DE2624338C3 - Schaltungsanordnung zur Fehlerortung in einem Nachrichten-Verteilsystem für eine Übertragungsrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Fehlerortung in einem Nachrichten-Verteilsystem für eine Übertragungsrichtung mit ferngespeisten, entlang einer mehrfach verzweigten Strecke angeordneten ZwischenverstärkersteUen, unter Verwendung eines Ortungs-Adernpaares mit zwischen den Adern in den ZwischenverstärkersteUen 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.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist bereits bekannt (DE-PS 23 21 841).

In diesem aus Haupt- und Abzweigstrecken bestehenden Nachrichten-Verteilsystem erhalten die Zwischenverstärker unter Verwendung eines Ortungs-Adernpaares eine koordinatenmäßig erfaßbare Zuordnung. Mit den Ortungsadern entlang der Hauptstrecke sind an den Abzweigstellen die Ortungsadern der Abzweigstrecken unter Bildung einer Schleife in Reihe geschaltet. In jeder Verstärkerstelle ist zwischen den Ortungsadern ein Meßwiderstand und vor dem Meßwiderstand ein Schaltkontakt zur Unterbrechung einer Ortungsader im Störungsfall vorgesehen. Die Meßwiderstände der Abzweigstrecken unterscheiden sich größenmäßig von den Widerständen der Hauptstrecke. Im Störungsfall erfolgt mit einer im Streckenanfang vorgesehenen Meßspannung eine Leitwertmessung, die Aufschluß über den Fehlerort gibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine ader (1) mit einer Ortungsader (3) des zu messenden Streckenteils (J) verbindet bzw. von dieser trennt, derart, daß eine über dem Schwellwert des ersten Schalters (A) liegende Meßspannung den Meßstromkreis schließt und eine über dem Schwellwert des zweiten Schalters (B) liegende Meßspan.nung den Meßkreis unterbricht (F i g. 2).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schwellwertabhängig gesteuerten Schalter (A, B) gepolte Relais mit zweiseitiger Ruhelage aufweisen, die über je eine Zenerdiode (ZDi, ZD2) als Schwellwertgeber und eine Halbleiterverstärkerschaltung derart gesteuert sind, daß die Relais-Erregerstromkreise während des Meßvorgangs für die Fehlerortung unterbrochen sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelbereich der Konstantstromschaltungen (K) so bemessen ist, daß die Querzweige im Ortungsadernpaar aller vor einer Fehlerstelle der Übertragungsstrecke liegenden Zwischenverstäiker bei maximal auftretenden Schwankungen der Meßspannung einen gleichen Konstantstromanteil zu einem in der speisenden Zwischenverstärkerstelle gemessenen Gesamtstrom liefern.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Abzweigstrecken die gleiche Meßspannung zugeordnet ist und daß die Stromwerte der Konstantstromschaltungen (K) der beiden Abzweigstrecken sich um den Faktor 10 unterscheiden.

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.

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 Bestandteile von Konstantstromschaltungen sind.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht der selektiv gesteuerte Schalter aus einer Kombination von zwei schwellwertabhängig gesteuerten 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 Schwellwert des ersten Schalters liegende Meßspannung den Meßstromkreis schließt und eine über dem Schwellwert des zweiten Schalters liegende Meßspannung den Meßkreis unterbricht.

Mit der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung läßt sich in Nachrichtenverteilnetzen mit mehrfachen Verzweigungen, die nur eine von der Speisestelle abgehende Übertragungsrichtung aufweisen, die Feh-

lerortung durch eine Gleichstrommessung durchführen. Unter Verwendung von vier zusätzlichen Adern eines Beipacks kann eine Fehlererkennung durchgeführt und das fehlerhafte Verstärkerfeld ermittelt werden. Im übrigen benötigt die Schaltungsanordnung aur wenige Bauteile am jeweiligen 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. Das Meßergebnis ermöglicht eine einfachere Auswertung, indem ein in der Speisestelle angeordneter digitaler Gleichstrommesser die Anzahl der betriebsfähigen Verstärkerfelder direkt anzeigt

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 selektiv gesteuerten 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 Schwellwertgeber und eine Halbleiterverstärkerschaltung so gesteuert sind, daß die Relais-Erregerstromkreise während des Metivorgangs für die Fehlerortung unterbrochen sind und praktisch keinen Strom benötigen. Es muß lediglich nach der Messung durch einen negativen Spannungsimpuls der Ausgangszustand der Schalter wiederhergestellt werden.

Die Erfindung wird an Hand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert

In Fig. 1 ist das Prinzip der Fehlerortung in Verbindung mit der Fehlermeldung auf Strecken mit mehreren Verzweigungen angedeutet.

Die Fig.2 zeigt ein Beispiel für den Aufbau eines selektiv gesteuerten Schalters und einer Konstantstromschaltung, die als Zweipol im Querzweig der Ortungsadern angeordnet ist

In Fig.3 ist die Beschallung der Ortungs- und Meldeadern für die Überwachung von drei verschiedenen Funktionen in einer Zwischenverstärkerstelle dargestellt

An Hand der F i g. 4 wird die Fehlerortung in einem stark verzweigten Nachrichten-Verteilnetz beschrieben.

In der F i g. 1 ist ein Nachrichten-Verteilsystem für eine Übertragungsrichtung dargestellt, das aus den Streckenabschnitten I, Il und III besteht, wobei der Streckenabschnitt I die Zwischenverstärker Vi, der Streckenabschnitt II die Zwischenverstärker Vn und der Streckenabschnitt III die .Zwischenverstärker Vm enthalten. Alle Zwischenverstärker Vi, Vu und Vm werden von einer Fernspeisestelle im Endamt ferngespeist. Jeder Zwischenverstärkerstelle ist ein Überwachungsrelais ÜW zugeordnet, dessen Kontakte üw 1 und Ow1 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 Gleichstrommessune zu ermitteln. Entsprechend ihrer auszuübenden Funktion dienen die Adern 1 als Meßspannungsader, 2,3 als Ortungsadernpaar und 4 als Meldeader. In einer Fernspeisestelle am Streckenanfang ist über einen Strommesser /0 eine von mehreren Meßspannungen i/o anschaltbar. 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 Zwischenverstärkerutelle mit Hilfe des Ruhekontaktes üw 1 des Überwaschungsrelais ÜW geschlossen werden kann und die in der Fernspeisestelle mittels der Signallampe L ein Kriterium für einen Fehler im Übertragungssystem liefert.

Die Meßspannungsader 1 wird mit der Ader 2 ebenfalls als offene Doppelleitung entlang aller Streckenabschnitte geführt Am Anfang jedes Streckenabschnittes I, II und IH ist je ein selektiver Schalter SI, 52, 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 Ow 2 des Überwachungsrelais ÜW unterbrochen. Im Querzweig des Ortungsadernpaares 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 51, 52 oder 53 nur dann mit der Meßspannungsader 1 verbunden, wenn in der Speisestelle die diesem Streckenteil zugeordnete Meßspannung an das Adernpaar 1, 2 gelegt wird. Im Störungsfall wird das Überwachungsrelais ÜWstromlos und damit der Ortungsmeßkreis vor der Konstantstromschaltung K unterbrochen. Sollen mehrere Funktionen überwacht werden, so können hierzu die Kontakte aller dazu erforderlichen Überwachungsrelais in Reihe geschaltet werden.

Der am Anfang jedes Streckenabschnittes vorgesehene selektive Schalter 51, S2, 53 hat die Aufgabe, in Abhängigkeit von der anliegenden Spannung die zur Ortung benötigte Ader 3 ohne störenden Stromverbrauch entweder gut leitend an diese Spannung zu legen oder hochisoliert von dieser abzutrennen. Diese Schaltaufgabe läßt 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.

Der Aufbau eines selektiven Schalters ist in Fig.2 dargestellt. 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 ZDl und ZD 2 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 a 2 und der Kontakt b in der Kontaktlage b 1 befindet. Die Zenerdiode ZD1 bestimmt das Einschalten, die Zenerdiode ZD 2 das Ausschalten. Solange die Spannung U an den Adern 1 und 2 kleiner ist als die Zenerspannung U/o 1 bleibt die Adei 3 abgetrennt. Es fließt nur der sehr geringe Sperrstrom der Zenerdiode ZD I. Sobald die Spannung U den Schwellwert der Zenerdiode ZD 1 erreicht bzw. etwas übersteiet. wird das Relais A erregt, wodurch sein

Kontakt a die andere Ruhelage a 2 einnimmt und damit die Ader I an die Ader 3 durchschaltet. Gleichzeitig wird dabei die Querverbindung über die Zenerdiode ZDl und das Relais A abgetrennt, so daß jetzt zusätzlich nur der vernachlässigbar geringe Sperrstrom der Zenerdiode ZD2 fließt. Steigt die Spannung <7auf einen Wert, der größer als der Schwellwert der Zenerdiode ZD2 ist, dann wird das gepolte Relais B erregt, wodurch sein Kontakt b die andere Ruhelage (b 2) einnimmt und die Ader 3 wieder abschaltet.

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 /₀ angezeigten Meßstrom bestimmt.

Nach Beendigung einer Gleichstrommessung zur Fehlerortung werden die beiden Relais A und B durch Umpolen der an den Adern t und 2 liegenden Spannung U in den Ausgangszustand (Kontaktlage al und b 1) zurückversetzt.

Die Konstantstromschaltung besteht im wesentlichen aus zwei parallelgeschaltelen Stromzweigen mit je einer Reihenschaltung aus einem Widerstand, einem Transistor und einer Zenerdiode. Die Transistoren sind vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp. Beide parallelen Schaltungszweige sind durch eine Zenerdiode ZD 3 und durch einen mit der Konstantstromschaltung in Reihe geschalteten Widerstand R gegen Beeinflussungsspannungen sowie bei der Meßspannungsumpolung zum Rückstellen der Relaiskontakte a und b geschützt.

Die F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Überwachung von drei Funktionen in einer Zwischenverstärkerstelle. Anstelle eines Überwachungsrelais in der Schaltung nach Fig. 1 werden hier ein Überwachungsrelais ÜW\ für die Stromversorgung Si. ein Überwachungsrelais LW2fürdie Pilotüberwachung Po und ein weiteres Überwachungsrelais L/IV3 für eine weitere Überwachungsaufgabe verwendet. In den Adern 1 und 3 für die Meßspannungszuführung sind dementsprechend drei Kontakte üwl2. üiv22 und üwZ2 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 üw 11, bei Ausfall der Pilotüberwachung die Adern 2 und 5 mittels des Kontaktes üw2\ sowie bei einer weiteren Fehlermeldung die Adern 4 und 5 mittels des Kontaktes üw3\ miteinander verbunden. Zwischen die Ortungsadern 2 und 3 ist in jeder Verstärkerstelle eine Konstantstromschaltung K geschaltet.

Anhand Fig.4 wird die Zuordnung der in einer bemannten Zwischenverstärkerstelle EA (z. B. Endamt) bereitgestellten Meßspannungen zu verschiedenen Streckenteiien einer mehrfach verzweigten Streckenführung gezeigt. Das Nachrichten-Verteilsystem ist in neun Streckenabschnitte Zl bis Z 9 unterteilt, von denen jeder mittels des zugehörigen selektiven Schallers Si bis 51 für die Fehlerortung an die entsprechende Meßspannung U₀ anschaltbar ist. Die Zahlen an den Streckenabschnitten geben jeweils dk Anzahl der Zwischcnversiärkcrstcllen des entsprechen· j den Streckenabschnittes an. Ausgehend von einer unteren Meßspannung von /.. B. 30 V können mit einer Staffelung in 10-Volt-Schritten bis zu 120 V zehn .Streckenteile überwacht weiden. Die Anzahl der Verstärkcrfelder pro Abzweig ist praktisch nur von der

id Genauigkeit der Konstantstromschaliungcn im Orlungsadernpaar abhängig. In der nachstehend aufgelührten Tabelle sind die Streckenabschnitte Zl bis Z 9 mit ihren zugehörigen Meßspannungen und den in einer Meßstelle bei der Fehlerortung im Ortungsstromkreis gemessenen Ströme /o zusammengestellt. Bei den Stromwerten /₀ werden die bei ungestörtem Betrieb gemessenen Sollwerte den im Fehlerfall vorliegenden Istwerten gegenübergestellt. 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
(Zweig)
Nr.

Meßspannung
U₀
V

Stromwert /o

Soll
mA

Ortung
mA

ZI	30	16	16	■^Fehler
Z 2	40	7	7	Zweig 6
Z3	50	7	7	Feld 2
Z4	60	2	2
Z5	70	6	6
Z6	80	3	1 (!)
Zl	90	7	7
ZS	100	5	5
Z 9	110	2	2

Enthalten die Streckenabschnitte nicht mehr als je 9 Verstärkerfeider, so läßt sich die Anzahl der überwachbaren Streckenabschnitte verdoppeln, wenn man je zwei Abzweigstrecken eine gleiche Meßspannung Lh zuordnet. Gleichzeitig müssen jedoch die beider Abzweigstrecken unterschiedlich ausgebildete Konstantstromschaltungen aufweisen, derart, daß sich ihre Ströme um den Faktor 10 unterscheiden. Die Konstantstromschaltungen der einen Abzweigstrecke sind aul einen Stromwert von z. B. 1 mA, die Konstantstromschaltungen der anderen Abzweigstrecke auf 10 mA eingestellt Eine digitale Strommessung am Streckenanfang zeigt dann bei der zugeordneten Meßspannung der Zustand von zwei Abzweigstrecken gleichzeitig an.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Fehlerortung in einem Nachrichten-Verteilsystem für eine Übertragungsrichtung mit ferngespeisten, entlang einer s mehrfach verzweigten Strecke angeordneten Zwischenverstärkerstellen, unter Verwendung eines Ortungs-Adernpaares mit zwischen den Adern in den ZwischenverstärkersteUen angeordneten durch Relais zu- und abschaltbaren Widerständen und mit einer in der speisenden Zwischenverstärkerstelle vorgesehenen Meßspannungsquelle und einer Einrichtung zur Erfassung (Messung) des Leitwertes des vom Ortungsadernpaar und den im Querzweig angeordneten Widerständen gebildeten Meßkreises, dadurch gekennzeichnet, daß in der speisenden Zwischenverstärkerstelle für jeden Streckenteil (ZX bis Z9) des verzweigten Systems eine eigene Meßspannung (U 1, t/2,...) unterschiedlicher Größe bereitgestellt ist und daß die Anschaltung einer Meßspannung an einen Streckenteil über eine Meßspannungsader (1) und je einen an jeder Abzweigstelle angeordneten und von der zugehörigen Meßspannung selektiv gesteuerten Schalter (S 1 bis 59) erfolgt und daß die in den Querzweigen der Ortungs-Adern (2, 3) in jeder Zwischenverstärkerstelle angeordneten Widerstände (R) Bestandteile von Konstantstromschaltungen (Absind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einzelne selektiv gesteuerte Schalter (S) aus einer Kombination von zwei schwellwertabhängig gesteuerten Schaltern (A, B) mit zwei Ruhelagen besteht, deren in Reihe geschaltete Kontakte (a2, bl) die Meßspannungs-