DE1092813B

DE1092813B - Anordnung zur Messgroessenuebertragung von der Hochspannungsseite auf die Niederspannungsseite

Info

Publication number: DE1092813B
Application number: DES60470A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Siegfried John
Original assignee: Siemens and Halske AG
Current assignee: Siemens and Halske AG
Priority date: 1958-10-31
Filing date: 1958-10-31
Publication date: 1960-11-10

Description

Anordnung zur Meßgrößenübertragung von der Hochspannungsseite auf die Niederspannungsseite Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Meßgrößenübertragnflg von der Hochspannungsseite auf die Niederspannungsseite mit Hilfe von Lichtstrahlen, um eine Verwendung von Hochspannungswandlern zu vermeiden.
Die Benutzung von Lichtstrahlen i.st z. B. zur Überwachung von Hochspannungsanlagen bekannt. Hierbei wirkt ein von einer niederspannungsseitig angeordneten Lichtquelle ausgesandter Lichtstrahl mit Hilfe eines Spiegelsystems von der Hochspannungsseite her unter Verwendung einer hochspannungsseitig angeordneten Lochscheibe, deren Drehzahl dem zu messenden Strom oder der zu messenden Leistung des Hochspannungsnetzes proportiona.l ist, in Form von Lichtimpulsen auf eine fotoelektrische Zelle auf der Ni.ederspannungsseite ein, welche die Lichtimpulse in elektrische Impulse umsetzt, die dann an eine Fernmeßanordnung gemäß der an sich bekannten Impulsfrequenzmethode weitergeleitet werden.
In ähnlicher Weise arbeiten andere bekannte Anordnungen zur Messung von Strom, Spannung, Leistung oder anderen elektrischen Größen in Hochspannungsuetzen, bei denen in Abhängigkeit von der durch die jeweilige Meßgröße bestimmten Drehzahl dauernd umlaufender Scheiben Schallimpulse entsprechender Häufigkeit von der Hochspannungsseite akustisch oder unter Verwendung kapazitiver Spannungstei.ler elektri sch auf die Niederspannungsseite übertragen werden.
Bei den vorgenannten, bekannten Anordnungen sind demnach gemäß der jeweiligen Meßgröße mit entsprechender Drehzahl dauernd umlaufende Bauelemente auf der Hochspannungsseite und gegebenenfalls kapazitive Spannungsteiler zwischen Hochspannungs- und Niederspannungsseite erforderlich.
Bei der Anordnung gemäß der Erfindung wird ein solcher Aufwand dadurch vermieden, daß der Verschlüßler entsprechend seiner durch die jeweilige Meßgröße auf der Hochspannungsseite veranlaßten Festeinstellung (Ausschlag) die zur Verfügung stehenden Lichtstrahlen in einem solchen Umfang als digitalen Code auf lichtempfindliche Elemente der Empfangseinrichtungen auf der Niederspannungsseite einwirken läßt, daß diese Elemente an sich für Analog-Digital-Wandler bekannte, digital gestaffelte Kippstufen entsprechend der Meßgröße einstellen, welche durch entsprechende Einschaltung an sich für Analog-Digital-Wandler bekannter, digital gestufter Widerstände in den Stromkreis eines Meßgerätes eine der Meßgröße entsprechende Beeinflussung desselben veranlassen.
Eine solche Lichtstrahlmethode ist insoweit bekannt, als von einer Lichtquelle ausgesandte Lichtstrahlen durch Verwendung eines Coderades in binärem Code zur gewünschten Beeinflussung fotoelektrischer Zellen dienen. Bei dieser Anordnung handelt es sich aber nicht darum, isolationstechnische Schwierigkeiten wie bei Messungen in Hochspannungsanlagen zu vermeiden, sondern darum, Informationen in eine Rechenmaschine zu geben, damit ein kompliziertes Rechenergelnis im Bruchteil einer Sekunde vorliegt und verwertet werden kann. Demzufolge fehlen bei dieser bekannten Anordnung auf der Empfangsseite Elemente, welche digital gestaffelte Kippstufen entsprechend der Meßgröße einstel.len, die nun ihrerseits durch entsprechende Einschaltung digital gestufter Widerstände in den Stromkreis eines Meßgerätes eine der Meßgröße entsprechende Beeinflussung des Meßgerätes veranlassen.
Die Erfindung bescbreitet somit zwar unter Verwendung einer bekannten Lichtstrahlmethode, aber unter abweichender Ausnutzung derselben zur Lösung einer anderen Aufgabe einen Weg, der gegenüber den Anordnungen mit Hochspannungswandlern keine isolationstechnischen Schwierigkeiten bereitet und gegenüber den bisher solche Wandler ebenfalls vermeidenden Anordnungen keine dauernd umlaufenden Bauelemente als Verschlüßler für eine Frequenzmodulation benötigt. Die Erfindung arbeitet mit der Ausschlagmethode und überträgt gewissermaßen einen der Meßgröße entsprechenden Gleilchstromwert drahtlos von der Hochspannungsseite auf die Niederspannungsseite.
In der Fig. list ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung gemäß der Erfindung dargestellt, bei der die zu übertragenden Lichtstrahlen hinsichtlich ihrer Zahl und ihrer Lage im tibertragungsraum durch die Meßgröße bestimmt werden, wobei die Anordnung mit einer binären Verschlüsselung arbeitet. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird als von der Hochspannungsseite zur Niederspannungsseite zu übertragende Meßgröße eine Leistung angenommen. Die Leistung wird in bekannter Weise von einem zweiisystemigen Leistungsmeßwerk 1 über Spannungswandler 2 und Stromwandler 3 am Hochspannungsnetz gemessen.
Das am Meßwerk 1 erzeugte Drehmoment stellt einen Verschlüßler ein. Im Ausführungsbeispiel besteht dieser Verschlüßler aus der Scheibe 4, welche entsprechend dem erzeugten Drehmoment von dem Meßwerk 1 um einen bestimmten Winkel gedreht wird.
Die Scheibe 4 ist als Lochscheibe mit einer für den jeweiligen Drehwinkel und damit für die jeweilig ermittelte Meßgröße kennzeichnenden Lochanordnung (Fig. 2) ausgebildet, so daß von den von der Lichtquelle 5 mit Hilfe einer Linsenanordnung zur Aussendung gebrachten, auf die Scheibe 4 treffenden Lichtstrahlen 6 durch die Meßgröße hinsichtlich der Zahl und Lage hestimmte Lichtstrahlen als binärer Code auf die Niederspannungsseite übertragen werden. Auf der Niederspannungsseite werden entsprechend lichtempfindliche Elemente eines Entschlüßlers, nämlich die Fotodioden 7, 8, 9, 10 usw., gemäß der der Meßgröße entsprechenden Lichtstrahlenkombination beeinflußt. Je nach der Kombination der belichteten Fotodioden wird von den mit Transistoren T1 und T2 arbeitenden, durch die Fotodioden steuerbaren, binär gestaffelten Kippstufen 7', 8'.
9', 10' usw. eine bestimmte Kombination in eine solche Schaltstellung gebracht, daß über ihre zugehörigen Schalttransistoren 7", 8", 9", 10" usw. eine der Meßgröße entsprechende Kombination von binär gestuften Widerständen 7"', 8"", 9"', 10"' usw. in den Stromkreis des Meßinstrumentes 11 eingeschaltet werden, dessen Ausschlag somit der hochspannungsseitig ermittelten Meßgröße entspricht.
Die Kippstufen arbeiten hierbei in der Weise, daß der in der Ruhestellung geöffnete Transistor T1 durch Ansprechen der Fotodiode gesperrt wird. Dadurch ändert sich die Basis-Emitter-Spannung des Transistors T2 so, daß dieser Transistor geöffnet wird und den zugehörigen Schalttransistor einschaltet. Durch Betätigung des Zeitgliedes 12 (Fig. 1) erfolgt eine periodische Nullstellung der Kippstufen.
Wird bei einer bestimmten Leistungsmessung die Scheibe 4 z. B. um einen solchen Winkel gedreht, daß nur ein Lichtstrahl einer bestimmten Lage wirksam wird, so spricht auf diesen als Meßwert 1 (=20) nur die Fotodiode 7 an und bringt die Kippstufe 7' in Arbeitsstellung, welche durch Beeinflussung des zugehörigen Schalttransistors 7" den Widerstand 7"' in den Stromkreis des Meßinstrumentes 11 einschaltet.
Teine durch eine jeweils andere Leistungsmessung veranlaßte. jeweils andere Lichtstrahlenübertragung fiihrt eine andere Einschaltung der Widerstände herbei, so daß bei der binären Verschlüsselung z. B. zur Anzeige entsprechend dem Wert 2 (= 21) der Widerstand 8"', zur Anzeige entsprechend dem Wert 3 (= 20 + 21) die Widerstände 7"' und 8"' usw. eingeschaltet werden.
Zwecks leichter Überwachung der Lichtquelle kann diese auch auf der Niederspannungsseite der Anordnung angebracht werden, wobei dann der Lichtstrahl über einen Spiegel zur Verschlüßlerscheibe 4 gelenkt wird.
Gegenüber der bekannten, mit Lichtimpulsen arheitenden Anordnung gestattet die Verwendung des Verschlüßlers gemäß der Erfindung eine besonders einfache und genaue Umwandlung der Meßgrößen in einen digitalen Code. Durch die mittels Fotodioden veranlaßte Einstellung der Kippstufen als Ja- oder Nein-Entscheidung bezüglich der verschiedenen Werte 1, 2, 4, 8 usw. tritt kein Fehler bei der Übertragung der Meßgrößen auf.
Anstatt die digitale Codierung nach Bestimmung der zu übertragenden Lichtstrahlen hinsichtlich Zahl und Lage im Uhertragungsraum vorzunehmen, können auch andere Einwirkungen des Verschlüßlers auf die auf ihn treffenden Lichtstrahlen, wie z. B. Intensität, Färbung usw., für die digitale Codierung Anwendung finden.
In der Fig. 3 ist ein zweckmäßiger, konstruktiver Aufbau schematisch gezeigt. Im oberen Teil des den Anschlußkopf 14 tragenden Stützers 15 aus Isolierstoff sind in dem Bauteil 16 auf der Hochspannungsseite liegende Teile der Anordnung, nämlich das Leistungsmeßwerk mit Spannungs- und Stromwandler sowie der Verschlüßler mit Lichtquelle und Linsenanordnung, untergebracht. Der darunterliegende Tei.l des Stützers umschließt den zur Führung der gemäß der Meßgröße zu übertragenden Lichtstrahlen 17 dienenden Innenraum, während im Sockel 18 der Entschlüßler (Fotodioden), die Kippstufen, die Schalttransistoren und Widerstände in den Bauteilen 19, 20 und 21 untergebracht sind. Das Meßgerät 22 ist in die Außenwand des Sockels 18 eingelassen.

Claims

PATENTANSPRUCHE: 1. Anordnung zur Meßgrößenübertragung von der Hochspannungsseite auf die Niederspannungsseite, wobei auf der Hochspannungsseite angeordnete Verschlüßler die jeweilige elektrische Meßgröße in Empfangseinrichtungen auf der Niederspannungsseite steuernde Lichtstrahlen umsetzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlüßler entsprechend seiner durch die jeweilige Meßgröße auf der Hochspannungsseite veranlaßten Festeinstellung (Ausschlag) die zur Verfügung stehenden Lichtstrahlen in einem solchen Umfang als digitalen Code auf lichtempfindliche Elemente der Empfangseinrichtungen auf der Niederspannungsseite einwirken läßt, daß diese Elemente an sich für Analog-Digital-Wandler bekannte, digital gestaffelte Kippstufen entsprechend der Meßgröße einstellen, welche durch entsprechende Einschaltung an sich für Analog-Digital-Wandler bekannter digital gestufter Widerstände in den Stromkreis eines Meßgerätes eine der Meßgröße entsprechende Beeinflussung desselben veranlassen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu übertragenden Lichtstrahlen hinsichtlich i.hrer Zahl und Lage im Übertragungsraum durch die Meßgröße bestimmt sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlüßler die Meßgröße in einen binären Code umsetzt und demzufolge die Kippstufen binär gestaffelt und die Widerstände binär gestuft sind.
4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlüßler als Lochscheibe mit einer dem Verschlüsselungscode entsprechenden Lochanordnung ausgebildet ist.
5. Anordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Hochspannungssei.te liegenden Teine der Anordnung im oberen und die auf der Niederspannungsseite liegenden Teile der Anordnung im unteren Teil eines Isolierstoffstützers liegen, dessen Innenraum zwischen beiden Teilen als Übertragungsraum für die Lichtstrahlen dient.