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Isoliereinrichtung zur Licht- oder Mikrowellenüber-
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tragung Die Erfindung bezieht sich auf eine Isoliereinrichtung zur
Licht- oder Mikrowellenübertragung durch-ein elektrisches Hochspannungsfeld mit
mindestens einem zur Licht- oder Mikrowellenübertragung geeigneten Leiter.
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Bei einer bekannten Isoliereinrichtung dieser Art zur Lichtübertragung
(DE-PS 20 34 884) besteht der Leiter aus mindestens einem zur Lichtübertragung geeigneten
Glasfaserbündel, das in einem aus Faserstoffen bestehenden Strunk enthalten ist.
Der Strunk ist von einer Kunststoffumhüllung mit Schirmen umgeben. Die bekannte
Isoliereinrichtung kann beispielsweise dazu verwendet werden, von einer hochspannungsseitigen
Lichtquelle ausgehende Lichtstrahlen auf Erdpotential zu übertragen, wobei die Lichtstrahlen
entsprechend einem auf Hochspannungspotential erfaßten Meßwert, z. B. einem Strom
in einem Hochspannungsleiter, moduliert sein können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Isoliereinrichtung
mit einem zur Licht- oder Mikrowellenübertragung
geeigneten Leiter
so zu verbessern, daß an ihr eine der Hochspannung proportionale Spannung abgegriffen
werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe trägt eine Isoliereinrichtung der eingangs
beschriebenen Art erfindungsgemäß einen Überzug aus Widerstandsmaterial, der mit
seinem einen Ende an Hochspannungspotential und mit seinem anderen Ende an Niederspannungspotential
angeschlossen ist; der Überzug ist an dem einen Ende mit einem Spannungsabgriff
versehen.
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Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Isoliereinrichtung besteht
darin daß allein durch einen über zug aus Widerstandsmaterial die Möglichkeit geschaffen
ist, auf der Hochspannungsseite eine Spannung abzugreifen. Ein besonderer Spannungsteiler
ist bei Verwendung der erfindungsgemäßen Isoliereinrichtung also nicht erforderlich,
wenn auf Hochspannungspotential eine von der Hochspannung abhängige Spannung abgegriffen
werden soll.
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Der Spannungsabgriff an der erfindungsgemäßen Isoliereinrichtung erweist
sich unter anderem dann vorteilhaft, wenn auf Hochspannungspotenial angeordnete
elektronische Schaltungseinheiten mit Betriebsenergie zu versorgen sind. Bisher
ist diese Aufgabe dadurch gelöst worden ("Electronics", 1965, Seitens bis75), daß
eine Einrichtung zur Betriebsspannungsversorgung über einen Sättigungsstromwandler
aus dem Strom durch einen Hochspannungsleiter und über einen ohmschen Spannungsteiler
mit einer der SochspannungZproportionalen Größe gespeist worden ist. Dieser zusätzliche
ohmsche Spannungsteiler kann bei Verwendung der erfindungsgemäßen Isoliereinrichtung
entfallen, wenn an den Spannungsabgriff mit einem Eingang eine auf Hochspannungspotential
angeordnete
Einrichtung zur Betriebsenergieversorgung angeschlossen ist. Die erfindungsgemäße
Isoliereinrichtung dient dann nicht nur zur Licht- oder Mikrowellenübertragung,
sondern wird zusätzlich zur Sicherung der Betriebsenergieversorgung auf Hochspannungspotential
durch ihren Überzug aus Widerstandsmaterial ausgenutzt.
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Der Spannungsabgriff am Überzug der erfindungsgemäßen Isoliereinrichtung
ist jedoch nicht nur für die Versorgung mit Betriebs energie auf Hochspannungspotential
vorteilhaft, sondern bietet auch zur Messung der Hochspannung Vorteile. Wird nämlich
gemäß einer Weiterbildung der Erfindung an den Spannungsabgriff eine Spannungs-Meßeinrichtung
angeschlossen, deren Ausgang mit einer der Isoliereinrichtung vorgeordneten Sendeeinrichtung
für Licht oder Mikrowellen auf Hochspannungspotential verbunden ist,~dann läßt sich.die
HochsDannunz ve h nismäßig genau erfassen. So kann auf diese Weise die Spannung
an einem Hochspannungsleiter eines Mehrphasen-Systems unabhängig von irgendwelchen
Kurzschlußfällen mit relativ großer Genauigkeit erfaßt werden. Dies ist darauf zurückzuführen,
daß im Falle eines Kurzschlusses zwischen den Phasen eines Mehrphasen-Systems am
hochspannungsseitigen Ende der Isoliereinrichtung keine nennenswerte Potentialverschiebung
eintritt.
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Es erscheint verständlich, daß an den Spannungsabgriff des Überzuges
der erfindungsgemäßen Isoliereinrichtung nicht nur eine Einrichtung zur Betriebsenergieversorgung
oder nur eine Spannungs-Meßeinrichtung angeschlossen werden kann, sondern daß beide
Einrichtungen gleic'nzeitig mit dem Spannungsabgriff verbunden sein können Dies
ermöglichtes, die Spannungs-Meßeinrichtung mit einem Analog-Digital-Umsetzer zu
versehen, dessen Betriebsenergie dann von der Einrichtung zur Betriebsenergieversorgung
über die am Spannungsabgriff abgegriffene
Spannung sichergestellt
wird.
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Zur Erläuterung der Erfindung ist in Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Isoliereinrichtung in schematischer Darstellung im Rahmen
einer Strommeßeinrichtung wiedergegeben und in Fig. 2 ebenfalls schematisch die
erfindungsgemäße Isoliereinrichtung in einer Anordnung zur Spannungsmessung gezeigt.
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Die in Fig. 1 dargestellte Isoliereinrichtung 1 enthält als Leiter
zur Lichtübertragung ein strichliert dargestelltes Glasfaserbündel 2, das in einer
schlauchartigen Kunststoffumhüllung 3 eingebettet ist. Die Kunststoffumhüllung 3
ist mit einen Überzug 4 aus Widerstandsmaterial versehen.
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Die Isoliereinrichtung 1 ist in einem Hochspannungsfeld zwischen einem
Hochspannungsleiter 5 und einer Empfangseinrichtung 6 auf Niederspannungspotential
angeordnet.
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Der Isoliereinrichtung 1 ist auf Hochspannungspotential eine Strom-Meßeinrichtung
7 vorgeordnet, die aus einem Stromwandler 8 und einer Meßwerterfassungseinrichtung
9 besteht. Die Meßwerterfassungseinrichtung 9 enthält unter anderem eine der besseren
Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte Lichtquelle, von der entsprechend dem
mittels des Stromwandlers 8 erfaßten Strom J im Hochspannungsleiter 5 moduliertes
Licht in die Isoliereinrichtung 1 bzw. das Glasfaserbündel 2 eingespeist wird.
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In der niederspannungsseitigen Empfangseinrichtung 6 wird das Licht
von einer nicht dargestellten Fotozelle aufgenommen und in und in einer ebenfalls
nicht dargestellten Einrichtung demoduliert, so daß an Ausgangsklemmen 10 und 11
ein Strom abgreifbar ist, der dem Strom J durch den Hochspannungsleiter 5 entspricht.
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Die Meßwerterfassungseinrichtung 9 ist beispielsweise in einem Metallgehäuse
12 untergebracht, das über eine Verbindungsleitung 13 an den Hochspannungsleiter
5 angeschlossen ist. Über eine weitere Verbindungsleitung 14 ist auch der Überzug
4 am hochspannungsseitigen Ende 15 der Isoliereinrichtung 1 mit dem Metallgehäuse
12 verbunden, so daß an diesem Ende 15 Hochspannungspotential ansteht. An seinem
anderen Ende ist der Überzug 4 mit dem beispielsweise geerdeten Gehäuse der Empfangseinrichtung
6 über eine zusätzliche Verbindungsleitung 16 verbunden.
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An dem einen Ende 15 der Isoliereinrichtung 1 ist am Überzug 4 ein
Spannungsabgriff 17 vorgesehen, an den eine Einrichtung zur Betriebsenergieversorgung
18 mit Eingängen 19 und 20 angeschlossen ist. Weitere Eingänge 21 und 22 der Einrichtung
18 sind an einen Sättigungsstromwandler 23 angeschlossen. Über Leitungen 24 und
25 wird von der Einrichtung 18 Betriebsenergie an die Meßwerterfassungseinrichtung
9 abgegeben.
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Durch den Spannungsabgriff 17 am Überzug 4'ist sichergestellt, daß
auch bei einem Strom J vom Werte Null die Betriebsenergieversorgung für die Einrichtung
9 sichergestellt ist, weil dann infolge der an dem Spannungsabgriff 17 abgegriffenen
Spannung von der Einrichtung 18 eine ausreichende Betriebsenergie zur Verfügung
gestellt wird.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich hinsichtlich
der Ausbildung der Isoliereinrichtung 1 nicht von dem nach Fig. 1. Die Isoliereinrichtung
1 ist an ihrem einen (hochspannungsseitigen) Ende 15 wiederum mit einem Spannungsabgriff
17 versehen. Am Spannungsabgriff 17 liegt jetzt jedoch nicht nur eine Einrichtung
18 zur Betriebsenergieversorgung, sondern auch eine
Spannungs-Meßeinrichtung
30 mit ihren Eingangsklemmen 31 und 32. Die Spannungs-Meßeinrichtung 30 kann einen
Analog-Digital-Umsetzer enthalten, dessen Betriebsenergie über Leitungen 33 und
34 von der Einrichtung 18 zur Verfügung gestellt wird.
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Ausgangsseitig ist die Spannungs-Meßeinrichtung 30 mit beispielsweise
einer optischen Sendeeinrichtung 35 verbunden, die beispielsweise eine nicht dargestellte
Lichtquelle enthalten kann. Diese Lichtquelle ist dem Glasfaserbündel 2 gegenüber
angeordnet und sendet ihr Licht durch das Glasfaserbündel 2 zu einer niederspannungsseitigen
Empfahgsseinrichtung 36, in der das Licht demoduliert wird; an Ausgangsklemmen 37
und 38 steht dann eine Spannung an, die der Spannung zwischen dem Hochspannungsleiter
5 und Erdpotential proportional ist.
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Mit der Erfindung wird eine Isoliereinrichtung zur Licht oder Mikrowellenübertragung
durch ein elektrisches Hochspannungsfeld vorgeschlagen, an der sich infolge eines
Überzuges aus Widerstandsmaterial eine der Hochspannung proportionale Spannung abgreifen
läßt.
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4 Ansprüche 2 Figuren