DE102017130375A1 - Verfahren und Vorrichtung eines Kurzschluss- und Blitzanzeigers - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung eines Kurzschluss- und Blitzanzeigers Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von elektrischen Fehlern in einem elektrischen Oberleitungssystem für eine Energieversorgung eines Schienenfahrzeugnetzes, umfassend Sensormittel zur Erfassung eines Fehlerstroms, Auswertemittel (17a, 17b, 17c) zum Erkennen eines Fehlers anhand des erfassten Fehlerstroms und Anzeigemittel (21a, 21b, 21c) zum Anzeigen eines Fehlerstatus. Die Sensormittel sind in einer Sensoreinheit (6) und die Auswertemittel (17a, 17b, 17c) und die Anzeigemittel (21a, 21b, 21c) in einer von der Sensoreinheit (6) separat ausgebildeten Anzeigeeinheit (8) angeordnet. Die Sensoreinheit (6) und die Anzeigeeinheit (8) sind örtlich getrennt anordbar ausgebildet und die Sensoreinheit (6) ist über eine elektrische Verbindungsleitung (7) mit der Anzeigeeinheit (8) elektrisch verbunden. Die Anzeigeeinheit (8) weist ein Steuerungsmittel (19) zur Codierung des Fehlerstatus auf. Weiterhin beschreibt die Erfindung ein Verfahren zur Erfassung eines Kurzschlusses oder eines Blitzeinschlags in einem Oberleitungsnetz von einer Energieversorgung für Schienenfahrzeuge (1) mit einer solchen Vorrichtung, wobei die Sensoreinheit (6) auf einer elektrischen Erdungsleitung (5) zwischen einem Oberleitungsmast (3) des Oberleitungssystems und einer elektrischen Erdungskonstruktion des Oberleitungssystems angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung von elektrischen Fehlern in einem elektrischen Oberleitungssystem für eine Energieversorgung eines Schienenfahrzeugnetzes, umfassend Sensormittel zur Erfassung eines Fehlerstroms, Auswertemittel zum Erkennen eines Fehlers anhand des erfassten Fehlerstroms und Anzeigemittel zum Anzeigen eines Fehlerstatus.
  • Bei technischen Störungen und Ausfällen in elektrischen Oberleitungssystemen für die Energieversorgung von Schienenfahrzeugnetzen gelten in der Regel gesetzliche und betriebliche Vorschriften, wie, in welcher Weise und in welcher Zeit die Störungen und Ausfälle zu beheben und anzugehen sind. Bei einem kurzzeitigen Ausfall der elektrischen Energiezufuhr (Wischer) muss zum Beispiel der betroffene Streckenabschnitt innerhalb von zwei Wochen einer Begehung unterzogen werden, um Schäden an den Oberleitungssystemen zu finden oder zu beurteilen und gegebenenfalls die Reparaturmaßnahmen einleiten zu können.
  • Die Ursachen für derartige elektrische Fehler werden in den meisten Fällen durch natürliche Ereignisse hervorgerufen, so zum Beispiel durch die Vegetation, die Tierwelt oder Blitzschlag. Dabei wird ein Kurzschlussstrom kurzzeitig über Isolatoren einer Oberleitungskonstruktion des Oberleitungssystems in einen mit einer Erdungskonstruktion des Oberleitungssystems verbundenen Oberleitungsmast des Oberleitungssystems geführt.
  • Ein elektrischer Fehler in einem Streckenabschnitt des Oberleitungssystems wird durch eine in der Energieversorgung (Speisung) des Oberleitungssystems eingesetzten Schutztechnik erkannt, und der Streckenabschnitt wird von der elektrischen Energieversorgung getrennt (freigeschaltet). Die Schutztechnik schaltet die Energieversorgung wieder ein und misst dabei den Strom, welcher einen bestimmten Grenzwert nicht überschreiten darf. Überschreitet der gemessene Strom den Grenzwert, bleibt der Streckenabschnitt freigeschaltet und Monteure müssen den Fehler sofort suchen und beheben. Ist der gemessene Strom dagegen unterhalb des gegebenen Grenzwertes, bleibt der Streckenabschnitt wieder eingeschaltet. Die Ursache für die Abschaltung muss aber zum Beispiel innerhalb von zwei Wochen gesucht werden. Bei dauerhaften Fehlern werden die Fehlerorte in der Regel schnell gefunden, z.B. ein umgestürzter Baum während eines Sturmes.
  • Die Suche nach einem optisch nicht direkt sichtbaren Fehler erfolgt durch eine Begehung des Oberleitungssystems und ist zeitlich und personell sehr aufwändig. Die Ortsbestimmung und Prozessoptimierung (mit dem geringsten Aufwand schneller am richtigen Ort zu sein) ist ein Ziel der nachfolgend beschriebenen technischen Lösung.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine oben beschriebene Vorrichtung und ein oben beschriebenes Verfahren zur Verfügung zu stellen, durch die eine möglichst einfache Installation und Wartung der Vorrichtung ermöglicht wird und die eine eindeutige Lokalisierung des Fehlerortes ermöglichen und vereinfachen und beschleunigen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Dazu sind die Sensormittel in einer Sensoreinheit und die Auswertemittel und die Anzeigemittel in einer von der Sensoreinheit separat ausgebildeten Anzeigeeinheit angeordnet und die Sensoreinheit und die Anzeigeeinheit örtlich getrennt anordbar ausgebildet. Die Sensoreinheit ist über Signalübertragungsmittel mit der Anzeigeeinheit verbunden, und die Anzeigeeinheit weist ein Steuerungsmittel zur Codierung des Fehlerstatus auf. Dies ermöglicht eine besonders flexible Anordnung der Sensoreinheit und der Anzeigeeinheit an unterschiedlichen Orten in dem Oberleitungssystem. So kann die Sensoreinheit zur bestmöglichen Detektion des elektrischen Fehlers und gleichzeitig die Anzeigeeinheit zur bestmöglichen Auslesung des Fehlerstatus an entsprechend ausgewählten Orten in dem Oberleitungssystem positioniert werden.
  • Zudem wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 20 gelöst. Dadurch, dass die Sensoreinheit auf einer elektrischen Erdungsleitung zwischen einem Oberleitungsmast des Oberleitungssystems und einer elektrischen Erdungskonstruktion des Oberleitungssystems angeordnet ist, kann die Sensoreinheit und die Anzeigeeinheit in der Nähe des Bodens am Oberleitungsmast angeordnet werden. Dies ermöglicht eine leichte Erreichbarkeit ohne Hilfsmittel durch Personal, so dass keine Streckensperrung bei Wartung/Reparatur nötig ist.
  • In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weisen die Sensormittel einen ersten Stromsensor zur Erfassung von netzfrequenten Kurzschlüssen, insbesondere im Bereich von 16,7 Hz, 50 Hz und 60 Hz und/oder einen zweiten Stromsensor zur Erfassung eines Blitzschlags, insbesondere nach DIN EN 62561-6:2011, auf. Dies ermöglicht eine Bestimmung des Fehlers mittels einer induktiven Kopplung im Bereich der Netzspannungsfrequenzen und/oder eines Fehlers durch Messung der Blitzstromimpulse. Zudem werden die Stromsensoren im Fehlerfall nicht zerstört und sind somit wiederverwendbar.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Anzeigeeinheit eine mit dem Steuerungsmittel elektrisch verbundene Funkschnittstelle auf, und das Steuerungsmittel überträgt den Fehlerstatus an die Funkschnittstelle und/oder speichert den Fehlerstatus in der Funkschnittstelle. Dies ermöglicht ein einfaches Auslesen des Fehlerstatus in der Umgebung der Vorrichtung mittels eines mobilen Lesegerätes. Zudem ermöglicht die Zweiteilung der Vorrichtung eine gute Positionierung der Funkschnittstelle für eine verbesserte Funkreichweite.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist eine mobile Leseeinheit für die Funkschnittstelle an einem Schienenfahrzeug montiert, und die mobile Leseeinheit liest den Fehlerstatus aus der Funkschnittstelle während eines Vorbeifahrens des Schienenfahrzeuges aus. Dies ermöglicht ein Auslesen des Fehlerstatus aller an allen Oberleitungsmasten eines Streckenabschnitts befindlichen Anzeigeeinheiten und somit eine Lokalisierung eines Fehlers in kürzester Zeit.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung und den abhängigen Unteransprüchen.
  • Es zeigen:
    • 1 eine Skizze eines Streckenabschnitts eines Schienenfahrzeugnetzes mit Oberleitungssystem und Schienenfahrzeug und erfindungsgemäßer Vorrichtung,
    • 2 ein Diagramm des elektrischen Aufbaus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
    • 3 ein Diagramm des elektrischen Aufbaus eines Verarbeitungsmittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
    • 4 ein Diagramm des elektrischen Aufbaus eines Verarbeitungsmittels für die Diebstahlsicherung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
    • 5 ein Diagramm des elektrischen Aufbaus eines Steuerungsmittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Zu der anschließenden Beschreibung wird beansprucht, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele und dabei nicht auf alle oder mehrere Merkmale von beschriebenen Merkmalskombinationen beschränkt ist, vielmehr ist jedes einzelne Teilmerkmal des/jedes Ausführungsbeispiels auch losgelöst von allen anderen im Zusammenhang damit beschriebenen Teilmerkmalen für sich und auch in Kombination mit beliebigen Merkmalen eines anderen Ausführungsbeispiels von Bedeutung für den Gegenstand der Erfindung.
  • 1 zeigt eine Skizze eines Streckenabschnitts eines Schienenfahrzeugnetzes. Das Schienenfahrzeug 1 fährt über ein Gleis 2 an einem Oberleitungsmast 3 eines Oberleitungssystems vorbei und wird dabei über eine Oberleitungskonstruktion 4 eines Oberleitungssystems mit Energie versorgt. Das Oberleitungssystem ist mittels einer mit dem Oberleitungsmast 3 verbundenen elektrischen Erdungsleitung 5 an einer insbesondere im Bereich des Gleises 2 positionierten Erdungskonstruktion elektrisch angeschlossen.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung von elektrischen Fehlern in dem Oberleitungssystem weist eine Sensoreinheit 6 und eine örtlich getrennt anordbare Anzeigeeinheit 8 auf. Vorzugsweise ist die Sensoreinheit 6 auf der elektrischen Erdungsleitung 5 angeordnet. Die Sensoreinheit 6 ist über ein Signalübertragungsmittel 7 mit der separat ausgebildeten Anzeigeeinheit 8 insbesondere zur Übertragung von Sensorsignalen der Sensoreinheit 6 an die Anzeigeeinheit 8 verbunden. Das Signalübertragungsmittel 7 kann beispielsweise als optisches, elektrisches und/oder funktechnisches Signalübertragungsmittel ausgebildet sein. Vorzugsweise weisen die Signalübertragungsmittel 7 mindestens eine insbesondere mehradrige elektrische Verbindungsleitung auf, die die Sensoreinheit 6 unmittelbar mit der Anzeigeeinheit 8 elektrisch verbindet. Alternativ oder ergänzend weisen die Signalübertragungsmittel 7 mindestens ein optisches Signalübertragungsmittel, insbesondere eine Lichtwellenleitung, auf, die die Sensoreinheit 6 mit der Anzeigeeinheit 8 optisch verbindet. Alternativ oder ergänzend weisen die Signalübertragungsmittel 7 mindestens ein funktechnisches Signalübertragungsmittel auf, die die Sensoreinheit 6 mit der Anzeigeeinheit 8 kabellos verbindet.
  • Die Anzeigeeinheit 8 ist vorzugsweise auf dem Oberleitungsmast 3 angeordnet. Insbesondere ist die Anzeigeeinheit 8 in der unteren Hälfte des Oberleitungsmastes 3 befestigt. Die Vorrichtung zur Erfassung von elektrischen Fehlern ermittelt mit Hilfe der Sensoreinheit 6 einen Fehlerstatus und übermittelt diesen zur Ausgabe an die Anzeigeeinheit 8.
  • In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist das Schienenfahrzeug 1 eine mobile Leseeinheit 9 auf, mit der der Fehlerstatus während eines Vorbeifahrens des Schienenfahrzeuges an dem Oberleitungsmast 3 beziehungsweise an der Anzeigeeinheit 8 drahtlos aus der Anzeigeeinheit 8 ausgelesen wird.
  • 2 zeigt ein Diagramm des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Fehlererfassung. Die Vorrichtung umfasst eine Sensoreinheit 6, eine mehradrige Verbindungsleitung 7 und eine Anzeigeeinheit 8.
  • Die Sensoreinheit 6 weist Sensormittel zur Erfassung eines Fehlerstroms auf. Die Sensormittel weisen vorzugsweise einen ersten Stromsensor 11a zur Erfassung von netzfrequenten Kurzschlüssen, insbesondere im Bereich von 16,7 Hz, 50 Hz und 60 Hz, auf. Vorzugsweise ist der erste Stromsensor 11a für relativ niedrigfrequente Impulse optimiert, wobei insbesondere eine Sensorspule des ersten Stromsensors 11a für die Netzfrequenzen optimiert ist und mittels eines Eisenkerns die insbesondere geringen Fehlerströme erkennt. Vorteilhafterweise weisen die Sensormittel einen zweiten Stromsensor 11b zur Erfassung eines Blitzschlags, insbesondere nach DIN EN 62561-6:2011, auf. Vorzugsweise ist der zweite Stromsensor 11b für schnelle Spitzen, insbesondere mit 8 µs / 20 µs rise / fall, optimiert, wobei insbesondere eine Sensorspule des zweiten Stromsensors 11b für die relativ hohen Frequenzen optimiert ist wobei vorzugsweise kein Eisenkern verwendet wird um die relativ hohen Ströme zu erkennen. In einer weiteren Ausgestaltung weisen die Sensormittel einen Diebstahlsensor 15 zur Feststellung einer vorhandenen Verbindung zwischen Sensoreinheit 6 und Anzeigeeinheit 8 auf. Der Diebstahlsensor 15 ist vorzugsweise als ein passives elektrisches Bauelement ausgebildet. Die Sensorsignale der Sensoreinheit umfassen insbesondere durch die Sensormittel gemessene Strom- und/oder Spannungsverläufe.
  • Die Anzeigeeinheit 8 weist insbesondere Auswertemittel 17a, 17b, 17c, Steuerungsmittel 19 und Anzeigemittel 21a, 21b, 21c auf. Vorzugsweise sind die Sensormittel der Sensoreinheit 6 mit den Auswertemitteln 17a, 17b, 17c der Anzeigeeinheit 8 elektrisch über das Verbindungskabel 7 verbunden.
  • 3 zeigt ein Diagramm des Aufbaus einer ersten Ausführungsform von den Auswertemitteln 17a, 17b der Anzeigeeinheit 8. Die Auswertemittel 17a, 17b weisen vorteilhafterweise analoge Verarbeitungsmittel 23a, 23b und digitale Verarbeitungsmittel 25a, 25b auf. Dabei ist insbesondere jeder Stromsensor 11a, 11b der Sensoreinheit 6 jeweils mit einem analogen Verarbeitungsmittel 23a, 23b und jeweils mit einem digitalen Verarbeitungsmittel 25a, 25b elektrisch verbunden. In einer vorteilhaften Gestaltung sind die analogen Verarbeitungsmittel 23a, 23b und die digitalen Verarbeitungsmittel 25a, 25b jeweils an ein spezifisches Ausgangssignal des jeweilig verbundenen Stromsensors 11a, 11b abgestimmt. Vorzugsweise ist das erste analoge Verarbeitungsmittel 23a und das erste digitale Verarbeitungsmittel 25a für netzfrequente Impulse im Bereich von 16,7 Hz, 50 Hz und 60 Hz optimiert. Ebenfalls vorzugsweise ist das zweite analoge Verarbeitungsmittel 23b und das zweite digitale Verarbeitungsmittel 25b für schnelle Spitzen, insbesondere mit 8 µs / 20 µs rise / fall, optimiert. Vorteilhafterweise erzeugen die mit den Stromsensoren 11a, 11b verbundenen Auswertemittel 17a, 17b jeweils zwei Ausgangssignale S1a, S1b, S2a, S2b.
  • Vorzugsweise weisen die mit den Stromsensoren 11a, 11b verbundenen Auswertemittel 17a, 17b jeweils einen Demodulator 27a, 27b auf, der ein spezifisches Signal des jeweils verbundenen Stromsensors 11a, 11b demoduliert und das demodulierte Signal an die analogen Verarbeitungsmittel 23a, 23b und die digitalen Verarbeitungsmittel 25a, 25b überträgt.
  • Die analogen Verarbeitungsmittel 23a, 23b sind insbesondere jeweils als eine Amplitudenauswertung ausgebildet, die das jeweilige Ausgangssignal S1a, S1b als analoges Amplituden-Signal in Bezug auf die Amplitude des Fehlerstroms erzeugt. Dadurch kann jeder Fehlerart eine Größe, das heißt eine Amplitude, zugeordnet werden. Die digitalen Verarbeitungsmittel 25a, 25b sind insbesondere jeweils als eine Schwellwertauswertung ausgebildet, die das jeweilige Ausgangssignal S2a, S2b als digitales Schwellwert-Signal bei Erreichen eines Mindestwertes des Fehlerstromes erzeugt.
  • 4 zeigt ein Diagramm des Aufbaus einer zweiten Ausführungsform der Auswertemittel 17c der Anzeigeeinheit 8, die insbesondere mit dem Diebstahlsensor 15 der Sensoreinheit 6 elektrisch verbunden sind. Die Auswertemittel 17c sind insbesondere als ein digitales Verarbeitungsmittel 25c mit einer Schwellwertauswertung ausgebildet, die ein digitales Ausgangssignal S3 bei Vorhandensein des Diebstahlsensors 15 und damit der Sensoreinheit 6 erzeugt.
  • Wie insbesondere in 2 ersichtlich, übertragen die Auswertemittel 17a, 17b, 17c ihre jeweiligen Ausgangssignale S1a, S1b, S2a, S2b, S3 an die Steuerungsmittel 19. Dazu weisen die Steuerungsmittel 19 insbesondere zur Verarbeitung der analogen Ausgangssignale S1a, S1b jeweils einen Analog-Digital-Wandler 29a, 29b auf.
  • 5 zeigt ein Diagramm des Aufbaus der Steuerungsmittel 19 und der Anzeigemittel 21a, 21b, 21c. Die Steuerungsmittel 19 sind mit den Anzeigemitteln 21a, 21b, 21c elektrisch verbunden. Vorzugsweise werden die Steuerungsmittel durch die digitalen Ausgangssignale S1a, S1b, S2a, S2b, S3 der Auswertemittel 17a, 17b, 17c aktiviert. Die Steuerungsmittel werten die digital umgewandelten Ausgangssignale S1a, S1b und/oder die digitalen Ausgangssignale S2a, S2b und/oder das digitale Ausgangssignal S3 aus und erzeugen einen digital codierten Fehlerstatus. Anschließend aktivieren die Steuerungsmittel 19 die Anzeigemittel 21a, 21b, 21c und übertragen den digital codierten Fehlerstatus an die Anzeigemittel 21a, 21b, 21c, wobei die Anzeigemittel 21a, 21b, 21c den Fehlerstatus speichern und/oder ihn ausgeben beziehungsweise anzeigen. Dabei sind die Anzeigemittel 21a, 21b, 21c als eine optische Anzeige und/oder eine akustische Ausgabe und/oder eine Funkschnittstelle 21c ausgebildet. Die Funkschnittstelle 21c kann insbesondere als RFID, NFC, Bluetooth, WLAN und/oder GSM Funkschnittstelle ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Funkschnittstelle 21c derart ausgebildet, dass der gespeicherte Fehlerstatus von einer vorbeifahrenden mobilen Leseeinheit 9 ausgelesen werden kann. Teil des gespeicherten Fehlerstatus kann auch die Fehlergröße, dass heißt die durch die Auswerteeinheit 17a, 17b bestimmte Amplitude des Fehlersignals sein.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind in der Funkschnittstelle 21c eine eindeutige Geräteidentifizierungsnummer und/oder eine dem Oberleitungsmast 3 eindeutig zugeordnete Mastnummer und/oder die GPS Daten des Oberleistungsmasters 3 gespeichert, die zusammen mit dem Fehlerstatus von einer vorbeifahrenden mobilen Leseeinheit 9 ausgelesen werden. Die Mastnummer und/oder die GPS Daten sind programmierbar ausgebildet. Dies ermöglicht eine automatisierte Lokalisierung des Fehlerortes und eine aktuelle Positionsbestimmung der vorbeifahrenden mobilen Leseeinheit 9.
  • Dadurch, dass die Anzeigeeinheit 8 vorzugsweise zwei separierte Eingangskreise in Form der beiden Stromsensoren 11a, 11b und der jeweilig zugehörigen Auswertemittel 17a, 17b aufweist, kann sie netzfrequente Kurzschlüsse und Blitzschläge voneinander unterscheiden. Der codierte Fehlerstatus kann zu einem beliebigen Zeitpunkt von der mobilen Leseeinheit 9 ausgelesen werden.
  • Vorteilhafterweise weist die Vorrichtung zudem Zeiterfassungsmittel auf, mit der im Fehlerfall der Fehlerstatus mit einem Zeitstempel versehen werden kann und der Zeitstempel ebenfalls über die Funkschnittelle zusammen mit dem Fehlerstatus ausgegeben werden kann. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung einen Fehlerzähler auf, so dass die Anzahl der Fehler zwischen zwei Auslesezyklen gezählt werden kann und ein mehrfaches Auftreten eines Fehlers bemerkt und ausgewertet werden kann.
  • Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Es wird ausdrücklich betont, dass die Ausführungsbeispiele nicht auf alle Merkmale in Kombination beschränkt sind, vielmehr kann jedes einzelne Teilmerkmal auch losgelöst von allen anderen Teilmerkmalen für sich eine erfinderische Bedeutung haben. Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Anspruch 1 oder Anspruch 17 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sind. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 17 weggelassen beziehungsweise durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schienenfahrzeug
    2
    Gleis
    3
    Oberleitungsmast
    4
    Oberleitungskonstruktion
    5
    Erdungsleitung
    6
    Sensoreinheit
    7
    Verbindungsleitung
    8
    Anzeigeeinheit
    9
    Leseeinheit
    11a,11b
    Stromsensor
    15
    Diebstahlsensor
    17a, 17b, 17c
    Auswertemittel
    19
    Steuerungsmittel
    21a, 21b, 21c
    Anzeigemittel
    23a, 23b
    analoge Verarbeitungsmittel
    25a, 25b, 25c
    digitale Verarbeitungsmittel
    27a, 27b
    Demodulator
    29a, 29b
    Analog-Digital-Wandler
    S1a, S1b
    Ausgangssignal
    S2a, S2b
    Ausgangssignal
    S3
    Ausgangssignal
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN EN 62561-6:2011 [0009, 0021]

Claims (22)

  1. Vorrichtung zur Erfassung von elektrischen Fehlern in einem elektrischen Oberleitungssystem für eine Energieversorgung eines Schienenfahrzeugnetzes, umfassend Sensormittel zur Erfassung eines Fehlerstroms, Auswertemittel (17a, 17b, 17c) zum Erkennen eines Fehlers anhand des erfassten Fehlerstroms und Anzeigemittel (21a, 21b, 21c) zum Anzeigen eines Fehlerstatus, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel in einer Sensoreinheit (6) und die Auswertemittel (17a, 17b, 17c) und die Anzeigemittel (21a, 21b, 21c) in einer von der Sensoreinheit (6) separat ausgebildeten Anzeigeeinheit (8) angeordnet sind und die Sensoreinheit (6) und die Anzeigeeinheit (8) örtlich getrennt anordbar ausgebildet sind und die Sensoreinheit (6) über Signalübertragungsmittel (7)mit der Anzeigeeinheit (8) verbunden ist, und die Anzeigeeinheit (8) ein Steuerungsmittel (19) zur Codierung des Fehlerstatus aufweist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel einen ersten Stromsensor (11a) zur Erfassung von netzfrequenten Kurzschlüssen, insbesondere im Bereich von 16,7 Hz, 50 Hz und 60 Hz, aufweisen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel einen zweiten Stromsensor (11b) zur Erfassung eines Blitzschlags, insbesondere nach DIN EN 62561-6:2011, aufweisen.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stromsensor (11a) und/oder der zweite Stromsensor (11b) jeweils mit Auswertemitteln (17a, 17b) elektrisch verbunden sind, und die Auswertemittel (17a, 17b) jeweils auf ein für den jeweiligen Stromsensor (11a, 11b) spezifisches Signal abgestimmt sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Stromsensoren verbundenen Auswertemittel (17a, 17b) jeweils analoge Verarbeitungsmittel (23a, 23b) und digitale Verarbeitungsmittel (25a, 25b) aufweisen.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Stromsensoren (11a, 11b) verbundenen Auswertemittel (17a, 17b) jeweils einen Demodulator (27a, 27b) aufweisen, der ein spezifisches Signal des verbundenen Stromsensors (11a, 11b) demoduliert und an die analogen Verarbeitungsmittel (23a, 23b) und die digitalen Verarbeitungsmittel (25a, 25b) überträgt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die analogen Verarbeitungsmittel (23a, 23b) eine Amplitudenauswertung aufweisen, die ein analoges Ausgangssignal (S1a, S1b) als Amplitude des Fehlerstroms erzeugt und an einen Analog-Digital-Wandler (29a, 29b) des Steuerungsmittels (19) überträgt.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die digitalen Verarbeitungsmittel (25a, 25b) ein Schwellwertauswertung aufweisen, die ein digitales Ausgangssignal (S2a, S2b) bei Erreichen eines Mindestwertes des Fehlerstromes erzeugt und an das Steuerungsmittel (19) überträgt.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel einen Diebstahlsensor (15) zur Feststellung einer vorhandenen Verbindung zwischen Sensoreinheit (6) und Anzeigeeinheit (8) aufweisen.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Diebstahlsensor (15) als ein passives elektrisches Bauelement ausgebildet ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Diebstahlsensor (15) mit Auswertemitteln (17c) elektrisch verbunden ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Diebstahlsensor (15) verbundenen Auswertemittel (17c) eine Schwellwertauswertung aufweisen, die ein digitales Ausgangssignal (S3) bei Vorhandensein des Diebstahlsensors (15) erzeugt und an das Steuerungsmittel (19) überträgt.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7, 8 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel (19) das digital umgewandelte analoge Ausgangssignal (S1a, S1b) und/oder das digitale Ausgangssignal (S2a, S2b) und/oder das digitale Ausgangssignal (S3) auswertet und einen digital codierten Fehlerstatus erzeugt.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel (19) den digital codierten Fehlerstatus über die Anzeigemittel (21a, 21b, 21c) ausgibt.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit (8) eine mit dem Steuerungsmittel (19) elektrisch verbundene Funkschnittstelle (21c) aufweist, und das Steuerungsmittel (19) den digital codierten Fehlerstatus an die Funkschnittstelle (21c) überträgt und/oder in der Funkschnittstelle (21c) speichert.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkschnittstelle (21c) derart ausgebildet ist, dass der gespeicherte Fehlerstatus von einer vorbeifahrenden mobilen Leseeinheit (9) ausgelesen werden kann.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalübertragungsmittel (7) mindestens als eine elektrische Verbindungsleitung ausgebildet sind, die die Sensoreinheit (6) unmittelbar mit der Anzeigeeinheit (8) elektrisch verbindet.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalübertragungsmittel (7) mindestens ein optisches Signalübertragungsmittel (7), insbesondere eine Lichtwellenleitung, aufweisen, die die Sensoreinheit (6) mit der Anzeigeeinheit (8) optisch verbindet.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalübertragungsmittel (7) mindestens ein funktechnisches Signalübertragungsmittel (7) aufweisen, die die Sensoreinheit (6) mit der Anzeigeeinheit (8) kabellos verbindet.
  20. Verfahren zur Erfassung eines Kurzschlusses oder eines Blitzeinschlags in einem Oberleitungsnetz von einer Energieversorgung für Schienenfahrzeuge (1), umfassend Sensormittel zur Erfassung eines Fehlerstroms, Auswertemittel (17a, 17b, 17c) zum Erkennen eines Fehlers anhand des erfassten Fehlerstroms und Anzeigemittel (21a, 21b, 21c) zum Anzeigen eines Fehlerstatus, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel in einer Sensoreinheit (6) und die Auswertemittel (8) und die Anzeigemittel in einer von der Sensoreinheit (6) separat ausgebildeten Anzeigeeinheit (8) angeordnet sind und die Sensoreinheit (6) und die Anzeigeeinheit (8) örtlich getrennt anordbar ausgebildet sind und die Sensoreinheit (6) über Signalübertragungsmittel (7)mit der Anzeigeeinheit (8) verbunden ist, und die Anzeigeeinheit (8) ein Steuerungsmittel (19) zur Codierung des Fehlerstatus aufweist, und die Sensoreinheit (6) auf einer elektrischen Erdungsleitung (5) zwischen einem Oberleitungsmast (3) des Oberleitungssystems und einer elektrischen Erdungskonstruktion des Oberleitungssystems angeordnet ist.
  21. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit (8) eine Funkschnittstelle (21c) aufweist, und eine mobile Leseeinheit (9) an einem Schienenfahrzeug (1) montiert ist und die mobile Leseeinheit (9) den Fehlerstatus aus der Funkschnittstelle (21c) während eines Vorbeifahrens des Schienenfahrzeuges (1) drahtlos ausliest.
  22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, gekennzeichnet durch die kennzeichnenden Merkmale einer der Ansprüche 2 bis 19.
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