieser Faktor K ist ge-55 mäss Gleichung (3) oder (4) so bestimmt, dass er, multipliziert mit der Fehlerlaufzeit tF, die Fehlerdistanz 1F ergibt. Die Fehlerlaufzeit tF wird mittels des Zeitintervallmessers 44 gemessen. An OR gate 42 is connected on the input side to the output of this time comparator stage 41 and to the output of the limit value comparator 39. On the output side, it is in operative connection with the stop input 19 of the start-stop signal generator 23 and with an output activation input 43 of an output device 49. A start input 22 of the start-stop signal generator 23 can be connected to a positive voltage source 20 via a switch 21. 45 A time interval meter and synchronizing signal generator 44 is connected on the input side to the output of the start-stop signal generator 23 and on the output side to synchronizing inputs 31 and 32 of the reference and test signal storage devices 25 and 26 and to an error time duration input 45 of a multiplication element 50 47. At a second constant input 46 there is a multiplication factor K characteristic of the line to be examined, which is generated in a factor generator (not shown) or e.g. can be entered manually using pushbuttons, not shown. This factor K is determined according to equation (3) or (4) in such a way that, multiplied by the error transit time tF, it gives the error distance 1F. The error running time tF is measured by means of the time interval meter 44.

Der Ausgang des Multiplikationsgliedes 47 steht mit ei-60 nem Rechenwert-Eingang 48 der Ausgabeeinrichtung 49 in Wirkverbindung, die z.B. mit einer Ziffernanzeigeeinrichtung und/oder mit einem Drucker ausgestattet sein kann und bei Anliegen eines Fehlersignals am Ausgabeaktivierungseingang 43 die im Multiplikationsglied 47 berechnete Fehlerdistanz 1F 6S anzeigt bzw. druckt. The output of the multiplication element 47 is operatively connected to an arithmetic input 48 of the output device 49, which e.g. can be equipped with a numerical display device and / or with a printer and, when an error signal is present at the output activation input 43, displays or prints the error distance 1F 6S calculated in the multiplier 47.

Die Ausgänge der Subtrahierglieder 33 und 36 sind über einen Schalter 50 mit einer Anzeigevorrichtung 51 verbunden, an der wahlweise die Differenzen der Signalspannungen UR The outputs of the subtracting elements 33 and 36 are connected via a switch 50 to a display device 51, on which the differences in the signal voltages UR can be selected

5 649 847 5,649,847

und Up bzw. Differenzen der zeitlichen Änderungen dieser Si- ren Grenzwert UG ab, so wird dies als Indiz für einen Fehler-gnalspannungen beobachtbar sind. ort F gewertet. Am Ausgang des Grenzwertvergleichers liegt and up or differences in the temporal changes of this safety limit UG, this can be observed as an indication of an error signal voltage. place F rated. Is at the output of the limit value comparator

Die Betriebsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung dann ein Fehlersignal an, das über ein ODER-Glied 42 an sei anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert. den Stopp-Eingang 19 des Start-Stopp-Signalgebers 23 über The mode of operation of the device according to the invention then generates an error signal which is explained in more detail by means of an OR gate 42 with reference to FIGS. 1 to 3. the stop input 19 of the start-stop signal generator 23 via

Mittels eines Impuls-Echomessgerätes 1 und eines Signal- 5 tragen wird und über dessen Ausgangssignal den Zeitinterspeichergerätes 15 werden Folgen von Impulsreflexionssigna- vallmesser 44 stoppt. Damit steht die Fehlerlaufzeit tF am len von einer fehlerhaften elektrischen Leitung und von einer Ausgang des Zeitintervallmessers 44 an. By means of a pulse echo measuring device 1 and a signal 5, and via its output signal the time buffer device 15, sequences of pulse reflection signal meter 44 are stopped. This means that the fault delay tF is at the len from a faulty electrical line and from an output of the time interval meter 44.

im Aufbau gleichen fehlerfreien Leitung aufgenommen und gespeichert. Vorzugsweise werden von neu installierten, feh- Die mit dem Zeitintervallmesser ermittelte Fehlerlaufzeit lerfreien Leitungen Impulsreflexions- bzw. Impulsechokurven io tF wird in dem Multiplikationsglied 47 mit einer eingebbaren, aufgenommen, gespeichert und als Referenzkurven zum Ver- für die Leitung charakteristischen Konstanten multipliziert gleich mit Impulsechokurven derselben fehlerhaften Leitung und die als Ergebnis berechnete Fehlerdistanz 1F in der Anzei-verwendet. geeinrichtung 49 angezeigt bzw. ausgegeben. Diese Anzeige the same fault-free line was recorded and saved during setup. Preferably, newly installed, fault-free lines ascertained with the time interval meter, ler-free lines pulse reflection or pulse echo curves io tF are recorded in the multiplication element 47 with an inputable one, stored and multiplied by pulse echo curves as reference curves for the characteristic characteristic of the line same faulty line and the resultant error distance 1F used in the display. device 49 displayed or output. This display

Zur Erzielung eines hohen Auflösungsvermögens der bzw. Ausgabe wird durch das Fehlersignal vom Ausgang des In order to achieve a high resolution of the output, the error signal from the output of the

Echosignale eignen sich für Leitungen ab etwa 500 m Länge is ODER-Gliedes 42 aktiviert. Echo signals are suitable for lines from approximately 500 m in length, OR gate 42 is activated.

besonders Sendeimpulse mit Impulsbreiten von weniger als Als Indiz für das Vorhandensein eines Fehlers kann alter- especially transmission pulses with pulse widths of less than As an indication of the presence of an error, old

100 ns, vorzugsweise von weniger als 2 ns. Glockenförmige, nativ oder zusätzlich zu dem beschriebenen Verfahren die insbesondere cos2-förmige Sendeimpulse ermöglichen dabei Differenz der zeithchen Änderungen der beiden zu verglei-eine gute Auswertung der Echobilder und einen hohen Wir- chenden Signalspannungen herangezogen werden. Zu diesem kungsgrad bei der Verstärkung der Signale. 20 Zweck werden die am Ausgang der Signalwandler 27 und 28 100 ns, preferably less than 2 ns. Bell-shaped, native or in addition to the described method, in particular the cos2-shaped transmission pulses, allow the difference in the temporal changes of the two to be compared - a good evaluation of the echo images and a high effective signal voltages are used. To this degree of amplification of the signals. 20 Purpose are those at the output of signal converters 27 and 28

Für kurze Leitungen bis etwa 1 km können vorteilhaft , anüegenden Signalspannungen UR und UP in Differenzier-Sprungfunktionen mit einer Anstiegs- bzw. Abstiegszeit der gliedern 29 und 30 differenziert und in einem Grenzwertver-Sprungflanke von weniger als 2 ns verwendet werden. Das gleicher 40 miteinander verglichen, nachdem die Differenz Impulsechosignal wird jeweils von der Anstiegs- bzw. Ab- dUR/dt-dUP/dt in einem Subtrahierglied 36 und anschlies-stiegsflanke ausgelöst. Rechtecksignale würden also zwei Im- 25 send der Betrag dieser Differenz in einem Betragselement 38 pulsechosignale auslösen, was unerwünscht ist und die Deu- gebildet wurde. Weichen diese verglichenen Steilheiten der Si-tung des Echogramms erschwert. gnalspannungen voneinander um mehr als einen vorgebbaren - For short lines of up to approximately 1 km, it is advantageous to differentiate signal voltages UR and UP into differentiating step functions with an increase or decrease time of the elements 29 and 30 and used in a limit value change edge of less than 2 ns. The same 40 compared with each other after the difference pulse echo signal is triggered by the rising or AbDUR / dt-dUP / dt in a subtractor 36 and connecting rising edge. Rectangular signals would therefore trigger the pulse of this difference in a magnitude element 38 pulse echo signals two seconds, which is undesirable and the Deu was formed. If these compared steepnesses of the position of the echogram become more difficult. voltage tensions from each other by more than a predeterminable -

Der Start der Auswertung der Impulsechokurven erfolgt Grenzwert (dU/dt)G ab, so kann dies als Indiz für einen Feh-durch Schliessen des Schalters 21. Dadurch wird an den Start- lerort F gewertet werden. Zur Erhöhung der Sicherheit der eingang 22 des Start-Stopp-Signalgebers 23 eine positive 30 Fehlerortsermittlung ist es zweckmässig, ein Fehlersignal erst Spannung angelegt, die an dessen Ausgang ein Startsignal für dann zu erzeugen, wenn diese Grenzwertüberschreitung län-die Signalspeichergeräte 25,26 und den Zeitintervallmesser 44 ger als eine vorgebbare Zeitdauer tG anhält. Zu diesem Zweck auslöst. Der Zeitintervallmesser 44 liefert über die Synchroni- wird das Ausgangssignal des Grenzwertvergleichers 40 über siereingänge 31,32 Synchronisiersignale an die Signalspei- eine Zeitvergleichsstufe 41 dem ODER-Glied 42 zugeführt, chergeräte 25,26 zur Gewährleistung einer synchronen Verar- 35 Die Wirkung eines am Ausgang des ODER-Gliedes 42 anlie-beitung der gespeicherten Daten. genden Fehlersignals ist weiter oben beschrieben. The start of the evaluation of the pulse echo curves takes place the limit value (dU / dt) G ab, so this can be an indication of an error by closing the switch 21. This means that the starting point F is evaluated. In order to increase the safety of the input 22 of the start-stop signal generator 23 a positive 30 fault location determination, it is expedient to first apply a fault signal to voltage, which then generates a start signal at its output when this limit value exceeding the signal storage devices 25, 26 and the time interval meter 44 stops longer than a predeterminable time period tG. Triggers for this purpose. The time interval meter 44 supplies the output signal of the limit value comparator 40 via the siering inputs 31, 32 synchronization signals to the signal memory, and a time comparison stage 41 is fed to the OR gate 42, synchronization devices 25, 26 to ensure synchronous processing of the OR gate 42 delivery of the stored data. The error signal is described above.

Die z.B. auf Magnetbändern in Magnetbandgeräten oder Die Erfindung ist auf das in der Zeichnung Dargestellte in Festkörperspeichern 25 und 26 gespeicherten Folgen von selbstverständlich nicht beschränkt. So könnte z.B. dem Impulsreflexionssignalen SR und SP werden synchron in Si- Grenzwertvergleicher 39 eine Zeitvergleichserstufe nachge-gnalwandlern 27 und 28 in Folgen von Signalspannungen UR 40 ordnet sein, die ein Fehlersignal nur dann abgibt, wenn das und Up umgewandelt. Diese beiden Signalspannungen wer- Ausgangssignal dieses Grenzwertvergleichers über eine Vörden in einem Grenzwertvergleicher 39 miteinander vergli- gebbare Zeitdauer vorhanden ist. Es könnte auch eine Vorzeichen, nachdem die Differenz UR-UP in einem Subtrahierglied chendetektion für die Steilheit der Signalspannungen vorgese-33 und anschliessend der Betrag dieser Differenz in einem Be- hen sein und ein Fehlersignal nur dann erzeugt werden, wenn tragselement 37 gebildet wurde. Weichen diese Signalspan- 45 die zu vergleichenden Steilheiten ein unterschiedliches Vorzei-nungen UR und UP voneinander um mehr als einen vorgebba- chen aufweisen. The e.g. on magnetic tapes in magnetic tape devices or The invention is of course not limited to the sequences shown in the drawing in solid-state memories 25 and 26. For example, the pulse reflection signals SR and SP will be synchronized in Si limit value comparator 39 by a time comparator stage 27 and 28 in sequence of signal voltages UR 40, which emits an error signal only when the and Up converts. These two signal voltages become the output signal of this limit value comparator via a Vörden in a limit value comparator 39. It could also be a sign after the difference UR-UP has been provided in a subtractor detection for the steepness of the signal voltages and then the amount of this difference in one step and an error signal can only be generated if the support element 37 has been formed. If these signal voltages differ from the steepnesses to be compared, they have a different pretreatment UR and UP from one another by more than a prespecified one.

C C.

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

649847 PATENT CLAIMS

1. A method for locating faults on an electrical line, wherein a) from the line (9, 10) to be examined for a fault location (F) and b) from a line with the same structure but faultless to this line c) by means of at least one each electrical transmission signals (16) transmitted on these lines

d) generating a time-dependent and distance-dependent sequence of reflection signals (a, b) and e) subjecting these two sequences of reflection signals to a time-synchronous comparison (39, 40), characterized in that

I) at least one of the two sequences of reflection signals is stored before the comparison.

2. The method according to claim 1, characterized in that a) determines the difference of time-synchronous reflection signals (UR, UP) of the two sequences of reflection signals (a, b),

b) compared with a predeterminable limit value (UG) and c) an error signal is generated as a result of this comparison depending on a limit value being exceeded.

3. The method according to claim 1, characterized in that a) of time-synchronous reflection signals (Uj., UP) of the two pulse reflection sequences (a, b) determines the change or slope (dUR / dt, dUP / dt) over time,

b) the difference between these two temporal changes is formed,

c) comparing this difference with a predeterminable steepness limit value ((dU / dt) G) and d) as a function of a limit value being exceeded as. Result of this comparison, an error signal is generated.

4. The method according to claim 3, characterized in that an error signal is generated if the steepness limit value ((dU / dt) G) is exceeded as a result of the comparison of the two steepnesses of the reflection signals (dUR / dt, dUp / dt) longer than one predeterminable time period (tG) continues.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a) as a function of the time of the occurrence of an error signal, an error transit time (tF) is determined, the error transit time equal to the transit time of the transmission signal (16) from the beginning of the line (A) to the fault location (F),

b) using this error transit time by multiplying by a constant characteristic of the line, the error distance (IF) from the beginning of the line (A) is calculated and c) is displayed.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a) as electrical transmission signals (16) low voltage signals,

b) used in particular with amplitudes in the voltage range from 1 V to 60 V.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a) a step function as an electrical transmission signal (16) for short lines,

b) is used in particular with a rising or falling time of the jump edge of less than 2 ns.

8. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a) as an electrical transmission signal (16) for long lines, a transmission pulse with a pulse width of less than 100 ns,

b) in particular less than 2 ns is used.

9. Device for performing the method according to egg-5 nem of claims 1 to 8, characterized by the following

Characteristics:

a) the device has a pulse echo measuring device (1) for emitting electrical transmission signals (16) and receiving sequences of reflection signals (a, b), io b) the pulse echo measuring device (1) is on the one hand with a test to be examined - or reference line (9, 10) and, on the other hand, c) can be set in control connection with a downstream memory control device (15) for reflection signals,

15 d) the device has reference signal storage means (25) and e) test signal storage means (26), which two storage means f) on the input side with the memory control device (15) 20 and with a start-stop signal generator (23) and g) on the output side at least one limit value comparator (39, 40) can be set in a control connection and can be controlled synchronously.

10. The device according to claim 9, characterized by 25 following features:

a) reference signal storage means (25) and test signal storage means (26) are operatively connected on the output side via a subtractor (33) to a limit value comparator (39),

b) an error signal is present at the output of the limit value comparator (39) when the output signal of this subtractor is greater than a predeterminable value (UG).

11. The device according to claim 9, characterized by the following features:

a) reference signal storage means (25) and test signal storage means (26) are operatively connected on the output side via a differentiating element (29, 30) and a subtracting element (36) arranged after these differentiating elements to a limit value comparator (40),

b) a 40 error signal is present at the output of this limit value comparator (40) if the output signal of this subtractor is greater than a predeterminable value ((dU / dt) G).

12. The device according to claim 11, characterized in

due to the following features:

a) a time comparison 45 stage (41) is arranged after the limit value comparator (40),

b) an error signal is present at the output of this time comparison stage if a signal is present at the output of this limit value comparator for longer than a predefinable limit time period (tG).

13. Device according to one of claims 9 to 12, ge-50 characterized by the following features:

a) the start-stop signal generator (23) is followed by a time interval meter (44),

b) which started synchronously with the reference signal storage means (25) and the test signal storage means (26) and in

55 depending on the presence of an error signal can be stopped,

c) the time interval meter (44) is connected to an output device (43) via a multiplication element (47),

d) which, depending on the presence of an error signal, indicates and / or registers the distance (1F) corresponding to an error transit time (tF) or an error location (F), the error time difference representing the transit time of the transmission signal from the beginning of the line (A) to Fault location (F) is.

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14. Device according to one of claims 9 to 13, characterized by the following features:

a) the reference signal storage means (25) and the test signal storage means (26) each have a converter (27, 28) for converting

Subsequent conversion of stored signals (SR, SP) into voltage signals (UR, UP),

b) a magnitude element (37, 38) and / or c) a display device (51) is arranged on the output side of one or the subtractor (33, 36).

15. Application of the method according to any one of claims 1-8 for fault location on a high-voltage tubular gas line.