DE837564C - Fehlerortbestimmungsgeraet - Google Patents

Fehlerortbestimmungsgeraet

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DE837564C
DE837564C DEP55594A DEP0055594A DE837564C DE 837564 C DE837564 C DE 837564C DE P55594 A DEP55594 A DE P55594A DE P0055594 A DEP0055594 A DE P0055594A DE 837564 C DE837564 C DE 837564C
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DE
Germany
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fault location
determination device
location determination
circuit
pulse
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Expired
Application number
DEP55594A
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English (en)
Inventor
Dr Werner Kroebel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DR WERNER KROEBEL
Original Assignee
DR WERNER KROEBEL
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Publication date
Application filed by DR WERNER KROEBEL filed Critical DR WERNER KROEBEL
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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/11Locating faults in cables, transmission lines, or networks using pulse reflection methods

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Locating Faults (AREA)

Description

  • Fehlerortbestimmungsgerät Da eine Fehlerstelle in einer Leitung eine Reflexionsstelle für elektrische Wellen ist, kann bei bekannter Laufzeitgeschwindigkeit der Wellen aus der Zeitdifferenz zwischen einem elektrischen Primärimpuls und dem an der Fehlerstelle reflektierten Echoimpuls die Entfernung des Fehlerortes in einem Kabel l>estimmt werden. Zu diesem Zweck werden l>ei einem bekannten Fehlerortbestimmungsperlit eiii elektrischer Impuls und sein an der Fehlerstelle reHektierter Echoimpuls auf eine Praunsche Röhre gegeben und über einer Zeitachse auf ihrem Bildschirm zur Darstellung gebracht.
  • Wegen der großen Laufzeitgeschwindigkeit müssen die Impulse, die über einem Arbeitswiderstand durch Entladung eines Kondensators über ein gittergesteuertes Gasentladungsrohr erzeugt werden, sehr spitz sein, und es darf ihre zeitlich Breite nur gering Sein, will man noch hinreichend genau messen. Beispielsweise haben sie eine feste, vorgegebene Breite von etwa 0,1 µsec. Da in den in der Starkstromtechnik verwendeten Kabeln die hohen Frequenzen gegenüber den niedrigen stark gedämpft werden, wird ein solcher, einer hohen Frequenz entsprechender Impuls nicht mehr genügend stark reflektiert, so daß die Messung wegen der schwachen Echos ungenau, wenn nicht sogar unmögbich wird. Will man auch jedes beliebige Kabel mit diesem Gerät untersuchen., so muß letzteres entsprechend umgewandelt und verbessert werden.
  • Dies geschieht bei einem Fehlerortbestimmungsgerät der obengenannten Gattung erflndungsgemäß dadurch, daß Impulse solcher Breite und Form erzeugt werden, daß ihr Gehalt an tieferen Frequenzen den Wellenfortleitungseigenschaften der zu untersuchenden Kabel angepaßt ist. Zu diesem Zweck werden beispiellsweise die Impulse in einem von einem spitzen Impuls angestoßenen Schwingungskreis wählbarer Eigenfrequenz und geeigneter Dämpfung erzeugt und somit die Impulsbreite und Impulsform dem jeweiligen Kabel angepaßt. l)a ein derartiger I(reis al>er in der Regel ausschwingt und diese Ausschwingungen zu Impulsverlireiterungen und damit zur Messungsgenauigkeit Anlaß geben, wird gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens eine Gleichnichterstufe vorgesehen, welche die umgekehrte Halbwelle abschneidet und damit den Kreis vollständig dämpft.
  • I)er Schwingungskreis wird entweder unmittelbar in den Anodenkreis des g,ittergesteuerten Gasentladungsrohres zum Erzeugen des anstoßenden Impulses gelegt oder über ein Kopplungsglied mit ihm verbunden. Der auf das Kabel zu gebende Impuls wird dann im ersten Fall über ein Kopplungsglied und im zweiten Fall unmittelbar vom Schwingkreis abgenommen.
  • Als besonders vorteilhaft hat sich auch die Impulserzeugung in einer Art Multivibratorschaltung erwiesen, bei der zwei Mehrgitteröhren derart geschaltet sind, daß im Ruhezustande die erste Röhre stromdurchflossen und die zweite gesperrt ist und bei Zufuhr eines negativen Impulses auf das Gitter der ersten Röhre diese jedoch gesperrt und die zweite geöffnet wird.
  • Die vorliegende Erfindung wird in ihrer Anwendung bei einem schon anderweitig vorgeschlagenen Fehlerortbestimmungsgerät an Hand der Abb. 1 bis 5 beschrieben und erläutert. Es zeigt Abb. 1 das Prinzipschaltbild des Fehlerortbestimmungsgerätes, Abb. 2 die Schaltung zum Erzeugen des Impulses in einem unmittelbar angeschlossenen Schwingungskreis, Abb. 3 die Schaltung zum Erzeugen des Impulses in einem über ein Kopplungsglied angeschlossenen Schwingungskreis, Abb. 4 die Schaltung zum Erzeugen der Impulse in eienr Art Multivibratorschaltung, Abb. 5 die schematische Darstellung der Stromverhältnisse in der Multivibratorschaltung.
  • Aus dem im Tonfrequenzgenerator 1 erzeugten Wechselstrom von beispielsweise 500 Hz werden in dem Verstärker 2 durch Begrenzungsiderstände rechteckförmige Impulse der Impulsfolgefrequenz von 500 Hz herausgeschnitten, aus denen in der Schaltanordnung 3 scharfe Zündimpulse gewonnen werden. Diese werden. wie z. B. in der Zeitschrift »Arclliv der elektrischen Übertragung« (A.E.tl.) 1, 1974, S. 108 bis 113, ausführlich beschrieben ist, auf den Impulserzeuger 4 gegeben, der rechteckförmige Impulse von wählbarer Impulsdauer, z. B.
  • 1 µsec, und der Impulsfolgefrequenz von 500 Hz erzeugt. Diese dienen zur Steuerung des Kippgerätes 5, das eine sägezahn förmige zeitproportionale Kippspannung liefert, die auf die horizontal ablenkenden Platten der Braunschen Röhre 6 gegeben wird. Ihre abfallende Flanke ist durch die Breite der in 4 erzeugten Impulse bestimmt, in dem gewählten Beispiel also von 1 µsec Dauer, während die ansteigende Flanke der Sägezahnspannung einen Bereich von etwa 2000 µsec umfaßt. Ein Teil der Spannung des Impulsgenerators 4 wird auf die senkrecht ablenkenden Platten der Braunschen Röhre 6 gegelien, wodurch der Elektronenstrahl während der Dauer des Impulses und damit während der absteigenden Flanke der Sägezahnspannung nach oben ausgelenkt wird. Dadurch entstehen auf dem Bildschirm zwei übereinanderliegende lineare Zeitskalen gleicher räumlicher Länge, deren zeitliche Längen von den Flanken der Sägezahnspannung abhängen. ZUm Beispiel durchläuft bei einer Impulsfolgefrequenz von 500 Hz und der Impulsbreite von 1 µsec der Elektronenstrahl die obere Skala in 1 µsec un die untere in umgekehrter Richtung in etwa 2000 µsec.
  • Vom Impulsgenerator 4 wird ferner ein Hellspannungsimpuls abgenommen und an den Wehneltzylinder der Braunschen Röhre 6 gelegt, der die schnell durchl,aufende Basis des Rechteckumlaufes so weit zusätzlich aufhellt, daß die Leuchtstärke des gesamten Rechtecks auf beiden Basislinien gleich ist.
  • Die ferner an den Tonfrequenzgenerator I angeschlossenen Schaltungen 7 bis 10 dienen zum Erzeugen der Meßimpulse, die teils unmittelbar, teils nach Reflexion an der Fehlerstelle der Kabels 12 auf die senkrecht ablenkenden Platten der Braunschen Röhre gegeben werden. Durch den Phasenschieber 7 kann die Phase indes die Meßimpulse erzeugenden Wechsel stromes meßbar verschoben werden, wodurch eine zeitliche Verchiebung der Meßimpulse auf dem Bildschirm bewirkt wird. Eben.so Wie in der Schaltung 2 werden auch in der Schaltung 8 aus dem Wechselstrom rechteckförmige Impulse ausgeschnitten und in der im wesentlichen ein gittergesteuertes Gasentladungsrohr und einen Kondensator enthaltenden Schaltung 9 spitze Impulse von der Impulsfolgefrequenz 500 Hz erzeugt.
  • Da zur genauen Messung, insbesondere von Breitbandkabeln, möglichst kurzzeitige und spitze Impulse notwendig sind und die in g erzeugten Impulse noch nicht spitz genug sind, wird in der folgenden Schaltung 10 aus Idem in g erzeugten Impuls ein neuer Impuls gewonnen, der genügend scharf ist und eine Gesamtbreite von etwa 0,1 µsec umfaßt. Diese Impulse werden teils unmittelbar auf die Braunsche Röhre 6, teils auf das zu untersuchende Kabel 112 Igegeben und von dort als Echoimpulse über den Verstärker II auf das Braunsche Rohr geleitet. Der Verstärker 1 1 soll nur die Echoimpulse verstärken, weshalb er durch die im Impulserzeuger 4 erzeugten Impulse in der Zeit des schnellen Rücklaufes des Elektronenstrahles der Braunschen Röhre so hoch getastet wird, daß ein in diese Zeit fallender Impuls stark verstärkt wird.
  • Zur Untersuchung von Kabeln der Starkstromtechnik eignet sich das bisher beschriebene Gerät noch Ilicht. da in solchen Kabeln hohe Frequenzen zu stark gedämpft werden. Um auch diese Kabel Onit einem solchen Gerät untersuchen zu können, wird nach Weiterbildung des Erfindungsgedankens all dem IMpulserzeuger 10 ein Schwingungskreis mit der I nduktivi tät 13, dem Dämpfungswiderstand 14 und der Kapazität 15 geschaltet (Abb. 2 und 3).
  • Mit 16 ist der Kondensator des Impulsgenerators 10 bezeichnet, durch dessen Entladung über das gittergesteuerte Gasentladungsrobr lg die genannten spitzen Impulse erzeugt werden. Dies stoßen der Schwingungskreis an, dessen Frequenz einstellbar ist. Zur Beseitigung der Ausschwingungen muß der Dämpfungswiderstand geeignet dimensioniert werden und es wird ferner ein Gleichrichter 18 angeordnet. der die umgekehrte Halbwelle abschneidet und den Kreis vollständig dämpft. Der Schwingkreis wird entweder unmittelbar in den Anodenkreis des gittergesteuerten Gasentladungsrohres zum Erzeugen des aiostoßenden Impulses gelegt oder über ein Kopplungsglied mit ihm verbunden (Abb. 2 und 3). Der auf das Kabel zu gebende Impuls wird dann im ersten Fall über ein Kopplungsglied un im zweiten Fall unmittelbar bei 19 abgenommen. Durch Wahl der Eigenfrequeiiz des Schw ingungskreises i rd die Breite und F Form <les Impulses und damit der Gehalt an niederen Frequenzen dem zu untersuchenden Kabel angepaßt so daß ein genügend starker Echoimpuilrs auf dem Bildschirm der Braunschen Röhre sichtloar ist.
  • Ein zur Untersuchung von Kabeln der Starkstromtechnik geeigneter Impuls kann auch durch die in Abb. 4 dargestellte Art der bekannten Multivibratorschaltung gewonnen werden. Diese besteht aus den beiden Mehrgitterröhren 20 und 21 mit den Arbeitswiderständen 22 und 23. Die Anode <1er ersten lt(Shre ist über den Kondensator 24 und deio Widerstand 25 mit dem Steuergitter der zweite Röhre verbunden, die ihre Vorspannung über den Widerstand 26 von der Spannungsquelle 27 erhält. Das Steuergitter der ersten Röhre ist einerseits üler den Kondensator 28 mit dr Anode der zweite Röhre und andererseits über den Widerstand 29 mit der Spannungsquelle 27 verbunden. Die gemeinsame Anodenspannung wird von der Spannungsquelle 30 geliefert. Die Röhre 20 ist normalerweise stromdurchflossen und die Röhre 21 infolge der von der Spannungsquelle 27 gelieferten negativen Gittervorspannung gesperrt.
  • Wird das Steuergitter der Röhre 20 bei 3I mit einem negativen Spannungsimpuls beaufschlagt, dessen zeitlicher Verlauf in Abb. 5 a dargestellt ist, so wird die Röhre 20 sofort nach Einsetzen des steilen Impulses gesperrt (Abb. 5 b). Dadurch werdien die Anode der Röhre 20 und das Steuergitter der Röhre 21 positiver. ISei entsprechender Dimensionierullg des aus den Widerständen 25 und 26 bestehenden Spannungsteilers ist die entstehende positive Gitterspannung an der Röhre 21 so groß, tla13 sofort der maximale Anodenstrom fließt (Abb. 5c). Steigt die Spannung des bei 31 zugeführten Impuls Iwieder an, so beginnt von einem bestimmten Wert an der Anodenstrom wieder zu fließen. Dadurch werden die Anodenspannung der Röhre 20 und die Gitterspannung der Röhre 2I negativer. Hierdurch sinkt der Anodenstrom dieser Röhre, was wiederum ein Ansteigen der Steuergitterspannung der Röhre 20 zur Folge hat. In diesem Augenblick bewirkt also die Schaltung nach Art eines üblichen Multi.vliiDrators ein lawinenartiges Ansteigen der Steuergitterspannung und damit des Anodenstromes der Röhre 20 und in gleichem Maße ein Absinken des Anodenstromes der Röhre 2I. Auf diese Weise stellt sich in kurzer Zeit der Ausgangszustand wieder her, bei dem die Röhre 20 stromdurchflossen und die Röhre 2I gesperrt ist. Die Röhre 20 kann nun wieder von neuem von einem negativen Impuls beaufschlagt werden, und das Spiel beginnt von neuem. Der gewünschte Impuls wird über dem Arbeitswiderstand 23 abgenommen und auf das Kabel I2 geleitet. Um Meßimpulse verschiedener Breite zu erhalten, wird die Breite des in 10 erzeugten, bei 3I der Multivibratorschaltung zugeführten Impulses verändert.
  • Dies erfolgt durch Verstellen des Abgriffes an dem Wilderstand des aus Entladekondensator, Widerstand und gittergesteuertem Gasentladungsrohr bestehenden Kreises des Impulsgenerators 10.
  • Zur Messung eines Kabels der Starkstromtechnik wird zunächst eine der beiden genannten erfindungsgemäßen Zusatzeinrichtungen angeschaltet und ein für das Kabel geeigneter Impuls eingestellt. Durch Betätigen des Phasenschiebers 7 wird der Primärimpuls auf die auf der oberen Zeitskala angebrachte Meßmarke geschoben. Dann wird im allgemeinen der Echoimpuls auf der unteren Skala sichtbar sein. Nun wird durch weitere Verstellung des Phasenschiebers 71 der Echoimpuls unter die Meßmarke geschoben. Die hierzu notwendige Verstellung des Phasenschiebers 7 bildet dann das gesuchte Maß für die Entfernung des Fehlerortes von der Meßstelle.

Claims (6)

  1. P A T E N T A N S P R Ü C H E : I. Fehlerortbestimmungsgerät, bei dem ein elektrischer Impuls und sein an einer Fehlerstelle im zu untersuchenden Kabel reflektierter Echoimpuls auf dem Bildschirm einer Braunsehen Röhre über einer Zeitachse zur Darstellung gebracht werden, gekennzeichnet durch die Verwendung von Impulsen solcher Breite und Form, daß ihr Frequenzgehalt den Wellenfortpflanzungseigenschaften der zu untersuchenden Kabel angepaßt ist.
  2. 2. Fehlerortbestimmungsgerät nach Anspruch I, gekennzeichnet durch die Erzeugung der Meßimpulse aus einem in seiner Eigenfrequenz veränderbaren Schwingungskreis entsprechender Dämpfung.
  3. 3. Fehlerortbestimmungsgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Anordnung einer Gleichrichterstufe, welche die umgekehrte Halbwelle der erzeugten Schwingung abschneidet.
  4. 4. Fehlerortbestimmungsgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungskreis unmittelbar -in den Anodenkreis des gittergesteuerten Gasentladungsrohres zum Erzeugen des anstoßenden Impulses gelegt und der auf das Kabel geleitete Meßimpuls über ein Kopplungsglied ab genommen wird.
  5. 5. Fehlerortbestimmungsgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungskreis über ein Kopplun,gsglied mit dem Anodenkreis des gittergesteuerten Gasentladungsrohres zum Erzeugen des anstoßenden Impulses verbunden und der auf das Kabel zu führende Meß'impuls unmittelbar vom Schwingkrei.s abgenommen wird.
  6. 6. Fehlerortbestimmungsgerät nach Anspruch I, gekennzeichnet durch die Erzeugung der Meßimpulse aus einer Art Multivibratorschaltung mit zwei derart geschalteten Mehrgitterröhren, daß im Ruhezustand die erste stromdurchflossen und die zweite gesperrt und bei Zufuhr eines negativen Impulses auf das Gitter der er.sten Röhre diese gesperrt und die zweite stromdurchflossen ist.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE958221C (de) * 1954-11-17 1957-02-14 Hackethal Draht Und Kabel Werk Verfahren und Einrichtung zum Pruefen der Spannungsfestigkeit von mit koaxialen, luftraumisolierten Hochfrequenzkabeln ausgestatteten Fernmeldekabelstrecken
DE1030450B (de) * 1954-08-10 1958-05-22 Hartmann & Braun Ag Anordnung zur Fehlerortsbestimmung an elektrischen Leitungen aus der Laufzeit von Wanderwellen
DE1077781B (de) * 1958-12-19 1960-03-17 Kieler Howaldtswerke Ag Schaltungsanordnung zum oszillographischen Darstellen stufenweise waehlbarer Messabschnitte innerhalb des Wellenzuges einer Impuls-spannung mit fester Impulsfolgefrequenz, insbesondere zur Fehlerortung an Leitungen
DE1115362B (de) * 1959-05-13 1961-10-19 Siemens Ag Verfahren zur Ortung von Wassereintrittsstellen in kunststoffisolierten und kunststoffummantelten Fernmeldekabeln mit einem unter dem Kunststoffmantel angeordneten, von Erde isolierten leitenden Schirm

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