Typen en locaties van kabellijnfouten bepalen met behulp van OTDR

Een OTDR is een op een microprocessor gebaseerd apparaat waarmee u de afstand tot de locaties van storingen en onregelmatigheden in hoogspanningslijnen kunt bepalen, evenals de aard van deze storingen en onregelmatigheden.

Het werkingsprincipe van de reflectometer is gebaseerd op het genereren van een korte sondespanningspuls in de kabelkern en de ontvangst van de puls die wordt gereflecteerd vanaf de plaats van de schade (effect van invallende en gereflecteerde golven in lijnen met verdeelde parameters). Het apparaat bepaalt de afstand Lx tot de fout gedurende het tijdsinterval tx tussen de sonde- en gereflecteerde pulsen met de formule:

waarbij V de snelheid is van golfvoortplanting langs de lijn; c is de lichtsnelheid; y is de afkappingsfactor; e is de relatieve diëlektrische constante.

De verkortingsfactor y geeft aan hoe vaak de voortplantingssnelheid van de puls in de leiding kleiner is dan de voortplantingssnelheid in de lucht.

De nauwkeurigheid van het bepalen van de afstand tot de plaats van de schade is afhankelijk van de gekozen waarde van de verkortingsfactor.

Van sommige soorten kabels is de waarde van de verkortingsfactor bekend. Bij gebrek aan deze gegevens kan experimenteel worden bepaald of de lengte van de kabel bekend is. De gereflecteerde puls verschijnt op die plaatsen op de lijn waar de karakteristieke impedantie afwijkt van de gemiddelde waarde: op de connectoren, op de plaatsen waar de doorsnede verandert, op de plaatsen waar de kabel wordt samengedrukt, op het lekpunt, op de breekpunt, op het kortsluitingspunt, aan het einde van de kabel en andere.

Op de plaatsen waar het apparaat is aangesloten, treden ook reflecties op van de uitgangsimpedantie van de sondepulsgenerator als deze niet gelijk is aan de gemiddelde golfimpedantie van de lijn. Daarom moet de bewerking van het afstemmen van de uitgangsimpedantie van de generator op de karakteristieke impedantie van de lijn soepel worden uitgevoerd.

De verzwakking van sondeerpulsen in de lijn heeft een aanzienlijke invloed op het gereflecteerde signaal en is afhankelijk van het geometrische ontwerp, het geleidermateriaal en de isolatie. Het gevolg hiervan is een afname van de amplitude en een toename van de duur van de gereflecteerde pulsen en dienovereenkomstig een afname van de nauwkeurigheid van het bepalen van de afstand tot de locatie van de schade.

Om de invloed van verzwakking te elimineren, is het noodzakelijk om de parameters (amplitude en duur) van de sondepuls zo te kiezen dat de amplitude van de gereflecteerde puls maximaal is en de duur minimaal. De afwezigheid van een gereflecteerd signaal geeft de exacte afstemming van het systeem op de lijn aan in termen van karakteristieke impedantie en de afwezigheid van fouten.

Bij een breuk heeft de gereflecteerde puls dezelfde polariteit als de sonde. In het geval van een kortsluiting keert de gereflecteerde puls zijn polariteit om.

De grootste moeilijkheid bij de pulsreflectometriemethode is het scheiden van het bruikbare signaal van de ruis.

Volgens de verhouding tussen gereflecteerd signaal en interferentieniveaus kan lijnschade worden onderverdeeld in eenvoudig en complex.

Een simpele fout is zo'n kabellijnfout waarbij de amplitude van de reflectie van de foutlocatie groter is dan de amplitude van de storing.

Complexe schade is dergelijke schade aan een kabellijn waarbij de amplitude van reflectie vanaf de locatie van de schade vergelijkbaar is met de amplitude van interferentie.

In de regel komen complexe verwondingen veel vaker voor dan eenvoudige. Het buitenaanzicht van de REIS-105M1 reflectometer wordt getoond in Fig. 1.

Rijst 1. Buitenaanzicht van de REIS-105M1 reflectometer

De belangrijkste functies van het apparaat:

• het invoeren van een verkortingsfactor;

• weergave van reflectogrammen op het beeldscherm;

• het berekenen van de afstand tot de plaats van reflectie van de sondeerpuls in de onderzochte lijn in overeenstemming met de positie van de cursors ingesteld door de gebruiker;

• programmeerbare signaalversterking;

• opname van reflexogrammen in het geheugen;

• transmissie van reflectogrammen naar een computer via RS232-interface.