DD217059A1 - Schaltungsanordnung zur fernsteuerung energetischer verbraucher mittels traegerfrequenzsignalen - Google Patents

Abstract

DAS GEBIET DER ERFINDUNG BETRIFFT DIE VERTEILUNG VON ELEKTRISCHER ENERGIE. SIE IST INSBESONDERE ZUR WAHLWEISEN ZU- UND ABSCHALTUNG ENERGETISCHER VERBRAUCHER UEBER EIN ELEKTRISCHES VERSORGUNGSNETZ ANWENDBAR. DIE ERFINDUNG HAT ZUM ZIEL, MIT EINER SCHALTUNGSANORDNUNG DER GENANNTEN ART EINE OEKONOMISCHE GUENSTIGERE VARIANTE MIT GERINGEREM GERAETETECHNISCHEM AUFWAND SOWIE HOEHERER BETRIEBSSICHERHEIT ALS IN DEN BISHER BEKANNTEN VERFAHREN ZU GARANTIEREN. DAS WESEN DER ERFINDUNG BESTEHT DARIN, DASS MEHRERE TRAEGERFREQUENZEN SERIELL UEBER DAS WECHSELSTROMVERTEILERNETZ UEBERTRAGEN WERDEN, WOBEI DER INFORMATIONSGEHALT IN DER TASTUNG DIESER TRAEGERFREQUENZEN LIEGT. DIE ERZEUGUNG DER EINZELNEN TRAEGERFREQUENZEN ERFOLGT MIT EINEM DIGITAL GESTEUERTEN GENERATOR, BEI DEM FREQUENZBESTIMMENDE GLIEDER ELEKTRONISCH ZU- ODER ABGESCHALTET WERDEN. DURCH DIE WAHL DER TRAEGERFREQUENZEN IM BEREICH VON 30 BIS 100 KHZ ERFOLGT EINE ABGRENZUNG DES INFORMATIONSGEHALTEN OHNE ZUSAETZLICHE DAEMPFUNGSGLIEDER. EINE ERWEITERUNG IST DURCH DEN EINSATZ VON UEBERBRUECKUNGSKONDENSATOREN MOEGLICH. MIT DIESER GEWAEHLTEN SCHALTUNGSANORDNUNG WIRD EIN GERINGER SCHALTUNGSTECHNISCHER AUFWAND GEWAEHRLEISTET. DADURCH IST ES MOEGLICH, ENERGETISCHE VERBRAUCHER UEBER DAS WECHSELSTROMVERTEILERNETZ FUER EINE KONTINUIERLICHE BELASTUNG VON ENERGIEERZEUGERANLAGEN ZU STEUERN.

Description

Schaltungsanordnung zur Fernsteuerung energetischer Verbraucher mittels Trägerfrequenzsignalen Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Verteilung von elektrischer Energie. Sie ist insbesondere zur wahlweisen Zu- und Abschaltung energetischer Verbraucher über ein elektrisches Versorgungsnetz anwendbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bisherige technische Lösungen als Vorrichtungen dieser Art arbeiten mit einer relativ niedrigen Ton- bzw. Trägerfrequenz, deren Informationsgehalt in einem Zeitintervall-, Impulsdauer- oder Modulationsverfahren enthalten ist. Die niedrige Tonfrequenz wurde dabei aufgrund der in einem Wechselstromverteilernetz zwischengeschalteten Vielzahl von Verteilertransformatoren gewählt, um eine ungestörte Übertragung über diese Transformatoren zu gewährleisten. Nachteilig ist die hohe Leistung, die für die Übertragung von Informationen notwendig ist. Zum anderen müssen spezielle Schaltungen zur Unterdrückung von Störimpuisen angewendet werden. Weiterhin ist eine Vorrichtung zur binären Nachrichtenübertragung (DE 2545985) zwischen einer zentralen Station und entfernten Stationen über ein Wechselstromverteilernetz bekannt, deren wesentliches Merkmal darin besteht, daß erstmals die Trägerfrequenz zwischen 5 und 30KHz gewählt ist und die Information in der Phasenlage zur Netzfrequenz liegt. Mit der bekannten Vorrichtung können Elemente des Wechselstromverteilernetzes ^ an beliebigen Stellen gesteuert werden. Ebenfalls können Belastungsspitzen des Wechselstromverteilernetzes schnell abgebaut· werden, indem man unwichtige Verbraucher abschaltet. Um diese Einsatzmerkmale zu garantieren, ist der erforderliche schaitungstechnische Aufwand solch einer nachrichtentechnischen Vorrichtung laut Patentschrift nur mit Datenerfassungscomputer und weiteren peripheren Geräten zu realisieren. Die Nachteile bei der gewählten Trägerfrequenz von 5 bis 30KHz, vorzugsweise 5 bis 10KHz, liegen in der unkontrollierten Ausbreitung im Wechselstromverteilernetz. Die gewählte Art der Informationsverschlüsselung setztam Empfängerort wiederum hohen schaitungstechnischen Aufwand voraus, und die ökonomische Einsatzschwelle wird damit wie schon auf der Senderseite der zentralen, Station weiter heraufgesetzt. Der Einsatz der Trägerfrequenz im Bereich von 5 bis 30KHz hat weiterhin den-Nachteil, daß der Anteil der Rauschspannung im Wechelstromverteiiernetz gegenüber höheren Frequenzen noch relativ hoch ist und so die Auswertbarkeit der Trägerfrequenz durch den Spannungsabstand zwischen Trägerfrequenz und Rauschen begrenzt wird bzw. zu Lasten der eingespeisten Leistung geht.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat zum Ziel, mit einer Schaltungsanordnung der genannten Arf eine ökonomisch günstigere Variante mit geringem gerätetechnischem Aufwand sowie höherer Betriebssicherheit als in den bisher bekannten Verfahren zu garantieren.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Schaltungsanordnung zu entwickeln, mit welcher ausgewählte energetische Verbraucher eines beliebig großen Wechselstromverteilernetzes zu- und abgeschaltet werden können. Erfindungsgemäß werden die einzelnen Trägerfrequenzen seriell über das Wechselstromverteilernetz übertragen, wobei der Informationsgehalt in der Tastung (Ein —Aus) der einzelnen Trägerfrequenzen liegt. Die Erzeugung der einzelnen Trägerfrequenzen erfolgt mit Hilfe eines digital gesteuerten Generators, bei dem mittels elektronischem Schalter fröquenzbestimmende Kapazitäten an den Schwingkreis des Generators zu- oder abgeschaltet werden. Für die einzelnen Trägerfrequenzen ist ein Bereich von 30 bis 100KHz vorgesehen. Bei entsprechender vorprogrammierter Zuordnung von ein oder mehreren Trägerfrequenzen pro Empfänger ergeben sich eine Vielzahl von Informationskanälen. Eine Erweiterung des Informationsgebietes ist möglich, indem die im Wechselstromverteilernetz zwischenliegenden Trafostationen mit einem Kondensator überbrückt werden. Aufgrund der gewählten Art der Erzeugung der einzelnen Trägerfrequenzen sowie deren Informationsverschlüsselung und Übertragung ergibt sich daraus ein geringer gerätetechnischer Aufwand bei Wahrung einer hohen Betriebssicherheit.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Beispieles näher erläutert werden. Im Beispiel werden energetische Verbraucher von einer Dispatcherzentrale aus ferngesteuert. In den zugehörigen Zeichnungen stellt Figur 1 das Blockschaltbild und Figur 2 das zugehörige Prinzipschaltbild des Generators dar. Entsprechend des in Figur 1 gezeigten Blockschaltbildes werden mit dem Programmierbaustein 2 die Speicher A, B, C, D, E mit einem Zeitprogramm geladen. Die Ausgänge der Speicher A, B, C," D, E, deren Inhalt mittels der Anzeige 3 optisch dargestellt werden kann, gelangen auf die Eingänge der Programmlogik 4. In ihr werden durch verschiedene Kombinationen der Zusammenschaltung von Speicherausgängen untereinander und Kombinationen mit festverdrahteter Logik einzelne zeitgesteuerte digitale informationskanäle erzeugt. Diese Informationskanäle sind an die Schalter 22 bis 26, die von der Torsteuerung 7 seriell abgefragt werden, des Generators 6 geschaltet. Je nach Abfrage werden im Generator 6 die einzelnen Trägerfrequenzen erzeugt, wobei jedem Informationskanal eine Trägerfrequenz zugeordnet ist. Dem Ausgang des Generators 6 ist der Impedanzwandler 8 nachgeschaltet. Die Stromversorgung der genannten Baugruppen erfolgt über das Netzteil 1.

Die amAusgang der Impedanzwandlerstufe 8 seriell anstehenden Trägerfrequenzen gelangen auf den Verstärker 11, der vom Netzteil 12 gespeist wird. Der Ausgang des Verstärkers 11 gelangt über die Netzköppeleinheit 13 an das 220 V Wechselstromverteilernetz 20. An das gesamte vom Transformator 21 versorgte 220V Wechselstromverteilernetz 20 sind die Empfänger 14 geschaltet. Sie bestehen aus dem Verstärker 15, dessen Ausgang an den Selektionsfilter 16 führt. Das .Selektionsfilter 16 steuert das nachfolgende Schaltglied 17, mit demenergetische Verbraucher 19 geschalten werden können. Die Stromversorgung des Verstärkers 15, das Selektionsfilters 16 und des Schaltgliedes 17 erfolgt durch das Netzteil 18. Mit der Umschalteinheit 5, die an die Programmlogik 4 angeschlossen ist, kann Hand-Automatik-Betrieb eingestellt werden, im funktionellen Zusammenhang der Schaltungsanordnung wird Speicher Azurn Beispiel im High-und Low-Signal alternierend unter Zuhilfenahme des Programmierbausteins geladen. Der Inhalt des Speichers A, der mit der Anzeiget gleichzeitig optisch dargestellt wird, wird nun, synchron von der Uhr 9 gesteuert, im Einzeltaktbetrieb ausgelesen. Da der Inhalt des Speichers A direkt als Informationskanal genutzt wird, gelangt dessen Ausgang ohne weitere Verknüpfungen über die Programmlogik 4 an den Eingangel des digital gesteuerten Generators 6. Bezugnehmend auf Figur 2 gelangt dieser Eingangel an den Schalter 122. Bei entsprechender Abtragestellung der Torsteuerung 7 wird in Abhängigkeit der digitalen Signale vom Eingangstor e 1 der Kondensator 1 27 an den frequenzbestimmenden Schwingkreis 38 zu- oder abgeschaltet. Bei vorausgesetzter Freigabe des

Schalters 1 22 wird durch High-Signai vom Eingangstor e 1 der Kondensator 127 an den Schwingkreis 38 geschaltet, womit die daraus sich ergebende Trägerfrequenz am Ausgang ansteht. Entsprechend Figur 1 wird diese vom Generator 6 erzeugte Trägerfrequenz hoch'ohmig vom Impedanzwandler 8 abgegriffen und wird im Verstärker 11 auf die zur Übertragung erforderliche Leistung verstärkt. Die am Ausgang des Verstärkers 11 anstehende Trägerfrequenz gelangt über die Netzkoppeleinheit 13, die eine Filterkombinätion darstellt, auf das Wechselstromverteilernetz 20. Sie ist somit im gesamten Wirkungsbereich der Transformatorstation 21 der 220 V Wechselspannung überlagert und nachweisbar. An einer entfernteren Stelle ist ein entsprechender Empfänger 14 an das Wechselstromverteilernetz 20 Installiert. Mit einem an dem Eingang des Verstärkers 15 geschalteten LC-Metzwerk erfolgt eine Abtrennung der Tragerfrequenz von der 220 V. Wechselspannung des Wechselstromverteilernetzes 20 und wird auf einen weiterverarbeitbaren Signalpegel gebracht. Mit Hilfe des Selektionsfilters 16.wird diese Trägerfrequenz von anderen Frequenzen ausgesiebt und gelangt auf das Schaltglied 17. Im Schaltglied 17 wird die Trägerfrequenz gleichgerichtet, gelangt über einen Monoflop zur Eliminierung von Störimpulseh 'und steuert ein als Endglied wirkendes Relais an, womit eine Gruppe von elektrischen Heißwasserzubereitern afs ein . energetischer Verbraucher 19 abgeschaltet wird. Da die im Wechselstromverteilernetz 20 enthaltenen Transformatorstätionen 21 für die einzelnen Trägerfrequenzen einen hohen Dampfungswert aufweisen, kann durch Überbrückung dieser Transformatorstationen 21 mit dem Kondensator 40 eine Erweiterung des Informationsgebietes erfolgen. ' .

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   1. Schaltungsanordnung zur Fernsteuerung energetischer Verbraucher mittels Trägerfrequenzsignalen über ein Wechselstromverteilernetz, bei welchen an mindestens einer Station ein Sender und an mindestens einer anderen Station Empfänger angekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Trägerfrequenzen erzeugt wird, wobei eine Zuordnung eines Informationskanals zu einer oder mehreren Trägerfrequenzen erfolgt und die Empfänger auf eine oder mehrere vorprogrammierte Trägerfrequenzen ansprechen.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfrequenzen zwischen 30 und 100KHz gewählt sind, um die Signalübertragung in einem abgrenzbaren Bereich ohne Dämpfungsglieder zu betreiben. . -
3. 3. Schaltungsanordnung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfrequenzen vorzugsweise durch elektronische Zuschaltung vonKondensatoren an den Generator erzeugt werden.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Kendensatoren einzelne Wechselstromverteilernetze miteinander gekoppelt werden.

   Hierzu 2 Seiten Zeichnungen