DE3102244A1 - Method for the transportation of energy at zero potential - Google Patents
Method for the transportation of energy at zero potentialInfo
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Abstract
Description
Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum potentialfreien Energietransport gemäß dem Oberbegriff des vorliegenden Hauptanspruches. Description The invention relates to a method for floating Energy transport according to the preamble of the present main claim.
Die Forderung, Energie auf Hochspannungspotential zur Speisung von Meß- und Ubertragungseinrichtungen zu übertragen, stellt sich etwa bei der Hochspannungs-Gleichstrom-Ubertragung (HGU), bei der auf +500 kV-Potential gegen Erde der Gleichstrom und seine Richtung gemessen werden soll. Eine Messung des Gleichstroms mit anschliel3ender Mellwertübertrzgung kann mit einem Gleichstrom-Mewandler nach dem Prinzip Krämer durchgeführt werden, das etwa in der DE-AS 22 28 867 beschrieben ist und wo auch weitere Literaturstellen angegeben sind. Hier erfolgt die Potentialtrennung im Wandler; da dieser jedoch einen magnetisierbaren Kern aufweisen muß, dem der zu messende Gleichstrom zuzuführen ist, und die Potentialtrennung in ihm erfolgen muß, wird diese Meßeinrichtung voluminös, schwer und teuer. Im übrigen kann mit dem Krämer-Wandler die Stomrichtung nicht erfaßt werden. Hinzu kommt, daß die Meßbandbreite nicht ausreichend ist.The requirement to supply energy to high voltage potential To transmit measuring and transmission devices, for example, occurs in high-voltage direct current transmission (HGU), at the +500 kV potential to earth the direct current and its direction should be measured. A measurement of the direct current with subsequent Mellwerttransfer can be carried out with a direct current converter based on the Krämer principle, which is described for example in DE-AS 22 28 867 and where other literature references are specified. This is where the potential separation takes place in the converter; since this however must have a magnetizable core to which the direct current to be measured is to be fed is, and the potential separation must take place in it, this measuring device is voluminous, heavy and expensive. In addition, the direction of the current cannot be determined with the Krämer converter can be detected. In addition, the measurement bandwidth is not sufficient.
Um den auf Hochspannungspotential liegenden Meß- und Ubertragungseinrichtungen die für den Betrieb notwendige Energie zuzuführen, könnte man daran denken, den Oberwellengehalt des zu messenden Gleichstromes zur Energiegewinnung zu verwenden. Ohne zusätzliche Pufferbatterie versagt diese idethode mit Sicherheit aber dann, wenn gar kein Gleichstom flieht.To the measuring and transmission devices lying on high voltage potential to supply the energy necessary for operation, one could think of the Use the harmonic content of the direct current to be measured to generate energy. Without an additional backup battery, this id method will certainly fail if when no direct current escapes.
Die Wartung der Putferbatterie stellt aber neue Probleme.However, the maintenance of the Putfer battery poses new problems.
Das gilt au 1 für die Uberlegung, Energie aus Solarzellen während der Tageszeit zu gewinnen.This also applies to the consideration of energy from solar cells during the time of day to win.
Schlieilich könnte man daran denken, Lichtstrahlung von einer Halogenlampe auf Erdpotential, fokussiert über einen langbrennweitigen Parabolspiegel, ausgerichtet auf einen Silizium-ShotoelementGenerator auf fIochspannungspotential, zu übertragen. Eine derartige Methode ist jedoch aufwendig, störanfällig und nicht wartungsfrei.Finally, one could think of light radiation from a halogen lamp aligned to earth potential, focused via a long focal length parabolic mirror to a silicon shoto element generator at high voltage potential. However, such a method is complex, prone to failure and not maintenance-free.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum potentialfreien Energietransport gemäß dem Oberbegriff des vorliegenden Hauptanspruchs anzugeben, das einen wartungsfreien, kontinuierlichen und nicht aufwendigen potentialfreien Energietransport gewährleistet.The invention is based on the object of a method for floating Specify energy transport according to the preamble of the present main claim, the one maintenance-free, continuous and inexpensive potential-free Energy transport guaranteed.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Verfahrensschritte gelöst.According to the invention, this object is achieved by the in the characterizing part of the Main claim specified process steps solved.
Es ist vorteilhaft, das Verfahren gemäß der Erfindung mit dem im Kennzeichen des Patentanspruchs 2 angegebenen Verfahrensschritt durchzuführen. Ferner ist die Durchführung mit dem im Eennzeichen des Patentanspruchs 2 angegebenen Verfahrensschritt günstig.It is advantageous to use the method according to the invention with that in the characteristic of claim 2 to perform specified process step. Furthermore, the Implementation with the process step specified in the characterizing part of claim 2 cheap.
Das Verfahren gemä der Erfindung wird anhand der Zeichnung im nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel näher erläutert.The method according to the invention is described below with reference to the drawing described embodiment explained in more detail.
In der Figur ist mit 9 eine Hochspannungs-Gleichstrom-Ubertragungsleitung bezeichnet, die auf + 500 kV gegenüber Erde liegt. Der Gleichstrom - einschließlich Richtung - wird an einem breitbandigen Shunt 8 gemessen und einem Meßverstärker 7 zugeführt, dessen Ausgang mit einer Informationsübertragungseinrichtung 10 verbunden ist. Von hier aus sollen Informationen IM über die Messung zu einer Warte E, die auf Erdpotential liegt, übertragen werden.In the figure, 9 is a high-voltage direct current transmission line referred to, which is at + 500 kV with respect to earth. The direct current - including Direction - is measured on a broadband shunt 8 and a measuring amplifier 7 supplied, the output of which is connected to an information transmission device 10 connected is. From here, information IM about the measurement should be sent to a control room E, which is at ground potential, can be transmitted.
Diese Ubertragung erfolgt so, da die verstärkte analoge bespannung einem Spannungs-Frequenzwandler zugefünrt wird, der eine Leistungs-IR-Diode steuert. Die Strahlung deelben wird in einen Lichtleiter eingespeist. Am Lichtleiterausgang in der E-Warte erfolgt eine Rückwandlung des Frequenzwertes in einen Analogwert. Die Bandbreite soll O Hz bis 20 kHz betragen. Anstelle der Ubertragung mit Hilfe eines Lichtleiters kann auch eine gerichtete modulierte HF-Sbertragung treten.This transmission takes place in such a way that the reinforced analog covering a voltage-frequency converter is fed, which controls a power IR diode. The radiation from the same is fed into a light guide. At the light guide output The frequency value is converted back into an analog value in the E control room. The bandwidth should be 0 Hz to 20 kHz. Instead of transferring with help A directional modulated RF transmission can also occur via an optical fiber.
In jedem Fall aber muß dem Meiaverstärker 7 und der Informationsubertragungseinrichtung 10 Energie zugeführt werden, um die ihnen zugeordneten Funktionen durchführen zu köntlerl.In any case, however, the amplifier 7 and the information transmission device 10 energy can be supplied to perform the functions assigned to them köntlerl.
Diese Energieübertragung erfolgt nun in folgender Weis: es ist ein aus geeignetem Kunststoff oder Keramik bestehendes geschlossenes Isolierrohr R vorgesehen, das auch der die Meß- und Datensendeeinrichtung auf Hochspannungspotential tragende hohle Hochspannungsisolator selbst sein kann, in das erdpotentialseitig ein Schwingungssystem, bestehend aus dem elektrisch gesteuerten Schwinger 2 und einer dieser Schwingung folgenden Membran, eingebaut ist, das eine im Schwingungsrohr befindliche Gas- oder Luftsäule zur Schwingung bringt. Der Schwinger 2 wird dabei von einem auf Erdpotential liegenden Wediselspannungsgenerator 1 mit einer Frequenz f gesteuert.This energy transfer now takes place in the following way: it is a closed insulating tube R made of suitable plastic or ceramic is provided, also the one carrying the measuring and data transmission device on high voltage potential can be a hollow high-voltage insulator itself, in which a vibration system on the earth potential side, consisting of the electrically controlled oscillator 2 and one of these oscillations following membrane is installed, which is a gas or Makes the air column vibrate. The oscillator 2 is thereby connected to ground potential lying Wedisel voltage generator 1 controlled with a frequency f.
Einfacherweise nimmt man zur erdpotentiellen Versorgung die Netzspannung, also 220 V, 50 Hz mit daraus abgeleiteten Anregungsfrequenzen 25, 50 oder 100 Hz. Die Membran 3 schwingt danach rnit 25, 50 oder 100 Hz. Aus der Beziehung 5-f = v mit v = Schallgeschwindigkeit in Luft = 333m/sec gilt daher für ein luftgefülltes Isolierrohr A s 333/50 m = 6,66m.Simply take the mains voltage for the earth potential supply, i.e. 220 V, 50 Hz with the derived excitation frequencies of 25, 50 or 100 Hz. The membrane 3 vibrates then at 25, 50 or 100 Hz. From the relationship 5-f = v with v = speed of sound in air = 333m / sec therefore applies to an air-filled Insulating pipe A s 333/50 m = 6.66m.
Die Länge eines Isolierrohrs, in dem sich eine volle stehende Welle bei geeignetem Abschluß ausbreitet, muß bei f = 50 Hz demnach 6,66 m betragen. Die geschlossenen Rohrenden Enusen eine Viertel-Wellenlänge von den zugeordneten Membranen entfernt angeordnet werden. Zwischen den Membranen von Schall sender und Empfänger muß eine Luftsäulenstrecke von nu/2; n - 1, 2, 3.. vorhanden sein. Andere Frequenzen ergeben natürlich auch andere Rohrlängen. Zur Auskoppelung der Schallenergie ist jedoch nicht die volle Rohrlänge erforderlich. Die Ankoppelung der longitudinalen Schallwelle erfolgt an einem Schwingungsbauch der sich ausbildenden stehenden zelle, also bei n./2 = n*3,33 m. Hier ist ein ochwingungsempfänger angeordnet, der aus einer Membran 4 und einem aufgrund der Membranschwingung eine elektrische Spannung erzeugenden permanenterregten Schwinger 5 auf Hochspannungspotential besteht. Dabei sollte die Eigenfrequenz des Schwingungserzeugers 2, 3 und des Empfängers 4, 5 mit der über die Rohrlänge festgestellten Resonanzfrequenz f der Luftsäule übereinstimmen. Das Rohr kann beidseitig dort geschlossen werden, wo ein Schwingungsknoten steht. In der Figur ist der Abschluß entsprechend eingetragen, nämlich zweckmäßigerweise nach A/4 s 1,66 m. Die vom Schwinger 5 erzeugte elektrische Spannung wird dem Meßverstärker 7 und der Informationsübertragungseinrichtung 10 als Versorgungsspannung zugeführt.The length of an insulating tube that contains a full standing wave spreads out with a suitable termination, must therefore be 6.66 m at f = 50 Hz. the closed tube ends enusen a quarter wavelength from the associated membranes be arranged remotely. Between the membranes of the sound transmitter and receiver must have an air column distance of nu / 2; n - 1, 2, 3 .. be present. Other frequencies naturally result in other pipe lengths as well. For decoupling the sound energy is however, the full length of the pipe is not required. The coupling of the longitudinal Sound wave occurs at an antinode of the forming standing cell, so at n./2 = n * 3.33 m. Here an oscillation receiver is arranged, which from a diaphragm 4 and an electrical voltage due to the diaphragm oscillation generating permanent magnet oscillator 5 is on high voltage potential. Included should be the natural frequency of the vibration generator 2, 3 and the receiver 4, 5 with match the resonance frequency f of the air column determined over the length of the pipe. The tube can be closed on both sides where there is a vibration node. The conclusion is entered accordingly in the figure, namely expediently after A / 4 s 1.66 m. The electrical voltage generated by the oscillator 5 is sent to the measuring amplifier 7 and the information transmission device 10 is supplied as a supply voltage.
Als Isolierrohr kann zweckmäßigerweise der Hochspannungsisolator verwendet werden, der die Meß- und Datenendeinrichtung trägt.The high-voltage insulator can expediently be used as the insulating tube who carries the measuring and data terminal equipment.
Die geschilderte Energieübertragung mit Schallwellen arbeitet mit hohem Wirkungsgrad im Gegensatz zu alternativen ge-:;chlldortcn Verfahren. Der Wirkungsgrad wird gesteigert, wenn die Eigenresonanz aller mechanischen bewegten Bauelemente auf die Resonanzfrequenz der Luftsäule bzw. Gassäule abgestimmt ist und die elektrischen Verluste im Schallsender und Empfänger gering gehalten werden. Sowohl Schwingungserzeuger als auch -empfänger (mit Generation der Versorgungsspannung) arbeiten völlig wartungsfrei mit hoher Arbeitsdauer. Zur Versorgung wird eine Wechselspannung erzeugt, die wie gewünscht transformiert werden kann, damit nachgeschaltete Schaltspannungsregler in der Ubertragungseinrichtung mit hohem Wirkungsgrad betrieben werden können.The described energy transfer with sound waves also works high efficiency in contrast to alternative ge - :; chlldortcn processes. The efficiency is increased, when the natural resonance of all mechanical moving Components is matched to the resonance frequency of the air column or gas column and the electrical losses in the sound transmitter and receiver are kept low. Both vibration generator and receiver (with generation of the supply voltage) work completely maintenance-free with a long working time. An alternating voltage is used for the supply generated, which can be transformed as desired, so that downstream switching voltage regulators can be operated in the transmission device with high efficiency.
Dieses Prinzip arbeitet auch in einem mit Schutzgas unter Druck p/t gefüllten Hochspannungsisolator.This principle also works in a protective gas under pressure p / t filled high voltage insulator.
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Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19813102244 DE3102244C2 (en) | 1981-01-17 | 1981-01-17 | Device for potential-free energy transport |
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DE19813102244 DE3102244C2 (en) | 1981-01-17 | 1981-01-17 | Device for potential-free energy transport |
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DE3102244A1 true DE3102244A1 (en) | 1982-08-26 |
DE3102244C2 DE3102244C2 (en) | 1985-01-03 |
Family
ID=6123234
Family Applications (1)
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DE19813102244 Expired DE3102244C2 (en) | 1981-01-17 | 1981-01-17 | Device for potential-free energy transport |
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DE (1) | DE3102244C2 (en) |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3102244C2 (en) | 1985-01-03 |
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