DE959834C - Verfahren und Anordnung zur betriebsmaessigen Messung des Empfindlichkeitsfaktors von in einem Buendel angeordneten Fernmeldeleitungen mittels kuenstlicher Beeinflussung - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 14. MÄRZ 1957

St 9730 Villa/21 a²

Fernmeldeleitungen und insbesondere Fernmeldefreileitungen liegen häufig im Einflußbereich elektrostatischer oder elektromagnetischer Kraftfelder. Infolge meist unvermeidlicher Unsymmetrien der Leiter in bezug auf die Umgebung und den Kraftfelderreger entsteht zwischen den Leitern eine Geräuschspannung, z. B. auch zwischen den beiden Leitern einer beiderseits reflexionsfrei abgeschlossenen Doppelleitung. Unter Geräuschspannung versteht man bekanntlich jene Spannung bei 8oo Hz, die in der Größe der Störwirkung dem störenden Frequenzgemisch gleichkommt, wobei die einzelnen Frequenzen entsprechend der Empfindlichkeit des menschlichen Ohres und der Telefonhörer bewertet werden. Das Verhältnis der Geräuschspannung auf der Doppelleitung zu der zwischen ihr und Erde influenzierten bewerteten Querspannung ist der sogenannte kapazitive Empfindlichkeitsfaktor. Das Verhältnis der doppelten Geräuschspannung zu der in beiden Leitern der beiderseits reflexionsfrei abgeschlossenen Doppelleitung in gleicher Richtung induzierten bewerteten Längsspannung nennt man den induktiven Empfindlichkeitsfaktor der Fernmeldeleitung. ^Man weiß nun zwar, daß die Größe beider Arten von Empfindlichkeitsfaktoren abhängig ist von der Lage der Doppelleitung im Verband der anderen Doppelleitungen, in denen gleichfalls Spannungen und Ströme induziert oder influenziert werden, sowie von ihrer Lage in

bezug auf das störende Kraftfeld. Man weiß aber noch nicht, wie dieser Umstand bei der Messung des Empündlichkeitsfaktors berücksichtigt werden könnte. Mit Hilfe der Fig. ι der Zeichnung sollen zunächst die Verhältnisse allgemein erläutert werden.

In der schematischen perspektivischen Fig. ι ist als Kraftfelderreger eine an Masten aufgehängte Starkstromleitung 5 angenommen, in der ein Strom / fließt. In einigem Abstand von dieser Leitung ist auf eigenen ίο Masten ein Bündel Fm von Fernmeldefreileitungen angeordnet, z. B. parallel nebeneinander vier Leitungen i, 2, 3 und 4, die zu zwei Doppelleitungen I und II zusammengeschaltet sind. Die Masten sind nicht besonders bezeichnet, weil es auf ihre Anordnung und Ausbildung nicht weiter ankommt. Um in der bisher bekannten Weise einen Empfindlichkeitsfaktor zu bestimmen, z. B. für die Doppelleitung I, wird diese zu untersuchende Leitung beiderseits mit ihrem Wellenwiderstand Z abgeschlossen, der die Ausbildung stehender Wellen verhindert, und sie wird dann in einer Art Mitsprechschaltung (durch den zwischen die beiden Leiter geschalteten induktiven Widerstand W mit Mittelanzapfung angedeutet) an einen ein für die Messung geeignetes Frequenzgemisch liefernden Sender S angeschaltet. Von einem an geeigneter Stelle, z. B. hinter einem der beiden Abschlußwiderstände -Z angeschalteten Empfänger E wird dann eine Geräuschspannung Ug angezeigt. Außerdem wird in üblicher Weise die bewertete Querspannung Uj der Doppelleitung I gegen Erde (o) ermittelt. Das Verhältnis der vom Empfänger E angezeigten- Geräuschspannung Ug zur bewerteten Querspannung Ui entspricht jedoch in Wirklichkeit dem (kapazitiven) Empfindlichkeitsfaktor nicht und kann deshalb auch nicht zur Errechnung der betriebsmäßig zu erwartenden Geräuschspannung herangezogen werden.

Es ist auch schon bekannt, Fernmeldeleitungen betriebsmäßig dadurch zu untersuchen, daß längs der Leitung eine dem Einfluß einer benachbarten Starkstromleitung oder gleichartigen Spannungsquellen entsprechende Störung, mit anderen Worten gesagt, die längs der Leitung wechselnde Störungspotentialverteilung, durch eine oder mehrere Hjlfsstromquellen nachgebildet wird. Auf diesem Wege wird somit nach Möglichkeit auf der zu untersuchenden Leitung selbst die der Störungspotentialverteilung entsprechende Stromverteilung nachgebildet. Außer diesem bekannten Verfahren ist es insbesondere für Kabel auch schon bekannt, die Störung nicht auf der zu untersuchenden bzw. zu entstörenden Fernmeldeleitung selbst nachzubilden, sondern für alle Fernmeldeleitungen eines Bündels gemeinsam auf dem sie umgebenden metallischen Kabelmantel in der Weise, daß ihm auf künstlichem Wege eine Längs-EMK eingeprägt wird, deren Ort und deren Frequenz oder Frequenzgemisch dem gegebenen oder zu erwartenden Beeinflussungsfall der Starkstromstörung möglichst entsprechen. Auch bei diesem bekannten Verfahren mit seiner im Prinzip wirklichkeitsnäheren Nachbildung bleibt jedoch die spezielle Lage der jeweils zu untersuchenden Doppelleitung in bezug auf die störende Leitung unberücksichtigt, weil sie bei Kabelleitungen wegen der Verdrallung und des geringen gegenseitigen Abstandes der Kabelleitungen zueinander nicht interessiert.

Demgegenüber besteht das Verfahren gemäß der Erfindung zur betriebsmäßigen Messung des kapazitiven und/oder induktiven Empfindlichkeitsfaktors von Fernmeldeleitungen, bei denen wie insbesondere bei Freileitungen die spezielle Lage gegenüber dem Störer sich auswirkt, mittels künstlicher Beeinflussung darin, daß außer der zu untersuchenden Leitung auch den anderen Leitungen des Leitungsbündels entsprechend den betrieblichen Verhältnissen im Schwerpunkt der natürlichen Beeinflussung geregelte Quer- oder Längsspannungen einzeln künstlich aufgedrückt werden. Auf diese Weise lassen sich der kapazitive und der induktive Empfindlichkeitsfaktor einzeln oder im Bedarfsfall auch gemeinsam in einfacher Weise wirklichkeitsgetreu bestimmen. Man kann mit dem Verfahren gemäß der Erfindung den Bedürfnissen der Praxis entsprechend in einfacher Weise möglichst viele und genaue Unterlagen über Empfindlichkeitsfaktoren speziell bei Fernmeldefreileitungen gewinnen und kann ferner auf Grund der Messungen die Geräuschunsymmetrien sehr genau mit den hierfür an sich bekannten Mitteln ausgleichen.

In der Zeichnung sind in den Fig. 2 und 4 für den kapazitiven und den induktiven Fall die Ersatzbilder und in den Fig. 3 und 5 Meßschaltungen als Ausführungsbeispiele des Verfahrens gemäß der Erfindung und schließlich in der Fig. 6 eine mit Vorteil zu benutzende Meßspule dargestellt.

Fig. 2 zeigt im Querschnitt als Beispiel wieder zwei Fernmeldedoppelleitungen I und II aus den Leitern 1 und 2 bzw. 3 und 4 im elektrostatischen Beeinflussungsbereich einer Starkstromleitung 5, die gegen Erde (0) die hohe Spannung U_St haben möge. Die Fernmeldeleitungen ι bis 4 weisen gegenüber der Starkstromleitung 5 die Teilkapazitäten C₁₅, C₂₅, C₃₅ bzw. C₄₅ und gegenüber Erde die Teilkapazitäten C₁₀, C₂₀, C₃₀ bzw. C₄₀ auf. Durch diese Teilkapazitäten werden Potentiometerschaltungen gebildet, an denen zwar immer die gleiche hohe Spannung U_St liegt; jedoch entstehen auf diesem Wege wegen der Unterschiede in den Teilkapazitäten die nicht mehr gleich großen Spannungen JJ₁₀, U₂₀, U₃₀ bzw. U₄₀ zwischen den Leitern 1 bis 4 und Erde. In der Doppelleitung I aus den Leitern 1 und 2 bildet sich eine mittlere Spannung Ui und in der Doppelleitung II aus den Leitern 3 und 4 eine mittlere Spannung U_n aus, die um so mehr voneinander verschieden sein werden, je unterschiedlicher die Entfernungen zwischen den beiden Doppelleitungen und der Starkstromleitung sind. Dadurch wiederum können die Teilkapazitäten zwischen den beiden Doppelleitungen und ihren Einzelleitern wirksam werden, die ebenfalls ungleich sind. In der Fig. 2 ist nur die Teilkapazität C₂₃ zwischen den Leitern 2 und 3 eingezeichnet, um die Figur nicht unübersichtlich zu machen.

Das Verhältnis der Spannungen Uj und U^ kann in einfacher Weise angenähert berechnet oder bei vorhandenen Anlagen auch gemessen werden. Diese Spannungen rufen infolge der Unsymmetrien der Teükapazitäten in den Fernmeldeleitungen Geräuschspannungen hervor. Würde man mit diesen natür-

Hch influenzierten Spannungen die Empfindlichkeitsfaktoren bestimmen, so würden sich bei in Betrieb stehenden Nachbarleitungen durch Nebensprechen Überlagerungen der Geräusche ergeben. Es ist also in Ausführung der Erfindung angebracht, durch genügend starke künstliche Beeinflussung die Nebengeräusche zu unterdrücken, wie es bei den bisher üblichen Verfahren ohne Berücksichtigung der betrieblichen Verhältnisse auch schon geschieht.

ίο Fig. 3 zeigt die Meßschaltung gemäß der Erfindung für den kapazitiven Fall unter Berücksichtigung der Betriebsverhältnisse. Der Sender S, z. B. ein Schnarrsummer, Hegt am einseitig geerdeten hochohmigen Potentiometer P, an dem die künstlichen Querspannungen Uχ und U_n' abgegriffen und mögUchst im Schwerpunkt der natüriichen Beeinflussung den Mitten der in die Doppelleitungen I und II zwischen ihren Leitern 1 und 2 bzw. 3 und 4 eingeschalteten hochohmigen, symmetrischen Drosseln oder Symmetrieübertragern zugeführt werden. Die Spannungen müssen jedoch den Spannungen der natürHchen Beeinflussung verhältnisgleich sein und, wie schon erläutert, die letzteren hinsichtHch ihrer Größe wesentHch übersteigen, wenn Nebengeräusche unwirksam bleiben sollen. Es gilt deshalb

U₁ Ur'

Ur,

tv

Der Sender S soll ein Frequenzgemisch liefern, dessen Frequenzspektrum etwa jenem der natürlichen Spannungen CZ₁ und U₁₁ entspricht. Auf der Sekundärseite der eingeschalteten Übertrager (oder Drosseln) wird dann mit dem Empfänger E die Geräuschspannung Ug gemessen, und das Verhältnis zwischen dieser Spannung U₀' zur bewerteten Querspannung Ui bzw. Uj' gibt den gesuchten kapazitiven Empfindlichkeitsfaktor an. Die Leitungen müssen mindestens betriebsmäßig, vorzugsweise aber reflexionsfrei abgeschlossen sein, dürfen also nicht offen sein.

Die Anwendung der Symmetriedrosseln setzt voraus, daß die Doppelleitungen im natürlichen Beeinflussungsbereich paarweise gekreuzt werden. Im allgemeinen Fall müssen nicht die beiden Querspannungen Uχ und Ur₁', sondern alle in Frage kommenden Spannungen am Potentiometer abgegriffen werden, wobei die Verhältnisgleichheit gegenüber den natürlichen Spannungen aufrechtzuerhalten ist. In Fig. 3 wären dies die Spannungen U₁' bis U/ an den Leitern 1 bis 4. In diesem Fall gibt das Verhältnis der vom Empfänger E angezeigten Geräuschspannung U₀' zur bewerteten

Querspannung

Tj f _t_ rτ / Tj t _j_ TJ f

^x^—bzw — ^%—^-—— den kapa

bzw.

zitiven Empfindlichkeitsfaktor an.

Fig. 4 zeigt als Beispiel die Doppelleitungen 1-2 und 3-4 im elektromagnetischen Beeinflussungsbereich der vom Strom / durchflossenen Starkstromleitung 5. Infolge der Gegeninduktivitäten M₁₅ bis M₄₅ entstehen in den Doppelleitungen die dem Strom / entgegengesetzt gerichteten EMKe E₁ bis E_it deren Verhältnis einer angenäherten Berechnung in einfacher Weise zugänglich ist oder die bei fertigen Anlagen selbst gemessen werden können. Da im allgemeinen sowohl die EMKe als auch die Teilkapazitäten C₁₀' bis C₄₀' und C₁₀" bis C₄₀" ungleich groß sind, werden in den Doppelleitungen Geräuschspannungen entstehen. Auch in diesem Falle werden die Teilkapazitäten zwischen den Doppelleitungen wirksam. Aus dem gleichen Grund der Übersichtlichkeit wie bei Fig. 2 sind auch in Fig. 4 nur die Teilkapazitäten C₂₃' und C₂₃" eingezeichnet. Die einwandfreie Messung des induktiven Empfindlichkeitsfaktors unter natürlicher Beeinflussung wird auch in diesem Fall durch Fälschungen infolge des Nebensprechens unmöglich gemacht.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird deshalb nach Fig. 5 der induktive Empfindlichkeitsfaktor

2 w '

E₁' + E₂' 2

dadurch bestimmt, daß mit Hilfe von Übertragern den Leitern der Doppelleitung die EMKe E₁ bis E₁' eingeprägt werden. Um die betrieblichen Verhältnisse richtig nachzubilden, muß

E,

E^ E₁^ EJ ' E,

₂ EJ

usw.

Handelt es sich beispielsweise wieder.um innerhalb des natürlichen Beeinflussungsbereiches paarweise verkreuzte Doppelleitungen, dann ist

77 / 77 / ZT ' 77 '

-⁰I — "^2 ' ^₃ = Jl₄ ...

Wie nun Fig. 5 zeigt, kann man dann die Übertrager U₁ und U₂ verwenden, die je auf gemeinsamem Kern zwei gleichartige Sekundärwicklungen besitzen, die in den Zug der beiden Leiter der Doppelleitungen jeweils eingeschaltet werden. Im allgemeinen Fall müssen hierbei alle Leiter eigene Übertrager erhalten, um die jeweiligen Längsspannungen den Leitern einprägen zu können. Das Einregulieren derselben ge^j schieht dabei mittels an der gleichen Stromquelle Hegender Vorschaltwiderstände. In Fig. 5 sind dies die Widerstände i?j und Rr, denen die Ströme ]{ und Jχι zugeordnet sind. Das Frequenzspektrum der künstlich eingeprägten Längsspannungen soU wieder dem der natürHch induzierten Längsspannungen entsprechen. Die Übertrager müßten auch hier im Schwerpunkt der natürHchen Beeinflussung eingeschaltet werden; vorteilhafter geschieht dies aber in einem Amt nächst diesem Schwerpunkt. Um die Potentialverhältnisse der Leitungen nicht zu verändern, muß Sorge getragen werden, daß die sekundären Scheinwiderstände der Übertrager klein sind gegenüber den Wellenwiderständen der Leitungen. Ferner ist es zweckmäßig, die Leitungen gegenüber den primären Übertragerwicklungen kapazitiv abzuschirmen.

In manchen FäUen wird es genügen, die beeinflußten Leiter als Sekundärwicklungen der Übertrager zu verwenden. Dann kann gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung die Primärwicklung ähnHch Fig. 6 auf einem zweiteiligen Ring- oder Zylinderkern untergebracht werden, der sich aufklappen und leicht über den Leiter schieben läßt. In Fig. 6 ist L der Leiter, W die Wicklung und Sch der geerdete statische Schirm. Die Aufldappbarkeit ist durch die Parallel-

striche schematisch angedeutet. Handelt es sich um mehrere Leiter mit gleichen natürlichen Längsspannungen, so können diese Leiter von einer gemeinsamen Ring- oder Zylinderkernspule umfaßt werden.
Schließlich ist es auch möglich, die kapazitive und induktive Beeinflussungsmessung zu kombinieren. Zu diesem Zweck werden die Schaltungen der Fig. 3 und 5, soweit nötig und möglich, zusammengelegt und die Quer- und Längsspannungen gleichzeitig aufgedrückt.

Wie schon kurz erwähnt wurde, dient das Verfahren gemäß der Erfindung nicht nur zur Messung des Empfindlichkeitsfaktors, sondern kann auch dazu benutzt werden, die dabei sehr genau gemessenen Geräuschunsymmetrien auszugleichen, wofür die benötigten Mittel bekannt sind. Man kann zu diesem Zweck die Leitungen kreuzen oder an geeigneten Stellen zusätzliche Ausgleichmittel, z. B. Kapazitäten, Widerstände ohmscher oder induktiver Art oder auch deren Kombinationen, einschalten und je nach der gewünschten Genauigkeit des Ausgleichs die Unsymmetrien vermindern oder ganz beseitigen.

Claims (12)

1. Patentansprüche: ·
   i. Verfahren zur betriebsmäßigen Messung des kapazitiven und/oder induktiven Empfindlichkeitsfaktors von in einem Bündel angeordneten Fernmeldeleitungen, insbesondere Fernmeldefreileitungen, mittels künstlicher Beeinflussung, dadurch gekennzeichnet, daß außer der zu untersuchenden Leitung auch den anderen Leitungen des Leitungsbündels entsprechend den betrieblichen Verhältnissen möglichst im Schwerpunkt der natürlichen Beeinflussung geregelte Quer- oder Längsspannungen einzeln künstlich aufgedrückt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die künstlich aufgedrückten Spannungen den entsprechenden Spannungen der natürlichen Beeinflussung verhältnisgleich, jedoch derart größer als sie gewählt werden, daß fälschende Einflüsse durch Nebensprechen und andere unerwünschte Störer unwirksam werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Frequenzspektrum der künstlich aufgedrückten Spannungen dem Frequenzspektrum der bei natürlicher Beeinflussung vorhandenen Spannungen entspricht.
4. 4. Anordnung zur Bestimmung des kapazitiven Empfindlichkeitsfaktors mit den Verfahren gemäß den Ansprüchen ι, 2 oder 3, gekennzeichnet durch die Regelung der Querspannungen der einzelnen Leiter mittels einer an einer gemeinsamen Stromquelle liegenden hochohmigen Potentiometerschaltung.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die geregelten Querspannungen bei

   - im natürlichen Beeinflussungsbereich paarweise gekreuzten Leitungen zwischen die Mitten von an den Leitungen liegenden Symmetriedrosseln oder Symmetrieübertragern und Erde geschaltet sind.
6. 6. Anordnung zur Bestimmung des induktiven Empfindlichkeitsfaktors mit den Verfahren gemäß den Ansprüchen 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch die Regelung der Längsspannungen der einzelnen Leiter mittels an einer gemeinsamen Stromquelle liegender Vorschaltwiderstände.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die künstlichen Längsspannungen den Leitungen mittels Übertragern eingeprägt werden, deren sekundäre Scheinwiderstände klein sind gegen die Wellenwiderstände der Leitungen.
8. 8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter gegenüber den primären Übertragerwicklungen kapazitiv geschirmt sind.
9. 9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beeinflußten Leiter als Sekundärwicklung des Übertragers dienen und die Primärwicklung auf einem zweiteiligen Ring- oder Zylinderkern untergebracht ist, der sich über den Leiter schieben und vorzugsweise aufklappen läßt.
10. 10. Anordnung nach den Ansprüchen 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle von im natürlichen Beeinflussungsbereich paarweise gekreuzten Leitungen die Übertrager auf gemeinsamem Kern zwei gleichartige Sekundärwicklungen besitzen, die in den Zug der beiden Leiter der Doppelleitungen jeweils eingeschaltet werden.
11. 11. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle gleiche · Längsspannungen in zwei oder mehreren Leitern die Ring- oder Zylinderkernspule diese Leiter gemeinsam umfaßt.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessenen Unsymmetrien der Leitungen mittels an sich bekannter Kreuzungsmaßnahmen oder an geeigneten Stellen eingeschalteter Ausgleichmittel vermindert oder beseitigt werden.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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