Bestimmen von Arten und Orten von Kabelleitungsfehlern mithilfe von OTDR

Ein OTDR ist ein mikroprozessorbasiertes Gerät, mit dem Sie die Entfernung zu den Orten von Fehlern und Unregelmäßigkeiten in Stromleitungen sowie die Art dieser Fehler und Unregelmäßigkeiten bestimmen können.

Das Funktionsprinzip des Reflektometers basiert auf der Erzeugung eines kurzen Prüfspannungsimpulses in der Kabelseele und dem Empfang des vom Schadensort reflektierten Impulses (Wirkung einfallender und reflektierter Wellen in Leitungen mit verteilten Parametern). Das Gerät ermittelt den Abstand Lx zum Fehler während des Zeitintervalls tx zwischen Sondierungs- und Reflexionsimpulsen nach der Formel:

wobei V die Geschwindigkeit der Wellenausbreitung entlang der Linie ist; c ist die Lichtgeschwindigkeit; y ist der Kürzungsfaktor; e ist die relative Dielektrizitätskonstante.

Der Verkürzungsfaktor y gibt an, wie oft die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Impulses in der Leitung geringer ist als seine Ausbreitungsgeschwindigkeit in der Luft.

Die Genauigkeit der Bestimmung der Entfernung zum Schadensort hängt vom gewählten Wert des Verkürzungsfaktors ab.

Für einige Kabeltypen ist der Wert des Verkürzungsfaktors bekannt. Fehlen diese Daten, lässt sich die Länge des Kabels experimentell ermitteln, wenn diese bekannt ist. Der reflektierte Impuls erscheint an den Stellen der Leitung, an denen der Wellenwiderstand von seinem Durchschnittswert abweicht: an den Anschlüssen, an den Stellen, an denen sich der Querschnitt ändert, an den Stellen, an denen das Kabel komprimiert wird, an der Leckagestelle, an der Bruchstelle, am Kurzschlusspunkt, am Ende des Kabels und andere.

An den Anschlussstellen des Gerätes kommt es auch zu Reflexionen an der Ausgangsimpedanz des Tastimpulsgenerators, wenn diese nicht dem mittleren Wellenwiderstand der Leitung entspricht. Daher sollte die Anpassung der Ausgangsimpedanz des Generators an die charakteristische Impedanz der Leitung reibungslos erfolgen.

Die Dämpfung der Tastimpulse in der Leitung beeinflusst maßgeblich das reflektierte Signal und hängt von deren geometrischem Aufbau, Leitermaterial und Isolierung ab. Die Folge davon ist eine Abnahme der Amplitude und eine Verlängerung der Dauer der reflektierten Impulse und dementsprechend eine Abnahme der Genauigkeit der Entfernungsbestimmung zum Schadensort.

Um den Einfluss der Dämpfung zu eliminieren, ist es notwendig, die Parameter (Amplitude und Dauer) des Sondenimpulses so zu wählen, dass die Amplitude des reflektierten Impulses maximal und seine Dauer minimal ist. Das Fehlen eines reflektierten Signals zeigt die genaue Übereinstimmung des Systems mit der Leitung hinsichtlich der charakteristischen Impedanz und der Abwesenheit von Fehlern an.

Im Falle einer Unterbrechung hat der reflektierte Impuls die gleiche Polarität wie die Sonde. Im Falle eines Kurzschlusses kehrt der reflektierte Impuls seine Polarität um.

Die größte Schwierigkeit bei der Pulsreflektometrie-Methode besteht darin, das Nutzsignal vom Rauschen zu trennen.

Entsprechend dem Verhältnis von reflektiertem Signal und Interferenzpegeln können Leitungsschäden in einfache und komplexe Schäden unterteilt werden.

Ein einfacher Fehler ist ein Kabelleitungsfehler, bei dem die Amplitude der Reflexion vom Fehlerort größer ist als die Amplitude der Störung.

Ein komplexer Schaden ist ein Schaden an einer Kabelleitung, bei dem die Amplitude der Reflexion vom Ort des Schadens mit der Amplitude der Interferenz vergleichbar ist.

Komplexe Verletzungen kommen in der Regel deutlich häufiger vor als einfache. Die Außenansicht des Reflektometers REIS-105M1 ist in Abb. dargestellt. 1.

Reis 1. Außenansicht des Reflektometers REIS-105M1

Die Hauptfunktionen des Geräts:

• Eingabe eines Verkürzungsfaktors;

• Anzeige von Reflektogrammen auf dem Display;

• Berechnen der Entfernung zum Reflexionsort des Sondierungsimpulses in der untersuchten Linie entsprechend der vom Benutzer eingestellten Position der Cursor;

• programmierbare Signalverstärkung;

• Aufzeichnung von Reflexogrammen im Gedächtnis;

• Übertragung von Reflektogrammen an einen Computer über RS232-Schnittstelle.