DE19529751A1

DE19529751A1 - Verfahren und Einrichtung zur zentralen Überwachung der Funktion von parallel geschalteten elektrischen Verbrauchern an einem Wechselspannungsnetz

Info

Publication number: DE19529751A1
Application number: DE19529751A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Prasuhn
Original assignee: CEAG Sicherheitstechnik GmbH
Current assignee: CEAG Notlichtsysteme GmbH
Priority date: 1995-08-12
Filing date: 1995-08-12
Publication date: 1997-02-13
Anticipated expiration: 2015-08-13
Also published as: ZA966804B; EP0758837A2; DE19529751B4; EP0758837A3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur zentralen Überwachung der Funktion von parallel geschalteten elektrischen Verbrauchern an einem Wechselspannungsnetz, sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Das Verfahren ist zur Überwachung beliebiger elektrischer Verbraucher geeignet, die aus irgendwelchen Gründen, z. B. sicherheitstechnischen Gründen, überwacht werden sollen. Eine typische Anwendung ist die zentrale Überwachung von Notbeleuchtungs einrichtungen, wobei Leuchtmittel, z. B. Glühlampen, Leuchtstofflampen mit elektro nischem Vorschaltgerät oder konventionellem Vorschaltgerät, Halogenlampen oder Quecksilberdampflampen zentral zu überwachen sind.

Funktionsüberwachung kann bedeuten, daß die Funktionsfähigkeit oder der Einschalt zustand oder beides am Verbraucherort festgestellt wird und als Meldesignal zu einer zentralen Überwachungseinrichtung zu übertragen sind.

Zur Übertragung der Zustandsmeldung sind mehrere Verfahren bekannt, die einen zu den Stromversorgungsleitungen zusätzlichen Datenübertragungsweg erfordern, z. B. in Form wenigstens einer zusätzlichen Datenleitung, mittels Funk oder mittels Infrarot licht. Diese Verfahren haben unterschiedliche Vor- und Nachteile, gemeinsames Merkmal ist jedoch ein erheblicher Zusatzaufwand für die Informationsübertragung.

Aus der EP 04 58 155 B1 ist ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Bei diesem Verfahren werden die Versorgungsleitungen verwendet zur Über tragung eines Abfragesignals von einer zentralen Überwachung zu den einzelnen Ver brauchern, sowie für die umgekehrte Übertragungsrichtung von den Verbrauchern zur zentralen Überwachungseinrichtung. Die Verbraucher melden das Ergebnis eines Funktionstests in Form eines Stromimpulses. Beim bekannten Verfahren wird zur Nachrichtenübertragung ein hochfrequentes Trägersignal benutzt, dem zur Abfrage der Verbraucher tonfrequente Impulse als codierte Adresse aufmoduliert werden. Die Ver braucher belasten mit Hilfe eines Widerstandes das hochfrequente Trägersignal, um einen detektierbaren Stromimpuls auf dem Trägersignal zu erzeugen. Das Verfahren hat sich an sich bewährt, erfordert jedoch relativ hohe Kosten für die Hochfrequenzein richtungen. Außerdem können in bestimmten Anwendungsfällen Störungen dadurch auftreten, daß das Hochfrequenzsignal beispielsweise durch Entstörkondensatoren in Verbrauchereinrichtungen gedämpft wird oder eine Beeinflussung durch andere Über wachungs- und Steuerungssysteme eintritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein noch weiter vereinfachtes Verfahren zur zentralen Überwachung von Verbrauchern an einem Wechselspannungsnetz anzuge ben. Außerdem soll eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur zentralen Überwachung der Funktion von parallel geschalteten elektrischen Verbrauchern an einem Wechselspannungsnetz ge mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale ge löst. Ausgestaltungen des Verfahrens sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind in weiteren Ansprüchen angegeben.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird insbesondere dadurch eine Vereinfachung erzielt, daß kein hochfrequentes Trägersignal erforderlich ist.

Das Verfahren sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens werden nach stehend von in den Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine Anordnung parallel geschalteter Verbraucher an einem Wechselspan nungsnetz, denen jeweils ein Überwachungsmodul zugeordnet ist zur Über tragung von Funktionsmeldungen an eine zentrale Überwachungseinrich tung,

Fig. 2 Einzelheiten der zentralen Überwachungseinrichtung,

Fig. 3 Einzelheiten eines Überwachungsmoduls, und

Fig. 4 eine Darstellung von Informationsimpulsen.

Fig. 1 zeigt eine Gesamtanordnung, bei der eine zentrale Überwachungseinrichtung 1 eingangsseitig über Netzleitungen L, N mit einem Wechselspannungsnetz verbunden ist. Ausgangsseitig sind an die zentralen Überwachungseinrichtung 1 über Versor gungsleitungen L′, N′ mehrere Verbraucher 3.1, 3.2, . . . jeweils unter Zwischenschaltung eines Überwachungsmoduls 2 anschließbar.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der zentralen Überwachungseinrichtung 1. Sie enthält ein Stromversorgungsteil 4 zur Speisung der übrigen Baugruppen, nämlich eines Be dienfelds 5 mit Prüftaster, eines Steuerteils 6, einer Schalteinrichtung 7, einer Anzei geeinrichtung 8 und eines Sensors 9. Die beispielhaft dargestellte zentrale Überwa chungseinrichtung ist eingerichtet zum Auslösen eines Abfragezyklusses durch Betäti gen des Prüftasters im Bedienfeld 5 und zur Anzeige von Meldungen in der Anzeige einrichtung 8, die z. B. eine Flüssigkristallanzeige oder eine Anordnung von Leuchtdi oden enthalten kann. Die zentrale Überwachungseinrichtung 1 kann jedoch auch mit einer übergeordneten Leiteinrichtung in Verbindung stehen, von der aus ein Funktions test veranlaßt wird und in der Rückmeldungen erfaßt werden. Die Schalteinrichtung 7 dient zum kurzzeitigen Unterbrechen der Netzspannung und wird vom Steuerteil 6 an gesteuert. Der Stromsensor 9 ist eingerichtet zur Erkennung von Stromimpulsen auf den Versorgungsleitungen L′, N′, beispielsweise mit Hilfe eines Shunts, eines Hallsen sors oder eines Stromwandlers.

Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild eines Überwachungsmoduls 2. Das Modul 2 enthält eine Spannungsversorgungseinrichtung 10 für eine Steuerelektronik 12. Eine Span nungsüberwachungseinrichtung 11 kann Spannungsunterbrechungen auf den Versor gungsleitungen L′, N′ detektieren und meldet eine Spannungsunterbrechung an die Steuerelektronik 12. In der Steuerelektronik 12 ist ein Codierschalter 13 zur Einstellung einer Verbraucheradresse vorhanden. Die Steuerelektronik steuert eine Schalteinrich tung 15, z. B. einen Transistor an, der eine Belastungseinheit 4, z. B. einen Widerstand oder Kaltleiter parallel zu den Versorgungsleitungen L′, N′ schaltet. Eine Stromüber wachungseinrichtung 16 im Überwachungsmodul 2 führt eine Analyse des fließenden Laststromes hinsichtlich oberer und unterer Grenzen durch und detektiert Stromim pulse.

Die Arbeitsweise der in den Fig. 1-3 dargestellten Einrichtung wird anhand von Fig. 4 nachstehend erläutert. Eine Abfrage von Funktionsmeldungen wird in der zentra len Überwachungseinrichtung 1 durch Betätigen des Prüftasters im Bedienfeld 5 aus gelöst. Das Steuerteil 6 veranlaßt mit Hilfe der Schalteinrichtung 7 eine kurzeitige Unterbrechung des gesamten Laststromes. Diese Situation ist in Fig. 4 links oben dar gestellt, wo am Ende einer Periode der Netzspannung, z. B. einer 50 Hz-Spannung eine Unterbrechung gezeigt ist, die jeweils von den Spannungsüberwachungseinrichtun gen 11 in den Überwachungsmodulen 2 detektiert wird und jeweils einen Funktionstest auslöst. Die Dauer der zu detektierenden Spannungsunterbrechung sollte mindestens 20ms betragen, damit die Überwachungsmodule nicht bei einem kurzen Störimpuls einen Funktionstest einleiten. In der Steuerelektronik 12 der Überwachungsmodule 2 wird in Abhängigkeit von der eingestellten Adresse eine unterschiedliche Verzöge rungsdauer T_N1, T_N2, . . . gestartet, nach deren Ablauf jeweils die Verbraucher 3.1, 3.2, . . . wenigstens einen Stromimpuls I während einer Impulsdauer T_x senden. Die Impulsdau er T_x kann beispielsweise mit einer Periode der Netzspannung übereinstimmen und auch mit der Netzspannung synchronisiert sein, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Im Beispiel gemäß Fig. 4 wird zur Statusmeldung ein Impulspaket mit maximal drei Einzelimpulsen verwendet. Dadurch können pro Verbraucher 3-Bit-Informationen zur zentralen Über wachungseinrichtung 1 übertragen werden, so daß sieben verschiedenen Statusinfor mationen unterscheidbar sind.

Die von den Überwachungsmodulen 2 der Verbraucher 3.1, 3.2, . . . erzeugten Stromim pulse I werden vom Stromsensor 9 der zentralen Überwachungseinrichtung 1 detektiert und deren Steuerteil 6 gemeldet. Die zentrale Überwachungseinrichtung 1 ordnet die Stromimpulse entsprechend ihrer Verzögerungsdauer einer der gespeicherten Adres sen zu, decodiert die Impulse und steuert die Anzeigeeinrichtung 8 an.

Die Höhe des Antwort-Stromimpulses I ist hauptsächlich von der Empfindlichkeit der Auswerte-Elektronik abhängig, sollte aber in der Größenordnung 0,5 . . . 1A liegen, um gegenüber Störsignalen einen ausreichenden Abstand zu gewährleisten. Grundsätzlich sollte der Betrag des Stromimpulses I einen ausreichenden Hub gegenüber dem Last strom haben.

Die verfahrensgemäß übertragbaren unterschiedlichen Statusinformationen werden von Verbrauchern mit sogenannter Eigenintelligenz bereitgestellt. Es versteht sich, daß in Verbrauchern mit Eigenintelligenz wenigstens Teile der Funktionen der Überwa chungsmodule 2 integriert sein können.

Im Fall einer Einzelbatterienotleuchte als Verbraucher wären mit 3-Bit-codierten Strom impulsen Meldungen wie "Ladestörung", "Lampenstörung", "Funktionstest nicht be standen", "Betriebsdauertest nicht bestanden", "Übertragungsstörung" oder "Leuchte in Ordnung" übertragbar.

Ein anderes Beispiel wäre die Überwachung von Niedervolt-Halogenlampen, bei denen durch Ausfall des Leuchtmittels oder des Transformators der aufgenommene Strom einen vorgegebenen programmierbaren Grenzwert unterschreitet. In diesem Fall würde das Überwachungsmodul nach der Verzögerungsdauer T_N keinen Stromimpuls gene rieren und damit der Überwachungseinrichtung 1 einen Fehler melden. Bei intakter Leuchte würde nach der Verzögerungsdauer T_N ein Stromimpuls den fehlerfreien Zu stand signalisieren. In diesem Beispiel kann also ein Stromimpuls pro Überwachungs modul 2 ausreichen, um den Betriebsstatus des Verbrauchers zu beschreiben.

Es ist zweckmäßig, für die Meldungen der einzelnen Verbraucher ein festes Zeitraster von z. B. 5 Sekunden vorzusehen, wobei der Beginn von Impulsdauern T_x sowie auch der Pausen zwischen den Impulsen vorteilhaft mit Null-Durchgängen der Netzspan nung oder des Verbraucherstroms synchronisiert werden.

Die zum Start eines Abfragezyklusses erforderliche kurze Spannungsunterbrechung stört den Betrieb eines elektrischen Verbrauchers im allgemeinen nicht. Lm Fall von Leuchten als Verbraucher bleibt eine Spannungsunterbrechung von weniger als 150ms an der Leuchte unsichtbar. Bei Einzelbatterie-Notleuchten würde eine Umschaltung auf Batteriebetrieb erst nach einer Unterbrechung von mehr als 0,5s bis 1 s eingeleitet wer den.

Bezugszeichenliste

1 zentrale Überwachungseinrichtung
2 Überwachungsmodul
3 Elektrischer Verbraucher
4 Stromversorgungsteil
5 Bedienteil mit Prüftaster
6 Steuerteil
7 Schalteinrichtung
8 Anzeigeeinrichtung
9 Stromsensor
10 Spannungsversorgungseinrichtung
11 Spannungsüberwachungseinrichtung
12 Steuerelektronik
13 Adressen-Codierschalter
14 Belastungseinheit
15 Schalteinrichtung
16 Stromüberwachungseinrichtung
L, N Netzleitungen
L′, N′ Versorgungsleitungen
1 Stromimpuls,
T_x Impulsdauer
T_N1, T_N2 verbraucherspezifische Verzögerungsdauer

Claims

1. Verfahren zur zentralen Überwachung der Funktion von elektrischen Ver brauchern (3.1, 3.2, . . . ), die durch Versorgungsleitungen L′, N′ parallel geschaltet sind, wobei - die Versorgungsleitungen L′, N′ unter Zwischenschaltung einer zentralen Überwachungseinrichtung (1) mit Netzleitungen L, N eines Wechselspannungsnetzes verbunden sind, jedem Verbraucher (3.1, 3.2, . . . ) ein Überwachungsmodul (2) zugeord net ist, das dafür eingerichtet ist, wenigstens einen Stromimpuls I zu erzeugen der in der zentralen Überwachungseinrichtung (1) als Verbraucher-Zustandsmeldung detek tierbar ist und die zentrale Überwachungseinrichtung (1) detektierte Stromimpulse I gespeicherten Verbraucher-Adressen zuordnet, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die zentrale Überwachungseinrichtung (1) eine Abfrage der Verbraucherfunk tion dadurch startet, daß sie den Strom auf den Versorgungsleitungen L′, N′ kurzzeitig unterbricht,
b) die Überwachungsmodule (2) der Verbraucher (3.1, 3.2, . . . ) die Spannungsun terbrechung detektieren, einen Funktionstest starten und nach einer verbrau cherspezifischen Verzögerungsdauer T_N1, T_N2, . . . wenigstens einen netzfre quenten Stromimpuls während einer Impulsdauer T_x auf den Versorgungslei tungen L′, N′ auslösen, und
c) die zentrale Überwachungseinrichtung (1) die spezifische Verzögerungs dauer T_N1, T_N2, . . . als Verbraucheradresse interpretiert und nach Ablauf der je weiligen Verzögerungsdauer T_N1, T_N2, . . . ein treffende Stromimpulse I dem je weiligen Verbraucher (3.1, 3.2, . . . ) zuordnet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der zentra len Überwachungseinrichtung (1) ermittelten Meldungen gespeichert, und/oder zur An zeige gebracht und/oder über Datenleitungen zu einer übergeordneten Leitstelle wei tergeleitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ver braucherspezifische Verzögerungsdauer T_N1, T_N2, . . . in Abhängigkeit von einer jeweils in den Überwachungsmodulen (2) eingestellten Adresse gebildet wird.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die Überwachungsmodule (2) jeweils nur dann und jeweils nur einen Stromim puls I senden, wenn ein am Verbrauchsort durchgeführter Funktionstest eine Funkti onsfähigkeit des jeweiligen Verbrauchers (3.1, 3.2, . . . ) oder außerdem den Einschalt zustand des Verbrauchers (3.1, 3.2, . . . ) ergab.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meldung der Verbraucher (3.1, 3.2, . . . ) durch mit mehreren Stromimpulsen I codierte Impulspakete erfolgt, so daß mehrere Zustände unterscheidbar sind.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

a) daß in einer Anordnung mit Parallelschaltung mehreren Verbraucher (3.1, 3.2, . . . ) diese über eine zentrale Überwachungseinrichtung (1) mit einem Wechselspannungsnetz verbunden sind, wobei den Verbrauchern (3.1, 3.2, . . . ) jeweils ein Überwachungsmodul (2) zugeordnet ist, das dafür eingerichtet ist, nach einer verbraucherspezifischen Verzögerungsdauer T_N1, T_N2, . . . wenigstens einen dem Verbraucherstrom überlagerten netzfrequenten Stromimpuls I zu er zeugen, und
b) die zentrale Überwachungseinrichtung (1) dafür eingerichtet ist, durch Strom unterbrechung einen Abfragezyklus auszulösen, Meldestromimpulse zu detek tieren und mit der verbraucherspezifischen Verzögerungsdauer T_N1, T_N2, . . . zu verknüpfen zu einer anzeigbaren Verbraucherzustandsmeldung.