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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur
Feststellung des Orts, an welchem ein Fehler einer
elektrischen Starkstromkabelleitung auftritt, unter
Verwendung eines Temperaturverteilungssensors, und
insbesondere eines Raman-Rückstreuungs-Faseroptik-
Temperaturverteilungssensors, und betrifft insbesondere eine
Anordnung, bei welcher eine Faseroptik eines
Temperaturdetektors eines Temperaturverteilungssensors
entlang einer elektrischen Starkstromkabelleitung ausgelegt
wird.
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Vor kurzem wurde als System zur Erfassung des Orts, an
welchem eine Störung wie beispielsweise ein Erdschluß bei
einer elektrischen Starkstromkabelleitung auftritt (ein
Kurzschluß zwischen einer elektrischen Starkstromkabelleitung
und Erde infolge eines Zusammenbruchs des Isolators der
elektrischen Starkstromkabelleitung) ein System entwickelt,
welches eine Raman-Rückstreuungs-Faseroptik-
Temperaturverteilungssensor verwendet, wie beispielsweise in
der veröffentlichten, ungeprüften japanischen Patentanmeldung
Nr. 1-267428 beschrieben. Genauer gesagt kann der Raman-
Rückstreuungs-Faseroptik-Temperaturverteilungssensor eine
Temperaturverteilung in der Längsrichtung einer Faseroptik
mit Hilfe eines Temperaturdetektors messen. Wenn die
Faseroptik entlang einem elektrischen Starkstromkabel
ausgelegt wird, wird eine Position auf der elektrischen
Starkstromkabelleitung festgestellt, an welcher die
Temperatur infolge einer Störung wie beispielsweise eines
Erdschlußes ansteigt, um den Ort des Auftretens der Störung
festzustellen.
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Die Grundlagen zur Messung einer Temperaturverteilung durch
den voranstehend geschilderten Raman-Rückstreuungs-
Faseroptik-Temperaturverteilungssensor sind nachstehend
angegeben. Wenn Licht in eine Faseroptik eintritt, wird das
Licht gestreut, infolge der kleinen Schwankungen des
Brechungsindex der Faseroptik, infolge von Absorption, oder
infolge einer erneuten Aussendung von Licht durch Moleküle
oder Atome der Faseroptik. Als Streulicht tritt Rayleigh-
Streulicht auf, welches dieselbe Wellenlänge wie das
auffallende Licht aufweist, sowie Raman-Rückstreulicht,
dessen Wellenlänge sich von jeder des einfallenden Lichts
unterscheidet. Das letztgenannte Raman-Rückstreulicht wird
durch thermische Schwingungen von Molekülen oder Atomen der
Faseroptik hervorgerufen, und seine Intensität hängt
wesentlich von der Temperatur ab. Wenn gepulstes Licht mit
einer bestimmten Wellenlänge (normalerweise ein Laserimpuls)
als einfallendes Licht eingesetzt wird, wird daher die
Verzögerung eines Zeitraums erfaßt, bis das Licht als
Streulicht zurückkehrt, und wird die Intensität des Raman-
Rückstreulichts erfaßt, wodurch die Temperaturen der Orte der
Faseroptik in den jeweiligen Richtungen gemessen werden
können.
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Beim Verlegen einer elektrischen Starkstromkabelleitung
werden im allgemeinen elektrische Starkstromkabel mit
vorbestimmter Länge (Einheitskabel) aufeinanderfolgend
miteinander verbunden. Daher sind entlang der elektrischen
Starkstromkabelleitung immer Verbindungsabschnitte vorhanden.
Zur Wartung des elektrischen Starkstromkabels wird allerdings
selten die Wartung und Überwachung der gesamten elektrischen
Starkstromkabelleitung über eine große Entfernung erreicht.
Normalerweise wird die elektrische Starkstromkabelleitung in
mehrere Wartungsabschnitte aufgeteilt, und wird die Wartung
der jeweiligen Wartungsabschnitte durch anderes
Abschnittsoder Wartungsperson durchgeführt, das verantwortlich ist. In
diesem Fall wird normalerweise eine Grenze
(Wartungsgrenzpunkt) zwischen den Wartungsabschnitten am
Verbindungsabschnitt der elektrischen Starkstromkabel
festgelegt.
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Als konventionelles Verfahren zum Verlegen einer Meß-
Faseroptik entlang einer elektrischen Starkstromkabelleitung,
um in der Praxis ein Meßsystem zur Erfassung des Ortes, an
welchem ein Fehler einer elektrischen Starkstromleitung
auftritt, unter Verwendung des voranstehend geschilderten
Faseroptik-Temperaturverteilungssensors einzusetzen wird
daher ein Verfahren eingesetzt, wie es in Figur 1 gezeigt
ist.
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In Figur 1 weist eine elektrische Starkstromkabelleitung 1
mehrere Einheitskabel 3A, 3B, 3C und 3D auf, die miteinander
in Reihe über Verbindungsabschnitte 2A, 2B und 2C geschaltet
sind. Die elektrische Starkstromkabelleitung 1 ist in mehrere
Wartungsabschnitte 4A bis 4D an den Mittenorten der
Verbindungsabschnitte 2A bis 2C als Grenzen an den jeweiligen
Einheitskabeln 3A bis 3D unterteilt. Unabhängige Faseroptiken
5A, 5B, 5C und 5D werden jeweils entlang den Einheitskabeln
3A, 3B, 3C und 3D an den Einheitskabeln 3A bis 3D der
Wartungsabschnitte 4A bis 4D ausgelegt. Die Enden der
Faseroptiken 5A bis 5D werden jeweils an
Temperaturverteilungssensor-Verarbeitungseinheiten 6A bis 6D
angeschlossen, die wiederum mit einem Host-Computer 9
verbunden sind.
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Bei einem wie voranstehend geschildert aufgebauten System
kann eine Temperaturspitzenposition auf der elektrischen
Starkstromkabelleitung, also der Ort des Auftretens einer
Störung wie beispielsweise eines Erdschlusses der
elektrischen Starkstromkabelleitung, an jedem der jeweiligen
Einheitskabel erfaßt werden, also an den jeweiligen
Wartungsabschnitten.
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Da die Abteilungen oder Personen, die für die Wartung und
Überwachung verantwortlich sind, wie voranstehend
geschildert, in den jeweiligen Wartungsabschnitten entlang
der elektrischen Starkstromkabelleitung verschieden sind, ist
es erforderlich zu wissen, wo eine Störung in den
Wartungsabschnitten erzeugt wird, und es ist besonders
erforderlich, exakt festzustellen, wo in den benachbarten
Wartungsabschnitten in der Nähe der Grenze zwischen den
Wartungsabschnitten eine Störung auftritt. Andererseits ist
häufig die Grenze zwischen den Wartungsabschnitten an den
Verbindungsabschnitt der Einheitskabel angeordnet. Die
Häufigkeit des Auftretens einer Störung wie beispielsweise
eines Erdschlusses an den Verbindungsabschnitten der
Einheitskabel ist deutlich höher als an den normalen
Abschnitten des elektrischen Starkstromkabels. Daher besteht
ein starkes Bedürfnis nach einer Verbesserung der
Meßgenauigkeit für das Auffinden des Fehlerauftrittsorts des
Verbindungsabschnitts der Einheitskabel.
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Der Raman-Rückstreuungs-Faseroptik-
Temperaturverteilungssensor kann recht genau die
Spitzentemperaturposition infolge seiner Eigenschaften
feststellen, und ein Meßsystem für das Auffinden des
Fehlerorts einer elektrischen Starkstromkabelleitung unter
Verwendung des Temperatursensors kann recht genau den
Auftrittsort eines Fehlers wie beispielsweise eines
Erdschlusses feststellen. Allerdings ist es noch nicht
ausreichend, genau festzustellen, zu welchem Abschnitt auf
welcher Seite in der Nähe der Grenze zwischen den
Wartungsabschnitten der Fehlerauftrittsort gehört, wie
voranstehend geschildert wurde, und ist es insbesondere noch
nicht ausreichend in bezug auf eine exakte Erfassung des
Fehlerauftrittsorts an den Verbindungsabschnitten der
Einheitskabel, an welchen häufig eine Störung auftritt.
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Die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 geben die
Anordnung von Figur 1 wieder.
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JP-A-59 131 177 zeigt einen Störungsdetektor mit einem
Aufbewahrungsteil für eine überschüssige Länge einer Faser.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher in der
Bereitstellung einer Meß-Faseroptik-Verlegeanordnung für ein
Meßsystem zur Erfassung des Störungsauftrittsorts einer
elektrischen Starkstromkabelleitung, welches die voranstehend
geschilderten Probleme des konventionellen Systems überwinden
kann, und exakt den Ort des Auftretens eines Fehlers wie
beispielsweise eines Erdschlusses in der Nähe eines
Grenzortes zwischen Wartungsabschnitten einer elektrischen
Starkstromkabelleitung oder an einem Verbindungsabschnitt
zwischen Einheitskabeln feststellen kann.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Faseroptik-
Verlegeanordnung für ein Meßsystem für den Auftrittsort einer
Störung einer elektrischen Starkstromkabelleitung zur
Erfassung eines Störungsauftrittsorts mittels Verlegung einer
Faseroptik eines Temperaturdetektors eines Raman-
Rückstreuungs-Faseroptik-Temperaturverteilungs sensors
entlang
einer elektrischen Starkstromkabelleitung und Messung einer
Temperaturanstiegsposition der Starkstromkabelleitung zur
Verfügung gestellt, dadurch gekennzeichnet, daß unabhängige
Faseroptiken entlang der elektrischen Starkstromkabelleitung
ausgelegt werden, und ein Abschnitt einer der Faseroptiken
bei der Verlegung überlagert einem Abschnitt einer
benachbarten Faseroptik ausgelegt wird.
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Bei der Faseroptik-Verlegeanordnung gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Abschnitt
der Meß-Faseroptik, der entlang dem Kabel eines der beiden
benachbarten Abschnitte ausgelegt wird, dem Abschnitt der
Faseroptik überlagert, der entlang dem Kabel der anderen
Abschnitte in einem Bereich in der Nähe der Grenze
(nachstehend als "Grenzbereich" bezeichnet) der elektrischen
Starkstromkabelleitung ausgelegt wird. Wenn daher eine
Temperaturerhöhung infolge einer Störung wie beispielsweise
eines Erdschlusses in dem Grenzbereich auftritt, kann die
Spitzentemperaturposition, also der Fehlerauftrittsort, durch
die beiden unterschiedlichen Faseroptiken festgestellt
werden. Wenn der Fehlerauftrittsort durch die beiden
unterschiedlichen Faseroptiken festgestellt wird, wird daher
die Meßgenauigkeit wesentlich erhöht, verglichen mit jenem
Fall, in welchem der Vorfall nur durch eine Faseroptik erfaßt
wird. Selbst wenn die Spitzentemperaturposition, die durch
eine Faseroptik erhalten wird, nicht immer deutlich vorhanden
ist, kann sie durch Überlagerung der Daten von den beiden
Faseroptiken geklärt werden, und selbst dann, wenn die
Spitzentemperatur-Positionsdaten, die von der Faseroptik
erhalten werden, von der tatsächlichen Position abweichen,
kann ein Fehler durch Mittlung der Positionsdaten verringert
werden, die von den beiden Faseroptiken erhalten werden.
Daher kann der Fehlerauftrittsort in dem Grenzbereich exakt
festgestellt werden, und es kann genau bestimmt werden, zu
welchem der Abschnitte der Fehlerauftrittsort gehört.
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Bei der Faseroptik-Verlegeanordnung gemäß einer zweiten
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
der Abschnitt der Meß-Faseroptik, der entlang dem einen der
benachbarten Einheitskabel verlegt wird, überlagert auf dem
Abschnitt der Meß-Faseroptik verlegt, der entlang dem anderen
der Einheitskabel verlegt wird, an jedem der
Verbindungsabschnitte der elektrischen
Starkstromkabelleitung, die mehrere Einheitskabel aufweist,
die über die Verbindungsabschnitte in Reihe geschaltet sind.
Wenn ein Temperaturanstieg infolge einer Störung wie
beispielsweise eines Erdschlusses an dem Verbindungsabschnitt
der Einheitskabel auftritt, wird daher die
Spitzentemperaturposition, also der Fehlerauftrittsort, durch
die beiden unterschiedlichen Faseroptiken festgestellt,
wodurch exakt der Fehlerauftrittsort in dem
Verbindungsabschnitt bestimmt wird.
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In der Praxis werden bei einer elektrischen
Starkstromkabelleitung die Verbindungsabschnitte der
Einheitskabel häufig zur Grenze zwischen den
Wartungsabschnitten, wie bereits voranstehend erwähnt wurde.
In diesem Fall wird daher die Erfassung des
Fehlerauftrittsorts in dem Grenzbereich durch die beiden
Faseroptiken bei der ersten Zielrichtung der vorliegenden
Erfindung äquivalent zur Erfassung des Fehlerauftrittsorts in
dem Verbindungsabschnitt durch die beiden Faseroptiken gemäß
der zweiten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung. Anders
ausgedrückt kann in diesem Fall der Auftrittsort eines
Fehlers wie beispielsweise eines Erdschlusses exakt in dem
Abschnitt des Grenzbereiches und ebenso im
Verbindungsabschnitt erfaßt werden.
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Die Erfindung wird noch besser anhand der nachstehenden, ins
einzelne gehenden Beschreibung im Zusammenhang mit den
beigefügten Zeichnungen verständlich. Es zeigt:
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Figur 1 eine schematische Ansicht eines Beispiels für eine
Meß-Faseroptik-Verlegeanordnung für ein
konventionelles Fehlerauftrittsort-Meßsystem für
ein elektrisches Starkstromkabel;
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Figur 2 eine schematische Ansicht einer Gesamtanordnung
einer Ausführungsform einer Meß-Faseroptik-
Verlegeanordnung für ein Fehlerauftrittsort-
Meßsystem für eine elektrische
Starkstromkabelleitung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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Figur 3A und 3B jeweils Vorderansichten eines wesentlichen
Abschnitts der in Figur 2 gezeigten
Ausführungsform;
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Figur 4 ein Blockschaltbild einer Anordnung einer
Verarbeitungseinheit, die für das
Fehlerauftrittsort-Meßsystem für eine elektrische
Starkstromkabelleitung gemäß Figur 2 verwendet
wird;
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Figur 5 und 6 Vorderansichten jeweils eines wesentlichen
Abschnitts anderer Ausführungsformen für die Meß-
Faseroptik-Verlegeanordnung von Figur 2;
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Figur 7 eine schematische Ansicht einer Gesamtanordnung
einer anderen Ausführungsfom einer Meß-Faseroptik-
Verlegeanordnung für ein Fehlerauftrittsort-
Meßsystem für eine elektrische
Starkstromkabelleitung;
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Figur 8 ein Blockschaltbild einer Anordnung einer
Verarbeitungseinheit, die bei dem
Fehlerauftrittsort-Meßsystem für eine elektrische
Starkstromkabelleitung von Figur 7 verwendet wird;
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Figur 9 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der
Längsposition der Faseroptik der Anordnung gemäß
Figur 7 und der Meßtemperatur zeigt;
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Figur 10 eine schematische Ansicht einer weiteren
Ausführungsform der Meß-Faseroptik-Verlegeanordnung
von Figur 7;
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Figur 11 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der
Längsposition der Faseroptik der Anordnung gemäß
Figur 10 und der Meßtemperatur zeigt;
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Figur 12 eine schematische Ansicht einer weiteren
Ausführungsform für die Meß-Faseroptik-
Verlegeanordnung gemäß Figur 7;
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Figur 13 eine schematische Ansicht der Gesamtanordnung einer
anderen Ausführungsform einer Meß-Faseroptik-
Verlegeanordnung für ein Fehlerauftrittsort-
Meßsystem für eine elektrische
Starkstromkabelleitung;
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Figur 14 ein Blockschaltbild einer Anordnung einer
Verarbeitungseinheit, die bei dem
Fehlerauftrittsort-Meßsystem für eine elektrische
Starkstromkabelleitung gemäß Figur 13 verwendet
wird;
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Figur 15 eine Darstellung der Beziehung zwischen der
Längsposition der Faseroptik der Anordnung gemäß
Figur 13 und der Meßtemperatur;
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Figur 16 bis 18 Vorderansichten verschiedener Beispiele für
einen wesentlichen Abschnitt der Meß-Faseroptik-
Verlegeanordnung von Figur 13; und
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Figur 19 eine schematische Ansicht der anderen
Ausführungsform der Meß-Faseroptik-Verlegeanordnung
von Figur 13. Die Figuren 7 bis 19 zeigen nicht
sämtliche Merkmale der Erfindung.
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Figur 2 zeigt schematisch die Gesamtanordnung einer
Ausführungsform gemäß einer ersten und einer zweiten
Zielrichtung der vorliegenden Erfindung.
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In Figur 2 weist eine elektrische Starkstromkabelleitung 1,
ähnlich wie bei dem in Figur 1 gezeigten Stand der Technik,
mehrere Einheitskabel 3A bis 3D auf, die miteinander in Reihe
über Verbindungsabschnitte 2A, 2B und 2C geschaltet sind. Die
elektrische Starkstromkabelleitung 1 ist in mehrere
Wartungsabschnitte 4A bis 4D an den Zentren der
Verbindungsabschnitte 2A bis 2C als Abschnittsgrenzen 7A bis
7C unterteilt. Daher werden die Verbindungsabschnitte 2A bis
2C jeweils zu Grenzbereichen 8A bis 8C der Abschnitte.
Faseroptiken 5A bis 5D sind jeweils entlang den
Einheitskabeln 3A bis 3D der Wartungsabschnitte 4A bis 4D an
den Einheitskabeln 3A bis 3D ausgelegt. Die Faseroptiken 5A
bis 5D sind jeweils an Temperaturverteilungssensor-
Meßeinheiten 6A bis 6D angeschlossen, die wiederum mit einem
Host-Computer 9 verbunden sind. Faseroptiken 5a bis 5d sind
jeweils an den Abschnitten, also den Endabschnitten oder den
Anfangs-Verlegungsabschnitten ausgelegt, so daß sie entlang
der elektrischen Starkstromkabelleitung 1 entlang den
Verbindungsabschnitten 2A bis 2C, also den Grenzbereichen 8A
bis 8C verlaufen. Daher sind zwei Faseroptiken jeweils
entlang den Verbindungsabschnitten 2A bis 2C ausgelegt, also
den Grenzbereichen 8A bis 8C. Im einzelnen sind die Anfangs-
Verlegeabschnitte beider Faseroptiken 5A und 5B oder 5C und
5D für die elektrische Starkstromkabelleitung 1 so
überlagert, daß sie an dem Verbindungsabschnitt 2A (also dem
Abschnitts-Grenzbereich 8A) oder dem Verbindungsabschnitt 2C
(also dem Abschnitts-Grenzbereich 8c) entlang der
elektrischen Starkstromkabelleitung 1 verlaufen, wie in Figur
3A gezeigt ist, und die Enden beider Faseroptiken 5B und 5C
sind so überlagert, daß sie an dem Verbindungsabschnitt 2B
(also dem Abschnitts-Grenzbereich 8B) verlaufen, wie in Figur
3B gezeigt ist.
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Anordnungen von Temperaturverteilungssensor-
Bearbeitungseinheiten 6A bis 6D, die jeweils an die
Faseroptiken 5A bis 5D angeschlossen sind, können ebenso wie
übliche Anordnungen ausgebildet sein, und weisen
normalerweise einen Aufbau wie in den Figuren 3A und 3B
gezeigt auf. Genauer gesagt senden die Verarbeitungseinheiten
6A bis 6D Laserimpulslicht als einfallendes Licht zu den
Faseroptiken 5A bis 5D aus, isolieren Raman-Rückstreulicht,
welches von den Faseroptiken zurückkehrt, führen eine
Fotodetektion des Raman-Rückstreulichts durch, und verstärken
und mitteln dieses Licht. Wie in Figur 4 gezeigt ist, weist
jede Bearbeitungseinheit eine Laserlichtquelle 10 auf, um die
Schwingung eines Laserlichtimpulses als einfallendes Licht
auf die Faseroptik zu erzeugen, eine Treiberschaltung 11 zum
Treiben der Laserlichtquelle 10, eine Verzweigungseinheit 12
zum Abtrennen von Raman-Rückstreulicht von reflektiertem
Streulicht, welche von jeder der Faseroptiken 5A bis 5D
zurückkehren, ein Kantenfilter 13 zum Abschneiden der
Lichtanteile mit Ausnahme des Raman-Lichtes in dem Raman-
Rückstreulicht, einen Fotodetektor 14 zur Umwandlung des
Raman-Rückstreulichts, welches von dem Kantenfilter 13
durchgelassen wird, in ein elektrisches Signal, einen
Verstärker 15 zum Verstärken des elektrischen Signais vom
Fotodetektor 14, und eine Mittlungsschaltung 16 zur
Verbesserung des Signal/Rauschverhältnisses des elektrischen
Signals. Die Ausgangssignale der jeweiligen
Verarbeitungseinheiten 6A bis 6D (die Ausgangssignale der
Mittlungsschaltungen 16) werden dem Host-Computer 9
zugeführt, und von dem Host-Computer 9 wird ein Steuersignal
an jede der Verarbeitungseinheiten 6 angelegt. Der Host-
Computer 9 berechnet die Ausgangssignale von den
Verarbeitungseinheiten 6A bis 6D, um eine
Temperaturverteilung in der Längsrichtung der Faseroptiken 5A
bis 5D zu erhalten, und um darüber hinaus die
Spitzentemperaturposition zu erhalten, also den Auftrittsort
einer Störung wie beispielsweise eines Erdschlusses. Da zu
diesem Zeitpunkt wie voranstehend geschildert die Abschnitte
der beiden Faseroptiken so einander überlagert sind, daß sie
entlang den Verbindungsabschnitten 2A bis 2C (den Abschnitts-
Grenzbereichen 8A bis 8C) verlaufen, berechnet der Host-
Computer 9 die Daten, die aus den Signalen von den
Abschnitten der beiden Faseroptiken erhalten werden, und kann
exakt die Spitzentemperaturposition feststellen, also den
Auftrittsort einer Störung wie beispielsweise eines
Erdschlusses.
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Die konkrete Anordnung, in welcher die Faseroptiken 5A bis 5D
jeweils entlang den Einheitskabeln 3A bis 3D und den
Verbindungsabschnitten 2A bis 2C verlegt sind, kann frei
gewählt werden. Beispielsweise können, wie in den Figuren 3A
und 3B gezeigt ist, die Faseroptiken durch eine geeignete
Haltevorrichtung (nicht dargestellt) gehaltert werden, so daß
sie sich linear erstreckend entlang der Längsrichtung der
Einheitskabel und der Verbindungsabschnitte verlegt sind,
oder die Faseroptiken können gemäß Figur 5 spiralförmig auf
die elektrische Starkstromkabelleitung 1 aufgewickelt sein.
Die Tatsache, daß die Abschnitte der beiden Faseroptiken
einander überlagert sind, wenn sie entlang den
Verbindungsabschnitten 2A bis 2C verlegt sind, ist nicht auf
den Fall beschränkt, daß zwei Faseroptiken an derselben Seite
der Verbindungsabschnitte 2A bis 2C überlagert oder
nebeneinander angeordnet sind. Beispielsweise kann, wie in
Figur 6 gezeigt, auch eine solche Anordnung getroffen werden,
daß die Abschnitte der beiden Faseroptiken auf den
entgegengesetzten Oberflächen der Verbindungsabschnitte 2A
bis 2C angeordnet sind.
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Bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen, die in
den Figuren 2, 3A und 3B gezeigt sind, sind die Grenzen 7A
bis 7C in den Zentren der Verbindungsabschnitte 2A bis 2C
abgeordnet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf
diese besondere Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise
können die Grenzen 7A bis 7C an den Enden der
Verbindungsabschnitte 2A bis 2C angeordnet sein. In diesem
Fall können die Grenzbereiche 8A bis 8C normalerweise so
festgelegt sein, ähnlich wie bei der voranstehend
geschilderten Ausführungsform, daß sie aus den Bereichen
bestehen, die aus den Verbindungsabschnitten 2A bis 2C
bestehen. Alternativ hierzu können als Abschnittsbereiche
Bereiche einschließlich der Abschnitte an beiden Seiten der
Grenzen 7A bis 7C der Enden des Verbindnungsabschnitts 2A bis
2C festgelegt werden, also Bereiche einschließlich beider
Verbindungsabschnitte und der Enden der mit den
Verbindungsabschnitten verbundenen Einheitskabel.
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Darüber hinaus können die Grenzen 7A bis 7C an voneinander
unabhängigen Positionen in bezug auf die
Verbindungsabschnitte 2A bis 2C festgelegt werden. Da die
Grenzbereiche 8A bis 8C an von den Verbindungsabschnitten 2A
bis 2C getrennten Positionen angeordnet sind, unterscheidet
sich in diesem Fall eine derartige Ausführungsform von der
ersten und zweiten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung.
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Bei der Faseroptik-Verlegeanordnung für das Meßsystem für den
Fehlerauftrittsort einer elektrischen Starkstromkabelleitung
gemäß der ersten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung sind
die Abschnitte der beiden Meß-Faseroptiken der getrennten
Meßeinheiten so einander überlagert angeordnet, daß sie
entlang den Bereichen in der Nähe der Grenze der elektrischen
Starkstromkabelleitung verlaufen. Daher wird die
Spitzentemperaturposition, also der Auftrittsort einer
Störung wie beispielsweise eines Erdschlusses, durch die
beiden Faseroptiken der getrennten Meßeinheiten in den
Bereichen erfaßt, und daher kann die Position exakt
festgestellt werden, und aus diesem Grunde läßt sich einfach
feststellen, in welchem der benachbarten Abschnitte die
Störung auftritt.
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Bei der Meß-Faseroptik-Verlegeanordnung für das Meßsystem für
den Fehlerauftrittsort einer elektrischen
Starkstromkabelleitung gemäß der zweiten Zielrichtung der
vorliegenden Erfindung sind die beiden optischen Abschnitte
der getrennten Meßeinheiten einander so überlagert, daß sie
entlang den Verbindungsabschnitten der Einheitskabel der
elektrischen Starkstromkabelleitung verlaufen. Daher wird die
Spitzentemperaturposition, also der Auftrittsort einer
Störung wie beispielsweise eines Erdschlusses, durch die
beiden getrennten Faseroptiken an den Verbindungsabschnitten
festgestellt, und daher kann exakt das
Störungsauftrittssignal des Verbindungsabschnitts
festgestellt werden, bei welchem häufig eine Störung wie
beispielsweise ein Erdschluß auftritt.
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Figur 7 zeigt schematisch eine andere Anordnung.
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In Figur 7 weist eine elektrische Starkstromkabelleitung 1
mehrere Einheitskabel 3A bis 3C auf, die miteinander über
Verbindungsabschnitte 2A und 28 in Reihe geschaltet sind. Die
elektrische Starkstromkabelleitung 1 ist in mehrere
Wartungsabschnitte 4A bis 4C an den Zentren der
Verbindungsabschnitte 2A und 2B als Grenzen 7A und 7B
unterteilt. Daher werden die Verbindungsabschnitte 2A und 2B
jeweils zu einem Grenzbereich 8A bzw. 8B. Eine Faseroptik 5
ist entlang der gesamten elektrischen Starkstromkabelleitung
1 verlegt. Die Faseroptik 5 ist mit einer
Temperaturverteilungssensor-Bearbeitungseinheit 6 verbunden,
die wiederum an einen Host-Computer 9 angeschlossen ist. Die
Faseroptik 5 ist an dem Abschnitt der Längsrichtung
schleifenförmig im Zentralbereich des Verbindungsabschnitts
2A (also der Grenzfläche 8A) aufgewickelt, also an der Grenze
7A, so daß der Abschnitt als zusätzlicher Abschnitt 51
ausgebildet wird. Entsprechend ist die Faseroptik 5 an dem
Abschnitt der Längsrichtung schleifenförmig im Zentralbereich
des Verbindungsabschnitts 2B (also dem Grenzbereich 8B), also
an der Grenze 7B gewickelt, so daß dieser Abschnitt als
zusätzlicher Abschnitt 52 ausgebildet wird. Die
Zusatzabschnitte 51 und 52, die schleifenförmig gewickelt
sind, sind sämtlich von den Verbindungsabschnitten 2A und 2B
isoliert.
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Die Ausbildung der Temperaturverteilungssensor-
Bearbeitungseinheit 6, die an die Faseroptik 5 angeschlossen
ist, kann ebenso wie im Normalfall erfolgen, und ist
normalerweise so wie in Figur 8 gezeigt ausgebildet. Genauer
gesagt sendet die Bearbeitungseinheit 6 gepulstes Laserlicht
als einfallendes Licht auf die Faseroptik 5 aus, isoliert
Raman-Rückstreulicht, welches von der Faseroptik zurückkehrt,
führt einen Fotodetektion des Raman-Rückstreulichtes durch,
und verstärkt und mittelt dieses Licht. Wie in Figur 8
gezeigt ist, weist die Bearbeitungseinheit eine
Laserlichtquelle 10 auf, um einen Laserlichtimpuls als
einfallendes Licht auf die Faseroptik zum Schwingen zu
bringen, eine Treiberschaltung 11 zum Treiben der
Laserlichtquelle 10, ein Verzweigungsfilter 12 zum Trennen
von Raman-Rückstreulicht von reflektiertem Streulicht, welche
von der Faseroptik 5 zurückkehren, ein Kantenfilter 13 zum
Abschneiden der Lichtkomponenten mit Ausnahme des Raman-
Lichts in dem Raman-Rückstreulicht, einen Fotodetektor 14 zur
Umwandlung des von dem Kantenfilter 13 hindurchgelassenen
Raman-Rückstreulichts in ein elektrisches Signal, einen
Verstärker 15 zum Verstärken des elektrischen Signals von dem
Fotodetektor 14, und eine Mittlungsschaltung 16 zur
Verbesserung des Signal/Rauschverhältnisses des elektrischen
Signals. Das Ausgangssignal von der Bearbeitungseinheit 6
(das Ausgangssignal der Mittlungsschaltung 16) wird dem Host-
Computer 9 zugeführt, und von dem Host-Computer 9 wird ein
Steuersignal an die Bearbeitungseinheit 6 angelegt. Der Host-
Computer 9 führt eine Berechnung mit dem Ausgangssignal der
Bearbeitungseinheit 6 durch, um die Temperaturverteilung in
Längsrichtung der Faseroptik 5 zu erhalten, und um darüber
hinaus die Spitzentemperaturposition zu ermitteln, also den
Auftrittsort einer Störung wie beispielsweise eines
Erdschlusses. Da zu diesem Zeitpunkt wie voranstehend
geschildert die Zusatzabschnitte 51, 52 in den Abschnitten
der Faseroptik in Längsrichtung an den zentralen Positionen
der Verbindungsabschnitte 2A und 2B (den Grenzbereichen 8A
und 8B), also den Grenzen 7A und 7B vorgesehen sind,
speichert der Computer 9 vorher Daten bezüglich der Längen
der Zusatzabschnitte 51 und 52, und berechnet die von dem
Signal von der Faseroptik erhaltenen Daten, um die
Spitzentemperaturposition zu erhalten, also den Auftrittsort
einer Störung wie beispielsweise eines Erdschlusses, und kann
genau feststellen, an welcher der Seiten der Zentren der
Verbindungsabschnitte 2A und 2B (Grenzen 7A und 7B) diese
Position liegt. Wenn beispielsweise ein Temperaturspitzenwert
infolge eines Erdschlusses an der rechten Seite (an der Seite
des Wartungsabschnitts 4B) der Grenze 7A im Zentrum des
Verbindungsabschnitts 2A (des Grenzbereichs 8A) auftritt,
kann der Computer exakt feststellen, daß die
Spitzentemperaturposition P an der rechten Seite des
Zusatzabschnitts 51 der Faseroptik 5 liegt.
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Figur 10 zeigt eine weitere Ausführungsform.
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Bei der in Figur 10 dargestellten Ausführungsform sind
schleifenförmige Randabschnitte 51A, 51B; 52, 52B an den
Positionen entsprechend beiden Enden der
Verbindungsabschnitte 2A und 2B der Faseroptik 5 vorgesehen.
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Wenn bei dieser Ausführungsfom ein Temperaturspitzenwert in
der Nähe der Verbindungsabschnitte 2A und 28 auftritt, so
kann exakt festgestellt werden, zu welchem Ort innerhalb der
Verbindungsabschnitte 2A, 2B und außerhalb der
Verbindungsabschnitte 2A, 2B die Spitzentemperaturposition
gehört. Figur 11 zeigt die Beziehung zwischen der Position in
Längsrichtung der Faseroptik, wenn die
Spitzentemperaturposition P in dem Verbindungsabschnitt 2A
auftritt, und der Meßtemperatur.
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Figur 12 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die in den
Figuren 1 und 10 gezeigten Ausführungsformen kombiniert sind.
In diesem Falle werden schleifenförmige Zusatzabschnitte 51,
51A, 51B; 52, 52A, 52B an drei Positionen beider Enden der
Verbindungsabschnitte 2A und 2B (Grenzbereiche 8A und 8B) und
des Zentrums (Grenzen 7A und 7B) der Faseroptik 5
ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform kann einfach und
exakt festgestellt werden, ob die Spitzentemperaturposition
an der rechten oder linken Seite der Grenzen 7A und 7B liegt,
infolge des Vorhandenseins der Zusatzabschnitte 51 und 52 in
den Zentren der Verbindungsabschnitte 2A und 2B (Grenzen 7A
und 78), und kann darüber hinaus einfach und exakt
festgestellt werden, ob die Spitzentemperaturposition
innerhalb der Verbindungsabschnitte 2A und 2B oder außerhalb
der Verbindungabschnitte 2A und 2B liegt, infolge des
Vorhandenseins der Zusatzabschnitte 51A, SiB; 52A, 52B an
beiden Enden der Verbindungsabschnitte 2A und 2B zur gleichen
Zeit.
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Wie voranstehend geschildert sind bei der in Figur 7
dargestellten Ausführungsform die Grenzen 7A und 7B in den
Zentren der Verbindungsabschnitte 2A und 2B angeordnet. Diese
Ausführungsform kann jedoch abgeändert werden.
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Beispielsweise können die Grenzen 7A und 7B an den Enden der
Verbindungsabschnitte 2A und 2B vorgesehen sein. Um in diesem
Fall exakt festzustellen, an welcher Seite der Grenzen 7A und
7B die Spitzentemperaturposition liegt, ist es wünschenswert,
den Zusatzabschnitt der Faseroptik an den Grenzen der Enden
der Verbindungsabschnitte 2A und 2B vorzusehen.
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Darüber hinaus können die Grenzen 7A und 7B an Positionen
vorgesehen werden, die völlig unabhängig von den
Verbindungsabschnitten 2A und 2B sind. In diesem Fall
unterscheidet sich eine derartige Ausführungsform von den
voranstehend geschilderten Ausführungsformen.
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Bei der Meß-Faseroptik-Verlegeanordnung für das Meßsystem für
den Fehlerauftrittsort einer elektrischen
Starkstromkabelleitung ist der Zusatzabschnitt im
Längsabschnitt der Faseroptik zumindest in einem Abschnitt in
der Nähe der Grenze der elektrischen Starkstromkabelleitung
vorgesehen. Daraus ergibt sich eine hohe Meßgenauigkeit für
die Erfassung der Spitzentemperaturposition, also für den
Auftrittsort einer Störung wie beispielsweise eines
Erdschlusses in der Nähe der Grenze, und daher kann einfach
festgestellt werden, in welchen der benachbarten Abschnitte
die Störung hervorgerufen wird.
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Bei einer Meß-Faseroptik-Verlegeanordnung für das Meßsystem
für den Fehlerauftrittsort bei einer elektrischen
Starkstromkabelleitung gemäß einer weiteren Ausführungsform
ist der Zusatzabschnitt im Längsabschnitt der Faseroptik
zumindest an einem Abschnitt der Verbindungsabschnitte der
Einheitskabel der elektrischen Starkstromkabelleitung
vorgesehen. Daraus ergibt sich eine hohe Meßgenauigkeit für
die Spitzentemperaturposition, also den Auftrittsort einer
Störung wie beispielsweise eines Erdschlusses, in der Nähe
des Verbindungsabschnitts, und daher kann das Auftreten einer
Störung im Verbindungsabschnitt, in welchem häufig eine
Störung wie beispielsweise ein Erdschluß auftritt, exakt
ermittelt werden.
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Figur 13 zeigt schematisch eine weitere Anordnung.
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In Figur 13 weist eine elektrische Starkstromkabelleitung 1
mehrere Einheitskabel 3A bis 3C auf, die über
Verbindungsabschnitte 2A und 2B in Reihe geschaltet sind. Die
elektrische Starkstromkabelleitung 1 ist in mehrere
Wartungsabschnitte 4A bis 4C in den Zentren der
Verbindungsabschnitte 2A und 2B als Grenzen 7A und 7B
unterteilt. Daher werden die Verbindungsabschnitte 2A und 2B
jeweils zu Grenzbereichen 8A bzw. 8B. Eine Faseroptik 5
verläuft entlang der gesamten elektrischen
Starkstromkabelleitung 1. Die Faseroptik 5 ist an eine
Temperaturverteilungssensor-Bearbeitungseinheit 6
angeschlossen, die wiederum mit einem Host-Computer 9
verbunden ist. Zwei Abschnitte 51 und 52, die in einem
vorbestimmten Abstand in der Längsrichtung der Faseroptik 5
angeordnet sind, sind einander so überlagert, daß sie entlang
der Faseroptik 5 in dem Verbindungsabschnitt 2A (also in dem
Grenzbereich 8A) verlaufen. Mit anderen Worten wird, nachdem
die Faseroptik 5 in dem Abschnitt 51 entlang dem
Verbindungsabschnitt 2A verlegt wurde, ein Zusatzabschnitt 52
in einem vom Verbindungsabschnitt 2A isolierten Zustand
zurückgeführt, und wird erneut in dem Abschnitt 52 entlang
dem Verbindungsabschnitt 2A verlegt. Zwei Abschnitte 54 und
55, die in einem vorbestimmten Abstand in Längsrichtung der
Faseroptik 5 angeordnet sind, werden entsprechend einander so
überlagert, daß sie entlang dem Verbindungsabschnitt 2B (also
dem Grenzbereich 8B) verlaufen, und ein Zusatzabschnitt 56,
der entsprechend gegenüber dem Verbindungsabschnitt 2B
isoliert ist, wird zwischen den Abschnitten 54 und 55 der
Faseroptik 5 ausgebildet.
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Die Ausbildung der Temperaturverteilungssensor-
Bearbeitungseinheit 6, die an die Faseroptik 5 angeschlossen
ist, kann ebenso wie im Normalfall erfolgen, und ist
üblicherweise so in Figur 14 gezeigt ausgebildet. Genauer
gesagt sendet die Bearbeitungseinheit 6 gepulstes Laserlicht
als einfallendes Licht auf die Faseroptik 5 aus, isoliert
Raman-Rückstreulicht, welches von der Faseroptik zurückkehrt,
führt eine Fotodetektion des Raman-Rückstreulichts durch, und
verstärkt und mittelt dieses Licht. Wie in Figur 14 gezeigt
ist, weist die Bearbeitungseinheit eine Laserlichtquelle 10
auf, um einen Laserlichtimpuls als einfallendes Licht auf die
Faseroptik zum Schwingen zu bringen, eine Treiberschaltung 11
zum Treiben der Laserlichtquelle 10, eine Verzweigungseinheit
12 zum Abtrennen von Raman-Rückstreulicht von reflektiertem
Streulicht, welche von der Faseroptik 5 zurückkehren, ein
Kantenfilter 13 zum Abschneiden der Lichtkomponenten mit
Ausnahme des Raman-Lichts in dem Raman-Rückstreulicht, einen
Fotodetektor 14 zur Umwandlung des von dem Kantenfilter 13
hindurchgelassenen Raman-Rückstreulichtes in ein elektrisches
Signal, einen Verstärker 15 zum Verstärken des elektrischen
Signals von dem Fotodetektor 14, und eine Mittlungsschaltung
16 zur Verbesserung des Signal/Rauschverhältnisses des
elektrischen Signals. Das Ausgangssignal von der
Bearbeitungseinheit 6 (das Ausgangssignal der
Mittlungsschaltung 16) wird dem Host-Computer 9 zugeführt,
und von dem Host-Computer 9 wird ein Steuersignal an die
Bearbeitungseinheit 6 angelegt. Der Host-Computer 9 führt
eine Berechnung mit dem Ausgangssignal von der
Bearbeitungseinheit 6 durch, um die Temperaturverteilung in
Längsrichtung der Faseroptik 5 zu erhalten, und darüber
hinaus die Spitzentemperaturposition, also den Auftrittsort
einer Störung wie beispielsweise eines Erdschlusses zu
erhalten. Da zu diesem Zeitpunkt wie voranstehend geschildert
die beiden Abschnitte 51, 52; 54, 55, die unterschiedliche
Längen in Längsrichtung der Faseroptik aufweisen, einander so
überlagert angeordnet sind, daß sie wie voranstehend
geschildert entlang den Verbindungsabschnitten 2A und 2B (den
Grenzbereichen 8A und 8B) verlaufen, berechnet der Host-
Computer 9 die Daten, die aus dem Signal von den Abschnitten
der Faseroptik erhalten werden, und kann exakt die
Spitzentemperaturposition ermitteln, also den Auftrittsort
einer Störung wie beispielsweise eines Erdschlusses. Wenn
beispielsweise ein Temperaturspitzenwert in dem
Verbindungsabschnitt 2A (dem Grenzbereich 8A) infolge einer
Störung wie beispielsweise eines Erdschlusses auftritt, wie
in Figur 15 gezeigt, treten Temperaturspitzenwerte P1 und P2
an den beiden Abschnitten 51 und 52 der Faseroptik 5 auf.
Wenn daher der Host-Computer 9 vorher die Länge des
Zusatzabschnitts 53 und die Überlagerungslänge der Abschnitte
51 und 52 speichert, kann der Computer 9 die
Spitzentemperaturposition des Verbindungsabschnitts 2A
ermitteln.
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Die konkrete Anordnung, in welcher die Faseroptik 5 entlang
den Einheitskabeln 3A bis 3C und den Verbindungsabschnitten
2A und 2B verlegt wird, kann frei gewählt werden.
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Beispielsweise kann gemäß Figur 16 die Faseroptik 5 durch
geeignete Halterungsvorrichtungen (nicht gezeigt) linear
entlang der Längsrichtung der elektrischen
Starkstromkabelleitung gehaltert werden, oder gemäß Figur 17
spiralförmig auf die elektrische Starkstromkabelleitung
aufgewickelt werden. Die Überlagerung der beiden Abschnitte
der Faseroptik an den Verbindungsabschnitten 2A und 28, die
entlang der Faseroptik verlaufen, ist nicht auf jenen Fall
beschränkt, in welchem die Faseroptik zweifach an der selben
Seite der Verbindungsabschnitte 2A und 2B überlagert
angeordnet ist, oder die Abschnitte einander benachbart
angeordnet sind. Wie in Figur 18 gezeigt ist, kann auch eine
solche Anordnung getroffen werden, daß die Abschnitte der
Faseroptik an den entgegengesetzten Oberflächen der
Verbindungsabschnitte 2A und 2B angeordnet sind.
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Weiterhin sind bei der voranstehend geschilderten
Ausführungsfom die beiden Abschnitte 51, 52; 54, 55 der
Faseroptik 5 einander so überlagert angeordnet, daß sie
entlang dem Verbindungsabschnitt in 2A und 2B (den
Grenzbereichen 8a und 8b) verlaufen. Jedoch kann diese
Ausführungsform abgeändert werden.
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Es können beispielsweise drei oder mehr Abschnitte, die
unterschiedliche Längsrichtungen der Faseroptik aufweisen, so
überlagert sein, daß sie entlang den Verbindungsabschnitten
2A und 2B (den Grenzbereichen 8A und 8B) verlaufen.
Beispielsweise können, wie in Figur 19 gezeigt ist, drei
Abschnitte 51, 52 und 57 der Faseroptik 5 einander überlagert
entlang dem Verbindungsabschnitt 2A (den Grenzbereich 8A)
verlegt sein. Bei dem in Figur 19 gezeigten Beispiel ist kein
besonderer Zusatzabschnitt zwischen den Abschnitten 51, 52
und 57 der Faseroptik 5 vorgesehen.
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Bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform gemäß
Figur 13 sind die Grenzen 7A und 7B in den Zentren der
Verbindungsabschnitte 2A und 2B angeordnet. Allerdings kann
diese Ausführungsform auch abgeändert werden.
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Die Grenzen 7A und 7B können beispielsweise an den Enden der
Verbindungsabschnitte 2A und 2B angeordnet sein. In diesem
Fall können die Grenzbereiche 8A und 8B normal festgelegt
werden, ähnlich wie bei der voranstehend geschilderten
Ausführungsform, so daß sie dieselben Bereiche bilden wie die
Verbindungsabschnitte 2A und 2B. Alternativ hierzu können als
Grenzbereiche solche Bereiche einschließlich der Abschnitte
an beiden Seiten der Grenzen 7A und 7B an den Enden der
Verbindungsabschnitte 2A und 2B festgelegt werden, also
Bereiche, welche beide Verbindungsabschnitte und die Enden
der an die Verbindungsabschnitte angeschlossenen
Einheitskabel umfassen.
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Zusätzlich können die Grenzen 7A und 78 auch an voneinander
unabhängigen Positionen in bezug auf die
Verbindungsabschnitte 2A und 2B festgelegt werden. Da die
Grenzbereiche 8A und 8B an von den Verbindungsabschnitten 2A
und 2B getrennten Positionen vorgesehen sind, unterscheidet
sich in diesem Fall eine derartige Ausführungsform von
anderen Ausführungsformen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Faseroptik-Verleganordnung
für das Meßsystem für den Fehlerauftrittsort einer
elektrischen Starkstromkabelleitung sind die zwei oder mehr
Abschnitte derselben Faseroptiken, die unterschiedliche
Längsrichtungen aufweisen, einander so überlagert angeordnet,
daß sie entlang den Bereichen in der Nähe der Grenze der
elektrischen Starkstromkabelleitung verlaufen. Daher wird die
Spitzenposition, also der Auftrittsort einer Störung wie
beispielsweise eines Erdschlußes, durch die zwei oder mehr
Abschnitte der Faseroptik in den Bereichen ermittelt, und
daher kann die Position exakt festgestellt werden, und aus
diesem Grunde kann einfach ermittelt werden, in welchem der
benachbarten Abschnitte die Störung auftritt.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Faseroptik-
Verlegeanordnung für das Meßsystem für den Fehlerauftrittsort
einer elektrischen Starkstromkabelleitung sind die zwei oder
mehr Abschnitte derselben Faseroptik, die unterschiedliche
Längsrichtungen aufweisen, einander überlagert so angeordnet,
daß sie entlang den Verbindungsabschnitten der Einheitskabel
der elektrischen Starkstromkabelleitung verlaufen. Daher wird
die Spitzentemperaturposition, also der Auftrittsort einer
Störung wie beispielsweise eines Erdschlusses, durch die zwei
oder mehr Abschnitte der Faseroptik an den
Verbindungsabschnitten festgestellt, und daher kann exakt das
Fehlerauftrittssignal des Fehlerabschnitts festgestellt
werden, in welchem häufig eine Störung wie beispielsweise ein
Erdschluß auftritt.