DD217059A1

DD217059A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR REMOTELY CONTROLLING ENERGY CONSUMERS BY MEANS OF STORAGE FREQUENCY SIGNALS

Info

Publication number: DD217059A1
Application number: DD83253585A
Authority: DD
Inventors: Andreas Fienhold; Herbert Birke; Karl-Horst Ott
Original assignee: Bb Dsf Reust
Priority date: 1983-08-01
Filing date: 1983-08-01
Publication date: 1985-01-02

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.The field of the invention relates to the distribution of electrical energy. IT IS ESPECIALLY APPLICABLE TO SELECT AND DISCONNECT ENERGY CONSUMERS ON AN ELECTRICAL SUPPLY NETWORK. THE INVENTION HAS THE OBJECTIVE OF GUARANTEENING, WITH A CIRCUIT ARRANGEMENT OF THE SAID TYPE, AN ECONOMIC BENEFICIAL VERSION WITH REDUCED EQUIPMENT EQUIPMENT AND HIGHER OPERATIONAL SAFETY THAN IN THE PRESENTLY KNOWN METHOD. THE PRESENCE OF THE INVENTION IS THAT MULTIPLE EXTRACTION FREQUENCIES ARE SERIOUSLY TRANSMITTED OVER THE AC POWER DISTRIBUTION NETWORK WHICH HAS THE INFORMATION CONTENT IN THE GROUNDING OF THESE TRAINER FREQUENCIES. THE PRODUCTION OF THE INDIVIDUAL STORAGE FREQUENCIES IS MADE WITH A DIGITALLY CONTROLLED GENERATOR WHERE ELECTRONICALLY SWITCHES ON OR OFF THE FREQUENCY-DETERMINATION LINKAGE. BY CHOOSING THE CARRIER FREQUENCIES BETWEEN 30 AND 100 KHZ, THE INFORMATION CONTENT IS DISCONTINUED WITHOUT ADDITIONAL DONOR MEMBERS. AN ENLARGEMENT IS POSSIBLE THROUGH THE USE OF TRANSFER CAPACITORS. WITH THIS ELECTRICAL CIRCUIT ARRANGEMENT, A LOW CIRCUIT TECHNICAL EFFORT IS GUARANTEED. IT IS THEREFORE POSSIBLE TO CONTROL ENERGY CONSUMERS THROUGH THE ALTERNATOR DISTRIBUTION NETWORK FOR A CONTINUOUS CHARGING OF ENERGY PRODUCER EQUIPMENT.

Description

Circuit arrangement for the remote control of energetic consumers by means of carrier frequency signals Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft die Verteilung von elektrischer Energie. Sie ist insbesondere zur wahlweisen Zu- und Abschaltung energetischer Verbraucher über ein elektrisches Versorgungsnetz anwendbar.The invention relates to the distribution of electrical energy. It is particularly applicable for the selective connection and disconnection of energetic consumers via an electrical supply network.

Characteristic of the known technical solutions

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.Previous technical solutions as devices of this type operate with a relatively low tone or carrier frequency, the information content is contained in a time interval, pulse width or modulation method. The low audio frequency was chosen because of the large number of distribution transformers interposed in an AC distribution network to ensure undisturbed transfer across these transformers. A disadvantage is the high performance, which is necessary for the transmission of information. On the other hand special circuits have to be used for the suppression of interference pulses. Furthermore, a device for binary communication (DE 2545985) between a central station and remote stations via an AC distribution network is known, the essential feature is that for the first time the carrier frequency between 5 and 30 kHz is selected and the information is in phase relation to the mains frequency. With the known device elements of the AC distribution network ^ can be controlled anywhere. Also, load peaks of the AC distribution network can be rapidly reduced by shutting down unimportant loads. In order to guarantee these operational characteristics, the required technical-technical expenditure of such a telecommunications device according to patent specification can only be realized with data acquisition computers and other peripheral devices. The disadvantages of the selected carrier frequency of 5 to 30KHz, preferably 5 to 10KHz, lie in the uncontrolled spread in the AC distribution network. The chosen type of information encryption at the receiver site again requires high schaitungstechnisches effort, and the economic threshold is thus increased as already on the sender side of the central, station on. The use of the carrier frequency in the range of 5 to 30KHz also has the disadvantage that the proportion of noise in the alternating current distribution network is still relatively high compared to higher frequencies and thus the evaluability of the carrier frequency is limited by the voltage difference between carrier frequency and noise or at the expense of the fed power goes.

Object of the invention

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.The aim of the invention is to guarantee, with a circuit arrangement of the above-mentioned type, an economically more favorable variant with a low outlay on equipment and higher operational reliability than in the previously known methods.

Explanation of the essence of the invention

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.The invention has the task of developing a circuit arrangement with which selected energetic consumers of any size AC distribution network can be switched on and off. According to the invention, the individual carrier frequencies are transmitted serially via the AC distribution network, the information content being in the keying (on-off) of the individual carrier frequencies. The generation of the individual carrier frequencies is carried out by means of a digitally controlled generator, in which by means of electronic switch fröquenzbestimmende capacitors to the resonant circuit of the generator or are turned off. For the individual carrier frequencies, a range of 30 to 100 kHz is provided. With appropriate preprogrammed assignment of one or more carrier frequencies per receiver results in a variety of information channels. An extension of the information area is possible by bridging the intermediate transformer stations in the AC distribution network with a capacitor. Due to the selected type of generation of the individual carrier frequencies as well as their information encryption and transmission, this results in a low technical equipment effort while maintaining a high level of operational safety.

embodiment

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.The invention will be explained below with reference to an example. In the example, energetic consumers are remotely controlled from a dispatching center. In the accompanying drawings, Figure 1 represents the block diagram and Figure 2 is the associated block diagram of the generator. According to the block diagram shown in Figure 1 are loaded with the programming block 2, the memory A, B, C, D, E with a time program. The outputs of the memories A, B, C, "D, E, whose contents can be optically represented by means of the display 3, pass to the inputs of the program logic 4. In it are determined by various combinations of the interconnection of memory outputs with each other and combinations with hard-wired logic These information channels are connected to the switches 22 to 26, which are serially interrogated by the gate controller 7, of the generator 6. Depending on the query, the individual carrier frequencies are generated in the generator 6, wherein each information channel is assigned a carrier frequency. The output of the generator 6 is followed by the impedance converter 8. The power supply of the assemblies mentioned above takes place via the power supply unit 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 desThe carrier frequencies which are present in series at the output of the impedance converter stage 8 reach the amplifier 11, which is fed by the power supply unit 12. The output of the amplifier 11 passes through the Netzköppeleinheit 13 to the 220 V AC distribution network 20. To the entire supplied by the transformer 21 220V AC distribution network 20, the receiver 14 are connected. They consist of the amplifier 15 whose output leads to the selection filter 16. The .Selektionsfilter 16 controls the subsequent switching element 17, with the energetic load 19 can be switched. The power supply of the amplifier 15, the selection filter 16 and the switching element 17 is carried by the power supply 18. With the switching unit 5, which is connected to the program logic 4, manual-automatic operation can be set in the functional context of the circuit memory Azurn example in the high and low signal alternately loaded with the help of the programming module. The content of the memory A, which is displayed visually simultaneously with the display, is now read out synchronously by the clock 9 in single-clock mode. Since the contents of the memory A is used directly as an information channel, the output passes without further links via the program logic 4 to the input of the digitally controlled generator 6. Referring to Figure 2, this input reaches the switch 122. With a corresponding removal position of the gate control 7 is in response to the digital signals from the input port e 1, the capacitor 1 27 to the frequency-determining resonant circuit 38 or switched off. With presumed release of the

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. ' .Switch 1 22 is switched by High-Signai from the input port e 1 of the capacitor 127 to the resonant circuit 38, whereby the resulting carrier frequency is present at the output. According to FIG. 1, this carrier frequency generated by the generator 6 is tapped at high impedance from the impedance converter 8 and amplified in the amplifier 11 to the power required for transmission. The pending at the output of the amplifier 11 carrier frequency passes through the network coupling unit 13, which is a filter combination on the AC distribution network 20. It is thus superimposed over the entire range of action of the transformer station 21 of the 220 V AC voltage and detectable. At a more remote location, a corresponding receiver 14 is installed on the AC distribution network 20. With an LC network connected to the input of the amplifier 15, a separation of the carrier frequency from the 220 V. AC voltage of the AC distribution network 20 takes place and is brought to a further processable signal level. In the switching element 17, the carrier frequency is rectified, passes through a monoflop to eliminate Störimpulseh 'and controls acting as an end member relay, bringing a group of electric hot water makers afs. energetic consumer 19 is turned off. Since the transformer stations 21 contained in the AC distribution network 20 have a high attenuation value for the individual carrier frequencies, an expansion of the information area can take place by bridging these transformer stations 21 with the capacitor 40. '.

Claims

claims:

1. A circuit arrangement for the remote control of energetic consumers by means of carrier frequency signals via an AC distribution network, in which at least one station, a transmitter and coupled to at least one other station receiver, characterized in that a plurality of carrier frequencies is generated, wherein an assignment of an information channel to one or multiple carrier frequencies, and the receivers respond to one or more preprogrammed carrier frequencies.

2. Circuit arrangement according to item 1, characterized in that the carrier frequencies are selected between 30 and 100 kHz in order to operate the signal transmission in a definable area without attenuators. , -

3. Circuit arrangement according to item 1 and 2, characterized in that the carrier frequencies are preferably generated by electronic connection of capacitors to the generator.

4. Circuit arrangement according to item 1 to 3, characterized in that individual AC distribution networks are coupled together by Kendensatoren.

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