DE3027800A1

DE3027800A1 - METHOD FOR SUPPRESSING INTERFERENCE VOLTAGES FOR MEASUREMENTS WITH DC-CURRENT MURRAY BRIDGE CIRCUITS AND FOR MEASURING THE ERROR RESISTANCE IN MEASURING THE Fault

Info

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

Description

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Verfahren zur Unterdrückung von Störspannungen bei Messungen mit Gleichstrom-Murray-Brückenschaltungen an Kabeln und zur Messung des Fehlerwiderstandes bei der FehlerortmessungProcedure for suppressing interference voltages when measuring with DC Murray bridge circuits on cables and for measuring the fault resistance when measuring the fault location

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterdrückung von Störspannungen bei Messungen mit Gleichstrom-Murray-Brückenschaltungen an Kabeln mit einer spannungsstabilisierten Meßspannungsquelle und zur Messung des Fehlerwiderstandes bei der Fehlerortmessung. The invention relates to a method for suppressing interference voltages for measurements with DC Murray bridge circuits on cables with a voltage-stabilized measurement voltage source and for measuring the fault resistance when measuring the fault location.

In den Adern von verlegten Kabeln treten durch induktive Einkopplung von FremdSpannungen häufig hohe Störspannungen mit den Frequenzen 50 Hz und 16 2/3 Hz auf. Es handelt sich dabei im wesentlichen um Gleichtaktspannungen. Gleiche Adern desselben Kabels führen dabei gegen einen beliebigen Meßpunkt glei ehe Spannungen, bei gleicher Belastung der beiden Adern führen sie keine Spannung gegeneinander. Beim Orten von Isolationsfehlern werden die zur Messung benutzten Adern durch die Meßschaltung in der Regel unsymmetrisch belastet, so daß auch Spannungen von mehreren Volt zwischen den zur Messung benutzten Adern auftreten können. Bei der Fehlerortung mit einer bekannten Murray-Meßbrücke liegt diese Spannung zwischen den beiden zu messenden Adern am Eingang des Nullindikators und bewirkt häufig eine Verfälschung der Meßergebnisse.Inductive coupling occurs in the cores of installed cables of external voltages often high interference voltages with the Frequencies 50 Hz and 16 2/3 Hz. These are essentially common-mode voltages. Same veins of the same Cable lead against any measuring point before the same Tensions, with the same load on the two wires, there is no tension against each other. When locating insulation faults the wires used for the measurement are usually loaded asymmetrically by the measuring circuit, so that voltages of several volts can occur between the wires used for the measurement. When locating faults with a known Murray measuring bridge is this voltage between the two wires to be measured at the input of the zero indicator and often causes a falsification of the measurement results.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Auswirkung von Storspannungen bei der Fehlerortung wesentlich zu vermindern und das Auftreten Gegentaktspannungen zwischen den Meßadern weitgehend zu verhindern.The invention is based on the object of the effect of To significantly reduce interference voltages when locating faults and to largely prevent the occurrence of push-pull voltages between the measuring wires.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stabilisierung der Meßspannungsquelle mit geringem Innenwiderstand für Gleichspannung, aber hohem Innenwiderstand für Wechselspannungen ausgeführt wird. Eine Ausgestaltung der Erfindung ist im Unteranspruch 2 angegeben.This object is achieved in that the Stabilization of the measuring voltage source with low internal resistance for direct voltage, but high internal resistance for alternating voltages is performed. An embodiment of the invention is specified in dependent claim 2.

Bei der Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ergibt sich eine Möglichkeit, die Fehlerortung weiterhin dadurch zu vervollkommenen, daß.der absolute Wert des Fehlerwiderstandes gemessen werden kann. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist in Anspruch 3 angegeben. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch h kann der Fehlerwiderstand in einem logarithmischen Maßstab, also über einen relativ großen Meßbreich angezeigt werden.In the embodiment of the invention according to claim 2, there is a possibility of further perfecting the fault location in that the absolute value of the fault resistance can be measured. This embodiment of the invention is specified in claim 3. In a further embodiment of the invention according to claim h , the error resistance can be displayed on a logarithmic scale, that is to say over a relatively large measuring range.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.Embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail below.

Die einzige Figur zeigt schematisch eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Unterdrückung von Störspannungen zur Messung des Fehlerwiderstandes. Im oberen Teil der Figur ist ein fehlerhaftes Kabel mit der gesunden Ader b, ihrem Aderwiderstand Rb und der fehlerhaften Ader a angedeutet. Der Widerstand der fehlerhaften Ader a bis zum Fehlerort ist mit Rx bezeichnet, der Widerstand der Ader a bis zum fernen Kabelende mit Ry. Am fernen Ende des Kabels sind die beiden Adern a und b miteinander verbunden. Der Widerstand der Fehlerstelle gegen Erde ist mit RF gezeichnet. An den Anfangender zu messenden Adern a und b ist die Murray-Meßbrücke mit ihrem Abgleichpotentiometer P und dem Nullinstrument N gezeigt. Die Meßspannung wird von einer Meßspannungsquelle Um geliefert, die im Beispiel alsThe single figure shows schematically a circuit arrangement for carrying out the method for suppressing interference voltages for measuring the fault resistance. In the upper part of the figure is a faulty cable with the healthy wire b, their wire resistance Rb and the faulty wire a indicated. The resistance of the faulty wire a to the fault location is with Rx denotes, the resistance of wire a to the far end of the cable with Ry. The two wires are at the far end of the cable a and b connected to each other. The resistance of the fault to earth is drawn with RF. At the beginning of the one to be measured Wires a and b is the Murray measuring bridge with its adjustment potentiometer P and the null instrument N. The measuring voltage is from a measurement voltage source Um supplied, which in the example as

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Batterie angedeutet ist. Für die Messung größerer Kabellängen mit hohen Aderwiderständen oder für die Messung großer Fehlerwiderstände RF kann die Meßspannungsquelle Um durch eine zusätzliche Spannungsquelle Uz ergänzt werden, wie im Beispiel dargestellt. Der negative Pol der Meßspannungsquelle Um liegt über eine Schaltung zur Spannungsstabilisierung am Schleifer des Abgleichpotentiometers P, der positive Pol liegt an Erde E und somit am erdseitigen Ende des Fehlerwiderstandes RF. Der Weg des Meßstromes vom positiven Pol der Meßspannungsquelle über die Erde E, den Fehlerwiderstand RF, über die Meßschaltung, den Schleifer des Potentiometers P zum Kollektor C des Längstransistors T, dessen Emitters E, den Begrenzungswiderstand R2, den Operationsverstärker V zum negativen Pol der Spannungsquelle ist außerhalb der Meßschaltung durch einen verstärkten Linienzug gekennzeichnet. Vom Kollektor C des Transistors T wird eine Gegenkopplungsspannung abgegriffen und über das RC-Glied aus dem V/iderstand Rl und dem Kondensator Cl an den invertierenden Eingang des Verstärkers V geführt.Battery is indicated. For measuring longer cable lengths with high wire resistances or for measuring large fault resistances RF, the measurement voltage source Um can be supplemented by an additional voltage source Uz, as in the example shown. The negative pole of the measurement voltage source Um is located Via a circuit for voltage stabilization on the wiper of the adjustment potentiometer P, the positive pole is connected to earth E. and thus at the earth-side end of the fault resistor RF. The path of the measuring current from the positive pole of the measuring voltage source via the earth E, the fault resistance RF, via the measuring circuit, the wiper of the potentiometer P to the collector C of the series transistor T, its emitter E, the limiting resistor R2, the operational amplifier V to the negative pole of the voltage source is outside the measuring circuit by an amplified Line marked. From the collector C of the transistor T a negative feedback voltage is tapped and over the RC element from the V / resistance R1 and the capacitor C1 to the inverting input of the amplifier V led.

Es ist nun erkennbar, daß zwei auf den Kabeladern a und b induzierte, gleich große Spannungen bei direktem Anschluß des Abgleichpotentiometers P an die Meßspannungsquelle Um durch die Brückenschaltung mit verschiedenen Widerständen belastet werden, wodurch am Nullinstrument N beträchtliche Spannungsdifferenzen von mehreren Volt auftreten können. Sie können das Meßergebnis erheblich verfälschen und in vielen Fällen eine Messung völlig unmöglich machen. Die gezeigte Stabilisierungsschaltung aus dem Transistor T und dem Verstärker V simuliert nun, ihrem Zweck entsprechend,einen niedrigen Innenwiderstand der Spannungsquelle Um für Gleichstrom, stellt jedoch für Wechselstrom oberhalb einer durch das RC-Glied Rl, Cl bestimmten Grenzfrequenz einen gegenüber allen-Widerständen in der Meßschaltung sehr hohen Widerstand dar. Damit ist das zu messende Aderpaar symmetrisch abgeschlossen, eine Umwandlung der auf den Adern vorhandenen Gleichtaktspannung in eine Gegentaktspannung und damit.eine Verfälschung des Meßergebnisses wird weitgehend vermieden.It can now be seen that two induced on the cable cores a and b, voltages of the same size when the adjustment potentiometer P is directly connected to the measurement voltage source Um the bridge circuit can be loaded with different resistances, as a result of which there are considerable voltage differences at the zero instrument N. of several volts can occur. You can significantly falsify the measurement result and in many cases a Make measurement completely impossible. The stabilization circuit shown consisting of the transistor T and the amplifier V is simulated now, in accordance with its purpose, a low internal resistance of the voltage source Um for direct current, but provides for Alternating current above a cut-off frequency determined by the RC element Rl, Cl has a value compared to all resistors in the measuring circuit very high resistance. The wire pair to be measured is thus symmetrically terminated, a conversion of the Cores existing common-mode voltage into a differential-mode voltage and thus falsification of the measurement result is largely avoided.

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Eine weitere Meßunsicherheit ergibt sich dadurch, daß die Größe des Fehlerwiders tandes RF. sich während der Messung verändern kann. Es ist daher nützlich, während der Fehlerortung den Wert des Fehlerwiderstandes zu beobachten. In der in der Figur dargestellten Schaltung ist der Meßstrom durch die Verwendung einer konstanten Meßspannung dem Fehlerwiderstand RF umgekehrt proportional. Eine beispielsweise am Begrenzungswiderstand R2 abgegriffene Spannung könnte daher als Maß für den Fehlerwiderstand verwendet werden. Da sich der Wert des Fehlerwiderstandes aber während einer Fehlerortung über mehrere Zehnerpotenzen ändern kann, währe eine solche Beobachtung nur bei einer logarithmischen Anzeige des Fehlerwiderstandes ohne Schwierigkeiten möglich. Nun ist allgemein bekannt, daß die Spannung zwischen Basis B und Emitter E eines Transistors T in Basisschaltung dem Logarithmus des über Kollektor C und Emitter E fließenden Stromes ist. Wird also in der dargestellten Schaltung die Basis-Emitter Spannung des Transistors T durch das Anzeigeinstrument I gemessen, ergibt sich aus der Anzeige bei entsprechender Skaleneichung eine Darstellung des Fehlerwiderstandes RF in einem für die Messung besonders nützlichen logarithmischen Maßstab. In der Praxis wird man die Basis-Emitter-Spannung des Transitors T über einen Impedanzwandler und einen Meßverstärker zur Anzeige ' bringen. Wird für die Impedanzwandlung ein dem Transistor T gleicher, in der Figur nicht dargestellter weiterer Transistor verwendet, der thermisch mit dem Transistor T so verbunden ist, daß er die gleiche Temperatur annimmt wie dieser, ergibt sich damit die Möglichkeit, die Abhängigkeit des Anzeigewertes von der Temperatur des Transistors T zu kompensieren. Für diesen Zweck eignen sich besonders im Handel befindliche Anordnungen mit zwei gleichen Transistoren in einem Gehäuse. Auf eine Darstellung der Schaltungseinzelheiten für die geschilderte Aufbereitung der Meßspannung wurde verzichtet, da sie an sich bekannt sein dürfte.Another measurement uncertainty results from the fact that the size of the error resistance RF. can change during the measurement. It is therefore useful to check the value during fault location to observe the fault resistance. In the circuit shown in the figure, the measuring current is through the use a constant measuring voltage is inversely proportional to the fault resistance RF. One for example at the limiting resistor R2 tapped voltage could therefore be used as a measure for the fault resistance. Since the value of the fault resistance but can change over several powers of ten during an error location, such an observation would only be in the case of a logarithmic one The fault resistance can be displayed without difficulty. Now it is common knowledge that the tension between Base B and emitter E of a transistor T in base connection to the logarithm of the current flowing through collector C and emitter E. is. So in the circuit shown is the base-emitter Voltage of transistor T measured by display instrument I, If the scale is calibrated accordingly, the display shows the fault resistance RF in one for the Measurement especially useful logarithmic scale. In practice, the base-emitter voltage of the transistor T will be used Display 'via an impedance converter and a measuring amplifier. If a transistor T the same additional transistor, not shown in the figure, is used, which is thermally connected to the transistor T so that it assumes the same temperature as this, there is thus the possibility of the dependency of the display value on the temperature of the transistor T to compensate. Commercially available arrangements are particularly suitable for this purpose with two identical transistors in one housing. To a representation of the circuit details for the described preparation the measuring voltage was omitted because it is known per se should be.

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Claims

Pl 4574. ' .λ 07/22/80

Patent claims:

/ IJ Method for suppressing interference voltages during measurements ^K ^ with direct current Murray bridge circuits on cables, with a voltage-stabilized measuring voltage source, characterized in that the stabilization of the measuring voltage source (Um) is carried out with a low internal resistance for direct voltage, but high internal resistance for alternating voltages.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the stabilization of the measuring voltage source (Um) via a series transistor (T) and a negative feedback Operational amplifier (V) takes place, and that the negative feedback of the amplifier (V) by an RC element (Rl, Cl) between the output of the transistor (T) and the inverting one The input (-) of the amplifier (V) is designed to be frequency-dependent that the stabilization is fully effective for direct voltage, for alternating voltages above that caused by the However, the RC element (Rl, Cl) is exposed to a certain limit frequency.

3. The method according to claim 2, characterized e 1 c h η e t, that is dependent on the measuring current and thus for example, the voltage inversely dependent on the fault resistance (RF) is measured and used as a measured value for the fault resistance (RF).

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BATH ORIGINAL

Pl 4574 2 July 22, 1980

4. The method according to claim 3 »characterized in that that the measuring voltage for the fault resistance (RF) between base (B) and emitter (E) of the series transistor (T) is removed.

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