DE69916299T2

DE69916299T2 - Verfahren und vorrichtung zur erdschlusslokalisierung eines elektrischen kabels

Info

Publication number: DE69916299T2
Application number: DE69916299T
Authority: DE
Inventors: Jean Bussinger
Original assignee: Socrat
Current assignee: Socrat
Priority date: 1998-09-28
Filing date: 1999-09-27
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2019-09-28
Also published as: FR2783926A1; US6538450B2; AU766993B2; US20020024342A1; JP2002525635A; WO2000019221A1; EP1118004A1; CA2344241A1; CA2344241C; DE69916299D1; FR2783926B1; EP1118004B1; AU5867799A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Lokalisierung eines Isolationsfehlers bei der Isolierung eines elektrischen Kabels.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren und ein System zur Lokalisierung eines Isolationsfehlers bei der Isolierung einer Metallhülle eines Telekommunikationskabels gegenüber der Erde.
Die aktuellen Telekommunikationsnetze mit einer Baumstruktur werden ausgehend von Kabeln 1 hergestellt, die einen großen Querschnitt, so wie in 1A dargestellt, aufweisen, wobei sie mehrere hundert oder mehrere tausend elektrische Drähte 2 umfassen, die voneinander durch eine geeignete Ummantelung isoliert und in Paaren angeordnet sind, um „Telefonpaare" zu bilden. Das Gesamte ist durch eine Metallhülle oder Abschirmung 3 vor elektrischen Störungen geschützt. Die Abschirmung 3 ist wiederum durch eine Schutzhülle 4 aus einem elektrisch isolierenden Material wie Polyethylen, PVC usw. überzogen.
Diese Telekommunikationskabel, die im Boden, in der Luft oder unter Wasser angeordnet sind, sind unterschiedlichen Angriffen ausgesetzt, wovon die häufigsten durch Blitzschlag, Nagetiere, den Bau von Verkehrswegen, Jagd, die Reibung von Baumästen usw. verursacht werden. Wie in 1A zu sehen, können diese unterschiedlichen Angriffe zu einem Reißen 5 der Schutzhülle und zum Eindringen von Wasser in das Kabel führen. Vom elektrischen Standpunkt aus betrachtet führt eine solche Beeinträchtigung zu einem Isolationsfehler der Abschirmung 3 gegenüber der Erde, schematisch in 1B durch einen Widerstand Rd dargestellt, und führt zum Auftreten einer Spannung Vc, oder „elektrochemischem Paar", die insbesondere durch die Verbindung aus dem Metall der Abschirmung 3 mit Wasser und verschiedenen Metalloxiden entsteht. Wenn ein Dichtungsfehler nicht rechtzeitig behoben wird, breitet sich die Verschlechterung des Kabels auf die Ummantelung der elektrischen Drähte aus und schreitet aufgrund der Wasserausbreitung auf einer großen Länge des Kabels voran.
Daher messen die Telekommunikationsbetreiber der Kontrolle der Kabel große Bedeutung bei, und diese Kontrolle muss in immer größerem Ausmaß automatisiert erfolgen, um die Wartungskosten zu senken und die Arbeitszeit vor Ort zu reduzieren.
Da die Telekommunikationskabel nicht zu vernachlässigende Längen aufweisen, die von hunderten Metern bis zu einigen Kilometern reichen, muss auf das Erfassen eines Isolationsfehlers ein Schritt der Lokalisierung des Fehlers folgen, damit qualifiziertes Personal die erforderlichen Arbeiten durchführen kann.
Es sind verschiedene Verfahren zur Lokalisierung von Isolationsfehlern bei der Isolation zwischen Leitern bekannt, von denen einige bei der Erfassung eines Isolationsfehlers bei der Isolation zwischen einem Leiter und der Erde anwendbar sind. Die am weitesten verbreiteten Verfahren davon sind die Verfahren mit Messbrücke und das Verfahren des Spannungsabfalls.
2 zeigt ein klassisches Verfahren mit Messbrücke. Die Messbrücke wird aus einem Normalwiderstand RA, einem variablen Widerstand RB und dem Widerstand Rl einer Schleife, welche einen Hilfsleiter AUX1 und die fehlerhafte Metallabschirmung SCR umfasst, gebildet, wobei die Abschirmung mit der Erde an einem Punkt Pd durch einen Widerstand Rd verbunden ist, welcher den zu lokalisierenden Isolationsfehler darstellt. Die Brücke wird durch eine Gleichspannung E versorgt, die im Allgemeinen in der Größenordnung von 150 V liegt, zwischen dem Mittelpunkt A der Widerstände RA, RB und der Erde angelegt wird, und umfasst ein Ausgleichsgalvanometer G. Beim Ausgleich der Brücke ist der elektrische Widerstand R1, den die Abschirmung SCR zwischen ihrem Ausgangspunkt Po und dem Fehlerpunkt Pd aufweist, durch die Beziehung R1 = RlRB/(Ra + RB) (1)gegeben.
Im Wissen um den Widerstandsbelag der Abschirmung SCR wird daraus der Abstand L1 abgeleitet, der den Punkt Pd vom Ausgangspunkt Po trennt.
Dieses Lokalisierungsverfahren, sowie andere ähnliche Verfahren, die von der Wheatstone-Brücke abgeleitet sind, weisen mehrere Nachteile auf. Einerseits gründet sich das Verfahren auf eine Widerstandsmessung und erfordert eine Umwandlung des Resultats in eine Länge mit Hilfe eines theoretischen Werts für den Widerstandsbelag, der sich als ungenau erweisen kann. Andererseits verringert sich die Genauigkeit der Messung, wenn der Widerstand Rd des Isolationsfehlers steigt und durch eine deutliche Erhöhung der Versorgungsspannung E der Brücke kompensiert werden muss, welche somit 500 V erreichen kann. Das Anlegen einer so hohen Spannung E kann bei den isolierenden Materialien des Kabels zu einem Durchschlag führen und stellt eine Gefahr für die an das Netz angeschlossenen Geräte dar, wobei letzteres vorübergehend außer Betrieb gestellt werden muss.
Das in 3 dargestellte Verfahren des Spannungsabfalls besteht darin, einen Strom i in die fehlerhafte Metallabschirmung SCR mit Hilfe eines Stromgenerators GA einzuspeisen, der mit der Erde verbunden ist. Der Strom i fließt in einer Erdschleife, die durch den Widerstand R1 der Abschirmung SCR zwischen dem Ausgangspunkt Po und dem Fehlerpunkt Pd, dem Fehlerwiderstand Rd und der Erde gebildet wird. Der Spannungsabfall V1 bei den Klemmen des Widerstands R1 wird durch einen Spannungsmesser VM gemessen, der am Endpunkt Pe der Abschirmung mit Hilfe eines Hilfsdrahtes AUX1 angeschlossen ist. Eine ähnliche Messung erfolgt am anderen Ende der Abschirmung, um den Spannungsabfall V2 an den Klemmen des Widerstands R2 der Abschirmung zwischen dem Fehlerpunkt Pd und dem Endpunkt Pe zu messen. Da die Länge L der Abschirmung bekannt ist, wird davon die relative Position Pdr des Fehlers abgeleitet: Pdr = L1/L = V1/(V1 + V2) (2).
Dieses Verfahren weist, wie das vorhergehende, den Nachteil auf, dass es eine hohe Messspannung erfordert, wenn der Widerstand Rd des Isolationsfehlers einen hohen Wert aufweist. Zum Beispiel erfordert das Einspeisen eines Stroms von 4 mA das Anlegen einer Spannung von 4 KV, wenn der Widerstand Rd in der Größenordnung von Megaohm liegt.
Ferner beschreibt das Dokument E. C. BASCOM ET AL. "Computerized underground cable fault location expertise", das im Rahmen der Konferenz "Proceedings of the Power engineering society transmission and distribution conference, Chicago, 10. bis 15. April 1994" präsentiert und in der Zeitschrift IEEE am 10. April 1994 veröffentlicht wurde, Seiten 376–382, Referenz XP000470557, auf Seite 380, Absatz 10 ein Verfahren zur Lokalisierung eines Isolationsfehlers zwischen einem Phasendraht und der Masse, das darin besteht, einen Strom im fehlerhaften Phasendraht fließen zu lassen, unter Verwendung eines nicht fehlerhaften Phasendrahtes, der an einem Ende des fehlerhaften Phasendrahtes angeschlossen ist, um eine Leitungsschleife zu bilden, und darin, eine Spannungsmessung an den zwei Enden des fehlerhaften Drahtes durchzuführen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Lokalisierungsverfahren bereitzustellen, das bei einer großen Bandbreite an Werten eines Isolationsfehlers präzise ist, insbesondere bis zu Werten in der Größenordnung von Megaohm.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Lokalisierungsverfahren bereitzustellen, das bei einer großen Bandbreite an Werten eines Isolationsfehlers präzise ist, insbesondere bis zu Werten in der Größenordnung von Megaohm.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Lokalisierungsverfahren bereitzustellen, das einfach umzusetzen ist und das in ein automatisiertes Wartungssystem integriert werden kann.
Diese und weitere Aufgaben werden durch die Bereitstellung eines Verfahrens nach Anspruch 1 für die Lokalisierung eines Isolationsfehlers bei der Isolierung eines leitenden Elementes gegenüber der Erde erfüllt, wobei das leitende Element elektrisch mindestens an einem Ausgangspunkt und an einem Endpunkt zugänglich ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, die darin bestehen, einen Strom zwischen dem Ausgangspunkt und dem Endpunkt des leitenden Elementes mit Hilfe eines von der Erde isolierten Strom- oder Spannungsgenerators einzuspeisen, eine erste elektrische Spannung am Ausgangspunkt gegenüber der Erde zu messen, eine zweite elektrische Spannung am Endpunkt zu messen, wobei die erste und die zweite gemessene Spannung über eine repräsentative Beziehung der relativen Position des Isolationsfehlers zwischen dem Anfangspunkt und dem Endpunkt verbunden sind.
In der Praxis kann die zweite Spannung in Bezug auf den Ausgangspunkt oder in Bezug auf die Erde gemessen werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Strom- oder Spannungsgenerator am Ausgangspunkt des leitenden Elementes angeordnet und am Endpunkt des leitenden Elementes mit Hilfe eines ersten Hilfsleitdrahtes angeschlossen. Ebenso kann die zweite Spannung vom Ausgangspunkt des leitenden Elementes mit Hilfe eines zweiten Hilfsleitdrahtes aus gemessen werden, der am Endpunkt des leitenden Elementes angeschlossen ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist der in das leitende Element eingespeiste Strom ein Wechselstrom mit sehr niedriger Frequenz in der Größenordnung von Zehntelhertz oder weniger.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Lokalisierung des Isolationsfehlers, welches die Schritte umfasst, die darin bestehen, das leitende Element von der Erde zu trennen, in das leitende Element einen Niederfrequenzstrom mit Hilfe eines Strom- oder Spannungsgenerators, der mit der Erde verbunden ist, einzuspeisen, so dass eine Leitungsschleife gebildet wird, die über den Isolationsfehler und die Erde verläuft, den Strom, der im leitenden Element fließt, zu erfassen, indem entlang des leitenden Elementes eine Vorrichtung zum kontaktlosen Erfassen von Strom verschoben wird, bis ein Punkt der Schwankung des Stroms im leitenden Element erfasst wird, der dem gesuchten Isolationsfehler entspricht.
Vorteilhafterweise umfasst der in das leitende Element eingespeiste Strom mindestens zwei Stromflüsse mit unterschiedlicher Frequenz und wobei die zwei Stromflüsse verglichen werden, um den Realteil der zwei Stromflüsse zu bestimmen, unabhängig von den parasitären Kapazitäten, die entlang des leitenden Elementes angeordnet sind.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das leitende Element eine Metallabschirmung eines Telekommunikationskabels oder mehrere Metallabschirmungen von untereinander verbundenen Telekommunikationskabeln.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Trennvorrichtung einer Metallabschirmung eines Telekommunikationskabels gegenüber der Erde, welche Mittel zur Kommunikation mit einer Wartungsausrüstung über ein Paar Telefondrähte, Mittel zum Ausführen der Befehle zum Verbinden oder Trennen der Abschirmung gegenüber der Erde und Unterbrechungsmittel umfasst, um die Abschirmung an mindestens einen Hilfsdraht anzuschließen, der im Telekommunikationskabel vorhanden ist.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung Mittel, um die Kommunikationsmittel des Paars Telefondrähte zu trennen und um die Abschirmung an mindestens einen Draht des Paars Telefondrähte anzuschließen, der als Hilfsdraht verwendet wird.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung Mittel zum Messen einer elektrischen Spannung, die auf der Metallabschirmung vorhanden ist.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung Mittel, um einen Strom in die Metallabschirmung einzuspeisen.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein System zur automatischen Lokalisierung eines Isolationsfehlers der Isolierung der Metallabschirmung eines Kabels gegenüber der Erde, wobei das Kabel elektrische Drähte umfasst, wobei das System einen Strom- oder Spannungsgenerator, der an einem Ausgangspunkt der Abschirmung angeordnet ist, Mittel zum Messen einer elektrischen Spannung, Mittel zum Anschließen des Generators an den Ausgangspunkt der Abschirmung und an einen ersten Hilfsdraht, der im Kabel vorhanden ist, Mittel zum Anschließen der Messmittel an dem Ausgangspunkt der Abschirmung und an die Erde und Mittel zum Anschließen des Hilfsdrahtes an einen Endpunkt der Abschirmung umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Mittel zum Anschließen des ersten Hilfsdrahtes an einen Endpunkt der Abschirmung eine Trennvorrichtung gemäß der Erfindung von der weiter oben beschriebenen Art.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das System Mittel zum Anschließen der Messmittel an den Ausgangspunkt der Abschirmung und an einen zweiten Hilfsdraht, der im elektrischen Kabel vorhanden ist, und Mittel zum Anschließen des zweiten Hilfsdrahtes am Endpunkt der Abschirmung.
Diese und andere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung des Verfahrens der Erfindung und von Beispielen für die Vorrichtungen, welche ein Umsetzen des Verfahrens ermöglichen, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
die zuvor beschriebene 1A, 1B ein Telekommunikationskabel, das einen Isolationsfehler aufweist,
die zuvor beschriebene 2 ein klassisches Verfahren zum Lokalisieren eines Isolationsfehlers,
die zuvor beschriebene 3 ein anderes klassisches Verfahren zum Lokalisieren eines Isolationsfehlers,
4 ein System zur Lokalisierung eines Isolationsfehlers gemäß der Erfindung und das Verfahren der Erfindung,
5 in Form von Blöcken eine Messvorrichtung, die beim Lokalisierungsverfahren gemäß der Erfindung zum Einsatz kommt,
6 eine Ausführungsvariante des Systems und des Verfahrens zur Lokalisierung von 4,
7 eine Anwendung des Verfahrens der Erfindung zur Lokalisierung eines Isolationsfehlers in einem Kabelnetz, welches Abschirmungen mit unterschiedlichen Querschnitten umfasst,
8 eine Trenn- und Messvorrichtung gemäß der Erfindung und
9 eine Variante der Trennvorrichtung von 8,
10 ein Netz an Telekommunikationskabeln, das mit mehreren Vorrichtungen gemäß 9 ausgestattet ist,
11 ein zweites Verfahren gemäß der Erfindung zum Lokalisieren eines Isolationsfehlers,
12 entlang eines Kabels verteilte Kapazitäten und
13 eine Anwendung des zweiten Verfahrens zur Lokalisierung eines Isolationsfehlers in einem baumförmigen Kabelnetz.
4 stellt ein System 20 gemäß der Erfindung dar, welches die Lokalisierung eines Isolationsfehlers ermöglicht, der die Metallabschirmung SCR eines Telekommunikationskabels betrifft. Wie in der Einleitung angeführt, überträgt sich der Isolationsfehler über einen Widerstand Rd, der die Abschirmung mit der Erde an einem Punkt Pd verbindet, der zu bestimmen ist.
Das Lokalisierungssystem 20 umfasst zwei Hilfsdrähte AUX1, AUX2, die aus einer Gruppe von Telefondrähten ausgewählt werden, die im Inneren des Kabels (nicht dargestellt) vorhanden sind, einen Strom- oder Spannungsgenerator 21, der von der Erde GND isoliert ist, eine Vorrichtung 22 zum Messen der Spannung mit hoher Eingangsimpedanz und verschiedene Unterbrecher I1 bis I8. Der Generator 21 und die Vorrichtung 22 sind in der Nähe des Ausgangspunktes Po der Abschirmung angeordnet. Die Unterbrecher I1, I2 werden bereitgestellt, um die Ausgangspunkte Po und Endpunkte Pe der Abschirmung SCR von der Erde zu trennen, und die Unterbrecher I3 und I4 werden bereitgestellt, um die Ausgänge des Generators 21 an den Hilfsdraht AUX1 und an den Ausgangspunkt Po der Abschirmung anzuschließen. Die Unterbrecher I5, I6 werden bereitgestellt, um die Hilfsdrähte AUX1, AUX2 an den Endpunkt Pe der Abschirmung anzuschließen, und der Unterbrecher I7 wird bereitgestellt, um einen Eingang IN1 der Messvorrichtung 22 an den Ausgangspunkt Po der Abschirmung anzuschließen. Schließlich ermöglicht der Unterbrecher 18 in der Position p1 das Anschließen des anderen Eingangs IN2 der Messvorrichtung 22 an die Erde und, in der Position p2, das Anschließen des Eingangs IN2 an den Hilfsdraht AUX2.
Nun wird der Fehlerpunkt Pd, der sich zwischen dem Ausgangspunkt Po und dem Endpunkt Pe befindet, lokalisiert, wobei die Länge L der Abschirmung bekannt ist.
Zu diesem Zweck sind die Unterbrecher I1, I2 geöffnet, die Unterbrecher I3 bis I7 sind geschlossen, und der Unterbrecher I8 ist auf der Position p1 angeordnet. Der Draht AUX1 und die Abschirmung SCR bilden eine Testschleife, die an den Generator 21 angeschlossen ist. Der Draht AUX2 ist an den Endpunkt Pe der Abschirmung angeschlossen. Gemäß der Erfindung wird in die Testschleife ein Stromfluss i eingespeist und die Spannung U1, die zwischen dem Ausgangspunkt Po der Abschirmung und der Erde vorhanden ist, gemessen. Da der Stromfluss i aufrechterhalten wird, wird in der Folge der Unterbrecher I8 auf die Position p2 geschaltet und eine Spannung U gemessen, die zwischen dem Ausgangspunkt Po und dem Endpunkt Pe der Abschirmung vorhanden ist. Nachdem die Messung durchgeführt wurde, wird das Kabel in seine Anfangskonfiguration zurückgeführt: Die Unterbrecher I3 bis I7 sind geöffnet und die Unterbrecher I1, I2 geschlossen.
Da die Spannung U1 zur Distanz L1 zwischen dem Punkt Po und dem Fehlerpunkt Pd proportional ist, und die Spannung U zum Abstand zwischen dem Punkt Po und dem Punkt Pe, das heißt der Länge L der Abschirmung, proportional ist, wird davon die relative Position Pdr des Fehlers in Bezug auf den Ausgangspunkt Po abgeleitet: Pdr = U1/U = L1/L (3)
Daraus wird die absolute Position Pd des Fehlers in Bezug auf den Ausgangspunkt Po abgeleitet: Pd = L1 = LU1/U (4)
Der Fachmann wird deutlich erkennen, dass das Verfahren der Erfindung kein Anlegen einer hohen Spannung erfordert, da die Testschleife an allen Punkten, außer am Fehlerpunkt Pd, von der Erde isoliert ist. Somit beschränkt sich der Strom, der durch den Fehler Rd verläuft, auf einen sehr schwachen Streustrom, der für die Messung der Spannungen U1, U ausreicht und angesichts des Stromflusses i vernachlässigbar ist. Da der elektrische Widerstand der Abschirmung und des Hilfsdrahtes AUX1 im Allgemeinen nicht über einige hundert Ohm hinausgeht, ist eine Arbeitsspannung von nur 1 bis 5 V ausreichend, um einen Stromfluss i in der Testschleife in der Größenordnung von einigen Zehnern Milliampere zu erhalten.
In der Praxis kann sich eine Messung der Spannungen U1, U in Gleichstrom dennoch aufgrund des klassischen Phänomens des elektrochemischen Paars als fehlerbehaftet erweisen.
Um diesen Nachteil zu mildern kann jede der Spannungen U1, U mit Hilfe von zwei Gleichspannungen mit gleichem Wert aber entgegengesetzten Zeichen in zwei Schritten gemessen werden.
Gemäß einer Idee der vorliegenden Erfindung besteht eine andere Lösung darin, die Messung der Spannungen U1, U mit Hilfe eines Wechselstroms i mit sehr niedriger Frequenz durchzuführen. Die Wechselstrommessung ermöglicht es, sich von dem elektrochemischen Paar zu befreien, wobei die Bereitstellung eines Stroms mit sehr niedriger Frequenz es ermöglicht, sich von dem Einfluss der parasitären Kapazitäten zu befreien, die entlang des Kabels verteilt sind.
Die Anmelderin hat verschiedene Charakterisierungstests des Verfahrens der Erfindung mit einem Wechselmessstrom i durchgeführt, um die Fundiertheit dieser Idee zu überprüfen. Die nachstehend angeführte Tabelle 1 fasst das Ergebnis einer ersten Reihe von Tests zusammen, welche das Ziel haben, für eine große Bandbreite an Werten des Fehlers Rd, die von 0 Ω (satter Kurzschluss) bis 1 MΩ (Isolationsfehler, der durch Feuchtigkeit vor dem Eindringen von Wasser in das Kabel ausgelöst wird) reicht, die maximale Arbeitsfrequenz Fmax zu bestimmen, über welcher die Genauigkeit des Verfahrens schlechter wird und den Wert von 1% bei relativer Lokalisierung übersteigt.
Tabelle 1
Diese Tests bestätigen den Vorteil einer Messung mit sehr niedriger Frequenz, insbesondere für die Lokalisierung eines Fehlers Rd mit hohem Wert, und zeigen, dass die Arbeitsfrequenz vorzugsweise unter 100 mHz liegen muss, zum Beispiel bei 5 oder 10 mHz.
In Tabelle 2 wird ferner das Ergebnis einer zweiten Reihe von Tests zusammengefasst, die mit einer Frequenz von 10 mHz durchgeführt wurden, um den Einfluss der Position des Fehlers Rd auf die Genauigkeit des Lokalisierungsverfahrens gemäß der Erfindung zu bestimmen.
Tabelle 2
Im Allgemeinen beweisen diese Tests, dass das Verfahren gemäß der Erfindung es ermöglicht, Isolationsfehler bis zu 1 MΩ mit einer hervorragenden Genauigkeit zu lokalisieren, so dass es möglich wird, einen Isolationsfehler zu lokalisieren und zu beheben, der vor dem Eindringen von Wasser in das Kabel entsteht. Ferner erfolgt die Messung mit Hilfe einer geringen Spannung, welche es nicht erforderlich macht, dass das Kabel außer Betrieb gestellt wird, wodurch der Betrieb somit für die Teilnehmer transparent ist.
Zudem haben die oben angeführten Tests die Existenz von Breitbandstörgeräuschen gezeigt, die in den niedrigen Frequenzen vorhanden sind, vor allem in dem bevorzugten Arbeitsband des Verfahrens der Erfindung, das von 5 bis 100 mHz reicht. In der Praxis sind diese Geräusche im Fall eines satten Erdschlusses (0 Ω) kaum wahrnehmbar, werden jedoch beträchtlich, wenn der Widerstand des Fehlers steigt und sich dem Megaohm nähert. Somit werden nach einem wiederum anderen Aspekt der Erfindung die Spannungen U, U1 mit Hilfe eines Verstärkers mit Synchronerfassung oder eines Systems zur digitalen Behandlung des Signals gemessen.
5 stellt ein Ausführungsbeispiel der Messvorrichtung 22 dar, welche es ermöglicht, die oben erwähnten Breitbandgeräusche zu beseitigen. Die Vorrichtung 22 umfasst am Eingang einen Tiefpassfilter 210, der zum Beispiel eine Grenzfrequenz von 1 Hz aufweist, wodurch es möglich ist, Industriegeräusche von 50, 100 und 150 Hz zu unterdrücken. Der Ausgang des Filters 210 ist an den Eingang eines Probenehmer-Blockers 211 angelegt, dessen Eingang für die Referenzspannung REF an den Unterbrecher I8 angeschlossen ist. Der Ausgang des Probenehmers 211 ist an einen Analog-/Digitalwandler 212 angeschlossen, dessen Ausgang an den Eingangsport eines Mikroprozessors MP angelegt ist. Der Mikroprozessor MP ist mit einem klassischen Algorithmus zur Bearbeitung des Signals ausgestattet, der in einem Programmspeicher MEM abgelegt ist. Somit stellt der Mikroprozessor ein nicht verrauschtes Messsignal wieder her und liefert den Effektivwert oder den Spitzenwert der Spannung U1 und U.
Eine Ausführungsform der Vorrichtung 22 besteht darin, zwei parallel angeordnete Ketten zum Erfassen des Signals bereitzustellen, wobei die erste Kette es ermöglicht, die Spannung U1 zu messen und die zweite die Messung der Spannung U ermöglicht. In diesem Fall wird der Unterbrecher I8 mit zwei Positionen durch zwei einfache Unterbrecher ersetzt, die Spannungen U1, U werden gleichzeitig gemessen und die für die zwei Messungen erforderliche Zeit wird durch zwei geteilt. Diese Zeit liegt in der Größenordnung einer Periode der Arbeitsfrequenz, das heißt in der Größenordnung von ungefähr hundert Sekunden für eine Frequenz von 10 mHz.
Selbstverständlich kann das Verfahren gemäß der Erfindung in verschiedenen Varianten und Anwendungen ausgeführt werden. So stellt 6 eine Variante 30 des Lokalisierungssystems gemäß der Erfindung dar, in welcher der Hilfsdraht AUX2 nicht verwendet wird. Hier ist eine zweite Messvorrichtung 31 zwischen dem Endpunkt Pe der Abschirmung SCR und der Masse angeschlossen. Die Vorrichtung 31 misst eine Spannung U2 zwischen dem Punkt Pe und der Erde, während die Vorrichtung 22, die zwischen dem Punkt Po und der Erde angeschlossen ist, die bereits beschriebene Spannung U1 misst. In diesem Fall ist die relative Position Pdr des Isolationsfehlers gegenüber dem Ausgangspunkt Po durch folgende Beziehung gegeben, die mit der oben beschriebenen Beziehung (4) gleichwertig ist: Pdr = U1/(U1 + U2) (5)oder durch die Beziehung: Pdr = 1/(1 + (U2/U1) (6) oder durch irgendeine andere gleichwertige Beziehung.
Ferner ist das Verfahren der Erfindung auf die Lokalisierung eines Isolationsfehlers in einem Kabelnetz anwendbar, welches mehrere Kabel mit unterschiedlichen Durchmessern umfasst, deren Abschirmungen nicht denselben Widerstandsbelag aufweisen. Zum Beispiel stellt 7 schematisch ein Netz dar, welches drei in Serie angeordnete Kabel mit den jeweiligen Längen La, Lb, Lc umfasst, welche Abschirmungen SCRa, SCRb, SCRc mit den Widerstandsbelägen Ra, Rb, Rc aufweisen. Hier wird angenommen, dass sich die Abschirmungen in Stromfluss befinden und nur am Ausgangspunkt Po_(a) der Abschirmung SCRa und am Endpunkt Pe_(c) der Abschirmung SCRc elektrisch zugänglich sind. Unter diesen Bedingungen geht man davon aus, dass das Netz drei virtuelle Abschirmungen SCRa_(V), SCRb_(V), SCRc_(V) mit demselben Widerstandsbelag umfasst, die virtuelle Längen La_(V), Lb_(V), Lc_(c) aufweisen. Die virtuelle Länge jeder Abschirmung wird berechnet, indem ihre reale Länge mit ihrem Widerstandsbelag multipliziert wird, wobei das Ergebnis durch eine Konstante geteilt werden kann, zum Beispiel den Widerstandsbelag Ra der ersten Abschirmung SCRa: La(V) = LaRa/Ra = La (7) Lb(V) = LbRb/Ra (8) Lc(V) = LcRc/Ra (9).
Das Verfahren der Erfindung wird in der Folge auf dem Netz in der oben beschriebenen Weise umgesetzt, so dass eine virtuelle Position Pd_(a)(v) des Isolationsfehlers Rd in Bezug auf den Ausgangspunkt Po_(a) erhalten wird. Anschließend wird die virtuelle Abschirmung identifiziert, auf der sich der Fehler befindet, und es werden von der virtuellen Position Pd_(a)(v) die virtuellen Längen der vorhergehenden Abschirmungen abgezogen, zum Beispiel die Längen La_(V), Lb_(V) im Beispiel von 7. So erhält man die virtuelle Position Pd_(c)(V) des Fehlers in Bezug auf den Ausgangspunkt Po_(c)(V) der dritten virtuellen Abschirmung SCRc_(V). Davon wird die reale Position Pd_(c) des Fehlers in Bezug auf den Ausgangspunkt Po_(c) der dritten Abschirmung abgeleitet: Pd(c) = Pd(c)(v)Ra/Rc (10).
Letztendlich ermöglicht das Verfahren gemäß der Erfindung die Lokalisierung von hochwertigen Isolationsfehlern mit einer Genauigkeit von mindestens 1% auf Kabeln mit großer Länge mit einer geringen Wechselmessspannung, die sich außerhalb des Telefonbandes (300–3.000 Hz) befindet. Ferner lässt sich das Verfahren einfach und schnell umsetzen, wobei die Auslegung der erhaltenen Ergebnisse besonders einfach ist und keiner Anwendung von Rechenbrettern oder Korrekturgliedern bedarf. Zudem ist das Verfahren gegenüber parasitären Kontaktwiderständen unempfindlich, die mit dem Anschluss der Messapparate verbunden sind. Schließlich lässt sich das Verfahren problemlos in ein automatisiertes Wartungssystem integrieren, wie nun zu sehen ist.
8 stellt den Schaltplan einer Trenn- und Messvorrichtung IMDL1 gemäß der Erfindung dar, welche ferngesteuert werden kann. Die Vorrichtung IMDL1, die an die Metallabschirmung SCR eines Telekommunikationskabels sowie an ein Paar Telefondrähte W1, W2 und zwei Hilfsdrähte AUX1, AUX2, die im Kabel vorhanden sind, angeschlossen ist, ist zur Erfüllung folgender Funktionen vorgesehen:

i) Trennung der Metallabschirmung SCR gegenüber der Erde GND,
ii) Messen des Isolationswiderstands und des elektrochemischen Paars zwischen der Abschirmung SCR und der Erde GND,
iii) Verbindung der Hilfsdrähte AUX1, AUX2 mit der Abschirmung SCR, um das Verfahren der Erfindung umzusetzen,

Zu diesem Zweck umfasst die Vorrichtung IMDL1 fünf Verbindungsklemmen Bs, Bg, Bw1, Bw2, Bx, einen Telekommunikationskreis- und Stromversorgungskreis 50, der an die Klemmen Bw1, Bw2 angeschlossen ist, einen Trenn- und Messkreis 60, der an die Klemmen Bs, Bg angeschlossen ist, und eine Zentraleinheit 70, die an die Kreise 50, 60 angeschlossen ist.
Der Kreis 50 umfasst einen Sender-Empfänger-DTMF-(„Dual Tone Multi-Frequency")-Kreis 51 klassischer Art, einen Versorgungsblock 52 und einen 80 V/8 V-Transformator 53 mit hohem Ausgangsstrom, der an eine der Klemmen Bw1, Bw2 über eine Kapazität 54 angeschlossen ist. Der Versorgungsblock 52 umfasst verschiedene Regler, liefert Spannungen von 5 V, ±15 V sowie eine Referenzspannung von 10 V. Der Ausgang des Transformators 53 ist an einen Gleichrichterkreis 55 angelegt, dessen Ausgang eine Kapazität 56 lädt, welche ein Energiereservoir für die Versorgungsspannung von 5 V bildet.
Die Zentraleinheit 70 umfasst einen Mikroprozessor MP, der mit einem Programmspeicher MEM ausgestattet ist, und einen COM-Kreis zur Steuerung der Unterbrecher.
Der Kreis 60 umfasst einen Unterbrecher S1 im normalerweise geschlossenen Zustand in Abwesenheit von elektrischer Versorgung, zum Beispiel ein Relais, das zwischen den Klemmen Bs, Bg angeschlossen und durch einen Überspannungsschutz 61 geschützt ist. Der Kreis 60 umfasst ebenfalls einen Messkreis 62, der an die Klemmen Bs, Bg über Unterbrecher S2, S3 angeschlossen ist. Der Ausgang des Kreises 62 ist an einen Probenehmerkreis 63 angelegt, gefolgt von einem Analog-/Digitalwandler 64, dessen Ausgang an den Mikroprozessor MP gesendet wird. Der Kreis 62 umfasst Mittel, um zwischen den Klemmen Bs, Bg einen Isolationswiderstand und/oder ein elektrochemisches Paar zu messen. Diese Mittel, die an sich klassisch sind und deren Funktionsprinzip in der Patentschrift EP 408 480 beschrieben wird, verwenden die Referenzspannung von 10 V, die von dem Block 52 geliefert wird, und eine umgekehrte Spannung von –10 V, die von den internen betrieblichen Verstärkern (nicht dargestellt) geliefert wird, die unter ±15 V versorgt werden.
Schließlich ist die Klemme Bx an die Klemme Bs über einen Unterbrecher S5 angeschlossen.
Wenn die Vorrichtung IMDL1 in Betrieb ist, ist die Klemme Bs an die Metallabschirmung SCR angeschlossen, die Klemme Bg ist an die Erde angeschlossen, die Klemmen Bw1, Bw2 sind an das Paar Telefondrähte W1, W2 angeschlossen und die Klemme Bx ist an die Hilfsdrähte AUX1, AUX2 angeschlossen. Klassischerweise überträgt das Paar Drähte W1, W2 eine Versorgungsgleichspannung von 48 V und ermöglicht die Übertragung von effektiven Läutimpulsen mit 80 V und von DTMF-Impulsen mit einigen Volt.
Es wird nun angenommen, dass mehrere Vorrichtungen IMDL1 an verschiedenen Punkten des Telekommunikationskabels angeschlossen und alle über das Paar Telefondrähte W1, W2 mit einer Wartungsausrüstung verbunden sind, die zum Beispiel in einer Telefonzentrale angeordnet ist. Wenn Läutimpulse gesendet werden, wird die Isolationskapazität 54 durchgehend, der Transformator 53 versorgt den Gleichrichter 55, welcher schnell die Kapazität 56 lädt. Die elektrische Energie, die auf das Netz mit Hilfe der Gleichspannung von 48 V gesendet wird, reicht nicht aus, um gleichzeitig mehrere Vorrichtungen IMDL1 zu versorgen, so dass die Vorladung der Kapazität 56 während des Läutens ihnen ermöglicht, eine Energie zu sammeln, die ausreicht, um einen Auswahlcode zu empfangen und zu analysieren, der durch die Wartungsausrüstung in Form von codierten DTMF-Impulsen gesendet wird. Nachdem dieser Code empfangen wurde, wird die ausgewählte IMDL1-Vorrichtung durch die 48 V-Spannung auf der Leitung versorgt und erwartet einen Befehl, der in Form einer Abfolge von DTMF-Impulsen empfangen wird. Die anderen IMDL1-Vorrichtungen gehen in einen Ruhezustand über, in dem sie beinahe keine Energie mehr verbrauchen.
Der von der IMDL1-Vorrichtung empfangene Befehl kann ein Befehl zum Öffnen des Unterbrechers S1 und zum Messen des Isolationswiderstandes oder eines elektrochemischen Paars über den Kreis 62 sein. Das Ergebnis der Messung wird digitalisiert und über den Mikroprozessor in codierter DTMF-Form an die Wartungsausrüstung gesendet.
Gemäß der Erfindung ist die IMDL1-Vorrichtung auch vorgesehen, um einen Befehl zum Öffnen des Unterbrechers S1 und zum Schließen des Unterbrechers S5 durchzuführen. In diesem Fall sind die Drähte AUX1, AUX2 an die Abschirmung SCR angeschlossen. Das Verfahren der Erfindung kann dann von einem beliebigen Ausgangspunkt Po aus umgesetzt werden, indem eine Niederfrequenzspannung am Ausgangspunkt Po angelegt wird und indem die Messungen der bereits beschriebenen Spannungen U, U1 erfolgen. In diesem Fall werden die anderen IMDL1-Vorrichtungen, die an die Abschirmung SCR angeschlossen sind, zuvor eine nach der anderen ausgewählt, um einen Befehl zum Öffnen des Unterbrechers S1 zu empfangen, um alle Punkte der freiwilligen Verbindung der Abschirmung mit der Erde zu trennen.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der IMDL1-Vorrichtung umfasst der Messkreis 60 einen Tiefpassfilter 65, der an die Klemme Bs über einen Unterbrecher S4 angeschlossen ist, und der Ausgang des Filters 65 ist an den Eingang des Probenehmers 63 angeschlossen. Ein Algorithmus zur Behandlung des Signals wird in den MEM-Speicher des Mikroprozessors geladen, und die IMDL1-Vorrichtung ist so angeordnet, dass sie einen Befehl zum Messen der oben in Bezug auf 6 beschriebenen Spannung U2 ausführt. In diesem Fall wird die Spannung U2, die auf der Klamme Bs vorhanden ist, durch den Filter 65 gefiltert, bemustert und durch die Kreise 63, 64 digitalisiert und danach vom Mikroprozessor MP analysiert. Wie zuvor, wird das Ergebnis der Messung an die Wartungsausrüstung geschickt. Hier ist der Hilfsdraht AUX2, der das Messen der Spannung U von einem Ausgangspunkt ermöglicht, nicht notwendig.
Gemäß einer zweiten Variante umfasst die IMDL1-Vorrichtung den weiter oben beschriebenen Niederfrequenzgenerator 21 und Mittel zum Messen der Spannungen U1, U oder nur der Spannung U1. Wie bei der ersten Variante sind diese Mittel aus der Erfassungs- und Messkette gebildet, welche den Filter 65, den Probennehmer 63, den Wandler 64 und den Mikroprozessor MP umfasst. Es sind Unterbrecher vorgesehen, deren Anordnung für Fachleute klar ist, um die verschiedenen Anschlüsse des Generators 21 und der Messkette an die Abschirmung SCR, an die Erde GND, an die Hilfsdrähte AUX1, AUX2 oder nur an den Hilfsdraht AUX1 zu gewährleisten. Somit wird eine Vorrichtung IMDL1_OR vom Typ „Ausgangspunkt" geschaffen, welche es ermöglicht, einen Ausgangspunkt Po des Einspeisens von Strom für die Umsetzung des Verfahrens der Erfindung zu definieren.
Natürlich ist es auch möglich, eine IMDL1_OR-Vorrichtung vorzusehen, welche einen Generator, der geeignet ist, zwei Gleichspannungen mit entgegengesetzten Zeichen zu liefern, und Mittel zum Messen der Spannungen U1, U in Gleichstrom gemäß dem Prinzip der oben erwähnten doppelten Messung umfasst. Ebenso kann eine IMDL1-Vorrichtung vom Typ „Endpunkt" Mittel zum Messen der Spannung U2 gemäß dieses Prinzips umfassen.
9 stellt eine andere Ausführungsform von IMDL2 der zuvor beschriebenen Trennvorrichtung dar. Hier besteht die Idee der Erfindung darin, die Drähte W1, W2 als Hilfsdrähte AUX1, AUX2 für die Umsetzung des Lokalisierungsverfahrens zu verwenden. Somit fällt die Klemme Bx weg. Der Kreis 50 ist an die Klemmen Bw1, Bw2 über zwei Unterbrecher S6, S7 angeschlossen und die Klemme Bs ist an die Klemmen Bw1, Bw2 über zwei andere Unterbrecher S8, S9 angeschlossen. Während der Messperioden für die Spannungen U1, U von einem Ausgangspunkt Po aus sind die Unterbrecher S6, S7 offen und die Unterbrecher S8, S9 geschlossen. Während dieser Perioden kann die IMDL2-Vorrichtung nicht mehr mit der Wartungsausrüstung kommunizieren. Eine Verzögerung ist vorgesehen, um die Kommunikation wiederherzustellen, wenn die Messungen nicht ausgeführt werden. Die Kapazität 56 ist vorzugsweise eine hochwertige elektrochemische Kapazität, welche es erlaubt, eine Strommenge anzusammeln, die ausreicht, um die Unterbrecher S8, S9 während der Verzögerung geschlossen zu halten.
Da sich die IMDL2-Vorrichtung von der IMDL1-Vorrichtung nur durch eine andere Anordnung der Unterbrecher unterscheidet, ist klar, dass die erste und die zweite Variante, die oben beschrieben wurden, auf diese Vorrichtung anwendbar sind. Insbesondere wird gemäß der Erfindung auch eine Vorrichtung IMDL2_OR vom Typ „Ausgangspunkt" ausgeführt, welche einen Niederspannungsgenerator und Mittel zum Messen der Spannungen U1, U oder nur der Spannung U umfasst.
In der Praxis erlaubt die Kombination von verschiedenen IMDL1- oder IMDL2-Vorrichtungen vom Typ „Endpunkt" und IMDL1_OR oder IMDL2_OR vom Typ „Ausgangspunkt" innerhalb eines Telekommunikationskabelnetzes die Integration des Lokalisierungsverfahrens in einem vollständig automatisierten Wartungssystem. Jede Vorrichtung IMDL1, IMDL2 ist imstande, die Metallabschirmung eines Kabels von der Erde zu trennen, den Isolationswiderstand der Abschirmung und/oder das elektrochemische Paar zu messen oder die Abschirmung an die Drahtpaare AUX1/AUX2 oder W1/W2 (oder nur an den Draht AUX1 oder W1, mit Messung der Spannung U2) anzuschließen. Ferner ist jede Vorrichtung IMDL_OR in der Lage, die Metallabschirmung eines Kabels von der Erde zu trennen, den Isolationswiderstand der Abschirmung und/oder das elektrochemische Par zu messen, einen Niederfrequenzstrom in das Kabel zu senden, die Spannungen U1 und U (oder nur die Spannung U1, mit Messung der Spannung U2 durch eine Vorrichtung IMDL1, IMDL2) zu messen. Die Messungen des Isolationswiderstandes werden täglich einige Minuten lang durchgeführt. Die Messergebnisse, die von der lokalen Wartungsausrüstung empfangen werden, werden zur Bearbeitung und zur Analyse des Zustands des Netzes an ein regionales Wartungszentrum geschickt. Wenn eine Anomalie festgestellt wird, wird das Lokalisierungsverfahren gemäß der Erfindung umgesetzt.
Somit ermöglicht die vorliegende Erfindung, den Zustand eines Telekommunikationskabels oder eines Kabelnetzes automatisch und wiederkehrend zu prüfen, das Auftreten eines Isolationsfehlers zu entdecken und den Fehler zu lokalisieren, bevor dieser sich auf die Telefondrähte selbst ausbreitet. Die vorliegende Erfindung ist ferner auf jede Kabelart anwendbar, insbesondere auf Kabel zur Stromverteilung. Noch allgemeiner formuliert betrifft die Erfindung das Erfassen eines Isolationsfehlers zwischen jeder Art von Leitern.
Zudem geht aus den bisher gemachten Angaben hervor, dass die Begriffe „Ausgangspunkt" und „Endpunkt" nicht einschränkend im Sinne der Bezeichnung des Ausgangspunktes und des Endpunktes eines Kabels auszulegen sind. Allgemein bezeichnen diese Begriffe Punkte elektrischer Verbindung mit einer Metallabschirmung zwischen denen das Lokalisierungsverfahren gemäß der Erfindung Anwendung findet.
Schließlich ermöglicht die Erfindung, wie schematisch in 10 dargestellt, auch die Lokalisierung von Isolationsfehlern, die in Kästen 10, 11 zur Verbindung von Kabeln 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 auftauchen, wobei diese Kästen manchmal unter dem Problem der Undichtheit leiden. Gemäß einer besonders einfachen Wartungskonfiguration, die in 10 dargestellt ist, wird eine Vorrichtung IMDL_OR am Ausgangspunkt des Kabels 12 angeordnet und werden IMDL-Vorrichtungen an den Endpunkten des Kabelnetzes, hier die Enden der Kabel 13, 14, 16, 17, 18, angeordnet. Selbstverständlich können andere IMDL-Vorrichtungen an anderen Punkten des Kabelnetzes angeordnet werden, zum Beispiel an jedem Eingang und jedem Ausgang der Verbindungskästen 10, 11.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 11 ein zweites Lokalisierungsverfahren gemäß der Erfindung beschrieben, welches es ermöglicht, den Standort eines Isolationsfehlers mit großer Genauigkeit zu bestimmen. Es wird zum Beispiel angenommen, dass ein Fehler mit einer Genauigkeit von 1 auf einem Kabel mit einer Länge von 1000 m mit Hilfe des oben beschriebenen Verfahrens lokalisiert worden ist. Somit wird ein verdächtiger Kabelabschnitt mit einer Länge von 10 m bestimmt. Nachdem die Metallabschirmung SCR von der Erde getrennt wurde, wird ein Wechselstrom i mit Hilfe eines Generators 40, der mit der Erde verbunden ist, eingespeist. Somit wird eine Erdungsschleife geschaffen, die durch den Widerstand Rd des Fehlers verläuft. Mit Hilfe einer Strommesszange 41, die an sich klassisch und mit einem Messfühler ausgestattet ist, der gegenüber elektromagnetischen Feldern empfindlich ist, wird der Stromfluss i, der in der Abschirmung fließt, beobachtet. Die Strommesszange 41 wird entlang des Kabels verschoben. Dort, wo sich der Isolationsfehler befindet, wird der Stromfluss i in die Erde durch den Widerstand Rd des Fehlers abgeleitet und wird nicht mehr erfasst, wie durch das Diagramm in 11 gezeigt. Zu diesem Zeitpunkt ist klar, dass der Isolationsfehler gefunden wurde, und das Kabel kann repariert werden.
Gemäß der Erfindung ist der Wechselstrom i, der in die Abschirmung SCR gesendet wird, ein Niederfrequenzstrom in der Größenordnung von 1 Hz bis zu einigen Hertz, der mindestens zwei Schwingfrequenzen umfasst, zum Beispiel eine Frequenz mit 1 Hz und eine Frequenz mit 10 Hz. Das Signal, das vom Messfühler der Strommesszange 41 geliefert wird, wird an eine Vorrichtung 42 geschickt, die mit einer Anzeige 43 ausgestattet ist, wobei eine Probenentnahme und eine digitale Bearbeitung dieses Signals erfolgen. Somit umfasst der Stromfluss i mindestens zwei übereinander liegende Stromflüsse i1, i2 mit unterschiedlichen Frequenzen. Die von der Vorrichtung 42 durchgeführte Bearbeitung besteht darin, das vom elektromagnetischen Messwertfühler gelieferte Signal zu analysieren, zum Beispiel mit Hilfe eines Algorithmus der schnellen Fourriertransformierten FFT, um daraus die zwei Stromflüsse i1, i2 zu entnehmen und dann die zwei Stromflüsse nach und nach zu vergleichen, während die Strommesszange entlang des Kabels verschoben wird. Dieses Verfahren ermöglicht es, den Einfluss der parasitären Kapazitäten Cp1, Cp2, ... Cp_i, die entlang des Kabels verteilt sind, so wie in 12 dargestellt, zu beseitigen, wodurch Streuimpedanzen parallel zum Widerstand Rd gebildet werden, welche Werte in der Größenordnung von Megaohm gemäß der Frequenz des Stromflusses i erreichen können. Diese parasitären Kapazitäten Cp_i verteilen den Durchgang des Stromflusses i in der Erde und stören die Lokalisierung des Isolationsfehlers, insbesondere wenn der Widerstand Rd des Fehlers einen hohen Wert aufweist.
Insbesondere ermöglicht die Messung der Module \i1\, \i2\ der Stromflüsse i1, i2 das Erstellen eines Systems aus zwei Gleichungen mit zwei Unbekannten, von dem ausgehend der Realteil ir der Stromflüsse i1, i2 bestimmt wird, der für die zwei Stromflüsse identisch ist und nur vom Widerstand Rd abhängt, wobei die Auflösung des Gleichungssystems zu folgender Beziehung führt:
wobei ω₁ und ω₂ die jeweiligen Pulsationen der Stromflüsse i1, i2 sind.
Somit ermöglichen die Bereitstellung von mindestens zwei übereinander gelegten Arbeitsfrequenzen und der Vergleich der zwei Stromflüsse i1, i2 die Durchführung einer Art digitaler Filtrierung des Einflusses der verteilten parasitären Kapazitäten Cp_i, wobei die imaginären Bestandteile der zwei Stromflüsse beseitigt werden, die eine Funktion dieser Kapazitäten darstellen, und wird daher eine genaue Lokalisierung des Fehlerpunktes Rd ermöglicht.
Dieses zweite Verfahren gemäß der Erfindung ist somit von Natur aus von dem oben beschriebenen Verfahren unterschiedlich und unabhängig. Es kann unabhängig vom ersten Verfahren oder als Zusatzverfahren umgesetzt werden. Es ist insbesondere vorstellbar, ein Kabel auf seiner gesamten Länge mit Hilfe der Strommesszange zu testen, ohne zuvor den verdächtigen Abschnitt des Kabels lokalisiert zu haben. Dieses zweite Verfahren ermöglicht zum Beispiel, wie schematisch in 13 dargestellt, das Erfassen eines Isolationsfehlers Rd in einem Baumkabelnetz, indem genau genommen der Streustrom i mit Hilfe der Strommesszange 41 vom Ausgangspunkt des Netzes aus „verfolgt" wird, wobei der Stromfluss i in den gesunden Zweigen des Netzes null ist.
In der Praxis kann das Trennen der Abschirmung oder der Abschirmungen eines Kabelnetzes, das den Isolationsfehler Rd aufweist, mit Hilfe von IMDL-Vorrichtungen vom Typ „Endpunkt" oder „Ausgangspunkt" erfolgen. Ebenso kann der mit der Erde verbundene Generator 40 der Generator sein, der in einer Vorrichtung IMDL_OR vorhanden ist.

Claims

Verfahren zur Lokalisierung eines Isolationsfehlers (Rd) bei der Isolierung einer Abschirmung (CR) eines Kabels gegenüber der Erde (GND), wobei das Kabel Leitungsdrähte (2, AUX1, AUX2, W1, W2) umfasst, wobei die Abschirmung elektrisch mindestens an einem Ausgangspunkt (Po) und an einem Endpunkt (Pe) zugänglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Trennen der Abschirmung (SCR) von der Erde an Punkten (Po, Pe) freiwilliger Verbindung der Abschirmung (SCR) mit der Erde, – Verbinden des Endpunktes (Pe) der Abschirmung mit einem Hilfsleitungsdraht (AUX1, W1), der im Kabel vorhanden ist, – Einspeisen eines Stroms zwischen dem Ausgangspunkt (Po) und dem Endpunkt (Pe) der Abschirmung (SCR) mit Hilfe eines Strom- oder Spannungsgenerators (21), der von der Erde isoliert ist, unter Verwendung des Hilfsleitungsdrahtes (AUX1, W1), um den Strom- oder Spannungsgenerator (21) am Endpunkt (Pe) der Abschirmung anzuschließen, – Messen einer ersten elektrischen Spannung (U1) am Ausgangspunkt (Po) in Bezug zur Erde, – Messen einer zweiten elektrischen Spannung (U, U2) am Endpunkt (Pe), wobei die erste (U1) und die zweite gemessene Spannung (U, U2) über eine repräsentative Beziehung ((3), (5), (6)) der relativen Position (Pdr) des Isolationsfehlers zwischen dem Ausgangspunkt (Po) und dem Endpunkt (Pe) verbunden sind.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die zweite Spannung (U) relativ zum Ausgangspunkt gemessen wird, wobei die relative Position Pdr des Isolationsfehlers durch die Beziehung Pdr = U1/Uoder jede andere, gleichwertige Beziehung gegeben ist, wobei „U1" die erste gemessene Spannung und „U" die zweite gemessene Spannung bezeichnet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die zweite Spannung (U2) relativ zur Erde gemessen wird, wobei die relative Position Pdr des Isolationsfehlers durch die Beziehung Pdr = U1/(U1 + U2)oder jede andere, gleichwertige Beziehung gegeben ist, wobei „U1" die erste gemessene Spannung und „U2" die zweite gemessene Spannung bezeichnet.
Verfahren nach Anspruch 2, welches folgende Schritte umfasst: – Verbinden des Endpunktes (Pe) der Abschirmung mit einem zweiten Leitungsdraht (AUX2, W2), der im Kabel vorhanden ist; – Messen der zweiten Spannung (U, U2) vom Ausgangspunkt (Po) der Abschirmung (SCR) aus mit Hilfe des zweiten Hilfsleitungsdrahtes (AUX2, W2), der an den Endpunkt (Pe) der Abschirmung angeschlossen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der in die Abschirmung eingespeiste Strom ein Wechselstrom mit sehr niedriger Frequenz in der Größenordnung von Zehntelhertz oder weniger ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem mindestens der Endpunkt (Pe) der Abschirmung von der Erde mit Hilfe einer Trennvorrichtung (IMDL1, IMDL2) getrennt ist, welche mit Hilfe eines Paars elektrischer Drähte (W1, W2 ferngesteuert ist.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem ein erster Draht (W1) des Paars elektrischer Drähte als erster Hilfsleitungsdraht (AUX1) für die Verbindung des Strom- oder Spannungsgenerators (21) mit dem Endpunkt (Pe) der Abschirmung verwendet wird, wobei Unterbrechungsmittel (S8) in der Trennvorrichtung (IMDL2) vorgesehen sind, um den ersten Draht (W1) am Endpunkt (Pe) der Abschirmung (SCR) anzuschließen.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der zweite Draht (W2) des Paars elektrischer Drähte als zweiter Hilfsleitungsdraht (AUX2) für das Messen der zweiten Spannung (U, U2) verwendet wird, wobei Unterbrechungsmittel (S9) in der Trennvorrichtung (IMDL2) vorgesehen sind, um den zweiten Draht (W2) an den Endpunkt (Pe) der Abschirmung (SCR) anzuschließen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ein ergänzendes Verfahren zur Lokalisierung des Isolationsfehlers aufweist, welches folgende Schritte umfasst: – Trennen der Abschirmung von der Erde, – Einspeisen eines Niederfrequenzstroms (i) in die Abschirmung (SCR) mit Hilfe eines Strom- oder Spannungsgenerators (40), der mit der Erde verbunden ist, so dass eine Leitungsschleife gebildet wird, welche über den Isolationsfehler (Rd) und die Erde verläuft, – Erfassen des Stroms, der in der Abschirmung fließt, indem entlang der Abschirmung eine Vorrichtung (41) zum kontaktfreien Erfassen des Stroms verschoben wird, bis ein Punkt (Pd) der Schwankung des Stroms in der Abschirmung erfasst wird, welcher dem gesuchten Isolationsfehler (Rd) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der in die Abschirmung (SCR) eingespeiste Strom (i) mindestens zwei Stromflüsse i2) mit unterschiedlichen Frequenzen umfasst und bei dem die zwei Stromflüsse (i1, i2) gemessen werden, um den Realteil der zwei Stromflüsse zu bestimmen, unabhängig von den parasitären Kapazitäten (Cp_i), die entlang der Abschirmung verteilt sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Abschirmung (SCR) eine Metallabschirmung eines Telekommunikationskabels oder mehrere Metallabschirmungen von Telekommunikationskabeln umfasst, die untereinander verbunden sind.
Vorrichtung (IMDL1, IMDL2, IMDL1_OR, IMDL2_OR) zum Trennen einer Metallabschirmung (SCR) eines Telekommunikationskabels bezüglich der Erde, wobei die Vorrichtung Mittel (51, MP, MEM) zur Kommunikation mit einer Wartungsausrüstung über ein Paar Telefondrähte (W1, W2) und Mittel (60, S1, MP, MEM, COM) umfasst, um Befehle zum Verbinden oder Trennen der Abschirmung (SCR) bezüglich der Erde (GND) auszuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung außerdem Unterbrechungsmittel (S5, S8, S9) umfasst, um die Abschirmung (SCR) an mindestens einen Hilfsdraht (AUX1, AUX2) anzuschließen, der im Telekommunikationskabel vorhanden ist.
Vorrichtung (IMDL2) gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel (S6, S7, S8, S9) umfasst, um: – die Kommunikationsmittel (50) von dem Paar von Telefondrähten (W1, W2) zu trennen, und – die Abschirmung (SCR) an mindestens einen Draht des Paars Telefondrähte (W1, W2) anzuschließen, der als Hilfsdraht verwendet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, welche Mittel zum Messen (63, 64, 65, MP, MEM) einer elektrischen Spannung (U, U1, U2) umfasst, die auf der Metallabschirmung (SCR) vorhanden ist.
Vorrichtung (IMDL1_OR, IMDL2_OR) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, welche Mittel (21) umfasst, um einen Strom in die Metallabschirmung (SCR) einzuspeisen.
System zur automatischen Lokalisierung eines Isolationsfehlers der Metallabschirmung eines Kabels gegenüber der Erde (GND), wobei das Kabel elektrische Drähte umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das System umfasst: – einen Strom- oder Spannungsgenerator (21), der an einem Ausgangspunkt (Po) der Abschirmung (SCR) angeordnet ist, – Mittel zum Messen (22) einer elektrischen Spannung (U, U1, U2), – Mittel (I1, I2, IMDL) zum Trennen der Abschirmung von der Erde an Punkten (Po, Pe) freiwilliger Verbindung der Abschirmung (SCR) mit der Erde, – Mittel (I3, I4, IMDL1_OR, IMDL2_OR) zum Anschließen des Generators (21) an den Ausgangspunkt (Po) der Abschirmung und an einen ersten Hilfsdraht (AUX1, W1), der im Kabel vorhanden ist, – Mittel (I7, I8, IMDL1_OR, IMDL2_OR), um die Mittel zum Messen (22) an den Ausgangspunkt (Po) der Abschirmung und an die Erde (GND) anzuschließen, und – Mittel (I5, IMDL1, IMDL2), um den Hilfsdraht (AUX1, W1) an einen Endpunkt (Pe) der Abschirmung anzuschließen.
System nach Anspruch 16, bei dem die Mittel zum Anschließen des ersten Hilfsdrahts (AUX1, W1) an einen Endpunkt (Pe) der Abschirmung eine Trennvorrichtung (IMDL1, IMDL2) nach einem der Ansprüche 14 bis 17 umfassen.
System nach einem der Ansprüche 17 oder 18, welches außerdem Mittel (I7, I8, IMDL1_OR, IMDL2_OR), um die Mittel zum Messen (22) an den Ausgangspunkt (Po) der Abschirmung und an einen zweiten Hilfsdraht (AUX2) anzuschließen, der im elektrischen Kabel vorhanden ist, und Mittel (16, IMDL1, IMDL2) umfasst, um den zweiten Hilfsdraht (AUX2) am Endpunkt (Pe) der Abschirmung anzuschließen.