УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ

Устройство для измерения электрических параметров и определения мест
повреждения кабельных линий.
Полезная модель относится к устройствам для измерения электрических параметров и определения местоположения электрических повреждений, а именно в кабельных линиях.
Известно устройство для измерения электрических параметров и определения места повреждения кабельных линий, содержащее последовательно соединенные изолированный источник питания, блок измерительных цепей с коммутатором, мостовые усилители постоянного (УПТ) и переменного тока и электромеханический стрелочный индикатор. При этом блок измерительных цепей с коммутатором выполнен в виде мостовой схемы с магазином сопротивлений, (Прибор кабельный переносный ПКП-5, Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ОКП 52 9561 0008. М., Госстандарт, 1983).
Недостатком известного устройства является недостаточная производительность, обусловленная необходимостью ручного уравновешивания мостовой схемы в процессе измерения параметров кабельной линии и ручной обработки результатов измерений параметров кабельной линии.
В основу настоящей полезной модели поставлена задача создания устройства для измерения электрических параметров и определения мест повреждения кабельных линий, конструкция которого позволяет повысить производительность измерений и оценки их результатов.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для измерения электрических параметров и определения мест повреждения кабельных линий, содержащем индикатор, а также последовательно соединенные изолированный источник питания и блок измерительных цепей с коммутатором согласно полезной модели он дополнительно
аналого-цифровой преобразователь и
панелью управления, соединенный с индикатором непосредственно и через аналого-цифровой преобразователь с выходом блока измерительных цепей. При этом индикатор выполнен цифровым в виде жидкогфисталлического дисплея, а микроконтроллер на больших интегральных схемах (БИС), например типа MKC-Sl, КР 18116 БЕ31.
Введение указанных отличий позволяет автоматизировать процесс измерения и обработки результатов измерений электрических параметров кабеля, позволяющих в целом повысить производительность устройства для определения мест повреждения кабельных линий. При этом одновременно уменьшены не менее, чем в 5 раз весогабаритные
Па фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, на фиг.  - электрические коммутационные схемы блока измерительных цепей в режимах измерения изоляции, емкости, шлейфа и утечки кабельных линий
Устройства для измерения электрических параметров и определения мест повреждения кабельных линий содержит последовательно соединенные изолированный источник 1 напряжения, блок 2 измерительных цепей с коммутатором, аналого-цифровой преобразователь 3, микроконтроллер 4 с панелью управления 5 и индикатор 6. Элементы ()устройства заключены в общий корпус 7. Источник 1 выполнен изолированным от Земли. Блок 2 содержит три входных клеммы (А, Б, С), соединенных через коммутатор на четыре рабочих положения (изоляция, шлейф, утечка, емкость) и набор прецизионных и измерительных резисторов с соответствуюш,ими аналоговыми входами преобразователя 3. Выход преобразователя 3 соединен с первым входом микроконтроллера 4, второй (управляющий) вход которого соединен с выходом кнопочной панели 5 управления режимами работы микроконтроллера 4. Микроконтроллер 4 содержит
процессор с блоками памяти и дешифратор входных сигналов с преобразователя 3 и панели 5 управления. Блоки памяти микроконтроллера 4 выполнены на диодных ячейках и/или ферромагнитных элементах и содержат вшитые данные о параметрах известных кабельных линий, калибровочные и расчетные соотношения для заданных режимов работы устройства.
Устройство работает следуюш;им образом. Оператор 8 устанавливает коммутатор блока 2 в положение «изоляция и проверяет сопротивление изоляции между жилами и оболочкой кабеля. Измерение сопротивление изоляции кабеля производится с выходных измерительных разъемов устройства В и С, Испытательное напряжение (400 В относительно О, может быть от 1 до 1000 В) через источник или ограничитель тока 9 (в случае ограничителя это резистор или цепочка резисторов) подается на измерительный выходной разъем С устройства, Сопротивление изоляции кабеля рассчитывается микроконтроллером 4 как отношение величины испытательного напряжения, подаваемого на кабель, к току, протекаюш;ему через изоляцию кабеля. Сигнал, пропорциональный испытательному напряжению, поданному на кабель, снимается с делителя R3, R4 (точка О),Сигналы, пропорциональные току, протекающему- через изоляцию кабеля, снимаются с- цепочки резисторов R1, R2 (точки Е, F) (количество резисторов может быть любым), причем АЦП 3 обрабатывает тот сигнал, который выбирает микроконтроллер 4 в зависимости от диапазона, в который попадает измеряемая величина. При определении величины испытательного напряжения, поданного на кабель, микроконтроллер 4 учитывает величину токового сигнала, снимаемого с цепочки резисторов R1, R2, который входит в сигнал, пропорциональный испытательному напряжению, который снимается с делителя R3, R4, При измерениях АЦП 3 микроконтроллер 4 осуществляет учет сигнала с точки О.
Результаты измерений сопротивления изоляции кабеля отображаются на индикаторе 6. В случае сильных помех в линии, влияющих на стабильность показаний индикатора 6 оператор 8 кнопками панели 5 управления включает режим усреднения измерений. По результатам измерений судят о работоспособности изоляции кабеля.
Затем включают коммутатор блока 2 в режим «емкость. Измерение электрической емкости кабеля производится с входных измерительных разъемов В и С, устройства 2. Переменное испытательное напряжение генератора 10 подается на измерительный выходной разъем С устройства 2. Электрическая емкость кабеля рассчитывается микроконтроллером 4 как отношение величины испытательного напряжения, подаваемого на кабель, к току, протекающему через электрическую емкость кабеля. Сигнал, пропорциональный испытательному напряжению, поданному на кабель, снимается с делителя R7, R8 (точка G) и через выпрямитель (не показан) подается на АЦП 3. Сигнал, пропорциональный току, протекающему через электрическую емкость, снимается с резистора R6 (точка L) и через выпрямитель подается на АЦП 3. Конденсатор С1 служит для защиты схемы от постоянного напряжения на кабеле. Результаты измерений электрической емкости кабеля отображаются на индикаторе 6. В случае сильных помех в линии, влияющих на стабильность показаний индикатора 6 оператор 8 кнопками панели 5 управления включает режим усреднения измерений. По результатам измерений судят о работоспособности кабеля и в случае обрыва жилы кабеля определяют расстояние до места обрыва. Расстояние до места обрыва оператор 8 определяет вызывая с помощью панели 5 вшитые в память микроконтроллера 4 справочные данные соответствующего типа кабеля. При этом микроконтроллер пересчитывает измеренные значения емкостей в расстояние или сравнивает емкость поврежденной жилы с емкостью неповрежденной и выводит на индикатор 6 расстояние до обрыва в относительных единицах длины кабеля.
Затем оператор 8 замыкает жилы кабеля на дальнем конце кабеля. При этом замкнутые жилы кабеля образуют так называемый «шлейф.
Коммутатором блока 2 включают режим «шлейф. Измерение сопротивление шлейфа производится с выходных измерительных разъемов устройства А и В, Испытательное напряжение через источник или ограничитель тока 9 подается на измерительный выходной разъем А устройства. Параллельно измерительным разъемам А и В включены прецизионные резисторы Е1доб, К2доб (количество резисторов может быть любым). Суммарное сопротивление шлейфа и параллельно включенных резисторов К1доб, К2доб рассчитывается микроконтроллером 4 как отношение величины испытательного напряжения, подаваемого на шлейф, к току, протекающему через шлейф. Сигнал, пропорциональный испытательному напряжению, поданному на шлейф, снимается с измерительного разъема А (точка М). Сигнал, пропорциональный току, протекающему через шлейф, снимается с резистора RTOK (точка N). Сопротивление шлейфа рассчитывается по суммарному сопротивлению шлейфа и параллельно подключенных резисторов К1доб, 112доб. Номиналы резисторов К1доб, К2доб определяются требованием относительной точности измерения шлейфа в диапазоне измерений. При измерениях АЦП микроконтроллер осуществляет учет сигнала с точки О. Измеренное сопротивление шлейфа после включения режима усреднения кнопками панели 5 вносится в память микроконтроллера 4 для последующих расчетов в следующем режиме «утечка работы устройства. При включенном режиме «утечка производится измерение расстояния до места понижения сопротивления изоляции кабеля и омическая асимметрия жил кабеля. При этом предварительно замыкают (на дальнем конце кабеля) поврежденную жилу с исправной и измеряют сопротивление образованного шлейфа. Измерение расстояния производится с входных измерительных разъемов А, В и С блока 2. К разъему А подключают исправную жилу кабеля, к разъему Б жилу с пониженным сопротивлением
изоляции, а к разъему С -оболочку кабеля. Испытательное напряжение через источник или ограничитель тока 9 подается на измерительный выходной разъем С устройства. Параллельно измерительным разъемам А и В включены прецизионные резисторы К1доб, 112доб (количество резисторов может быть любым). Относительное сопротивление жилы до места понижения сопротивления изоляции рассчитывается микроконтроллером 4 как отношение разности потенциалов между измерительными разъемами А и В к величине тока, протекающего через изоляцию кабеля. Сигнал, пропорциональный величине тока, протекающего через изоляцию кабеля, снимается с резистора RTOK (точка N), Разность потенциалов между разъемами А и В рассчитывается микроконтроллером 4 как разность сигналов, снимаемых с точки М и точки N. Относительное расстояние до места понижение сопротивления изоляции кабеля рассчитывается микроконтроллером как отношение сопротивления жилы до места повреждения к сопротивлению шлейфа, которое измеряется предварительно и запоминается устройством. При этом на индикаторе отображается расстояние до места повреждения изоляции в относительных единицах. Для определения расстояния до места понижения сопротивления изоляции в метрах оператор с помощью панели управления 5 вводит в микроконтроллер 4 длину кабеля. При этом на экране индикатора 6 отображается расстояние до места повреждения в метрах. Если оператору 8 неизвестна длина кабеля, то он в режиме измерения «шлейф с помощью панели управления 5 вводит в микроконтроллер 4 диаметр жилы кабеля и температуру почвы. По введенным параметрам и измеренному сопротивлению шлейфа микроконтроллер 4 рассчитывает длину кабеля и расстояние до места повреждения его изоляции в метрах. Если кабель состоит из участков с различным диаметром жил, то оператор с помощью панели управления 5 вводит параметры участков, по которым микроконтроллер рассчитывает расстояние до места повреждения изоляции.
Когда повреждены все жилы кабеля в результат измерения необходимо внести поправочный коэффициент «К. Поправочный коэффициент «К измеряется устройством в режиме утечка при разомкнутых жилах на дальнем конце кабеля. Предусмотрено также измерение расстояния до места понижения сопротивления изоляции с помощью вспомогательного кабеля, который включают вместо исправной жилы, подключаемой к разъему А блока 2 (при повреждении всех жил).
В случае измерения омической асимметрии жил кабеля шлейф на дальнем его конце замыкается на оболочку кабеля и также включается режим «утечка. После завершения процесса измерения оператор с панели управления 5 включает режим пересчета микроконтроллера 4. Па
с/АДJLАЛД
индикатор 6 выводится значение омической асимметрии кабеля.
Полезная модель не ограничивается приведенным примером ее осуш;ествления. В рамках указанной полезной модели возможны и другие варианты ее осуществления и применения. Так, например, устройство можно применять для асимметричных кабелей. Возможно применение дополнительного коммутатора для ускоренного переключения жил кабеля в режимах измерения сопротивления изоляции и электрической емкости.
Авторами разработана конструкция устройства для измерения электрических параметров и определения мест повреждения кабельных линий, разработаны алгоритмы и программное обеспечение устройства, произведены сертификационные испытания, показавшие промышленную применимость и пригодность его применения для измерения параметров линий связи РФ и стран СПГ.