WO1999060417A1 - Method for testing overhead power lines, measuring device and use of same - Google Patents

Method for testing overhead power lines, measuring device and use of same Download PDF

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WO1999060417A1
WO1999060417A1 PCT/CH1999/000199 CH9900199W WO9960417A1 WO 1999060417 A1 WO1999060417 A1 WO 1999060417A1 CH 9900199 W CH9900199 W CH 9900199W WO 9960417 A1 WO9960417 A1 WO 9960417A1
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channels
antenna
electromagnetic signals
unit
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PCT/CH1999/000199
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Inventor
Alf Corrodi Markees
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Korona Messtechnik Ag
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Application filed by Korona Messtechnik Ag filed Critical Korona Messtechnik Ag
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
    • G01R31/085—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in power transmission or distribution lines, e.g. overhead
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/042—Detecting movement of traffic to be counted or controlled using inductive or magnetic detectors

Definitions

  • the present invention relates to a method for checking electrical overhead lines and a measuring device and uses thereof.
  • Control device which essentially consists of an antenna, an amplification unit and an oscilloscope, the signals received via the antenna in the amplification unit being adjusted in terms of frequency in such a way that when an input circuit of the Oscilloscope for vertical and horizontal deflection with undisturbed sinusoidal AC mains voltage, a circle is displayed on the screen of the oscilloscope (also known as a Lissajous figure). If interference signals are also received in addition to the sinusoidal AC line voltage, these cause a change in the usual appearance on the screen of the oscilloscope. Because of these changes, it is possible to diagnose the fault.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a method which is unambiguous
  • the invention has the following advantages: by measuring electromagnetic signals in at least two Frequency bands in the time and / or in the frequency range are analyzed, an extremely precise diagnosis can be made about the type of fault in the overhead line.
  • the invention is explained in more detail below with reference to a drawing, for example.
  • the single figure shows a block diagram of a measuring device according to the invention.
  • the figure shows a measuring unit ME connected to an antenna A, which in turn is connected to a computing unit PC via three interfaces SEI to SE3.
  • the measuring unit ME consists of a signal splitter SP, which divides the electromagnetic signal received with the aid of antenna A into two channels.
  • the first channel consists of a series connection of a first filter unit TP, an analog / digital
  • the first channel also has an acoustic display unit AK, on which the output signal of the first filter unit TP also acts and which enables acoustic monitoring.
  • the second channel consists of a series connection of a high-pass filter unit HP, two analog / digital converter units ADH1 and ADH2 and an interface unit SE2. This makes the second channel again divided into two subchannels.
  • Spark discharges up to approx. 100 MHz and more.
  • the electromagnetic signals associated with the frequencies for spark discharge thus have a duration of a few nanoseconds to approximately 100 nanoseconds.
  • the basic signal which has a significantly lower frequency, for example 50 or 60 Hz, to a certain analysis. It has been shown, for example, that low-frequency changes in the basic signal - for example, due to trees, bushes or the like in the vicinity of overhead lines. - can arise. These low-frequency changes are recorded with the help of the first channel.
  • B. Felling a tree that has grown too tall - can be taken in good time before misconduct occurs during energy transmission.
  • the first device for recording "slow” signals and the second channel for recording "fast” signals are provided in the device according to the invention.
  • the first or slow channel which is sampled, for example, with a sampling rate of 50 kHz, enables the registration of longer-lasting changes in the carrier signal, i.e. of the basic signal for the energy transmission via the overhead line.
  • Changes - as mentioned - can be caused by overgrowth on the overhead line (trees, bushes, etc.).
  • the signal of the first channel after the filtering in the low-pass filter unit TP is given to an acoustic display unit (for example a headphone) so that an operator of the device according to the invention can control the registered signal by audio.
  • the operator can visually check the signal during the measurement on a screen connected to the computing unit PC (not shown in the figure).
  • the first filter unit TP which is aliasing, is provided between the signal splitter SP and the analog / digital converter unit ADL or the acoustic display unit AK prevented, that is designed according to the sampling theorem.
  • the basic signal is greatly reduced by means of the high-pass filter unit HP.
  • This enables signals of any shape - be it bipolar, negative or positive - from an existing background, i.e. over a time window and via a trigger with a positive or negative threshold value per subchannel. to discriminate and register signals with frequencies above the cut-off frequency of the high-pass filter and to analyze, for example with a sampling rate of 100 MHz or higher, the form of the "fast" signals, which in turn can be carried out in the time and / or in the frequency domain .
  • the measured electromagnetic signals are recorded in the second channel only if one or both of the threshold values mentioned are exceeded by the measured electromagnetic signal.
  • a trigger channel is provided in a preferred embodiment of the invention, in which a trigger signal is recorded as soon as the second, i.e. fast channel starts recording.
  • the embodiment of the invention consists in recording the data using a channel with a high sampling rate, the high data rate then being reduced using a decimation algorithm (RE Crochiere et al., “Multirate Digital Signal Processing", Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, 1983) if there are no high frequency signal components in the measured signal. Reducing the data rate also automatically improves the dynamic range of the measured signals.
  • the device according to the invention is equipped with a high-precision clock U and with means GPS for determining the position, for example with the so-called global positioning system, it being provided to record the corresponding data synchronously with the measured electromagnetic signals.
  • Additional information or location information or time information can be provided that a separate channel is made available for recording for each of the types of information mentioned.
  • the means GPS for determining the current position consist in that, starting from a known position of an overhead line mast (reference position) and the known speed of the measuring device along the
  • the current position is calculated by a time measurement.
  • the reference position is constantly renewed by referring to a precisely known position in the field.
  • the method according to the invention and the device according to the invention can be used particularly advantageously on manned (e.g. helicopters) or unmanned aerial objects (e.g. drones).
  • manned e.g. helicopters
  • unmanned aerial objects e.g. drones
  • an expert system in the computing unit PC, the knowledge of which is enriched with the possible defects and their characteristics, so that the system can carry out an independent analysis.
  • the expert system is designed such that the internal knowledge is adapted on the basis of the newly detected defects, that is to say that the expert system is capable of learning.
  • Another embodiment of the invention consists in that more than one, preferably two antennas are provided for receiving electromagnetic signals. A directional effect is thus achieved, ie it can be said on the basis of the measured signals where the source of the spark is located. A complete measuring device of the type described can be provided for each antenna.
  • the measuring device is equipped with the appropriate number of channels, with the possibility that only a fast and a slow channel is provided for the signals received via one antenna and for the others via the other Antenna received signals only a slow channel is provided.
  • the measuring device according to the invention can be used not only for the detection of defects in overhead lines. It has been shown that the device according to the invention is generally also particularly suitable for the detection of electrical sparks. This results in a number of areas of application such as the detection of sparks in electric motors, in generators for generating electrical energy or in contact wire lines i.e. if there is insufficient contact of the contact wire line through the current collector bracket.
  • the field of application traffic counting is further opened up by passing vehicles due to the ignition sparks can be detected.
  • the use of the device according to the invention for traffic counting is particularly convincing because of the low installation effort, because conventional devices consistently require a high installation effort. For example, wires have to be embedded in or mounted on the surface of the road surface.
  • the installation is exhausted by simply placing it on the respective roadside.
  • additional information about the passing vehicles can also be determined.
  • the ignition type can be used to infer the engine type and the vehicle type.

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Abstract

The invention relates to a method for testing overhead power lines to permit the detection of defects. The method consists in measuring and recording electromagnetic signals near an overhead line by means of an antenna (A). The recorded signals are analyzed in at least two frequency bands in the frequency response and/or time range. In addition, other information, such as the position, any spoken text, etc. is recorded synchronously with the electromagnetic signals. The invention further relates to a device for carrying out this method.

Description

Verfahren zur Überprüfung von elektrischen Freileitungen sowie eine Messvorrichtung und Verwendungen derselbenMethod for checking electrical overhead lines and a measuring device and uses thereof
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung von elektrischen Freileitungen sowie eine Messvorrichtung und Verwendungen derselben.The present invention relates to a method for checking electrical overhead lines and a measuring device and uses thereof.
Bei elektrischen Freileitungen, insbesondere bei Hochspannungs-Freileitungen, können schon verhältnismässig kleine Schäden an den Leitungen und Isolatoren zu Energieverlusten führen. Dabei ist zu beachten, dass Schäden im Laufe der Zeit grösser werden und im Extremfall zu Kurzschlüssen führen, die zur Folge haben, dass die Energieübertragung unterbrochen wird bzw. werden muss. Es ist deshalb von grösster Bedeutung, die Freileitungen und die dazugehörenden Komponenten einer periodischen Überprüfung zu unterziehen. Damit können die Energieverluste minimiert und die Betriebssicherheit erhöht werden.In the case of electrical overhead lines, in particular high-voltage overhead lines, even relatively small damage to the lines and insulators can lead to energy losses. It should be noted that damage increases over time and, in extreme cases, leads to short circuits, which have the consequence that the energy transmission is or must be interrupted. It is therefore of the utmost importance to periodically check the overhead lines and the associated components. In this way, energy losses can be minimized and operational reliability increased.
Eine Vorrichtung zur Detektion von sogenannten Koronaentladungen auf Wechselstrom-Freileitungen wurde in der Europäischen Patentschrift EP-0 225 337 beschrieben. Bei dieser bekannten Lehre handelt es sich um eineA device for the detection of so-called corona discharges on AC overhead lines has been described in European Patent EP-0 225 337. This known teaching is a
Kontrollvorrichtung, die im wesentlichen aus einer Antenne, einer Verstärkungseinheit und einem Oszilloskop besteht, wobei die über die Antenne empfangenen Signale in der Verstärkungseinheit frequenzmässig derart angepasst werden, dass bei Beaufschlagung einer Eingangsschaltung des Oszilloskopes für Vertikal- und Horizontalablenkung bei ungestörtem sinusförmigem Netz-Wechselspannung ein Kreis auf dem Bildschirm des Oszilloskops (auch etwa als Lissajous-Figur bezeichnet) dargestellt wird. Werden neben der sinusförmigen Netz-Wechselspannung auch Störsignale empfangen, so bewirken diese eine Veränderung des üblichen Erscheinungsbildes auf dem Bildschirm des Oszilloskops. Aufgrund dieser Veränderungen besteht die Möglichkeit, eine Diagnose der Fehlstelle abzugeben.Control device, which essentially consists of an antenna, an amplification unit and an oscilloscope, the signals received via the antenna in the amplification unit being adjusted in terms of frequency in such a way that when an input circuit of the Oscilloscope for vertical and horizontal deflection with undisturbed sinusoidal AC mains voltage, a circle is displayed on the screen of the oscilloscope (also known as a Lissajous figure). If interference signals are also received in addition to the sinusoidal AC line voltage, these cause a change in the usual appearance on the screen of the oscilloscope. Because of these changes, it is possible to diagnose the fault.
Es hat sich gezeigt, dass die Diagnosefähigkeit der bekannten Kontrollvorrichtung stark von der gewählten Übertragungsfunktion für die Verstärkungseinheit abhängig ist und dass somit nicht alle möglichen Phänomene detektiert werden können. Darüber hinaus sindIt has been shown that the diagnostic capability of the known control device is heavily dependent on the selected transfer function for the amplification unit and that therefore not all possible phenomena can be detected. Beyond that
Überlagerungen von verschiedenen Freileitungen nur schwierig auseinander zu halten.It is difficult to distinguish between overlays of different overhead lines.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das ein eindeutigesThe present invention is therefore based on the object of specifying a method which is unambiguous
Detektieren von Fehlstellen bzw. von Funkenbildungen und die Bestimmung der Art der Fehler ermöglicht .Detection of defects or sparking and the determination of the type of error enables.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Massnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sowie eine MessVorrichtung und deren Verwendungen sind in weiteren Ansprüchen angegeben.This object is achieved by the measures specified in claim 1. Advantageous embodiments of the invention and a measuring device and their uses are specified in further claims.
Die Erfindung weist folgende Vorteile auf : Indem gemessene elektromagnetische Signale in mindestens zwei Frequenzbändern im Zeit- und/oder im Frequenzbereich analysiert werden, kann eine äusserst genaue Diagnose über die Art der Fehlstelle bei der Freileitung vorgenommen werden.The invention has the following advantages: by measuring electromagnetic signals in at least two Frequency bands in the time and / or in the frequency range are analyzed, an extremely precise diagnosis can be made about the type of fault in the overhead line.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur ein Blockschaltbild einer erfindungsgemässen Messvorrichtung.The invention is explained in more detail below with reference to a drawing, for example. The single figure shows a block diagram of a measuring device according to the invention.
In der Figur ist eine mit einer Antenne A verbundene Messeinheit ME dargestellt, die ihrerseits über drei Schnittstellen SEI bis SE3 mit einer Recheneinheit PC verbunden ist. Die Messeinheit ME besteht aus einem Signalsplitter SP, der das mit Hilfe der Antenne A empfangene elektromagnetische Signal in zwei Kanäle aufteilt.The figure shows a measuring unit ME connected to an antenna A, which in turn is connected to a computing unit PC via three interfaces SEI to SE3. The measuring unit ME consists of a signal splitter SP, which divides the electromagnetic signal received with the aid of antenna A into two channels.
Der erste Kanal besteht aus einer Serieschaltung von einer ersten Filtereinheit TP, einer Analog/Digital-The first channel consists of a series connection of a first filter unit TP, an analog / digital
Wandlereinheit ADL und der Schnittstelleneinheit SEI. In der dargestellten Ausführungsform weist der erste Kanal darüber hinaus eine akustische Anzeigeeinheit AK auf, auf die ebenfalls das Ausgangssignal der ersten Filtereinheit TP wirkt und die eine akustische Überwachung ermöglicht.Converter unit ADL and the interface unit SEI. In the embodiment shown, the first channel also has an acoustic display unit AK, on which the output signal of the first filter unit TP also acts and which enables acoustic monitoring.
Der zweite Kanal besteht aus einer Serieschaltung von einer Hochpassfiltereinheit HP, zwei Analog/Digital- Wandlereinheiten ADH1 und ADH2 und einer SchnittStelleneinheit SE2 , Damit ist der zweite Kanal wiederum in zwei Unterkanäle aufgeteilt .The second channel consists of a series connection of a high-pass filter unit HP, two analog / digital converter units ADH1 and ADH2 and an interface unit SE2. This makes the second channel again divided into two subchannels.
Die Aufteilung in zwei Kanäle mit Hilfe des Signalsplitters SP wurde vorgenommen, um einerseits, im zweiten Kanal, den verschiedenen Erscheinungsformen von Entladungen, die bei Freileitungen vorkommen, Rechnung zu tragen. So ist insbesondere bekannt, dass bei der Korona- und bei der Spitzenentladung im Frequenzbereich Unterschiede in bezug auf Funkenentladungen vorkommen. Korona- und Spitzenentladungen erzeugen Frequenzen bis ca. 10 MHz,The division into two channels with the aid of the signal splitter SP was carried out in order to take into account, on the one hand, the different manifestations of discharges which occur in overhead lines in the second channel. In particular, it is known that there are differences in spark discharges in the frequency domain during corona and peak discharge. Corona and peak discharges generate frequencies up to approx. 10 MHz,
Funkenentladungen solche bis ca. 100 MHz und mehr. Die mit den Frequenzen für Funkenentladung verbundenen elektromagnetischen Signale haben somit eine Dauer von einigen Nanosekunden bis zu ca. 100 Nanosekunden. Anderseits ist es von grösster Bedeutung auch das Grundsignal, das eine wesentlich tiefere Frequenz, beispielsweise 50 oder 60 Hz aufweist, einer gewissen Analyse unterziehen zu können. So hat es sich gezeigt, dass tieffrequente Veränderungen im Grundsignal - beispielsweise durch in der Nähe von Freileitungen vorhandene Bäume, Sträucher oder dgl . - entstehen können. Diese tieffrequenten Veränderungen werden mit Hilfe des ersten Kanals erfasst, womit entsprechende Massnahmen - z. B. Fällen eines zu hoch gewachsenen Baumes - rechtzeitig vor Eintreten eines Fehlverhaltens bei der Energieübertragung ergriffen werden können.Spark discharges up to approx. 100 MHz and more. The electromagnetic signals associated with the frequencies for spark discharge thus have a duration of a few nanoseconds to approximately 100 nanoseconds. On the other hand, it is of the greatest importance to be able to subject the basic signal, which has a significantly lower frequency, for example 50 or 60 Hz, to a certain analysis. It has been shown, for example, that low-frequency changes in the basic signal - for example, due to trees, bushes or the like in the vicinity of overhead lines. - can arise. These low-frequency changes are recorded with the help of the first channel. B. Felling a tree that has grown too tall - can be taken in good time before misconduct occurs during energy transmission.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren, bei dem eine Analyse der mit der Antenne A empfangenen elektromagnetischen Signale im Frequenzbereich und/oder im Zeitbereich vorgenommen wird, und zwar in verschiedenen Frequenzbändern, wird eine äusserst umfassende und genaue Detektion von Fehlstellen an der Freileitung erreicht .By the method according to the invention, in which an analysis of the electromagnetic signals received with antenna A in the frequency domain and / or in the time domain is carried out, in different frequency bands, an extremely comprehensive and accurate detection of defects in the overhead line is achieved.
Dabei ist, um auf die in der einzigen Figur dargestellte Ausführungsform zurückzukommen, in der erfindungsgemässen Vorrichtung der erste zum Aufzeichnen von "langsamen" Signalen und der zweite Kanal zum Aufzeichnen von "schnellen" Signalen vorgesehen.In order to return to the embodiment shown in the single figure, the first device for recording "slow" signals and the second channel for recording "fast" signals are provided in the device according to the invention.
Der erste bzw. langsame Kanal, der beispielsweise mit einer Abtasträte von 50 kHz abgetastet wird, ermöglicht die Registrierung länger andauernder Veränderungen des Trägersignals, d.h. des Grundsignals für die Energieübertragung über die Freileitung. SolcheThe first or slow channel, which is sampled, for example, with a sampling rate of 50 kHz, enables the registration of longer-lasting changes in the carrier signal, i.e. of the basic signal for the energy transmission via the overhead line. Such
Veränderungen können - wie erwähnt - durch einen zu nahen Bewuchs an der Freileitung (Bäume, Sträucher, etc.) hervorgerufen werden. Zusätzlich ist das Signal des ersten Kanals nach der Filterung in der Tiefpassfiltereinheit TP auf eine akustische Anzeigeeinheit (beispielsweise ein Kopfhörer) gegeben, damit ein Operator der erfindungsgemässen Vorrichtung das registrierte Signal audiomässig kontrollieren kann. Ebenso kann der Operator das Signal während der Messung auf einem an die Recheneinheit PC angeschlossenen Bildschirm (in der Figur nicht dargestellt) visuell kontrollieren.Changes - as mentioned - can be caused by overgrowth on the overhead line (trees, bushes, etc.). In addition, the signal of the first channel after the filtering in the low-pass filter unit TP is given to an acoustic display unit (for example a headphone) so that an operator of the device according to the invention can control the registered signal by audio. Likewise, the operator can visually check the signal during the measurement on a screen connected to the computing unit PC (not shown in the figure).
Zwischen dem Signalsplitter SP und der Analog/Digital- Wandlereinheit ADL bzw. der akustischen Anzeigeeinheit AK ist die erste Filtereinheit TP vorgesehen, die ein Aliasing verhindert, d.h. entsprechend dem Abtasttheorem ausgelegt ist .The first filter unit TP, which is aliasing, is provided between the signal splitter SP and the analog / digital converter unit ADL or the acoustic display unit AK prevented, that is designed according to the sampling theorem.
Am Eingang des zweiten, sogenannten "schnellen" Kanals wird das Grundsignal mittels der Hochpassfiltereinheit HP stark reduziert. Damit wird ermöglicht, über ein Zeitfenster und über einen je Unterkanal vorhandenen Trigger mit positivem bzw. negativem Schwellwert kurzzeitig Signale jedweder Form - sei dies bipolar, negativ oder positiv - von vorhandenem Untergrund, d.h. von Signalen mit Frequenzen oberhalb der Eckfrequenz des Hochpassfilters, zu diskriminieren und zu registrieren und beispielsweise mit einer Abtastrate von 100 MHz oder höher die Form der "schnellen" Signale zu analysieren, wobei die Analyse wiederum im Zeit- und/oder im Frequenzbereich vorgenommen werden kann. Mit anderen Worten erfolgt in einer vorzugsweisen Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens die Aufzeichnung der gemessenen elektromagnetischen Signale im zweiten Kanal nur dann, wenn einer oder beide der erwähnten Schwellwerte durch das gemessene elektromagnetische Signal überschritten werden.At the input of the second, so-called "fast" channel, the basic signal is greatly reduced by means of the high-pass filter unit HP. This enables signals of any shape - be it bipolar, negative or positive - from an existing background, i.e. over a time window and via a trigger with a positive or negative threshold value per subchannel. to discriminate and register signals with frequencies above the cut-off frequency of the high-pass filter and to analyze, for example with a sampling rate of 100 MHz or higher, the form of the "fast" signals, which in turn can be carried out in the time and / or in the frequency domain . In other words, in a preferred embodiment of the method according to the invention, the measured electromagnetic signals are recorded in the second channel only if one or both of the threshold values mentioned are exceeded by the measured electromagnetic signal.
Für eine einwandfreie Zuordnung des ersten Kanals zum zweiten und umgekehrt, ist in einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ein Triggerkanal vorgesehen, in dem ein Triggersignal aufgezeichnet wird, sobald der zweite, d.h. schnelle Kanal mit der Aufzeichnung beginnt.For a correct assignment of the first channel to the second and vice versa, a trigger channel is provided in a preferred embodiment of the invention, in which a trigger signal is recorded as soon as the second, i.e. fast channel starts recording.
Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung, und zwar insbesondere durch die Aufteilung in zwei Kanäle gemäss den vorstehenden Ausführungen, wird es möglich, die enormen Datenmengen auf ein notwendiges Mass reduzieren zu können, da lediglich dann eine Datenaufzeichnung mit Hilfe des zweiten, "schnellen" Kanals vorgenommen wird, wenn auch damit gerechnet werden muss, dass Signalanteile im oberen Frequenzband vorhanden sind.With the device according to the invention, in particular by dividing into two channels according to the The above statements make it possible to be able to reduce the enormous amounts of data to a necessary extent, since data is only recorded with the aid of the second, "fast" channel when it must also be expected that signal components are present in the upper frequency band.
Eine weitere, in der Figur nicht dargestellteAnother, not shown in the figure
Ausfuhrungsform der Erfindung besteht darin, mit Hilfe eines Kanals mit hoher Abtastrate die Datenaufzeichnung vorzunehmen, wobei die hohe Datenrate dann mit Hilfe eines Dezimationsalgorithmuses zu reduzieren (R. E. Crochiere et. al., "Multirate Digital Signal Processing", Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, 1983) ist, wenn keine hochfrequenten Signalanteile im gemessenen Signal enthalten sind. Durch die Reduktion der Datenrate wird darüber hinaus automatisch der dynamische Bereich der gemessenen Signale verbessert .The embodiment of the invention consists in recording the data using a channel with a high sampling rate, the high data rate then being reduced using a decimation algorithm (RE Crochiere et al., "Multirate Digital Signal Processing", Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, 1983) if there are no high frequency signal components in the measured signal. Reducing the data rate also automatically improves the dynamic range of the measured signals.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist mit einer hochpräzisen Uhr U und mit Mitteln GPS zur Bestimmung der Position, beispielsweise mit dem sogenannten Global Positioning System, ausgerüstet, wobei es vorgesehen ist, die entsprechenden Daten synchron mit den gemessenen elektromagnetischen Signalen aufzuzeichnen. Darüber hinaus ist in einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung vorgesehen, über eine Spezialtastatur oder über ein Mikrophon weitere Zusatzinformationen aufzuzeichnen und synchron mit den gemessenen elektromagnetischen Signalen abzuspeichern. Zur Speicherung der erwähnten Zusatzinformation bzw. Ortsangaben bzw. Zeitangaben kann vorgesehen werden, dass für jede der erwähnten Informationsarten ein eigner Kanal zur Aufzeichnung zur Verfügung gestellt wird.The device according to the invention is equipped with a high-precision clock U and with means GPS for determining the position, for example with the so-called global positioning system, it being provided to record the corresponding data synchronously with the measured electromagnetic signals. In addition, it is provided in a further embodiment of the invention to record further additional information using a special keyboard or a microphone and to store it in synchronism with the measured electromagnetic signals. To save the mentioned Additional information or location information or time information can be provided that a separate channel is made available for recording for each of the types of information mentioned.
In einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung bestehen die Mittel GPS zur Bestimmung der aktuellen Position darin, dass, ausgehend von einer bekannten Position eines Freileitungsmastes (Referenzposition) und der bekannten Geschwindigkeit der Messvorrichtung entlang derIn a further embodiment of the invention, the means GPS for determining the current position consist in that, starting from a known position of an overhead line mast (reference position) and the known speed of the measuring device along the
Freileitung, durch eine Zeitmessung die aktuelle Position berechnet wird. Damit Fehlberechnungen möglichst vermieden werden, ist dabei vorgesehen, die Referenzposition laufend zu erneuern, indem wiederum auf eine genau bekannte Position im Gelände Bezug genommen wird.Overhead line, the current position is calculated by a time measurement. In order to avoid erroneous calculations as far as possible, it is provided that the reference position is constantly renewed by referring to a precisely known position in the field.
Es hat sich gezeigt, dass sich das erfindungsgemässe Verfahren bzw. die erfindungsgemässe Vorrichtung besonders vorteilhaft auf bemannten (z. B. Helikopter) oder unbemannten Flugobjekten (z. B. Drohnen) einsetzen lassen.It has been shown that the method according to the invention and the device according to the invention can be used particularly advantageously on manned (e.g. helicopters) or unmanned aerial objects (e.g. drones).
Insbesondere für eine vollautomatische Signalanalyse ist es vorgesehen, in der Recheneinheit PC ein Expertensystem zu verwenden, dessen Wissen mit den möglichen Fehlstellen und deren Charakteristiken angereichert ist, damit eine selbständige Analyse durch das System vorgenommen werden kann. In einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung ist das Expertensystem derart ausgebildet, dass aufgrund der neu detektierten Fehlstellen das interne Wissen angepasst wird, d.h., dass das Expertensystem lernfähig ist. Eine weitere Ausfuhrungsform der Erfindung besteht darin, dass mehr als eine, vorzugsweise zwei Antennen zum Empfangen von elektromagnetischen Signalen vorgesehen sind. Damit wird ein Richteffekt erreicht, d.h. aufgrund der gemessenen Signale kann gesagt werden, wo sich die Quelle der Funkenbildung befindet. Für jede Antenne kann eine vollständige Messvorrichtung der beschriebenen Art vorgesehen sein. Denkbar und vorzuziehen ist jedoch auch eine Ausführungsvariante, bei der die Messvorrichtung mit der entsprechenden Anzahl Kanälen ausgestattet ist, wobei die Möglichkeit besteht, dass nur für die über die eine Antenne empfangenen Signale ein schneller und ein langsamer Kanal vorgesehen ist und für die über die andere Antenne empfangenen Signale nur ein langsamer Kanal vorgesehen ist.In particular for a fully automatic signal analysis, it is provided to use an expert system in the computing unit PC, the knowledge of which is enriched with the possible defects and their characteristics, so that the system can carry out an independent analysis. In a further embodiment of the invention, the expert system is designed such that the internal knowledge is adapted on the basis of the newly detected defects, that is to say that the expert system is capable of learning. Another embodiment of the invention consists in that more than one, preferably two antennas are provided for receiving electromagnetic signals. A directional effect is thus achieved, ie it can be said on the basis of the measured signals where the source of the spark is located. A complete measuring device of the type described can be provided for each antenna. However, an embodiment variant is also conceivable and preferable in which the measuring device is equipped with the appropriate number of channels, with the possibility that only a fast and a slow channel is provided for the signals received via one antenna and for the others via the other Antenna received signals only a slow channel is provided.
Die erfindungsgemässe Messvorrichtung lässt sich nicht nur zur Detektion von Fehlstellen bei Freileitungen einsetzen. Es hat sich gezeigt, dass sich die erfindungsgemässe Vorrichtung auch zur Detektion von elektrischen Funken allgemein vorzüglich eignet. Daraus ergeben sich eine Reihe von Anwendungsgebieten wie beispielsweise die Detektion von Funken bei Elektromotoren, bei Generatoren zur Erzeugung von elektrischer Energie oder bei Fahrdrahtleitungen d.h. bei ungenügendem Kontakt der Fahrdrahtleitung durch den Stromabnehmerbügel .The measuring device according to the invention can be used not only for the detection of defects in overhead lines. It has been shown that the device according to the invention is generally also particularly suitable for the detection of electrical sparks. This results in a number of areas of application such as the detection of sparks in electric motors, in generators for generating electrical energy or in contact wire lines i.e. if there is insufficient contact of the contact wire line through the current collector bracket.
Mit der erfindungsgemässen Messvorrichtung wird des weiteren das Anwendungsgebiet VerkehrsZählung erschlossen, indem vorbeifahrende Fahrzeuge aufgrund der Zündfunken detektiert werden. Die Verwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung zur VerkehrsZählung überzeugt besonders wegen dem geringen Installationsaufwand, denn herkömmliche Geräte benötigen durchwegs einen hohen Installationsaufwand. So sind Drähte in die Strassenbelagsoberflache einzulassen oder auf dieser zu montieren. Bei der erfindungsgemässen Messvorrichtung erschöpft sich die Installation im einfachen Plazieren am jeweiligen Strassenrand. Darüber hinaus sind mit der erfindungsgemässen Messvorrichtung auch zusätzliche Angaben über die vorbeifahrenden Fahrzeugen ermittelbar. So kann über das Zündmuster auf den Motorentyp und über diesen auf den Fahrzeugtyp geschlossen werden.With the measuring device according to the invention, the field of application traffic counting is further opened up by passing vehicles due to the ignition sparks can be detected. The use of the device according to the invention for traffic counting is particularly convincing because of the low installation effort, because conventional devices consistently require a high installation effort. For example, wires have to be embedded in or mounted on the surface of the road surface. With the measuring device according to the invention, the installation is exhausted by simply placing it on the respective roadside. In addition, with the measuring device according to the invention, additional information about the passing vehicles can also be determined. The ignition type can be used to infer the engine type and the vehicle type.
Der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass die Verwendung von zwei oder mehr Antennen auch bei den vorstehend genannten Anwendungen äusserst vorteilhaft ist . So können zum Beispiel bei der Überprüfung von Grossmotoren allfällige Fehlstellen direkt lokalisiert werden. For the sake of completeness, it is pointed out that the use of two or more antennas is also extremely advantageous in the aforementioned applications. For example, when checking large engines, any defects can be localized directly.

Claims

Patentansprüche; Claims;
1. Verfahren zur Überprüfung von elektrischen Freileitungen, wobei das Verfahren darin besteht,1. A method for checking electrical overhead lines, the method consisting in
dass elektromagnetische Signale in der Nähe der Freileitung über eine Antenne (A) gemessen und aufgezeichnet werden,that electromagnetic signals in the vicinity of the overhead line are measured and recorded via an antenna (A),
dass die aufgezeichneten Signale in mindestens zwei Frequenzbändern analysiert werden,that the recorded signals are analyzed in at least two frequency bands,
dass die Signalanalyse im Frequenz- und/oder im Zeitbereich erfolgt, wobei aufgrund der durch die Analyse erhaltenen Resultate Fehlstellen an der Freileitung ermittelt werden, undthat the signal analysis takes place in the frequency and / or in the time domain, defects in the overhead line being determined on the basis of the results obtained by the analysis, and
dass Mittel (GPS) zur Bestimmung der aktuellen Position der Antenne (A) in bezug auf die Freileitung vorgesehen sind.that means (GPS) are provided for determining the current position of the antenna (A) with respect to the overhead line.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Mitteln (GPS) bestimmte aktuelle Position der Antenne (A) mit den gemessenen elektromagnetischen Signalen aufgezeichnet werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the current position of the antenna (A) determined with the means (GPS) is recorded with the measured electromagnetic signals.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die gemessenen elektromagnetischen Signale und die mit den Mitteln (GPS) bestimmte aktuelle Position der Antenne (A) vor dem Aufzeichnen und/oder vor dem Analysieren digitalisiert werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the measured electromagnetic signals and the current with the means (GPS) determined The position of the antenna (A) can be digitized before recording and / or before analysis.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Aufzeichnung der gemessenen elektromagnetischen Signale in mindestens zwei Kanälen erfolgt, die unterschiedliche Abtastraten aufweisen, wobei die Daten der gemessenen Signale derart markiert werden, dass eine zeitliche Zuordnung der mindestens zwei Kanäle vorgenommen werden kann.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the recording of the measured electromagnetic signals takes place in at least two channels which have different sampling rates, the data of the measured signals being marked such that a temporal assignment of the at least two channels can be made.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten des Kanals bzw. der Kanäle mit tieferer Abtastrate einer kontinuierlichen Analyse unterworfen werden und dass die Daten des Kanals bzw. der Kanäle mit höherer Abtastrate nur bei einer Detektion eines vorgegebenen Ereignisses aufgezeichnet und/oder einer Analyse unterworfen werden.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the data of the channel or channels with a lower sampling rate are subjected to a continuous analysis and that the data of the channel or channels with a higher sampling rate are recorded only when a predetermined event is detected and / or subjected to an analysis.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass synchron zu den aufgezeichneten elektromagnetischen Signalen zusätzliche Informationen, vorzugsweise gesprochener Text, Zeitangaben, Ortsangaben topographische Gegebenheiten, etc. aufgezeichnet werden.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that additional information, preferably spoken text, times, locations, topographical conditions, etc. are recorded synchronously with the recorded electromagnetic signals.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund der Analysen mit Hilfe eines Expertensystems die Art einer detektierten Fehlstelle an der Freileitung bestimmt wird. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the type of a detected fault on the overhead line is determined based on the analyzes with the help of an expert system.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Expertensystem ein Expertenwissen aufweist, das aufgrund von vorangehenden Fehlstellenanalysen adaptiert bzw. verbessert wird.8. The method according to claim 7, characterized in that the expert system has expert knowledge which is adapted or improved on the basis of previous fault analysis.
9. Messvorrichtung, welche eine Messeinheit (ME) und mindestens eine mit dieser verbindbaren Antenne (A) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (ME) mindestens zwei Kanäle aufweist, in denen die über eine der Antennen (A) empfangenen elektromagnetischen Signale verarbeitbar sind, und dass mindestens eine Schnittstelleneinheit (SEI, SE2) vorgesehen ist, an welche die in den mindestens zwei Kanälen verarbeiteten elektromagnetischen Signale übertragbar sind.9. Measuring device which comprises a measuring unit (ME) and at least one antenna (A) which can be connected thereto, characterized in that the measuring unit (ME) has at least two channels in which the electromagnetic signals received via one of the antennas (A) can be processed and that at least one interface unit (SEI, SE2) is provided, to which the electromagnetic signals processed in the at least two channels can be transmitted.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass einer der mindestens zwei Kanäle mindestens eine Filtereinheit (TP, HP) , mindestens eine Analog/Digital- Wandlereinheit (ADL, ADH1, ADH2) und mindestens eine SchnittStelleneinheit (SEI, SE2) aufweist, wobei die Filtereinheit (TP, HP) über die Analog/Digital- Wandlereinheit (ADL, ADH1, ADH2) mit der Schnittstelleneinheit (SEI, SE2) verbindbar ist.10. The device according to claim 9, characterized in that one of the at least two channels has at least one filter unit (TP, HP), at least one analog / digital converter unit (ADL, ADH1, ADH2) and at least one interface unit (SEI, SE2), the filter unit (TP, HP) can be connected to the interface unit (SEI, SE2) via the analog / digital converter unit (ADL, ADH1, ADH2).
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass den Filtereinheiten (TP, HP) ein Signalsplitter (SP) vorgeschaltet ist, der die von der Antenne (A) empfangenen Signale in zwei Kanäle aufteilt . 11. The device according to claim 9 or 10, characterized in that the filter units (TP, HP) is preceded by a signal splitter (SP) which divides the signals received by the antenna (A) into two channels.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kanal in zwei Unterkanäle unterteilt ist, die je eine Analog/Digital-Wandlereinheit (ADH1, ADH2) aufweisen.12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the second channel is divided into two subchannels, each having an analog / digital converter unit (ADH1, ADH2).
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Messeinheit (ME) Mittel (GPS) zur Ortsbestimmung, vorzugsweise in Form des satelitengestutzten Global Positioning Systems, vorgesehen sind.13. Device according to one of claims 9 to 12, characterized in that means (GPS) for determining the location, preferably in the form of the satellite-based global positioning system, are provided in the measuring unit (ME).
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelleneinheiten (SEI, ..., SE3) standardisierte Schnittstellen sind, an die eine Recheneinheit (PC) , vorzugsweise ein handelsüblicher Computer, anschliessbar ist.14. Device according to one of claims 9 to 13, characterized in that the interface units (SEI, ..., SE3) are standardized interfaces to which a computing unit (PC), preferably a commercially available computer, can be connected.
15. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der15. Use of the device according to one of claims 9 to 14 for performing the method according to one of the
Ansprüche 1 bis 8.Claims 1 to 8.
16. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14 zur Funkendetektion, insbesondere zur Detektion von Störungen beim Rundfunk, zur Funkendetektion bei16. Use of the device according to one of claims 9 to 14 for spark detection, in particular for the detection of radio interference, for spark detection
Elektromotoren, bei Fahrdrahtleitungsübergängen und bei Generatoren zur Erzeugung von elektrischer Energie.Electric motors, in contact wire line transitions and in generators for generating electrical energy.
17. Verwendung nach Anspruch 16 zur VerkehrsZählung im Strassenverkehr. 17. Use according to claim 16 for traffic counting in road traffic.
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