В статье рассмотрен новый двухчастотный метод поиска повреждений кабеля связи. Метод позволяет снизить трудоемкость поиска такого распространенного вида повреждений, как намокание муфты. В статье приводятся результаты практической реализации метода на серийно выпускаемом трассоискателе “Поиск-410 Мастер” компании “Связьприбор”.

sitemap
Наш сайт использует cookies. Продолжая просмотр, вы даёте согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с нашей Политикой Конфиденциальности
Согласен
Поиск:

Вход
Архив журнала
Журналы
Медиаданные
Редакционная политика
Реклама
Авторам
Контакты
TS_pub
technospheramag
technospheramag
ТЕХНОСФЕРА_РИЦ
© 2001-2025
РИЦ Техносфера
Все права защищены
Тел. +7 (495) 234-0110
Оферта

Яндекс.Метрика
R&W
 
 
Вход:

Ваш e-mail:
Пароль:
 
Регистрация
Забыли пароль?
Книги по связи
Сб. статей под ред. Дмитриева С.А. и Слепова Н.Н. 3-е изд., перераб. и доп.
Другие серии книг:
Мир связи
Библиотека Института стратегий развития
Мир квантовых технологий
Мир математики
Мир физики и техники
Мир биологии и медицины
Мир химии
Мир наук о Земле
Мир материалов и технологий
Мир электроники
Мир программирования
Мир строительства
Мир цифровой обработки
Мир экономики
Мир дизайна
Мир увлечений
Мир робототехники и мехатроники
Для кофейников
Мир радиоэлектроники
Библиотечка «КВАНТ»
Умный дом
Мировые бренды
Вне серий
Библиотека климатехника
Мир транспорта
Мир фотоники
Мир станкостроения
Мир метрологии
Мир энергетики
Книги, изданные при поддержке РФФИ
Выпуск #2/2013
А.Ивлев, А.Дранов, А.Базулев, М.Кустов
Локализация намокания кабеля
Просмотры: 6166
В статье рассмотрен новый двухчастотный метод поиска повреждений кабеля связи. Метод позволяет снизить трудоемкость поиска такого распространенного вида повреждений, как намокание муфты. В статье приводятся результаты практической реализации метода на серийно выпускаемом трассоискателе “Поиск-410 Мастер” компании “Связьприбор”.
Для кабеля в канализации намокание – обычное явление. Намокший кабель отличает падение сопротивления изоляции по всем жилам. Такая аварийная ситуация представляет собой проблему для измерителя. Если сопротивление всех жил близко друг к другу, мостовые методы не работают принципиально или из-за нестабильности показаний. Не всегда удается определить место повреждения и рефлектометром из-за высокого уровня помех в линии. В любом случае результат измерений требует уточнения на местности трассодефектоискателем.
Здесь и возникает трудность. Для кабелей в канализации, да еще в условиях асфальтового покрытия, высокочувствительный контактный метод неприменим. Повреждение ищут по спаду сигнала от генератора, подключенного к поврежденному кабелю на холостом ходу. Здесь возникают различные ситуации, ставящие оператора в тупик.
К примеру, кабель "нырнул" под плиту вместе с газовой трассой. Уровень сигнала резко изменился. Что это – повреждение? Чтобы ответить на этот вопрос, оператор должен непрерывно контролировать глубину залегания кабеля и понимать, как измеряемый сигнал зависит от глубины залегания. Однако уровень сигнала может измениться из-за геометрии поиска.

Другая проблема – недоступные для оператора места залегания кабеля. Если оператор пропустил труднодоступный участок, он должен ответить на вопрос: из-за чего изменился сигнал? Уменьшение емкостного тока и, как следствие, уменьшение наблюдаемого сигнала происходит постоянно при движении вдоль кабеля. В таких условиях требуется непрерывное особо тщательное обследование трассы.
Решение проблемы
Решение может быть найдено с помощью двухчастотного метода поиска повреждений. Когда поиск ведется одновременно на двух частотах генератора, сигнал при изменении геометрии и условий поиска меняется одинаково для обеих частот, т.е. их соотношение не меняется, оно изменится только после прохождения повреждения. Какова физика этого явления?
Если генератор посылает в кабель двухчастотный сигнал с одинаковой амплитудой, то сигнальный ток в кабеле при емкостной нагрузке зависит только от частоты. Емкостная проводимость ωC пропорциональна частоте. Сигнал U, индуцированный в датчике антенны, также пропорционален частоте. Соотношение сигналов на частотах f1 и f2, таким образом, будет определяться отношением квадрата частот: U1/U2 = f12/f22. В логарифмическом виде это выглядит так:

ΔU (дБ) = 20 log (f1/f2)2 = 40 log (f1/f2). (1)

Если соотношение частот 10:1, то формула (1) дает ΔU = 40 дБ.
Теперь рассмотрим случай, когда нагрузка носит чисто активный характер. Это происходит при повреждении кабеля с переходным сопротивлением R, которое меньше емкостного сопротивления неповрежденного кабеля 1/ωC на низкой частоте f2. В этом случае сигнальный ток генератора на обеих частотах одинаков: он задан напряжением генератора и переходным сопротивлением R.
Тогда соотношение (1) для активной нагрузки поменяет свой вид:

ΔU (дБ) = 20 log (f1/f2). (2)

Для соотношения частот 10:1 формула (2) дает ΔU = 20 дБ.
В этом случае до повреждения кабеля отношение сигналов будет 20 дБ, а после прохождения повреждения изменится на отношение, характерное для чисто емкостной нагрузки 40 дБ.
Что замечательно: оператору не обязательно проходить всю трассу. Он может сразу выйти на предполагаемый проблемный участок и по отношению уровней сигналов двух частот определить, где он находится – до повреждения или после. Так можно быстро сузить зону поиска и локализовать повреждение.

Чувствительность метода
Выше был описан идеальный случай, когда переходное сопротивление в месте повреждения заметно меньше емкостного сопротивления кабеля на низкой частоте. Если реализуется случай более высокоомного повреждения на кабеле, то мы получаем несколько усложненный вариант поиска. Для соотношения частот 10:1 это означает, что до повреждения разность сигналов составит не 20 дБ, а больше, занимая промежуточное значение между 20 и 40 дБ (например, 30 и 40 дБ). По мере увеличения переходного сопротивления R разница между сигналами до и после повреждения уменьшается. Метод перестает работать, когда переходное сопротивление R приближается к емкостному сопротивлению 1/ωC на низкой частоте.
Чтобы оценить чувствительность метода, рассмотрим ситуацию на "последней миле" – наиболее типичную для современной конфигурации городских сетей. Если ограничить высокую частоту значением 2 кГц, то для километра городского кабеля ТПП с погонной емкостью жила–земля около 80 нФ мы получаем значение емкостного сопротивления 1 кОм. Это означает, что метод работает при повреждениях с сопротивлением ниже 1 кОм.
Теперь определим верхнюю границу величины переходного сопротивления. Для соотношения 10:1 она соответственно будет в 10 раз больше. Это означает, что при приближении переходного сопротивления к значению 10 кОм в описанных условиях метод перестает работать. Означает ли это, что оператор должен предварительно измерять параметры кабеля? Вовсе нет.
Замечательным свойством метода является то, что при измерении в зоне подключения генератора по показаниям ΔU становится ясно, "видит" прибор повреждение или нет. Если показания прибора близки к 40 дБ (10:1), то он "не видит" повреждения и поиск можно не производить. И наоборот, если показания заметно ниже, то можно быть уверенным в результате.
Чувствительность метода повышается при приближении к дальнему концу кабеля. Как уже говорилось, емкостный ток непрерывно спадает при движении вдоль кабеля и омический ток (ток утечки) становится более заметным на фоне меньшего емкостного тока. Так, за 500 м до конца кабеля чувствительность метода в описанных условиях уже 20 кОм, а за 200 м до конца – достигает величины 50 кОм. Но не следует забывать, что при приближении к концу кабеля уровень сигнала падает, и это затрудняет проведение измерений.

Практика измерений
Рассмотрим реализацию двухчастотного метода локализации повреждений на примере инновационной модели "Поиск-410 Мастер" (производитель "Связьприбор"). Здесь метод получил название НЧ-ВЧ.
На рис.1 показана схема подключения генератора к кабелю при поиске повреждения изоляции. Генератор подключают между жилой кабеля и землей. На дальнем конце кабель оставляют на холостом ходу. Между жилой кабеля и землей существует два канала проводимости переменного тока:
через емкость жила–земля;
через поврежденный участок.
Генератор посылает в кабель основной сигнал на низкой частоте 273,5 Гц, а в паузе – опорный сигнал с частотой 2187,5 Гц. Соотношение частот 1:8. Если в кабеле нет утечки (ток утечки пренебрежимо мал), то соотношение сигналов на частотах 273,5 и 2187,5 Гц определяется только емкостной нагрузкой. Соотношение емкостных токов IС на двух частотах определяется соотношением частот 1:8. Сигнал в индукционной антенне на частоте 2187,5 Гц больше сигнала на частоте 273,5 Гц в 64 раза, или на 36 дБ. Если кабель не поврежден, прибор показывает соотношение сигналов НЧ-ВЧ около этого значения.
Ток утечки нарушает соотношение сигналов НЧ-ВЧ. Омический ток через утечку IR не зависит от частоты и одинаков для двух частот. Поэтому соотношение сигналов НЧ-ВЧ от тока утечки в индукционной антенне составляет 1:8, или 18 дБ. Если ток утечки сравним с емкостным током, то прибор показывает значение между 18 и 36 дБ.
На рис.2 приведены показания прибора на кабеле ТПП-5 длиной 1,2 км с повреждением 1,2 кОм на расстоянии 760 м от подстанции, где генератор подключен к кабелю по схеме жила–земля (см. рис.1).
Мы видим, что перед местом повреждения показания прибора составляли 24 дБ. После прохождения повреждения показания приобрели характерное значение для кабеля без повреждения – 36 дБ.
Таким образом, до места повреждения измеритель определил наличие повреждения на кабеле. После прохождения места повреждения прибор показал чисто емкостную нагрузку без заметных повреждений изоляции. Ошибиться трудно. Достаточно снять показания до и после злополучной муфты, чтобы понять, где необходимо производить ремонтные работы. ▪
 
 Отзывы читателей
Разработка: студия Green Art