Устройство для контроля состояния изолирующей оболочки кабелей линий связи

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет расширить функциональные возможностн устройства за счет обнаружения дефекта кабеля в грунте. Устройство содержит источники 2 и 4 соответственно измерительного и порогового напряжения, фиксатор 5 повреждения , формирователь 6 сигнала повреждений, переключатель 7, суммирующий усилитель 8, источник 9 постоянного напряжения, компаратор 10, блок 12 управления, блок 13 индикации , генератор 14 пилообразного напряжения, переключатель 15 вида контроля,инвертор 16и резистор 17. i (Л N9 О 00 СП 00 Vtr.t

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ12085l 8 А (51) 4 G 01 R 31/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ( (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СОСТОЯ. НИЯ ИЗОЛИРУЮЩЕЙ ОБОЛОЧКИ КАБЕЛЕЙ

ЛИНИЙ СВЯЗИ (21) 35787 10/24-21 (22)- 15.04.83 (46) 30.01.86.Ââë. Ф 4 (72) Е.В. Слободянвк и Л.И.Рахович (53) 62 l 315 088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 516005, кл. G Ol R 31/08, 1974.

Отчет по научно-исследовательской теме ПС-1-32. Номер государсrвенной регистрации 77041002. М., ИГИ, 1978. (57)Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет расширить функциональные возможности устройства за счет обнаружения дефекта кабеля в грунте. Уст— ройство содержит источники 2 и 4 соответственно измерительного и порогового напряжения, фиксатор 5 повреждения, формирователь 6 сигнала повреждений, переключатель 7, суммирующий усилитель 8, источник 9 постоянного напряжения, компаратор

10, блок 12 управления, блок 13 индикации, генератор 14 пилообразного напряжения, переключатель 15 вида контроля,инвертор 16и резистор 17.

Измерительный блок 3 состоит из набора идентичных цепей 18 измерения, включающих регулятор 19 сигнала, измерительный усилитель ?О, выключатель 21 повреждений, резисторы

22, 23 и 25, конденсатор 24,переключатель 26 измеряемых кабелей, !

8 выключатель 27 компенсирующих токов.

Блок 11 памяти поврежденных кабелей содержит группу триггеров 41 и груп— пу светодиодов 42.Б описании приведены функциональные схемы блока 13 индикации и генератора 14 пилообразного напряжения. 2 з.п. Ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к контроль— но-измерительной технике и может быть использовано для контроля сос.— таяния внешней изолирующей антикорроэийной оболочки кабелей средств 5 связи, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет обнаружения дефектного кабеля в группе.

IO

На Фиг. 1 приведена функциональ-ная схема устройства; на фиг.2 функциональные схемы блока индика— ции и генератора пилообразного напряжения. 15

Устройство содержит клеммы 1 для подключения к объекту контроля, источник 2 измерительного напряжения, измерительный блок 3, источник

4 порогового напряжения, фиксатор 5 повреждений, к первому входу которсго подсоединен выхоц источника 4 пав рогового напряжения, формирователь

6 сигнала повреждений, к входу котсрого подключен выход фиксатора 5 повЭ реждений, переключатель 7„Настройка-контроль, суммирующий усилитель

8 источник 9 постоянного напряжения, компаратор 10, блок 11 памяти пов— режденных кабелей, блок 12 управления, блок 13 индикации, генератор 14 пилообразного напряжения, переключатель 15 вида контроля, инвертор

l6 и резистор 17, причем каждая клем ма 1 для подключения к объекту кон- З5 троля соединена с соответствующим иэ мерительным входом измерительного блока 3, первый управляющий вход измерительного блока 3 подключен к второму выходу переключателя 15 вида 40 контроля, первый выход которого подключен к входу инвертора 16„ выход которого соединен с первым входом: фиксатора 5 повреждений и через резистор 17 — с инвертирующ м входом компаратора 10 и первым выходом измерительного блока 3, второй управляющий вход которого подключен к пер вому выходу блока 11 памяти поврежденных кабелей, а третий — к первой группе выходов блока 12 управления и первой группе входов блока 13 ин— дикации, второй вход которого подключен к выходу генератора 14 пилообразного напряжения и сигнальному вхоцу переключателя 15 вида контроля, а третий — к управляющему входу переключателя 15 вида контроля и к третьему выходу блока управления, второй выход которого подключен к входу "Пуск" генератора 14 пилообразного напряжения, вход Стоп" которого подключен к выходу компаратора IÎ, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, выход фиксатора 5 повреждений, подключен к второму входу блока ll памяти поврежденных кабелей, первый вход которого подключен к первой группе выходов блока 12 управления, четвертый управляющий вход измерительного блока 3 подключен к первому выходу переключателя 7, первый вход которого подключен к выходу источника 9 пот.тоянного напряжения, а второй — к выходу суммирующего усилителя 8, инвертирующий вход которого подключен к второму выходу измерительного блока 3, а неинвертирующий — к общей шине, выход источника измерительного напряжения 2 подключен к заземлению.

Измерительный блок 3 состоит из набора идентичных цепей измерения

18, каждая из которых содержит регулятор 19 сигнала, измерительный

1208518

3 ус илитель 20, выключатель 21 пав врежденных кабелей, первый 22 и второй 23 резисторы, конденсатор 24, резистор 25 обратной связи, переключатель 26 измеряемых кабелей, выключатель компенсирующих токов 27, причем в каждой цепи измерения 18 вход подключен к соответствующему измерительному входу измерительного блока 3, первому выводу второго резистора 23, инвертирующему входу измерительного усилителя 20, первые выводы первого резистора 22 и конденсатора 24 соединены с инвертирую— щи входом измерительного усилителя

20, а вторые выводы — с его выходом, неинвертирующий вход иэмерительного усилителя 20 подключен к общей шине, а выход — через регулятор

19 сигнала к первому выводу резистора 25 обратной связи и к входу переключателя 26 измеряемых кабелей, первый выход которого подключен к первому выходу измерительного блока 3, второй выход — к сигнальному входу выключателя 21 поврежденных кабелей, выход которого подключен к второму выходу измерительного блока 3, второй вывод резистора

25 обратной связи подключен к четвертому управляющему входу измерительного блока 3, управляющие входы выключателя 27 компенсирующих токов и переключателя 26 измеряемых кабелей подключены к третьему управляющему входу измерительного блока

3, управляющий вход выключателя 21 поврежденных кабелей подключен к второму управляющему входу измерительного блока 3, второй вывод второго резистора 23 подключен к выходу выключателя 27 компенсирующих токов, сигнальный вход которого подключен к первому управляющему входу измерительного блока 3. Блок

13 индикации содержит указатель 28 вида контроля, индикатор 29 номера кабеля, индикатор 30 состояния кабелей, аналого-цифровой преобразова— тель (АЦП) 31, вход которого соединен с вторым входом блока 13 индикации, а вь|ходы разрядов АЦП 31 соединены с входами индикатора 30 состояния кабелей, вход указателя

28 вида контроля соединен с третьим входом блока 20 индикации, входы индикатора 29 номера кабеля соединены с первой группой входов блока

13 индикации.

Генератор 14 пилообразного напряжения содержит операционный усилитель 32, конденсатор 33, двухканаль— ный 34 переключатель сброса, входной резистор 35, RS — триггер 36 и источник начального напряжения 37.

Блок управления 12 содержит счетчик 38 номера измеряемого кабеля, мультивибратор 39 и триггер 40.

10 Блок 11 памяти поврежденных кабелей содержит группу триггеров 41 и группу светодиодов 42.

Устройство функционирует следующим образом.

Контроль за состоянием внешнего антикоррозийного покрытия осуществляется путем слежения эа изменением сопротивления между металлической оболочкой или экраном кабелей и зем20 лей (грунтом). Особенность устрой— ства заключается в том, что с его помощью выявляется возникновение дополнительной утечки 1проводимости) через защитное покрытие на фоне изменяющейся величины проводимости изолирующей оболочки, вызванной изменением температуры грунта, в котором эапожены кабели. Отслеживание изменения температуры грунта производится на основе сравнения изменения проводимостей изоляции всех кабелей, кроме измеряемого, с изменением проводимости измеряемого кабеля, причем все кабели измеряются поочередно по одному, а все другие

35 в это время служат как бы эталоном.

После установки устройства на узле связи прежде всего производится

его настройка под параметры контра—

40 лируемых кабелей, а затем устройство следит эа состоянием кабелей.

При настройке устанавливают регуляторы 19 сигнала в такое положение, чтобы токи через них были одинаковыми в каждой иэ цепей измерения 18.

Контроль за состоянием кабелей осуществляют, в конечном счете, по различию между токами через регуляторы 19 сигнала.

Рассмотрим прежде всего функцио50 нирование некоторых основных узлов устройства.

Между грунтом и общей шиной устройства приложено измерительное напряжение от источника 2 измерительного напряжения. Ток утечки через антикоррозийное покрытие протекает через первый резистор 22, входящий в цепь измерения 18 и создает на выходе измерительного усилителя 2С напряжение,. пропорциональное проводимости антикоррозийного покрытия.

Это напряжение вызывает ток через регуляторы сигнала 19, При установке устройства на узле связи производится его настройка, при которой регуляторы сигнала 19 выставляются в такое положение, чтобы токи через все регуляторы были равны заданной величине. Переключатели измеряемых кабелей 26 нормальнс> находятся в нижнем положении, при этом точка соединения регулятора сигнала 19 и резистора 25 обратной связи через переключатель 26 измеряемых кабелей и выключатель 21 пов— режденных кабелей присоединяется к инвертирующему входу суммирующего усилителя 8. Выход этого усилителя через переключатель (тумблер) 7

Настройка-контроль присоединен к резисторам 25 обратной связи, Таким образом, при указанном положении переключателей на выходе суммирующего усилителя 8 формируется напряжение, пропорциональное взвешенной сумме сигналов всех измерителей (вес определяется положением ссот— ветствующего регулятора сигнала) .

При переключении одного и=-: и:ереключателей измеряемого кабеля. точка соединения регулятора 19 сигнала и резистора 25 обратной связи оказывается подключенной к компаратору 10. Полярность напряжения на выходе компаратора 10 определяется суммой токов через регулятор 19 сигнала, резистор 25 обратной связи, резистор 17, подключенный через инвертор 16 и переключатель 15 вида контроля к генератору 14 пилообразного напряжения.

Таким образом, изменение полярности на выходе компаратора 10 про— изойдет в тот момент, когда сумма токов через регулятор 19 сигнала, резистор 25 обратнои связи и резистор 17 изменит знак (пройдет через нуль) .

Выход компаратора 10 управляет остановкой роста напряжения генератора 14 пилообразного напряжения,, поэтому после остановки роста это напряжение будет отражать различие между током через резистор 25 обратной связи, пропорциональным напряжению на выходе суммирующего уси?085l8 Ь лителя 8 и током через регулятор 9 сигнала данного кабеля. Контроль за этим различием лежит в основе г ринци а работы устройства. При настройке устройства переключатель (тумблер) 7 "Настройка †контро"

11 г.ереводится в нижнее положение Наст ройка . Тем самым на все резисторы 25 обратной связи (обозначим их R, 1

10 г.одается напряжение Е„, Ток через

Нас>р

=ти резисторы, равен

>>0 >с ос ;!астрайка заключается в том, что ве15 г:ичины сопротивлений регуляторов 19 сигнала. выставляются в такое положение,, чтобы ток через них был равен

1 . Для этого следует установить

»о>> нулевое напряжение на выходе генератора 14 пилообразного напряжения и регуляторы 19 сигнала выставить в г:.оложение, соответствующее смене

=-нака напряжения на выходе компаратора 10. Переключатель 26 измеряемых

;?5 кабелей при настройке цепи измерения 18 каждого кабеля необходимо пегевести в верхнее положение. Это удобно производить путем изменения остояния (вручную) счетчика номера измеряемого кабеля 38 (фиг.2) блока 12 управления.

После настройки всех регуляторов

19 сигнала переключатель 7 "Настройка †контро переводят в верхнее по3.- ; ложение "Контрольи,, Очевидно, что

::->а выходе суммчрующего усилителя 8 устанавливается напряжение П„ „, при котором сумма токов через резисторы

?5 обратной связи равна сумме токов

40 через регуляторы 19 сигнала.

Измерение состояния оболочек кабелей производится по двум параметрам, . измеряется относительное отклонение проводимости оболочки и абсо >> лютная величина дополнительной провоцимости.

Напряжение от генератора 14 пилообразного напряжения поступает на входь> выключателей 27 компенсирую->с1 щег-> тока. Через второй резистор 23 протекает компенсирующий ток, изменяющийся в соответствии с изменением напряжения генератора 14 пилообразного напряжения. Очевидно, в тот момент, когда ток через второй резистор 23 станет равным (но противоположным по знаку) току дополнительной утечки через поврежденную обо1208518 8 лочку кабеля, сравняются токи через регулятор 19 сигнала и резистор 25 обратной связи. Напряжение на выходе компаратора 10 при этом изменит знак (станет положительным). Последнее приведет к остановке роста напряжения генератора 14 пилообразного напряжения. Действительно, напряжение с выхода компаратора 10 поступает на вход Стоп генератора

14 пилообразного напряжения и попадает (фиг.2) íà R-вход RS-триггера

36 этого генератора. RS-триггер 36 перебрасывается в состояние "Нуль" и формирует нулевой потенциал на входе операционного усилителя 32, т.е. нулевой потенциал на входном резисторе 35. Прекращается заряд конденсатора 33 и, соответственно, изменение напряжения на выходе генератора 14 пилообразного напряжения °

Полученное на выходе генератора

14 пилообразного напряжения напря— жение соответствует току дополнительной утечки через повреждение в оболочке кабеля, т.е. пропорционально проводимости места повреждения.

Напряжение с генератора 14 пи— лообразного напряжения попадает на AgII 31 блока индикации 13 (фиг.2).

Выходы разрядов АЦП 31 подключены к индикатору 30 состояния кабеля, на котором высвечивается число, соответствующее величине проводимости места повреждения кабеля, На индикаторе 29 номера кабеля в это время высвечивается номер кабеля, измеряемого в данный момент, а на указателе 28 вида контроля светится надпись "Измерение абсолютной величины проводимости

Процесс смены вида контроля вызывается очередным импульсом мультивибратора 39 блока 12 управления.

Этим импульсом производится кратковременное переключение двухканального переключателя 34 сброса, в результате чего зарядится конденсатор 33 генератора 14 пилообразного напряжения до начального напряжения от источника 37 начального напряжения. Одновременно производится переброс RS-триггера 36 в состояние "Единица", при этом появляется напряжение на входе резистора 35 и начинает изменяться напряжение генератора 14 пилообразной формы. Тем

5 l0

55 же импульсом мультивибратора 39 производится переброс RS-триггера 36, который переключает указатель 28 вида контроля, зажигая надпись Контроль относительного изменения проводимости, и, кроме того, перебрасывает переключатель 15 вида контроля (фиг.1) в нижнее положение.

При этом снимается напряжение с выключателей компенсирующих токов и подается напряжение на вход инвертора 16 и через него — на резистор

17. Остановка генератора 14 пилообразного напряжения в этом случае произойдет в тот момент, когда ток через резистор 17 равен разности токов через регулятор 19 сигнала и резистор 25 обратной связи.

В этом случае напряжение генератора 14 пилообразного напряжения соответствует относительному изменению проводимости оболочки кабеля.

Значение этого напряжения используется для принятия решения о повреждении оболочки кабеля.

Принятие решения о повреждении. производится фиксатором 5 повреждения, в котором сравнивается указанное напряжение с сигналом источника 4 порогового напряжения. В случае превышения порога выдается сигнал о повреждении, при этом срабатывает сигнализация в формирователе 6 сигнала повреждения и, кроме того, срабатывает соответствующий триггер 41 в блоке 11 памяти поврежденных кабелей. Срабатывание триггера 41 приводит к свечению светодиода 42, указывающего, что поврежден данный кабель, и кроме того, приводит к размыканию выключателя 21 поврежденных кабелей и отключает цепь измерения поврежденного кабеля от суммирующего усилителя, однако контроль состояния этого кабеля продолжается, так как переключатель 26 измеряемых кабелей подключает цепь измерения 18 к компаратору 10 помимо выключателя 21 поврежденных кабелей. При этом триггер 41 находится в состоянии "Авария" до вмешательства оператора.

Таким образом, применение данного устройства позволит помимо .автоматического контроля sa электрическими характеристиками кабелей, производимого известными приборами, одновременно вести автоматическое слежени»

9 !2Ci8518 !О за состоянием внешней оболочки и тора пилообразного напряжения и

30

50 осуществлять раннюю диагностику нарушения целостности этой оболочки.

Это позволит оперативно производить необходимые ремонтные работы до нарушения нормальных электрических параметров кабелей и значительно сократить объем периодических измерений характеристик кабелей, выполняемых измерительными лабораториями, а также уменьшить объем предремонтных измерительных работ.

Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я

1. Устройство для контроля состояния изолирующей оболочки кабелей линий связи, содержащее клеммы для подключения к объекту контроля, источник измерительного напряжения, измерительный блок, источник поро— гового напряжения, фиксатор повреж— дений, к первому входу которого подключен выход источника порогового напряжения, формирователь сигнала повреждений, к входу которого подключен выход фиксатора повреждений, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обнаружения дефектного кабеля в группе, в него введены переключатель пНастройка-контроль ., суммирующий усилитель, источник постоянного напряжения, компаратор,, блок памяти поврежденных кабелей, блок управления, блок индикации, генератор пилообразного напряжения, переключатель вида контроля„ инвертор и резистор, причем каждая клемма для подключения к объекту контроля соединена с соответствующим измерительным входом измерительного блока, первый, управляющий вход измерительного блока подключен к второму выходу переключателя вида контроля, первый выход которого подключен к входу инвертора, выход которого соединен с первым входом фиксатора повреждений и через резистор — с инвертирующим входом компаратора и первым выходом измерительного блока, второй управляющий вход которого подключен к первому выходу блока памяти поврежденных кабелей„ а третий — к первой группе выходов блока управления и первой группе входов блока индикации, второй вход которого подключен к выходу генерасиг".-.альному входу переключателя ви— да контроля, а третий — к управЛя— ющему входу переключателя вида контроля и к третьему выходу блока управления, второй выход которого подключен к вхоцу Пуск генератора пилообразного напряжения, вход

"Стоп которого подключен к выходу

В компаратора, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, вьгход фиксатора повреждений подключен к второму входу блока памяти поврежденных кабелей, первый вход которого подключен к первой группе выходов блока управления, четвертый управляющий вход измерительного блока подключен к первому выходу переключателя "Настройка †контроль, первый вход которого подключен к выходу источника постоянного напряжения, а второй — к выходу суммирующего усилителя, инвертирующий вход которого подключен к второму выходу измерительного блока, а неииэертирующий — к общей шине, выход источника измерительного напряжения подключен к заземлению.

2. Устройство по и.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что измерительный блок состоит из набора идентичных цепей измерения, каждая из которых содержит регулятор сигнала, измерительный усилитель, первый и второй резисторы, конденсатор, резистор обратной связи, выключатель поврежденных кабелей, переключатель измеряемых кабелей и выключа— сель компенсирующих токов, причем в каждой цепи измерения вход подключен к соответствующему измерительному входу измерительного блока, первому выводу второго резистора, инвертирющему входу измерительного усилителя, первые выводы первого ре— эис "opa и конденсатора соединены с инвертирующим входом измерительного усилителя, а вторые выводы — с его выходом, неинвертирующий вход измерительного усилителя подключен к общей шине, а выход через регулятор сигнала — к первому выводу резисто— ра обратной связи и к входу переключателя измеряемых кабелей, первый выход которого подключен к первому выходу измерительного блока, второй выход — к сигнальному входу выключателя поврежденных кабелей, выход которого подключен к второму

1208518

Составитель А. Пржебельский

Редактор Л.Авраменко Техред Т.Тулик Корректор Л.Пилипенко

Заказ 282/56 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4 выходу измерительного блока, второй вывод резистора обратной связи подключен к четвертому управляющему входу измерительного блока, управляющие входы выключателя компенсирующих токов и переключателя измеряемых кабелей подключены к третьему управляющему входу измерительно— го блока, управляющий вход выключателя поврежденных кабелей подключен к второму управляющему входу измерительного блока, второй вывод второго резистора подключен к выходу выключателя компенсирующих то— ков, сигнальный вход которого подключен к первому управляющему входу измерительного блока.

3. Устройство по п.l, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок индикации содержит указатель вида контроля, индикатор номера кабеля, индикатор состояния кабелей и аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с вторым входом блока индикации, а выходы разрядов аналого-цифрового преобразователя соединены с входами индикатора состояния кабелей, вход указателя вида контроля соединен с третьим входом блока индикации, входы индикатора номера кабеля соединены с первой группой входов блока индикации.