DK2912481T3

DK2912481T3 - Fremgangsmåde og system til overvågning af en tilstand for elektriske kabler

Info

Publication number: DK2912481T3
Application number: DK13849244.2T
Authority: DK
Inventors: Paolo Franco Fantoni
Original assignee: Wirescan As
Priority date: 2012-10-24
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2018-07-02
Also published as: CA2889332C; RU2650717C2; US20150253370A1; JP6404223B2; EP2912481A1; ES2674680T3; CN104937427A; PT2912481T; EP2912481B1; WO2014065674A8; US10359462B2; NO341197B1; RU2015115506A; CN104937427B; NO20121245A1; CA2889332A1; WO2014065674A1; EP2912481A4; JP2015536456A

Claims

1. Fremgangsmåde til overvågning af en tilstand for et elektrisk kabel, hvilken fremgangsmåde omfatter: - påtrykning af en bredbåndssignalbølge på en første ende af det elektriske kabel, hvor bredbåndssignalbølgen bliver fase- og amplitudemoduleret af i det mindste en kabelimpedans for det elektriske kabel, - detetktion ved den første ende af kablet af den fase og amplitudemodulerede bredbåndssignalbølge transmitteret og reflekteret af det elektriske kabel, - beregning af en kompleks kabelimpedans Zdut som en funktion af frekvens f specificeret ved en amplitude og en fase, for den detekterede reflekterede bredbåndssignalbølge, - omsætning af den beregnede komplekse kabelimpedans til et tidsdomæne t'; - beregning af en frekvens f I tidsdomænet t', hvor frekvensen f er grundfrekvensen for en pseudoperiodisk funktion af en radial frekvens w'og amplitude A i tidsdomænet t' på grund af bølgereflektion af bredbåndssignalbølgen i en afstand d fra en ende af kablet, og hvor frekvensen f beregnes ved anvendelse af:

hvor vo er lyshastigheden i vakuum og vr, er en estimeret relativ fasehastighed for et elektrisk signal i kablet; - udførelse af en effektspektrumanalyse af såvel amplitude som fase for den komplekse kabelimpedans i tidsdomænet t'for at finde og lokalisere eventuelle lokale forringelser af isolationen af kablet; - identifikation af frekvenskomponenter f"i, f'2,.... f'n i effektspekteret i tidsdomænet f'på grund af bølgerefleksioner af bredbåndssignalbølgen ved positioner xi, X2, ...,xn langs kablet, idet bølgerefleksionerne skyldes diskontinuiteter i de elektriske parametre for kablet; og beregning af hver af positionerne x, ved anvendelse af:

- etablering af en relation imellem en reel og imaginær del af en faseimpedansspektrum Fourier transformation af effektspekteret i et interval omkring i det mindste én af positionerne xi, X2.....xn langs kablet, og - identifikation af impedansændringer i i det mindste én af positionerne xi, X2.....xn langs kablet ud fra den nævnte reelle og imaginære del.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, hvor identifikation af impedansændringer omfatter identifikation af i det mindste én af en opstigende impedansændring, en nedstigende impedansændring, et højimpedans punkt eller et lavimpedans punkt.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, hvor et højimpedans punkt identificeres, når den imaginære del er nul og den reelle del er positiv.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, hvor et lavimpedans punkt identificeres, hvor den imaginære del er nul og den reelle del er negativ.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, hvor en opstigende impedansændring identificeres, når den reelle del er nul og den imaginære del er positiv.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, hvor en nedstigende impedansændring identificeres, når den reelle del er nul og den imaginære del er negativ.

7. Fremgangsmåde ifølge i det mindste ét af kravene 1 -6, som yderligere omfatter identifikation af et kabelsegment med en lavere impedans som en nedstigende impedansændring i begyndelsen af kabelsegmentet, efterfulgt af en opstigende impedansændring ved enden af kabelsegmentet.

8. Fremgangsmåde ifølge i det mindste ét af kravene 1 -6, som yderligere omfatter identifikation af et kabelsegment med en højere impedans som en opstigende impedansændring i begyndelsen af kabelsegmentet efterfulgt af en nedstigende impedansændring ved enden af kabelsegmentet.

9. Fremgangsmåde til overvågning af en tilstand for et eleketrisk kabel, hvilken fremgangsmåde omfatter: - påtrykning af en bredbåndssignalbølge på en første ende af det elektriske kabel, hvor bredbåndssignalbølgen bliver fase- og amplitudemoduleret af i det mindste en kabelimpedans for det elektriske kabel, - detektion ved den første ende af kablet af den fase- og amplitudemodulerede bredbåndssignalbølge transmitteret og reflekteret af det elektriske kabel, - estimering/beregning af en kompleks kabelimpedans Zdut som en funktion af frekvens f, specificeret ved en amplitude og en fase, for den detekterede reflekterede bredbåndssignalbølge, - omsætning af den beregnede kabelimpedans til et tidsdomæne t'; - beregning af en frekvens f i tidsdomænet t', hvor frekvensen f er grundfrekvensen for en pseudoperiodisk funktion afen radial frekvens ι/v'og amplitude A i tidsdomænet f'på grund af bølgereflektion af bredbåndssignalbølgen i en afstand d fra en ende af kablet, og hvor frekvensen f beregnes ved anvendelse af:

hvor vo er lyshastigheden i vakuum og vr, er en estimeret relativ fasehastighed for et elektrisk signal i kablet; - udførelse af en effektspektrumanalyse af såvel amplitude som fase for den komplekse kabelimpedans i tidsdomænet t'for at finde og lokalisere eventuelle lokale forringelser af isolationen af kablet; - identifikation af frekvenskomponenter f"i, f'2,.... f'n i effektspekteret i tidsdomænet f'på grund af bølgerefleksioner af bredbåndssignalbølgen ved positioner xi, X2.....xn langs kablet, idet bølgerefleksionerne skyldes diskontinuiteter i de elektriske parametre for kablet; og beregning af hver af positionerne x, ved anvendelse af:

yderligere omfattende etablering af en lokal forringelsesalvorlighed for en identificeret fejl i kabelisolationen i i det mindste én af positionerne xi, X2, ...,xn langs kablet ved at analysere en anden ordens refleksion af bredbåndssignalet i den identificerede fejlposition.

10. Fremgangsmåde ifølge krav 9, som yderligere omfatter etablering af en forskel imellem en højde afen første ordens refleksionsspids og højden afanden ordens refleksionsspidsen i effektspekteret for at evaluere kabeldæmpningen med henblik på at normalisere højden af en vilkårlig spids ved en vilkårlig afsand fra termineringen.

11. Fremgangsmåde ifølge i det mindste ét af kravene 1-10, som yderligere omfatter etablering af et mål for tilstanden for kabelenden ved at analysere en termineringsspids i effektspekteret, omfattende etablering af en relation imellem forskellen dy imellem de to dale på hver sin side af termineringsspidsen og en højde dz af termineringsspidsen.

12. Fremgangsmåde ifølge krav 11, som yderligere omfatter: Estimering, under anvendelse af en analysator, af den etsimerede relative fasehastighed vr, hvor estimeringen af den estimerede relative fasehastighed vr omfatter: - evaluering af i det mindste to resonansfrekvenser for den komplekse kabelimpedans Zdut; - identifikation af to efter hinanden følgende resonansfrekvensværdier fk henholdsvis fk+ for den komplekse kabelimpedans Zdut; - beregning af en første værdi for en relativ fasehastighed vrfor kablet ved at anvende

hvor L er længden af kablet; - beregning af grundfrekvensen f for kablet, i tidsdomænet t' under anvendelse af den første relative fasehastighed vr og anvendelse af

- beregning af en anden værdi f for grundfrekvensen f ved at finde en maksimal spidsværdi i tidsdomænet t' \ et valgbart interval omkring f; og - beregning af estimatet for den relative fasehastighed ν'™',· ved at anvende

13. System til overvågning af en tilstand for et elektrisk kabel, hvilket system omfatter: en analysator til at beregne en kompleks kabelimpedans Zdut som en funktion af en frekvens f specificeret ved en amplitude og fase; en genereringsindretning til at generere en bredbåndssignalbølge, som skal fase og amplitudemoduleres af en kabelimpedans, hvilken bredbåndssignalbølge påtrykkes en første ende af kablet; et detektionsmodul til, ved den første kabelende, at detektere bredbåndssignalbølgens fase og amplitude, moduleret af kabelimpedansen; en omformningsindretning til at omforme den komplekse kabelimpedans Zdut til et tidsdomæne t', en analysator til at beregne en frekvens f i tidsdomænet t', hvor frekvensen f er grundfrekvensen for en pseudoperiodisk funktion af den radiale frekvens ω' og amplitude A i tidsdomænet f'på grund af bølgerefleksion af bredbåndssignalbølgen i en afstand d fra en ende af kablet, og hvor frekvensen Γ beregnes ved at anvende:

hvor vo er lyshastigheden i vakuum og vr er en estimeret relativ fasehastighed for et elektrisk signal i kablet, hvor analysatoren udfører en effektspektrumanalyse af såvel amplitude som fase af den komplekse kabelimpedans i tidsdomænet t' for at finde og lokalisere eventuelle lokale beskadigelser af isolationen af kablet, hvor analysatoren identificerer frekvenskomponenter f"i, f'2, ...f"n i effektspekteret i tidsdomænet f' på grund af bølgerefleksioner ved positioner xi, X2,..., xn langs kablet, idet bølgerefleksionerne skyldes diskontinuiteter i elektriske parametre for kablet, og hvor analysatoren beregner hver af positionerne x, ved at anvende:

hvor analysatoren yderligere etablerer en relation imellem en reel og imaginær del af en faseimpedansspektrum-Fourier transformation af effektspekteret i et interval omkring I det mindste én af positionerne xi, X2, ...,Xn langs kablet, og - identificerer af impedansændringer i i det mindste én af positionerne xi, X2.....xn langs kablet ud fra den reelle og imaginære del.

14. System ifølge krav 13, hvor identifikation af impedansændringer omfatter identifikation af i det mindste én af en opstigende impedansændring, en nedstigende impedansændring, et højimpedans punkt eller et lavimpedans punkt.

15. System ifølge krav 13 eller 14, hvor et højimpedans punkt identificeres når den imaginære del er nul og den reelle del er positiv.

16. System ifølge krav 13 eller 14, hvor et lavimpedans punkt identificeres når den imaginære del er nul og den reelle del er negativ.

17. System ifølge krav 13 eller 14, hvor en opstigende impedansændring identificeres når den reelle del er nul og den imaginære del er positiv.

18. System ifølge krav 13 eller 14, hvor en nedstigende impedansændring identificeres når den reelle del er nul og den imaginære del er negativ.

19. System ifølge i det mindste ét af kravene 13-18, som yderligere omfatter identifikation af et kabelsegment med en lavere impedans som en nedstigende impedansændring i begyndelsen af kabelsegmentet efterfulgt af en opstigende impedansændring ved enden af kabelsegmentet.

20. System ifølge i det mindste ét af kravene 13-18, som yderligere omfatter identifikation af et kabelsegment med en højere impedans som en opstigende impedansændring i begyndelsen af kabelsegmentet efterfulgt af en nedstigende impedansændring ved enden af kabelsegmentet.

21. System ifølge i det mindste ét af kravene 13-20, som yderligere omfatter etablering afen lokal beskadigelsesalvorlighed for en identificeret fej I i kabelisolationen i i det mindste én af positionerne xi, X2, ...,xn langs kablet ved at analysere en anden ordens refleksion af bredbåndssignalet i den identificerede fejlposition.

22. System ifølge krav 21, som yderligere omfatter etablering af en forskel imellem en højde af en første ordens refleksionsspids og højden af anden ordens refleksionsspidsen i effekspekteret og normalisering af højdeforskellen til en højde af en termine-ringsspids i effektspekteret.

23. System ifølge i det mindste ét af kravene 13-22, som yderligere omfatter etablering af et mål for tilstanden af kabelenden ved at analysere en termineringsspids i effektspekteret, omfattende etablering af en relation imellem forskellen dy imellem de to dale på hver sin side af termineringsspidsen og en højde dz af termineringsspidsen.

24. System ifølge ethvert af kravene 13-23, hvor analysatoren kan fungere til: at evaluere i det mindste to resonansfrekvenser for den komplekse kabelimpedans Zdut; identificere af to efter hinanden følgende resonansfrekvensværdier fk henholdsvis fk+i, for den komplekse kabelimpedans Zdut; beregne en første værdi af en relativ fasehastighed vrfor kablet ved at anvende

hvor L er længden af kablet; beregne grundfrekvensen f for kablet under anvendelse af den første relative fasehastighed vr og anvendelse af

beregne en anden værdi f" for grundfrekvensen f ved at finde en maksimal spidsværdi i tidsdomænet t' i et valgbart interval omkring f; og beregne estimatet for den relative fasehastighed \/inalr ved at anvende