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Title:
METHOD FOR DETECTING REFLECTIONS ON A LINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/064320
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for detecting reflections on a line (1) in which the following steps are carried out: a) generating an electrical pulse (2) and feeding it into the line (1); b) sensing a pulse response (3); c) calculating a pulse vector; d) allocating the interpolation points to signal ranges and at least one gap range; e) calculating a window vector; f) copying the elements of the estimation vector into an auxiliary vector; g) defining an integral coefficient; h) carrying out iteration steps: h1) determining a time vector; h2) determining the maximum of the elements of the time vector; h3) calculating an estimation value; h4) recalculating the auxiliary vector for the signals; h5) recalculating the estimation vector for the gaps; i) transforming the estimation vector into the time domain to form a time signal; j) identifying reflection points on the line in the time signal.

Inventors:
FRANKENBERG ROBERT (AT)
Application Number:
PCT/EP2019/074048
Publication Date:
April 02, 2020
Filing Date:
September 10, 2019
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
G01R31/11
Foreign References:
US20030035376A12003-02-20
DE102009014781A12009-10-01
CN107576890A2018-01-12
US20040073395A12004-04-15
Attorney, Agent or Firm:
MAIER, Daniel (DE)
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Claims:
Patentansprüche :

1. Verfahren (100) zur Bestimmung von Reflexionen auf einer Leitung (1), gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Erzeugen (110) eines elektrischen Impulses (2) und Ein speisen in die Leitung (1) .

b) Erfassen (120) einer Impulsantwort (3) des elektrischen Impulses (2) von der Leitung (1) .

c) Bilden (130) eines Impulsvektors durch Konvertieren der Impulsantwort (3) in jeweilige Elemente des Impulsvek tors in Form komplexer Funktionswerte bei festgelegten Stützstellen im Frequenzbereich.

d) Zuordnen (140) der Stützstellen in

Signalbereiche (5-7), an deren Stützstellen das jewei lige Element des Impulsvektors für das entsprechende Element in einen Schätzvektor übernommen wird, wobei die Menge aller Elemente mit Stützstellen in Signalbe reichen (5-7) als Signale bezeichnet werden, sowie zumindest einen Lückenbereich (8, 9), an dessen zumin dest einer Stützstelle ein vordefinierter Initialwert für das entsprechende Element des Schätzvektors über nommen wird, wobei die Menge aller Elemente mit Stütz stellen in dem zumindest einen Lückenbereich (8, 9) als

Lücken bezeichnet werden. e) Bilden (150) eines Fenstervektors auf Basis einer Fens terfunktion (10, 20, 30) durch Diskretisieren an den Stützstellen .

f) Kopieren (160) der Elemente des Schätzvektors in einen Hilfsvektor .

g) Festlegen (170) eines ganzzahligen Koeffizienten.

h) Durchführen (180) von Iterationsschritten zur Bestim mung von Schätzwerten für alle Lücken, und solange Wie- derholen, bis eine vordefinierte Anzahl an Iterationen erreicht ist, und bei jeder Iteration folgende Schritte ausgeführt werden: hl) Ermitteln (181) eines Zeitvektors mit Elementen im Zeitbereich auf Basis des Zusammenhangs x = |iFFT (ff * W)\

wobei

x der Zeitvektor mit Elementen im Zeitbe

reich,

R der Hilfsvektor mit Elementen im Frequenz bereich, und

W der Fenstervektor mit Elementen im Fre

quenzbereich ist,

und der Fenstervektor und der Hilfsvektor jeweils alle Elemente an allen Stützstellen enthalten. h2) Bestimmen (182) des Maximums der Elemente des Zeit vektors und Ermitteln eines entsprechenden In dexwerts des Maximums innerhalb der Elemente des Zeitvektors .

h3) Berechnen (183) eines Schätzwerts auf Basis des Zu sammenhangs

wobei

j eine Indexposition,

Q ein Schätzwert der aktuellen Iteration,

R< das Element des Hilfsvektors an der Index position,

W,· das Element des Fenstervektors an der In dexposition,

Signale die Menge aller Elemente an Stützstellen in

Signalbereichen (5-7), und

k der im Schritt h2) ermittelte Indexwert des

Maximums ist, und N der im Schritt g) festgelegte ganzzahlige

Koeffizient ist. h4) Neuberechnen (184) des Hilfsvektors für die Signale auf Basis des Zusammenhangs

wobei

j eine Indexposition,

Rj das Element des Hilfsvektors an der Index position,

Q ein Schätzwert der aktuellen Iteration, k der im Schritt h2) ermittelte Indexwert des

Maximums ist,

Signale die Menge aller Elemente an Stützstellen in

Signalbereichen (5-7) ist, und

N der im Schritt g) festgelegte ganzzahlige

Koeffizient ist. h5) Neuberechnung (185) des Schätzvektors für die Lü cken auf Basis des Zusammenhangs

wobei

j eine Indexposition,

XJ ein Element des Schätzvektors an der Index position,

Q ein Schätzwert der aktuellen Iteration, k der im Schritt h2) ermittelte Indexwert des

Maximums ist,

Lücken die Menge aller Elemente an Stützstellen im zumindest einen Lückenbereich (8, 9) ist, und

N der im Schritt g) festgelegte ganzzahlige

Koeffizient ist. i) Transformieren (190) des Schätzvektors in den Zeitbe reich zu einem Zeitsignal. j) Identifizieren (200) von Reflexionenstellen (15-17, 25- 28, 35-38) auf der Leitung in dem Zeitsignal.

2. Verfahren (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei im Schritt (140) d) der zumindest eine Lückenbereich (8,

9) zwischen Signalbereichen (5-7) gelegen ist

3. Verfahren (100) nach einem den vorhergehenden Ansprüche, wobei die Impulsantwort (3) des elektrischen Impulses (2) eine Bandbreite (4) aufweist, und im Schritt (170) g) der ganzzahlige Koeffizient durch den Quotienten aus der Bandbreite (4) und dem Abstand zweier unmittelbar anei nandergrenzender Stützstellen bestimmt ist.

4. Verfahren (100) nach einem den vorhergehenden Ansprüche, wobei im Schritt (140) d) der jeweilige Initialwert zu Null gesetzt ist.

5. Verfahren (100) nach einem den vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fensterfunktion (10, 20, 30) eine Kosinus- oder eine Kosinus-Roll-Off-Funktion ist und die Fensterfunkti- on (10, 20, 30) symmetrisch um 0 Hz verläuft.

6. Verfahren (100) nach einem den vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fensterfunktion (10, 20, 30) eine Kosinus- oder eine Kosinus-Roll-Off-Funktion ist und bei 0 Hz den Wert Null aufweist.

7. Verfahren (100) nach einem den vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fensterfunktion (10, 20, 30) eine Funktion mit konstantem Funktionswert ist, wobei vorzugsweise der Funktionswert dem Wert 1 entspricht.

Verfahren (100) nach einem den vorhergehenden Ansprüche, wobei ein weiterer Verfahrensschritt folgt: k) Bestimmen (210) des Zustandes der Leitung (1) aus der Lage und Art der Reflexionsstellen (15-17, 25-28, 35- 38) auf der Leitung (1) im Zeitsignal.

9. Verfahren (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Art der Reflexionsstellen (15-17, 25-28, 35-38) auf der Leitung (1) durch den Betrag einer Phasenänderung in der Impulsantwort (3) an der Reflexionsstelle (15-17, 25- 28, 35-38) den Zustand der Leitung (1) zumindest an der Reflexionsstelle (15-17, 25-28, 35-38) angibt.

10. Vorrichtung (50) zur Bestimmung von Reflexionen auf einer Leitung (1), welche Vorrichtung (50) einen Impulsgenera tor (51), einen Sender (52), einen Empfänger (53) und ei ne Analysevorrichtung (54) umfasst, wobei die Vorrich tung (50) dazu eingerichtet ist, durch den Impulsgenera tor (51) einen Impuls (2) zu erzeugen und mittels dem Sender (52) in eine Leitung (1) einzuspeisen, sowie von dem Empfänger (53) von der Leitung (1) eine auf den Im puls (2) folgende Impulsantwort (3) zu empfangen und von der Analysevorrichtung (54) weiter zu verarbeiten,

dadurch gekennzeichnet, dass die Analysevorrichtung (54) dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der An sprüche 1 bis 7 auszuführen.

11. Vorrichtung (50) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Leitung (1) eine Netzleitung eines Nieder-, Mittel oder Hochspannungsnetzes ist und die Analysevorrich tung (54) dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9 auszuführen und den Zustand der Netzleitung (1) zu bestimmen.

12. Vorrichtung (50) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Vorrichtung (50) von einem Smartmeter umfasst ist.

Description:
Verfahren zur Bestimmung von Reflexionen

auf einer Leitung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Re flexionen auf einer Leitung.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Bestimmung von Reflexionen auf einer Leitung, welche einen Impulsgenera tor, einen Sender, einen Empfänger und eine Analysevorrich tung umfasst, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, durch den Impulsgenerator einen Impuls zu erzeugen und mit tels des Senders in eine Leitung einzuspeisen, sowie von dem Empfänger von der Leitung eine auf den Impuls folgende Im pulsantwort zu empfangen und von der Analysevorrich

tung weiter zu verarbeiten.

Niederspannungsnetze altern im Laufe der Zeit und können da bei störungsanfällig werden, was zu unerwünschten Ausfällen in der Versorgung der Verbraucher, als auch zu kostenintensi ven Wartungs- und Reparaturarbeiten der Netzleitungen führen kann. Dies gilt auch für andere Arten von elektrischen oder optischen Leitungen, beispielsweise Telefon-, Telekommunika- tions- oder Fernwirkleitungen.

Es ist oft schwierig im Zuge von Wartungsarbeiten zukünftige Störungen oder Ausfälle des Netzes zu erkennen, um beispiels weise präventiv einen Austausch einer Komponente, die auszu fallen droht, durchzuführen. Mit anderen Worten kann es nach teilig sein, wenn ein Ausfall, insbesondere die Art und der Ort des Ausfalls, nur sehr schwer prognostiziert werden kann. Ein unbegründeter, präventiv vorgenommener Austausch von Kom ponenten ist in den meisten Fällen wirtschaftlich nicht sinn voll .

Ferner ist es häufig nötig und nachteilig, dass ein Verbrau cher eine Störung beziehungsweise einen Ausfall des Netzes beispielsweise telefonisch meldet, bevor eine entsprechende Reparatur begonnen werden kann. Dadurch kann sich die Aus fallzeit unerwünscht weiter vergrößern.

Die bekannten Messverfahren zur Bestimmung von Reflexionen auf einer Leitung werden häufig bei dezidierten Frequenzen sehr ungünstig beeinflusst, sodass der Signal-zu-Rausch- Abstand stark abnimmt und die Messung folglich nicht sehr ro bust gegen einzelne Störquellen ist.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die genannten Nachteile zu überwinden .

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, indem folgende Schritte ausgeführt werden: a) Erzeugen eines elektrischen Impulses und Einspeisen in die Leitung.

b) Erfassen einer Impulsantwort des elektrischen Impulses von der Leitung mit einer Bandbreite.

c) Bilden eines Impulsvektors durch Konvertieren der Im pulsantwort in jeweilige Elemente des Impulsvektors in Form komplexer Funktionswerte bei festgelegten Stütz stellen im Frequenzbereich.

d) Zuordnen der Stützstellen in

Signalbereiche, an deren Stützstellen das jeweilige Element des Impulsvektors für das entsprechende Element in einen Schätzvektor übernommen wird, wobei die Menge aller Elemente mit Stützstellen in Signalbereichen als Signale bezeichnet werden, sowie zumindest einen Lückenbereich, an dessen zumindest ei ner Stützstelle ein vordefinierter Initialwert für das entsprechende Element des Schätzvektors übernommen wird, wobei die Menge aller Elemente mit Stützstellen in dem zumindest einen Lückenbereich als Lücken be zeichnet werden. e) Bilden eines Fenstervektors auf Basis einer Fenster funktion durch Diskretisieren an den Stütz stellen .

f) Kopieren der Elemente des Schätzvektors in einen Hilfs vektor .

g) Festlegen eines ganzzahligen Koeffizienten.

h) Durchführen von Iterationsschritten zur Bestimmung von Schätzwerten für alle Lücken, und solange Wiederholen, bis eine vordefinierte Anzahl an Iterationen erreicht ist, und bei jeder Iteration folgende Schritte ausge führt werden : hl) Ermitteln eines Zeitvektors mit Elementen im Zeit bereich auf Basis des Zusammenhangs x = | iFFT (ff * W \

wobei

x der Zeitvektor mit Elementen im Zeitbe

reich,

R der Hilfsvektor mit Elementen im Frequenz bereich, und

W der Fenstervektor mit Elementen im Fre

quenzbereich ist,

und der Fenstervektor und der Hilfsvektor jeweils alle Elemente an allen Stützstellen enthalten. h2) Bestimmen des Maximums der Elemente des Zeitvektors und Ermitteln eines entsprechenden Indexwerts des Maximums innerhalb der Elemente des Zeitvektors. h3) Berechnen eines Schätzwerts auf Basis des Zusammen hangs

wobei

j eine Indexposition,

Q ein Schätzwert der aktuellen Iteration R j das Element des Hilfsvektors an der Index position,

Wj das Element des Fenstervektors an der In dexposition,

Signale die Menge aller Elemente an Stützstellen in

Signalbereichen, und

k der im Schritt h2) ermittelte Indexwert des

Maximums ist, und

N der im Schritt g) festgelegte ganzzahlige

Koeffizient ist. h4) Neuberechnen des Hilfsvektors für die Signale auf Basis des Zusammenhangs

wobei

j eine Indexposition,

R J das Element des Hilfsvektors an der Index position,

Q ein Schätzwert der aktuellen Iteration, k der im Schritt h2) ermittelte Indexwert des

Maximums ist,

Signale die Menge aller Elemente an Stützstellen in

Signalbereichen ist, und

N der im Schritt g) festgelegte ganzzahlige

Koeffizient ist. h5) Neuberechnung des Schätzvektors für die Lücken auf Basis des Zusammenhangs

wobei

y eine Indexposition,

X j ein Element des Schätzvektors an der Index position,

Q ein Schätzwert der aktuellen Iteration, k der im Schritt h2) ermittelte Indexwert des

Maximums ist, Lücken die Menge aller Elemente an Stützstellen im zumindest einen Lückenbereich ist, und N der im Schritt g) festgelegte ganzzahlige

Koeffizient ist. i) Transformieren des Schätzvektors in den Zeitbereich zu einem Zeitsignal.

j) Identifizieren von Reflexionenstellen auf der Leitung in dem Zeitsignal.

Durch die erfindungsgemäße Verfahren wird erreicht, dass Lü cken im Frequenzbereich einer erfassten Impulsantwort ge schätzt beziehungsweisen interpoliert werden und dadurch die weitere Signalauswertung und die Bestimmung von Reflexionen auf einer Leitung mit einer höheren Genauigkeit erfolgen kann. Lücken in der Übertragungsfunktion der Impulsantwort können entstehen oder erzeugt werden, wenn bestimmte Frequen zen in der Impulsantwort einer Leitung fehlerhaft erfasst wurden oder gezielt unterdrückt beziehungsweise ausgeblendet werden, da dort beispielsweise bekannte Störquellen uner wünschte beziehungsweise starke Signale erzeugen.

Der erfindungsgemäße Effekt kann in verbesserter Weise er reicht werden, wenn im Schritt b) der zumindest eine Lücken bereich zwischen Signalbereichen gelegen ist.

Die Erfindung kann weiterentwickelt werden, indem die Impuls antwort des elektrischen Impulses eine Bandbreite aufweist, und im Schritt g) der ganzzahlige Koeffizient durch den Quo tienten aus der Bandbreite und dem Abstand zweier unmittelbar aneinandergrenzender Stützstellen bestimmt ist. Dadurch kann ein besonders gutes Ergebnis für die Schätzung erreicht wer den .

Die Erfindung kann weiterentwickelt werden, indem im

Schritt d) der jeweilige Initialwert zu Null gesetzt ist. Dadurch kann die Iteration besonders effizient durchgeführt werden und somit ein besonders gutes Ergebnis für die Schät zung erreicht werden. Die Erfindung kann weiterentwickelt werden, indem die Fens terfunktion eine Kosinus- oder eine Kosinus-Roll-Off-Funktion ist und die Fensterfunktion symmetrisch um 0 Hz verläuft. Dadurch kann ein besonders gutes Ergebnis für die Schätzung erreicht werden.

Die Erfindung kann weiterentwickelt werden, indem die Fens terfunktion eine Kosinus- oder eine Kosinus-Roll-Off-Funktion ist und bei 0 Hz den Wert Null aufweist. Dadurch kann ein be sonders gutes Ergebnis für die Schätzung erreicht werden.

Die Erfindung kann weiterentwickelt werden, indem ein weite rer Verfahrensschritt folgt: k) Bestimmen des Zustandes der Leitung aus der Lage und Art der Reflexionsstellen auf der Leitung im Zeitsig nal .

Dadurch kann aus der Schätzung der Zustand der Leitung auf einfache Weise bestimmt werden.

Die Erfindung kann weiterentwickelt werden, indem die Art der Reflexionsstellen auf der Leitung durch den Betrag einer Pha senänderung in der Impulsantwort an der Reflexionsstelle den Zustand der Leitung zumindest an der Reflexionsstelle angibt. Dadurch kann der Zustand der Leitung auf einfache Weise noch besser und detailreicher bestimmt werden.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, indem die Analysevorrich tung dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen .

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird analog zum erfin dungsgemäßen Verfahren erreicht, dass Lücken im Frequenzbe reich einer erfassten Impulsantwort geschätzt werden und dadurch die weitere Signalauswertung genauer erfolgen kann. Lücken können entstehen, falls bestimmte Frequenzen in der Impulsantwort einer Leitung fehlerhaft erfasst wurden oder gezielt unterdrückt werden sollen.

Die Erfindung kann weiterentwickelt werden, indem die Leitung eine Netzleitung eines Nieder-, Mittel- oder Hochspannungs netzes ist und die Analysevorrichtung dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen und den Zustand der Netzleitung zu bestimmen. Dadurch kann der Zustand von Netzleitung eines Energieversorgungsnetzes auf einfache Weise bestimmt werden.

Die Erfindung kann weiterentwickelt werden, indem die Vor richtung von einem Smartmeter umfasst ist. Dadurch kann der Zustand von Netzleitungen eines Energieversorgungsnetzes auf einfache Weise bestimmt werden, welche häufig bereits über Smartmeter verfügen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den beigeschlos senen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig . 1 eine schematische Darstellung einer Messanordnung zur Bestimmung einer Impulsantwort einer Netzlei tung gemäß der Erfindung,

Fig. 2-3 Ablaufdiagramme eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für eine Impulsantwort im

Frequenzbereich,

Fig . 5 Ausführungsbeispiele einer ersten, einer zweiten und einer dritten Fensterfunktion,

Fig . 6 verschiedene Repräsentationen im Zusammenhang mit der Impulsantwort nach Fig. 4 mit der ersten Fensterfunktion ,

Fig. 7 die interpolierte Impulsantwort nach Fig. 6 im

Zeitbereich,

Fig . verschiedene Repräsentationen im Zusammenhang mit der Impulsantwort nach Fig. 4 mit der zweiten Fensterfunktion , Fig. 9 die interpolierte Impulsantwort nach Fig. 8 im Zeitbereich,

Fig. 10 verschiedene Repräsentationen im Zusammenhang mit der Impulsantwort nach Fig. 4 mit der dritten Fensterfunktion ,

Fig. 11 die interpolierte Impulsantwort nach Fig. 10 im

Zeitbereich .

In Fig. 1 ist schematisch eine Messanordnung mit einer Vor richtung 50 gezeigt. Die Vorrichtung 50 umfasst einen Impuls generator 51, einen Sender 52, einen Empfänger 53 und eine Analysevorrichtung 54.

Der Impulsgenerator 51 ist dazu eingerichtet, einen Impuls 2 zu erzeugen und der nachfolgende Sender 52 ist dazu einge richtet, den erzeugten Puls 2 in eine Netzleitung 1 einzu speisen .

Der Empfänger 53 ist dazu eingerichtet, von der Netzleitung 1 eine auf den Impuls 2 folgende Impulsantwort 3 innerhalb ei ner Frequenz-Bandbreite 4 zu empfangen und zu erfassen.

Anschließend ist die Analysevorrichtung 54 dazu eingerichtet, mit der erfassten Impulsantwort 3 das erfindungsgemäße Ver fahren auszuführen und Reflexionen auf einer Netzleitung 1 zu bestimmen .

Ferner ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, den Netzzustand der Netzleitung 1 zu bestimmen, indem ein entsprechender wei terer Verfahrensschritt ausgeführt wird, auf den nachfolgend näher eingegangen wird.

Die Vorrichtung 50, welche ein Smartmeter sein kann, umfasst die gezeigten Teile, wobei klar ist, dass die Vorrichtung 50 noch weitere wichtige Teile beinhaltet, die eine Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglichen, wie beispiels weise analoge oder digitale Filter, eine digitale Datenerfas sungseinheit, eine Recheneinheit oder ein Rechenspeicher. Zur besseren Übersichtlichkeit und für ein besseres Verständnis sind diese Teile jedoch nicht dargestellt.

Fig. 2 und 3 zeigen Ablaufdiagramme eines Ausführungsbei spiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche folgende Schritte umfassen: a) Erzeugen 110 eines elektrischen Impulses 2 und Einspei sen in die Leitung 1.

b) Erfassen 120 einer Impulsantwort 3 des elektrischen Im pulses 2 von der Leitung 1 mit einer Bandbreite 4.

c) Bilden 130 eines Impulsvektors durch Konvertieren der Impulsantwort 3 in jeweilige Elemente des Impulsvektors in Form komplexer Funktionswerte bei festgelegten Stützstellen im Frequenzbereich.

d) Zuordnen 140 der Stützstellen in

Signalbereiche 5-7, an deren Stützstellen das jeweilige Element des Impulsvektors für das entsprechende Element in einen Schätzvektor übernommen wird, wobei die Menge aller Elemente mit Stützstellen in Signalbereichen 5-7 als Signale bezeichnet werden, sowie

Lückenbereiche 8, 9, an deren Stützstellen jeweils ein vordefinierter Initialwert für das entsprechende Ele ment des Schätzvektors übernommen wird, wobei die Menge aller Elemente mit Stützstellen in den Lückenberei chen 8, 9 als Lücken bezeichnet werden.

Die Lückenbereiche 8, 9 sind zwischen den Signalberei chen 5-7 gelegen, und der jeweilige Initialwert beträgt Null . e) Bilden 150 eines Fenstervektors auf Basis einer Fens terfunktion 10, 20, 30 durch Diskretisieren an den Stützstellen .

f) Kopieren 160 der Elemente des Schätzvektors in einen Hilfsvektor . g) Festlegen 170 eines ganzzahligen Koeffizienten, welcher durch den Quotienten aus der Bandbreite 4 und dem Ab stand zweier unmittelbar aneinandergrenzender Stütz stellen bestimmt ist.

h) Durchführen 180 von Iterationsschritten zur Bestimmung von Schätzwerten für alle Lücken, und solange Wiederho len, bis eine vordefinierte Anzahl an Iterationen er reicht ist, und bei jeder Iteration folgende Schritte ausgeführt werden: hl) Ermitteln 181 eines Zeitvektors mit Elementen im Zeitbereich auf Basis des Zusammenhangs x = | iFFT(R * W) \

wobei

x der Zeitvektor mit Elementen im Zeitbe

reich,

R der Hilfsvektor mit Elementen im Frequenz bereich, und

W der Fenstervektor mit Elementen im Fre

quenzbereich ist,

und der Fenstervektor und der Hilfsvektor jeweils alle Elemente an allen Stützstellen enthalten. h2) Bestimmen 182 des Maximums der Elemente des Zeit vektors und Ermitteln eines entsprechenden In dexwerts des Maximums innerhalb der Elemente des Zeitvektors .

h3) Berechnen 183 eines Schätzwerts auf Basis des Zu sammenhangs

wobei

j eine Indexposition,

Q ein Schätzwert der aktuellen Iteration R j das Element des Hilfsvektors an der Index position,

Wj das Element des Fenstervektors an der In dexposition,

Signale die Menge aller Elemente an Stützstellen in

Signalbereichen 5-7, und

k der im Schritt h2) ermittelte Indexwert des

Maximums ist, und

N der im Schritt g) festgelegte ganzzahlige

Koeffizient ist. h4) Neuberechnen 184 des Hilfsvektors für die Signale auf Basis des Zusammenhangs

wobei

j eine Indexposition,

R J das Element des Hilfsvektors an der Index position,

Q ein Schätzwert der aktuellen Iteration, k der im Schritt h2) ermittelte Indexwert des

Maximums ist,

Signale die Menge aller Elemente an Stützstellen in

Signalbereichen 5-7 ist, und

N der im Schritt g) festgelegte ganzzahlige

Koeffizient ist. h5) Neuberechnung 185 des Schätzvektors für die Lücken auf Basis des Zusammenhangs

wobei

y eine Indexposition,

X j ein Element des Schätzvektors an der Index position,

Q ein Schätzwert der aktuellen Iteration, k der im Schritt h2) ermittelte Indexwert des

Maximums ist, Lücken die Menge aller Elemente an Stützstellen in Lückenbereichen 8, 9 ist, und

N der im Schritt g) festgelegte ganzzahlige

Koeffizient ist. i) Transformieren 190 des Schätzvektors in den Zeitbereich zu einem Zeitsignal.

j) Identifizieren 200 von Reflexionenstellen 15-17, 25-28, 35-38 auf der Leitung in dem Zeitsignal.

k) Bestimmen 210 des Zustandes der Leitung 1 aus der Lage und Art der Reflexionsstellen 15-17, 25-28, 35-38 auf der Leitung 1 im Zeitsignal.

Es werden Iterationsschritte zur Bestimmung von Schätzwerten für alle Lücken solange durchgeführt und wiederholt, bis eine vordefinierte Anzahl an Iterationen erreicht ist, und bei je der Iteration die Schritte hl) bis h5) ausgeführt. Es findet nach jedem Iterationsschritt eine Prüfung 186 statt, ob die vorgegebene Anzahl an Iterationen erreicht ist. Alternativ kann auch ein anderes Abbruchkriterium für die Iteration festgelegt werden, wie beispielsweise das Erreichen einer vorbestimmten minimalen Änderung eines berechneten Funktions werts durch die aktuelle Iteration.

Einzelne Schritte des Verfahrens, beispielsweise die Schritte e) oder g) , können auch an anderen geeigneten Stellen oder auch parallel ausgeführt werden. Es ist klar, dass für die jeweils durchgeführten Schritte beziehungsweise deren Opera tionen die jeweils benötigten Parameter zuvor bereitgestellt sein müssen.

In Fig. 4 ist die Impulsantwort 3 im Frequenzbereich bei spielshaft dargestellt. Die Impulsantwort 3 weist im Fre quenzbereich drei Signalbereiche 5, 6, 7 und zwei Lückenbe reiche 8, 9 auf. Die Lückenbereiche 8, 9 können beispielswei se durch selektives Herausfiltern von bekannten Störsignalen entstehen. Die Bandbreite 4 liegt zwischen der unteren Grenz- frequenz von 30 Hz und der oberen Grenzfrequenz von 280 kHz der Impulsantwort 3 und beträgt daher 250 kHz.

Die Impulsantwort 3 kann im Frequenzbereich in aneinander grenzende, nicht überlappende und gleichgroße Teilbereiche unterteilt werden, welche durch jeweils durch Stützstellen beschrieben werden.

In Fig. 5 sind drei Beispiele für Fensterfunktionen 10, 20 und 30 dargestellt, welche im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbar sind, wie nachfolgend näher ausgeführt.

Die Auswahl der Fensterfunktion 10, 20, 30 kann anhand von Erfahrungswerten für die Messung selbst, aber auch anhand der Art der nachfolgenden Auswertung erfolgen.

Die Art der Reflexionsstellen 15-17, 25-28, 35-38 auf der Leitung 1 gibt durch den Betrag einer Phasenänderung in der Impulsantwort 3 an der Reflexionsstelle 15-17, 25-28, 35-38 den Zustand der Leitung 1 zumindest an der Reflexionsstelle 15-17, 25-28, 35-38 an.

Für eine detailreiche Auswertung, in welcher die Art von Re flexionsstellen genau analysiert werden soll, kann der Fre quenzbereich inklusive 0 Hz gemäß der Fensterfunktion 10 be rücksichtigt werden. Durch Bestimmung von Betrag und Pha senänderung der Reflexionsstellen ist eine genauere Untersu chung der Ursache der Reflexionsstelle möglich. Aus der Lage und Art der Reflexionsstellen auf der Leitung im Zeitsignal kann der Zustand einer Leitung bestimmt werden.

Die Fensterfunktion 10 ist eine Kosinus- oder eine Kosinus- Roll-Off-Funktion und verläuft symmetrisch um 0 Hz.

Es kann auch die Fensterfunktion 20 angewandt werden, welche den Frequenzbereich inklusive 0 Hz als auch hohe Frequenzen ausblendet. In diesem Fall kann eine Auswertung auf einfache Weise bevorzugt anhand eines Reflexions-Diagramms erfolgen. Die Fensterfunktion 20 ist eine Kosinus- oder eine Kosinus- Roll-Off-Funktion und weist bei 0 Hz den Wert Null auf.

Die Fensterfunktion 30 kann im Fall von zyklisch gemessenen Impulsantworten oder einer ausreichend kurzen Impulsantwort angewandt werden. Die Fensterfunktion 30 ist ein konstanter Funktionswert über die Frequenz und weist einen Betrag von Eins auf. Somit kommt es zu keiner Fensterwirkung bei der An wendung der Fensterfunktion 30. In einer äquivalenten Ausfüh rungsform kann somit auf die Fensterfunktion gänzlich ver zichtet werden und die Zusammenhänge im Verfahren vereinfa chen sich entsprechend.

Die Fensterfunktion 30 ist somit eine Funktion mit konstantem Funktionswert eins .

Fig. 6 zeigt verschiedene Repräsentationen im Zusammenhang mit der Impulsantwort nach Fig. 4 mit der ersten Fensterfunk tion 10.

Es sind Signalbereiche 5-7 erkennbar, welche jeweilige Stütz stellen aufweisen. Die Menge aller Elemente mit Stützstellen in den Signalbereichen 5-7 werden als Signale bezeichnet.

Ferner sind Lückenbereiche 8, 9 erkennbar, welche wiederum Stützstellen aufweisen. Die Menge aller Elemente mit Stütz stellen in den Lückenbereichen 8, 9 wird als Lücken bezeich net .

Die Lückenbereiche 8, 9 sind zwischen den Signalbereichen 5-7 gelegen .

Außerdem ist ein, mit der ersten Fensterfunktion 10 gefens tertes, vereinfacht dargestelltes Signal 11 im Frequenzbe reich dargestellt.

Fig. 7 zeigt die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren inter polierte Impulsantwort im Zeitbereich. Fig. 8 zeigt verschiedene Repräsentationen im Zusammenhang mit der Impulsantwort nach Fig. 4 mit der zweiten Fenster funktion 20, wobei die Darstellung vereinfacht ist und die Stützstellen nicht detailgetreu dargestellt sind.

Es ist somit ein vereinfacht dargestelltes Signal 21 im Fre quenzbereich erkennbar. Dabei sind Signalbereiche und Lücken bereiche erkennbar, wobei aufgrund der vereinfachten Darstel lung keine Stützstellen erkennbar sind.

Außerdem ist ein, mit der zweiten Fensterfunktion 20 gefens tertes, vereinfacht dargestelltes Signal 22 im Frequenzbe reich dargestellt.

Ferner ist ein vereinfacht dargestelltes interpoliertes Sig nal 23 im Frequenzbereich erkennbar.

Fig. 9 zeigt die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren inter polierte Impulsantwort im Zeitbereich.

Es sind Reflexionsstellen 25-28 in einem Signal 24 erkennbar. Die Art der Reflexionsstellen 25-28 auf der Leitung 1 kann den Zustand der Leitung 1 an der jeweiligen Reflexionsstel le 25-28 angeben.

Fig. 10 zeigt verschiedene Repräsentationen im Zusammenhang mit der Impulsantwort nach Fig. 4 mit der dritten Fenster funktion 20, welche einen konstanten Wert von eins annimmt. Mit anderen Worten hat die Fensterfunktion 30 keine Wirkung.

Es ist ein Signal 31 im Frequenzbereich erkennbar. Dabei sind Signalbereiche und Lückenbereiche mit jeweils Stützstellen erkennbar .

Ferner ist ein interpoliertes Signal 33 im Frequenzbereich erkennbar .

Fig. 11 zeigt die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren inter polierte Impulsantwort im Zeitbereich. Es sind Reflexionsstellen 35-38 in einem Signal 34 erkennbar. Die Art der Reflexionsstellen 35-38 auf der Leitung 1 kann den Zustand der Leitung 1 an der jeweiligen Reflexionsstel le 35-38 angeben.

Bezugszeichenliste

1 Netzleitung

2 eingespeister Impuls

3 Impulsantwort

4 Bandbreite

5, 6, 7 Signalbereich

8, 9 Lückenbereich

10, 20, 30 Fensterfunktion

11, 21, 31 gemessene Impulsantwort

12, 22 Gefensterte Impulsantwort im Frequenzbe reich

13, 23, 33 Interpoliertes Signal

15-17, 25-28, 35-38 Reflexionsstellen

50 Vorrichtung

51 Impulsgenerator

52 Sender

53 Empfänger

54 Analysevorrichtung

100 Verfahren

110-210 Verfahrensschritte