DE2705643C2

DE2705643C2 - Verfahren zum Übertragen von Nachrichten über Netzstromleitungen

Info

Publication number: DE2705643C2
Application number: DE2705643A
Authority: DE
Inventors: Dennis C. Dr. Bedford Mass. Jeffreys; Reed H. Dr. Wellesley Mass. Johnston; Lawrence J. Lexington Mass. Stratton; Albert W. Westford Mass. Welz jun.
Original assignee: Arthur D Little Inc
Current assignee: Arthur D Little Inc
Priority date: 1976-01-16
Filing date: 1977-02-10
Publication date: 1984-12-20
Also published as: GB1575026A; FR2338610A1; NL7700318A; FR2338610B1; SE424944B; CA1087266A; AU504427B2; CH624250A5; DE2705643A1; SE7700298L; AU2129377A; JPS52115612A; US4400688A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Nachrichten über Nelzstromlcilungen, die von der Netzspannung beaufschlagt sind und auf denen zu wenigstens einem Verbraucher Strom fließt, wobei entsprechend den zu übertragenden Nachrichten ein vorgegebenes Muster an Signalströmen durch Zu- und Abschaltung wenigstens eines als Sender wirkenden Verbrauchers synchron mit der Netzspannung auf der jeweiligen Netzstromleitung erzeugt und im Empfänger durch die Abtastung des über die Netzstromleitung fließenden Stroms erfaßt wird.

Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der US-PS 35 25 078 bekannt. Beim bekannten Verfahren wird als Muster eine vorgegebene Anzahl von Impulsen »On-Off« übertragen, jedoch nur während der positiven Halbwelle der Netzspannung. Innerhalb der Halbwelle werden Zeitabschnitte von einer Dauer ausgewählt, die einen Bruchteil der Dauer der Halbwelle beträgt. Während dieser Zeitabschnitte wird ein als Sender wirkender Verbraucher an die Netzströmlcätung angelegt für eine Zeit, die wesentlich kurzer ist als der Zeitabschnitt. Hierdurch können jedoch Störsignaleinflüsse noch nicht sicher vermieden werden, die durch nicht vorhersehbares Ein- und Ausschalten von Verbrauchern unterschiedlicher An zu beliebigen Zeilen aufgrund beispielsweise von Einschwingvorgängen beim Schalten induktiver oder kapazitiver Lasten entstehen. Derartige Störspannungen können fälschlicherweise als Steuerimpulse ausgewertet werden. Darüber hinaus führt die Wahl Von Impulsen für die Signalstrommuster zu einer je nach gerade vorhandener innerer Impedanz des Netzes erfolgenden Dämpfung, die u. U. so stark werden kann, daß die Impulse am Ort des Empfängers nicht mehr als solche erkannt werden.

Weiterhin ist aus der US-PS 24 94 873 bekannt. Nachrichten durch Verzerrung der Netzspannung ζ·ι übertragen; hierzu werden mittels Halbwellengleichrichtung

to unsymmetrische Ströme auf der Netzstromlcitung erzeugt, auf welcher demzufolge ein mittlerer Gleichstrom fließt, durch den beispielsweise im Netz angeordnete Transformatoren eine gewisse Sättigung erfahren. Vielfach sind Verbraucher, die mittlere Gleichströme insbesondere einer derartigen Stärke, die für die Betätigung von in größerer Entfernung vom Sender angeordneten Empfängern ausreicht, erzeugen, wegen der Transformatorsättigung nicht zulässig. Selbst bei Zulässigkeit kann jedoch eine Verzerrung der Netzspannung auftreten, wodurch unzulässigerweise ein Ansprechen der Empfänger erfolgt.

In der US-PS 29 06 897 ist die Erzeugung von Nachrichtensignalen mittels Induktivitäten mit unsymmetrischer Magnetisierungskennlinie beschrieben. Da im Sendebetriebszustand die Induktivität von dem gesamten Strom des jeweiligen Netzabschnittes durchflossen wird, ist ein aufwendiger Aufbau bei großen Leistungen erforderlich. Weiterhin ist parallel zu der Induktivität ein Schalter vorgesehen, der ebenfalls für den maximal auftretenden Strora ausgelegt sein muß, um die Induktivität in den Übertragungspausen zu unterdrücken.

Aus der DE-OS 24 28 173 ist bekannt, zur Nachrichtenübertragung den Nutzstrom selbst vollständig zu unterbrechen für eine bestimmte Zeit. Hierdurch tritt je-

j5 doch eine massive Beeinflussung und Störung der eingeschalteten Verbraucher auf. Das verhältnismäßig sehr einfach aufgebaute System gestattet nicht. Nachrichten zu überlagern oder bestimmte Nachrichten herauszugreifen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beim genannten Stand der Technik bestehenden Beschränkungen zu überwinden und die Netzsignalc besser von den gerade bei Nctzstromleitungen häufigen Störsignalen zu trennen.

Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Mittels der Erfindung werden zusätzliche, bisher nicht bekannte Unterscheidungsmerkmale für auf den Netzleitungcn übertragene Signalstrommuster geschaffen.

Hierdurch wird ein größerer Abstand der Nutz- von den Siörsignalcn erreicht, und zwar ohne eine Steigerung der Signalstromenergic. Da die Signalstrommuster der Wellenform der Netzspannung ähnlicher sind als bei der US-PS 35 25 078 ist die Dämpfung geringer. Gegenüber der aus der US-PS 24 94 873 bekannten Nachrichtenübertragung ist die Erfindung universell verwendbar, ein unerwünschtes Ansprechen von Empfängern in der geschilderten Weise tritt bei der Erfindung nicht auf. Auch ist es bei der Erfindung nicht erforderlich, für die

bö Nachrichtenübertragung Induktivitäten und Schalter wie bei der US-PS 29 06 897 vorzusehen, die vom gesamten Netzstrom durchflossen werden. Störungen wie bei der in der DE-OS 24 28 173 beschriebenen Nachrichtenübertragung treten bei der Erfindung nicht auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unieransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielc näher

erläutert. Es zeigt

Fig. IA ein Signalmuster von zwei Perioden in Beziehung zur elektrischen Spannungswelle der Starkstromleitung. In der späten Halbperiode der positiven Polarität wird eine ohmsche Last angelegt, um eine »Null« oder eine »Eins« darzustellen. Signalstrom wird in den schraffierten Teilen der Spannungswelle erzeugt. Der relevante Algorithmus ist unterhalb der Spannungswel-Ic dargestellt,

Fig. IB ein weiteres zweiperiodisches Muster, bei welchem eine ohmsche Belastung spät in einer Halbperiode mit negativer Polarität angelegt wird, um eine »Null« oder eine »Eins« darzustellen,

Fig. IC die Kombination der Muster und Algorithmen der F i g. 1A und F i g. 1B zur Bildung eines zweiperiodischen Signalmusters, bei welchem eine ohmsche Last spät in den Halbperioden einer jeden Polarität angelegt wird, um eine »Null« oder eine »Eins« mit dem doppelten Signal darzustellen,

Fi g. 2A ein weiteres zweiperiodisches Muster in Beziehung zur elektrischen Spannungsweüc der Starkstromleitung. In jeder frühen Halbperiode r;il positiver Polarität wird eine ohmsche Last angelegt, um eine »Null« oder eine »Eins« darzustellen. Die schraffierten Teile bezeichnen die Zeit, während der Strom zur Signalgebung erzeugt wird und der entsprechende Algorithmus ist unterhalb der Wellenform dargestellt,

F i g. 2B ein zweiperiodisches Signalmuster, bei welchem in jeder frühen Halbperiode mit neagativer Polarität eine ohmsche Last angelegt wird, um eine »Null« oder eine »Eins« darzustellen,

Fig.2C die Kombination der Muster und Algorithmen aus den F i g. 2A und 2B zur Bildung von zweiperiodischen Signalmustern, bei welchen eine ohmsche Last früh in der Halbperiode einer jeden Polarität angelegt wird, um eine »Null« oder eine »Eins« mit dem doppelten Signal darzustellen,

F i g. 3 ein Blockdiagramm eines dreiphasigen elektrischen Stromleitungsnetzes,

Fig.4 die Digital-Steuer-Logik im Blockschallbild zum Steuern der signalerzcugendcn Vorrichtungen, die in F i g. 3 dargestellt sind,

F i g. 5 eine weitere Ausführungsform der signalstromerzeugenden Vorrichtungen, die innerhalb der gestrichelten Linien von Fig. 3 dargestellt sind,

F i g. bA einen Detektor im Blockschaltbild zur Realisierung des Algorithmus aus den Fig. IA bis IC und 2A bis 2C, wenn die Signalmuster viermal nachgebildet werden,

F i g. 6B die Phascnspannungs-Wellenform mit den entsprechenden Integraüons-Intcrvallen und Richtungssinn,

Fig.7A ein weiteres Signalstrom-Muster in Beziehung zur elektrischen Spannungswelle der Netzstromleitung, wobei Signalstrom während der schraffierten Teile der Spannungswelle fließt. Dieses Muster stellt ein Signalmuster für die asynchron·; Ausführungsform der Erfindung dar, und

Fig.7B die Wirkungsweise des Algorithmus für das in F i g. 7A dargestellte Signalstrom-Muster.

Das dargestellte Nachrichtenübertragungssystem kan'i für UU: Übertragung aller Arten nach innen gerichteter Digitaldaten Verwendung finden. Zwei mögliche Anwendungen für das System sind die Übertragung von Zählerständen wt Rechnungserstellung und/oder zur VcrbraucManalysc. Die Erfindung ist für die Übertragung von !Nachrichten, die sich auf den leistungsfähigen Beirieb öffentlicher Versorgungssysteme bezichen, gut geeignet. Derartige Nachrichten sind Informationen über Spannungspegel, Phasenwinkel, Transformatortemperaturen, Stellungen von Kondensatorenblocks und ähnliche Betriebsinformationen. Darüber hinaus brauchen die Daten nicht auf Informationen beschränkt zu werden, die in direkter Beziehung zum öffentlichen Stromnetz stehen, sondern können Ablesungen von Zählern für andere Versorgungssysteme und Notsignalgebung für Feuer, zu hohen Kesseldruck, Einbruch,

to Temperatur, niedrigen Wasserpegel und andere außerordentliche Situationen umfassen.

Verwendet wird ein Signalstrom-Muster, das dem Phasenstrom überlagert wird, der die normalen Verbraucher auf dieser Phase versorgt. Das Signalstrom-Muster wird durch Hinzufügen von Signalstrom erzeugt (die Bezeichnung »Hinzufügen«, wie sie hier gebraucht wird, bedeutet die Erzeugung des Signalstrom-Musters durch den elektrischen Anschluß oder das Abtrennen eines Verbrauchers), wie beispielsweise durch Ein- und Ausschalten einer Last, die ohmscH. kapazitiv oder induktiv sein kann, an eine Phase in Synchronisation mit der Spannungswelle dieser Phase, beispielsweise 400 Hz, 60 Hz oder 50 Hz (nachfolgend aus Gründen der Einfachheit nur noch mit 60 Hz bezeichnet). Die Bezeichnung »Spannungswelle der Netzstromleitung«, wie sie hier gebraucht wird, soll die Spannungswelle der Netzstromleitung an sich bedeuten und jede Welle, deren Frequenz ein rationales Vielfaches der Netzstromleitungsfrequenz ist und einen Nulldurchgang aufweist, der zeitlich mit einem speziellen Nulldurchgang der Spannungswelle der Netzstromleitung per se in Beziehung steht. Die bevorzugten Signalstrom-Muster weisen zwei getrennte Stromimpulse auf, deren Anstiegsflanken zumindest um 90" auseinanderliegen und normalerweise innerhalb von zwei Perioden der Spannungswelle der Starkstromleitung liegen.

Das Auffinden des Signalstrom-Musters wird im bevorzugten Ausführungsbeispiel durch Integrieren des Stroms in derjenigen Phase durchgeführt, die die signalempfangende Anlage während vorbestimmter Zeitfensicr versorgt, welche mit der Spannungswelle der Netzstromleitung synchronisiert sind. Für das bevorzugte Signalmustcr wird ein Vergleich zwischen den zumindest während eines Teils einer jeden von zwei Halbperioden der Spannungswellc der Netzstromleitung auftretenden Ströme durchgeführt. Die Stromintegration wird in Übereinstimmung mit einem Erkcnnungs-Algorithmus durchgeführt, um die Stromunterschiede anzusammeln, die den Signalströmen zugeordnet sind, während Dause er- und zeitweilige Verbraucher vorliegen.

Es wird darauf hingewiesen, daß bei Symmetrie der normalen Halbperiodenstromwcllc einer bestimmten Prrse in ihren ansteigenden und abfallenden Teilen komprimiertere Signalstrom-Muster verwendet werden könnten, und der Nachweis könnte durcli Vergleich von Intervallen, die in bezug auf die Symmetrie spezifiziert sind, durchgeführt werden; mit dieser Hilfe könnten Muster, die weniger als eine halbe Periode von 60 Hz einnehmen, erkannt werden.

bo Es wird nun auf die Signalstrom-Muster, die in den Fig. IA bis IC und 2A bis 2C gezeigt sind. Bezug genommen, binäre »Einsen« und »Nullei.« (Bits) sind als Muster rein ohmscher Last dargestellt, die entsprechende Signalstrom-Muster erzeugen, wie sie in diesen Figu-

hs ren gezeigt sind. SignalstiOm fließt während des schraffierten Teils der dargestellten Stromspannungswelle der Netzstromleiiung. Die ohmsche Belastung und die entsprechenden .Signalströme sind in bezug auf die Phase

der Spannungswelle der Netzstromleitung synchronisiert.

Ein Vergleich der Signalströme, wenn welche vorliegen, während entsprechender Teile zweier Halbperioden der Spannungswelle der Netzstromleitung wird in Übereinstimmung mit dem dargestellten F.rkennungs-Algorithmus und während der dargestellten Zeiten durchgeführt. Obwohl in diesen Figuren nur zwei Perioden dargestellt worden sind, wird das Muster vorzugsweise einige Male, beispielsweise viermal wiederholt, um die Nachweissicherheit zu verbessern. Zusätzlich folgen in diesen Figuren die zu vergleichenden Periodenpaare aufeinander und die spezifischen Halbpcrioden, die das Signalmuster enthalten, werden, wenn überhaupt eines vorhanden ist, durch eine volle Periode der Spannungswelle der Netzstromleitung voneinander getrennt.

Obgleich dieser Aufb?'.· f·"" die Ausführung nützlich ist, müssen die die Signalstrominformations-Halbperioden enthaltenden Periodenpaare nicht unbedingt aufeinander folgen, vorausgesetzt, daß zwischen Sender und Empfänger eine gegenseitige Übereinkunft beachtet wird. In diesem Falle sind die Vergleichs-Halbperioden durch mehr als eine Periode der Spannungswelle voneinander getrennt. Es sollte darauf hingewiesen werden, daß die bevorzugten Erkennungs-Algorithmen abwechselnde (aufeinanderfolgende) Perioden im entgegengesetzten Richtungssinne behandeln; wird so die Einleitung des Erk^nnungs-Algorithmus um eine Periode verschoben, wäre das Vorzeichen des gespeicherten Signals bei der Erkennung eines Bits umgekehrt.

Der Algorithmus kann auch aufgefaßt werden als Feststellung von zwei Signalarten und Erkennung der Signalabwesenheit und insoweit als ternäres Muster im Gegensatz zu binären Mustern nach dem Stand der Technik.

Der Nachweis der in den F i g. IA bis IC und 2A bis 2C dargestellten Signalströme wird im bevorzugten Ausführungsbeispiel durch Integration des Phasenstroms an der Unterstation oder einem anderen Empfänger in Übereinstimmung mit den Erkennungs-Algorithmen durchgeführt. Die Erkennungs-Algorithmen, die die Intervalle anzeigen, über welche die Integration durchgeführt wird und den Richtungssinn, in dem das Integral gebildet wird, sind in den Figuren für jedes Periodenpaar unterhalb der Spannungswelle angegeben. Wenn das Bit-Grundmuster einige Male wiederholt wird, um den Signalnachweis zu verbessern, wird der Integrator zwischen aufeinanderfolgenden Periodenpaaren nicht sofort zurückgesetzt, sondern erst am Ende des Erkennungs-Algorithmus.

Es ist zu bemerken, daß beim ersten Periodenpaar das eine »Null« darstellende Signal nur in den mit 1 und 2 bezeichneten sinusförmigen Wellen zum Integral beiträgt; desgleichen liefert das eine »Eins« darstellende Signal nur in den mit 0 und 3 bezeichneten sinusförmigen Signalen einen Beitrag zum Integral.

Gemäß der Übereinkunft, daß eine Integration im positiven Sinne ein Anwachsen des Integrals bedeutet, wenn die Signalbeaufschlagung in einem Bereich auftritt, wo die Spannungsweile der Figuren über eine Achse liegt, ist zu erkennen, daß das Auffinden einer »Null« ein negatives Signal im Integrator erzeugt, während das Auffinden einer »Eins« ein positives Signal erzeugt.

Die von der Anwendung des Erkennungs-Algorilhmus während eines jeden Periodenpaares, das jedes in diesen Figuren dargestellte Bit enthält, herkommenden Signale werden in einem Integrator angesammelt Am Ende eines jeden Erkcnnungs-Algorithmus wird dann das Signal im Integrator mit einer Schwelle verglichen; eine »Eins« oder eine »Null« wird erkannt, wenn bei diesem Vergleich das Signal im positiven oder negativen Sinne über dieser Schwelle liegt. Nach dem Vergleich wird der Integrator zurückgcset/t. um für den nächsten F.rkcnnungs-Algorithmus bereit zu sein, in einem ternären System werden zur Feststellung von drei Bereichen zwei Schwellen verwendet.

to Eine einfache, nach außen gerichtete Nachricht über die Netzstromleitung oder einen getrennten Kommunikationsweg kann eine Antwort von einer Folge von nach innen gerichteten Sendern hervorbringen, die in einer oder mehreren signalgcbenden Anlagen angeord net sind. Eine Anforderung zur Ablesung von Zähler ständen von einer Reihe von Anlagen könnte beispielsweise dann verlangt werden, wenn die Zählerstände für routinemäßige Abrechnungszwecke benötigt werden. Es ist möglich, aufeinander folgende Meldungen so

festzulegen, daß ein Überlappen von benachbarten Meldungen vermieden wird und sich dennoch keine unbenutzten Perioden zwischen den Meldungen befinden. Nachfolgend sollen die Vorrichtungen beschrieben werden, die eine solche Festlegung ermöglichen. Die Tatsa- ehe. daß dies in Fallen durchgeführt wird, wo eine Folge von Übertragungen durch eine einzige nach außen gerichtete Abfrage hervorgerufen wird, ist in F i g. 4 durch ein Signal angedeutet, das mit »Übertragungsbercitschaft« bezeichnet ist. Es wird ebenfalls darauf hinge- wiesen, daß die Signalmuster der F i g. 1A bis IC und 2A bis 2C zueinander transparent sind und dadurch eine Vorrichtung für gleichzeitige Übertragung unterschiedlicher Nachrichten gewährleisten. In F i g. 3 ist die allgemeine Anordnung eines Senders

j5 10 innerhalb eines elektrischen Stromnetzes, das allgemein mit 12 bezeichnet ist, dargestellt. Die verschiedenen signalgebenden Sender können anfänglich untereinander und mit dem Empfänger 14 in Reaktion auf eine nach außen gerichtete Nachricht (für welche keine Vor richtung in Fig.3 dargestellt ist) synchron gekoppelt sein, wobei die Nachricht nach außen die nach innen gerichteten Übertragungen hervorruft. Diese Synchronisation in Reaktion auf die nach außen gerichtete Nachricht schafft die zweite Synchronisationsebenc. die zur Übermittlung der Nachricht gebraucht wird und ermöglicht außerdem, daß die aufeinander folgenden Übertragungen genau koordiniert werden, so daß sie bei einem nichtüberlappendcn Muster übertragen werden können, die der Empfangsstation genau bekannt sind. Wenn eine solche zweite Synchronisationsv.jene, die durch eine nach außen gerichtete Übertragung erhalten wird, nicht vorhanden ist, ist es möglich, eine Anzahl von Empfängern 14 für den Betrieb bei unterschiedlichen Synchronisationen zu verwenden. Diese Anordnung wird nachfolgend detaillierter beschrieben. In Fi g. 3 ist der geeignete Sender 10 innerhalb eines von gestrichelten Linien umgebenden Bereichs dargestellt. Der Sender weist eine ohmsche Last 16 und einen Schalter 18 auf. In Fig.3 besteht der Schalter 18 aus

bo antiparallelen gesteuerten Siliziumgleichrichtern 20 und 22. Die Siliziumgleichrichter werden durch mil ac und β bezeichnete Signale an ihren Steuerelektroden beaufschlagt, welche von einer Digital-Steuerschaltung 23 abgeleitet sind, die in F i g. 4 genauer dargestellt ist. Die Digital-Steuerlogik 23 erzeugt die Taktsignale für die Siliziumgleichrichter (SCRX welche ein Lastmuster hervorbringen, das mit der Bit-Muster-Konvention dei F i g. IA bis IC und/oder F i g. 2A bis 2C und dem binä-

ion Gehalt der Nachricht übereinstimmt.

l-ine alternative Ausführung des Senders 10 ist in I· i g. 5 dargestellt. Bei dieser Ausfiihrungsform werden zwei Widerstände 24 und 26 anstelle des einen Widerstands 16, der in F-" ig. 5 dargestellt ist, verwendet. Ein Vorteil der in F i g. 5 dargestellten Ausführungsform bestehi in der Tatsache, daß" die gesteuerten Siliziumglci, vrichier ohne Potcniialtrennung gesteuert werden können. Außerdem wird darauf hingewiesen, daß die Nennspannung in Sperrichtung des gesteuerten Siliziumglcichrichiers aus Fig. 5 nur die Hälfte des für den Sender 10 in F i g. 3 erforderlichen Werts betragen muß. In beiden F i g. 3 und 5 ist der Sender 10 auf der Sekundärseite eines Verteiler-Transformators 28 angeordnet, welcher die signalgebende Stelle bedient.

Die Signale für die Steuerelektroden, welche die Zündzeitpunkte der gesteuerten Siliziumgleichrichter der in den Fig. 3 und 5 dargestellten Sender steuern,

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zeugt, beispielsweise der in F i g. 4 dargestellten, welche Muster wie beispielsweise die in den Fig. IC oder 2C in vierfacher Ausfertigung gezeigten betrifft. Aus F i g. IC geht hervor, daß die teilweise halbsinusförmigc Belastung in der Zeit von Halb-Sinuswellen 1 und 2 in der Durstellung einer »Null« und in der Zeit von Halbsinuswclien 0 und 3 in der Darstellung einer »Eins» auftritt. Wieder in bezug auf Fig.4 erzeugt der Null-Durchgangs-Detektor 30 einen Impuls bei jedem Nulldurchgang der Spannungswelle. Dieser Impuls wird direkt in einen Johnson-Zähler 32 eingezählt und wird ebenfalls zur Betätigung einer Verzögerungsschaltung 34 verwendet, welche die Verzögerung zwischen dem Nulldurchgang und dem Einsatz der teilweise halbsinusförmigen Belastung bestimmt. Auf das von der nach außen gerichteten Abfragungsnachricht abgeleitete Synchronisierungssignal hin wird der johnson-Zählcr zurückgesetzt: dies ist die zweite Synchronisationsebene, die die Übermittlung der Nachricht ermöglicht. Die entschlüsselten Zählwerte des Johnson-Zählers werden in einem Paar von ODER-Gliedern kombiniert, um die Kombination von Halb-Sinuswellen, in welchen teilweise halbsinusförmige Belastung vorliegt, in signalgebende »Nullen« und signalgebende »Einsen« zu bestimmen, in den anderen Halb-Sinuswellen gibt es im Bild der Fig. IC keine Belastung. Jedoch Findet sich in den anderen Halb-Sinuswellen eine ständige Belastung im Aiiernaiivmuster von F i g. 2C.

Ein allgemein mit 38 bezeichnetes gemischtes UND-ODER-Glied vereinigt das Verzögerungssignal mit dem Ausgang der ODER-Tore vom Johnson-Zähler, mit dem Übertragungs-Bereitschaftssignal und mit der »Eins« oder der »Null« der Nachricht, um zu bestimmen, wann die teilweise halbsinusförmige Belastung eingeleitet werden soll. Das gemischte UND-ODER-Glied bewirkt entweder keine Belastung oder eine ständige Belastung während der Halb-Sinuswelle, wenn keine teilweise halbsinusförmige Belastung vorliegt, gemäß dem Bild von IC oder 2C, je nach Wunsch. Der Ausgang des gemischten UND-ODER-Tors 38 kann ohne Isolation (jedoch durch Puffern, welches nicht dargestellt ist) zur Steuerung des Zündzeitpunkts der Schaltung, die in Fig.5 dargestellt ist, verwendet werden. Potential-Trennung (und Puffern) ist bei Verwendung des in F i g. 3 dargestellten Senders nötig. Die Isolation ist in F ■ g, 4 in Form eines Impuls-Transformators 40 dargestellt. Ein Oszillator 42 sorgt für ständiges Triggern über den Impuls-Transformator.

Die Hauptelemente des Detektors 14 zum Auffinden des Signalbildes aus Fig. IC oder 2C in vierfacher Ausfertigung sind in F i g. 6A dargestellt. In dieser Schaltung ist ein »tijile-durch-scchzehn-Element« 44 dargestellt; dies ist ein vierstufiger Binärzähler, welcher auf dasselbe Synchronisierungssignal der zweiten Ebene der nach außen gerichteten Abfragungsübertragung zurückgesetzt wird, das zum Synchronisieren des Johnson-Zählers in der Digital-Steuerlogik eines jeden Senders verwendet wird.

ίο Ein Nulldurchgangsdciektor 46 erzeugt einen Impuls bei jedem Nulldurchgang der Spannungswelle. Jeder Impuls vom Nulldurchgangsdetcktor stellt einen Verzögerungszünder 48 zurück. Danach wird das Zählen in diesem Verzögerungszähler so lange fortgesetzt, bis das Bit mit dem höchsten Stellenwert eine »Eins« wird, zu welcher Zeit dann in dem einen monostabilen Multivibrator 50 ein Impuls erzeugt wird, der den Beginn einer jeden Integrationsperiode festlegt. Diese Verzögerung

nachfolgenden Integrationsperiode muß von einer Periode zur nächsten höchst genau reproduzierbar sein.

Der eine Impuls vom Verzögerungszähler stellt einen Intervallzählcr 52 ein. Danach wird das Zählen in den Intervallzähler fortgesetzt, bis das Bit mit dem höchsten Stellenwert eine »Eins« wird. In der Zeit, in der das Bit mit dem höchsten Stellenwert des Intervallzählers »Null« bleibt, integriert der Integrator 54. Die Dauer dieses Integrationszeitraums muß von einer Periode zur nächsten höchst genai> reproduzierbar sein. Der Rich-

jo tungssinn der Integration wird durch den Wert des zweiten Bit eines zweistufigen Binärzählers 56 bestimmt, der bei Empfang des vom monostabilen Multivibrator erzeugten Signales am Ausgang des Verzögerungszählers zählt. Dieser zweistufige Zähler ist in geeigncter Weise zum Nachweis der in den F i g. IC oder 2C gezeigten Signale voreingestellt, und zwar durch dasselbe Signal der zweiten Synchronisationsebene, welches den »icile-durch-sechzehnw-Zähler zurückstellt.

Fachleute werden die Notwendigkeit einer Vorsorge erkennen, wonach der Wert der zweiten Stufe im Zwcistufenzähler eingestellt wird, bevor der intervallzähler voreingestcilt wird, um einen Übcrgangs-lntegrations-Zeitraum im ungeeigneten Richtungssinne zu vcrmeiden.

Wenn der »leile-durch-scchzehnK-Zähler ein Überlaufsignal erzeugt, wird der im Integrator aufgeladene Signalpegel im Komparator 58 mit Referenzsignalen verglichen, die eine Schwelle festlegen. Dieser Vergleich

so wird durch einen Impuls eingeleitet, der von einem mopostabilen Multivibrator 60 am Ausgang des »teiledurch-sechzchn«-Zählers erzeugt wird, wobei eine »Eins« oder eine» Null« erkannt wird, wenn immer dieser Vergleich anzeigt, daß das im Integrator aufgelaufene Signal außerhalb des Störsignalfensters im positiven bzw. negativen Sinne liegt. Wenn der Vergleich durchgeführt ist, wird der Integrator zur Vorbereitung für die nächste integration zurückgesetzt. Dies wird durch ein verzögertes Signai, das über eine Verzögerungsschaltung 62 vom monostabilen Multivibrator 60 abgeleitet wird, in Gang gesetzt.

Nachdem nun die konzeptuellen Elemente des Übertragungssystem beschrieben sind, muß die besondere Aufmerksamkeit auf die Erkennungs-Algorithmen gerichtet werden, denn von ihnen hängt das erfolgreiche Arbeiten des Systems ab.

Das Erfordernis für genauen Nachweis rührt vcn der Tatsache her, daß der Signalstrom dem normalen Pha-

L i VJ Ot O

senstrom überlagert wird. Obgleich die Signalgcbung bei Spitzenenergiepegcln in der Größenordnung von IO kW stattfindet, werden diese Signale einer Stromwelle aufgeprägt, die einen Laststrom, aufweisen mag, der 20 MW auf drei Phasen entspricht. Es ist selbstverständlich, daß ein Fcastellungsschcma verwendet werden muß, welches Signale ansammelt und zu gleicher Zeit Beiträge zurücKweist, die dem normalen Phasenstrom entsprechen, der elektrische Lasten im Verbrauchersystem versorgt. Das Erkennungsschema der vorliegenden Erfindung vollbringt diese Aufgabe. Der für den Erkennungs-Algorithmus gewählte Richtungssinn der Integration ist derart, daß die im Integrator 54 während der ersten Halbpcriode gespeicherten Signale während der nächsten Halbpcriode weitgehend gelöscht werden. Dies ist eine Folge der Tatsache, daß der größte Teil des Phasenstroms zur Versorgung der elektrischen Lasten dient, die vom Versorgungssystem gespeist werden, und uaS die Siromweiienform recht symmetrisch ist. Die Anforderungen an den dynamischen Bereich des Integrators werden durch diese annähernde Löschung beträchtlich verringert, ein Gesichtspunkt, der das Problem der Entwicklung einer Schaltung von hoher Präzision bemerkenswert verringert. Der dynamische Bereich des Integrators wird ebenfalls durch die Verwendung von Integrationsintervallen, die einen kleinen Bruchteil einer halben Periode der Leitungsfrequenz ausmachen, reduziert; dies ist bei der Signalgcbung entsprechend den in den Fig. IA und 2Cdargestellten Mustern mit den darin gezeigten Erkennungsalgorithmen festzustellen.

Während nun die Auswirkungen der Integration über aufeinanderfolgende Halbperioden die Tendenz zu löschen haben, soweit es das gesamte im Integrator ausgelaufene Signal betrifft, kann nicht erwartet werden, daß diese Löschung exakt ist, da nicht anzunehmen ist. daß die Strornweüenform in der sinsrs Polarität genau spiegelbildlich zu der um eine Halbpcriode vorausgegangen ist. Es muß jedoch bemerkt werden, daß in der zweiten Periode eines jeden Periodenpaares, auf welches die Erkennungs-Algorithmen angewendet werden, die Integration gegenüber dem κ/chtungssinn in der ersten Periode den entgegengesetzten Sinn hat. Folglich werden sich am Ende der zweiten Periode die Bestandteile des normalen Phasenstroms in den beiden Halbsinuswellen der positiven Polarität genau gelöscht haben und die Bestandteile des Normalphasenstroms in den beiden Halb-Sinuswellen der negativen Polarität werden sich ebenfalls genau gelöscht haben, lediglich vorausgesetzt, daß sich die Wellenform des Normalphasenstroms von Periode zu Periode wiederholt. Dieser Schluß gilt ungeachtet der Wellenform, lediglich vorausgesetzt, daß diese periodisch mit der Netzfrequenz (oder deren Oberwellen und einigen ihrer Subharmonischen für den bevorzugten Erkennungs-Algorithmus) ist. An diesem Punkt ist der Vorteil zu erkennen, der darin liegt, das Periodenpaar zum Vergleich zu wählen, das benachbart ist. wie in den F i g. IC und 2C. da nur in diesem Fall der gleiche Integrator der ganzen Folge von Periodenpaaren dienen kann (unter Annahme einer Wiederholung der Muster von den F i g. IC und 2C).

Beim Herausziehen der Nachricht aus der zusammengesetzten Welle, die aus Signalstrom und vom Signalsirom überlagerten Phasenstrom besteht, der die Verbraucher des Systems beliefert, vergleicht der brkennungs-AIgorilhmus spezifische Bereiche der einen Periode mit den entsprechenden Bereichen einer Nachbarperiode derart, daß das Signal aufgebaut wird, während der Hintergrund'trom. der zur ständigen Last gehört, vernachlässigbar wenig dazu beiträgt.

Es sollte bemerkt werden, daß diese Art des Nachweises in deutlichem Gegensatz zu anderen Erkennungsvorrichtungen steht, die zum Feststellen von Strommodulation vorgeschlagen worden sind. Die vorliegende Lösung kann bei Bitraten von zumindest der Hälfte der Netzfrequenz arbeiten. Angenommen, daß im Beispiel der hier zur Diskussion stehenden bevorzugten Ausführungsform das Zwci-Periodcn-Bitmuster viermal wiederholt wird, so sind jedem Bit acht Perioden zugeordnet als ein guter Kompromiß zwischen Signalpegel und Bitratc.
Damit die Beiträge der Netzfrequenz und ihrer Obcrwellen sich exakt löschen, ist es selbstverständlich unbedingt nötig, daß die Löschungsintcrvalle genau dieselbe Dauer und relative Stellung in der Periode haben. Dies kann durch Auszählen der Ausgangssignale eines Hochfrcqucnztaktgcbers bewerkstelligt werden. Es sollte jcdoch bemerkt werden, daß dieser Taktgeber lediglich eine gute Kurzzeit-Stabilität aufzuweisen braucht, da in den Fig. IC und 2C der Vergleich auf der Basis von einer Periode zur nächsten gemacht wird.

Wenn die nach außen gerichtete Signalgcbung die Nulldurchgänge der Spannungswclle der Netzstromleitung in einem Muster verzerrt, das dem nach innen gerichteten Empfänger bekannt ist, dann kann das betroffene Vergleichspaar im nach innen gerichteten Erkennungs-Algorithmus unterdrückt oder kompensiert wer-

jo den, um nach innen gerichtete Transparenz zu erhalten. Die Hauptstörsignalqucllc. die auch bei perfekter Anwendung des Erkennungs-Algorithmus nicht beseitigt werden kann, ist mit dem Schalten von Lasten im Netz verbunden. Das Nachweissystem ist dafür ausgelegt, Si-

J5 gnalströmc in Anwenscnhcit von viel größeren Spitzenströmen, die beim Schalten von Lasten auftreten, zu

Crivvuncn. L/IC5 Wiru tCiiinrciSc uürCii u3a rCiüiiV spate

Anlegen der signalgcbendcn Last in die Halbsinuswellc der Spannungswelle, wie in Fig. IC erreicht.

Gesteuerte Siliziumgleichrichter stellen die am wenigsten kostenaufwendigen und zufriedenstellendsten Vorrichtungen dar. die gegenwärtig zum Schalten der signalgcbcnden Lasten verfügbar sind. Sind sie einmal gctriggert. bleibt der leitende Zustand bestehen bis der Strom zu fließen aufhört. Dies geschieht bei ohmscher Belastung, wenn die Spannungsweüe gegen Null geh!. So ist gegenwärtig das einzige praktische Mittel zum Erzeugen von Signalen von kurzer Dauer (wie es für die in Fig. IC dargestellte Signalgebung erforderlich ist)

so das Triggern der gesteuerten Siliziumgleichrichter spät in der Halb-Sinuswcllc der Spannungswellc. Der Stromimpuls, der bei solcher Signalgcbung erzeugt wird, ist im wesentlichen dreieckig und geht mit wachsender Zeit gegen Null.

Die Ansammlung des Signals im Integrator ist der Dauer des Erkennungs-Algorithmus direkt proportional. Jedoch tritt das Schalten der meisten Lasten auf einer Verteilerleitung (beispielsweise für Motoren, Heizwiderstände usw.) statistisch auf. So läßt eine Verlängerung der Dauer des Erkennungs-Algorithmus das Signal/Rausch-Verhältnis anwachsen. Die bevorzugte Dauer für einen Abtast-Algorithmus sind acht Perioden dereOHz.

Die optimale Fensterbreite und deren Lage hängt von

6} der Art der Einschwingströme ab, die zum Rauschpegel beitragen (d. h. kapazitiv, ohmsch oder induktiv), der Auswirkung der den Leistungsfaktor verbessernden Kondensatoren auf die Anstiegsflanke des Signalstroms.

und jenen Charakteristiken der Netzstromieiiung, welche eine Phasenverschiebung in der Spannung beim entfernten Seider gegenüber der Bezugsspannung am Empfänger verursachen.

Beispielsweise wird bei ohnischen Lasten de Strom im Normalbetrieb dem Stromimpuls des Senders entsprechen, nachdem die Siliziumgleichrichter gezündet haben, und bei Spannungsnull auf Null fallen. Da jedoch der Leistungsfaktor von Eins abnimmt (aufgrund der Rcaktanzbeiastungskomponenten) wird der Strom nicht länger Null beim Spannungsnull sein, und für jeden gegebenen Effektivstrom kann der Effektivwert des Stroms in Anwesenheit des Signalstroms während des Integraticnsfensters größer sein und das Signal/Rausch-Verhälinis kann verringert werden. Das Signal/Rausch- Verhältnis kann durch Verkürzen der Periode des Integrationsfensters verbessert werden, um mit dem Spitzenwert des Signalstroms zusammenzufallen.

Ein solcher Schluß ist eins Vereinfächun*⁷ der verhältnismäßig komplizierten Betrachtungen, die den Nach- wciswirkun^igrad beeinflussen. Dies rührt von der Tatsache her, daß die Wellenform der dreieckigen Signalgebungswelle nicht über das ganze Netz aufrecht erhalten wird. Die Impedanz¹ der Energieleitung und die Streureaktanz des Verteiler-Transformators haben die Tendenz, die Anstiegsrate des Signals zu verringern und eine Phasenverschiebung einzuführen. Wenn Kondensatorblöcke im Netz in der Nähe des Punktes angeschlossen sind, wo die Signalgehungslast liegt, tendieren diese Kondensatoren dazu, den während der ansteigenden Flanke des Signalstroms nötigen Strom zu liefern.

Die praktischere Methode für die Behandlung eines gegebenen Netzes, in dem Sender an verschiedenen Stellen über die Länge des Netzes angeordnet sein können und in dem Kondensatorblöcke bei Bedarf ab- und eingeschaltet werden, läßt sich durch die Anordnung einer Vielzahl von Empfängern mit unabhängigen Integrationsfenstern verwirklichen.

Wenn diese Praxis übernommen wird, werden von allen angeschlossenen Empfängern die am besten geeigneten Daten zur Verarbeitung auf ihren Informationsgehalt erhalten.

Insgesamt kann festgestellt werden, daß aus den verschiedensten Gründen das kürzestmögliche Signalge-

g gg

bungsintervall das beste ist. Dies ermöglicht im Falle der in Fig. IC dargestellten Signalgebung einen höheren Leistungspegel während des Signalgebungsintervalls, ohne die zulässigen Verlustgrenzen der signalgebenden Last und der gesteuerten Siliziumgleichrichter zu über gnalströme einen weitaus größeren Anteil des Gesamtstroms ausmachen.

Es sollte bemerkt werden, daß es möglich ist, ohne sich vom Geist und der Lehre der vorliegenden Erfindung 7U entfernen, bei den verschiedenen Ausführungsformen die Bezeichnung »Nulleiterstrom« für die Bezeichnung »Phasenstrom« einzusetzen. Demgemäß soll die hier benutzte Bezeichnung »Phasenstrosr.« auf die Bezeichnung »Nulleiterstrom« ausgedehnt werden. Jede von den beiden in dieser Beschreibung benutzten Bezeichnungen ist in der allgemeinen Bezeichnung »Leiiungsstrom« enthalten.

Außerdem ist es möglich, im Mittelleiter drei gleichzeitige Übertragungen zu empfangen, eine in jeder Phase, in der Art wie es in Fig. IC (oder IA oder IB) dargestellt ist.

Wenn der in Fig.2C dargestellte Erkennungs-Algorithmus bei der Signalwellenform aus Fig. IC verwendet wird, wird kein Signal aufgefunden werden, da die Integrationsintervalle völlig außerhalb der Intervalle liegen, in denen die Signale erzeugt werden. Es ist richtig, daß die Eigenschaften des Encrgieleiters die Ursache für die Verzerrung des Signalimpulses sind, jedoch kann das für die F i g. 2C verwendbare Integrationsinterval'i in ausreichendem Maß über dem Nulldurchgang liegen, so daß als Folge der Signalgebung in der in Fig. IC beschriebenen Art kein Signal aufgefunden wird.

Desgleichen wird im Integrator kein Nutzsignal gespeichert werden, wenn der Erkennungs-Algorithmus, der für die Fig. IC verwendbar ist, auf das Signal der F i g. 2C angewendet wird. In diesem Falle liegt das Signal während der ganzen Integrationsperiode in allen Perioden vor und sein Beitrag hebt sich am Ende des Erkennungs-Algorithmus auf.

Auf diese Weise sind die Signalbilder der F i g. IC und 2C Beispiele für Signale, die sich gegenseitig überhaupt nicht stören und die beiden Vorrichtungen für nach innen gerichtete Signalgebung können gleichzeitig benutzt werden.

Die primäre Verwendung der beiden transparenten Signalgebungsvorrichtungen ist die Übermittlung von nicht fest vorgeplanten Nachrichten in Zeiten, während denen vorgcplante Übertragungen stattfinden. Es sind

schreiten. Ein wichtiges Merkmal bei dem Gebrauch von relativ kurzen Signalgebungsintervallen ist die Möglichkeit, die Aufnahmefähigkeit für hohe Ströme der verhältnismäßig billigen gesteuerten Siliziumgleichrichter auszunutzen. Dies ermöglicht die Erzeugung von sehr hohen Signalpegeln mit Elementen, die nur niedrige Kosten verursachen, jedoch werden dem Ausmaß, in dem eine Signalwiedergewinnung durch Konzentrieren des Signals auf ein kurzes Intervall verbessert werden kann, durch die Eigenschaften der Speiseleitung Grenzen gesetzt

Die meisten Speiseleitungen sind in Sternschaltung angeschlossen. In diesem Fall tritt Signalgebungsstrom sowohl im Mittelleiter als auch in der Phase auf. Ein Vorteil, der durch Empfang im Mittelieiter erreicht werden kann, ist eine Verringerung der Anforderungen an den dynamischen Bereich des Integrators, da bei gut ausgeglichenen Lasten eine kleine Amplitude des NuSlleiterstroms erwartet werden kann und daher die Si- für die Durchführung dieser Aufgabe andere Vorrichtungen vorgeschlagen worden und sie werden hier zusammengefaßt.

in den Fig. IC und 2C sind die zu vergleichenden Periodenpaare als aufeinander folgende Perioden darll d id

gestellt und es wird vorausgesetzt, daß aufeinander folgende Bits der fest eingeplanten nach innen gerichteter. Nachricht in unmittelbarer Folge erscheinen werden. Es kann jedoch auch vorgesehen werden, daß das Format einer fest eingeplanten Nachricht von festgesetzter Länge eine vorbestimmte Lücke aufweist, in welcher keine fest eingeplante Nachricht übermittelt wird. In diesem Falle ist es möglich, während der Lücke nicht fest eingeplante Nachrichten zu übertragen und die gleiche Nachweisvorrichtung für den Empfang sowohl

bo der fest eingeplanten als auch der nicht fest geplanten Nachrichten zu verwenden, vorausgesetzt, daß die fest eingeplanten und die nicht fest eingeplanten Nachrichten die gleiche Synchronisation auf der zweiten Ebene haben.

Der Hauptnachteil dieses Systems ist daß die für die fest eingeplanten Nachrichten benötigte Zeit langer wird und die Zeit, die nötig ist, um jede nicht fest eingeplante nach innen gerichtete Übertragung durchzufüh-

ren, langer sein wird als im Idealf ai!.

Wenn jedoch in den Phasen nachgewiesen wird, ohne daß gleichzeitig fest eingeplante Übertragungen auf den verschiedenen Phasen gesendet werden, dann bleibt noch die Möglichkeit der Übertragung von nicht fest eingeplanten Nachrichten von Punkten aus, die mit dreiphasigem Strom bedient werden, es bedarf nur des kleinen Hilfsmittels, daß auf allen drei Phasen gleichzeitig derartige Übertragungen, wie sie in Fi g. IC dargestellt werden, durchgeführt werden. In diesem Falle werden auf den beiden Phasen, auf denen kein fest eingeplanter Verkehr herrscht, identische Nachrichten empfangen werden, und auf der anderen Phase wird eine sinnentstellte Nachricht eintreffen. Hierdurch wird es möglich.

lagen wird wegen der inneren Impedanz des Transformators und der der Leitung zu einem Abfall der Versorgungsspannung kann zu einem Rackern bei der Beleuchtung mit Glühbirnen und zu einem Flimmern auf dem Bildschirm von Fernsehgeräten führen.

Das in Fig. IC dargestellte Lastmuster kann diese Flackerprobleme verringern. Das Flimmern auf den Fernsehbildschirmen wird vermieden vorausgesetzt, daß die Belastung nicht die Spannungsspitzen reduziert; dadurch daß die ohmsche Last spät im Halbzyklus (d. h. hinter der Spitze) der Spannungswelle angelegt wird, wird die Amplitudenspitze nicht gestört

Durch die Begrenzung des Stromsignals auf Intervalle, die spät im Halbzyklus der Spannungssinuswelle der

daß die nicht fest eingeplante Nachricht mit der Emp- 15 Netzstromleitung liegen, beispielsweise 145° bei einem

fangsausrüstung, die eigentlich für den Empfang fest eingeplanter Nachrichten bestimmt ist, erkannt werden kann, jedoch wird die fest eingeplante Übertragung zu dieser Zeit verloren gehen.

gegebenen Siliziumgleichrichter von 8 Ampere, bleibt die Spannung über den größten Teil der Periode unverzerrt und bleibt besonders in Bereichen, wo die Spannung hoch ist, unverzerrt. Als Folge davon wird die

Wenn innerhalb der Verteilungsleitung keine gleich- 20 Widerstandsheizung einer Glühlampe, deren Helligkeit zeitigen Übertragungen auf den Phasen durchgeführt proportional zu einer höheren Potenz der Spannung ist, werden, dann können die drei Phasen (auf einein gerin- durch die spät in der Halbsinuswelle der Spannung aufgeren als dem Übertragungspegel) dazu verwendet tretende Belastung wenig beeinflußt; demgemäß werden. Daten von Verteiler-Unterstationen zu zentra- stammt geringfügiges Flackern vom Anlegen von BeIalen Unterstationen im Unterübertragungssystem zu 25 stungen mit niedriger Impedanz spät in der Halbsinusübermitteln. Insbesondere wenn eine Unterstation im welle. Wenn größere signalgebende Ströme verarbeitet

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Unterübertragungssystem drei Verteiler-Unterstation;n bedient, dann können die in jeder Verteiler-Unterstation ankommenden Daten einfach kopiert und an der Unterübertragungs-IJnterstation gesammelt werden. In diesem Falle ist eine Phase als Übertragungskanal jeder Verteiler-Unterstation zugeteilt, und es kann eine gleichzeitige Übertragung von Daten eintreten.

Fachleuten werden verschiedene Mechanismen zur Erstellung der Übertragungsbetriebsbereitschaft, deren 3} Aufgabe die Bestimmung ist, wann ein Sender im Falle einer angeforderten Antwortfolge senden soll, bekannt sein. Der folgende Vorschlag ist ein möglicher Weg der Realisierung einer derartigen Vorrichtung.

Die nach außen gerichtete Nachricht, die die sequen tielle Übertragung einleitet, gibt die numerische Adres werden sollen, sollten die Ströme später in der Strom-Spannungswelle eier Netzstromleitung auftreten, um eine Störung der Lasten der Kunden zu vermeiden.

Es ist jedoch möglich, Lasten mit niedriger Impedanz mit Hilfe von gesteuerten Siliziumgleichrichtern anzulegen, um die Last eine volle halbe Periode von 60 Hz lang unterstützen zu können, ohne daß ein Flackern auftritt, vorausgesetzt, daß es sich um eine Blindlast handelt

Im Falle, daß ein Kondensator vorhanden ist, sollte sich dieser in einem vorgeladenen Stadium befinden, wenn er mit der Spannung auf der Spitze der Spannungskurve verbunden wird. Wenn die Kondensatorspannung mit der Leitungsspannung übereinstimmt zu dem Zeitpunkt, an dem er angeschlossen wird, dann wird η ich; sofort Strom entnommen. Da die Leitungsspannung abfällt, fällt die Kondensatorspannung ebenfalls ab, was einen Stromfluß erfordert, der den höchsten Wert bei einem Spannungsnull erreicht; der Strom fließt

se der Stelle an, die mit der Übertragungsfolgc beginnen soll. Diese Adresse wird bei jedem Sender, von dem eine Antwort angefordert wird, in einen Zähler gegeben, und

der Zählstand in diesem Zähler wird dann in rcgelmäßi- 45 weiter bis am gegenüberliegenden Spannungsmaximum gen Intervallen, die einer vorbestimmten Zeit entspre- der Kondensator im entgegengesetzten Sinne voll aufchen, erhöht. Der Zählstand im Zähler wird mit der numerischen Adresse eines jeden Senders, jedes Mal

geladen ist. Zu diesem Zeitpunkt hört der gesteuerte Siliziumgleichrichter auf zu leiten und die Last wird entfernt, wobei der Kondensator in dem Sinne geladen den ist, verglichen. Wenn der Zählstand im Zähler mit 50 bleibt, der für die Verwendung bei der nächsten Signalder Adresse einer bestimmten Station übereinstimmt, gebung der richtige ist. Diese Art der Belastung läßt die

wenn der Zählstand um ein Inkrement verändert wor-

dann wird diese Station mit der Sendung beginnen. Durch dieses einfache Hilfsmittel ist es möglich, die aufeinanderfolgenden Übertragungen von einer Anzahl von nacheinander numerierten Stationen zu ordnen. Wenn eine Station mit einer bestimmten Nummer von der adressierten Gesamtheit entfernt wird (beispielsweise durch Verlegung auf eine andere Energieleitung), dann tritt in einer in dieser Art fest eingeplanten Übertragungsfolge eine Lücke auf.

Wenn Übertragungsfolgen eingeleitet worden sind und wenn dann an einer Station, die mit ihrer Übertragungsfolge an der Reihe wäre, der Strom ausfällt, dann ist es erwünscht, daß die Übcrtragungsfähigkcit an solchen Stellen, wo der Strom verlorengeht, gesperrt wird, damit einander überlappende Übertragungen vermieden werden.

Das Anlegen von ohmschen Lasten in den Kundcnan-

Spannungsspitze unverändert und verursacht relativ geringes Flackern, da die hohe Stromentnahme nahe am Spannungswert Null auftritt, wenn die Glühlampe wc-

ss nig beheizt wird. Es ist zu bemerken, daß diese Art vor Signalgebung nicht zu einem Energieverbrauch führt und gleichfalls unter Verwendung einer Induktivität anstelle eines Kondensators durchgeführt werden kann. In der vorausgegangenen Diskussion wurde die Syn chronisation auf der zweiten Ebene, die zur Unterschei dung von »Einsen« und »Nullen« benutzt wird, von Vor richtungen durchgeführt, die außerhalb der Krfindunj, liegen. Ms besteht jedoch die Möglichkeit, die notwendi ge Synchronisation auf der zweiten Ebene mit Hilfe de:

Signalmusters an sich durchzuführen. Dies ermöglich die Erzeugung von »Merkern« für die Durchführung einer »Einser«-Codierung oder von Mustern für binare ternilre oder höhere Codicrungs-Syslcmc.

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Zu diesem Fall wird eine Anzahl von Empfängern auftreten kann, was ein Mittel zur Realisierung von Coaufgesteüt, um sich an alle möglichen Starts für das nach des mit anderen Code-Basen als Eins ist Innen gerichtete Signal anpassen zu können. Das für die Vielleicht sind die Wahlmöglichkeiten, die es für die

Darstellung eines »Merkers« verwendete Muster ist Bedingungen der verschiedenen Merkermuster gibt, die dann von solcher Struktur, daß sich das Signal nur in 5 erkannt werden und mit der gleichen Erkennungsausdem Empfänger aufbauen wird, der mit der geeigneten Stauung in Synchronismus von hohem Kontrast auf der zweiten Synchronisationsebene versehen ist mit Bezug zweiten Ebene gebracht werden können, weniger offenauf das übertragene Muster. In jenen Empfängerdctek- sichtlich. Ein Beispiel für ein weiteres Merkerbild, das toren, die nicht diese passende zweite Synchronisations- mit der Erkennungsausstattung verarbeitbar ist, die für ebene aufweisen, liegt das bei der Ausübung des Erken- to die Auffindung des kurzen Merkers, der durch BeIanungs-Algorithmus aufgelaufene Signal in dem Bereich stung der Zyklen 1, 4, 6, 9, 13, 16, 18 und 21 erzeugt unter der Erkennungsschwelle. wurde, verwendet wurde (F i g. 7A) ist das Muster, das

Bei der Realisierung eines selbstsynchronisierenden durch Belasten der Zyklen 4, 6, 9, 21, 24, 26 und Systems gibt es eine Anzahl von Wahlmöglichkeiten. erzeugt wurde. Dieses letztere Muster wird als ein »lan-Das in Fig. 7A dargestellte Signalmuster ist für eine is ger Merker« in Fi g. 7B bezeichnet;das Auffinden eines annehmbare Lösung repräsentativ. Dieser Merker kann »langen Merkers« wird erkannt, wenn ein Halb-Merker leicht erkannt werden als Impulse, die auf den Halbpe- in einem Kanal nach dem Auffinden des antigen HaIbrioden auftreten und mit den angegebenen Zahlen iden- Merkers in dem Kanal, der auf der zweiten Ebene syntifiziert werden. Diese Impulse werden als positiv in chronisiert ist, vier Perioden von 60 Hz froher aufgefun-Halbperioden mit ungeraden Zahlen, wo die Kurve Ober 20 den wird.

der Achse iicgi, und üb negativ in den geradzahligen Es soiiic bemerkt werden, daß die übertragung von

Halbperioden angesehen. Digitalinformation über Energieleitungen bei den be-

Fig. 7B übernimmt diese Übereinkunft bei der Be- schriebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen in keizeichnung dieses Merkermusters (welches dort als ein ner Weise den ursprünglichen beabsichtigten gleichzeikurzer Merker bezeichne: ist). Die verschiedenen Start- 25 tigen Gebrauch des Verteilersystems beeinflußt. Obmöglichkeiten für die Detektoren sind unterhalb dieser wohl die Erfindung mit den Bezeichnungen für elektri-Bezeichnung des Merkers mit den Erkennungs-Algo- sehe Starkstromleitungen beschrieben worden ist, könrithmen, die ein jeder ausführen wird, angezeigt Alle nen die grundlegenden Strom-Signalgebungs-Konzepte Signalgebungsgeräte sind mit der Energieleitung in sol- für andere Leitungen verwendet werden, die eine Wechsher Polarität verbunden, daß der anfängliche Lastim- 30 selspannung führen.

puls beständig zu einem Stromimpuls der gleichen PoIa-

rität auf einer spezifischen Phase führt Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Jier von den verschiedenen Detektoren aufgespei-

cherte Signalpegel wird für jeden der drei Zyklen des Erkennungs-Algorithmus angezeigt. Die Ausführung des Erkennungs-Algorithmus besteht wiederum aus dem Vergleich von entsprechenden Teilen von Halbpcrioden- Paaren; für das in Fi g. 7A dargestellte Merkermuster wäre eine zufriedenstellende Basis für einen solchen Vergleich 1 zu 3; 2 zu 4; 5 zu 7; 6 zu 8; use. dieser Signalpegcl ist einfach die Summe, die sich beim Addieren oder Subtrahieren von 1 ergibt, je nachdem ob das den Integruticnssinn bezeichnende Vorzeichen und das Vorzeichen für den Impuls gleich oder entgegengesetzt sind.

Es wird beobachtet werden, daß beim Abfühlen dieses kurzen Merkers der Empfänger mit der richtigen zweiten Synchronisationscbcnc in zwei aufeinanderfolgenden Abtastperioden +4 speichert, dies steht im Gegensatz zum Fall der Empfänger, die nicht die richtige so zweite Synchronisationsebene aufweisen und deren Summen nach dem Negativen hin gehen, wenn sie jedoch positiv sind, ist der Signalpegel nur +1 und dies tritt nur in einem Zyklus des Erkennungs-Algorithmus für einen Detektor auf.

Der große Gegensatz zwischen der Arbeitsweise des Detektors mit der richtigen zweiten Synchronisationsebene und den anderen Detektoren ermöglicht es, ein identifizierbares Merkmal dieses Merkers aufzustellen, wodurch einer spezifischen Periode aus der Perioden· reihe der Spannungswelle eine eindeutige Identität zugeordnet werden kann. Eine solche Identifikation kann zur Übermittlung von Information in einem Einser-Code oder anderen leistungsstarkeren Codes verwendet werden.

Es kann desgleichen die Tatsache zunutze gemacht werden, daß das Erkennen von aufeinanderfolgenden Merkern in einem besonderen Muster von Empfängern

Claims

Patentansprache:

1. Verfahren zum Obertragen von Nachrichten Ober Netzstromleitungen, die von der Netzspannung beaufschlagt sind und auf denen zu wenigstens einem Verbraucher Strom fließt, wobei entsprechend den zu übertragenden Nachrichten ein vorgegebenes Muster an Signalströmen durch Zu- und Abschaltung wenigstens eines als Sender wirkenden Verbrauchers synchron mit der Netzspannung auf der jeweiligen Netzstromleitung erzeugt und im Empfänger durch die Abtastung des Ober die Netzstroraleitung fließenden Stroms erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster der Signalströme mit einem Algorithmus ausgewertet wird, nach dem synchron zum Beginn des Musters die in den verschiedenen Netzspannungshalbperioden enthaltenen Signalströme auf ihren Richtungssinn geprüft werden, wobei für jeden Signalstrom in bezug auf den Beginn des Musters eine der beiden möglichen Stromrichtungen vorab nach Maßgabe des vorgegebenen Musters festgelegt ist und jeder der auftretenden Signalströme nur bei Obereinstimmung mit der vorgegebenen Stromrichtung weiterverarbeitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalströme integriert werden und daß das Integral am Ende des Algorithmus mit einer vorgegebenen Schwelle verglichen wird.

3. Verfahren, bei dem Signalströmc während mindestens zweier Perioden der f-'etzspannung erzeugt werden, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signalstrom wahrer»· mindestens einer Halbperiode einer jeden Polarität der Netzspannung der Nctzstromwelle hinzugefügt wird.