DE846725C

DE846725C - Measuring method for determining the length and fault location on lines

Info

Publication number: DE846725C
Application number: DEP24632A
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl-Ing Oberfichtner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-12-14
Filing date: 1948-12-14
Publication date: 1952-08-18

Description

Meßverfahren zur Längen- und Fehlerortsbestimmung an Leitungen Für die Bestimmung von Leitungslängen bzw. zur Fehlerortsbestimmung voii Leitungen sind schon verschiedene Meßverfahren bekannt. Alle diejenigen Verfahren, die auf einer Widerstandsmessung oder Kapazitätsmessung beruhen, haben im allgemeinen zur Voraussetzung, daß die den Fehler kennzeichnende Erscheinung vollkommen ist, d. Ii. daß entweder ein vollkommener Kurz-oder Erdschluß besteht oder daß an der zu bestimmenden Unterbrechungsstelle der Isolationswert gleich dem betriebsmäßigen Wert ist. Diese Voraussetzungen treffen aber in der Praxis zumeist nicht zu. Bei der Fehlermessung durch Kapazitätsbestimmung an unterbrochenen Kaheln kommt noch hinzu, daß hei gleichen Kahelquerschnitten die Kapazität je Längeneinheit bei verschiedenen Kabeltypen und verschiedenen Fabrikaten, ja selbst verschiedenen Fabrikationslängen gleichen Fabrikats sehr unterschiedlich ausfällt. Alle diese Umstände führen zu großen Meßunsicherheiten bei der Anwendung der genannten Verfahren.Measuring method for determining length and fault location on lines For the determination of line lengths or for the determination of the fault location of lines already known different measuring methods. All those procedures that are on one Resistance measurement or capacitance measurement are generally based on the prerequisite that the phenomenon characteristic of the fault is perfect, d. Ii. that either a complete short or earth fault exists or that at the interruption point to be determined the insulation value is equal to the operational value. Meet these requirements but mostly not in practice. When measuring errors by determining the capacity in the case of interrupted baldnesses there is also the fact that, with identical baldness cross-sections, the Capacity per unit of length with different cable types and different makes, yes, even different production lengths of the same make are very different fails. All of these circumstances lead to large measurement uncertainties in the application of the procedures mentioned.

Ein bekanntes Verfahren, bei dem die Längenbestimmung mittels Hochfrequenz erfolgt. weist darüber hinaus noch weitere Nachteile auf. Es wird hierbei ein Hochfrequenzsender verwendet, der auf einen Schwingungskreis arbeitet. Es wird zunächst durch Anderung der Kapazität des Senders oder des Schwingungskreises festgestellt, bei welcher Freqenz der Schwingungskreis in Resonanz gerät, und dann die Leitung mit einem Gegengewicht parallel zur Kapazität des Schwingungskreises gelegt. Hiernach wird erneut Resonanz eingestellt und aus der hierzu notwendigen Kapazitätsänderung auf die Leitungslänge geschlossen. A known method in which the length determination by means of high frequency he follows. also has other disadvantages. It becomes a high frequency transmitter used, which works on an oscillatory circuit. It is first by change the capacity of the transmitter or the oscillation circuit determined at which Freqenz the oscillation circuit gets into resonance, and then the line with a counterweight placed parallel to the capacitance of the oscillation circuit. Afterwards there will be another response and from the change in capacitance required for this to the line length closed.

Dieses Verfahren läuft also im Grunde auf eine Bestimmung der Kapazitätsänderung des Schwingungskreises durch die angelegte Leitungskapazität hinaus. Es treten dabei aber die grundsätzlichen Schwierigkeiten auf, daß die Leitung wegen ihrer Länge bei den in Frage kommenden Frequenzen nicht als einfache Kapazität aufgefaßt werden kann, sondern selbst ein Schwingungskreis mit mehreren Resonanzfrequenzen darstellt. Es entstehen auf der Leitung stehende Wellen, welche diese Resonanzen erzeugen. Durch die Zusammenschaltung der beiden für sich verschieden abgestimmten resonanzfähigen Systeme (Schwingungskreis und Leitung) entstehen mehrere Resonanzen, die nicht eindeutig der Leitungslänge zugeordnet sind und daher die Messung stören.This method basically runs on a determination of the change in capacitance of the oscillation circuit through the applied line capacitance. It kick it but the fundamental difficulties on the line because of its length at the frequencies in question are not regarded as a simple capacitance can, but itself represents an oscillation circuit with several resonance frequencies. Standing waves arise on the line, which generate these resonances. By interconnecting the two differently tuned resonance-capable Systems (oscillation circuit and line) arise several resonances, which are not clear are assigned to the line length and therefore interfere with the measurement.

Man hat auch schon die Tatsache, daß auf einem Kabel bei der Zuführung bestimmter Frequenzen stehende Wellen und damit Resonanzen beobachtet werden können, zur Längenbestimmung ausgenutzt. Die zu prüfende Leitung bzw. das Kabel wurde hierzu an einen Hochfrequenzsender angeschlossen, dessen Frequenz über einen bestimmten Bereich geändert wird, und außerdem der in der Leitung fließende Hochfrequenzstrom gemessen. You also have the fact that on a cable when feeding standing waves and thus resonances can be observed at certain frequencies, used to determine length. The line to be tested or the cable was used for this connected to a high frequency transmitter, the frequency of which is above a certain Range is changed, and also the high frequency current flowing in the line measured.

I)ie Resonanzen treten dann ein, wenn bei am Ende offener Leitung die Leitungslänge ein ungerades Vielfaches einer Viertelwellenlänge bzxv. bei am Ende kurzgeschlossener Leitung ein gerades Vielfaches einer Viertelwellenlänge ist. Diese Resonanzen werden durch ein Maximum der Stromaufnahme des Kabels bestimmt, und aus ihnen kann die Leitungslänge vom Sender bis zum Ende bzw. bis zur Fehlerstelle nach der Leitungstheorie errechnet werden, wobei es auch nicht notwendig ist, daß der Kurzschluß oder die Unterbrechung vollkommen ist.I) he resonances occur when the line is open at the end the line length is an odd multiple of a quarter-wave length bzxv. at on The end of the short-circuited line is an even multiple of a quarter wavelength. These resonances are determined by a maximum of the current consumption of the cable, and they can be used to determine the cable length from the transmitter to the end or to the point of failure be calculated according to the line theory, whereby it is also not necessary that the short circuit or interruption is complete.

Für die praktische Anwendung weist dieses Verfahren in der beschriebenen einfachen Form noch Schwierigkeiten auf. Dies ist darauf zurückzufiihren, daß die unmittelbar an den Hochfrequenzsender angeschlossene Leitung auf diesen zurückwirkt und ihn beeinflußt. Die Resonanzmaxima werden verhältnismäßig flach, und es können durch Kopplungsschwingungen und Zieherscheinungen Zwischenmaxima erzeugt werden, welche die Beobachtung stören. Man muß meistens die Stromkurven aufzeichnen, um die Strommaxima erkennen und sie genügend genau bestimmen zu können. For practical use, this method has been described in the simple form still presents difficulties. This is due to the fact that the line directly connected to the high-frequency transmitter has an effect on it and affects him. The resonance maxima are relatively flat, and it can intermediate maxima are generated by coupling vibrations and drag phenomena, which disturb the observation. You usually have to record the current curves in order to recognize the current maxima and be able to determine them with sufficient accuracy.

Man hat deshalb auch schon andere Verfahren entwickelt, bei denen von einem Sendegerät eine sich über einen bestimmten Frequenzbereich selbsttätig periodisch ändernde Sendefrequenz ausgesandt wird. Diese wird einerseits unmittelbar und andererseits auf dem Wege über den reflektierenden Punkt, dessen Abstand vom Sendeort zu messen ist, auf den neben dem Sender angeordneten Empfänger gegeben. Es ist dann die sich ergebende Schwebungsfrequenz ein Maß für den gesuchten Abstand. Dieses Verfahren ist aber verhältnismäßig sehr kompliziert und erfordert insbesondere eine umfangreiche Apparatur. Zur Anzeige wird ein Kathodenstrahloszillograph benutzt. Dadurch ist das Verfahren im allgemeinen an das Vorhandensein eines Starkstromnetzes gebunden und nur unter erheblichem Aufwand mit Batteriebetrieb zu verwirklichen. Für die Fehlerortslesti minung an Leitungen ist aber die Möglichkeit des Batteriebetriebes sehr erwünscht. That is why other processes have already been developed for which from a transmitter one automatically over a certain frequency range periodically changing transmission frequency is sent out. On the one hand, this becomes immediate and on the other hand on the way over the reflecting point, its distance from Send location to be measured is given on the receiver arranged next to the transmitter. The resulting beat frequency is then a measure of the distance sought. However, this method is relatively very complicated and requires in particular extensive equipment. A cathode ray oscillograph is used for the display. As a result, the method is generally based on the presence of a power network bound and can only be realized with considerable effort with battery operation. For fault location detection on lines, however, there is the option of battery operation very welcome.

Die Erfindung benutzt das bereits erwähnte Hochfrequenzverfahren, bei dem stehende Wellen in der Leitung erzeugt werden, bringt jedoch eine solche Ausgestaltung desselben, daß mit einem relativ einfachen Batteriegerät genaue Fehlerortsbestimmungen vorgenommen werden können. Wie bei den bekannten Verfahren wird bei der Erfindung durch einen Hochfrequenzsender ein Hochfrequenzstrom erzeugt, der über einen bestimmten Frequenzbereich kontinuierlich verändert wird. The invention uses the already mentioned high frequency method, in which standing waves are generated in the line, however, brings such Design of the same that precise fault location determinations with a relatively simple battery device can be made. As with the known method, the invention A high-frequency current is generated by a high-frequency transmitter that exceeds a certain Frequency range is changed continuously.

Dieser Hochfrequenzstrom wird der zu untersuchenden Leitung zugeführt, und die Resonanz frequenzen der Leitung werden festgestellt. Erfindungsgemäß wird zwischen Hochfrequenzerzeuger und Leitung ein veränderbarer Schwingungskreis eingeschaltet, der so abgestimmt wird, daß er bei nicht angeschlossener Leitung mit der jeweils zugeführten Frequenz in Resoiiaiiz stehen würde, wobei die Resonanzfrequenzeii bei eingeschalteter Leitung bestimmt werden. I)iese Resonanzfrequenzen sind aber nunmehr, da der Hochfrequenzsender von der Leitung iticht l>eeinflußt werden kann und durch den angegebenen Gleichlauf des zwischengeschalteten Schwingungskreises eindeutig nur dann Resonanz beolachtet wird. wenn die Leitung selbst in Resonanz schwingt, so ausgeprägt, daß sie mit großer Genauigkeit und ohne Hilfsmittel abgelesen werden können. Aus den Resonanzfreqenzen kann, wie l>ekannt, ensprechend der Leitungstheorie die Länge der I,eitungen bis zur Kurzschluß- bzw. Unte rbrechu ngs stelle bestimmt werden.This high-frequency current is fed to the line to be examined, and the resonance frequencies of the line are determined. According to the invention a variable oscillating circuit switched on between the high-frequency generator and the line, which is coordinated in such a way that, when the line is not connected, it can be matched with the respective supplied frequency would stand in Resoiiaiiz, with the Resonanzfrequenzeii at switched on line can be determined. I) his resonance frequencies are now, since the high-frequency transmitter can not be influenced by the line and clearly through the specified synchronism of the intermediate oscillation circuit only then resonance is observed. when the line itself vibrates in resonance, so pronounced that they can be read with great accuracy and without tools can. From the resonance frequencies, as is well known, according to the line theory the length of the cables up to the short-circuit or break point is determined will.

Zunächst sei im nachfolgenden das erfindungsgemäße Meßverfahren an einen Schaltlii 1<1 für eine praktische Ausführungsform näher beschrieben, Die Elektronenröhre I befindet sich in einer Senderschaltung zur Erzeugung von Hochfre(luenzschwingungen, deren Schwingungszahl durch Veränderung des Kondensators 2 eingestellt werden kann. I)ie erzeugten Schwingungen werden der Röhre 3 zugeführt und nach \ erstärkung in derselben auf einen Schwingungskreis, bestehend aus dem veränderlichen Kondensator 4 und der Selbstinduktion 5, gegeben. In den Schwingungskreis ist die zu prüfende Leitung, im vorliegenden Fall diejenige eines Kabels 6, und eine als Gegengewicht dienende Leitung eingeschaltet. 7 ist ein Hochfrequenzstrommesser, der als ein Thermoumformer mit angeschlossenem Gleichstrominstrument dargestellt ist. Der veränderliche Kondensator 2 des Senders und der Kondensator 4 des Schwingungskreises sind miteinander mechanisch gekuppelt und beide sowie die übrigen Schaltelemente aufeinander so abgestimmt, daß bei einer Kurzschlußverbindung an Stelle des Prüflings 6 sich der Resonanzkreis mit der vom Sender erzeugten Frequenz jeweils in Resonanz befindet. Wird nunmehr der Prüfling in den Schwingungskreis wieder einge- schaltet, so wird dieser im allgemeinen verstimmt. First of all, the measuring method according to the invention is described below a Schaltlii 1 <1 for a practical embodiment described in more detail, The Electron tube I is located in a transmitter circuit for generating high-frequency vibrations, the frequency of which can be adjusted by changing the capacitor 2. I) The generated vibrations are fed to the tube 3 and after amplification in the same on an oscillatory circuit consisting of the variable capacitor 4 and the self-induction 5. The one to be tested is in the oscillation circuit Line, in the present case that of a cable 6, and one as a counterweight service line switched on. 7 is a high frequency ammeter that acts as a thermal transducer is shown with the DC instrument connected. The variable capacitor 2 of the transmitter and the capacitor 4 of the oscillation circuit are mechanical with one another coupled and both and the other switching elements coordinated so that that in the case of a short-circuit connection instead of the test object 6, the resonance circuit is in resonance with the frequency generated by the transmitter. Will now the test item is returned to the oscillation circuit switched so this is generally out of tune.

Bestreicht man jedoch mit den Frequenzen einen größeren Bereich, so ergeben sich bestimmte Frequenzwerte, bei denen wieder Resonanz zwischen Senderfrequenz und Schwingungskreis besteht. In der dargestellten Schaltung, bei welcher der aus dem Prüfling und einem Gegengewicht bzw. Erde bestehende Zweipol unmittelbar in den Schwingungskreis eingeschaltet ist, hat sich die Messung der Stromaufnahme des Prüflings als besonders zweckmäßig erwiesen. Der Prüfling kann auch über einen Übertrager in dem Schwingungskreis zur Wirkung gebracht werden.However, if you cover a larger area with the frequencies, so certain frequency values result at which there is again a resonance between the transmitter frequency and oscillation circuit exists. In the circuit shown, in which the off the test object and a counterweight or earth existing two-pole directly in the oscillation circuit is switched on, the measurement of the current consumption of the Test specimen proved to be particularly useful. The test item can also use a transformer be brought into effect in the oscillation circuit.

NIan kann grundsätzlich entweder die Resonanz in dem Schwingungskreis oder aber direkt am Prüfling durch Messen des Stromes oder der Spannung bestimmen. Die Resonanzen sind in allen Fällen so scharf, daß sie ohne weiteres durch Beobachtung, des Anzeigeinstrumentes genau festgelegt werden können. Es ist natürlich möglich, in besonderen Fällen auch einen Oszillographen zur Hilfe zu nehmen, dessen Strahlen in der einen Richtung durch den Resonanzstrom oder die Resonanzspannung und in der anderen Richtung entsprechend der Frequenz abgelenkt werden. Bei der Festlegung des zu überstreichenden Frequenzbereiches ist hinsichtich der kleiiisten Frequenz zu beachten, daß die zugehörige Wellenlänge (Fortpflanzungsgeschwindigkeit in Luft angenommen) etwa die Hälfte der längsten für die Messung in Betracht kommenden Leitung betragen soll. In principle, NIan can either be the resonance in the oscillation circuit or determine it directly on the device under test by measuring the current or voltage. The resonances are so sharp in all cases that they can be easily detected by observation, of the display instrument can be precisely defined. It is of course possible in special cases also to use an oscilloscope, its rays in one direction by the resonance current or the resonance voltage and in the be deflected in the other direction according to the frequency. When laying down The frequency range to be covered is the smallest frequency note that the associated wavelength (speed of propagation in air assumed) about half of the longest line that can be used for the measurement should be.

Die Auswertung kann durch Rechnung und nach einem graphischen Verfahren erfolgen. Die Differenz zweier benachbarter Resonanzfrequenzen ist V nach den hierfür bereits bekannten Formeln D= , 2l wenn V die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der elektrischen Wellen in der Leitung und l die Leitungs-V länge ist. Hieraus ergibt sich l 2D . Bei der @ @ Fehlermessung kann in bekannter Weise der Fehlerort ohne Kenntnis der Fortpflanzungsgeschwindigkeit in der Leitung durch Messungen von beiden Enden aus und Aufteilung der Gesamtlänge im umgekehrten Verhältnis der gemessenen Frequenzdifferenzen bestimmt werden. Bei der Ablesung der Resonanzfreqenzen in Wellenlängen kann man vorteilhaft ein graphisches Verfahren benutzen, bei dem in einem Koordinatensystem Leitungslängen und Resonanzwellenlängen sowie die Kurven für die Abhängigkeit der Leitungslänge von den Resonanzwellenlangen eingetragen sind. The evaluation can be done by calculation and by a graphic method take place. The difference between two neighboring resonance frequencies is V according to the for this already known formulas D =, 2l if V is the speed of propagation of the electric Waves in the line and l is the length of the line. This results in l 2D. With @ @ error measurement, the error location can be identified in a known manner without knowledge of the Velocity of propagation in the line by measurements from both ends and dividing the total length in the inverse proportion of the measured frequency differences to be determined. When reading the resonance frequencies in wavelengths one can advantageously use a graphic method in which in a coordinate system Line lengths and resonance wavelengths as well as the curves for the dependence of the Line length of the resonance wavelengths are entered.

PATENTANSPRCCIIE I. Verfahren zur Bestimmung der Länge oder voll Fehlerortsabständen in Leitungen, insbesondere in Kabeln, bei dem die Leitung von Hochfrequenzströmen kontinuierlich geänderter Frequenz beaufschlagt wird und die Resonanz frequenzen der Leitung festgestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Hochfrequenzerzeuger und Leitung ein veränderbarer Schwingungskreis eingeschaltet wird, der so abgestimmt wird, daß er bei nicht angeschlossener Leitung mit der jeweils zugeführten Frequenz in Resonanz stehen würde, wobei die Resonanzfrequenzen bei eingeschalteter Leitung bestimmt werden. PATENT CLAIM I. Method for determining length or full Defect location distances in lines, especially in cables, in which the line of High frequency currents of continuously changed frequency is applied and the Resonance frequencies of the line can be determined, characterized in that A variable oscillating circuit is switched on between the high-frequency generator and the line which is tuned in such a way that, when the line is not connected, it can be matched with the respective supplied frequency would be in resonance, the resonance frequencies at switched on line can be determined.

Claims

2. The method according to claim 1, characterized in that the from the line to be tested and a counterweight or ground directly existing two-pole is switched on in the oscillation circuit and the resonance points from the current strength be determined in a circle.

3. The method according to claim 1, characterized in that the two-pole from the line to be tested and a counterweight or earth via a transformer in the oscillation circuit comes into play and the resonance points from the two-pole recorded current or the voltage occurring at the two-pole can be determined.

4. Device for performing the method according to claim 1 to 3, characterized in that the tuning means (2) of a high frequency generating Transmitter with the tuning means (4) of the circle to which the line to be examined is connected, are mechanically coupled.

Attached publications: German patent specifications No. 377 580, 748 624.