СПОСОБ НАХОЖДЕНИЯ МЕСТА ОБРЫВА МНОГОЖИЛЬНОГО КАБЕЛЯ С НЕДОСТУПНЫМИ ДЛЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ЖИЛАМИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК G01R31/08 

Группа изобретений относится к электроизмерительной технике и может быть использована для определения местоположения обрыва в многожильном кабеле, не имеющем экранной оболочки, в частности геофизическом.

Известен способ определения места обрыва жилы кабеля (авторское свидетельство SU 130578, МПК G01R 31/08). Из указанного авторского свидетельства известно устройство для осуществления способа, включающее генератор переменного напряжения, подключенный к поврежденной жиле кабеля, и индикатор обрыва - газоразрядную лампу. Способ основан на использовании емкостной связи между жилой кабеля, питаемой напряжением высокой частоты, и индикатором. Генератор подключают к одному концу исследуемой поврежденной жилы, все остальные жилы кабеля и второй конец исследуемой поврежденной жилы заземляют, затем индикатор перемещают вдоль кабеля в направлении от генератора, а о месте обрыва судят по ее угасанию.

Однако точность определения места обрыва известного способа и устройства для его осуществления является низкой в связи с использованием газоразрядной лампы в качестве индикаторного устройства с низкой скоростью угасания. Кроме того, этот способ требует заземления всех жил кабеля.

Известно устройство для определения места обрыва в неуплотненной соединительной линии (авторское свидетельство SU 233020, МПК G01R 31/08). Устройство содержит генератор, подключенный к пучку испытуемых линий через блок непрерывной коммутации, например электронный ключ, и приемник тональной частоты, снабженный антенной и головными телефонами. Способ включает подачу сигнала от генератора поочередно на испытуемые линии и регистрацию сигнала по звуку в головных телефонах. Антенну перемещают вдоль кабеля в направлении от генератора, а о месте обрыва одной из линий судят по возникновению прерываний звука в головных телефонах.

Недостатком известного устройства и способа, реализуемого с его помощью, является низкая точность определения места обрыва в связи с наличием индукции, вызванной отсутствием заземления жил.

Наиболее близким является способ определения места повреждения двухпроводной электрической линии скрытой электропроводки (авторское свидетельство SU 1176271, МПК G01R 31/08). Из указанного авторского свидетельства известно устройство для осуществления способа, включающее два источника высокого переменного напряжения, каждый из которых подключен к своей жиле двухпроводной линии, при этом другие концы жил соединены между собой нагрузкой, а также датчик напряжения, например газоразрядную лампу. Способ включает подачу противофазных сигналов на жилы линии и регистрацию сигнала вдоль линии в направлении от нагрузки к источнику напряжения. О месте обрыва одной из линий судят по пропаданию сигнала в датчике.

Недостаток прототипа - невозможность работы при множественных обрывах, необходимость использования высокого напряжения, что является небезопасным и недопустимо в многожильных телеметрических кабелях. Кроме того, возможно применение прототипа только в двужильных проводах с доступными обеими жилами.

Задача изобретения заключается в обеспечении определения места обрыва жилы в многожильном кабеле, имеющем конструктивно недоступные для заземления жилы.

Технический результат заключается в повышении точности за счет применения тонального детектора с узкой полосой пропускания, снижении влияния сигналов от недоступных для заземления жил за счет использования второго генератора с частотой вне полосы пропускания тонального детектора, снижении влияния сигналов промышленной частоты за счет применения фильтра высоких частот.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе нахождения места обрыва многожильного электрического кабеля, включающем подачу первого переменного электрического сигнала на первый конец оборванной жилы и второго переменного электрического сигнала на второй конец оборванной жилы, определение емкостным датчиком наличия электрического поля вдоль кабеля, нахождение места обрыва жилы по смене наличия электрического поля на отсутствие или наоборот, согласно решению частоту второго переменного электрического сигнала задают отличной от частоты первого переменного электрического сигнала, устанавливают уровень второго переменного электрического сигнала выше уровня первого переменного электрического сигнала на втором конце оборванной жилы, но ниже уровня первого переменного электрического сигнала на первом конце оборванной жилы, а наличие электрического поля вдоль кабеля определяют на частоте первого переменного электрического сигнала.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для нахождения места обрыва многожильного электрического кабеля, включающем первый и второй генераторы переменного электрического напряжения, емкостный датчик, включающий емкостную пластину и индикаторное устройство, согласно решению емкостный датчик включает последовательно соединенные усилитель, фильтр высоких частот и тональный детектор, подключенные после емкостной пластины перед индикаторным устройством, частота первого генератора лежит в полосе пропускания тонального детектора, а частота второго генератора лежит вне полосы пропускания тонального детектора.

Группа изобретений поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено заявляемое устройство, на фиг. 2 - распределение уровней сигналов в исследуемой жиле, на фиг. 3-5 - осциллограммы электрического поля вокруг исследуемой жилы. Позициями на чертежах обозначены:

1 - первый генератор;

2 - второй генератор;

3 - емкостной датчик;

4 - емкостная пластина;

5 - усилитель;

6 - фильтр высоких частот;

7 - тональный детектор;

8 - индикаторное устройство;

9 - исследуемая жила;

10 - обрыв;

11 - доступная для заземления жила;

12 - недоступная для заземления жила.

Способ определения места повреждения кабеля

Для поиска места обрыва многожильного электрического кабеля заземляют все доступные целые жилы, а каждый конец исследуемой жилы, имеющей обрыв, подключают к отдельному источнику переменного электрического напряжения, при этом в кабеле остаются жилы, недоступные для заземления. На первый конец исследуемой оборванной жилы подают первый переменный электрический сигнал с частотой F₁ и уровнем А₁. Образуемое первым переменным электрическим сигналом переменное электрическое поле вокруг оборванной жилы со стороны первого конца наводит сигнал с частотой F₁ в недоступных для заземления жилах, который в свою очередь аналогичным образом наводит сигнал с частотой F₁ и уровнем А₀ в оборванной жиле со стороны второго конца. Затем на второй конец исследуемой оборванной жилы подают переменный электрический сигнал с частотой F₂, отличающейся от F₁, и уровнем А₂, превышающим уровень А₀ наведенного в нем сигнала. Сигнал с частотой F₂, подаваемый на второй конец исследуемой оборванной жилы, модулирует наведенный в нем сигнал с частотой F₁, при этом суммарный сигнал со стороны второго конца имеет частоту, отличающуюся от F₁. Таким образом, удается устранить наличие переменного электрического поля с частотой F₁ со стороны второго конца оборванной жилы и исключить влияние сигнала, наведенного на недоступных для заземления жилах. Уровень А₂ всегда устанавливают ниже А₁, поэтому не происходит изменения частоты сигнала в оборванной жиле со стороны первого конца.

Определяют емкостным датчиком наличие вдоль кабеля переменного электрического поля с частотой F₁ и по его наличию находят место обрыва исследуемой жилы. При этом возможно два варианта определения места обрыва: перемещая емкостной датчик от первого конца оборванной жилы ко второму концу, находят место обрыва по пропаданию индикаторного сигнала емкостного датчика; или перемещая емкостной датчик от второго конца оборванной жилы к первому концу, находят место обрыва по появлению индикаторного сигнала емкостного датчика.

Устройство для определения места повреждения кабеля

Заявляемое устройство содержит два генератора синусоидального электрического напряжения, выполненные таким образом, что сигнал первого генератора 1 имеет частоту F₁ и постоянный уровень А₁, а сигнал второго генератора 2 имеет частоту F₂ и изменяемый уровень А₂. Устройство содержит емкостный датчик 3, предназначенный для определения наличия электрического поля и включающий последовательно соединенные емкостную пластину 4, предназначенную для преобразования внешнего электрического поля в электрический сигнал, усилитель 5, фильтр высоких частот 6, тональный детектор 7 и индикаторное устройство 8, предназначенное для подачи индикаторного сигнала, например звукового или светового. Тональный детектор предназначен для определения наличия сигнала с частотой, лежащей в полосе пропускания. Частота F₁ лежит в полосе пропускания тонального детектора, а частота F₂ лежит вне полосы пропускания тонального детектора.

Работа устройства заключается в следующем

Первый генератор 1 подключают к первому концу исследуемой жилы 9 кабеля, имеющей обрыв 10, а второй генератор 2 с изменяемым уровнем сигнала подключают к второму концу исследуемой жилы. Заземляют все доступные целые жилы 11 кабеля, при этом в кабеле остаются жилы 12 кабеля, недоступные для заземления. Включают первый генератор и на первый конец исследуемой оборванной жилы подают переменный электрический сигнал с частотой F₁ и уровнем А₁, при этом вокруг первого конца исследуемой оборванной жилы возникает переменное электрическое поле с частотой F₁. Переменное электрическое поле вокруг оборванной жилы со стороны первого конца наводит сигнал в недоступных для заземления жилах, который в свою очередь аналогичным образом наводит в оборванной жиле со стороны второго конца переменный электрический сигнал с частотой F₁ и уровнем А₀. При этом, если уровень А₀ превышает порог чувствительности Δ емкостного датчика 3, то датчик будет регистрировать электрическое поле на частоте F₁ как до обрыва, так и после него и будет сигнализировать о наличии поля при помощи индикаторного устройства, что не позволит определить местоположение обрыва. На фиг. 3 показана эпюра напряжения, измеренная емкостным датчиком 3 на участке кабеля со стороны подключения второго генератора относительно обрыва при включенном первом и выключенном втором генераторе. Видно, что датчик регистрирует поле на частоте F₁, превышающее порог чувствительности Δ.

Затем включают второй генератор и на второй конец исследуемой оборванной жилы подают переменный электрический сигнал с частотой F₂. Постепенно увеличивают уровень сигнала А₂ второго генератора до тех пор, пока он не превысит уровень А₀ наведенного сигнала. Это проявится в том, что датчик 3 перестанет регистрировать электрическое поле на частоте F₁ на участке кабеля со стороны подключения второго генератора 2 относительно обрыва 10. Причиной тому служит сложение переменных электрических полей от двух сигналов - сигнала, наведенного недоступными для заземления жилами, и сигнала от второго генератора; суммарный сигнал влечет возникновение вокруг оборванной жилы со стороны второго конца переменного электрического поля с частотой F₂. Уровень А₂ сигнала второго генератора устанавливают ниже уровня А₁ сигнала первого генератора, поэтому включение второго генератора не приводит к изменению частоты электрического поля вокруг исследуемой оборванной жилы со стороны первого конца. На фиг. 4 показана эпюра напряжения, измеренная на участке кабеля со стороны подключения второго генератора при включении обоих генераторов, когда А₂ > А₀. Такое поле, имеющее частоту F₂, датчик 3 регистрировать не будет, хотя его уровень превышает порог чувствительности Δ, так как частота поля находится вне полосы пропускания тонального детектора 7.

После этого перемещают емкостной датчик от второго конца оборванной жилы к первому концу и находят место обрыва по появлению индикаторного сигнала емкостного датчика. На фиг. 5 показана эпюра напряжения, измеренная емкостным датчиком 3 на участке кабеля со стороны подключения первого генератора при включении обоих генераторов. Поле, имеющее частоту F₁, датчик 3 регистрирует, так как его уровень превышает порог чувствительности Δ и находится в полосе пропускания тонального детектора. Можно перемещать емкостной датчик от первого конца оборванной жилы ко второму концу и находить место обрыва по пропаданию индикаторного сигнала емкостного датчика. Таким образом, применение второго генератора дает возможность исключить влияние емкостных связей между жилами кабеля.

Группа изобретений относится к электроизмерительной технике и может быть использована для определения местоположения обрыва в многожильном кабеле, не имеющем экранной оболочки, в частности геофизическом. Технический результат заключается в повышении точности за счет применения тонального детектора с узкой полосой пропускания, снижении влияния сигналов от недоступных для заземления жил за счет использования второго генератора с частотой вне полосы пропускания тонального детектора, снижении влияния сигналов промышленной частоты за счет применения фильтра высоких частот. Способ нахождения места обрыва многожильного электрического кабеля включает подачу первого переменного электрического сигнала на первый конец оборванной жилы, второго переменного электрического сигнала с частотой, отличной от частоты первого, на второй конец оборванной жилы, при этом устанавливают уровень второго переменного электрического сигнала выше уровня первого переменного электрического сигнала на втором конце оборванной жилы, но ниже уровня первого переменного электрического сигнала на первом конце оборванной жилы, затем определяют емкостным датчиком наличие электрического поля вдоль кабеля на частоте первого переменного электрического сигнала, находят место обрыва жилы по смене наличия электрического поля на отсутствие или наоборот. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ нахождения места обрыва многожильного электрического кабеля, включающий подачу первого переменного электрического сигнала на первый конец оборванной жилы и второго переменного электрического сигнала на второй конец оборванной жилы, определение емкостным датчиком наличия электрического поля вдоль кабеля, нахождение места обрыва жилы по смене наличия электрического поля на отсутствие или наоборот, отличающийся тем, что частоту второго переменного электрического сигнала задают отличной от частоты первого переменного электрического сигнала, устанавливают уровень второго переменного электрического сигнала выше уровня первого переменного электрического сигнала на втором конце оборванной жилы, но ниже уровня первого переменного электрического сигнала на первом конце оборванной жилы, а наличие электрического поля вдоль кабеля определяют на частоте первого переменного электрического сигнала.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, включающее первый и второй генераторы переменного электрического напряжения, емкостный датчик, включающий емкостную пластину и индикаторное устройство, отличающееся тем, что емкостный датчик включает последовательно соединенные усилитель, фильтр высоких частот и тональный детектор, подключенные после емкостной пластины перед индикаторным устройством, частота первого генератора лежит в полосе пропускания тонального детектора, а частота второго генератора лежит вне полосы пропускания тонального детектора.