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Schaltungsanordnung zur Fehlerortung in einem Nachrichten-
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Verteilsystem für eine Übertragungsrichtung Die Erfindung bezieht
sich auf eine Schaltungsanordnung zur Fehlerortung in einem Nachrichten-Verteilsystem
für eine Ubertragungsrichtung mit ferngespeisten, entlang einer mehrfach verzweigten
Strecke angeordneten Zwischenverstärkerstellen, unter Verwendung eines Ortungs-Adernpaares
mit zwischen den Adern in den Zwischenverstärkerstellen angeordneten, durch Relais
zu- und abschaltbaren Widerständen, einer in der speisenden Zwischenverstärkerstelle
vorgesehenen Meßspannungsquelle und einer Einrichtung zur Erfassung (Messung) des
Leitwertes des vom Ortungs-Adernpaar und den im Querzweig angeordneten Widerständen
gebildeten Meßkreises.
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Eine derartige Schaltungsanordnung ist bereits bekannt (DBP 2 321
841).
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In diesem aus Haupt- und Abzweigstrecken bestehenden Nachrichten-Verteilsystem
erhalten die Zwischenverstärker unter Verwendung eines Ortungs-Adernpaares eine
koordinatenmäßig erfaßbare Zuordung. Den Ortungsadern entlang der Hauptstrecke sind
a.n den Abzweigstellen die Ortungsadern der Abzweigstrecken zu einer
Schleife
in Reihe geschaltet. In jeder Verstärkerstelle ist zwischen den Ortungsadern ein
Meßwiderstand und vor dem Mcßwiderstand ein Schaltkontakt zur Unterbrechung einer
Ortungsader im Störung.v.fa1l vorgesehen. Die Meßwiderstände der Abzweigstrecken
unterscheidcn sich größenmäßig von den Widerständen der Hauptstrecke. Im Störungsfall
erfolgt mit einer am Streckenanfang vorgesehenen Meßspannung eine Leitwertmessung,
die Aufschluß über den Fehlerort geben soll.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Schaltungsanordnung
zur Fehlerortung der eingangs genannten Art unter Beibehaltung der Leitwertmessung
am Streckenanfang anzugeben, mit der eine-einfache und sichere Ermittlung des Fehlerortes
in stark verzweigten Nachrichtenverteilsystemen möglich ist.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in der
speisenden Zwischenverstärkerstelle für jeden Streckenteil des verzweigten Systems
eine eigene Meßspannung unterschiedlicher Größe bereitgestellt ist und daß die Anschaltung
einer Meßspannung an einen Streckenteil über eine Meßspannungsader und je einen
an Jeder Abzweigstelle angeordneten und von der zugehörigen Meßspannung selektiv
gesteuerten Schalter erfolgt und daß die in den Querzweigen der Ortungs-Adern in
jeder Zwischenverstärkerstelle angeordneten Widerstände als Konstantstromschaltung
ausgebildet sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht der
selektive Schalter aus einer Kombination von zwei schwellenwertgesteuerten Schaltern
mit zwei Ruhelagen, deren in Reihe geschaltete Kontakte. die Meßspannungsader mit
einer Ortungsader des zu messenden Streckenteils verbindet bzw. von dieser trennt,
derart, daß eine über dem Schwellenwert des ersten Schalters liegende Meßspannung
den Meßstromkreis schließt und eine über dem Schwellenwert des zweiten Schalters
liegende Meßspannung den Meßkreis unterbricht.
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Mit der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung läßt sich in Nachrichtenverteilnetzen
mit mehrfachen Verzweigungen, die nur eine von der Speisestelle abgehende Übertragungsrichtung
aufweisen, die Fehlerortung durch eine Gleichstrommeßung durchführen.
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Unter Verwendung von vier zusätzlichen Adern eines Beipacks kann eine
Fehlererkennung durchgeführt und das fehlerhafte Verstärkerfeld ermittelt werden.
Im übrigen benötigt die Schaltungsanordnung nur wenige Bauteile am Verstärker, an
den Abzweigpunkten und in der Speisestelle. Die Schaltungsanordnung bietet auch
die Möglichkeit die Fehlerortung zu automatisieren. Durch die Verwendung von Konstantstromschaltungen
im Querzweig des Ortungsadernpaares wird erreicht, daß der in der speisenden Verstärkerstelle
gemessene Strom der Anzahl der vor einer Unterbrechungsstelle liegenden Verstärker
proportional ist. Der Einfluß der Toleranzen von Übertragungsstrecke und Meßspannung
entfällt und es ergibt sich eine wesentlich größere Reichweite für die Fehlerortung.
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Das Meßergebnis ermöglicht eine einfachere Auswertung, indem ein in
der Speisestelle angeordneter digitaler Gleichstrommesser die Anzahl der betriebsfähigen
Verstärkerfelder direkt anzeigt.
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Zur Erzielung einer großen Reichweite für die Fehlerortung ist es
vorteilhaft den Konstantstromwert der Konstantstromschaltungen im Meßkreis möglichst
niedrig zu wählen. Dies hat zur Folge, daß der Stromverbrauch der selektiven Schalter
sehr gering sein muß, um das Meßergebnis nicht zu verfälschen. Gemäß einer vorteilhaften
Weiterbildung der Erfindung wird daher vorgeschlagen als Schalter gepolte Relais
mit zweiseitiger Ruhelage zu verwenden, die über je eine Zenerdiode als Schwellenwertgeber
und eine Halbleiterverstärkerschaltung so gesteuert sind, daß die Relais-Erregerstromkreise
während des Meßvorganges für die Fehlerortung unterbrochen sind und praktisch keinen
Strom benötigen. Es muß lediglich nach der Messung durch einen negativen Spannungsimpuls
der Ausgangszustand der Schalter wieder hergestellt werden.
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Die Erfindung wird an Hand der Figuren 1 bis 4 näher erläutert.
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In Fig. 1 ist das Prinzip der Fehlerortung in Verbindung mit der Fehlermeldung
auf Strecken mit mehreren Verzweigungen angedeu-tet.
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Die Fig. 2 zeigt ein Beispiel für den Aufbau eines selektiven Schalters
und einer Konstantstromschal tung, die als Zweipol im Querzweig der Ortungsadern
angecrdnet ist.
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In Fig. 3 ist die Beschaltung der Oftungs- und Meldeadern fur die
Ubervrachung von drei verschiedenen Funktionen in einer Zwischenverstärkerstelle
dargestellt.
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An Hand der Fig. 4 wird die Fehlerortung in einem stark verzweigten
Nachrichten-Verteilnetz beschrieben.
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In der Fig. 1 ist ein Nachrichten-Verteilsystem für eine Ubertragungsrichtung
dargestellt, das aus den Streckenabschnitten I, II und III besteht, wobei der Streckenabschnitt
I die Zwischenverstärker VI, der Streckenabschnitt II die Zwischenverstärker VII
und der Streckenabschnitt III die Zwischenverstärker VIII enthalten. Alle Zwischenverstärker
VI, VII und VIII werden von einer Fernspeisestelle im Endamt ferngespeist. Jeder
Zwischenverstärkerstelle ist ein Überwachungsrelais ¢W zugeordnet, dessen Kontakte
üwl und üw2 der Fehlerortung bzw. der Fehlermeldung dienen. Für die Fehlerortung
entlang des verzweigten Nachrichten-Verteilnetzes sind vier zusätzliche Adern erforderlich,
die es ermöglichen, nach einer Fehlermeldung das fehlerhafte Feld mit Hilfe einer
Gleichstrommessung zu ermitteln. Entsprechend ihrer auszubeiden Funktion dienen
die Adern 1 als Meßspannungsader, 2, 3 als Ortungsadernpaar und 4 als Meldeader.
In einer Fernspeisestelle am Streckenanfang ist über einen Strommesser Io eine von
mehreren Meßspannungen Uo anschalbar. An die Leitungen 2 und 4 ist eine Reihenschaltung,
bestehend aus einer Signallampe L und einer Spannungsquelle UL angeschlossen. Diese
Adern bilden eine offene
Doppelleitung, die im Störungsfall in jeder
Zwischenverstzirkerstelle mit Hilfe des Ruhekontaktes üwl des Überwachungsrelais
UW geschlossen werden kann und die in der Fernspeisestelle mittels der Signallampe
L ein Kriterium für einen Fehler im Ubertragungssystem liefert.
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Die Meßspannungsader 1 wird mit der Ader 2 ebenfalls als offene Doppelleitung
entlang aller Streckenabschnitte geführt. ;2m Anfang jedes Streckenabschnittes I,
II und III ist je ein selektiver Schalter S1, S2, S3 vorgesehen, der die Meßspannungsader
1 mit der Ader 3 des Ortungsadernpaares in Abhängigkeit von der am Streckenanfang
angeschalteten Meßspannung verbinden kann. Die Ader 3, die mit der Ader 2 den Ortungs-Meßkreis
bildet, ist in jeder Zwischenverstärkerstelle durch den Arbeitskontakt ÜRf2 des
UberwaWhungsrelais Uw unterbrochen. Im Querzweig des Ortungsadefl paares 2, 3 ist
Jeweils an dieser Stelle eine Konstantstromschaltung K als Zweipol eingeschaltet.
Die Ader 3 ist bei ungestörtem Betrieb des Nachrichtenverteilsystems abgetrennt
und wird über den selektiven Schalter S1, S2 oder S3 nur dann mit der Meßspannungsader
1 verbunden, wenn in der Speise stelle die diesem Streckenteil zugeordnete Meßspannung
an das Adernpaar 1, 2 gelegt wird.
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Im Störungsfall wird das Uberwachungsrelais UW stromlos und damit
der Ortungsm3kreis vor der Konstantstromschaltung K unterbrochen.
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Sollen mehrere Funktionen überwacht werden, so können hierzu die Kontakte
aller dazu erforderlichen Überwachungsrelais in Reihe geschaltet werden.
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Der am Anfang Jedes Streckenabschnittes vorgesehene selektive Schalter
S1, S2, S3 hat dLe Aufgabe in Abhängigkeit von der anliegenden Spannung die zur
Ortung benötigte Ader 3 ohne st;örenden Stromverbrauch entweder gut leitend an diese
Spannung zu legen oder hochisoliert von dieser abzutrennen. Diese Schaltaufgabe
laßt sich ohne störenden Stromverbrauch praktisch nur mit gepolten Relais mit zweiseitiger
Ruhelage lösen. Um eine sichere und wartungsfreie Funktion auch nach langer Ruhezeit
zu gewährleisten,
kommt hierfür nur ein in einem geschlossenen Kontaktraum
in Schutzgas arbeitender Kontakt in Frage.
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Der Auibu eines selektiven Schalters ist in Fig. 2 dargestellt.
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Zwei gepolte Relais A und B mit ihren Kontakten a und b, die beide
zwei Ruhelagen aufweisen, werden über eine Halbleiterschaltung mittels je einer
Zenerdiode ZD1 und ZD2 spannungsabhängig gesteuert. Die Meßspannungsader 1 ist über
die Reihenschaltung der beiden Kontakte a und b mit der Ader 3 des Ortungsadernpaares
verbunden, wenn sich der Kontakt a in der Kontaktlage a2 und der Kontakt b in der
Kontaktlage bl befindet. Die Zenerdiode ZD1 bestimmt das Einschalten, die Zenerdiode
ZD2 das Ausschalten. Solange die Spannung U an den Adern 1 und 2 kleiner ist als
die Zenerspannung UzD1 bleibt die Ader 3 abgetrennt. Es fließt nur der sehr geringe
Sperrstrom der Zenerdiode ZD1. Sobald die Spannung U den Schwellenwert der Zenerdiode
ZD1 erreicht bzw.
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etwas übersteigt, wird das Relais A erregt, wodurch sein Kontakt a
die andere Ruhelage a2 einnimmt und damit die Ader 1 an die Ader 3 durchschaltet.
Gleichzeitig wird dabei die Querverbindung über die Zenerdiode ZD1 und das Relais
A abgetrennt, so daß Jetzt zusätzlich nur der vernachlässigbar geringe Sperrstrom
der Zenerdiode ZD2 fließt. Steigt die Spannung U auf einen Wert, der grlßer als
der Schwellenwert der Zenerdiode ZD2 ist, dann wird das gepolte Relais B erregt,
wodurch sein Kontakt b die andere Ruhelage (b2) einnimmt und die Ader 3 wieder abschaltet.
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Solange die Ader 1 an die Ader 3 durchgeschaltet ist, befindet sich
im Meßstromkreis für die Fehlerortung wenigstens eine Konstantstromschaltung K,
die den am Anzeigeinstrument 10 angezeigten Meßstrom bestimmt.
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Nach Beendigung einer Gleichstrommessung zur Fehlerortung werden die
beiden Relais A und B durch Umpolen der an den Adern 1 und 2 liegenden Spannung
U in den Ausgangszustand (Kontaktlage al und b1) zurückversetzt.
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Die Konstantstromschaltung besteht im wesentlichen aus zwei parallelgeschalteten
Stromzweigen mit Je einer Reihenschaltung aus einem Widerstand, einem Transistor
und einer Zenerdiode. Die Transistoren sind vom entgegengesetzten Leitfähigkeitst.
Beide parallelen Schaltungszweige sind durch eine Zenerdiode ZD3 und durch eine
mit der Konstantströmschaltung in Reihe geschalteten Widerstand R gegen Beeinflussungsspannungen
sowie bei der MeB-spannungsumpolung zum Rückstellen der Relaiskontakte a und b geschützt.
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Die Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die ffberwach1mg von
drei Funktionen in einer .Zwischenverstärkerstelle . Anstelle eines Uberwachungsrelais
in der Schaltung nach Fig. 1 werden hier ein Überwachungsrelais t#1 für die Stromversorgung,
ein Uberwachurgsrelaisi2 für die Pilotüberwachung PÜ und ein weiteres Uber.fachungsrelais
UW3 für eine weitere Uberwachungsaufgabe verwendet. In den Adern 1 und 3 für die
Meßspannungszuführung sind dementsprechend drei Kontakte üw12, üw22 und Ütf52 in
Reihe geschaltet. Für die getrennte Fehlermeldung der drei überwachten Funktionen
in der Fernspeisestelle ist eine weitere Meldeader 5 erforderlich. Bei Ausfall der
Stromversorgung werden z.B. die Adern 2 und 4 mittels des Kontaktes üw11, bei Aufall
der Pilotüberwachung die Adern 2 und 5 mittels des Kontaktes üw21 sowie bei einer
weiteren Fehlermeldung die Adern 4 und 5 mittels des Kontaktes üw31 miteinander
verbunden. Zwischen die Ortungsadern 2 und 3 ist in jeder Verstärkerstelle eine
Konstantstromschaltung K geschaltet.
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Anhand Fig. 4 wird die Zuordnung der in einer bemannten Zwischenverstärkerstelle
EA (z.B. Endamt) bereitgestellten Meßspannungen zu verschiedenen Streckenteilen
einer mehrfach verzweigten Streckenführung gezeigt. Das Nachrichten-Verteilsystem
ist in neun Streckenabschnitte Z1 bis Z9 unterteilt, von denen jeder mittels des
zugehorigen selektiven Schalters S1 bis S1 für die Fehirortung an die entsprechende
Meßspannung Uo anschaltbar ist. Die Zahlen an den Streckenabschnitten geben jeweils
die Anzahl der Zwischenverstärkerstellen
des entsprechenden Streckenabschnittes
an. Ausgehend von einer unteren Meßspannung von z.B. 30 V können mit einer Staffelung
in 1Q-Volt-Schritten bis zu 120 V zehn Streckenteile überwacht werden. Die Anzahl
der Verstärkerfelder pro Abzweig ist praktisch nur von der Genauigkeit der Eonstantstromschaltungen
im Ortungsadernpaar abhängig. In der nachstehend aufgeführten Tabelle sind die Streckenabschnitte
Z1 bis Z9 mit ihren zugehörigen Meßspannungen und den in einer Meßstelle bei der
Fehlerortung im Ortungsstromkreis gemessenen Ströme Io zusammengestellt. Bei den
Stromwerten Io werden die bei ungestörtem Betrieb gemessenen Sollwerte den im Fehlerfall
vorliegenden Istwerten gegenübergestellt.
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Im vorliegenden Zahlenbeispiel ist vorausgesetzt, daß die Konstantstromschaltungen
zwischen den Ortungsadern je einen konstanten Strom von 1 mA führen. Im Streckenabschnitt
Z6, der über den selektiven Schalter S6 an eine Meßspannung Uo von 80 V angeschlossen
wird, ist im zweiten Verstärkerfeld eine Fehlerstelle angenommen. Dementsprechend
weicht der bei der Ortung gemessene Istwert von dem Sollwert ab.
| Strecke Meßspannung Stromwert Io |
| (Zweig) Uo Soll Ortung |
| Nr. V mA mA |
| Z1 30 16 16 |
| Z2 40 7 7 |
| Z3 - 50 7 7 |
| Z4 60 2 2 |
| Z5 70 6 6 |
| Z6 80 3 - 1(!) 6 Fehler |
| Z7 90 7 7 Zweig 6 |
| Feld 5 |
| Z8 100 5 5 |
| Z9 110 2 2 |
Enthalten die Streckenabschnitte nicht mehr als je 9 Verstsrkerfelder,
so läßt sich die Anzahl der überwachbaren Streckenabschnitte verdoppeln, wenn man
je zwei Abzweigstrecken eine gleiche Meßspannung Uo zuordnet. Gleichzeitig mussen
jedoch die beiden Abzweigstrecken unterschiedlich ausgebildete Konstantstromschaltungen
aufweisen, derart, daß sich ihre Ströme um den Faktor 10 unterscheiden. Die Konstantstromschaltuen
der einen Abzweigstrecke sind auf einen Stromwert von z.B. 1 mA, die KonstaÜt:-stromschaltungen
der anderen Abzweigstrecke auf 10 mA eingestellt.
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Eine digitale Strommessung ein Streckenanfang zeigt dann bei der zugeordneten
Meßspannung den Zustand von zwei Abzweigstrecken gleichzeitig an.
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6 Patentansprüche 4 Figuren