DE2622354A1

DE2622354A1 - Strommesser fuer hoechstspannungsleitungen

Info

Publication number: DE2622354A1
Application number: DE19762622354
Authority: DE
Inventors: Michael Napoleon Prof Rzewuski; Stanislaw Szczesny Pro Stuchly; Michael Zenon Prof Tarnawecky; Manitoba Kanada Winnipeg
Original assignee: Manitoba Research Council
Current assignee: Manitoba Research Council
Priority date: 1976-05-19
Filing date: 1976-05-19
Publication date: 1977-12-01

Description

Strommesser für Höchstspannungsleitungen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Strommesser für Höchstspannungsleftungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind zahlreiche Verfahren vorgeschlagen worden, um die hohen Spannungen und Ströme in Höchstspannungsleizungen zu vberwachen. Keines dieser Verfahren konnte aber voll befriedigen, weil die Umgebung der Leitungen im Betrieb unzugänglich ist.
Der im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Strommesser für Höchstspannungsleitungen mit Fernübertragung der Meßdaten mittels eines Senders bereitzustellen, der in einem außerhalb des Höchstspannungsfeldes aufgestellten Empfänger eine weitgehend lineare Anzeige liefert.
bes wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Sender einen Oszillator enthält, dessen frequenzbestimmendes Element ein magnetisch mit der Höchstspannungsleitung gekoppelter Einsenyttriumgranat-Einkristall ist.
Es wurde festgestellt, daß der Ferromagnetismus von Eisenyttriumgranat den Bau eines Oszillators ermöglicht, dessen Frequenz eine quantitative Funktion der magnetischen Feldstärke am Ort des Einkristalls ist.
Die vom Oszillator erzeugte Schwingung wird dann entweder drahtlos oder über einen dielektrischen Wellenleiter zu einem Empfänger übertragen und das dort empfangene Signal wird so verarbeitet, daß die Stromstärke in der an dem ferromagnetischen Element vorbeiführenden Höchstspannungsleitung unmittelbar abgelesen werden kann.
Der neue Strommesser ist von den Nachteilen der bekannten Vorrichtungen dieser Art weitgehend frei und ergibt insbesondere hohe Meßgenauigkeit, ein breites Frequenzband mit dem daraus resultierenden schnellen Ansprechen auf Sprungwellen und hoher Wiedergabetreue der Schwingungsformen, hohe Temperaturstabilität, geringe Abmessungen und Gewichte und einen niedrigen Preis.
Ferner können wegen der hohen Ansprechgeschwindigkeit und der großen Meßgenauigkeit zusEtzliche Informationen gewonnen werden, wobei Störfaktoren ausgeschaltet und Einflüsse der Umgebung kompensiert sind. Insbesondere sind Schwankungen des Meßergebnisses, die von mechanischen Schwingungen der Höchstspannungsl e itungen infolge von Windeinflüssen u. dgl., sowie von benachbarten Leitungen herrühren, weitgehend ausgeschaltet.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. Hierin sind Fig. 1 die schematische Darstellung einer H6chstspannungsleitung mit dem abgestimmten Oszillator, der Energieversorgung desselben von dem Empfänger und Fig. 2 ein Blockschaltbild des Empfängers.
In Fig. 1 ist die Höchstspannungsleitung, längs deren ein zu messender Wechselstrom fließt, mit 10 bezeichnet.
Die Leitung wird z. B. mit einer Wechselspannung von einigen hundert Kilovolt betrieben, führt einen sehr hohen Strom und kann sich in einer unzugänglichen bzw.
abgesperrten Gegend befinden.
In unmittelbarer Nähe der Übertragungsleitung 10 und insbesondere in dem durch den in ihr fließenden Strom erzeugten Magnetfeld befindet sich ein Oszillator 11.
Er enthält als frequenzbestimmendes Element ein ferromagnetisches Element 12, das so geschaltet ist, daß die Frequenz des Oszillators eine quantitative Funktion der magnetischen Feldstärke, in der er sich befindet, darstellt.
Als ferromagnetisches Element dient ein Eisenyttriumgranat-Einkristall Dieses Material hat nach gegenwärtiger Kenntnis die Schmalste ferromagnetische Resonanzlinie aller Stoffe; ihre Breite beträgt etwa 0,2 Oersted bei unbelastetem Schwingkreis mit einer Schwingungsgüte 0 in der Größenordnung von 10 000. Diese Eigenschaft zusammen mit der linearen Abhängigkeit der Frequenz von der magnetischen Feldstärke nacht Resonanzlinie aus Eisenyttriumgranat zu einem idealen Steuerorgan für die Frequenz eines elektrischen Oszillators. Dieser Oszillator ist in Fig. 1 mit 13 bezeichnet. Er befindet sich zusammen mit einem Energieversorgungsgerät 16 in einer magnetischen Abschirmung 14A. Das Energieversorgungsgerät 16 kann seine Energie von der Hochstspannungsleitung 10 oder sonstwoher beziehen. Es enthalt einen Spannungsreglre und Mittel zur Temperaturkompensation der von ihm abgegebenen Betriebsspannung für den Oszillator 13.
Das Ausgangssignal des Oszillators 13, dessen Frequenz proportional zu der Stärke des in der Höchst spannungsleitung 10 fließenden Stromes ist, wird auf einem übertragungsweg 15 zu einem Empfänger 14 übermittelt, der auf niedrigerem Potential liegt und sich vorzugsweise auf Erdpotential befindet. Der Übertragungsweg 15 kann entweder der freie Raum (drahtlose Übertragung) oder ein dielektrischer Wellenleiter sein; in beiden Fällen ist die erforderliche Isolation zwischen der Höchstspannungsleitung 10 und dem Empfänger 14 gewährleistet.
Der Empfänger 14 enthält gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Empfangsantenne bzw. einen Auskoppler 17, an die ein Hochfrequenzstärker 18 bekannter Art angeschlossen ist. Er ist mit einem Verstärkungsregler 19 ausgerüstet. Das verstärkte Signal wird auf einen Frequenzdiskriminator 20 und dann über einen Niederfrequenzverstärker 21 auf eine Endstufe 22 gegeben. Das dort erscheinende Ausgangssignal ist proportional zur Stromstärke in der Höchstspannungsleitung 10, denn der Frequenzdiskrüainator 20 setzt die Frequenzschwankungen des empfangenen Signals in Amplitudenschwankungen urn.
Zu den Vorteilen der beschriebenen Anordnung gehört neben der bereits erwähnten sehr guten Linearität, dem großen Dynamikbereich und der Temperaturunempfindlichkeit die Tatsache, daß der kristallgesteuerte Oszillator 13 ausserordentlich geringes Gewicht hat, weshalb er zusammen mit dem Energieversorgungsgerät 16 unmittelbar an der Höchstspannungsleitung 10 befestigt werden kann, ohne daß zusätzliche Hilfsvorrichtungen erforderlich sind.
Die Bandbreite der Anordnung beträgt mehrere Megahertz so daß am Verein mit der hervorragenden Linear lt ät die Änderungen dns Höchst spannungswechsel stromes äußerst ge nau verfolgt werden können Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Anordnung liegt darin, daß wegen der Übermittlung der Meßwerte mittels Frequenzmodulation die Anordnung gegen mechanische Schwingungen der Höchstspannungsleitung und Dämpfungsschwankungen auf dem Übertragu.gsweg weitgehend unempfindlich ist. Das übermittelte Hochfrequenzsignal, das vorzugsweise im Gebiet der Mikrowellen liegt, ist auch weitgehend unempfindlich gegen Störungen durch Rundfunk und andere Einwirkungen der Umgebung.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Stromesser für Höchstspannungsleitungen mit Fernübertragung der Meßdaten mittels eines Senders, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (11) einen Oszillator (13) enthält, dessen frequenzbestimmendes Element (12) ein magnetisch mit der Höchstspannungsleitung gekoppelter Eisenyttriungranat-Einkristall ist, dessen Schwingfrequenz von der magnetischen Feldstärke abhängt, und daß ein außerhalb des Einflusses der Höchstspannungsleitung aufgestellter Empfänger (14) einen Frequenzdiskriminator (20) zur Umsetzung der ihm übermittelten Frequenzänderungen des Oszillators in der zu messenden Stromstärke proportionale Amplitudenschwankungen enthält.
2. Strommesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender mit einem im Hochspannungsbereich angeordneten, temperaturkompensierten und gereqelten Energieversorgungsgerät (16) verbunden ist.
3. Strommesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der übertragungsweg (15) zwischen dem Sender und dem Empfänger durch die freie Luft oder über einen dielektrischen Wellenleiter verläuft.