DE3016223A1

DE3016223A1 - Fehlerortung auf elektrischen leitungen

Info

Publication number: DE3016223A1
Application number: DE19803016223
Authority: DE
Inventors: Hans Hartmann; Aristid Dipl Ing Krenicky
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland; Howaldtswerke Deutsche Werft GmbH; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Priority date: 1979-05-04
Filing date: 1980-04-26
Publication date: 1980-11-20
Also published as: CH649847A5; BR8002671A

Description

Fehlerortung auf elekt.ris.c.hen Leitungen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fehlerortung auf elektrischen Leitungen, eine Anwendung des Verfahrens für Hochspannur-Rohrgasleitungen und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Von den für eine Fehlerortung gebräuchlichen Verfahren hat das Impulsechoverfahren, bei dem ein kurzzeitiger Sendeimpuls auf die zu untersuchende Leitung gebracht und dessen Impulsecho aufgezeichnc; und/oder oszillographisch dargestellt wird, gegenüber dem Stossortungs- , Tonfrequenz- oder Erdschlussverfahren den grossen Vorteil, dass die gesamte Kabellänge darstellbar 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 bestimmt, wobei Z1 den Wellenwiderstand an der Fehlerstelle und Z den Wellenwiderstand des Kabels bedeuten. Fehlerstellen mit einem Widerstandswert Z1> Z werden auf einem Oszillographen mit einer gleichphasigen Reflexion dargestellt, Fehlerstellen mit Z1 < Z mit einer gegenphasigen Reflexion. Sehr hochohmige Fehlerstellen mit Z1 » Z liefern praktisch keinen Reflexionsbeitrag.
Zur Erzielung eines hohen Auflösungsvermögens, d.h. guter Trennbarkeit benachbarter Reflexionsstellen im Reflexionsbild, werden schmale Sendeimpulse verwendet. Die für eine Leitung charakteristische Signallaufgeschwindigkeit v kann durch berechnet werden, wobei c die Lichtgeschwindigkeit und die Dielektrizitätskonstante bedeuten. Bei bekannter Signallaufgeschwindigkeit erhält man die Fehlerdistanz 1F gemäss 1F v V tF/2, (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 1F = 1 tF/tE (4) berechnet werden, wobei K = v/2 = l/tE eine für die Leitung charakteristische Konstante ist.
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 (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 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, 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 zw Laufzeitmessung und zur digitalen Anzeige verwendet werden.
Eine Auswertung eines derart gewonnenen 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 solchen Fehlern schwierig, die im Kurvenverlauf wenig ausgeprägt sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben und eine Vorrichtung so auszubilden, dass eine Fehlerstelle aufgrund eines durch Laufzeitmessung auf elektrischen Leitungen gewonnenen Kurvenzuges zuverlässig ermittelt werden kann und das auch auf Hochspannungs-Rohrgasleitungen anwendbar ist.
Die Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gemäss dem kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1, 8 und 9 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Ortung einer Fehlerstelle unabhängig von den Erfahrungen eines Fachmannes vorgenommen und angezeigt werden kann. Die 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.
Bei Hochspannungs-Rohrgasleitungen erfolgte die Ortung von üblicherweise auftretenden hochohmigen Fehlern bisher mittels einer Hochspannungsquelle, deren Spannung im Bereich der Nenn- und Prürspannung von Rohrgaskabeln, d.h. üblicherweise von mehr als bOkV liegt. Eine derartige 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 bekannten Methoden kaum nachweisbar. Mittels des.erfindungsgemässen Impulsecho-' verfahrens 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 eignet s-ich besonders zur Ortung von Störungen, die zu einer lokalen Veränderung der Impedanz, insbesondere der Kapazität führen. Ohmsche Fehlerwiderstände von grösser als oSL bis ~ - a zu einigen Kiloohm können erfasst werden. Das Impulsechoverfahren ist auch als Kontrollmittel zur Feststellung konstruktiv und fabrikatorisch bedingter Inhomogenitäten von Hochspannungsrohrgasleituflgen einsetzbar.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 ein Prinzipschaltbild für die Fehlerortung nach dem Impulsechoverfahren, Fig. 2 ein Diagramm zweier Impulsechokurven mit und ohne Fehlerstelle, Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Auswertvorrichtung für Impulsechokurven.
Von einem käuflichen Impuls-Echomessgerät 1 für Fehlerortungen und Qualitätsmessungen an Koaxialkabeln von Breitband-Uebertragungssystemen werden über Impulsübertragungsleitungen 4, 5 Sendeimpulse 16 mit einer wählbaren Impulsbreite im Bereich von 1 ns bis 10 ns über eine Impedanzanpassungseinrichtung 6 und über Impulsübertragungsleitungen 7, 8 auf eine zu untersuchende elektrische Koaxialleitung 9, 10 übertragen. Mit l-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 Impuls-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 SignalsseicherzerSt -bzw b.zw-e-ine einhersteuerung 15 übertragen und dort als Bild bzw.Imnrllsechokurve 14 gespeichert. Das Signalspeichergerät 15 kann z.B. ein Mågnetbandgerät, ein digitaler Halbleiterspeicher oder ein X/Y-Schreiber sein.
Fig. 2 zeigt zwei mit einem X/Y-Schreiber 15 aufgenommene Impulsechokurvena, 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 Hochspannung-Rohrgasleitung; die strichpunktierte Kurve b entspricht derselben Hochspannungs-Rohrgasleitung, 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 Uebergang der Verbindungsleitung zur Hochspannungs-Rohrgasleitung 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. Unstetigkeitsstellen.
Von A bis F ist der Verlauf der beiden Impulsechokurven a, b gleich, an der Fehlerstelle F trennen sich die Kurven.
Die Auswertung der Impulsechokurven a und b, die zu verschiedenen Zeiten aufgenommen und mittels des Signalspeichergebrätes 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 Prüfsignalspeichergerät bzw. Prüfsignalspeicherbereich 26 die Signaldaten der Impulsechokurve b mit einem Fehlerort F. Beide Speichergeräte bzw.
-bereiche 25 bzw. 26 sind eingangsseitig mit dem Ausgang eines Start-Stopp-Signalgebers 23 und ausgangsseitig mit einem Referenzsignalwandler 27 bzw. einem PrUfsignalwandler 28 verbunden, in welchen Wandlern die gespeicherten Signaldaten SR bzw. Sp in eine Referenzsignalspannung UR bzw. in eine Prüfsignalspannung Up transformiert werden.
Der Ausgang des Referenzsignalwandlers 27 ist mit dem + Eingang und der Ausgang des Prüfsignalwandlers 28 mit einem - Eingang eines Subtrahiergliedes 33 verbunden. Der Ausgang dieses Subtrahiergliedes ist über ein Betragselement 37 mit einem Grenzwertvergleicher 39 verbunden, an r dessen Ausgang ein Fehlersignal"l bzw."L anliegt, wenn die an dessen Eingang anliegende Spannung |UR - UpJ > UG ist, wobei UG eine v'orgebbare Grenzspannung bedeutet.
Gleichzeitig sind die Ausgänge der Wandler 27 bzw. 28 über Differenzierglieder 29 bzw. 30, an deren Ausgängen die zeitliche Aenderung bzw. Steilheit dUR/dt bzw. dUp /dt der Referenzsignalspannung UR bzw. der Prüfsignalspannung Up ausgebbar ist, mit einem weiteren Subtrahierglied 36 verbunden.
Dessen Ausgang ist über ein weiteres Betragselement 38 mit einem Grenzwertvergleicher 40 verbunden, an dessen Ausgang ein Signale,1" bzw."L anliegt, wenn das EingangssignalJdUR/dt - dUp/dtj > (dU/dt)G ist, wobei (dU/dt)G ein vorgebbarer Steilheitsgrenzwert bedeutet. Diesem Grenzwertvergleicher 40 ist ein monostabiles Kippglied mit Verzögerung bzw. eine Zeitvergleicherstufe 41 nachgeordnet, an deren Ausgang ein Fehlersignal 1,111 bzw. L dann anliegt, wenn an dessen Eingang ein Signal bzw. bzw." länger als eine vorgebbare Grenzzeitdauer tG anliegt.
Ein ODER<r'lied 42 ist eingangsseitig mit dem Ausgang dieser Zeitvergleicherstufe 41 und mit dem Ausgang des Grenzwertvergleichers 39 verbunden. Ausgangsseitig steht es 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.
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 Prüfsigflalspeichergeräte 25 und 26 und mit einem Fehlerzeitdaueringang 45 eines Multiplikationsgliedes 47 verbunden. An einem zweiten Konstanten-Eingang 46 liegt ein für die zu untersuchende Leitung charakteristischffl 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 gemäss Gleichung (3) oder (4) so bestimmt, dass er, multipliziert mit der Fehlerzeitdauer t die Fehlerzeitdauer 1F ergibt. Die Fehlerzeitdauer tF wird mittels des Zeitintervallmessers 44 gemessen.
Der Ausgang des Multiplikationsgliedes 47 steht mit einem 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 Multiplika- tionsglied 47 berechnete Fehlerdistanz 1F anzeigt bzw.
druckt.
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 und Up bzw. Differenzen der zeitlichen Aenderungen dieser Signalspannungen beobachtbar sind.
Die Betriebsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung sei anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert.
Mittels eines Impuls-Echomessgerätes 1 und eines Signalspeichergerätes 15 werden Folgen von Impulsreflektionssignalen von einer fehlerhaften elektrischen Leitung und von einer im Aufbau gleichen fehlerfreien Leitung aufgenommen und gespeichert. Vorzugsweise werden von neu installierten, fehlerfreien Leitungen Impulsechokurven aufgenommen, gespeichert und als Referenzkurven zum Vergleich mit Impulsechokurven derselben fehlerhaften Leitung verwendet.
Zur Erzielung eines hohen Auflösungsvermögens der Echosignale eignen sich für Leitungen ab etwa 500 m Länge besonders Sendeimpulse mit Impulsbreiten von weniger als 100 ns, vorzugsweise von weniger als 2 ns. Glockenförmige, insbesondere cos2-förmige Sendeimpulse ermöglichen dabei eine gute Auswertung der Echobilder und einen hohen Wirkungsgrad bei der Verstärkung der Signale.
Für kurze Leitungen bis etwa 1 km können vorteilhaft Sprungfunktionen mit einer Anstiegs- bzw. Abstiegszeit der Sprung- ein Signal i££ bzw. bzw." länger als eine vorgebbare Grenzzeitdauer tG anliegt.
Ein ODER4lied 42 ist eingangsseitig mit dem Ausgang dieser Zeitvergleicherstufe 41 und mit dem Ausgang des Grenzwertvergleichers 39 verbunden. Ausgangsseitig steht es 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.
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 Fehlerzeitdauere-ingang 45 eines Multiplikationsgliedes 47 verbunden. An einem zweiten Konstanten Eingang 46 liegt ein für die zu untersuchende Leitung charakteristisch 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 gemäss Gleichung (3) oder (4) so bestimmt, dass er, multipliziert mit der Fehlerzeitdauer + die Fehlerzeitdauer 1F ergibt. Die Fehlerzeitdauer tF wird mittels des Zeitintervallmessers 44 gemessen.
Der Ausgang des Multiplikationsgliedes 47 steht mit einem 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 F1ultiplika- tionsglied 47 berechnete Fehlerdistanz 1F anzeigt bzw.
druckt.
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 und Up bzw. Differenzen der zeitlichen Aenderungen dieser Signalspannungen beobachtbar sind.
Die Betriebsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung sei anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert.
Mittels eines Impuls-Echomessgerätes 1 und eines Signalspeichergerätes 15 werden Folgen von Impulsreflektionssignalen von einer fehlerhaften elektrischen Leitung und von einer im Aufbau gleichen fehlerfreien Leitung aufgenommen und gespeichert. Vorzugsweise werden von neu installierten, fehlerfreien Leitungen Impulsechokurven aufgenommen, gespeichert und als Referenzkurven zum Vergleich mit Impulsechokurven derselben fehlerhaften Leitung verwendet.
Zur Erzielung eines hohen Auflösungsvermögens der Echosignale eignen sich für Leitungen ab etwa 500 m Länge besonders Sendeimpulse mit Impulsbreiten von weniger als 100 ns, vorzugsweise von weniger als 2 ns. Glockenförmige, insbesondere cos2-förmige Sendeimpulse ermöglichen dabei eine gute Auswertung der Echobilder und einen hohen Wirkungsgrad bei der Verstärkung der Signale.
Für kurze Leitungen bis etwa 1 km können vorteilhaft Sprungfunktionen mit einer Anstiegs- bzw. Abstiegszeit der Sprung- flanke von weniger als 2 ns verwendet werden. Das Impulsechosignal wird jeweils von der Anstiegs- bzw. Abstiegsflanke ausgelöst. Rechtecksignale würden also iwei Impulsechosignale auslösen, was unerwünscht ist und die Deutung des Echogramms erschwert.
Der Start der Auswertung der Impulsechokurven erfolgt durch Schliessen des Schalters 21. Dadurch wird an den Starteingang 22 des Start-Stopp-Signalgebers 23 eine positive Spannung angelegt, die an dessen Ausgang ein Startsignal für die Signalspeichergeräte 25, 26 und den Zeitintervallmesser 44 auslöst. Der Zeitintervallmesser 44 liefert über die Synchronisiereingänge 31, 32 Synchronisiersignale an die Signaspeichergeräte 25, 26 zur Gewährleistung einer synchronen Verarbeitung der gespeicherten Daten.
Die z.B. auf Magnetbändern in Magnetbandgeräten oder in Festkörper speichern 25 und 26 gespeicherten Folgen von Impulsreflektionssignalen SR und Sp werden synchron in Signalwandlern 27 und 28 in Folgen von Signalspannungen UR und Up umgewandelt. Diese beiden Signalspannungen werden in einem Grenzwertvergleicher 39 miteinander verglichen, nachdem die Differenz UR - Up in einem Subtrahierglied 33 und anschliessend der Betrag dieser Differenz in einem Betragselement 37 gebildet wurde. Weichen diese Signalspannungen UR und Up voneinander um mehr als einen vorgebbaren Grenzwert UG ab, so wird dies als Indiz für einen Fehlerort F gewertet.
Am Ausgang des Grenzwertvergleichers liegt dann ein Fehlersignal an, das über ein ODER-Glied 42 an den Stopp-Eingang 19 des Start-Stopp-Signalgebers 23 übertragen wird und über dessen Ausgangssignal den Zeitintervallmesser 44 stoppt.
Damit steht die Fehlerzeitdauer tF am Ausgang des Zeitintervallmessers 411 an.
Die mit dem Zeitintervallmesser ermittelte Fehlerzeit tF wird in dem Multiplikationsglied 47 mit einer eingebbaren, für die Leitung charakteristischen Konstanten multipliziert und die als Ergebnis berechnete Fehlerdistanz 1F in der Anzeigeeinrichtung 119 angezeigt bzw. ausgegeben. Diese Anzeige bzw. Ausgabe wird durch das Fehlersignal vom Ausgang des ODER-Gliedes 42 aktiviert.
Als Indiz für das Vorhandensein eines Fehlers kann alternativ oder zusätzlich zu dem beschriebenen Verfahren die Differenz der zeitlichen Aenderungen der beiden zu vergleichenden Signalspannungen herangezogen werden. Zu diesem Zweck werden die am Ausgang der Signalwandler 27 und 28 anliegenden Signalspannungen UR und Up in Differenziergliedern 29 und 30 differenziert und in einem Grenzwertvergleicher 40 miteinander verglichen, nachdem die Differenz dUR/dt - dUp /dt in einem Subtrahierglied 36 und anschliessend der Betrag dieser Differenz in einem Betragselement 38 gebildet wurde.
Weichen diese verglichenen Steilheiten der Signalspannungen voneinander um mehr als einen vorgebbaren Grenzwert (dU/dt)G ab, so kann dies als Indiz für einen Fehlerort F gewertet werden. Zur Erhöhung der Sicherheit der Fehlerortsermittlung ist es zweckmässig, ein Fehlersignal erst dann zu erzeugen, wenn diese Grenzwertüberschreitung länger als eine vorgebbare Zeitdauer tG anhält. Zu diesem Zweck wird das Ausgangssignal des Grenzwertvergleichers 40 über eine Zeitvergleichsstufe 41 dem ODER-Glied 42 zugeführt. Die Wirkung eines am Ausgang des ODER-Gliedes 42 anliegenden Fehlersignals ist weiter oben beschrieben.
Die Erfindung ist auf das in der Zeichnung Dargestellte selbstverständlich nicht beschränkt. So könnte z.B. dem Grenzwertvergleicher 39 eine Zeitvergleicherstufe nachgeordnet sein, die ein Fehlersignal nur dann abgibt, wenn das Ausgangssignal dieses Grenzwertvergleichers über eine vorgebbare Zeitdauer vorhanden ist. Es könnte auch eine Vorzeichendetektion für die Steilheit der Signalspannungen vorgesehen sein und ein Fehlersignal nur dann erzeugt werden, wenn die zu vergleichenden Steilheiten ein unterschiedliches Vorzeichen aufweisen.
Zusammenfassung Zur Fehlerortung auf elektrischen Leitungen (9, 10) mit dem Impulsechoverfahren werden zwei Impulsechokurven (3) von im Aufbau gleichen Leitungen verglichen, wobei eine Kurve von einer fehlerfreien und die andere Kurve von einer Leitung mit einem zu suchenden Fehler (F) mittels eines Impuls-Echomessgerätes (1) aufgenommen und mittels eines Signalspeichergerätes (15) gespeicrt ist.
Um bei der Auswertung der Kurven von Spezialkenntnissen eines Fachmannes unabhängig zu sein, ist eine Auswertvorrichtung angegeben, welche die beiden zu vergleichenden Impulsechokurve bzw. die davon abgeleiteten Signalspannungen und/oder die zeitlichen Aenderungen dieser Signalspannungen einem synchronen Vergleich zuführt. In Abhängigkeit davon, dass die zu vergleichenden Signale vorgebbare Grenzwerte überschreiten, wird ein Fehlersignal erzeugt, die Laufzeit des Sendeimpulses vom Anfang (A) der Leitung bis zum Fehlerort (F) ermittelt und die Fehlerdistanz (1F) berechnet und angezeigt. Die Breite der Sendeimpulse (16) ist vorzugsweise kleiner als 2 ns, die verwendete Spannung kleiner als 60 V. Das angegebene Verfahren eignet sich auch für eine Fehlerortung auf Hochspannungs-Rohrgasleitungen.
(Fig. 1) Bezeichnngslist e 1 Impuls-Echomessgerät 2 Kontrollbildschirm 3 Impulsechokurve 4, 5 Impulsübertragungsleitungen 6 Impedanzanpassungseinrichtung 7, 8 Impusübertragungsleitungen 9 Stromleiter 10 Kapselung 12, 13 Leitungen 14 Impulsechokurve 15 Signalspeichergerät bzw. Speichersteuerung 16 Sendeimpuls bzw. Sendesignal 19 Stoppeingang 20 Spannungsklemme 21 Schalter 22 Start eingang 23 Start-Stopp-Signalgeber 25 Referenzsignalspeichergernt bzw.
Referenzsignalspeicherbereic 26 Prürsignalspeichergeret bzw.
Prüfsignalspeicherbereich 27 Referenzsignalwandler 28 Prüfsignalwandler 29, 30 Differenzierglieder 33, 36 Subtrahierglieder 37, 38 Betragselemente 39, 40 Grenzwertvergleicher 41 Zeitvergleichsstufe 42 ODER-Glied 43 Ausgabeaktivierungseingang Zeitintervallmesser und Synchronsignalgeber 45 Fehlerzeitdauereingang 46 Konstanteneingang 47 Multiplikationsglied 48 Rechenwerteingang 49 Anzeigeeinrichtung bzw. Drucker 50 Schalter 51 Anzeigeeinrichtung a Impulsechokurve einer fehlerfreien Leimung A Leitungsanfang b Impulsechokurve einer fehlerhaften Leitung c Lichtgeschwindigkeit E Leitungsende F Fehlerstelle G Grenzwert Faktor 1 Länge der Koaxialleitung 1 Fehlerdistanz P Prüfwert R Referenzwert SR,Sp Impulsechosignale

tF,tG Zeitdauern bzw. Zeitdifferenz

vF, tG

UPUR Signalspannung

dUR/dt,

dUp/dt, Zeitliche Aenderung bzw. Steilheit

(dU/dt)G der Signalspannung

v Signallaufgeschwindigkeit #r Dielektrizitätskonstante Leerseite

Claims

Patentansprüche 0 Verfahren zur Fehlerortung auf elektrischen Leitungen, insbesondere auf Koaxialleitungen, wobei a) von einer auf einen Fehlerort (F) zu untersuchenden Leitung (9, 10) und b) von einer zu dieser Leitung im Aufbau gleichen aber fehlerfreien Leitung c) mittels mindestens je eines auf diese Leitungen übertragenen elektrischen Sendesignales (16) je jeeine zeit- bzw. abstandsabhängige Folge von Reflektionssignalen (a, b) erzeugt und e) diese beiden Folgen von Reflexionssignalen einem zeitsynchronen Vergleich (39, 40) unterzogen werden, dadurch gekennzeichnet, dass f) wenigstens eine der beiden Folgen von Reflexionssignalen vor dem Vergleich als Folge von Referenzflexionssignalen (a) gespeichert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a) von zeit synchronen Reflexionssignalen (UR, Up) der beiden Folgen von Reflexionssignalen (a, b) die Differenz ermittelt, b) mit einem vorgebbaren Grenzwert (usa) verglichen und c) in Abhängigkeit von einer Grenzwertüberschreitung als Ergebnis dieses -Vergleichs ein Fehlersignal erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a) von zeitsynchronen Reflexionssignalen (UR, Up) der beiden Impulsreflexionsfolgen (a, b) die zeitliche Aenderung bzw. Steilheit (dUR/dt, dUp/dt) ermittelt, b) die Differenz dieser beiden zeitlichen Aenderungen gebildet, c) diese Differenz mit einem vorgebbaren Steilheitsgrenzwert ((dU/dt)G) verglichen und d) in Abhängigkeit von einer Grenzwertüberschreitung als Ergebnis dieses Vergleichs ein Fehlersignal erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehlersignal erzeugt wird, wenn eine Ueberschreitung des Steilheitsgrenzwertes ((dU/dt)G) als Ergebnis des Vergleichs der beiden Steilheiten der Reflexionssignale (dUR/dti dUp/dt) länger als eine vorgebbare Zeitdauer (tG) andauert.
5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass a) in Abhängigkeit vom Zeitpunkt des Auftretens eines Fehlersignals eine Fehlerzeitdifferenz (tF) ermittelt, b) unter Verwendung dieser Fehlerzeitdifferenz durch Multiplikation mit einer für die Leitung charakteristischen Konstanten die Fehlerdistanz (1P) vom Leitungsanfang (A) berechnet und c) angezeigt wird.
6. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) als elektrische Sendesignale (16) Niederspannungssignale, b) insbesondere mit Amplituden im Spannungsbereich von 1 V bis 60 V verwendet werden.
7. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) als elektrisches Sendesignal (16) für kurze Leitungen eine Sprungfunktion, b) insbesondere mit einer Anstiegs- bzw. Abstiegszeit der Sprungflanke von weniger als 2 ns verwendet wird.
8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass a) als elektrisches Sendesignal (16) für lange Leitungen ein Sendeimpuls mit einer Impulsbreite von weniger als 100 ns, b) insbesondere von weniger als 2 ns verwendet wird.
9. Anwendung des Verfahrens nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche zur Fehlerortung in Hochspannungs-Rohrgasleitungen.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) die Vorrichtung weist ein Impuls-Echomessgerät (1) zum Aussenden von elektrischen Sendesignalen. (16) und Empfangen von Folgen von Reflexionssignalen (a, b) auf, b) das Impuls-Echomessgerät (1) ist einerseits mit einer zu untersuchenden Prüf- bzw. Referenzleitung (9, 10) und andererseits c) mit einer nachgeordneten Speichersteuerung (15) für Reflexionssignale in Steuerverbindung setzbar, d) die Vorrichtung weist Referenzsignalspeichermittel (25) und e) Prüfsignalspeichermittel (26) auf, welche beiden Speichermittel f) eingangsseitig mit der Speichersteuerung (15) und mit einem Start-Stopp-Signalgeber (23) und g) ausgangsseitig mit mindestens einem Grenzwertvergleicher (39, 40) in Steuer verbindung setzbar und synchron steuerbar sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) Referenzsignalspeichermittel (25) und Prüfsignalspeichermittel (26), stehen ausgangsseitig über ein Subtrahierglied (33) mit einem Grenzwertvergleicher (39) in Wirkverbindung, b) am Ausgang des Grenzwertvergleichers (39) liegt ein Fehlersignal an, wenn das Ausgangs signal dieses Subtrahiergliedsgrösser als ein vorgebbarer Wert (UG) ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) Referenzsignalspeichermittel (25) und PrüSsignalspeichermittel (26) stehen ausgangsseitig über je ein Differenzierglied (29, 30) und über ein diesen Differenziergliedern nachgeordnet es Subtrahierglied (36) mit einem Grenzwertvergleicher (40) in Wirkverbindung, b) am Ausgang dieses Grenzwertvergleichers liegt ein Fehlersignal an, wenn das Ausgangssignal dieses Subtrahiergliedes grösser als ein vorgebbarer Wert ((dU/dt)G) ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) dem Grenzwertvergleicher (40) ist eine Zeitvergleichsstufe (42) nachgeordnet, b) am Ausgang dieser Zeitvergleichsstufe liegt ein Fehlersignal an, wenn am Ausgang dieses Grenzwertvergleichers ein Signal länger als eine vorgebbare Grenzzeitdauer (tG) anliegt.
14. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 13, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) dem Start-Stopp-Signalgeber (23) ist ein Zeitintervallmesser (44) nachgeordnet, b) der synchron mit dem Referenzsignalspeichermittel (25) und dem Prüfsignalspeichermittel (26) gestartet und in Abhängigkeit vom Anliegen eines Fehlersignals gestoppt werden kann, c) der Zeitintervallmesser (44) ist über ein Multiplikationsglied (47) mit einer Ausgabeeinrichtung (43) verbunden, d) die in Abhängigkeit vom Anliegen eines Fehlersignals die einer Fehlerzeit (tF) bzw. einem Fehlerort (F) entsprechende Distanz (1P) ) anzeigt und/oder registriert.
15. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 14-, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) dem Referenzsignalspeichermittel (25) und dem Prüfsignalspeichermittel (26) sind je ein Wandler (27, 28) zur Umwandlung gespeicherter Signale(SR, Sp) in Spannungsignale (UR, Up) nachgeordnet, b) dem Subtrahierglied (33, 36) ist ausgangsseitig ein Betragselement (37, 38) und/oder c) eine Anzeigeeinrichtung (51) nachgeordnet.