DE2817930C2 - Schaltungsanordnung zur Überprüfung einer Fernmeldeleitung auf Fehlerpotential - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches t. Eine derartige Schaltungsanordnung zum Erkennen von Fremdspanp.ungseinflüssen auf Fernmelde-, insbesondere Fernsprechleitungen ist bekannt aus der DE-AS 28 119. Hier werden über eine Eingangsschaltung getrennte Auswerteeinrichtungen für Fremdwechselspannungen und parallel dazu für Fremdgleichspannung an die zu prüfende Fernsprechleitung angeschaltet, wovon nur die zur Auswertung der Fremdgleichspannung dienende Auswerteeinrichiung näher dargestellt !SL Wie aus dieser Darstellung hervorgeht, wird ein Operationsverstärker verwendet, der die auf den Adern der Fernmeldeleitung liegende Spannung mil einer Referenzspannung vergleicht Da diese Anordnung sehr ίο empfindlich ist, muß außerdem ein Zeitglied vorgesehen werden, damit keine fehlerhaften Störungsmeldungen abgegeben werden. Außerdem ist jeweils abhängig von der normalen Betriebsspannung einer Fernmeldeleitung die Referenzspannung individuell einzustellen, und es ist nicht möglich, auch noch eine zwischen den Adern auftretende Überspannung festzustellen.

E:ne weitere Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Leitung, insbesondere Fernmeldeleitung auf Stromfluß und Richtung des Stromflusses ist bekannt durch die DE-OS 26 13 597. Zur Ankoppelung an die Leitung wird hierbei ein Hall-Generator verwendet, dessen Ausgänge mit Operationsverstärkern verbunden sind. Diese Schaltungsanordnung dient im wesentlichen dazu, das Vorhandensein und die Polarität der Betriebsspannung auf einer Fernmeldeleitung festzustellen.

Beide Schaltungsanordnungen sind relativ aufwendig, und sie müssen in besonderer Weise an die Gegebenheiten der zu prüfenden Fernmeldeleitung angepaßt werden.

Große Entfernungen überbrückende Fernmeldeleitungen erfahren leicht eine Beeinflussung durch innerhalb oder außerhalb der Leitungsführung liegende Störquellen. Innerhalb der Leitungsführung liegende Störquellen können ihren Sitz in benachbarten Fernmeldeleitungen haben und ihren Einfluß entweder durch direkte Kontaktierung oder über eine Feuchtigkeitsverbindung oder gegebenenfalls auch durch induktives Übergreifen bei Signalisierungsvorgängen ausüben. Als außerhalb der Leitungsführung liegende Störquellen kommen vor allem energieführende Versorgungsleitungen in Betracht. Ihr Einfluß ist zumeist induktiv und gegebenenfalls noch kapazitiv.

In dem ersten Fall ist das Einwirkungsergebnis im wesentlichen das Auftreten einer sich konstant zwischen den Leitungsadern bzw. gegen Erde ausbildenden Gleichspannung oder vorübergehend auch einer Wechselspannung relativ niedrigen Wertes; im zweiten Fall kann das Einwirkungsergebnis das Auftreten einer relativ hohen Wechselspannung sein, wobei sich diese bei einer parallel zur Fernmeldeleitung geführten Versorgungsleitung in der Regel dann bei allen Adern eines Fernmeldeleitungszuges gleichphasig und gleichwertig gegen Erde ausbildet.

Da sich zum einen eine auf beide Leitungsadern einer Fernmeldeleitung gleichphasig auftretende Fehlerspannung kaum oder wesentlich weniger störend bemerkbar macht, als eine gegenphasig oder gegenpolig zwischen beiden Leitungsadern oder eine einzige Leitungsader und Erde ausbildende Fehlerspannung und zum anderen nur die innerhalb eines Fernmeldeleitungszuges liegenden Störquellen als echte Fehler leicht beseitigbar sind, wird man das Einwirkungsergebnis für innerhalb und außerhalb des Fernmeldeleitungszuges liegende Stör-

f>5 quellen unterschiedlich bewerten müssen.

Meßeinrichtungen, die alle Fehlerauswirkungen erfassen und die die Überschreitung von für die einzelne Fehlerart unterschiedlich festgelegten Grenzwerten

besonders ausweisen sollen, müssen in erster Betrachtung demzufolge so umschaltbar gehalten sein, daß bei der Anschaltung an eine Fernmeldeleitung alle vorhin aufgeführten Fehlermöglichkeiten leicht erfaßt werden können. Ist ein solcher mehrere Meßschritte erfordernder Meßvorgang nicht nur gelegentlich, sondern wiederholend und zudem für eine Fülle von Leitungen und möglichst mit durch eine Automatik gesteuertem Ablauf durchzuführen, dann kann dieses nur mit einem relativ großen Aufwand an jede notwendige Meßkombination ermöglichenden Umschaltmitteln erfolgen. Ein derartiges Vorgehen erfordeit aber, um zu keinem Fehlergebnis zu kommen, relativ lange Moßbeiegungszeiten, denn jedem einzelnen Meßvorgang muß eine ausreichende Zeitspanne zum Abklingen der durch die An- und Umschaltung hervorgerufenen Ausgleichvorgänge auf der zu messenden Leitung zugebilligt werden. Zur Zeitverkürzung zwischen die Einzelmessungen eingelegte Leitungsneutralisationen bringen hierbei keinen sonderlichen Vorteil, denn damit erhöht sich nur die Anzahl der notwendigen Umschaltvorgange.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Umschaltvorgänge völlig zu vermeiden und mit einer einzigen Meßanschaltung je Fernmeldeleitung die Überschreitung der für alle Fehlermöglichkeiten unterschiedlich gehaltenen Grenzwerte feststellen zu können.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale erreicht. Hiernach werden zwei einstellbar gehaltene Spannungsfühler so mit einer einen geerdeten Abgriff enthaltenden, als Spannungsteiler ausgebildeten, zwischen die Adern der zu messenden Fernmeldeleitung zu legenien Meßstrecke zusammengeschaltet, daß der im Fehlerfa!! je nach Fehlerart in unterschiedlicher Höhe und in unterschiedlicher Richtung fließende Strom als entsprechend zu bewertender Spannungsabfall erkannt werden kann. Dieses Erkennen erfolgt vorteilhaft durch eine beiden Fühlern gemeinsam dienende Auswerteeinrichtung.

Mittels eines Beispiels soll dieses Vorgehen verdeutlicht werden. In der Zeichnung ist eine an beiden Seiten offengehaltene Leitungsverbindung mit den beiden Adern a und b dargestellt. Auf der linken Seite der Adernpaarandeutung sind vier unterschiedliche Beeinflussung ausübende Störquellen FQi bis FQA eingezeichnet. Die sich an ihren Endpunkten m und η ausbildenden Störwerte können sowohl eine Gleichspannung beliebiger Richtung als auch eine Wechselspannung sein. Jede einzelne Quelle soll eine bestimmte Art der Störeinwirkung darstellen. FQ 1 steht für eine zwischen die Leitungsadern a, b geschaltete Störquelle, FQ2 und FQ3 geben die jeweils nur auf eine einzige Ader a oder bgegen Erde.Eauftretende Störeinwirkung wieder und FQA soll schließlich als Ursache für eine auf beiden Leitungsadern a sowie b gleichmäßig und in gleicher Richtung gegen Erde £ auftretende Störpotentialüberlagerung herhalten.

Am anderen Ende der Leitungsadern a und b sei zur Feststellung der von den Störquellen FQX bis FQA gelieferten Potentiale die erfindungsgemäße Meßanordnung angeschaltet. Diese Meßeinrichtung setzt sich im wesentlichen aus einer zwischen die Leitungsadern a und b gelegten, in der Mitte e geerdeten Widerstandsstrecke Rl. R2, R3, RA, an die an unterschiedlichen Abgriffspunkter. c. c und c. d zwei aus den Operationsverstärkern .SFl und SF2 besiehende Spannungsfühler angeschlossen sind, zusammen. Die Wertbemessung für die Streekenwiderständc R I bis RA und für die zur Bildung von Gegenkopplungsschleifen dienenden Widerstände RS, R6 sowie R7, R8 ist zusammen mit der Lage der Anschlußpunkte c. e und d für die Spannungsfühler SFl und SF2 so gewählt, daß sich an deren Ausgängen f. g für die einzelnen Fehlerfälle dann gleiche Werte ergeben, wenn der Störabgabewert der Fehlerquelle FQA zu dem Störabgabewert einer der Fehlerquellen FQi bis FQ 3 einen vorgegebenen Verhältniswert übersteigt ίο Für die über die Funktionseinheit A zu erbringende Anzeige ist eine Schwelle gesetzt, so daß von dieser nur die vorgegebene Schwelle übersteigende Absolutwerte in einer für die Auswertung zweckmäßigen Darstellung wiedergegeben werden. Diese Wiedergabe kann analog oder auch digital sein. Im einfachsten Fall ist die Digitalisierung einstufig, so daß dann nur die Tatsache ein;r Überschreitung eines zum Schwellenwert proportionalen Fehlerwertes zur Anzeige kommt Um die Anzeigeeinheit A gemeinsam und rückwirkungsfrei für beide sowohl Gleichspannungs- als auch Wechselspannungswerte weitergebende Spannungsfühler SFl und SF2 nutzen zu können, sind ihr zugleich entkoppelnde als auch gleichrichtende Funktionselemente in an sich bekannter Weise vorgeschaltet

Zur Erklärung der Funktionsweise der gesamten Anordnung sei zunächst entgegen der praktischen Zweckmäßigkeit vereinfacht angenommen, daß die Widerstände R 1, R 2 R 3 und RA der Fühlerkette alle gleiche Werte aufweisen und die Widerstände R 5, R 6 jü und R 7, RS der Gegenkopplungsschleifen für die Spannungsfüh'er SFl, SF2 eine solche Wertrelation haben, daß die Schleifenverstärkung des symmetrisch angeschalteten Fühlers SF2 doppelt so groß ist, wie die des unsymmetrisch gegen Erde E angeschalteten j5 Fühlers SFl. Im gegebenen Beispiel ist die unsymmetrische Verlagerung des einen Fühlereinganganschlusses bis zur Grenze des Erreichbaren getrieben, also unmittelbar an aas absolute Erdpotential herangeführt worden. Unbedingt notwendig ist dieses nicht: im Prinzip genügt es, beide Spannungsfühler mit einer solchen Potentialversetzung anzuschließen, daß sie bei einer angepaßten Verstärkungseinstellung die unterschiedlichen Fehlermöglichkeiten mit einer unterschiedlich zugebilligten Wertrelation in eine einzige relativierende Analogäußerung umsetzen.

Zum gegebenen Beispiel zurückkehrend, kommt es bei der getroffenen Wertannahme zu einem Indikationsverhältnis von 2:1 für das Abfühlen der mit den Störquellenanordnungen FQ1 oder FQ 2 oder FC? 3 dargestellten Fehlerursachen gegenüber der mit der Fehlerquelle FQ A wiedergegebenen Fehlerursache. Auf den Abgabewert der einzelnen Störquellen bezogen bedeutet dieses, daß der den Fehlerquellen FQi, FQ 2 und FC?3 zugebilligte Grenzwert nur iialb so hoch liegen darf, wie der für die Fehlerquelle FC? 4 festgelegte Grenzwert.

In überschaubare konkrete Werte umgesetzt, würde ein mit einem Verstärkungswert von 10 behafteter Spannungsfühler SF2 einen auf 2 V angesetzten Schwellenwert für die durch die Funktionseinheit A zu erbringende Anzeige dann erreichen, wenn die Fehlereinwirkung nach Art der Störquellenanschaltung FC?1 mit einem Abgabewert von 4 V stattfinden würde. Auf dem Weg von der Störquelle FC? 1 bis zur Anzeigeeinheit A erfährt hierzu der zwischen den Leitungsadern a. b herrschende Wert von 4 V an den zum Spannungsfühler FQ 2 führenden Abgriffen c und d der Fühlstrecke RX, R 2, R 3, RA zunächst eine Herabsetzung auf 2 V,

um dann am Ausgang g des .Spannungsfühlers FQ2 durch dessen zehnfache Verstärkung auf den festgelegten Schwellenwert 20 V angehoben zu werden.

Für eine aus der Fehlerquelle FQ2 entstammende Störung kommt es zum gleichen Endergebnis, denn auch für diese einseilig gegen Erde L· auftretende Fehlerspannung wird, da das der Fehlerseite zugewandte Leitungsende a, b als offen zu betrachten ist und der Abgriffspunkt d an der Fühlstrecke wegen der zu vernachlässigenden Belastung durch den Spannungsfühler nahezu das gleiche Potential führt, wie der Erdungspunkt e, zunächst eine Spannungshalbierung vorgenommen. Analoges gilt für den der Fehlerquelle FQ 3 entstammenden Einfluß, da hier dem Anschlußpunkt c ebenfalls nahezu Erdpotential zugeschrieben r, werden kann.

Der bei den Feh'.erursachen FQ!, FQ 2 und FQ 3 von dem Spannungsfühler SFl weitergegebene Wert erreicht bei gleicher Fehlergröße im Fall FQ I nur ein Viertel und im Fall FQ2 nur die Hälfte des vom Spannungsfühler SF2 weitergegebenen Wertes. Im Fall FQ3 ist der Spannungsfühler SFl überhaupt nicht aktiv. Die Aufgabe dieses Spannungsfühlers beschränkt sich alleine auf die Feststellung der Überschreitung der doppelt so hoch gelegten Fehlergrenze für den S'.örungsfall FQ 4. Tritt dieser Fehler in einer Höhe von 8 V auf, dann wird sein an den Anschlußpunkten abgegriffener Wert 4 V durch den Spannungsfühler SFI vermöge der ihm zugewiesenen fünffachen Verstärkung auf den Schwellenwert 20 V angehoben und somit ebenfalls zur Anzeige gebracht. Vom Spannungsfühler SF2 wird bei letztgenanntem Störungsfall kein Spannungswert weitergegeben.

In der Praxis vorkommenden Fehlern wird für die Störungsfälle FQi, FQ2 und FQ3 ein oberer Grenzwert von etwa 30 V und für den Störungsfall FQ4 ein oberer Grenzwert von etwas unterhalb 65 V zugeschrieben. Durch entsprechende Änderung z. B. des Schwellenwertes der Anzeige-Funktionseinheit A oder auch der Gegenkopplungsschleifen lassen sich hierzu leicht proportional herabgesetzte Grenzwertvorgaben einstellen.

Aus praktischen Erwägungen heraus wird man die Spannungsteüerabgriffe so wählen, daß sie möglichst dicht an das Erdpotential herangeführte Potentialwerte aufweisen, weil einerseits damit eine kaum merkliche Symmetriestörung der Leitung a, b durch die Meßanordnung auftreten kann und andererseits die zur Spannungsabnahme dienenden Spannungsteilerabschnitte auch gegenüber den Spannungsfühlereingängen relativ niederohmig gehalten werden können, so daß damit auch die nicht völlig gleichwertig gemessenen Fehlerursachen FQ2 und FQ3 als einander gleichwertig betrachtet werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Überprüfung einer zumindest für die Dauer des Prüfvorganges galvanisch offengehaltenen zweiadrigen Fernmeldeleitung auf das Vorliegen einer Überschreitung von in unterschiedlicher Höhe vorgegebenen Grenzwerten für auf und zwischen den Leitungsadern auftretendem, einer Störquelle entstammendem Fehlerpotential, dadurch gekennzeichnet, daß zwei auf einen gemeinsamen Schwellenwert-Indikationskreis (A) arbeitende, auf das Feststellen und Weitergeben unterschiedlicher Potentialdifferenzen (c/E d/E, c/d) unterschiedlich eingestellte (R 5/R 6, R7/RS) Spannungsfühler (SFi, SF2) vorgesehen sind, daß ein zwischen die Leitungsadern (a, b) gelegter, mit einem vorzugsweise symmetrisch gehaltenen Erdabgriff (E) versehener Spannungsteiler (RX, R 2, R 3, R 4) vorgesehen ist, wobei der eine Spannungsfühler (SF2), der zur Erfassung einer zwischen beiden Leitungsadern (a, b) oder zwischen nur einer einzigen Leitungsader und Erde (a, E oder b, E) möglicherweise herrschenden Potentialdifferenz (c/d, d = E oder c = E) mit niedrigliegendem Grenzwert vorgesehen ist, unmittelbar oder über vorzugsweise symmetrisch gegen Erde (E) gelegte Angriffspunkte (c, d)des Spannungsteilers (R 1, R 2, R3,R4) an beide Leitungsadern (a, ty angeschlossen ist und der andere Spannungsfühler (SFi), der zur Feststellung einer zwischen der Zusammenfassung beider Leitungsadern und Erde (a + b, E) möglicherweise herrschenden Potentialdifferenz (c/E = d/E) mit höherliegendem Grenzwert dient, unmittelbar oder über einen einer der Leitungsadern (a bzw. b) zugewandten Abgriffspunkt (c bzw. d) des Spannungsteilers (R I, R 2, R 3, R 4) einerseits und einen zumindest angenähertes Erdpotential (E) führenden Anschlußpunkt (e) andererseits an die zu prüfende Leitung (a, b)und Erde angeschlossen ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsfiihler (SFX, SF2) Operationsverstärker sind, deren Verstärkungsgrad jeweils durch eine Gegenkopplungsschleife (R 5/R 6; R 7/RS) bestimmt ist und deren Ausgänge (f,g)über eine Gleichrichteranordnung an den gemeinsamen Schwellenwert-Indikationskreis (A) angeschlossen sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtwert des als Fühlstrecke zwischen die Leitungsadern (a, b) geschalteten Spannungsteilers (RX, R2, R3, RA) relativ hochohmig, aber zur Leitungsneutralisation noch ausreichend ableitend gehalten ist, seine zu den Spannungsfühlern gehörenden Anteile (R 2, R 3) jedoch sowohl gegenüber dem Gesamtwert des Spannungsteilers als auch gegenüber dem Belastungswert durch die Spannungsfühler (SFX, SF2) relativ niederohmig sind.