DE962094C - Verfahren zur Bestimmung eines Fehlerortes im Zuge von Hochspannungsleitungen mit Hilfe einer Vielkanalrichtfunkanlage - Google Patents

Verfahren zur Bestimmung eines Fehlerortes im Zuge von Hochspannungsleitungen mit Hilfe einer Vielkanalrichtfunkanlage

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DE962094C
DE962094C DEL18233A DEL0018233A DE962094C DE 962094 C DE962094 C DE 962094C DE L18233 A DEL18233 A DE L18233A DE L0018233 A DEL0018233 A DE L0018233A DE 962094 C DE962094 C DE 962094C
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radio
stage
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pulses
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DEL18233A
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Helmut Carl
Dr-Ing Karl Steinbuch
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Alcatel Lucent Deutschland AG
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Standard Elektrik Lorenz AG
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    • 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

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

Description

  • Verfahren zur Bestimmung eines Fehlerortes im Zuge von Hochspannungsleitungen mit Hilfe einer Vielkanalriditfunkanlage Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung eines Fehlerortes im Zuge von Hochspannungsleitungen mit Hilfe einer Vielkanalrichtfunkanlage, bei dem Eintastungen von Impulsen in an den Leitungsenden befindlichen Richtfunksende- bzw. -empfangsstationen vorgenommen werde, die durch nach beiden Seiten von der Störstelle ausgehenden. Wanderwel len' gesteuert sind, und bei dem der Fehlerort der Lei'hiiig durch Vergleich der Impulslaufzeiten ermittelt wird.
  • Bekanntlich läßt sich eine Fehlerortung auf Hochspannungsleitungen durch eine Messung der Laufzeitdifferenz der beiden von der Störungsstelle in entgegengesetzter Richtung ausgehenden Wanderwellen vornehmen. Solche Wanderwellen entstehen an der Störstelle in dem Augenblick, in welchem eine plötzliche Widerstands änderung, beispielsweise ein Kurzschluß oder eine Unterbrechung der Leitung, eintritt. Auch nachträglich lassen sich durch plötzliches Anlegen einer Spannung an die betreffende Leitung derartige Wanderwellen erzeugen.
  • Zur Ermittlung der entsprechenden Laufzeiten wird bei diesem Verfahren von der ankommenden Wanderwelle in einem Impulsgeber ein Kennt impuls ausgelöst, während die am entfernten Ende der Leitung eintreffende zweite Wanderwelle ebenfalls einen solchen Impuls erzeugt, der dann auf dem Funkweg übertragen und zeitlich mit dem ersten Impuls verglichen wird. Die Laufzeitdifferenaz beider Impulse ist dabei ein Meßwert für die von den Wanderwellen auf der Leitung zurückgelegten Entfernungen. Dabei läßt sich die Bestimmung des Fehlerortes naturgemäß um so genauer durchführen, je steiler die Flanken der ausgelösten Impulse sind Die Übertragung steiler Impulsflanken erfordert aber bekanntlich. eine hohe Bandbreite. Impulsmodulierte Richtverbindungssysteme gestatten bei ausreichender Bandbreite relativ einfach die Übertragung dieser Meßi.mpulse vom entfernten Ende der Leitung auf drahtlosem Wege. Wenn die Funklinie etwa parallel zur Hochspannungsleitung verläuft, läßt man also durch jede von der Störstelle nach beiden Seiten hin abgehende Wanderwelle einen Vergleichs impuls auslösen, um aus der Differenz dieser beiden. Impulse die Länge der Leitung bis zu- der Störstelle zu bestimmen.
  • Einem derartigen Verfahren liegt also die Aufgabe zugrunde, beispielsweise die Zeitdiifferenz der beiden Impulse möglichst genau zu messen. Dabei ist es zweckmäßig, die Vorderflanke des zu übertragenden Impulses für die Abschaltung der Nach richtenmodulation auf dem Funkwege zu verwen den, um keine Störungen drurclh den normalen PPM-Verkchr der Funklinie zu erhalten und zur eigentlichen Messung der Laufzeitdifferenz die Rückflanken der Kennimpulse zu vergleichen. Die Abschaltung des Funkverkehrs muß dann für eine Dauer von etwa 10 bis 30 ,us erfolgen.
  • Die große Videobandbreite von. üblichen PPM-Vielkanalsystemen erlaubt bekanntlich ohne weiteres die Übertragung von Impulsen mit einer Anstiegs- bzw. Abfallzeit von etwa 1 µs, wie sie in der Praxis als Mindestwert für eine hinreichend genaue Bestimmung des Fehlerortes notwendig sind. Dabei entspricht I yS etwa einer von, der Wanderwelle zuvor durchlaufenen Leitungslänge von 300 m.
  • Grundsätzlich wäre für diese Impulsübertragung eine möglichst große Bandbreite wünschenswert, um dabei auch die Einflüsse der Funktstrecke auf die Meßgenauigkeit auszuschließen, während die durch die Funkstrecke selbst hervorgerufene Verzögerung des Impulssignals in jedem Falle den gleichen Wert besitzt und deshalb für die Ermittlung der Meßergebnisse bei einer bestehenden Fnnkstrecke leicht zu eliminieren ist. Für die Anwendung dieses Meßverfahrens muß aber andererseits eine bestimmte Mindestbandbreite gefordert werden. Bei Multiplexübertragungsanlagen ist diese Mindestbandbreite von einigen MHz nur bei solchen Systemen gegeben, die beispielsweise mit mehr als 250 Sprachkanälen von je 4kHz Bandbreite arbeiten.
  • Für solche Funksysteme, die für eine geringere Kanalzahl ausgelegt sind und entsprechend über eine geringere Bandbreite verfügen, läßt sich also dieses Verfahren in der bisher bekannten Weise überhaupt nicht verwenden. Andererseits kann bei der Bemessung einer derartigen Funkanlage, die in den meisten Fällen ausschließlich nach Gesichtspunkten der Funkübertragung entwickelt wird, nicht ein erheblicher Mehraufwand defür zugelassen werden, daß diese Anlage gleichzeitig als. Meßeinrichtung für die Bestimmung von Fehlerorten auf einer Energieversorgungsleitung verwendbar ist. Dies gilt erst recht für den Fall, daß eine Funkanlage bereits vorhanden, ist, wobei die Aufgabe, außerordentlich kurze Impulse zeitgetreu zu übertragen, praktisch nicht gelöst werden kann.
  • Durch die Erfindung wird ein Lösungsweg gewiesen, bei dem diese Nachteile beseitigt sind und das bekannte Meßverfahren ohne weiteres auch mit Hilfe solcher Funksysteme durchgeführt werden kann, die bei weitem nicht die ausreichende Übertragungsbandbreite des Modulationsweges besitzen.
  • Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß unter Umgehung des zu.r Nachrichtenübertragung dienenden Modulationsweges der betreffenden Funkstrecke die Eintastung des auf dem Funkwege zu übertragenden Impulssignals an der Senderendstufe oder an einer ihr vorgeschalteten Vorstufe mit einer für die erforderliche Impuls flankensteilheit ausreichenden Breitbandigkeit vorgenommen wird. Dabei werden die Impulse ohne Rücksicht auf die bei der Funkstrecke verwendete Modulationsart vorzugsweise amplitudenmäßig aufmoduliert bzw. an der entsprechenden Empfangsstetle wieder entnommen.
  • Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß beispielsweise eine Funkstrecke, die für 24 Sprachkanäle zu je 4 kHz ausgelegt list, also normalerweise für den vorliegenden Zweck unbrauchbar wäre, bei den gebräuchlichen Senderendstufen eine Hochfrequenzbandbreite vorhanden ist, die die eigentliche Übertragungsbandbreite bei weitem übertrifft und bei dem genannten' Beispiel nicht bei 24 X4 etwa gleich 100 kHz liegt, sondern bereits den für eine Impulsübertragung an sich notwendigen Wert von einigen MHz aufweist. Während nämlich sämtliche Vorstufen einer mit Elektronenröhren arbeitenden Funkanlage ausschließlioh Spannungen zu liefern haben', ist es die Aufgabe der Endstufen, eine Leistung zu erzeugen u;nd: speziell die der letzten Stufe auf den Strahlungswiderstand der Antenne und damit auf einen stark bedämpften Schwingungskreis zu arbeiten, der demzufolge breitbandig ist.
  • In Weiterbildung der Erfindung wird auch ohne großen Aufwand ein Lösungsweg angegeben., dieses Prinzip auf der Empfangsseite in entsprechender Weise anzuwenden. Hierzu wird der Vorschlag gemacht, daß auch an der Empfangsstelle der Funktstrecke unter teilweiser Umgehung des Modulationskanals die Impulse an der HF-Eingangsstufe bzw an einer hinreichend breitbandigen Vorstufe des Empfängers abgenommen werden. Es wird von Fall zu Fall zu entscheiden sein, welche der beiden genannten Möglichkeiten man ergreift, d. h., ob man direkt hinter die an die Antenne angeschlossene Eingangsstufe gehen wird oder ob man die Vorstufen des Empfängers und die damit gegebene Vorverstärkung ausnutzen kann, falls diese Stufen noch ausreichend breitbandig sind'.
  • Schließlich wird zu diesem Verfahren nach der Erfindung noch eine wesentliche Verbesserung der Meßgenauigkeit und eine erhöhte Unempfindlichkeit gegen elektrische Störungen angegeben, wie sie beispielsweise durch atmosphärische Entladungen oder durch Schaltvorgänge im Hochfrequenznetz auftreten können. Hierzu wird vorgeschlagen, an Stelle einfacher Kennimpulse Zweifachimpulse oder bestimmte Impulsgruppen auszulösen.
  • Die Erfindung soll an Hand der Zeichnungen, welche sich auf ein Ausführungsbeispiel beziehen, und auf Grund der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden. Dabei, zeigt als. Anwendungsbeispiel Fig. 1 in schematischer Darstellung den Aufbau einer Sendeeinrichtung, Fig. 2 d;en entsprechenden Aufbau einer Empfangseinrichtung und Fig. 3 den Verlauf der Hochfrequenzspannung bei Eintastung eines Doppelimpulses.
  • In Fig. I führt der Modulationseingang I eines Richtfunksenders an einem FM-Modu1iator 2, auf den die Misch- und Vervielfacherstufen folgen, die ihrerseits an die HF-Verstärkerstufen 4 angeschlossen sind. Die HF-Verstärkerstufen 4 sind mit der Endstufe 5 und diese mit der Antenne 6 verbunden. Die Hochspannungsleitung 7 bzw. eine ihr zugeordnete Leitung ist mit der Impulstasteinrichtung 8 verbunden. Von dieser führen Verbindungsgen 9 und 10 zum FM Modulator 2 und zum Anschlußpunkt 11 zwischen Verstärkerstufe 4 und Endstufe 5. Außerdem ist eine Verbindung zu Punkt 1 Ia gestrichelt angedeutet. Auf die Funktionsweise dieser Sendeeinrichtung soll nach Erläuterung der zugehörigen Empfangseinrichtung eingegangen werden.
  • In Fig. 2 ist die Empfangseinrichtung, gleichfalls als Blockschaltbild ausgeführt, näher dar gestellt. Die Antenne 12 arbeitet in bekannter Weise auf die HF-Stufe I3, auf welche diie Mischr stufe I4, die ZF-Stufe 15 und der Begrenzer I6 folgen, an den seinerseits der FM-Diskriminator und nachgeschaltete Modulationsverstärker 17 angeschlossen sind. Das Vielkanalsystem dieser frequenzmodulierten Funkverbindung wird über die Leitung 18 ausgekoppelt. An die Anschlußpunkte 19 oder 20 ist wahlweise eine gestrichelt dargestellte Verbindung zu einem Amplitudendemodulator 2I mit Impulsbegrenzer angeschlossen sowie die zugehörige Impulsausgangsleitung 22S.
  • In Fig. 3 ist ein Beispiel für den Verlauf der Hochfrequenzspannung gezeichnet, wie sie bei Verwendung eines Zweifachimpulses auftritt. Die schraffierten Flächen 23 und 24 deuten dabei den normalen Betriebszustand der Funkverbindung an, während die schraffierten Rechtecke 25 und 26 den eingetasteten Kenrimpuls, in diesem Falle also einen Doppelimpuls, darstellen. Bei dieser schematischen Darstellung ist der gesamte von der Wanderwelle auf der zu messenden Hocihspannungsleitung ausgelöste Störimpuls durch den Doppelpfeil 27 markiert, während die durch den Doppelpfeil 28 bezeichnete Zeit beispielsweise 20 µs beträgt.
  • An Hand dieses Schemas der Zusatzeinrichtungen zur Benutzung. einer Funkstrecke für die impulsmäßige Ortung von Störungen auf Hochspannungsleitungen sei nun die W.irkungsweise des vorliegenden Erfindungsgegenstandes erläutert: Dem in Fig. I dargestellten, normalerweise in der Vorstufe 2 modulierten Sender mit den an; schließenden Vervielfacher- und Verstärkerstufen wird eine auf das Gitter der Endröhre bei II arbeitende Taststufe 8 hinzugefügt, welche beim Eintreffen einer von der Hochspannungsleitung über die Zuleitung 7 einlaufenden Wanderwelle über die Leitung 9 die Modulation unterbricht und dabei die Endstufe 5 kurz aus tastet. Danach wird entweder über die Leitung 10 zur Enillstufe oder über die gestrichelte Leitung 29 zu einer Vorstufe die in der Fig. 3 mit 27 bezeichnete Impulskennung eingetastet und nach kurzer Pause der normale Betriebszustand 24 wiederhergestellt. Die Impulisitastung braucht also nicht in der Endstufe zu erfolgen, wenn bereits von einer Vorstufe ab die Hochfrequenz- bzw. Zwischenfrequenzbandbreite schon für die gewünschte Flankensteilheit der Kennimpulse ausreicht. Um Irrtümer durch die Störungen zu vermeiden, ist es zweckmäßig, einen Doppelimpuls nach Fig. 3 oder einen Drei fach impuls zu verwenden.
  • Auf der Empfangsseite wird entweder am Ausgang des Zwischenfrequenzverstärkers 15 vor dem Begrenzer 16 eine Trennstelle 19 oder bereits hinter der Eingangsstufe 13 eine Trennstelle 20 vorgesehen, von welcher der Störimpuls, falls not wendig, über weitere nicht dargestellte Verstärkerstufen einem AM-Demodulator 21 zugeführt wird, um am Ausgang dieser Stufe entweder einem Impulsbegrenzer und der Meßeinrichtung oder, falls eine weitere Übertragung längs der F;unkstrecke notwendig ist, der Tasteinrichtung des nächsten Senders zugeleitet zu werden. Die Meßeinrichtung selbst besteht aus einer I-mpulsvergleichsstufe bekannter Art und ist nicht dargestellt, da sich die vorliegende Erfindung hierauf nicht richtet.
  • Die geschliderte Übertragungsweise der Kennimpulse ist selbst bei Betriebsfrequenzen von weniger als 50 MHz anwendbar, da auch bei dieser unteren Grenze die Unsicherheit des Impulseinsatzes I04 s beträgt, also nur 1 % des Impulsanstieges, der die Meßgenauigkeit bestimmt.
  • Durch das Empfängerrauschen ergibt sich keine größere Impulsunschärfe, da selbst im ungünstigsten Fall eines am Empfängereingang bestehenden Rauschverhältnisses von 40 db die hierdurch verursachte Impulsunsicherheit höchstens 10-8 s beträgt, wenn man von den Verbesserungen durch Hochtasten des Senders ganz absieht. Auf die Meßgenauigkeit würde sogar eine Impulsunsicherheit von 10%, also von 10-7 S, praktisch keinen Einfluß haben, da diese Zeit den zehnten Teil der für eine Strecke von 300 m benötigten Zeit von 1 µs ausmacht.
  • Durch die Erfindung ist es also möglich, zur Durchführung einer Fehlerortung auf Hochspannungsleitungen nicht nur in bekannter Weise impulsmodulierte Richtverbindungsanlagen (PPM) zu verwenden, sondern nun auch ohne wesentlichen Aufwand praktisch jedes frequenzmodulierte Vielkanalfunkgerät einzusetzen. Die für die Impulsübertragung maßgebende Hochfrequenzbandbreite, und darin besteht das Wesen der vorliegenden Erfindung, ist auf jeden Fall größer als die Modulationsbandbreite der meisten Funkübertragungsanlagen.

Claims (3)

  1. P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Verfahren zur Bestimmung eines Fehlerortes im Zuge von Hochspannungsleitungen mit Hilfe einer Vielkanalrichtfunkanlage, bei dem Eintastungen von Impulsen in an den Leitungsenden befindlichen Richtfunksende- bzw. -empfangsstationen vorgenommen werden, die durch nach beiden Seiten von der Störstelle ausgehende Wanderwellen gesteuert sind, und bei dem der Fehlerort der Leitung durch Vergleich der Impulslaufzeiten ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß unter Umgehung des zur Nachrichtenübertragung dienenden Modulationsweges der Funkstrecke die Eintastung des auf dem Funkwege zu übertragenden Funksignals an der Senderendstufe oder an einer ihr vorgeschalteten Vorstufe mit einer für die erforderliche Impulsflankensteilheit ausreichenden Breitbandigkeit vorgenommen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß auch an der Empfangs stelle der Funkstrecke unter teilweiser Umgehung des Modulationskanals die Impulse an der HF-Eingangsstufe bzw. an einer hinreichend breitbandigen Vorstufe des Empfängers abgenommen werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mehrfachimpulse verwendet werden.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Zeitschrift »Elektrical Communication«, Juni r951, S. 90 bis 94.
DEL18233A 1954-03-11 1954-03-11 Verfahren zur Bestimmung eines Fehlerortes im Zuge von Hochspannungsleitungen mit Hilfe einer Vielkanalrichtfunkanlage Expired DE962094C (de)

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