DE1264599B - Einrichtung zur UEbertragung von Fernwirksignalen ueber ein Wechselspannung fuehrendes Versorgungsnetz - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H 02 j

Deutsche Kl.: 21 d2 - 44

Nummer: 1 264 599

Aktenzeichen: E 24670 VIII b/21 d2

Anmeldetag: 13. April 1963

Auslegetag: 28. März 1968

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Fernübertragung von im Schaltzustand eines elektrischen Kontaktes enthaltenen Informationen, bei der ein Versorgungsnetz für elektrische Energie einen Teil des Übertragungsweges darstellt.

Eine Einrichtung dieser Art eignet sich für Fernsteuer- und Fernzählanlagen mit mehreren örtlich verstreut angeordneten Signalgebern. Die vorliegende Erfindung besteht vor allem in einer Verbesserung bekannter Einrichtungen der Netzüberlagerungs-Rundsteuerung und erschließt dadurch diesen Einrichtungen neue Anwendungsgebiete.

In der Rundsteuertechnik werden in der Regel Signale in Form von in besonderen Tonfrequenzgeneratoren erzeugten Tonfrequenzspannungen einem Verteilungsnetz für elektrische Energie überlagert. Diese Tonfrequenzspannungen können zur Erzielung von Rückmeldesignalen vom Empfänger moduliert sein, wobei die Tonfrequenzspannung dem Verteilungsnetz für die gesamte Dauer der Rückmeldung überlagert sein muß. Bekanntlich ist es aber auch möglich, Rundsteuersignale ohne Zuhilfenahme eines besonderen Tonfrequenzgenerators allein durch Anschalten eines elektrischen Schwingkreises oder auch nur eines Kondensators, der mit der Induktivität des Verteilungsnetzes einen Schwingkreis bildet, an ein Wechselspannung führendes Verteilungsnetz zu erzeugen, wobei der Lade- und Entladevorgang des im Takt der Netzfrequenz angeschalteten Schwingkreises mittel- oder hochfrequente Ausgleichschwingungen hervorruft, die sich als Wechselstromsignale in dem betreffenden Netzkomplex ausbreiten und die durch elektrische Filterkreise vom Netzwechselstrom getrennt und in Empfangseinrichtungen ausgewertet werden können.

Wegen der vielfältigen in Energieverteilungsnetzen auftretenden Störspannungen benötigt man in Rundsteueranlagen große Sendeleistungen, um eine hinreichende Übertragungssicherheit zu erzielen. Aus diesem Grund können bekannte Rundsteuereinrichtungen für Aufgaben der Fernwirktechnik praktisch nicht verwendet werden, wenn eine Anlage mehrere Signalgeber für unterschiedliche Signale enthält, denn jeder Signalgeber müßte dann als sehr leistungsfähiger Sender ausgebildet sein.

Eine Einrichtung zur Übertragung von Fernwirksignalen über ein Wechselspannung führendes Versorgungsnetz für elektrische Energie, bei der die Signale der Netzwechselspannung überlagert sind, mit mindestens einem Signalgeber und einem Signalempfänger sowie mit einem bei jedem Signalgeber angeordneten, in Reihe mit einem Impulskontakt an

Einrichtung zur Übertragung von
Fernwirksignalen über ein Wechselspannung
führendes Versorgungsnetz

Anmelder:

Electrometre S. Α., Zug (Schweiz)

Vertreter:

Dr.-Ing. A. Schulze, Patentanwalt,

1000 Berlin 31, Jenaer Str. 14

Als Erfinder benannt:

Dr. Alfred Spälti, Zug (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 25. März 1963 (3738)

das Versorgungsnetz angeschlossenen elektrischen Schwingkreis, der für die Zeitdauer der Signalübertragung an das Versorgungsnetz in der Weise einer Impulsserie angeschaltet ist, unterliegt den erwähnten Beschränkungen des Anwendungsbereiches nicht, wenn gemäß der Erfindung der zeitliche Abstand der einzelnen aufeinanderfolgenden Anschaltimpulse einer Impulsserie ungleich dem einfachen oder ganzzahligen mehrfachen Wert der halben Periodendauer der mit den Signalen überlagerten Netzwechselspannung ist.

Durch Befolgung dieser Bemessungsregel wird es möglich, eine charakteristische Amplitudenmodulation der Anschaltimpulse zu erzielen, die es erlaubt, selbst sehr schwache Signale im Empfänger einwandfrei und eindeutig von allen in Energieversorgungsnetzen gewöhnlich auftretenden Störgrößen zu trennen, so daß eine zuverlässige Signalübertragung in galvanisch verbundenen Bezirken eines Energieverteilungsnetzes bereits mit Sendeleistungen von nur einigen Watt, also mit sehr niedrigem Sendepegel und daher mit äußerst einfachen Sendern, möglich ist. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Spannungsdiagramm und

F i g. 2 ein Schema einer Fernwirkeinrichtung.

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In einem Versorgungsnetz für elektrische Energie, tor 2 gespeist wird. Die Fernwirkaufgabe besteht bei im weiteren meistens kurz »Netz« genannt, beträgt diesem Beispiel darin, den elektrischen Zustand der die Frequenz der Netzwechselspannung z. B. 50 Hz, Signalkontakte einer größeren Anzahl von Signalihre Periodendauer damit 20 Millisekunden (abge- gebern an eine zentrale Empfangsstelle zu melden, kürzt: ms). Beim Anschalten eines aus einem induk- 5 Als Signalgeber sind hier z. B. Mengenmesser angetiven und einem kapazitiven Glied bestehenden elek- nommen, welche zur Messung des Verbrauchs von irischen Schwingkreises an das Netz bildet sich ein öffentlichen Verbrauchsgütern, wie Gas, Wasser, Wechselstrom mit einer durch die Eigenfrequenz des Elektrizität, an zahlreichen Verbrauchsstellen ange-Schwingkreises vorgeschriebenen Frequenz aus, des- ordnet sind.

sen Erstamplitude dem zum Zeitpunkt der Anschal- io In der Figur ist als Signalgeber 3 ein Elektrizitätstung anliegenden Momentanwert der Netzspannung zähler angedeutet, der jeweils nach Messung einer proportional und dessen logarithmisches Dekrement bestimmten Verbrauchsmenge, die eine oder mehrere, von der Dämpfung des Schwingkreises abhängig ist. allenfalls einige hundert Kilowattstunden betragen Beim Abschalten des Schwingkreises besitzt das kann, einen Signalkontakt 4 von einem Kontakt-■ kapazitive Glied dieses Schwingkreises eine Ladung, 15 element 5 auf ein Kontaktelement 6 umschaltet, und deren Polarität und Größe dem zum Zeitpunkt der umgekehrt. Der Elektrizitätszähler mißt die in einem Abschaltung anliegenden Momentanwert der Netz- Verbraucher 7 umgesetzte elektrische Arbeit, spannung entspricht. Um nun einen möglichst großen Dem Signalgeber 3 sind als Sendeeinrichtung ein

Einschaltstromstoß zu erzielen, erfolgt die nächste elektrischer Reihenschwingkreis 8 und ein Lauf-Anschaltung des Schwingkreises vorteilhaft in einer 20 werk 9 zugeordnet. Das Laufwerk 9 besitzt hier drei Halbwelle der Netzspannung mit entgegengesetzter über Zahnradpaare 10, 11, 12 gekuppelte Wellen 13, Polarität, erfindungsgemäß jedoch bei einem anderen 14, 15 mit unterschiedlichen Drehzahlen, die in Betrag des Momentanwertes der Netzspannung als einem festen Verhältnis zur Drehzahl einer von die vorausgehende Anschaltung. In der F i g. 1 ist einem Uhrwerk oder — wie gezeichnet — von einem dies veranschaulicht. 25 Synchronmotor 16 bewegten Antriebswelle 17 stehen.

Beispielsweise fällt der Zeitpunkt ti der ersten Auf der Welle 13 ist eine Nockenscheibe 18 be-

Anschaltung mit dem Scheitelwert einer positiven befestigt, die auf einen ersten Impulskontakt 19 wirkt, Halbwelle (+) der Netzspannung U, der Zeitpunkt während die Welle 14 eine Nockenscheibe 20 zur Beder Abschaltung ti mit dem Scheitelwert der nächst- tätigung eines zweiten Impulskontaktes 21 trägt. Auf folgenden positiven Halbwelle zusammen; die An- 30 der Welle 15 schließlich sind zwei Nockenscheiben 22 schaltdauer A des Schwingkreises beträgt dann eine und 23 angeordnet, deren erste einen Motorkontakt Periodendauer der Netzspannung, also 20 ms. Die 24 und deren zweite einen Hauptkontakt 25 steuert, zweite, nach einer Impulspause P folgende Anschal- Die Nockenscheibe 23 kann mittels einer Rutschtung setzt nun erst einen kleinen Zeitbetrag Z, z. B. kupplung 26 oder mittels einer Stellschraube gegen-2 ms, nach dem Auftreten des Scheitelwertes der auf 35 über der Nockenscheibe 22 von Hand verdreht die positive Halbwelle (+) bei der abgeschaltet werden,

wurde, folgenden negativen Halbwelle (—) der Netz- Die soeben beschriebenen Teile sind wie folgt in

spannung ein; die Periodendauer T einer Anschal- eine elektrische Schaltung einbezogen; tung, das ist der zeitliche Abstand der einzelnen An- Eine Abzweigleitung 27 ist einphasig an das Nie^

schaltimpulse, ist beim gewählten Beispiel demnach 40 derspannungsnetz 1 angeschlossen. Vom Phasenleiter 32 ms; Anschaltdauer A und Impulspause P sind also der Abzweigung 27 führt eine Verbindungsleitung 28 unterschiedlich bemessen. über den Hauptkontakt 25 zur Parallelschaltung der

Im vorgetragenen Beispiel fällt der Zeitpunkt der Impulskontakte 19 und 21, deren erster mit dem Anschaltung nach jeweils fünf Anschaltperioden, ent- Kontaktelement 5 und deren zweiter mit dem Konsprechend einem Zeitraum von 160 ms, mit homo- 45 taktelementö des Signalkontaktes 4 elektrisch verlogen Momentanwerten der Netzspannung zusam- bunden ist. Vom Schaltarm des Signalkontaktes 4 men. In diesem Zeitraum ändert sich der Betrag der führt eine Leitung über den Schwingkreis 8 an den Brstamplitude des Einschaltstromstoßes zwischen Nulleiter (0) der Abzweigleitung 27, einem Höchstwert und einem Wert gleich oder nahe Der Signalgeber 3 ist ebenfalls an die Abzweig-

bei Null, je nach dem Betrag des Momentanwertes 5° leitung 27 angeschlossen, welche auch die Betriebsder Netzspannung zum Zeitpunkt der ersten Anschal- spannung für den Synchronmotor einerseits über die tung innerhalb einer Serie von Anschaltimpulsen. Verbindungsleitung 28, einen Steuerkontakt 29, eine Der Einschaltstrom des Schwingkreises ist also im Leitung 30 und andererseits über eine Anschlußleibesprochenen Beispiel mit (160 ms)"¹ = 6,25Hz tung 31 liefert.

praktisch zu 100%> moduliert. Durch Wahl beliebiger 55 Der Motorkontakt 24 liegt elektrisch parallel zum Anschaltperioden T im Rahmen der erfindungs- Steuerkontakt 29, welcher von einer Schaltuhr oder gemäßen Bemessungsregel lassen sich ebenso andere von einem mit dem Niederspannungsnetz 1 verbun-Amplitudenmodulations-Frequenzen des Einschalt- denen Rundsteuerempfänger 32 betätigt wird. Falls stromes erzielen. eine Schaltuhr angeordnet ist, kann diese auch als

Ein nun im folgenden an Hand der F i g. 2 be- ⁶° Antrieb für das Laufwerk 9 dienen. Schaltuhr oder schriebenes Beispiel für die praktische Ausführung Fernsteuerempfänger 32 werden durch die beschrie- und Anwendung der Erfindung läßt auch erkennen, bene Fernwirkeinrichtung in der Regel nur mitwie die modulierten Signalströme erzeugt und vom benutzt, erfüllen also auch noch andere Aufgaben, Netzwechselstrom in vorteilhafter Weise getrennt z. B. Tarifumschaltung, Ein- und Abschaltung von werden können, 6s Verbrauchern usw., was jedoch in der Zeichnung

Als Fernwirkkanal dient ein Niederspannungs- nicht näher dargestellt ist.

netz 1, beispielsweise ein Bezirksnetz der öffentlichen Die vorstehend beschriebenen Teile der Figur sind

Stromversorgung, das von einem Verteiltransforma- am Ort eines jeden Signalgebers 3 angeordnet; eine

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Schaltuhr oder ein Rundsteuerempfänger 32 kann ausgebildeten Laufwerkes 9 in Bewegung gesetzt, sei es allerdings mehrere Signalgeber 3 mit Laufwerken 9 durch Einschalten des Synchronmotors 16 oder durch bedienen -und weist dann entsprechend viele Steuer- z, B. elektromagnetisches Einkuppeln der Antriebskontakte 29 auf. well© 17 in einen ständig laufenden Uhrwerkantrieb,

Der bisher beschriebene Teil der Fernwirkemrich- 5 welcher der Antriebswelle 17 eine konstante Dreh-

tung arbeitet wie folgt: zahl von z, B. 50 Umdr./Sek. erteilt.

Die zu übertragende Information ist im elektri- Kurz nach dem Start des Laufwerkes 9 schließt der

sehen Zustand des Signalkontaktes 4 enthalten; sie Motorkontakt 24 und hält den Antrieb, z, B. den

kann die Form α oder b haben, dann ist der Signal- Synchronmotor 16, für eine ganze Umdrehung der kontakt 4 ein Umschalter mit zwei Kontaktelemen- io Nockenscheibe 22 erregt,

ten 5, 6. Allenfalls besitzt der Signalkontakt 4 mehr Eine festgesetzte Zeitspanne nach dem Start des

als zwei Kontaktelemente; die Information kann Laufwerkes 9 schließt sich der Hauptkontakt 25 für

dann so viele unterschiedliche Formen aufweisen, wie eine durch die Ausbildung der Nockenscheibe 23 be-

Kontaktelemente angeordnet sind. Im einfachsten stimmte Zeitdauer, z. B, für 1,5 Sekunden. In dieser Fall hat die Information einen Inhalt α oder Null, der 15 Zeitdauer wird der Schwingkreis 8 durch den jeweili-

Signalkontakt 4 würde dann nur ein Kontaktelement gen Impulskontakt 19 und 21 (entsprechend dem

sowie eine »Aus«-Stellung aufweisen und damit Schaltzustand des Signalkontaktes 4) in einem für den

einem einfachen Ein-Aus-Kontakt entsprechen. betreffenden Impulskontakt charakteristischen zeit-

Jedes Kontaktelement, z. B, 5, 6, des Signalkon- liehen Abstand an das Netz angeschaltet. Dadurch taktes 4 ist mit einem diesem zugeordneten Impuls- aa entstehen die Signale der bereits beschriebenen Art, kontakt 19 bzw. 21 verbunden, »belegt«; das Lauf- und zwar in der Weise einer Impulsserie, deren zeitwerk 9 weist also so viele Impulskontakte und diese liehe Länge der Zeitdauer entspricht, in welcher der steuernde Nockenscheiben auf, wie belegte Kontakt- Hauptkontakt 25 geschlossen ist.
elemente am Signalkontakt 4 vorhanden sind. Die im elektrischen Zustand des Signalkontaktes 4

Die Natur des Signalgebers 3 ist für die weitere 25 enthaltene Information erscheint nunmehr im Fern-

Betrachtung an sich belanglos, seine Darstellung als wirkkanal als eine Serie von Anschaltimpulsen, deren

Verbrauchsmesser weist jedoch auf eine Anwendung für die Übertragung vor allem wesentliche Erstampli-

der Femwirkeinriehtung nach der Erfindung hin, die tude mit einer für den jeweiligen Zustand des Signal-

deren Vorteile und technische Bedeutung besonders kontaktes 4 charakteristischen Frequenz zu praktisch

deutlich hervortreten läßt, wie weiter unten noch 30 100% moduliert ist, beispielsweise mit 6,25Hz oder

näher ausgeführt wird. · mit 4 Hz od. dgl., wie beschrieben.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, liegt der Mit Hilfe des Rundsteuerempfängers 32 (oder einer Schwingkreis 8 mit dem Signalkontakt 4 und jeweils Schaltuhr) kann diese Impulsserie, also die Informaeinem der Impulskontakte 19 und 21 elektrisch in tion, zu einem gewünschten Zeitpunkt aufgerufen Reihe und wird bei jedem Schließen des betreffenden 35 werden. Es ist möglieh, viele Signalgeber 3 durch Impulskontaktes an die Netzspannung angeschaltet, einen einzigen Rundsteuerbefßhl gleichzeitig aufzuvorausgesetzt, daß der Hauptkontakt 25 geschlossen rufen. Im Augenblick des Aufrufes, das ist beim ist. Dabei entstehen, wie erwähnt, elektrische Aus- Schließen des Steuerkoiriaktes 29, starten alle Laufgleichschwingungen S (Fig. 1), die sich dem Netz werke 9. Durch entsprechende Einstellung der als Signalströme überlagern und die somit über das 40 Nockenscheibe 23 ist erreicht, daß die Hauptkontakte Netz fortgeleitet werden. 25 aller gestarteten Laufwerke 9 zu verschiedenen

Der zeitliche Abstand T der einzelnen Ansehalt- Zeiten geschlossen sind, so daß ein Signalgeber nach impulse und damit die Dauer eines Schaltzyklus eines dem anderen seine Information abgibt, ohne daß Impulskontaktes ist gleich dem reziproken Produkt überdeckungen der Informationen auftreten,
aus der Anzahl der Nocken der den Impulskontakt 45 Die zeitliche Aufeinanderfolge, in der die einzelsteuernden Nockenscheibe und der Drehzahl dieser nen Signalgeber ihre Informationen abgeben, ist fest-Nockenscheibe, Für jede einen Impulskontakt steu- gelegt und dient zur Identifikation der einzelnen ernde Nockenscheibe ist der Kehrwert des Produktes Signalgeber 3, Eine zentrale Empfangsstelle 33 kennt aus Drehzahl und Nockenzahl, also die Dauer einer den Zeitpunkt des Aufrufes aller in die Fernwirkein-Anschaltperiode T, unterschiedlich und ungleich dem 50 richtung einbezogenen Signalgeber 3 und vermag so einfachen oder ganzzahügen mehrfachen Wert der jede in der Empfangsstelle eintreffende Impulsserie halben Periodendauer der Netzwechselspannung ge- einem bestimmten Signalgeber 3 zuzuordnen,
wählt. Weiter oben wurde hierfür bereits ein Wert Zur Auskopplung der Signale aus dem überlagervon z. B. 32 ms genannt; es könnten z. B. aber auch ten Niederspannungsnetz 1 ist in der Empfangsstelle 11 ms oder 31,25 ms oder beliebige andere Werte 55 33 ein Übertrager, z. B. ein Stromwandler 34 mit sein, vorzugsweise solche, die nahe bei einem einem Arbeitswiderstand 35, angeordnet, an dessen ungeradzahligen Vielfachen der halben Perioden- Klemmen unter anderem die Signalwechselspannundauer der Netzwechselspannung liegen und die in gen auftreten. Diese gelangen über ein Bandfilter 36, der bereits beschriebenen Weise Amplitudenmodu- in welchem die außerhalb des gewünschten Frequenzlations-Frequenzen ergeben, welche von Störfrequen- 60 bandes liegenden Spannungen ausgesiebt werden, und zen und Netzharmonischen einen hinreichenden Ab- über einen Verstärker 37 zu einem Demodulator 38. stand aufweisen. Mit Vorteil ist die Zeitdauer, in Die demodulierte Spannung wird nun bekannten der ein Impulskontakt (19, 21) während eines Schalt- Ringmodulatoren 39 und 40 zugeführt, welche in zyklus geschlossen ist, ungleich lang — vorzugsweise dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mechanische langer — bemessen wie die Zeitdauer, in welcher der 65 Kontakte aufweisen, die über Nockenscheiben und Impulskontakt geöffnet ist. Getriebe von einem Synchronmotor betätigt werden.

Beim Schließen des Steuerkontaktes 29 wird die Die Schaltfrequenz je eines dieser kontaktgesteuerten

Antriebswelle 17 des als umlaufender Nockenschalter Ringmodulatoren ist identisch mit je einer der vom

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Signalgeber 3 bzw. von mehreren Signalgebern er- wandler 34 mit dem Arbeitswiderstand 35 sowie das. zeugten Amplitudenmodulations-Frequenzen, derart, Bandfilter 36 angeordnet sind, dessen Ausgang über daß am Ausgang des Ringmodulators eine Gleich- eine beliebige Fernleitung, die z. B. eine Telephonspannung entsteht, wenn ein der Schaltfrequenz des leitung sein kann, mit dem Eingang des dann bereits Ringmodulators entsprechendes Signal im Fernwirk- 5 in der Zentrale 49 untergebrachten Verstärkers 37 in kanal anliegt. Diese Gleichspannung wird in einem Verbindung steht. Die Teile 38 bis 48 befinden sich Integrationsglied 41 bzw. 42 geglättet und über einen bei dieser Ausführung demnach in der Zentrale 49. Verstärker 43 bzw. 44 einem Relais 45 bzw. 46 mit Selbstverständlich könnte am Ort des Bandfilters 36 je einem Arbeitskontakt 47 bzw. 48 zugeführt. ein diesem nachgeschalteter Verstärker angeordnet

Jeder der Ringmodulatoren 39 bzw. 40 besteht aus io sein, falls die Übertragungseigenschaften der Fernzwei parallel arbeitenden Modulationssystemen mit leitung dies erfordern.

in bezug auf die Amplitudenmodulations-Frequenz An Stelle des in der Figur gezeigten Laufwerkes 9

um 90° phasenverschobenen Kontaktzyklen, so daß sind selbstverständlich auch andersartige mechanische die Phasenlage zwischen Signalgeber und Ringmodu- Steuervorrichtungen für die Impulskontakte 19, 21 lator bezüglich der Amplitudenmodulations-Frequenz 15 denkbar; die Erzeugung der Anschaltimpulse kann belanglos ist. auch durch rein elektronische Schaltglieder erfolgen,

Für Signalgeber 3, deren Signalkontakte 4 mehr desgleichen mit HiMe von Schwingzungenkontakten als zwei belegte Kontaktelemente 5, 6 aufweist, bei bzw. durch von Stimmgabeln gesteuerte Impulskonwelchen die Information also mehr als zwei verschie- takte. Schließlich ist es auch möglich, dem Signaldene Formen besitzen kann, sind entsprechend viele 20 kontakt 4 selbst durch Stimmgabel- oder Schwing-Ringmodulatoren und diesen nachgeschaltete Relais, Zungensteuerung Eigenschaften eines Impulskontakz. B. 45, 46, in der Empfangsstelle erforderlich. tes zu geben, der in jeder Schaltstellung durch mecha-

Auf Grund der bisherigen Erläuterungen ist ein- nische Verstimmung des Schwingsystems unterschiedzusehen, daß die Schaltstellung aller in der Emp- liehe Impulsfrequenzen erzeugt, fangssteile befindlichen Arbeitskontakte 47, 48 in 25 Im vorstehenden wurde gezeigt, daß es auf Grund einem definierten Zeitmoment ein Abbild des elektri- der Erfindung nunmehr möglich ist, mit sehr einschen Zustandes des Signalkontaktes 4 eines ganz be- fachen Sende- und Empfangseinrichtungen geringer stimmten Signalgebers 3 der Fernwirkeinrichtung Leistung Informationen über einen bereits vorhandarstellt. Diese Schaltstellung der Arbeitskontakte 47, denen und weitverzweigten, jedoch zahlreichen Stör-48 wird nun in der Empfangsstelle 33 entsprechend 30 einflüssen ausgesetzten Fernwirkkanal, wie ihn ein ausgewertet. In vielen Anwendungsfällen der Erfin- Verteilungsnetz für elektrische Energie darstellt, zudung ist die Fernwirkaufgabe damit erfüllt. Es ist je- verlässig in beliebiger Richtung zu übertragen. Stördoch für bestimmte Anwendungen der Erfindung von spannungen, die innerhalb des vom Bandfilter 36 der Vorteil, die in mehreren Empfangsstellen 33 einge- Empfangsstelle 33 durchgelassenen Frequenzbandes gangenen Informationen über einen weiteren Fern- 35 liegen, können die Informationsübertragung nur dann wirkkanal, der z. B. ebenfalls ein Teil eines Wechsel- beeinträchtigen, wenn sie ebenfalls mit einer der für Stromnetzes oder auch ein beliebiger Fernmeldekanal, die Signale gewählten Amplitudenmodulations-Frez. B. ein Telephonnetz, sein kann, an eine überge- quenzen moduliert sind und genügend lange Zeit anordnete Zentrale 49 weiterzuleiten, in der für jede dauern, z. B. 1 Sekunde, wofür die Wahrscheinlichder Empfangsstellen 33 ein Eingangsverstärker 50 40 keit äußerst gering ist.

und ein diesem nachgeschalteter Speicher 51 vorge- Die Erfindung bringt einen erheblichen technischen

sehen sind. Mittels einer Wähleinrichtung können die Fortschritt vor allem auch auf dem Gebiet der Ereingegangenen Informationen aus den einzelnen Spei- mittlung und Abrechnung des Verbrauches von ehern 51 der Reihe nach abgerufen und in einen In- öffentlichen Verbrauchsgütern mit sich, wie im M-formationsumsetzer 53, z. B. in einen Streifenlocher, 45 genden noch kurz erläutert werden soll, eingegeben und dadurch in eine maschinell leicht aus- Die zunehmende Ausbreitung der Versorgungs-

wertbare Form übergeführt werden. Löschung der netze für öffentliche Verbrauchsgüter, z. B. für Elek-Speicher 51 erfolgt nach jedem Umlauf der Wähl- trizität, Gas, Wasser u. dgl., bedingt einen ständig einrichtung 52. Da alle bei der Informationsübertra- steigenden Aufwand für die Verbrauchsermittlung gung mitwirkenden Einrichtungen synchronisiert sind, 50 und Verbräuchsabrechnung.

läßt sich an Hand von Zeitmarken auf einem Auf- Es wurde daher bereits vorgeschlagen, Verbraüchs-

zeichnungsträger, z. B. auf einem vom Streifenlocher messer mit einer Einrichtung zu versehen, welche 53 aufgegebenen Lochstreifen 54, genau feststellen, - nach Verbrauch einer bestimmten Menge eines Vervon welchem Signalgeber 3 jede einzelne aufgezeich- brauchsgutes oder nach Verbrauch einer einem benete Information abgegeben worden ist. 55 stimmten Geldbetrag entsprechenden Menge eines

In sehr umfangreichen Fernwirkanlagen kann an oder mehrerer verschiedener Verbrauchsgüter über die Empfangseinrichtung der Zentrale 49 in bestimm- ein öffentliches Energieverteilungs- oder ein TeIeter zeitlicher Folge auch nur immer eine von mehre- phonnetz od. dgl. eine Information, z. B. ein Wechren Gruppen von Empfangsstellen 33 angeschlossen selstromsignal von bestimmter Frequenz, an eine sein. Jeder der Speicher 51 nimmt dann in aufein- 60 Kontroll- und Abrechungsstelle eines das Verbrauchsanderfolgenden Zeitabschnitten Informationen von gut liefernden Versorgungsunternehmens abgibt. Daverschiedenen Empfangsstellen 33 auf. bei wird also nicht ein eigentlicher Meßwert, z. B.

Es sind Anwendungen der Erfindung denkbar, bei ein Zählerstand, übertragen, sondern lediglich der welchen die Haupteinrichtungen der Empfangsstelle Verbrauch einer mit dem Verbraucher vereinbarten mit den Auswertegeräten der Zentrale 49 räum- 65 Verbrauchsmenge, einer sogenannten Festmenge, lieh vereinigt sind. In diesem Fall ist die Empfangs- signalisiert.

stelle 33 so aufgetrennt, daß im Bereich des über- Da fast alle Verbaucher von öffentlichen Verlagerten Niederspannungsnetzes lediglich der Strom- brauchsgütern an ein Verteilungsnetz für elektrische

Energie angeschlossen sind, bietet sich in erster Linie dieses Verteilungsnetz als Fernwirkkanal an. Angesichts der großen Anzahl von als Signalgeber wirkenden Verbrauchsmessern müssen die Sendeeinrichtungen der Signalgeber sehr einfach aufgebaut und wartungsfrei sein; zudem wird eine hohe Übertragungssicherheit gefordert. Die Einrichtung nach der Erfindung erfüllt diese Voraussetzungen.

Eine Verbrauchsermittlung mit Hilfe der beschriebenen Fernwirkeinrichtung beginnt mit der Sendung eines Rundsteuerbefehls durch die Zentrale 49 an alle Rundsteuerempfänger 32, bzw. an eine Gruppe derselben, welche den Start der Laufwerke 9 aller bzw. eines Teiles der in die Fernwirkeinrichtung einbezogenen Signalgeber 3 veranlassen. Wie beschrieben trifft daraufhin in der Zentrale 49 in festgelegter zeitlicher Aufeinanderfolge von jedem aufgerufenen Signalgeber 3 ein Signal ein. Das Signal eines jeden Signalgebers 3 wird nun in der Zentrale mit dem vom gleichen Signalgeber bei einer vorausgehenden Sendung empfangenen Signal verglichen. Hat das Signal bei einer Sendung die Form α besessen und weist es in der nächstfolgenden Sendung die Form b auf (oder umgekehrt), so bedeutet dies, wie bereits gesagt, daß der Verbauchsmesser den Verbrauch einer bestimmten Menge des jeweiligen Verbrauchsgutes gemessen hat. Die Anzahl der Signalsendungen ist dabei größer gewählt als die größte Schalthäufigkeit der Signalkontakte 4 der einzelnen Signalgeber 3 im gleichen Zeitraum.

Solange der Steuerkontakt 29 geschlossen bleibt, wiederholen sich die Sendungen in den vorbestimmten Abständen unausgesetzt. Die Sendungen erfolgen vorzugsweise während der Stunden geringer Belastung des Fernwirkkanals, z. B. während der Nachtstunden. Zur Übertragung der Information eines einzelnen Signalgebers werden bei der Fernwirkeinrichtung nach der Erfindung höchstens 3 Sekunden einschließlich des zeitlichen Abstandes von der nächstfolgenden Informationssendung benötigt. Daraus ergeben sich relativ hohe Ubertragungsgeschwindigkeiten, wie sie für die praktische Anwendung von Einrichtungen zur Verbrauchsermittlung im angegebenen Sinn ausschlaggebend sind.

Claims (18)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Übertragung von Fernwirksignalen über ein Wechselspannung führendes Versorgungsnetz für elektrische Energie, bei der die Signale der Netzwechselspannung überlagert sind, mit mindestens einem Signalgeber und einem Signalempfänger sowie mit einem bei jedem Signalgeber angeordneten, in Reihe mit einem Impulskontakt an das Versorgungsnetz angeschlossenen elektrischen Schwingkreis, der für die Zeitdauer der Signalübertragung an das Versorgungsnetz in der Weise einer Impulsserie angeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Abstand (T) der einzelnen aufeinanderfolgenden Anschaltimpulse einer Impulsserie ungleich dem einfachen oder ganzzahligen mehrfachen Wert der halben Periodendauer der mit den Signalen überlagerten Netzwechselspannung (C/) ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer eines Anschaltimpulses 01) ungleich lang ist wie eine Impulspause (P).

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer eines Anschaltimpulses (A) langer ist als eine Impulspause (P).

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Abstand der einzelnen aufeinanderfolgenden Anschaltirapulse wenig verschieden (Zeitbetrag Z) von einem ungeradzahligen Vielfachen der halben Periodendauer der überlagerten Netzwechselspannung (£7) ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zeitlich aufeinanderfolgende Anschaltimpulse bei Momentanwerten unterschiedlicher Polarität der überlagerten Netzwechselspannung erzeugt sind. ■

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung eines die Dauer eines Anschaltimpulses bestimmenden Impulskontaktes (19) ein Laufwerk (9) mit einer Nockenscheibe (18) angeordnet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufwerk (9) mehrere Impulskontakte (19, 21) mit Nockenscheiben (18, 20) sowie einen Hauptkontakt (25) mit Nockenscheibe (23) aufweist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufwerk (9) mit konstanter Drehzahl angetrieben ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsorgan für das Laufwerk (9) ein Synchronmotor (16) angeordnet ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer eines Schaltzyklus für die einzelnen Impulskontakte (19, 21) unterschiedlich bemessen ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer einer Impulsserie durch die Schließungsdauer des Hauptkontaktes (25) bestimmt ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Anschaltimpulse elektronische Schaltglieder angeordnet sind.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Anschaltimpuls ein aus einem induktiven und aus einem kapazitiven Glied bestehender elektrischer Reihenschwingkreis (8) an die Netzwechselspannung angeschaltet ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als induktives Glied des Reihenschwingkreises die wirksame Induktivität des überlagerten Versorgungsnetzes dient.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umwandlung eines jeden aus einer Serie von Anschaltimpulsen bestehenden Signals in eine Gleichspannung in einer Empfangsstelle (33) ein Ringmodulator (39) mit nachgeschaltetem Relais (45) angeordnet ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ringmodulator (39 bzw. 40) aus zwei parallel arbeitenden Modulationssystemen mit in bezug auf die Amplitudenmodulations-Frequenz um 90° phasenverschobenen Kontaktzyklen besteht.

17. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Empfangsstellen

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(33) mit einer Zentrale (49) verbunden sind, die mindestens Speicher (51), eine Wähleinrichtung (52) und einen Informationsumsetzer (53) aufweist.

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zur Ermittlung des Verbrauches von öffentlichen Verbrauchsgütern.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Elektrizitätswirtschaft, 1959, H. 24, S. 831 bis 839; 1960, H. 2, S. 36 bis 44;

BBC-Nachrichten, Januar/März 1953, S. 21 bis 34;

Elektrotechnische Zeitschrift, 1951, H. 11, S. 354 bis 356.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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