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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum gleichzeitigen transformatorischen Einspeisen eines Signals auf alle drei Phasenleiter einer Dreileiter-Drehstromleitung, mit einem Paar von Hochspannungswicklungen, deren eine Enden miteinander und mit einem Phasenleiter und deren freie andere Enden mit je einem der beiden andern Phasenleiter der Drehstromleitung verbunden sind, mit einem Paar von in Reihe geschalteten Niederspannungswicklungen, welche Reihenschaltung an eine Wechselspannungs-Signal vorrichtung angeschlossen ist, mit einer Einrichtung zum magnetischen Koppeln jeder Wicklung des einen Paares mit je einer Wicklung des andern Paares, und mit wenigstens einem Einphasen-Verteilungstransformator, dessen Primärwicklung an zwei der drei Phasenleiter der Drehstromleitung angeschlossen ist und dessen Sekundärwicklung,
die eine Niederspannung für die Versorgung von Strombeziehern liefert, mit einer Niederspannungs-Verteilungsschaltung verbunden ist, an welche ein Transponder angeschlossen ist, der Signale von der Wech- selspannungs-Signalvorrichtung empfängt und auf solche Signale reagiert.
Die Übertragung von Nachrichtensignalen über Drehstromleitungen, beispielsweise zum Überwachen und Steuern des elektrischen Energiesystems selbst, wurde bereits früher mit Erfolg angewendet, das Verlangen der Elektrizitätsgesellschaften nach Möglichkeiten zum direkten Überwachen und Steuern von angeschlossenen Belastungen der Strombezieher zwecks Vermeidung unbeherrschbarer Energieprobleme hat aber einen Bedarf an neuen und gegenüber den bisherigen Arten unterschiedlichen Arten der Nachrichtenübertragung geschaffen.
Wenn die Energieleitung selbst an Stelle von Telephonkabeln oder Radiowellen für die Nachrichtenübertragung zu und von den Örtlichkeiten der Strombezieher ausgenutzt wird, dann werden normalerweise sämtliche an eine Drehstromspeiseleitung angeschlossenen Verbraucher von einer zentralen Stelle aus über die die Speiseleitung versorgende Verteilerstation überwacht und gesteuert. Da einphasige Verbraucher jeweils zwischen zwei Phasenleitern der Dreileiter-Drehstromleitung angeschlossen sind, muss der zum Aussenden von Steuersignalen an die Verbraucher und zum Empfangen von Überwachungssignalen von diesen dienende Sendeempfänger in der Verteilerstation das Signal auf alle drei verketteten Zweige einspeisen können, da die Verbraucher stets auf die drei verketteten Spannungen aufgeteilt sind, um einen einigermassen ausgeglichenen Belastungszustand der drei Phasen zu erzielen.
Zum Einspeisen der Signale mit viel höherer Frequenz als der Netzfrequenz von beispielsweise 50 oder 60 Hz können entweder drei Sendeempfänger, u. zw. je einer für jeden verketteten Zweig, verwendet werden oder es kann ein einziger Sendeempfänger zyklisch mit jedem der drei Phasenleiter bzw. verketteten Zweige verbunden werden, so dass alle an den verschiedenen verketteten Spannungen liegenden Belastungen zur Nachrichtenübermittlung mit dem Sendeempfänger verbindbar sind.
Die erstere Aus- Eührungsform ist nicht besonders kostspielig, da sie lediglich eine Vervielfachung der Geräte darstellt, wogegen die letztere Ausführungsform eine Umschaltvorrichtung erfordert, die nicht nur die Kosten erhöht und die Zuverlässigkeit der Anlage verringert, sondern die auch die zum Aussenden von Befehlen erforderliche Zeit erhöht und die sich entlang der Energieleitung ausbreitende ignalwelle beeinträchtigt. Eine dritte Möglichkeit besteht darin, das Nachrichtensignal allen drei Phasen gleichzeitig zuzuführen, wie dies in der US-PS Nr. 4, 065, 763 beschrieben ist.
Die darin dargestellte, einen Einphasentransformator mit mehrfach angezapfter Hochspannungswicklung enthaltende Transformatoranordnung hat merkliche Nachteile, die darin bestehen, dass unbalancierte Phasenbedingungen oder Anzapfeinstellungen im Transformator umlaufende Nachrichtensignalströme hervorrufen, wodurch die Wirksamkeit und die gute Funktion des Sendeempfängers herabgesetzt werden, welche Eigenschaften bereits durch das Übertragen von Signalen in einer schwierigen Umgebung belastet sind.
Eine Ausführungsform einer Schaltungsanordnung zur Paralleleinspeisung von TonfrequenzImpulsen verschiedener Dauer und Folge in ein Dreileiter-Drehstromnetz ist aus Fig. 1 der JE-OS 1928739 bekannt. Hiebei wird von der einzuspeisenden Impulsfolge über ein phasendrehendes Jetzwerk eine phasenverschobene Impulsfolge abgeleitet und jede der beiden Impulsfolgen wird iber einen zugeordneten Ankopplungstransformator und netzseitige Ankopplungselemente, insbesonlere je einen als Hochpass wirkenden Kondensator, in das Netz eingespeist. Bei Anwendung einer einzigen Rundsteuerfrequenz und eines die Phasenlage um 120 drehenden Netzwerkes kann dem gesteenden Drehstromsystem ein Tonfrequenzdrehstromsystem überlagert werden.
Allerdings wird ter Wegfall eines dritten Ankopplungstransformators durch die Notwendigkeit eines phasendrehenden
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Netzwerkes und besonderer Ankopplungselemente erkauft, so dass von einer besondern Ersparnis nicht die Rede sein kann. Ausserdem ist die Anlage, falls nicht ein besonders kompliziertes und aufwendiges phasendrehendes Netzwerk verwendet wird, nur für eine einzige Steuerfrequenz bzw. einen engen Frequenzbereich geeignet.
Eine Schaltungsanordnung der eingangs angegebenen Art ist aus der DE-OS 2933473 bzw. der FR-AS 2433863 der Patentinhaberin bekannt. Diese bekannte Schaltungsanordnung weist den Nachteil auf, dass bei Einspeisung eines Nachrichtensignals auf zwei verkettete Zweige eines Drehstromsystems ohne Nulleiter dieses Nachrichtensignal auch nur den entsprechenden zwei verketteten Netzspannungen überlagert ist, jedoch, bedingt durch die Art der Einspeisung, am dritten verketteten Zweig der Drehstromleitung auf Null kompensiert ist bzw. bei stark unsymmetrischer Belastung des Drehstromsystems an diesem dritten Zweig allenfalls mit sehr geringem Pegel auftritt.
Ähnliches gilt für eine Schaltungsanordnung gemäss der GB-PS Nr. 431, 047, welche Schaltungsanordnung im übrigen gar nicht darauf abgestellt ist, ein vom Elektrizitätsversorgungsunternehmen eingespeistes Nachrichtensignal auf der Seite der Strombezieher zwischen beliebigen Phasenleitern abnehmen zu. können, sondern welche Schaltungsanordnung eine Phantomschaltung darstellt, bei welcher das Nachrichtensignal empfängerseitig mit gleichen Mitteln, d. h. mit einer gleichartigen Transformatoranordnung, abgenommen wird, wie es vom Elektrizitätsversorgungsunternehmen eingespeist wurde.
Die Erfindung zielt darauf ab, bei Einspeisung eines Nachrichtensignals auf nur zwei verkettete Zweige eines Drehstromsystems ohne Nulleiter über einen Zweiphasentransformator oder zwei Einphasentransformatoren sicherzustellen, dass dieses Nachrichtensignal bei einem Strombezieher mit einphasigem Anschluss zwischen zwei beliebigen Phasenleitern des Drehstromsystems sicher empfangen werden kann und dementsprechend auch in umgekehrter Richtung vom Strombezieher zum Elektrizitätsversorgungsunternehmen ein Antwortsignal übertragen werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung bei einer Schaltungsanordnung der eingangs angegebenen Art darin, dass die Hochspannungswicklungen mit den Niederspannungswicklungen in solchem Sinne magnetisch gekoppelt sind, dass durch die und zwischen den Hochspannungswicklungen der gleiche Strom fliesst.
Bei der vorausgesetzten prinzipiellen Schaltungsart der Wicklungen der Transformatoren für die Einspeisung des Nachrichtensignals wird durch die erfindungsgemässe Polung dieser Wicklung erreicht, dass über alle drei verketteten Zweige des Drehstromsystems ein Nachrichtensignal mit ausreichendem Pegel übertragen wird, wobei phasendrehende Netzwerke sowie besondere Ankopplungselemente entbehrlich sind.
Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Eine symbolisch dargestellte Drehstromleitung --10-- besteht aus drei Phasenleitern-A, B und C--. Die Drehstromleitung --10--, bei welcher die verkettete Nennspannung 12 kV betragen
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--12-- eines Dreiphasen-Abwärtstransformators --14-- verbun-wicklungen --18-- in Sternschaltung angeordnet sind. Der Transformator --14-- ist über Hochspannungsklemmen --20-- an eine Hochspannungs-Fernleitung --22-- angeschlossen.
In der Verteilerstation befindet sich eine Wechselspannungs-Signalvorrichtung --24-- zum Erzeugen und Aussenden von Befehlssignalen, die über die Drehstromleitung --10-- zu den Örtlichkeiten der Strombezieher zum Steuern der Belastungen und Funktionen ausgesendet werden, sowie zum Empfangen von Signalen von den Örtlichkeiten der Strombezieher für die Überwachung der angeschlossenen Belastungen. Die Wechselspannungs-Signal vorrichtung --24--, die je einen gesonderten Sender und Empfänger oder eine einzige Einheit für beide Funktionen enthalten kann, ist an sich bekannt und braucht nicht näher beschrieben zu werden.
Durch den Block --24-- für die Wechselspannungs-Signalvorrichtung sollen alle notwendigen Einrichtungen zum Erzeugen und Modulieren eines Trägersignals geeigneter Frequenz, beispielsweise im Bereich von 3 bis 10 kHz, zum Jbertragen zu einem Strombezieher über die Drehstromleitung --10--, zum Demodulieren und Detektieren eines vom Strombezieher her über die Drehstromleitung --10-- übertragenen Trägersignals sowie die zugehörige Stromversorgung angedeutet sein. Das Nachrichtensignal wird über Niederspannungs- lemmen-25-- und eine Transformatoranordnung --26- auf die Drehstromleitung --10-- eingekoppelt
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Die meisten Belastungen sind einphasige Belastungen, wie dies an der Drehstromleitung - durch die Schaltungen -32- angedeutet ist, welche zwischen verschiedenen Phasenleitern angeschlossen sind, um auf der Drehstromleitung --10- einen einigermassen ausgeglichenen Belastungszustand herzustellen. Nach Abwärtstransformation der Speisespannung auf einen für die Strombezieher üblichen Wert, wie einen Nennwert von 120/240 V, mittels Einphasen-Verteilungstransformatoren --34-- wird die elektrische Energie den einzelnen Strombeziehern über Niederspannungs-Ver- teilungsschaltungen --36- zugeführt. Wenngleich in der Zeichnung die einzelnen Belastungen bei den Strombeziehern nicht bildlich dargestellt sind, so würden solche Belastungen an die Nieder-
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- vorgesehen ist.
Ein derartiger Transponder --38-, der an sich bekannt ist und nicht in Einzelheiten beschrieben zu werden braucht, reagiert auf von der Wechselspannungs-Signalvorrich- tung --24- empfangene Befehlssignale entweder durch Ausüben einer Belastungssteuerfunktion oder durch Zurücksenden einer durch Überwachen gewonnenen Belastungsinformation an die Wechselspan- nungs-Signalvorrichtung -24-. Somit enthält jeder Transponder -38- selbst einen Sendeempfänger.
Eine individuelle Transpondersteuerung ist durch Kodieren der Adresse jenes Transponders - 38-, für welchen ein Befehlssignal bestimmt ist, in den Befehlssignalen erzielbar, wobei jedem
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--38- einerichtung --24- Antwortsignale über alle drei verketteten Zweige der Drehstromleitung --10-empfängt, ist es ebenso ohne Belang, welcher Transponder-38-sendet, weil das Signal über den entsprechenden verketteten Zweig empfangen wird.
Bei Vergleichsmessungen zwischen Einphasen-Einkopplung und erfindungsgemässer Einkopplung über eine offene Dreieckschaltung bei Verwendung normaler Speisetransformatoren in der Verteilerstation und Durchführung der Messung zwischen typischen Örtlichkeiten für eine Verteilerstation und Örtlichkeiten einer Wohngegend ergibt sich auf Grund der Messwerte für die Anordnung mit offener Dreieckschaltung eine um 3 bis 6 db günstigere Übertragungsimpedanz im Frequenzbereich zwischen 3 und 10 kHz. Dies bedeutet, dass bei Verwendung der Anordnung mit offener Dreieckschaltung sendeseitig ein um 3 bis 6 db geringerer Strom zur Erzielung des gleichen Empfangssignalpegels für beide Richtungen genügt. Auf diese Weise können die für eine Nachrichtenverbindung erforderlichen Signalpegel bei Wahl der Koppelanordnung mit offener Dreieckschaltung merklich herabgesetzt werden.
An Hand des beschriebenen Ausführungsbeispieles ergibt sich, dass die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung die Ein- und Auskopplung von Nachrichtensignalen auf eine bzw. von einer Drehstromleitung unter Verwendung üblicher Sendeempfänger erlaubt, wobei die Anordnung kostengünstig und der Betrieb einfach ist. Gegenüber der gezeigten und beschriebenen Ausführungsform können verschiedene Abwandlungen vorgenommen werden, und die umfassende Beschreibung des Ausführungsbeispieles dient nur zur Erläuterung, ohne die Erfindung darauf zu beschränken.