[发明专利]基于复阻抗测量的电缆屏蔽层接地性能监测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通信电缆屏蔽层接地性能的监测方法，尤其涉及基于复阻抗测量的电缆屏蔽层接地性能监测装置及方法。

背景技术

在专网通信网络中，对电缆屏蔽层有效的监测有重大的意义。

其一，确保信息的安全。有线通信中电缆屏蔽层用以有效地遮断内部线芯向周围环境的电磁波发射，而屏蔽层屏蔽效能的发挥，是以屏蔽层本身的完整性和良好的接地为前提的。

其二，保证通信质量和可靠性。来自电缆外部的电磁干扰，将影响语音通信的质量并造成数据通信的误码。屏蔽层在阻止内部电磁信息向外发射的同时，也阻止外部电磁辐射的侵入。

其三，保障人员和通信设备的安全。在发生雷电时，完整和接地性能良好的屏蔽层能够有效地将雷电形成的散流导入大地，从而最大限度地减轻雷电对人身安全和通信设备的危害。

传统的屏蔽层性能监测的主要手段包括，测量屏蔽层对线芯的电容和测量屏蔽层对大地的电阻。

测量屏蔽层接地电阻。接地电阻测量的方法有很多，但这些方法依据的基本原理均是欧姆定律。具体方法为：1)地桩法：主要用来测量单个接地体的接地电阻，测量时需要断开接地体与设备之间的接地引下线。2)钳形表法：主要用于测量多个接地体的环路电阻，本方法适用的前提是接地体之间有地上的连接线，在通信电缆屏蔽层接地系统中，电缆屏蔽层即为局端接地体与用户端接地体的地上连接线。3)电桥法：这是实验室测量电阻的常用方法，常见的有开尔文电桥、惠斯通电桥，电桥法的优势是测量精度高，不足是测量范围窄、操作复杂、实现困难，故不适于在线使用。

仪表法监测接地电阻共同存在的问题：1)无法实现实时在线监测；2)测量精度易受人为因素影响；3)测量所带来的交通、人力成本高。

中国发明专利，专利号为“201210370990.9”一种接地性能监测系统及通信电缆屏蔽层动态监测的方法，通过测量屏蔽层与线芯间的电容，能够较好地表征屏蔽层的完整性，特别是能够测出并定位屏蔽层的开路性破损。测量屏蔽层对线芯的电容方法可以测出屏蔽层某处断开，并可定位故障点，但是无法测出屏蔽层老化，锈蚀和非开路性破损，主要是因为老化、锈蚀和非开路破损导致的电容的变化非常小，用测量电容的方法很难发现屏蔽层的变化。

发明内容

为了克服现有测量电缆屏蔽层接地电阻测量方法的不足，以及测量屏蔽层与线芯之间电容无法测出屏蔽层非开路性破损的不足，本发明提供基于复阻抗测量的电缆屏蔽层接地性能监测装置及方法，通过在线测量屏蔽层对大地的复阻抗，可以测出屏蔽层老化，锈蚀和非开路性破损，以保障通信信息的安全性，通信质量的可靠性。本发明具有实用性强，可靠性好的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于复阻抗测量的电缆屏蔽层接地性能监测装置，包括：

上位机，所述上位机与屏蔽效能监测终端连接，所述屏蔽效能监测终端分别与电流互感器和测量互感器连接，所述电流互感器和测量互感器均耦合在待监测的通信电缆屏蔽层的接地线上；其中测量互感器相对于电流互感器而言，测量互感器耦合的位置靠近大地；

所述屏蔽效能监测终端通过电流互感器将激励电压信号耦合发送到接地线上，所述测量互感器用于接收相应的响应电流信号，以及测量响应电流信号的幅值和相位，进而将信号的幅值和相位反馈给屏蔽效能监测终端，屏蔽效能监测终端计算出电缆屏蔽层对地的复阻抗，并上传给上位机，上位机判断复阻抗的变化范围，如果超出设定范围，则判定电缆屏蔽层有老化、锈蚀或非开路性破损。

所述屏蔽效能监测终端包括控制单元，所述控制单元通过驱动电路与输出电路连接，输出电路与电流互感器连接；所述控制单元还通过信号放大电路与采样调理电路连接，采样调理电路与测量互感器连接；同时，控制单元还分别与通信单元和电源管理单元连接。

电源管理单元还分别给驱动电路、输出电路、信号放大电路、采样调理电路、通信单元供电。

基于复阻抗测量的电缆屏蔽层接地性能监测方法，包括步骤如下：

步骤(1)：屏蔽效能监测终端通过电流互感器发送激励电压信号；

步骤(2)：测量互感器接收接地线上的响应电流信号；并将响应电流信号反馈给屏蔽效能监测终端；

步骤(3)：屏蔽效能监测终端进入自学习阶段，通过测量互感器，测量接地线的电缆屏蔽层正常情况下电流互感器发送信号后，屏蔽效能监测终端接收的信号的频率、幅值和相位；通过幅值和相位计算出电缆屏蔽层对地的复阻抗；并将复阻抗上传给上位机；