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Fernmesseinriehtung.
Zur Fernmessung elektrischer Leistungen wurden bisher vielfach Verfahren verwendet, bei denen die Zeigerstellung eines Messinstrumentes fernübertragen wurde.
In Kraftversorgungsnetzen mit konstanter oder sehr langsam schwankender Belastung befriedigen solche Einrichtungen alle praktischen Bedürfnisse, anders steht es jedoch, wenn Verbraucher mit stark schwankendem Leistungsbedarf angeschlossen sind, wie z. B. Walzwerke oder elektrische Bahnen. In diesen Fällen ist mit der Übertragung der Schwankungen nicht gedient, sondern es ist erwünscht, an der Ablesestelle nicht sämtliche Schwankungen, also die Augenblickswerte, sondern den Mittelwert über einen längeren Zeitraum, etwa über mehrere Minuten, zu kennen.
Die vorliegende Erfindung gibt eine besonders vorteilhafte Lösung zur MittelwertsFernmessung.
Grundsätzlich besteht die Lösung darin, dass während einer konstanten Zeit ein Zeiger mit einer der Messgrösse proportionalen Geschwindigkeit hochläuft und infolgedessen am Ende des genannten Zeitabschnittes ein Zeigerausschlag erreicht ist, der der gesuchten durchschnittlichen Messgrösse proportional ist. Der so erzeugte Zeigerausschlag kann nunmehr in verschiedener Weise fernübertragen werden.
Ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens der Zeigerausschläge besteht darin, dass die Fernmessung von Mittelwerten auf dieselben Hilfsmittel zurückgeführt ist, die bei der Fern- übertragung der Zeigerstellungen gewöhnlicher Messinstrumente verwendet werden, so dass genau dieselben Empfängerinstrumente, registrierende oder anzeigende, verwendet werden können.
Ein weiterer wichtiger Vorteil ist der. dass in Anlagen, wo sowohl Augenblickswerte wie Mittelwerte über dieselben Leitungen und Hochfrequenzsender übertragen werden müssen, die entsprechenden Instrumente ohne zusätzliche Einrichtungen ohne weiteres parallel arbeiten können.
Die Fernmeldung der erzeugten Zeigerausschläge kann, wie oben erwähnt, in verschiedener Weise geschehen. Z. B. kann man den während der konstanten Zeit aufgelaufenen Zeiger mit einer konstanten, bekannten Geschwindigkeit zurücklaufen lassen. Die dazu nötige Zeit gibt dann ein Mass für die gesuchte Messgrösse. Die Zeit zur Zurücklegung des erzeugten Zeigerausschlages kann auch gemessen werden, indem man einen Hilfszeiger mit konstanter, bekannter Geschwindigkeit den Ausschlagswinkel ablaufen lässt und den abgelaufenen Zeiger erst nachher in seine Anfangsstellung zurückbewegt. Dies letztere Verfahren ist in dem Ausführungsbeispiel dargestellt.
Das Ausführungsbeispiel gemäss der Zeichnung stellt eine Leistungs-Fernmessung dar.
Die Apparatur am Messorte besteht im wesentlichen aus folgenden Teilen :
Einem Zähler 1, dem Hebel mit Klinke 2. dem Klinkenrad 3, dem Zeiger 4, dem Hilfszeiger 5, einem Synchronmotor 6 und dem Senderelais 7.
Die Apparatur am Ableseorte besteht im wesentlichen aus :
Dem Empfangsrelais 8, dem Synchronmotor 9. Mit 10 ist das Registrierpapier, das vom Uhrwerk angetrieben wird, bezeichnet, 11 ist der Registrierzeiger.
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Die gezeichnete Stellung der einzelnen Teile entspricht einem Augenblick innerhalb der zur Mittelwertbildung benutzten Zeit. Der Zähler 1, der zur Vermeidung der Aufstellung eines besonderen Zählers zweckmässig der Verrechnungszähler der Station sein kann, betätigt bei jeder Umdrehung den Klinkenhebel 2, wodurch das Klinkenrad um jeweils gleich grosse Stücke verdreht wird. In dieser Weise bewegt sich der Zeiger 4 in der Pfeilrichtung und hat, wie oben auseinandergesetzt, am Ende der genannten Zeit einen dem Mittelwert proportionalen Ausschlag. Jetzt überbrückt eine in der Zeichnung weggelassene Schaltuhr den Kontakt 12. so dass der Synchronmotor 6 den Hilfszeiger 5 einmal im Kreise herumführt im Sinne des ge- zeichneten Pfeiles.
Auf diesem Wege berührt der Zeiger 5 den Zeiger 4 und erregt damit die untere Spule des Kipprelais 13 für einen Augenblick. Dieses schliesst seinen Kontakt und das Senderelais 7 wird damit erregt. Nach Durchlaufen des Zeigerausschlages berührt der Hilfszeiger 5 den Kontakt 14, die obere Kipprelaisspule wird erregt und damit das Senderelais 7 wieder ausgeschaltet. Der Zeiger 5 betätigt auf seinem Wege über Erreichen der Ruhestellung noch einen weiteren Kontakt 15, wodurch ein Bremsrelais 16 die Achse 17 freigibt, so dass der Zeiger 4 von der Spiralfeder 18 wieder in seine Anfangslage zurückgezogen wird. Damit ist im wesentlichen die Mittelwertsbildung und Übertragung für den Messort erfolgt ; am Ableseorte geht die Registrierung in folgender Weise vor sich :
Während der Dauer des Zeitimpulses ist das Relais 8 auf der Empfangsseite erregt.
Sein Anker kuppelt infolgedessen den Synchronmotor 9 mit dem Registrierzeiger 11. Dieser Registrierzeiger, der sich zu Beginn des Zeitimpulses in der aus der Fig. ersichtlichen Stellung befindet, wird also während der Dauer des Zeitimpulses mit konstanter Geschwindigkeit längs des Registrierpapieres geführt und hat infolgedessen zu Beendigung des Impulses eine Lage erreicht, deren Entfernung von der Nullage der Dauer des Impulses und infolgedessen auch der zu übertragenden Stellung des Zeigers 4 proportional ist.
Das Registrierinstrument ist in der Weise ausgeführt, dass der Markierungsstift am Zeiger 11 während seiner Bewegung dicht über der Papieroberfläche geführt ist und zu Beendigung des Impulses durch von registrierenden Höchst- lastzählem her an sich bekannte, in der Zeichnung nicht näher dargestellte Einrichtungen kurzzeitig gegen das Papier gedrückt wird, also seine augenblickliche Lage markiert.
In der Zeichnung sind noch einige Vervollkommnungen der Einrichtung enthalten. Der Kontakt 19 dient in Verbindung mit einem, wie ein Energierichtungsrelais wirkenden Kontakt 20 dazu, ein Minussignal auszusenden, wenn die zu übertragende Leistung in umgekehrter Richtung fliesst, also negatives Vorzeichen hat. Dann dreht nämlich der Zähler 1 seine Drehrichtung um und der Kontakt 50 ist geschlossen, so dass der Hilfszeiger 5 über die Kontakte 19 und 20 das Senderelais 7 zu einer kurzen Signalgabe erregt. Am Ableseorte wird durch dieses kurze Signal der Registrierzeiger noch nicht bis zum Skalenanfange bewegt, d. h. auf dem Rand des Papiers ein Minussignal aufgezeichnet. Eine weitere Vorrichtung besteht am Messorte in dem Kontakt 21, der ebenfalls vom Hilfszeiger 5 bestrichen wird.
Dieser Kontakt 21 wird unmittelbar nach der Aussendung des Zeitimpulses von dem Abtastzeiger 5 berührt und dadurch das Senderelais 7 kurzzeitig zum Ansprechen gebracht.
Auf der Femübertragungsleitung wird also unmittelbar nach dem Messimpuls noch ein getrennter kurzer Impuls übertragen. Dieser kurze Impuls kann dazu benutzt werden, den vorhergehenden Messimpuls von denjenigen Messimpulsen anderer Geberinstrumente, bei denen keine zusätzlichen Impulse mit übertragen werden, zu unterscheiden. Das Empfängerinstrument kann z.
B. derart eingerichtet werden, dass zu Beendigung des Messimpulses der übertragene Wert in der aus dem Obigen hervorgehenden Weise registriert wird, dass der Registrierzeiger jedoch nicht sofort nach Abfallen des Relais 8 in die Nullage zurückfällt, sondern etwa mit Hilfe eines Verzögerungselements noch kurze Zeit in der erreichten Stellung festgehalten wird, so dass durch einen dem Messimpuls folgenden kurzen Impuls eine erneute Bewegung des Registrierzeigers 11 hervorgerufen wird, zu deren Beendigung rechts neben der bereits markierten Zeigerstellung eine zweite Markierung auf dem Registrierpapier erfolgt. Es ist bei Verwendung einer solchen Einrichtung z.
B. möglich, die Zeigerstellungen zweier verschiedener Instrumente auf derselben Übertragungsleitung zu übertragen und auf der Empfangsseite unterscheidbar aufzuzeichnen, ohne dass synchronlaufende Umschalter, welche eine merkliche Komplikation der Anlage mit sich bringen, notwendig sind. Die Messimpulse des einen der Geberinstrumente werden ohne einen zusätzlichen Impuls fernübertragen und demgemäss durch eine einfache Punktreihe auf dem Registrierpapier aufgezeichnet (vgl. Fig. ) Die von dem zweiten Messinstrument herrührenden Messimpulse werden mit einem zusätzlichen kurzen Impuls versehen und infolgedessen auf dem Registrierpapier, wie oben beschrieben, durch eine doppelte Punktreihe aufgezeichnet.
Das Geberinstrument und das Empfängerinstrument sind derart eingerichtet, dass die Messgrösse Null nicht durch den Stromimpuls von der Dauer Null, sondern durch einen Stromimpuls von endlicher Dauer übertragen wird. Dies ist leicht dadurch möglich, dass die Nullage des Zeigers 4 im Geberinstrument nicht mit der Stellung des Kontaktes 14 zusammenfällt,
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sondern von der Nullage um ein kleines Stück entfernt ist. Entsprechend ist im Empfangsinstrument die (gezeichnete) Ruhelage des Registrierzeigers 11 nicht am Rande der Registrierfläche, also bei dem Messwert Null zu wählen. sondern in einer entsprechenden Entfernung davon.
Wird der Messwert Null übertragen, so bewegt sich also der Registrierzeiger aus seiner gezeichneten Lage bis zu dem Rand der durch senkrechte und waagrechte Linien angedeuteten Registrierfläche. Besitzt die Messgrösse einen negativen Wert, ist also der Energierichtungskontakt 20 geschlossen, so wird durch den Abtastzeiger 5 bereits vor Übertragung des Zeitimpulses der Kontakt 19 berührt und vor der Übertragung des Messimpulses, wie oben beschrieben, ein kurzer Impuls übertragen, der dadurch. dass er links neben der Registrierfläche erscheint, als Minussignal kenntlich ist und auch mit Registrierpunkten, welche den Messwert Null bedeuten, nicht verwechselt werden kann.
In dem Ausführungsbeispiel treibt der Zähler den Zeiger auf mechanische Weise an. Es kann natürlich im Sinne der Erfindung auch ein elektrischer Antrieb vorgesehen werden, da sich auch auf diese Weise der fragliche Zeigerausschlag erzeugen lässt. Zu diesem Zweck wäre etwa die Zählerachse mit einer Kontaktvorrichtung auszurüsten, durch die bei jeder Umdrehung ein Relais erregt wird, welches das auf der Zeigerachse sitzende Klinkenrad vorwärts schaltet.
Ferner gelten die bisherigen Ausführungen sowohl für Messwerke mit der ersten Potenz der Messgrösse proportionaler Geschwindigkeit (z. B. Wattstundenzähler) als auch für solche mit der zweiten Potenz proportionaler (z. B. elektrodynamische Ampèrestundenzähler). Im ersteren Falle wird der arithmetische, im letzteren Falle der quadratische Mittelwert fernübertragen.
Die zur Übertragung des negativen Vorzeichens der Messgrösse beschriebene Einrichtung kann auch noch in etwas anderer Weise verwendet werden. Es ist offenbar nicht nötig, dass die durch Berührung des Kontaktes 19 im Geberinstrument : ausgesandten Stromstösse in direkter Beziehung zu dem nachfolgenden Messimpuls stehen, so wie es bei dem beschriebenen Minussignal der Fall ist. Es kann vielmehr durch einen solchen Kontakt 19 irgend ein Signal im Zusammenhang mit einem nachfolgenden Messimpuls übertragen werden, dessen Vorhandenoder Nichtvorhandensein aus irgend welchen Gründen im Zusammenhang mit der Messgrösse von Bedeutung ist. Ein derartiger Fall wäre z. B. gegeben, wenn es sich darum handelt, die Belastung einer Maschine fernzuübertragen, welcher zeitweise noch eine zweite Maschine parallel geschaltet ist.
Wird gleichzeitig mit der Belastung der betreffenden Maschine durch einen Kontakt 19 ein Stromstoss mit übertragen, falls die zweite Maschine parallel arbeitet und der Stromstoss weggelassen, falls die zweite Maschine ruht, so ist aus der Angabe des Empfängerinstruments zweifellos mehr zu ersehen, als wenn lediglich die Belastung der einen Maschine angezeigt würde. ohne Rücksicht darauf, ob die zweite Maschine parallel liegt oder nicht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Fernmesseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messgerät mit umlaufender oder hin-und hergehender Bewegung während einer vorherbestimmten, für alle Messungen gleichen Zeitdauer am Sendeort die fortdauernde Verstellung eines Zeigers bewirkt, derart, dass der Zeigerausschlag am Ende der Messdauer dem Mittelwerte der Messgrösse proportional ist und dieser Zeigerausschlag sodann fernübertragen wird.