专利名称：线缆故障监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种线缆故障监测系统。尤其是涉及，但不专门涉及监测地下线缆金属护层外绝缘损伤导致形成由内部金属部分到地的导电通道之处。
众所周知，在地下线缆绝缘受到损伤之处，线缆中的金属部分和地之间的短路如果听任存在不加保护，则会引起腐蚀发生。
当在线缆中发生多处故障时，用于由线缆的(一或多个)端部对故障定位的已知技术是无效的。故障可以分为低阻抗的一次性故障和较高阻抗的二次性故障。在线路上存在一次性和二次性故障的情况下，一次性故障的定位精度由于存在二次性故障会受到影响。如果发生多个一次性故障，不可能单独识别它们以及定位它们。在由线缆的每一端进行DC测量的情况下，这一问题尤为严重，这是由于在这种情况下，变得不可能判定一个以上的故障。通常，DC测量技术是优选的，这是因为信号电流通过电容耦合漏入地中，使高频信号在长距离范围内产生衰减。
通过利用时域反射测量技术可能判定多个故障。然而，已经发现，典型线缆金属护层的阻抗和引起的衰减通常会妨碍时域反射测量技术的采用。在将信号施加到光缆的导电金属护层的情况下，这种情况尤为严重。
还可以沿线缆安设多个探测器，每个探测器能够检测在沿线缆的每一探测位置处的电压值(和可能还有的电流值)，并将这些值输送到分析站。分析站然后分析沿线缆长度的各值，通过在由各探测器产生的值之间进行外插，来确定每个故障的位置。
本发明按照第三种原理实现。其提出沿线缆安设多个探测器，利用在探测器中的电阻测量装置，每个探测器能够检测线缆金属护层一个分段的线缆对地电阻，然后可以将电阻测量结果输送到分析站。
如果其上进行测量的线缆的一个段是完好的，它的线缆对地导纳将是低的(处在微姆欧/千米量级)。然而，如果线缆受到损伤，由金属护层到地形成导电通道，测量的电阻将会很低。
为了铺设长的线缆线路，利用分段接头将长度约为2千米的线缆分段连接起来。由于在这些分段接头处可以接触金属护层的各分段以进行电连接，因此将探测器设置在这些分段接头是很方便的。
最好，每一探测器包含一个开关，例如可远程启动的软件控制的电子开关，其连接或断开线缆中的两个分开的分段的金属护层。当在一分段的每一端部的开关断开时，该分段与线缆的其余部分隔开并可取得相应的电阻测量值。如果然后探测器将信号传回基站，并且这一操作过程对每线缆分段重复进行，就能测定某一分段是否包含故障。应注意，由于在每一分段分别单独进行检测，这样就能够检测多个故障。最好，由每一探测器测定的值经过线缆本身传输到分析站，不过也可以经过远程通信传输系统。
下面参照附图，以举例的方式详细介绍本发明的各实施例，其中
图1是表示根据本发明的线缆故障定位系统的第一实施例的示意图；以及图2是表示适用于带分支线缆的第二实施例的示意图。
在图1中，线缆100沿其长度具有多个探测器5a到5e。每个探测器5a到5e具有类似的结构，仅详细表示探测器5b。线缆100是具有主线缆通道1和金属护层3的光缆。主线缆通道，是一系列由分段接头2连接起来的分段。金属护层3在分段接头2的部位处是断开的。基站4连接到金属护层3并向其施加电压，该电压最好是负电压以避免阳极腐蚀。基站4由一个利用适当软件运行的基站控制单元4a进行控制。接收器101和分析器102也连接到金属护层3上，以便分析来自探测器5a到5e的信号，下面将予以介绍。接收器101和分析器102在开关46选择性地将基站4或接收器101连接到金属护层3时由基站控制单元4a控制。
由探测器5b可以看出，由一通常闭合的开关6将处在探测器5b的两侧的金属护层3的各分段互相连接。开关6可以是由适当的软件控制的电子开关。最好开关通常是闭合的，因为例如为了定位目的而希望线路连续时会带来方便，虽然，在本发明的范围内可以设计构成一种以各开关通常断开来运行的系统。为了连续和电阻测量值检查，然后按顺序断续地闭合各开关。探测器5b还包含一兆欧级电阻测量装置7，例如兆欧表或其电子等效物、微处理器和数据传输器9。电容器10连接在探测器与地之间，使得电容器10能充电到由基站4施加到金属护层3上的电压。每个探测器5a到5e中的电容器的充电时间随与基站4的距离增加而增加，不过最大充电时间是易于确定的，系统可以被控制以保证各电阻测量时间的间隔充分长，这样所有探测器5a到5e中的电容器10在测量时能完全充电。
随着所有电容器完全充电，可以起动监测程序。通过短时间断开由基站4提供的电压可以产生简单的起动信号，将一个电压脉冲提供到该由每一探测器5a到5e中的微处理器8可检测的金属护层上。在距该脉冲的一个适当时间，每一探测器5a到5e中的微处理器8控制对应探测器5a到5e中的开关6。
在所述实施例中，当探测器5a、5b中的开关6断开时，形成测量程序中的第一阶段。这些开关的断开将在探测器5a、5b之间的金属护层3的分段103隔离，由探测器5a中的电阻测量装置7对该分段的电阻进行测量。假设在分段103中无金属护层对地的故障，由探测器5a中的电阻测量装置7测量的电阻值高。然而，如果存在金属护层对地故障，该电阻将大为降低，使得电阻的测量成为测定分段103是否令人满意的一种手段。
一旦探测器5a中的电阻测量装置7已测量分段103中的电阻以及探测器5a中的微处理器8记录了该数据，探测器5a和5b中的开关6闭合，该数据经过数据传输器9传输到接收器101。由于探测器5a中的开关6这时闭合，沿金属护层3从探测器5a到接收器101形成一信号通道。当然，其它信号通信方法例如无线电发射也可以来用。用于这一控制操作的电能由探测器5a中的电容器10提供。
在经过适当的时间间隔之后，探测器5b和5c中的开关6断开，使得探测器5b中的电阻测量装置7能测量金属护层3的下一个分段104中的电阻。这种操作过程沿线缆100可以重复进行，直到金属护层3中所有的分段已被测量。应指出，在基站4和第一探测器5a之间的线缆长度通常是短的，并且经常是看得见的，因此对其进行测量的需求降低。如果需要，探测器5a就在或者接近基站4。
一旦对于所有的探测器5a到5e已重复完成这一操作过程，利用分析器102可以对结果进行分析。按照适当的时间间隔可以重复该监测程序，以使分析器能检测沿线缆100发生的故障。对于一很长的线缆，可以对来自所有探测器的数据进行记录，或者仅当检测到变化时记录测量值。
应指出，虽然所述实施例有五个探测器，利用任一数量的沿线缆长度配置的探测器本发明也是适用的。
上述实施例在两点之间具有单一线缆。实际上，利用T形连接可以分接很多线缆，在图2中表示了介绍这种系统的一个实施例。在图2所示实施例中，图1中的线缆分成两个分支线110、111。在接点处有一分支接头2a。如图2a中所示，分支线110以与此线缆100中的探测器5a到5e相似的方式沿其具有探测器5f、5g。与之相似，分支线111沿其具有探测器5h、5j。此外，在分支接头2a有一探测器11，其与其它探测器相似，但其中具有三个开关x、y和z。开关x通常对应于探测器5b中开关6并且能对线缆100的金属护层3中的前一分段112进行测量，开关y和z能够在分支线110和111之间进行选择。
按照这种配置，所有三个开关x、y和z起初闭合，以便使探测器5a到5j以及11中的电容器10能充电。正如在第一实施例中先前所介绍的一样，然后对线缆100进行测量。当要对探测器5e和11之间的金属护层3的分段112进行测量时，象探测器5e中的开关6一样，开关x断开，使得能够利用探测器5e按照先前介绍的相似方式进行测量。那些开关然后闭合以便能使电容器重新充电和传输数据。当对分支线110进行测量时，两个开关x和z被断开，正如探测器5f中开关6一样。然后可以对分支线110的金属护层3中的分段113进行测量。为了重新充电和数据传输然后将各开关闭合。对分支线110的探测器5f和5g之间的分段114进行测量的过程与例如对探测器5a和5b进行的过程相似，因此不再详细介绍。
当对分支线111中的分段115要进行测量时，探测器11中的开关x和y连同探测器5h中的开关6一起断开，这样就允许利用探测器11对分段115进行电阻测量。顺序闭合各开关以便进行数据传输和重新充电。然后按照与对于探测器5a和5b先前介绍的方式一样，可以对探测器5h和5j之间的分段116进行测量。
上述的各实施例介绍了对于线缆的每个分段的顺序测量和电阻数据的重新传输。然而，本发明并不局限于这些。在原理上可以沿线缆以任一顺序进行测量。还可以将所有的测量值存储在探测器中，直到所有的测量值被汇集为止。此外，由每一探测器传输的数据可以包含附加的项目，例如探测器本体的识别、温度、电压电平或所需的其它数据。在某些情况下，这可能需要在探测器中的适当的探测装置，在各实施例中没有表示。
权利要求
1一种检测线缆故障的方法，该线缆具有一个导电通道，沿线缆有多个探测器，每个探测器具有一个电阻测量装置，用于检测该线缆导电部分中的相应分段的线缆对地电阻，其中，测量各相应分段的线缆对地电阻并与预定值相比较，从而当其中一个分段的线缆对地电阻小于预定值时，就检测这一分段有故障。
2根据权利要求1所述的方法，其中该线缆导电部分是线缆导电护层。
3根据权利要求1或者2所述的方法，其中该线缆具有多个分段以及其间的接头；并且测量装置位于各接头处。
4根据权利要求3所述的方法，其中每个测量装置包含一个开关，用于互连在该对应接头的任一侧的线缆导电部分，控制各开关的断开和闭合选择性地允许测量不同分段的线缆对地电阻。
5根据前述任一权利要求所述的方法，其中利用一个连接到线缆上的公用控制器控制由测量装置进行的测量。
6根据权利要求5所述的方法，其中在该控制器和测量装置之间的信号经过该线缆传输。
7根据前述任一权利要求所述的方法，其中沿线缆顺序测量各对应分段的线缆对地电阻。
8一种线缆系统，包含一条具有一个导电部分的线缆，多个沿线缆的探测器，每个分段具有一个电阻测量装置，用于检测线缆中对应分段的线缆对地电阻；以及一个控制器，用于将每一个探测器测量的线缆对地电阻与一个预定值相比较，从而当其中一个分段的线缆对地电阻小于预定值时，便检测该分段有故障。
全文摘要
提供一种线缆(1)故障检测方法，这种线缆(1)具有一个导电通道，沿着线缆(1)的长度有多个探测器(5a、5b、5c、5d、5e)，每个探测器具有一个电阻测量装置，用于检测线缆(1)中的对应分段的线缆对地电阻。测量在各对应分段的线缆对地电阻并且与预定值比较，如果任一个特定分段的线缆对地电阻小于预定值，就确定在该分段中发生故障。
文档编号G01R31/08GK1228161SQ9719729
公开日1999年9月8日 申请日期1997年8月6日 优先权日1996年8月22日
发明者安德鲁·比格斯塔夫·刘易斯, 安德里泽·兹比格纽·雷金尼 申请人:无线电探测有限公司