Отечественный рынок измерительных приборов связи - 2004

Сравнение эксплуатационных характеристик кабельных приборов

В последнее время на отечественном рынке стали появляться новые кабельные приборы, аналоги ПКП и ИРК-ПРО. Они делают отечественный рынок более богатым и гибким, и, кроме того, стимулируют дальнейшую работу в этой области. Для удобства эксплуатационные характеристики различных приборов сгруппированы по шести разделам, отражающим основные задачи измерителей, работающих с кабелями связи - от поиска неисправностей и плановых измерений до экспертной оценки и обработки полученной информации.

1. Измерение расстояния до места повреждения изоляции. Эта функция является приоритетной в концепции кабельных приборов, поэтому целесообразно начать с точности определения расстояния до места повреждения изоляции кабеля.

Метод измерения. Почти все производители называют кабельные приборы автоматическими измерительными мостами, использующие мостовые схемы измерений (петля Мюррея, Варлея и пр.). К ним относятся приборы ПКК-1 (Балтприборсервис, С.-Петербург), EFL-10 (Электроника, Венгрия), ПКМ - 4МЦ (Алас электроникс, Москва), рефлектометр Рейс-205 с блоком измерительного моста (СТЭЛЛ, Брянск). В действительности только ПКК-1 автоматически повторяет все процедуры уравновешивания классических 4-контактных мостовых схем измерений, как это делается вручную на ПКП-5. То, что производители EFL-10 называют "методом Мюррея", относится к 3-контактному измерению неуравновешенным мостом (то есть точно так же, как это, к примеру, делает кабельный прибор ИРК-ПРО, (Связьприбор, Тверь), а метод Гектора-Кюпфмюллера повторяет 2-шаговый метод измерений с коэффициентом К, используемый приборами ИРК-ПРО и ПКМ - 4МЦ в случае, когда не удается подобрать "хорошую" жилу.

Надо отметить, что на сегодняшний день точность классических 4-контактных мостовых схем измерения не превосходит точность неуравновешенного мостового измерения.

Какие факторы являются определяющими в метрологических характеристиках при измерении расстояния до места повреждения изоляции?

Измерительное напряжение. Напомним, что при измерении расстояния в ПКП применяется испытательное напряжение до 350 В, а в ИРК-ПРО - до 430 В. Такое испытательное напряжение требуется потому, что не все дефекты "открываются" при испытательном напряжении ниже 400 В. Когда первые модели новых кабельных приборов в 1993 году проходили полевые испытания в сравнении с ПКП-5, специалисты обратили внимание, что в отдельных случаях они "не видят" дефекта изоляции, который обнаруживает ПКП-5. Исследования показали, что это происходит из-за низкого испытательного напряжения первых моделей (250 В), которое не "открывает" высокоомный дефект. Поэтому величина испытательного напряжения показывает, на какие дефекты "нацелен" кабельный прибор - низкоомные или высокоомные. В связи с этим в таблице 1 технические характеристики сгруппированы соответствующим образом.

Таблица 1. Измерение расстояния до повреждения изоляции

Измерение расстояния до повреждения изоляции	ПКП-5	ИРК-ПРО	EFL-10	ПКК-1	Рейс-205	ПКМ - 4МЦ
Метод измерения	Петля Мюррея,Варлея	Неуравновешенный Мюррея, с коэфф. К, тройное измерение	Неуравновешенный Мюррея, Гектора-Кюпфмюллера (с коэфф. К),2-х парный метод,тройное измерение	Петля Мюррея,Варлея	Неуравновешенный Мюррея	Неуравновешенный Мюррея, с коэфф. К
Учет вставок	нет	есть	есть	есть	есть	нет
память параметров кабеля	нет	есть	есть	нет	есть	нет
Измерительное напряжение	350 В	400 В	80 В	150 В	200 В	180 В
Точность измерения при Rп < 1 МОм	0,2%	0,1%	0,1%	0,3%	1%	1%
Точность измерения при Rп от 1 до 5 МОм	0,3%	0,1%	0,2%	0,3%	1%	1%
Точность измерения при Rп от 5 до 20 МОм	0,5%	0,2%	1%	-	-	-
Представление результата	В относительных единицах	В метрах	В относительных единицах и в пересчете по сопротивлению	В метрах	В метрах	В метрах

Из таблицы 1 видно, что самое низкое измерительное напряжение у венгерского EFL-10, что приводит к резкой зависимости точности измерения расстояния до места повреждения изоляции от величины переходного сопротивления. 1% погрешности означает ошибку в 100 м на кабеле длиной 10 км. Но заявленная точность вызывает определенные опасения, связанные как с возможностью "открытия" высокоомного дефекта при таком напряжении, так и с представлением результата измерения. Результат, показываемый в метрах, является пересчетом по погонному сопротивлению шлейфа, введенному в память прибора, и зависящему от температуры почвы. Датчик температуры в этом случае мало чем может помочь, потому что температура зависит от глубины и условий залегания кабеля. Кроме того, погонное сопротивление может отличаться у разных кабелей. Этот метод всегда дает дополнительную погрешность, в связи с чем в Руководстве по эксплуатации ИРК-ПРО рекомендуется пользоваться этим методом лишь в том случае, если длина кабеля неизвестна, но необходимо оценить расстояние до повреждения в метрах. Требуемая точность измерений достигается только при вводе известной длины кабеля. Но эта возможность у EFL-10 почему-то отсутствует, а результат на дисплее показывается сразу в относительных единицах и в пересчитанных метрах, что может запутать измерителя.

2. Измерение расстояния до места обрыва жил. Обычно измерители стараются определить расстояние до обрыва рефлектометрическим способом. В некоторых случаях, когда такие измерения затруднены или требуется уточнение, используют емкостной метод определения расстояния до обрыва жил.

Таблица 2. Определение расстояния до обрыва жил

Измерение расстояния до обрыва жил	ПКП-5	ИРК-ПРО	EFL-10	ПКК-1	Рейс-205	ПКМ - 4МЦ
Метод измерения	мостовой	сравнение емкостей	с утечкой и без	мостовой	рефлектометр	мостовой
Измерительная частота	25 Гц	баллистический метод	11 Гц	25 Гц		25 Гц
Точность измерения при отсутствии утечки	0,6%	0,6 - 1%	0,2 - 1 %	0,6%	0,2%	0,6%
Дополнительная погрешность при Сх=50нФ Rиз < 1 МОм	1%	0,1%	Нет данных	1%		1%
Дополнительная погрешность при Сх=50нФ Rиз < 300 кОм	10%	1%	Нет данных	10%		10%
Представление результата	В относительных единицах	В метрах	В относительных единицах	В метрах	В метрах	В метрах

Точность метода, основанного на сравнении емкости оборванных жил, зависит от многих факторов. В отношении приборной точности она определяется точностью измерения емкости (мостовым или прямым способом) и частотой, на которой проводится измерение. Как правило, производители стараются снизить частоту, на которой проводятся измерения емкости. Делается это для того, чтобы уменьшить зависимость результатов измерений от сопротивления шлейфа, которое начинает сказываться на длинных участках. Но вместе с тем, снижение измерительной частоты приводит к увеличению зависимости от сопротивления изоляции. Часто обрыв жил сопровождается снижением изоляции в месте обрыва. В этом случае возникает дополнительная погрешность измерений. Для измерительной частоты 25 Гц (ПКК-1, ПКМ - 4МЦ, ПКП-5) дополнительная погрешность на оборванном кабеле с электрической емкостью 50 нФ (2 км до обрыва магистральной линии или 1 км для кабелей ГТС) в 1% возникает при снижении изоляции менее 1 МОм. При снижении изоляции до уровня менее 300 кОм возникает дополнительная погрешность в 10%. У EFL-10 измерительная частота еще ниже: 11 Гц и дополнительная погрешность должна возникать соответственно на уровнях сопротивления изоляции еще в 5 раз выше. Значительное снижение этого порога может быть достигнуто путем учета Rиз, измеряемого EFL-10 в режиме обрыва с утечкой. Но такой пересчет эффективен только для небольшого влияния Rиз, которое может меняться в зависимости от измерительного напряжения, эффекта "подсушивания" и прочих факторов - то есть остаются довольно жесткие условия, которые ограничивают применимость емкостного метода несмотря на то, что у EFL-10 точность измерения выше, чем у аналогов (таблица 2).

Разработчики ИРК-ПРО пошли по другому пути: использование баллистического метода, требуемого ГОСТом, позволяет избавиться от зависимости измерения емкости от сопротивления шлейфа на кабелях длиной до 50 км, и в то же время резко снизить зависимость измерений от сопротивления изоляции. Сравнительные характеристики приведены в таблице 2. На порядок более низкий уровень зависимости емкостных измерений ИРК-ПРО существенно облегчает работу измерителей на поврежденном кабеле.

3. Плановые измерения. На сегодняшний день метрологические характеристики различных приборов при измерении Rиз и Сх близки друг к другу (таблица 3). Можно отметить высокую точность измерения малых емкостей у EFL-10 и диапазон измерения емкости у ПКМ - 4МЦ, начинающийся с 0,02 нФ.

Таблица 3. Плановые измерения

Плановые измерения Rиз и Сх	ПКП-5	ИРК-ПРО	EFL-10	ПКК-1	Рейс-205	ПКМ - 4МЦ
Автоматическое ведение измерений по жилам кабеля	нет	есть	нет	нет	нет	нет
Измерительное напряжение Rиз	350 В	180В, 400 В	80 В	150 В	200 В	180 В
Диапазон Rиз	До 20 ГОм	До 30 ГОм	До 20 ГОм	До 20 ГОм	До 50 ГОм	До 20 ГОм
Погрешность измерений Rиз	2,5%	1-2%	0,2-10%	2%	5-10%	5-10%
Диапазон Сх	3 - 3000 нФ	0,1 - 2000 нФ	1 - 10000 нФ	3 - 3000 нФ	0,1 - 10000 нФ	0,02 - 4000 нФ
Погрешность измерений Сх	2,5%	1-2%	0,5%	2%	2%	1,5%
Подключение к ПК	нет	COM-IrDA	RS232	RS232	RS232	нет
Объем памяти	Памяти нет	База данных на 1000 пар по кабелям	32 стр. (16 пар)	128 стр. (64 пары)	100 пар	Памяти нет
Измерения шлейфа	0,1-100000 Ом 0,2%	0,1 - 10000 Ом 0,1%	1 - 10000 Ом 0,2%	0,1 - 50000 Ом 0,3%	0,1 - 50000 Ом 0,1%	0,1-10000 Ом 0,2%
Измерение омической асимметрии	0,1 - 100 Ом 0,2%	0,1 - 10000 Ом 0,1%	1 - 1000 Ом 1% (1-10 Ом) - 0,2%(>100 Ом)	0,1-100 Ом 0,3 %	0,1 - 100 Ом	0,1-100 Ом 0,2%

В принципе возможности различных CИ позволяют говорит о стандартном метрологическом наборе, что и понятно, поскольку эти измерения - самые частые на практике. Метрологические характеристики измерения шлейфа и омической асимметрии также близки у разных приборов. Вероятно, вновь следует упомянуть, что при приемке кабеля требуется высокое измерительное напряжение, которое есть только у ПКП-5 и ИРК-ПРО. Для плановых измерений на импортном оборудовании по просьбе пользователей в ИРК-ПРО предусмотрено пониженное напряжение 180 В, учитывающее защиту импортного оборудования.

Иначе выглядит сервис плановых измерений. Отсутствие алгоритма плановых измерений у EFL-10 понятно, поскольку эта специфическая сфера национальных стандартов. Но и отечественные производители пока не повторяют методику ИРК-ПРО, который "ведет" измерителя, автоматически проводя нужные измерения и подсказывая подключение к следующей паре. Причем прибор "помнит" количество пар каждого кабеля и время его зарядки напряжением, а результаты измерений заносит в базу данных по каждому кабелю.

Кроме того, "Связьприбор" (Тверь) разработал базу данных для компьютера с протоколами стандартной формы, что позволяет измерителям получать результат в нужном виде. К сожалению, остальные приборы запоминают результат "страницами" дисплея, что не слишком удобно при обработке результатов плановых измерений.

В последнее время на отечественном рынке стали появляться новые кабельные приборы, аналоги ПКП и ИРК-ПРО. Они делают отечественный рынок более богатым и гибким, и, кроме того, стимулируют дальнейшую работу в этой области. Для удобства эксплуатационные характеристики различных приборов сгруппированы по шести разделам, отражающим основные задачи измерителей, работающих с кабелями связи - от поиска неисправностей и плановых измерений до экспертной оценки и обработки полученной информации.

4. Функциональные возможности приборов. Набор дополнительных функциональных возможностей представлен в таблице 4. Видимо, можно говорить о том, что некоторые недостатки в метрологическом обеспечении EFL-10 в определенной мере искупаются его богатыми функциональными возможностями. Обращает на себя внимание, что в плане функционального сервиса ИРК-ПРО по-прежнему ориентирован на быстрое создание в приборе базы данных по кабелям и на специфические услуги (приемка кабеля, диагностика плановых измерений). ПКМ - 4МЦ отличается возможностью измерения очень малых величин емкостной асимметрии.

Таблица 4. Дополнительные функциональные возможности приборов.

Функциональные возможности	ПКП-5	ИРК-ПРО	EFL-10	ПКК-1	Рейс-205	ПКМ - 4МЦ
Хранение в памяти прибора параметров кабеля	нет	есть	есть	есть	есть	нет
Передача базы данных по кабелям из компьютера в прибор	нет	есть	нет	нет	нет	нет
Вычисления расстояний и длины	нет	есть	есть	есть	есть	есть
Справочные данные	нет	есть	есть	есть	есть	нет
Диагностика кабеля (отбор жил по плановым изм.)	нет	есть	нет	нет	нет	нет
Имитация стрелки, сигнал порога для приемки кабеля	нет	есть	нет	нет	нет	нет
Измерение напряжений	нет	Пост. до 400 В	Пост. и перем. до 100 В	нет?	Пост. или перем. до 200 В	нет?
Автоматическая защита прибора от напряжения в линии	нет	нет	есть	нет	нет	нет
Датчик температуры	нет	нет	есть	нет	нет	нет
Расстояние до места перепутывания жил	есть	есть	есть	есть	нет	есть
Емкостная асимметрия	нет	нет	нет	нет	нет	0,02-20нФ, точность не нормируется

5. Интерфейс, габариты, питание. Сравнительные характеристики представлены в таблице 5.

Таблица 5. Интерфейс, габариты, питание

Интерфейс, габариты, питание	ПКП-5	ИРК-ПРО	EFL-10	ПКК-1	Рейс-205	ПКМ - 4МЦ
Дисплей	Стрелочный индикатор	Графический ЖК 128х64(Альфа)	Графический ЖК 128х128	Графический ЖК 128х128	Графический ЖК 320х240	Двухстрочный ЖК
Корпус	металл герметичный 453х330х328	металл герметичный 230х65х90	пластик 200х100х40	металл герметичный 264х150х256	пластик 275х160х65	пластик 300 x 230 x 90
масса	12,5 кг	1,5 кг	0,8 кг	5 кг	2 кг	6 кг
Питание	Батареи	Встроенный аккумулятор	Встроенный аккумулятор	Встроенный аккумулятор	Встроенный аккумулятор	Встроенный аккумулятор

Сочетание мощного интерфейса с малыми габаритами и весом наиболее впечатляющее у Рейс-205, особенно если вспомнить, что функция измерительного моста в приборе дополнительная, а основная относится к рефлектометрии. Может быть, именно по этой причине разработчики Рейс-205 не стали помещать прибор в герметичный металлический корпус, что повышает эксплуатационные характеристики кабельных приборов. Тем не менее, сочетание различных возможностей в Рейс-205 оправдывает его высокую цену (77 988 руб.)

Столь же мощный интерфейс у ПКК-1, к сожалению, во многом теряет свою привлекательность из-за больших габаритов и веса прибора. Несколько исправляет ситуацию металлический герметичный корпус, необходимый в наших условиях эксплуатации. Что касается ПКМ-4МЦ, то габариты и вес изделия в сочетании со слабым интерфейсом, на наш взгляд, не слишком способствует удобству работы измерителя. На этом фоне выгодно смотрится EFL-10, отличающийся современным интерфейсом и малым весом. Последнее, вероятно, также связано с пластмассовым корпусом прибора. Большой жидкокристаллический дисплей дает возможность предоставить сразу большое количество информации. Единственно, хотелось бы разработчикам EFL-10 пожелать более оптимально организовать вывод информации. Впрочем, измеритель со временем привыкает к такой организации.

Все эти приборы имеют уровень цены 50 000 - 80 000 руб. Понятно, что ИРК-ПРО, цена которого в два раза ниже, отличается демократической концепцией прибора - "рабочей лошадки" измерителя, который может использоваться в любых условиях (литой алюминиевый корпус имеет прекрасную пыле- влагозащищенность и ударопрочность), обладая при этом высокими метрологическими характеристиками и функциональным сервисом в сочетании с небольшими габаритами и весом.

6. Фирменный сервис. Сервис и техническая поддержка прибора занимает значительное место в оценке эксплуатационных характеристик прибора. Ведь высокие характеристики и богатые возможности прибора оказываются часто невостребованными, если ремонт прибора сопровождается трудными контактами с производителем, не предоставляющим ремонтной документации, высокой стоимостью ремонта и долгим ожиданием. Бесплатный ремонт ИРК-ПРО в течение всего срока эксплуатации опирается на сеть сервисных центров и участков, организованных производителем помимо собственной производственной базы еще и на базе многих метрологических служб предприятий связи и партнеров компании "Связьприбор" (Тверь). Компания осуществляет бесплатную подготовку персонала для ремонта своих приборов. Кроме того, изготовитель осуществляет модернизацию старых приборов, доводя их до уровня современных моделей. Сроки ремонта на базе производителя минимальные. Для ремонта достаточно выслать прибор в адрес компании с указанием обратного адреса и описанием неисправности прибора. Такая деятельность во многом достижима благодаря относительно небольшому объему работ, что связано с высокой надежностью изделий.

К сожалению, мы не владеем информацией относительно сервисной практики других предприятий-изготовителей, работающих на отечественном рынке измерительных приборов для кабелей связи.