Determinación de tipos y ubicaciones de fallas en líneas de cable usando OTDR

Un OTDR es un dispositivo basado en un microprocesador que le permite determinar la distancia a las ubicaciones de fallas e irregularidades en las líneas eléctricas, así como la naturaleza de estas fallas e irregularidades.

El principio de funcionamiento del reflectómetro se basa en la generación de un pulso corto de tensión de sondeo en el núcleo del cable y la recepción del pulso reflejado desde el lugar del daño (efecto de ondas incidentes y reflejadas en líneas con parámetros distribuidos). El dispositivo determina la distancia Lx a la falla durante el intervalo de tiempo tx entre los pulsos de sondeo y reflejados por la fórmula:

donde V es la velocidad de propagación de la onda a lo largo de la línea; c es la velocidad de la luz; y es el factor de truncamiento; e es la constante dieléctrica relativa.

El factor de acortamiento y muestra cuántas veces la velocidad de propagación del pulso en la línea es menor que la velocidad de su propagación en el aire.

La precisión de determinar la distancia a la ubicación del daño depende del valor elegido del factor de acortamiento.

Para algunos tipos de cables, se conoce el valor del factor de acortamiento. En ausencia de estos datos, se puede determinar experimentalmente si se conoce la longitud del cable. El pulso reflejado aparece en aquellos lugares de la línea donde la impedancia característica se desvía de su valor promedio: en los conectores, en los lugares donde cambia la sección transversal, en los lugares donde el cable está comprimido, en el punto de fuga, en el punto de ruptura, en el punto de cortocircuito, al final del cable y otros.

En los lugares donde se conecta el dispositivo, también se producen reflexiones de la impedancia de salida del generador de pulsos de la sonda si no es igual a la impedancia de onda promedio de la línea. Por lo tanto, la operación de igualar la impedancia de salida del generador con la impedancia característica de la línea debe realizarse sin problemas.

La atenuación de los pulsos de sondeo en la línea afecta significativamente la señal reflejada y depende de su diseño geométrico, material conductor y aislamiento. La consecuencia de esto es una disminución en la amplitud y un aumento en la duración de los pulsos reflejados y, en consecuencia, una disminución en la precisión de determinar la distancia al lugar del daño.

Para eliminar la influencia de la atenuación, es necesario elegir los parámetros (amplitud y duración) del pulso de la sonda de tal manera que la amplitud del pulso reflejado sea máxima y su duración mínima. La ausencia de una señal reflejada indica la coincidencia exacta del sistema con la línea en términos de impedancia característica y ausencia de fallas.

En caso de rotura, el pulso reflejado tiene la misma polaridad que la sonda. En el caso de un cortocircuito, el pulso reflejado invierte su polaridad.

La mayor dificultad en el método de reflectometría de pulso es separar la señal útil del ruido.

De acuerdo con la relación de la señal reflejada y los niveles de interferencia, el daño de la línea se puede dividir en simple y complejo.

Una falla simple es una falla de línea de cable en la que la amplitud de la reflexión desde la ubicación de la falla es mayor que la amplitud de la perturbación.

El daño complejo es tal daño a una línea de cable donde la amplitud de la reflexión desde la ubicación del daño es comparable a la amplitud de la interferencia.

Como regla general, las lesiones complejas ocurren con mucha más frecuencia que las simples. La vista externa del reflectómetro REIS-105M1 se muestra en la fig. 1.

Arroz 1. Vista exterior del reflectómetro REIS-105M1

Las funciones principales del dispositivo:

• ingresar un factor de acortamiento;

• visualización de reflectogramas en la pantalla;

• calcular la distancia al lugar de reflexión del pulso de sondeo en la línea investigada de acuerdo con la posición de los cursores establecida por el usuario;

• ganancia de señal programable;

• registro de reflexogramas en la memoria;

• transmisión de reflectogramas a una computadora a través de la interfaz RS232.