專利名稱：線纜故障監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種線纜故障監(jiān)測系統(tǒng)。尤其是涉及，但不專門涉及監(jiān)測地下線纜金屬護層外絕緣損傷導(dǎo)致形成由內(nèi)部金屬部分到地的導(dǎo)電通道之處。
眾所周知，在地下線纜絕緣受到損傷之處，線纜中的金屬部分和地之間的短路如果聽任存在不加保護，則會引起腐蝕發(fā)生。
當在線纜中發(fā)生多處故障時，用于由線纜的(一或多個)端部對故障定位的已知技術(shù)是無效的。故障可以分為低阻抗的一次性故障和較高阻抗的二次性故障。在線路上存在一次性和二次性故障的情況下，一次性故障的定位精度由于存在二次性故障會受到影響。如果發(fā)生多個一次性故障，不可能單獨識別它們以及定位它們。在由線纜的每一端進行DC測量的情況下，這一問題尤為嚴重，這是由于在這種情況下，變得不可能判定一個以上的故障。通常，DC測量技術(shù)是優(yōu)選的，這是因為信號電流通過電容耦合漏入地中，使高頻信號在長距離范圍內(nèi)產(chǎn)生衰減。
通過利用時域反射測量技術(shù)可能判定多個故障。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，典型線纜金屬護層的阻抗和引起的衰減通常會妨礙時域反射測量技術(shù)的采用。在將信號施加到光纜的導(dǎo)電金屬護層的情況下，這種情況尤為嚴重。
還可以沿線纜安設(shè)多個探測器，每個探測器能夠檢測在沿線纜的每一探測位置處的電壓值(和可能還有的電流值)，并將這些值輸送到分析站。分析站然后分析沿線纜長度的各值，通過在由各探測器產(chǎn)生的值之間進行外插，來確定每個故障的位置。
本發(fā)明按照第三種原理實現(xiàn)。其提出沿線纜安設(shè)多個探測器，利用在探測器中的電阻測量裝置，每個探測器能夠檢測線纜金屬護層一個分段的線纜對地電阻，然后可以將電阻測量結(jié)果輸送到分析站。
如果其上進行測量的線纜的一個段是完好的，它的線纜對地導(dǎo)納將是低的(處在微姆歐/千米量級)。然而，如果線纜受到損傷，由金屬護層到地形成導(dǎo)電通道，測量的電阻將會很低。
為了鋪設(shè)長的線纜線路，利用分段接頭將長度約為2千米的線纜分段連接起來。由于在這些分段接頭處可以接觸金屬護層的各分段以進行電連接，因此將探測器設(shè)置在這些分段接頭是很方便的。
最好，每一探測器包含一個開關(guān)，例如可遠程啟動的軟件控制的電子開關(guān)，其連接或斷開線纜中的兩個分開的分段的金屬護層。當在一分段的每一端部的開關(guān)斷開時，該分段與線纜的其余部分隔開并可取得相應(yīng)的電阻測量值。如果然后探測器將信號傳回基站，并且這一操作過程對每線纜分段重復(fù)進行，就能測定某一分段是否包含故障。應(yīng)注意，由于在每一分段分別單獨進行檢測，這樣就能夠檢測多個故障。最好，由每一探測器測定的值經(jīng)過線纜本身傳輸?shù)椒治稣荆贿^也可以經(jīng)過遠程通信傳輸系統(tǒng)。
下面參照附圖，以舉例的方式詳細介紹本發(fā)明的各實施例，其中

圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的線纜故障定位系統(tǒng)的第一實施例的示意圖；以及圖2是表示適用于帶分支線纜的第二實施例的示意圖。
在圖1中，線纜100沿其長度具有多個探測器5a到5e。每個探測器5a到5e具有類似的結(jié)構(gòu)，僅詳細表示探測器5b。線纜100是具有主線纜通道1和金屬護層3的光纜。主線纜通道，是一系列由分段接頭2連接起來的分段。金屬護層3在分段接頭2的部位處是斷開的。基站4連接到金屬護層3并向其施加電壓，該電壓最好是負電壓以避免陽極腐蝕?；?由一個利用適當軟件運行的基站控制單元4a進行控制。接收器101和分析器102也連接到金屬護層3上，以便分析來自探測器5a到5e的信號，下面將予以介紹。接收器101和分析器102在開關(guān)46選擇性地將基站4或接收器101連接到金屬護層3時由基站控制單元4a控制。
由探測器5b可以看出，由一通常閉合的開關(guān)6將處在探測器5b的兩側(cè)的金屬護層3的各分段互相連接。開關(guān)6可以是由適當?shù)能浖刂频碾娮娱_關(guān)。最好開關(guān)通常是閉合的，因為例如為了定位目的而希望線路連續(xù)時會帶來方便，雖然，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以設(shè)計構(gòu)成一種以各開關(guān)通常斷開來運行的系統(tǒng)。為了連續(xù)和電阻測量值檢查，然后按順序斷續(xù)地閉合各開關(guān)。探測器5b還包含一兆歐級電阻測量裝置7，例如兆歐表或其電子等效物、微處理器和數(shù)據(jù)傳輸器9。電容器10連接在探測器與地之間，使得電容器10能充電到由基站4施加到金屬護層3上的電壓。每個探測器5a到5e中的電容器的充電時間隨與基站4的距離增加而增加，不過最大充電時間是易于確定的，系統(tǒng)可以被控制以保證各電阻測量時間的間隔充分長，這樣所有探測器5a到5e中的電容器10在測量時能完全充電。
隨著所有電容器完全充電，可以起動監(jiān)測程序。通過短時間斷開由基站4提供的電壓可以產(chǎn)生簡單的起動信號，將一個電壓脈沖提供到該由每一探測器5a到5e中的微處理器8可檢測的金屬護層上。在距該脈沖的一個適當時間，每一探測器5a到5e中的微處理器8控制對應(yīng)探測器5a到5e中的開關(guān)6。
在所述實施例中，當探測器5a、5b中的開關(guān)6斷開時，形成測量程序中的第一階段。這些開關(guān)的斷開將在探測器5a、5b之間的金屬護層3的分段103隔離，由探測器5a中的電阻測量裝置7對該分段的電阻進行測量。假設(shè)在分段103中無金屬護層對地的故障，由探測器5a中的電阻測量裝置7測量的電阻值高。然而，如果存在金屬護層對地故障，該電阻將大為降低，使得電阻的測量成為測定分段103是否令人滿意的一種手段。
一旦探測器5a中的電阻測量裝置7已測量分段103中的電阻以及探測器5a中的微處理器8記錄了該數(shù)據(jù)，探測器5a和5b中的開關(guān)6閉合，該數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)傳輸器9傳輸?shù)浇邮掌?01。由于探測器5a中的開關(guān)6這時閉合，沿金屬護層3從探測器5a到接收器101形成一信號通道。當然，其它信號通信方法例如無線電發(fā)射也可以來用。用于這一控制操作的電能由探測器5a中的電容器10提供。
在經(jīng)過適當?shù)臅r間間隔之后，探測器5b和5c中的開關(guān)6斷開，使得探測器5b中的電阻測量裝置7能測量金屬護層3的下一個分段104中的電阻。這種操作過程沿線纜100可以重復(fù)進行，直到金屬護層3中所有的分段已被測量。應(yīng)指出，在基站4和第一探測器5a之間的線纜長度通常是短的，并且經(jīng)常是看得見的，因此對其進行測量的需求降低。如果需要，探測器5a就在或者接近基站4。
一旦對于所有的探測器5a到5e已重復(fù)完成這一操作過程，利用分析器102可以對結(jié)果進行分析。按照適當?shù)臅r間間隔可以重復(fù)該監(jiān)測程序，以使分析器能檢測沿線纜100發(fā)生的故障。對于一很長的線纜，可以對來自所有探測器的數(shù)據(jù)進行記錄，或者僅當檢測到變化時記錄測量值。
應(yīng)指出，雖然所述實施例有五個探測器，利用任一數(shù)量的沿線纜長度配置的探測器本發(fā)明也是適用的。
上述實施例在兩點之間具有單一線纜。實際上，利用T形連接可以分接很多線纜，在圖2中表示了介紹這種系統(tǒng)的一個實施例。在圖2所示實施例中，圖1中的線纜分成兩個分支線110、111。在接點處有一分支接頭2a。如圖2a中所示，分支線110以與此線纜100中的探測器5a到5e相似的方式沿其具有探測器5f、5g。與之相似，分支線111沿其具有探測器5h、5j。此外，在分支接頭2a有一探測器11，其與其它探測器相似，但其中具有三個開關(guān)x、y和z。開關(guān)x通常對應(yīng)于探測器5b中開關(guān)6并且能對線纜100的金屬護層3中的前一分段112進行測量，開關(guān)y和z能夠在分支線110和111之間進行選擇。
按照這種配置，所有三個開關(guān)x、y和z起初閉合，以便使探測器5a到5j以及11中的電容器10能充電。正如在第一實施例中先前所介紹的一樣，然后對線纜100進行測量。當要對探測器5e和11之間的金屬護層3的分段112進行測量時，象探測器5e中的開關(guān)6一樣，開關(guān)x斷開，使得能夠利用探測器5e按照先前介紹的相似方式進行測量。那些開關(guān)然后閉合以便能使電容器重新充電和傳輸數(shù)據(jù)。當對分支線110進行測量時，兩個開關(guān)x和z被斷開，正如探測器5f中開關(guān)6一樣。然后可以對分支線110的金屬護層3中的分段113進行測量。為了重新充電和數(shù)據(jù)傳輸然后將各開關(guān)閉合。對分支線110的探測器5f和5g之間的分段114進行測量的過程與例如對探測器5a和5b進行的過程相似，因此不再詳細介紹。
當對分支線111中的分段115要進行測量時，探測器11中的開關(guān)x和y連同探測器5h中的開關(guān)6一起斷開，這樣就允許利用探測器11對分段115進行電阻測量。順序閉合各開關(guān)以便進行數(shù)據(jù)傳輸和重新充電。然后按照與對于探測器5a和5b先前介紹的方式一樣，可以對探測器5h和5j之間的分段116進行測量。
上述的各實施例介紹了對于線纜的每個分段的順序測量和電阻數(shù)據(jù)的重新傳輸。然而，本發(fā)明并不局限于這些。在原理上可以沿線纜以任一順序進行測量。還可以將所有的測量值存儲在探測器中，直到所有的測量值被匯集為止。此外，由每一探測器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以包含附加的項目，例如探測器本體的識別、溫度、電壓電平或所需的其它數(shù)據(jù)。在某些情況下，這可能需要在探測器中的適當?shù)奶綔y裝置，在各實施例中沒有表示。
權(quán)利要求
1一種檢測線纜故障的方法，該線纜具有一個導(dǎo)電通道，沿線纜有多個探測器，每個探測器具有一個電阻測量裝置，用于檢測該線纜導(dǎo)電部分中的相應(yīng)分段的線纜對地電阻，其中，測量各相應(yīng)分段的線纜對地電阻并與預(yù)定值相比較，從而當其中一個分段的線纜對地電阻小于預(yù)定值時，就檢測這一分段有故障。
2根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該線纜導(dǎo)電部分是線纜導(dǎo)電護層。
3根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的方法，其中該線纜具有多個分段以及其間的接頭；并且測量裝置位于各接頭處。
4根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中每個測量裝置包含一個開關(guān)，用于互連在該對應(yīng)接頭的任一側(cè)的線纜導(dǎo)電部分，控制各開關(guān)的斷開和閉合選擇性地允許測量不同分段的線纜對地電阻。
5根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中利用一個連接到線纜上的公用控制器控制由測量裝置進行的測量。
6根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在該控制器和測量裝置之間的信號經(jīng)過該線纜傳輸。
7根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中沿線纜順序測量各對應(yīng)分段的線纜對地電阻。
8一種線纜系統(tǒng)，包含一條具有一個導(dǎo)電部分的線纜，多個沿線纜的探測器，每個分段具有一個電阻測量裝置，用于檢測線纜中對應(yīng)分段的線纜對地電阻；以及一個控制器，用于將每一個探測器測量的線纜對地電阻與一個預(yù)定值相比較，從而當其中一個分段的線纜對地電阻小于預(yù)定值時，便檢測該分段有故障。
全文摘要
提供一種線纜(1)故障檢測方法，這種線纜(1)具有一個導(dǎo)電通道，沿著線纜(1)的長度有多個探測器(5a、5b、5c、5d、5e)，每個探測器具有一個電阻測量裝置，用于檢測線纜(1)中的對應(yīng)分段的線纜對地電阻。測量在各對應(yīng)分段的線纜對地電阻并且與預(yù)定值比較，如果任一個特定分段的線纜對地電阻小于預(yù)定值，就確定在該分段中發(fā)生故障。
文檔編號G01R31/08GK1228161SQ9719729
公開日1999年9月8日 申請日期1997年8月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月22日
發(fā)明者安德魯·比格斯塔夫·劉易斯, 安德里澤·茲比格紐·雷金尼 申請人:無線電探測有限公司