AT237743B

AT237743B - Schaltungsanordnung zum Messen der Fehlerstellenentfernung auf Leitungen

Info

Publication number: AT237743B
Application number: AT974462A
Authority: AT
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1962-01-18
Filing date: 1962-12-13
Publication date: 1965-01-11

Description

Schaltungsanordnung zum Messen der Fehlerstellenentfernung auf Leitungen
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Messen der Fehlerstellenentfernung auf Lei- tungen. Hiebei ist es aus der deutschen Patentschrift Nr. 1027789 entsprechend der österr. Patentschrift
Nr. 198814 bekannt, dass nachauftreten des Fehlers ein erster Speicherkondensator - in Fig.1 der Zeichnung mitCl bezeichnet-auf den Scheitelwert einer der Fehlerspannung auf der Leitung proportionalen Messspannung Uk und gleichzeitig ein zweiter Speicherkondensator C2 auf den Scheitelwert einer dem Fehlerstrom auf der Leitung proportionalen Messspannung Ik. R aufgeladen werden.

Diese Aufladung erfolgt in der Weise, dass bei einem innerhalb des zu überwachenden Leitungsstücke auftretenden Fehler die Spannung am zweiten Kondensator C2 grösser als die am ersten Kondensator Cl ist. Nach Abschaltung der Ladestromkreis beider Speicherkondensatoren Cl und C2 werden diese durch Umlegen der Kontakte a und a, eines in der Regel durch den von der Schutzeinrichtung erzeugten Auslöseimpuls betätigten Relais bis zur Spannungsgleichheit entladen.

Die für die Entladung der Speicherkondensatoren auf Spannungsgleichheit erforderliche Zeitspanne wird bei diesem bekannten Verfahren durch gleichzeitige Änderung sowie Auswertung des Ladungszustandes eines Hilfskondensators, der in Fig. l mit Cn bezeichnet ist, als Mass für die Fehlerstellenentfernung verwendet. Der Hilfskondensator CH ist, wie Fig. l erkennen lässt, bis zum Umlegen des Kontaktes ag mit der Hilfsspannungsquelle UH verbunden, befindet sich also beim Umlegen des genannten Kontaktes im Augenblick der Spannungsgleichheit an den beiden Speicherkondensatoren C und C2 auf einem definierten Ladungszustand.

Daher ist die Restspannung nachAuftrennen. des Entladestromkreises des Kondensators CH infolge Ansprechens des Nullspan- nungsrelais N ein eindeutiges Mass für die Etnfernung der Fehlerstelle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebene Schaltungsanordnung zur Fernmeldung der Fehlerstellenentfernung auch über längere Übertragungsleitungen zu einer zentralen Messstelle geeignet zu machen. Diese Aufgabe löst eine Schaltungsanordnung der beschriebenen Art dadurch, dass erfindungsgemäss in Abhängigkeit vom Ladungszustand der Speicherkondensatoren oder des Hilfskondensators betätigte Relais eine durch den Ladungszustand des Hilfskondensators bestimmte Anzahl von in einem Impulsgenerator erzeugten Impulsen auf die Übertragungsleitung gelangen lassen, an deren anderem Ende ein Empfangsgerät mit einer Impulszähleinrichtung angeordnet ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Vergleichskapazität vorgesehen, die nach Entladung der beiden Speicherkondensatoren auf Spannungsgleichheit vom Impulsgenerator unter gleichzeitiger Aussendung von Impulsen auf die Übertragungsleitung impulsweise aufgeladen wird. Ferner ist bei dieser Ausführungsform eine Relaiseinrichtung vorgesehen, die bei Erreichen einer vorbestimmtenDifferenz derLadungszustände anHilfskondensator und Vergleichkapazitätdie weitere Aussen- dung von Impulsen auf die Übertragungsleitung verhindert.

Arbeitet die Schaltungsanordnung in der Weise, dass als Änderung des Ladungszustandes des Hilfs- kondensators während der Zeitspanne bis zur Entladung der beiden Speicherkondensatoren auf Spannungsgleichheit eine zumindest teilweise Entladung desselben erfolgt, so ist die Relaiseinrichtung zweckmä - ssigerweise als Nullspannungsrelais ausgebildet und verhindert bei Eintritt der Spannungsgleichzeit an Hilfskondensator und Vergleichskapazität die weitere Aussendung von Impulsen auf die Übertragungsleitung.

Eine Schaltungsanordnung dieser Art ist in Fig. l in ihren wesentlichen Teilen wiedergegeben. Der linke Teil der Schaltungsanordnung, der die Erzeugung der Differenzspannung AU durch Entladungder beiden Speicherkondensatoren C undC über die Widerstände R und R vornimmt, wurde im Prinzip bereits beschrieben. Dasselbe gilt für den mittleren Teil der Schaltungsanordnung mit dem Entladekreis des Hilfskondensators CH, an dessen Widerstand RH im Augenblick des Nullwerdens der Differenzspannung AU und damit desAnsprechens desNullspannungsrelaisN die SpannungUx steht. Infolge Umlegens des Kontaktes n wird diese Spannung der einen Anschlussklemme des hochohmigen Relais V zugeschaltet, dessen andere Klemme mit der Vergleichskapazität Cv verbunden ist.

Das Relais ist vorzugsweise ein elektronisches Relais.
EMI2.1
gleichskapazität CV, in diesem Schaltungsbeispiel bei Spannungsgleichheit, verhindert das Ansprechen des Relais V durch Öffnen des Kontaktes v die weitere Aussendung von Impulsen auf die Übertragungslei- tung. Man kann die Anordnung also als Verschlüssler bezeichnen.

Die übertragenen Impulse gelangen am andern Ende der Leitung UL aber den Empfangsverstärker E auf die Zähleinrichtung. Die Anzahl der über die Leitung übertragenen Impulse ist infolge der doppelt logarithmischen Umsetzung über zwei Kondensatoren-C, C und C -direkt der Fehlerstellenentfer- nung proportional.

Die Impulse können in Abwandlung der Schaltungsanordnung nach Fig. l auch mittels eines Messinstrumentes erzeugt werden, das beimZeigerrückgang eine der den Messwert darstellenden Zeigerstellung entsprechende Impulszahl abgibt.

Bei einer weiteren zweckmässigen Schaltungsanordnung nach der Erfindung führt ein in Abhängigkeit vom Ladungszustand der Speicherkondensatoren betätigtes Relais dem Impulsgenerator zwecks Modulation seiner Impulsfrequenz die sich ändernde Spannung am Hilfskondensator während der Zeitspanne zu, die zur Entladung der beiden Speicherkondensatoren auf Spannungsgleichheit erforderlich ist. Besonders zweckmässig ist es, den Entladekreis des Hilfskondensators und/oder den Impulsgenerator so auszulegen, dass sich die Impulsfrequenz in Abhängigkeit von der Spannung am Hilfskondensator logarithmisch ändert. In diesem Falle ist nämlich, wie die folgende Rechnung zeigt, die Anzeige der Zähleinrichtung Z am andern Ende der Leitung UL direkt proportional der zu messenden Impedanz Zx und damit der Entfernung der Fehlerstelle.

Während der zur Entladung der beiden Speicherkondensatoren C und C auf Spannungsgleichheit erforderlichen Zeitspanne tx wird die Impulsfrequenz f des Impulsgenerators P durch den Ladungszustand des Hilfskondensators CH, d. h. durch seine sich während dieser Zeit durch Entladung ändernde Spannung U, in Abhängigkeit von der laufenden Zeit t nach folgender Funktion moduliert :
EMI2.2
Hierin bedeuten K eine Konstante und TM die Zeitkonstante der Messung. Da sich die Impulsfrequenz f als Ableitung der Pulszahl p nach der Zeit gemäss
EMI2.3
ausdrücken lässt, gibt die Zähleinrichtung Z am andem Ende der Leitung die Pulszahl
EMI2.4

wieder. Die Zeit tx ist, wie bereits ausgeführt, ein Mass für die Impedanz Zx und damit für die zu übertragende Fehlerstellenentfernung.

Sie bestimmt sich, wie beispielsweise in der genannten deutschen Patentschrift Nr. 1027789 im einzelnen ausgeführt, aus der Beziehung
EMI3.1

EMI3.2
Unter Verwendung von (4) erhält man
EMI3.3

Die Konstante c wird für den Wert der Impedanz Zx der gesamten Leitungsstrecke bestimmt. Die von der Zähleinrichtung Z wiedergegebene Impulszahl p ist also proportional der zu messenden Impedanz Zx und damit der Entfernung.

Ein Ausführungsbeispiel für diese erfindungsgemässe Schaltungsanordnung zeigt Fig. 2. Sie unterscheidet sich von der in Fig. l dargestellten Anordnung insbesondere dadurch, dass jetzt die vom Impulsgenerator P erzeugten Impulse bereits während der Entladung des Hilfskondensators C, j, d. h. während der zur Entladung der beiden Speicherkondensatoren Cl und C2 auf Spannungsgleichheit erforderlichen Zeit, vom Ladungszustand des Hilfskondensators CH beeinflusst werden. So lange nämlich infolge des nicht erregten Zustandes des Nullspannungsrelais N dessen Kontakt n3 den über den Widerstand RH verlaufenden Entladestromkreis schliesst, moduliert die Spannung Ux logarithmisch die Frequenz der vom Impulsgenerator erzeugten Impulse.

Die Impulse werden über die Leitung wieder zu der Empfangseinrichtung E und der Zähleinrichtung Z übertragen. Zweckmässig erzeugt der Impulsgenerator bei Ux = 0 keine Impulse.

In Fig. 3 ist ein geeigneter Impulsgenerator in seinen wesentlichen Bestandteilen angedeutet. Das Steuergitter 1 der Doppelgitterröhre I gehört zum Oszillatorschwingkreis, während auf das Steuergitter 2 dieser Röhre die Spannung Ux gegeben wird. Der Einfluss dieser Spannung bewirkt eine Veränderung der Scheinwiderstände im Röhrenkreis, wodurch die Oszillatorfrequenz geändert wird. Die Röhre II schneidet als Begrenzerstufe die Spitzen der frequenzmodulierten Schwingungen ab, so dass als Ausgangsspannung dieses Impulsgenerators Impulse einer durch die Spannung Ux bestimmten Frequenz erscheinen.

Man kann unter Verwendung des Merkmales der in Fig. 1 beschriebenen Schaltungsanordnung, dass die Auswertung der Spannung am Hilfskondensator CH infolge Betätigung des Umschaltkontaktes nl erst nach der zur Entladung der beiden Speicherkondensatoren auf Spannungsgleichheit erforderlichen Zeitspanne erfolgt, die in Fig. 2 wiedergegebene Anordnung auch dahingehend modifizieren, dass die Span- nungUx dem Impulsgenerator P erst nach Beendigung des Entladungsvorganges des Hilfskondensators CH zugeführt wird. Dann werden über die Leitung UL Impulse einer Frequenz übertragen, die durch die Restspannung am Hilfskondensator CH bestimmt ist und mittels des in diesem Falle als Frequenzmesser ausgebildeten Zählgerätes Z als Mass für die Fehlerstellenentfernung angegeben wird.

Es ist einzusehen, dass der Hilfskondensator sowie die zur Anzeige bzw. Auswertung seines Ladungszustandes erforderlichen Mittel sowohl hinsichtlich ihres Platzbedarfes als auch ihrer Kosten einen wesentlichen Teil der Schaltungsanordnung darstellen. Aus diesem Grunde kann es zweckmässig sein, den Hilfskondensator CH mit den zur Auswertung seines Ladungszustandes erforderlichen Einrichtungen und gegebenenfalls auch die Speicherkondensatoren sowie die Empfangseinrichtungen am andern Ende der Übertragungsleitung für mehrere zu überwachende Leitungsstücke gemeinsam vorzusehen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Schaltungsanordnung zum Messen der Fehlerstellenentfernung auf Leitungen, bei welcher nach Auftreten des Fehlers ein erster Speicherkondensator (Cl) auf den Scheitelwert einer der Fehlerspannung auf der Leitung proportionalen Messspannung (Uk) und gleichzeitig ein zweiter Speicherkondensator (C2) auf den Scheitelwert einer dem Fehlerstrom auf der Leitung proportionalen Me ssspannung (Jk.

R) derartig aufgeladen werden, dass bei einem Fehler innerhalb des zu überwachenden Leitungsstückes die Spannung am zweiten Kondensator (C2) grösser als die am ersten Kondensator (cl) ist, und bei welcher dienach Abschaltung der Ladestromkreis beider Speicherkondensatoren (C C) bis zur Entladung auf Span- <Desc/Clms Page number 4> nungsgleichheit erforderliche Zeitspanne durch gleichzeitige Änderung sowie Auswertung des Ladungszustandes eines Hilfskondensators (CH) als Mass für die Fehlerstellenentfernung dient, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit vom Ladungszustand der Speicherkondensatoren (C, C) oder des Hilfskondensators (CH) betätigte Relais (Fig. l : N, V ;

Fig. 2 : N) eine durch den Ladungszustand des Hilfskon densators (CH) bestimmte Anzahl von in einem Impulsgenerator (P) erzeugten Impulsen auf die Übertragungsleitung (UL) gelangen lassen, an deren anderem Ende ein Empfangsgerät (E) mit einer Impulszähleinrichtung (Z) angeordnet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vergleichskapazität (Fig. l : Cy) vorgesehen ist, die nach Entladung der beiden Speicherkondensatoren (Cl, C2) auf Spannungsgleichheit vom Impulsgenerator (P) unter gleichzeitiger Aussendung von Impulsen auf die Übertragungsleitung (UL) impulsweise aufgeladen wird, und dass eine Relaiseinrichtung (V) vorgesehen ist, die bei Erreichen einer vorbestimmtenDifferenz der Ladungszustände an Hilfskondensator (CH) und Ver- gleichskapazität (Cv) die weitere Aussendung von Impulsen auf die Übertragungsleitung (UL) verhindert.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, bei der die Änderung des Ladungszustandes des Hilfskon- EMI4.1 (CH)Spannungsgleichheit eine zumindest teilweise Entladung desselben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Relaiseinrichtung (Fig. 1 : V) als Nullspannungsrelais wirkt und bei Eintritt der Spannungsgleichheit an Hilfskondensator (Crj) und Vergleichskapazität (Cv) die weitere Aussendung von Impulsen auf die Übertragungsleitung (UL) verhindert.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in Abhängigkeit vom Ladungszustand der Speicherkondensatoren (Cl'C2) betätigte Relais (Fig. 2 : N) dem Impulsgenerator (P) zwecks Modulation seiner Impulsfrequenz die Spannung am Hilfskondensator (CH) zuführt.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Relais (Fig. 2 : N) dem Impulsgenerator (P) die sich ändernde Spannung am Hilfskondensator (CH) während der Zeitspanne bis zur Entladung der beiden Speicherkondensatoren (C, C ) auf Spannungsgleichheit zuführt.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Entladekreis des Hilfskondensators (CH) und/oder der Impulsgenerator (P) so ausgelegt sind, dass sich die Impulsfrequenz in Abhängigkeit von der Spannung am Hilfskondensator (CH) logarithmisch ändert.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Relais (Fig. 2 : N) dem Impulsgenerator (F) die Spannung am Hilfskondensator (CH) nach Entladung der beiden Speicherkondensatoren (C, C ) aufspannungsgleichheit zuführt und die Impulszähleinrichtung (7) als Impulsfrequenzmesser ausgebildet ist.