DE2631194A1 - Ein verfahren zur energieuebertragung fuer messwertaufnehmer und nachrichtengeraete in hochspannungsanlagen - Google Patents

Ein verfahren zur energieuebertragung fuer messwertaufnehmer und nachrichtengeraete in hochspannungsanlagen

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DE2631194A1 DE19762631194 DE2631194A DE2631194A1 DE 2631194 A1 DE2631194 A1 DE 2631194A1 DE 19762631194 DE19762631194 DE 19762631194 DE 2631194 A DE2631194 A DE 2631194A DE 2631194 A1 DE2631194 A1 DE 2631194A1
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Description

  • Beschreibung
  • Titel: Ein Verfahren zur Energieübertragung für Meßwertaufnehmer und Nachrichtengeräte in Hochspannungsanlagen.
  • Anwendungsgebiet: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energieversorgung von Meßwandlern und Nachrichtengeräten (z.B. Stromwandler, Trägerfrequenzempfänger) mit geringer Leistungsaufnahme in Hochspannungsanlagen.
  • Zweck:Für rtie £rfassung und übertragung von Meßwerten und Nachrichten in Hochspannungsanlagen sind Übertragungsglieder erforderlich, deren Ausgangsinformationen zur elektrischen Weiterverarbeitung praktisch im Bereich de Erdpotentials liegen müssen.Hierzu ist es i.a. nötig, derartige Übertragungsglieder, die sich selbst auf Hochspannungspotential befinden(z.B.Stromwandlerzangen mit nachgeschaltetem Verstärker und Glasfasernachrichtenstrecke zur Meßwarte) mit einer Hilfsenergie zu speisen, die potentialfrei zuzuführen ist.Bei Höchstspannungsanlagen entstehen in der bisherigen Technik zur Meßwerterfassung besonders große Probleme,da weizen der aufwendiven Isolation bei konventionellen Wandlern z.T. erhebliche Meßfehler hervorgerufen werden.
  • Technische Aufgabe: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Meß-und Nachrichtengeräte mit aktiven Elementen in Höchstspannungsanlagen potentialfrei mit einer Hilfsenergie zum Betrieb dieser aktiven Elemente sowie zur potentialfreien -eiterle-tung der Nachrichten bzw. Daten(z.B. über Glasfaserleitungen) an die Meßwarte zu versorgen.
  • Losung:Zur Übertragung der Hilfsenergie in Form von Lichtleistung werden optische dielektrische Leitungen verwendet,die eine vernachlässigbare elektrische Leitfähigkeit aufweisen sollen. Es besteht die Forderung, daß Verluste, insbesondere durch Absorption in diesen dielektrischen Leitungen gerin sind. Daher eignen sich Glasstäbe,wie sie als Ausgangsmaterial zur Herstellung optischer Nachrichtenfasern verwendet werden,mit einer Dänipfung unter 100 dB/km besonders. Auf den relativ kurzen zu überbrückenden Distanzen(z.B. für 500 KV ca 2m) ist die Übertragungsstrecke praktisch als verlustfrei anzusehen.Die Erzeugung der erforderlichen Lichtleistung geschieht zweckmäßig mit einer Lichtquelle, die Vorteile wie lange Lebensdauer,rerinre Störanfälligkeit, kleine Abmessungen und geringe Kosten aufweisen soll.ldnter den genannten Gesichtspunkten erscheinen lichtemittierende Dioden (LEDs) besonders geeignet. Die von einer LED-Anordnung abgestrahlte Lichtleistung wird an der Stirnfläche des Glasstabes eingekoppelt. Da ein nichtummantelter Glasstab mit dem Brechungsindex 1,41 bereits eine numerische Apertur von 1 hat,ist ein guter Einkopplungswirkungsgrad zu erwarten. Zum Schutz gegen mechanische Einflüsse und Staubablag-rungen ist der Lichtleitatab in einem gewissen Abstand von einer isolierenden Schutzhülle umgeben (Glas-oder PVC-Rohr ggf.mit Isolatorrippen o.ä.).hm hochspannungsseitigen Ende der Anordnung befinden sich eines oder mehrere Photoelemente(Solarzellen),die auch in Reihenschsltung zum Erreichen einer höheren Ausgangsspannung betrieben werden können und die die Stirnfläche des Glasstabes möglichst vollständig bedecken.Wie Versuche und Berechnungen übereinstimmend zeigten, ist ein Energieübertragungswirkungsgrad bei Verwendung von LEDs als Leistungslichtquelle und Solarzellen a.ls Energieempfänger von einigen Promille zu erreichen,bezogen auf LED-Eingangsleistung zu nutzbaren Photoelement-Ausgangsleistung.
  • Weitere Ausgestaltung der Erfindung:Für die praktische Anwendung kommen zunächst zwei Fälle besonders in Betracht,nämlich der Aufbau von Stromwandlern und Trägerfrequenzempfängern in Hochspannungsanlagen.Beim Stromwandler wird gefordert, daß das husgangssignal,welches in der Meßwarte zur Weiterverarbeitung gelangt,mit einer Genauigkeit besser als 1* vorliegt und auch zum Auslösen von Sicherungselementen schnelle Stromänderungen anzeigt.Daher empfiehlt sich wegen der Anforderung an Genauigkeit und Anzeigegeschwindigkeit sowie gleichzeitiger Berücksichtigung einfacher Codierung und geringen Leistungsverbrauchs der HV-seitigen Umsetzer ein Spannungs/Frequenz-Wandler (ggf. MOS Technik), danach Ausgangssignale als möglichst kurze optische Impulse über eine Glasfaserleitung an die Meßwarte übertragen werden.
  • Beim Trägerfrequenzsignal bezieht die Möglichkeit, das schon mit passiven Bauelementen bandbegrenzte Signal HV-seitig direkt zur analogen Modulation einer LED zu verwenden. Wegen der kurzen Übertragungswege kann die Sendeleistung und damit der Energieverbrauch gering gehalten werden. Eine mittlere LED-Eingangsleistung von 1 m@ auf der IV-Seite reicht in beiden Fällen aus.
  • Erziebare Vorteile: Da die aufwendigen Isolationsmaßnahmen am eigentlichen HV-seitigen Wandler entfallen, kann dieser sehr klein und leicht gehalten werden (auch als transportables Gerät verwendbar). Die Grenze der Spannungsbelastbarkeit ist nur durch die Länge des Isolators (bei Längern unter 10 m) gegeben. Wegen der möglichen sehr festen Kopplung der Stromwandlerzange an den spannungsführenden Leiter kann die Genauigkeit gesteigert werden.
  • Für die TF Übertragung lassen sich übersteuerungsfeste Filter aus passiven Bauelemementen HV-seitig leicht realisieren. Insbesondere für Höchstspannungsanwendungen ergeben sich Preisvorteile gegenüber der bisherigen Technik.

Claims (4)

  1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Energieübertragung auf dielektrischen Leitungen für Hochspannungsanwendungen dadurch gekennzeichnet, daß Mikrowellen oder optische Energie auf dielektrischen Leitungen geführt und zum Zweck der Übertragung einer elektrischen Leistung herangezogen wird.
  2. 2.Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß als dielektrische Leitung ein organisches oder anorganisches Glas geringer Dämpfung im Bereich der Wellelänge der zu übertragenden elektromagnetischen Strahlung verwendet wird.
  3. 3.Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekcnnzeichnet,daß zur Erzeugung der Lichtenergie für die Übertragung elel---trischer Leistung Halbleitermitter (LEDs oder Laserdioden) verwendet werden.
  4. 4.Vorrichtung naeh Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,daB die in der dielektrischen Leitung übertragene Leistung zur Speisung (Hilfsenergie) eines auf Hochspannungspotentials befindlichen Wahlers oder Nachrichtengerätes verwendet wird.
DE762631194A 1976-07-10 1976-07-10 Anordnung zur Zuführung von Versorgungsenergie an ein MeB- und Nachrichtengerät in einer Hochspannungsanlage Withdrawn DE2631194B2 (de)

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