Устройство для измерения расстояния до места повреждения в кабеле Советский патент 1978 года по МПК G01R31/08 

Изобретение относится к обпасти эпектро техникй и KOHrpSnbHO-измеритепьной техники и может быть использовано дпя испытания воздушных и кабельных линий связи. Для опредепения мест повре)$дения кабел ных линий :применяются устройства, использующие мостовые и компенсационные методы ril,2l. Эти устройства позволяют определить как электрические параметры линии, так и места повреждения, главным образом понижение сопротивления изоляции. Однако- сложность процессов уравновешивания приводит к относительно большим затратам времени при измерении электрических параметров линии и затрудняет автоматизацию процессов измерения. Очевидна целесообразность разработки устройств, позволяющих проводить измерения на постоянном токе с высокой степенью точности, причем необходимо обеспечить и пригодность для использования в системах централизованного контроля электрических параметров линий связи, что требует разработки автоматических устройств с представлением информации в цифровой форме. Известное устройство, предназначенное для измерения расстояния до месте повреждения на линиях связи, является наиболее близким по технической сущности к преппагаемому устройству . Недостатками данного устройства являются высокие требования к усилителям постоянного тока по входному сопротивлению и коэффициенту усиления, зависимость диапазонов значения измеряемых величин и точности измерения от параметров усилителей, а также необходимость использования относительно сложных преобразователей напря5кение- ikiw при представлении информации в ци( форме. Кроме того, это устройство не позволяет оценить отношение расстояния до места повреждения ко всей длине линий, так как исключает необходимость программирования значений, пропорциональных километрическому сопротивлению, и устраняет влияние на результат измерения нестабильности значений сопротивпения жипы кабепя в зависимости от условий окружаютяеп среды.

Herif) изобретения - расширение (i)ynKiuioпапьиьсх возможностей.

I.ienb достигается тем, что i, устройство, содержащее источник опорного напряжения, опорный резистор, три входных клеммы, первая из которых предназначена дня подкпгочения к вьшоду поврежденной жипы, вторая - дпя подключения к выводу второй поврежденной жипы, .третья - дпя подключения к выводу исправной жкпы, соединенной на другом конце пинии со второй поврежденной жипой, и формироватепь выходного сигналаi допоппитепьно введены инвертор, перекпро-чатель, интегратор с кпючом в депи обратной свяхэи блок сравнения напрялсён п1, причем минус источника опорного нппряжен);я подкпючеи к первому неподвижному контакту перекгаочателя и одному onoj.Hioro резистора, второй вывод которого соединен с заоемионной шиной и второй входн.ой клем мой, а пиюс источника оиорногю }ьшрян е шш подключен к третьей входной KnervUvio и входу инвертора, выход которого соединен Со вторым неподвижным контактом переключателя, подвижный контакт которого нодключен ко входу интегратора, выход которого соединен с первым входом блока сравнения папряжекий, вт(;рой вход коюрой, в свою очорэдь. соеди1;ен с первой входной клеммой выход бпока сравненил напряжении полкпючег к уцравпяющему входу ключа и вхояУ формнроватепп.

Такое устройство позволяет определить место поврежлаения при значениях переходного сопротивления между жилами от нугш (в случае короткого замыкания) до сотен мегом. Кроме того, предпожепное устройство позвогшйт измерять }ласст05гиие до места повреждения кабеля г относительных единицах, что исключает влияние несгаб1{льности эпектрических параметров линии на реаупгэтат измерения и устрлияет необходимость программирования значения сопротивлении опорного резистора.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из источника 1 опорного напряжения, опорного резистора 2, переключателя 3, инвертора 4 и интегратора 5.

В цепь обратной связи интегратора 5 включен ключ 6, управляющий вход которого подключен к выходу блока 7 сравнения напряжений. Выход последнего подключен ко входу формирователя 8.

Устройство имеет три входных клеммы А, Б, В. Первая входная клемма В предназначена для подключения- к первой повреж

денной жиле { сс )вторая входная клемма В - для подключения ко второй поврежденной жиле аа, третья входная клемма Л дпя иодк/ьочен.ия к исправной жиле .

Перед началом работы испра ная жила ЬЬ соеднн5 ется на противоположном конде линии со второй поврежденной жилой аа. При этом в электрической цепи, образованной сопротивлением шлейфа (R опорным резистором источником 1,

тече постоянный ток

ID

п«-1 - Я.,-ШО . 1

гдeR - внутреннее сопротивление источника

1 опорного напряжения EQ.

При измерении расстоя1П я до места повреждения переключатель 3 подключает вход интегратора 5 к точке соединения опорного резистора 2 с источником 1 опорного нагфяжения. -(апряжение ТГр, падающее на сопротивление -oCUo 0} ci) переключатель 3 поступает на вход интегратора 5, в цепь обратной связи которого включен ключ 6, управляющий разрядом иитегратора5.

На один вход блока 7 сравнения напряжений поступает выходное напряжение интегратора 5

и, ,

где и. G постоянная времени интегратора 5.

Падение напряжения на сопротивле 1ии R. участка поврежденной жилы до места поврежXIо tin Я

дения определяется как

В момент равенства напря кений на входах блока 7 сравнения напряжений ее выходной сигнал открывает ключ 6.

Происходит разряд конденсатора интегратора 5, а затем выходной сигнал последнего линейно нарастает до следующего момента равенства напряжений на входах блока 7 сравнения,после чего интегратор опятьраряжается. При этом интервал времени от начала заряда интегратора 5 до его разряда определяется из уравнения

и

Ях

t T,

или

где tf -расстояние до места повреждения кабеля, К-коэффициент,связывающий значение R Q и километрическое сопротивление жилы кабеля. Очевидно, что значение t не зависит от значения 3, что искш чает влияние нестабильности значения опорного напряжения и конечного значения его внутреннего сопротивления i . При отсутствии гальванической связи блока 7 сравнения с остальными узлами устройства сопротнвпення утечек R между поврежд ными жилами кабепя не оказывает впияиие на результат преобразования, так как в момент равенства напряже}1ий на входах блока 7 сравнения оно включено между эквипотенциальными точками. Разность напряжений ид. входах схемы сравнения при отсутствии переходтюго con тивпения (при коротком замыкании межщ жипами) равна ли и -U . При наличии переходного сопротивления и отсутствия гапьванической связп обшей точки бпока 7 сравнения с земляной шино всего устройства разность 11аг1ряжений меж ду двумя . входами сравнения раина 6х AU(II,-U2. «K( -«-R- a где Н{,-дифференциапьное входное сопротивпение бпока 7 сравнения. Кпюч 6 откр вается в момент равенства нанрял ений U-i и IT ,спедоватепыю выходной сигнап не зависит от значения К , т.е. от влияния RyT- Значение сопротивпения утечки допжно обеспечить надежное срабатывание бпока 7 сравпения(лине допжно быть ме ше разрешающей способности бпока 7 срав нения), однако значение R| может быть намного меньше сопротивпения , Спедоватепыю, к бпоку сравнения не предъявляется высоких требований по входному со противлению. Г}ри измере1 ии отношения длины повреж денной жилы к дпине всей пиниц, переключатель 3 соединяет вход интегратора 5 через инвертор 4 с третьей входной клеммой А (выводом в исправиой bfeV При этом на вход П тегратора 5 поступа напряжение Uj,,пропорциональное значению сопротивления шлейфа, т.е. всей дпине линии L. (llx-b 2,R,)--3oR Выходное напряжение интегратора 5, определяемое- вьфажением .., поступает на вход 7 сравнения,на второй вход которой подается напряжение Uj.,Pa6o та схемы в этом случае аналогична рассмотренной, а интервал времени определя- ется как К I2L 2 Формирователь выходного , сигн па 8 формирует импульс, длительность кот рого определяется интероп,к;.1 BpeNseiiMt, следовательно, значением из еряомой Г5опичины ( tX ПИ ) Г реалагаемое устройство может быть использовано для определения местб обрыва кабеля путем измерения значения емкости Cj(. между поврежденными жипами. Для этого необходимо в цепь обратной интегратора 5 вместо емкости С включить выводы двух поврежденных жил, а межд,у попюсом плюс источника 1 опорного н 1пряжения и земляной шиной вместо выводов Ь и С1 MOin кабеля включить второй опорцый резистор R Q , точку соединени5( последнего с источником опорного напряжения подкпючять ко входу схемы сравнения напряжений вместо вывода С жипы кабепя. При этом ток Б контуре, образованном опорными резисторами и источником опорного гшпряжеиия, определяется как Зо Напряжения на входах схед{Ы сравнения запишутся как и 1 . W о Работа схемы анапогична рассмотренной. Длительность нмпупьса на выходе формирователя выходного сигнала, опреп.епяется кпк TL предложенное устройство обладает Ш1грокими функциональными возможностями, то есть позволяет определять MecTq обрыва кабеля, место повреждения изоляции как в абсолютных, так и в относительных- единицах при значениях переходного сопротивпения от нуля до сотен мегом. На основе устройства разрабатывается цифровой прибор для испытания кабельных связи, который позволяет определить расстояние до места поврежденияв диапазоне О-ЮООО м с погрешностью не хуже О,1%. Испытания лабораторного макета прибора проведены и попностью подтверждают теоретические выкладки. Прибортю широте функциональных возможностей и точностным характеристикам превоссодит лучшие кабельные приборы, выпускаемые отечественной промышленностью (КМ-61, ПКП-3, КП-50). Внегфение такого прибора в производство позволит получить значительный экономический эффект за счет исключения болыиих затрат труда и времени на исправление поврежденных подземных кабелей и линий связи. Формула изобретения Устройство для измерения расстояния до еста повреждения п , содержащее неточи.ик опорного напряжения, опорный резист три входных кпеммы, первая из которых предназначена дпя подключения к выводу первой поврежденной жипы, вторая - дпя подкпючения к вьюоду второй повре денной жнпы, третья - дпя подключения к выводу исправной жипы, соединенной на другом конце пинии со второй поврежденной жилой, и формирователь выходного сигнала, о т п и .чающееся .тем, что, с целью расширения функциоиальщдх возможностей в него дополнительно введены инвертор, переключатель, интеграто| с ключом в цепи обратной связи и бпок сравнения напряжения, причем минус источника опорного напряжения подключен к первому неподвижному контакту переключателя и одному выводу опорного резистора, второй вывод которого соединен с заземленной шиной и второй входно кпеммой, а плюс источника опорного напряжения подключен к третьей входной клемме

а Г

П н входу инвертора, выход которого соединен со вторым неподвижным контактом переключателя, подвижный контакт которого подключен ко входу интегратора, выход которого соединен с первым входом блока сравнения напряжений, второй вход которой, в свою очередь, соединен с первой входной клеммой, причем выход блока сравнения напряжений подключен к управпякшему входу ключа и входу упомянутого формирователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Кушнир Р. В.,СавенкоВ. Г.,ВерникС. Н. Измерения в технике связи , М., Связь, 1970. 2.Шварцман В. О. Электрические измерения междугородных, городских и сельских линий СВЯЗИ, М., Связь, 1972. 3.Авторское свидетельство СССР Wo 543892, С O1R31/O8, 1973.