DE3211017A1

DE3211017A1 - Monitor zum ueberwachen wenigstens eines betriebsparameters einer netzleitung

Info

Publication number: DE3211017A1
Application number: DE19823211017
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Leonard Eccles Manchester Bagnall; Tom Oldham Lancashire Roscoe
Original assignee: Ferranti PLC
Current assignee: Ferranti International PLC
Priority date: 1981-03-28
Filing date: 1982-03-25
Publication date: 1982-10-14
Also published as: US4484290A; GB2095932B; FR2502869B1; GB2095932A; FR2502869A1; IT8248091A0; IT1148152B

Description

Patentanwälte*

Dr. rer. nat. Thoniaa Berendt

Dr.-Ing. Hans Leyh Innere Wiener Str. 20 - D 8000 iViünchan 80

Unser Zeichen: A 14 Lh/fi

Ferranti plc

Bridge House, Park Road, Gatley , Cheadie, Cheshire, England

Monitor zum überwachen wenigstens eines Betriebsparameters einer Netzleitung

32110 V/

A 14 553 Ferranti pic

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Monitor zum überwachen von Störungen der Betriebsparameter einer Netzleitung und insbesondere einen Monitor zur Feststellung und nachfolgenden Aufzeichnung derartiger Störungen.

Es sind Detektoren bekannt, mit welchen verschiedene Betriebsparameter einer Netzleitung., beispielsweise Spitzenspannung, Spitzenstrom und Veränderungsrate der Spannung mit vorgegebenen Parametern verglichen werden_s wobei ein Ausgangssignal erscheint, wenn die gemessenen Parameter von den vorgegeben um mehr· als einen vorgegebenen Wert abweichen. Solche Detektoren werden in Verbindung mit Aufzeichnungsgeräten verwendet, in welchen analoge Darstellungen der interessierenden Parameter aufgezeichnet und sichtbar angezeigt werden. Bekannte Recorder dieser Art enthalten elektromagnetische Einrichtungen, in welchen die gemessenen Netzparameter kontinuierlich auf einer Trommel mitgeschrieben und für jede Trommelumdrehung überschrieben werden. Ein dauerhaftes Aufzeichnungsmittel ist vorgesehen, das in Kontakt mit der Trommel an einer seitlichen Stelle im Abstand von dem Schreibbereich gebracht wird, so daß die aufgezeichnete Spur oder Linie übertragen und eine Aufzeichnung gebildet wird. Das Aufzeichnungsmittel ist normalerweise frei von der Trommel, bis eine Störung festgestellt wird, worauf ein Kontakt bewirkt wird, wobei die Verzögerung, die durch die Trommel bewirkt wird, zwischen der Aufschreibstelle und der Kontaktstelle dazu führt, daß ein Teil der Spur vor der Störung mit der Spur nach der Störung aufgezeichnet wird.

Der elektromechanische Aufbau solcher Geräte führt zu massigen und viel Raum beanspruchenden Anlagen, ferner zu einem beträchtlichen Wartungsaufwand, um sicherzustellen, daß die kontinuierlich arbeitenden Geräte eine Störung auch korrekt aufzeichnen. Diese Geräte liefern

ferner nur die Reproduktion einer durch einen Schreibstift aufgezeichneten analogen Wellenform, weshalb beträchtliche Erfahrung erforderlich ist, um die Ergebnisse zu interpretieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Monitor der eingangs genannten Art zu schaffen, d.h. eine Anordnung, die Störungen der Betriebsparameter einer Netzleitung feststellt und aufzeichnet und die wenigstens einen Teil der Nachteile der bekannten Anlagen dieser Art vermeidet.

Nach der Erfindung umfaßt daher ein Monitor zum überwachen von wenigstens einem Betriebsparameter einer Netzleitung Eingangsschaltungen, um von der Netzleitung analoge Signale abzunehmen, die repräsentativ für die zeitlich variierende Größe jedes Parameter sind,Analog-Digital-Umwandler zum Abtasten bzw. Abfragen der analogen Signale in vorgegebenen Intervallen, und um zum Zeitpunkt jeder Abfragung ein digitales Abfragewort (sample word) zu erzeugen» das den Wert des oder jedes Parameters zum Zeitpunkt der Abfragung darstellt, Störungsmeßeinrichtungen, die auf eine Verletzung (violation) der gespeicherten Werte der Bezugsparameter durch ein digitales Abfragewort ansprechen, um Daten abzuleiten, die eine Störung auf der Netzleitung anzeigen, Speicher-Schaltungen mit wenigstens einem Speicherbereich, der eine Mehrzahl von Speicherstellen hat, von denen eine vorgegebene Anzahl dem Betrieb vor der Störung zugeordnet sind, wobei diese Speicher in einer Schleife angeordnet und nacheinander adressierbar sind, um der Reihe nach erzeugte Abfrageworte zu speichern, wobei das neueste erzeugte Wort das älteste gespeicherte Wort ersetzt, während der Rest des Speichers, der dem Betrieb nach der Störung zugeordnet ist, Abfrageworte speichert, die sequentiell adressiert sind, ferner mit Steuerschaltungen, um die von den analogen Signalen abgeleiteten Abfrageworte in die Speicherstellen, die dem Betrieb vor der Störung zugeordnet sind, einzuschreiben sowie die Worte erzeugt worden sind,

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wobei die Steuerschaltung ferner auf die Störungs-Meßeinrichtung anspricht, um aufeinanderfolgend erzeugte Abfrageworte in die Speicherstellen, die dem Betrieb nach der Störung zugeordnet sind, einzuschreiben, wobei ferner durch die Steuerschaltungen die Abfrageworte aus den Speichern in chronologischer Speicherordnung gelesen und verarbeitet werden, um die entsprechenden Signale in analoger Form, z.B. in einem Sichtgerät, darzustellen.

. Der Monitor kann ein Darstellungsgerät aufweisen, mit einem Drucker vom Punkt-Matrix-Typ, d.h. einem Drucker, in welchem alphanumerische Zeichen aus punktartigen Elementen zusammengesetzt und sichtbar auf einem Aufzeichnungsmittel markiert sind, wobei die Steuerschaltung jedes Abfragewort, das aus dem Speicher ausgelesen wird, in eine Position auf dem Drucker-Format überträgt, die der Größe des Abfragewertes zugeordnet ist, wobei durch die Steuereinrichtung ferner eine Instruktion an den Drucker gegeben wird, ein Zeichen in dieser Position auszudrucken.

Der Drucker kann auch so gesteuert werden, daß er Informationen, die sich auf die Störung beziehen, in alphanumerischer Form ausdruckt.

Die Steuerschaltung kann einen (Haupt)Prozessor aufweisen, der programmiert ist, um festgestellte Störungsdaten von der Störungsmeßeinrichtung zu empfangen, um die Arbeitsweise der Speicher und die Ausarbeitung der Display-Daten von den gespeicherten Daten zu steuern.

Die Störungs-Meßschaltung kann einen (zweiten) Prozessor aufweisen, der an den Haupt-Prozessor über eine Sammelleitung angeschlossen ist, über welche die Daten der Parameter und der Störungen geleitet werden, und der ferner über einen Puffer- oder Zwischenspeicher mit dem Analog-Digital-Umwandler verbunden ist, um Abfrageworte direkt von diesem, wenn sie gebildet werden, zu empfangen.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum überwachen einer Netzleitung bezüglich der Abweichungen von Bezugs-Betriebsparametern, wobei von der Netzleitung ein analoges Signal abgeleitet wird, das repräsentativ für die Größe der Parameter ist, worauf das Signal durch Abtasten digitiert wird, um ein Abfragewort zu erzeugen, das die Größe des Parameters zum Zeitpunkt der Abfragung oder Abtastung darstellt, v/orauf eine vorgegebene Anzahl von Abfrageworten und eine vorgegebene Anzahl von Abfragezeiten in Speicherstellen eines Speichers, der in einer geschlossenen Schleife angeordnet ist, gespeichert wird, so daß jedes erzeugte Abfragewort das älteste gespeicherte Wort ersetzt, daß ferner jedes Abfragewort mit Wörtern verglichen wird, die die Bezugsgrößen der Parameter darstellen, worauf bei Feststellung einer Störung infolge einer Abweichung hiervon, eine nachfolgende vorgegebene Anzahl von erzeugten Abfrageworten in anderen Speicherstellen im Speicher gespeichert wird, daß dann die gespeicherten Abfrageworte aus dem Speicher in chronologischer Speicherordnung ausgelesen werden, und daß die abgefragten Größen als Funktion ihrer Position bezüglich einer Achse der Anzeigeeinrichtung über den Abfragezeiten als Funktion der anderen Achse der Anzeigeeinrichtung relativ zu der Zeit, zu welcher die Störung festgestellt worden ist, dargestellt bzw. angezeigt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert, in der

Fig. 1 schematisch ein Schaltbild eines Monitors nach der Erfindung zeigt.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer gedruckten Aufzeichnung, die von einem Monitor nach der Erfindung gedruckt worden ist.

Fig. 3 zeigt im Detail ein Blockdiagramm des Analog-Digital-Wandlers des Monitors nach Fig. 1.

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Der Monitor nach Fig. 1 dient zur überwachung der Betriebsparameter von Netzleitungen und zu diesem Zweck ist eine Mehrzahl von Netzleitungen 12 mit einer Eingangsstufe 14 gekoppelt, in welcher eine Anordnung von Spannungs- und Stromumformern elektrisch getrennte analoge Darstellungen der zeitveränderlichen Größen der Netzparameter erzeugen, in Größen, die geeignet für die elektronische Schaltung bemessen (scaled) sind.

In der beschriebenen Ausführungsform sind acht solche Eingangskanäle vorgesehen (die Spannung und Strom von vier Netzleitungen, oder Spannung oder Strom von acht Leitungen, oder irgendeine Kombination hiervon darstellen), welche acht Analogsignale auf Leitungen 16 erzeugen, die an einen Analog-Digital-Umwandler 18 gelegt sind. Die genaue Ausführungsform dieser Eingangsstufe ist für das Verständnis der Erfindung nicht wichtig und wird daher nicht weiter beschrieben. Der Wandler 18, der nachfolgend noch im Detail beschrieben wird, umfaßt einen Analog-Multiplexer und einen Analog-Digital-Wandler 20, die gesteuert durch eine Multiplexer-Adressen-Schaltung 22 arbeiten, um die Eingänge 16 nacheinander abzutasten und das Signal auf jedem abzufragen, worauf ein digitales Wort gebildet wird, das der Größe oder Stärke des abgefragten Signales entspricht. Die Multiplex-Schaltung 22 erzeugt ebenfalls Identifizierungsdaten als Funktion des abgetasteten Eingangs. Die abgefragten Daten und die Identifizierungsdaten, die nachfolgend kollektiv als Abfrageworte bezeichnet werden, werden entsprechend in Pufferschaltungen 24 und 25 zwischengespeichert und an einen Speicher mit direktem Zugriff 26 gelegt, der einen Teil der Steuerschaltung 28 bildet.

Die Steuerschaltung 28 umfaßt einen Haupt(mikro)-Prozessor 30, der ein Mikroprozessor ist, bestehend aus einer Zentraleinheit 32, einem programmierbaren Festspeicher 34, einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff 36, einer Mehrzahl von programmierten Eingangs-Ausgangseinheiten 38, 40, 42, die an eine Sammelleitung 44 des Prozessors an-

geschlossen sind, einem Adressen-Dekodierer 46, einer Einrichtung zur Eingabe von Daten-Kennzeichen und dem Speicher 26, der einen direkten Zugriff zum Speicher 36 über die Hauptleitung 44 ermöglicht, ohne den Prozessor zu beanspruchen. Der Speicher 26 spricht auf ein Signal vom Analog-Digital-Umsetzer auf der Leitung 27 an, das die Vollendung der Digitierung jedes abgefragten Signales anzeigt, wodurch der Hauptprozessor bei der Ausführung seines Programmes unterbrochen wird, und aufgrund einer Adresse des Prozessors, die im Dekodierer 46 dekodiert wird, überträgt der Speicher 26 die Abfragedaten als Abfrageworte aus den Zwischenspeichern 24, 25 so wie die einzelnen Daten-Bytes verfügbar sind. Die Tätigkeit der Zentraleinheit 32 ist damit beschränkt auf den Austausch von Instruktionen mit dem Speicher 26, sie verarbeitet jedoch keine Daten.

Der Monitor umfaßt Speicher für die Abfragedaten in Form eines Teils des Speichers 36 des Haupt-Prozessors, in welchen die Abfrageworte direkt durch den Speicher 26 eingeschrieben werden, sobald jedes gebildet wird. Der Speicher 36 hat wenigstens fünf Speicherbereiche für die digitalen Daten, wobei jeder Bereich die Kapazität hat, um die Daten für die acht abgetasteten Eingangskanäle zu empfangen und zu speichern. Für jeden Eingangskanal ist ein Block mit einer vorgegebenen Anzahl von Speicherstellen dem Betrieb vor Eintreten einer Störung (pre-disturbance operation) zugeordnet, und die Abfrageworte werden dann nacheinander in diese Speicherstellen in einer Schleife eingeschrieben, wobei das neueste bzw. zuletzt erzeugte Wort das älteste gespeicherte Wort ersetzt. Die restlichen Speicherstellen für den Eingangskanal sind dem Betrieb nach der Störung (postdisturbance operation) zugeordnet und die Abfrageworte werden nacheinander, wie sie erzeugt werden, in diese Speicherstellen eingeschrieben, bis der Bereich aufgefüllt ist. Die erforderliche Menge an Speicherraum hängt von der Abtastrate ab, sie ist jedoch so gewählt, daß die Abtast-Daten aufgezeichnet werden, die über eine kontinuierliche Periode vor und nach der Störung von je etwa 250 Millisekunden erzeugt werden.

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Die Einrichtung 48 zur Erzeugung von Daten-Kennzeichen umfaßt Einrichtungen zur Erzeugung von vier vorgegebenen bewerteten Worten oder Kennzeichen (flags), die einmalige Wert-Charakteristiken dieser Kennzeichen-Identitäten haben. Der Analog-Digital-Umsetzer 20 enthält ferner eine logische Schaltung (nicht gezeigt), um sicherzustellen, daß keine Abfrageworte erzeugt werden, die die Werte oder Größen haben, die den Kennzeichen (flags; zugeordnet sind, so daß beim Erscheinen eines Kennzeichens keine Verwirrung entstehen kann. Ferner ist das Timing der Erzeugung von Abfrageworten und Kennzeichen durch die Multipiex-Adressenschaltung 22 gesteuert, so daß Kennzeichen nur in Intervallen zwischen den Abfrageworten erzeugt werden.

Wie erwähnt, sind vier Kennzeichen vorgesehen, die in Übereinstimmung mit Instruktionen vom Hauptprozessor, die vom Dekodierer 46 dekodiert werden, erzeugt werden können. Die Wertigkeit der Kennzeichen wird über eine Datenleitung 49 an den Puffer 24 gegeben. Die Einrichtung zur Erzeugung der Kennzeichen erzeugt ferner ein Signal-Kennzeichen "fertig", das über eine Leitung 50, ein Oder-Gatter 51 und die Leitung an den Speicher 26 gelegt wird.

Der Haupt-Prozessor arbeitet ferner als Echtzeitgeber, der zu Beginn manuell eingestellt wird, durch Einstellen einer Schalteinrichtung 52, welche die Zentraleinheit über das Eingangs-Ausgangs-Gerät 38 abtastet, um diese und andere Eingangsdaten vom Speicher 34 zu speichern.

Während der Digitierung der Analog-Signale und Speicherung der abgenommenen, bzw. abgefragten Signale, gibt der Hauptprozessor Signale an die Einrichtung zur Erzeugung von Kennzeichen 48 in Intervallen von 10 Millisekunden, und es werden Timing-Kennzeichen in den Strom aus Abfrageworten eingefügt und mit den letzteren mittels des Speichers 26 aufgezeichnet.

Außerdem wird, wenn die Eingangskanäle 16 abgefragt werden, ein Synchronisierungs-Kennzeicheri eingegeben, mittels eines Signales 53 von der Multiplexschaltung 22 an die Schaltung 48, undzwar ehe der erste Kanal für die

Abtastung ausgewählt wird. Dies ermöglicht es dem Haupt-Prozessor, die gebündelten Daten bzw. Abfrageworte dem richtigen Eingangskanal zuzuordnen.

Während das Einschreiben der Abfragedaten und der Timing-Kennzeichen zum Zwecke des Speicherns vom Speicher 26 durchgeführt wird, steuert die Zentraleinheit 32 die Tätigkeit des bzw. der Speicher, d.h. die Änderung des Speicherungs-Vorganges und die Zuweisung einer neuen Speicherzone, wenn eine gefüllt ist. Diese Änderung der Speicherungs-Prozedur erfolgt konsequent beim Auftreten einer Störung und Daten, die von der Störungs-Abfühleinrichtung 54 geliefert werden.

Die Störungs-Fühleinrichtung 54 umfaßt einen zweiten Mikroprozessor, bestehend aus einer Zentraleinheit 56, gesteuert durch einen örtlichen Taktgeber 58, einen Speicher 60 mit wahlfreiem Zugriff und einen Festspeicher 62 (Read-only-Memory). Diese Elemente sind durch eine Datenleitung 64 verknüpft, die mit der Hauptleitung 44 über ein programmiertes Eingangs-Ausgangs-Gerät 42 gekoppelt ist, sowie über Puffer 66 mit dem Analog-Digital-Umsetzer 20 und der Multiplexer-Schaltung 22, um Abfragedaten direkt empfangen zu können. Der Speicher 60 speichert die optimalen Betriebsparameter der Netzleitung, welche Parameter periodisch durch die Steuerschaltung aufdatiert werden, welche die Parameter in dem Permanentspeicherteil des Speichers 34 speichert. Die Parameter werden in den Speicher 34 eingeschrieben durch Einstellung von Parameterschaltern an der Schalteranordnung 52, welche durch die Zentraleinheit 32 über das programmierte Eingangs-Ausgangs-Gerät 38 abgetastet wird, um die entsprechenden Daten zu speichern. Die Feststellung einer Abweichung der Netz-Parameter durch den sekundären Prozessor 54 führt zu einer Mitteilung der Ursache der Abweichung an den Haupt-Prozessor über das Gerät 42, so daß die Speicherungs-Prozedur für den Speicher auf die Arbeitsweise nach Störung (post-disturbance mode) umgeschaltet werden kann. Wenn gewünscht, kann der sekundäre Prozessor so programmiert werden, daß er die Größe oder Stärke der Störung berechnet, die dann ebenfalls an den Haupt-Prozessor gegeben wird. Der Haupt-Prozessor gibt einen Befehl an das Gerät 42, Daten, dio die Natur der Störung betreffen, an den

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Haupt-Prozessor zu geben, der diese Information speichert, Der Haupt-Prozessorgibt ferner einen Befehl an die Einrichtung 48 zur Erzeugung der Kennzeichen, ein Störungs-Kennzeichen in den Strom aus Abfrageworten einzugeben, welches das Auftreten einer Störung anzeigt. Wenn eine der Speicher-Zonen aufgefüllt ist, als Folge der Feststellung einer Störung, stellt der Prozessor eine andere Zone bereit, um die nachfolgenden Abfrageworte zu empfangen und in einer Schleife zu speichern, bis eine weitere Störung festgestellt wird.

Aus dem vorgenannten ergibt sich, daß die fortgesetzte übertragung und Speicherung von Abfrageworten und die Prüfung jedes gebildeten Abfragewortes nach einer Verletzung der gespeicherten Parameter durchgeführt wird mit nur geringer Beanspruchung der Zentraleinheit 32.

Nach dem Auffüllen einer Speicherzone als Folge einer Störung,ist daher der Haupt-Prozessor in der Lage, die Abfrageworte in chronologischer Speicherungsordnung zu lesen, womit er eine Darstellung der Größen und Speicherzeiten der Abfrageworte vor und nach der Störung, sowie die Zeit und die Natur der Störung besitzt.

Der Ausgang des Haupt-Prozessors erfolgt über das programmierte Eingangs-Ausgangs-Gerät 40, das über einen Puffer 68 an einen Punkt-Matrix-Drucker 70 angeschlossen ist. Der erste Mikroprozessor ist programmiert, jedes Abfragewort in eine Position bezüglich eines Druckerformates (eine Verschiebung von einer Achse aus) zu übertragen, die den analogen Wert des Parameters darstellt und in welcher der Drucker veranlaßt wird, einen Punkt zu drucken. Timing-Kennzeichen, die zwischen Abfrageworten erscheinen, werden veranlaßt, Markierungen auf der Achse zu drucken, so daß der Drucker in der Lage ist, eine graphische Aufzeichnung der analogen Werte oder Größen der acht Kanäle als Funktion der Zeit-Markierungen, die die wahre Zeit der Abfragung darstellen, in seiner eigenen Zeit zu produzieren. Beispielsweise druckt ein elektrosensitiver Punkt-Matrix-Drucker der Firma English Numbering Machines Ldt., Modell ESP40, eine graphische Darstellung einer Störung

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von 250 Millisekunden in einer Zeit von etwa 55 Sekunden, Das Störungskennzeichen bewirkt, wenn es vom Speicher wiederkommt, daß der Haupt-Prozessor den Drucker instruiert, eine Markierungs-Charakteristik der Störung zu drucken, die die Zeit des Auftretens der Störung bezogen auf die graphische Darstellung zeigt.

Die Verwendung eines Druckers zur Darstellung der entsprechenden Abschnitte einer Wellenform ermöglicht es, alphanumerische Daten auszudrucken, sowohl als Unterstützung der Interpretation als auch als zusätzliche Information. Beispielsweise wird die Aufzeichnung in Echt-Zeit durchgeführt und der Taktgeber der Anordnung entsprechend eingestellt. Demzufolge kann beim Ausdrucken des Displays die wahre Zeit der Störung ebenfalls alphanumerisch in jedem erforderlichen Genauigkeitsgrad ausgedruckt werden, in diesem Fall z.B. bis zu 0,01 Sekunden, ebenso der Kanal, auf welchem die Störung festgestellt worden ist. Den Kanälen können ebenfalls alphanumerische Identifizierungen gegeben werden, um die Interpretierung zu unterstützen und der effektiv verletzte bzw. veränderte Parameter kann durch geeignete Kode-Zeichen angezeigt werden (z.B. "M" für Spitzenwert nicht erreicht, "P" für Spitzenwert überschritten und "R" für Änderungsrate überschritten).

Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines solchen Formates auf einem Ausdruck 72, der sich beim Austritt aus dem Drucker 70 nach links bewegt. Die analogen Eingangskanäle sind mit 01-08 bezeichnet (bei 74), und die analogen Signale, die aus den digitalen Abfrageworten wiedergebildet werden, sind bei 76 aufgetragen bzw. aufgezeichnet, wobei die festgehaltenen Zeit-Markierungen 78 jeweils Intervalle von 0,01 Sekunden definieren. Der Moment, in welchem die Störung auftritt, in bezug auf diese analogen Signale, ist durch die Pfeil-Markierung 80 angegeben. Die Wellenformen links vom Pfeil 80 zeigen somit den Zustand vor der Störung an, und die Wellenformen rechts des Pfeiles zeigen den Zustand nach der Störung an. Die wahre Zeit des Auftretens der Störung ist alphanumerisch neben dem Pfeil ausgedruckt, wie bei 82 gezeigt, gemessen in Tagen, Stunden, Minuten, Sekunden und Hundertstel Sekunden, gemessen von dem Zeitpunkt an,

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auf den der Monitor ursprünglich eingestellt bzw. geeicht worden ist. Das Kode-Zeichen (P) des verletzten bzw. abweichenden Parameters ist bei 84 längs der Kanal-Identifizierung 06 ausgedruckt. Als weitere Hilfe zur Interpretierung der Kanal-Identifizierung ist diese Identifizierung bei 86 nach der Zeitinformation ausgedruckt.

Fig. 3 zeit den Analog-Digital-Umsetzer im Detail. Die Multiplexschaltung 22 umfaßt einen Taktimpuls-Teiler 90, der zum Empfang von Taktimpulsen an den örtlichen Taktgeber oder Zeitgeber 58 angeschlossen ist. Taktimpulse 16 mit reduzierter Rate werden verwendet, um einen Kanal-Zähler 94 weiterzuschalten. Der analoge Multiplexer und der Analog-Digital-Umsetzer sind separate Geräte und in Fig. 3 mit den Bezugszeichen 96 und 98 bezeichnet. Die acht Eingangsleitungen 16 sind an den analogen Multiplexer angeschlossen und dieser tastet jede nacheinander ab, gesteuert durch den Zähler 94. Das Signal von jedem abgefragten Eingang wird an einen Schaltkreis 100 (sample and hold circuit) und dann an den Analog-Digital-Umsetzer 98 gelegt. Der Schaltkreis 100 und der Umsetzer 98 arbeiten unter der Steuerung des Kanalteilers 92, und während jedes abgefragte Wort digitiert wird, gibt der Analog-Digital-Umsetzer W ein Signal an den Speicher 26 Über das Üder-Gatter 51 und die Leitung 27, um dieses Abfragewort zu speichern, ferner ein Signal an den Kanal-Teiler 92, wodurch der Schaltkreis und der Umsetzer 98 rückgestellt werden.

Jedesmal wenn der Kanal-Teiler 92 einen Abtastzyklus vollendet, gibt er einen Ausgang über eine Leitung 53 an die Schaltung 48, wodurch ein Synchronisierungs-Kennzeichen gesetzt wird, ehe ein Abfragewort vom ersten Kanal abgenommen wird, um die Identifizierung von Signalen, die vom Speicher kommen, mit dem richtigen Kanal sicherzustellen. Weiterhin steuert dieser Ausgang die Ausgabe der Kennzeichen durch die Einrichtung 48.

Der Kanal-Zähler 94 liefert ebenfalls einen Ausgang über eine Leitung 102, um das Programm des Prozessors 54 für die Feststellung einer Störung zu

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steuern. Wenn die Abtastrate der Eingänge für die Digitierung und die Speicherung hoch ist, kann die Abfühlung oder Feststellung von Störungen weniger häufig durchgeführt werden, z.B. bei jeder dritten Abtastung der Eingangskanäle, so daß der Vergleich der Abfragungen für die Störungsfeststenung über drei Abtastungen der Multiplexer-Eingänge verteilt wird.

Ein oder mehr Multiplexer 96' kann zusammen mit dem Multiplexer 96 benutzt werden, um mit weiteren Eingangskanälen 16' zusammenzuarbeiten, wobei in diesem Fall die Arbeitsrate oder Arbeitsgeschwindigkeit des Prozessors 56 geeignet gewählt wird.

Der lokale Takt-Teiler 90 kann einen Eingang 91 haben, der an die Hauptleitung 44 angeschlossen ist, wodurch die Takt-Teilung durch den Haupt-Prozessor eingestellt wird und daher variabel ist, so daß Änderungen der Abtastrate durch entsprechende Programmierung des Haupt-Prozessors und nicht durch Änderungen der Hardware ermöglicht werden.

Die Benutzung digitaler Aufzeichnung und Darstellung in graphischer und alphanumerischer Form ermöglicht es, den Monitor als Recorder für extern festgestellte oder überwachte Konditionen oder Ereignisse zu verwenden, die in Verbindung mit den überwachten Leitungen stehen, ebenso wie intern festgestellte Störungen, wie oben beschrieben.

Beispielsweise kann der Monitor in Verbindung mit einer Schaltstation arbeiten, in welcher die Netzleitung Kontakte aufweist, die entweder offen oder geschlossen sind. Die Schaltstation kann als.Folge einer Störung auf der Netzleitung zum Schalten gebracht werden, was dazu führt, daß die Kontakte ihren Zustand temporär oder permanent ändern.

Der Monitor kann mit einer Eingangsstufe versehen sein, die Eingänge bezüglich des Zustandes der Schaltkontakte über Leitungen 104 von einem nicht-gezeigten externen Wandler erhält. Diese Eingangsstufe umfaßt opto-isolierende Mittel 106, um den Monitor und eine programmierte

Eingangs-Ausgangs-Schaitung 108 vor schädlichen Spannungsstößen oder Stromstößen zu schützen, wobei die letztere an die Hauptleitung 44 angeschlossen ist, über weiche die Leitungen durch den Haupt-Prozessor abgefragt und ihr Zustand im Speicher 36 zeitbezogen auf die Abfragesignale gespeichert wird.

Die Änderung des Zustandes von einem der Eingänge wird von dem Haupt-Prozessor als Störung genommen (wenn sie auftritt ohne daß eine durch die Störungsabfühieinrichtung 54 festgestellt worden ist) und in die Betriebsweise "nach Störung" eingetreten (post-disturbance procedure). Der Zustand dieser Eingänge vor der Störung kann als Tabelle ausgedruckt werden (E01-E15, Fig. 2, worin das Zeichen χ einen geschlossenen und das Zeichen 0 einen offenen Kontakt bedeuten) und jede Ereignis-Änderung, sei es als Ursache einer Störung oder als Folge einer solchen, wird bei 110 alphanumerisch aufgelistet. Solche nachfolgenden Ereignisse können am Ende der Aufzeichnungsperiode aufgezeichnet werden, ausgedrückt in Form der Zeiten ihres Auftretens und der Stellung der Kontakte. Es wird betont, daß die bezüglich der Ereignis-Eingangsstufe zu speichernde Information sehr klein ist im Vergleich mit derjenigen von den analogen Eingangsstufen, da sie nur Zustände und Änderungen von Zuständen darstellt'; Nimmt man an, daß solche nachfolgenden Ereignisse einige Zeit nach der Störung auftreten, können sie über relativ lange Zeiten von mehreren Sekunden aufgezeichnet werden im Vergleich mit der Speicherzeit der analogen Eingänge von etwa 250 Millisekunden. Irgendwelche Ereignisse, die innerhalb der Zeit der graphischen Darstellung der analogen Eingänge auftreten, können ebenfalls graphisch dargestellt werden (durch volle oder unterbrochene Linien), welche den analogen Wellenformen überlagert werden, aufgrund eines Ereignis-Kennzeichens, das in den Strom der Abfragedaten durch die Einrichtung 48 eingegeben wird und zwar bei Bestätigung eines solchen Ereignisses durch den Haupt-Prozessor.

Die Verwendung eines Druckers ermöglicht es, sowohl graphische als auch alphanumerische Informationen darzustellen, das Druckformat für die graphische Darstellung begrenzt jedoch die verfügbare Auflösung, obwohl alphanumerische Darstellungen der interessierenden DatenvOie meisten An-

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wendungszwecke mit der erforderlichen Genauigkeit ausgeführt werden können.

Wenn jedoch detailliertere Darstellungen erforderlich sind, können die gespeicherten Daten auch, z.B. auf einer Magnetplatte im Gerät 70 aufgezeichnet werden. Eine solche Platte kann periodisch oder, wenn eine Störung von besonderem Interesse erscheint, herausgenommen werden und auf einem Drucker mit höherer Auflösung repoduziert werden, oder die analogen Signale können auf einem Schreib-Recorder oder sichtbar auf . einer Kathodenstrahlröhre dargestellt werden.

In der obigen Beschreibung wurde die Erzeugung und Eingabe von vier verschiedenen Kennzeichen in die gespeicherten Abfragedaten erläutert und es wurde Vorsorge getroffen, um einen Konflikt zwischen Kennzeichen und Abfrageworten zu vermeiden. Um etwaige solche Konflikte zu beseitigen, können den Kennzeichen Prioritäten zugeordnet werden. Die höchste Priorität wird den Synchronisierungs-Kennzeichen gegeben, die gewährleisten, daß die gespeicherten Signale dem richtigen Eingangskanal zugeteilt werden. Die zweite Priorität erhält das Ereignis-Kennzeichen, die dritte Priorität die Timing-Kennzeichen und die niedrigste Priorität erhält das Störungs-Kennzeichen.

Der Speicher 36, der den Arbeitsspeicher des Haupt-Prozessors enthält, wird auch zur Speicherung der Abfrageworte verwendet. Der Speicher hat fünf Zonen, die für die Speicherung von Abfragedaten verfügbar sind. Dies dient dazu, den schlimmsten Fall einer Störungssituation vollständig zu überwachen, in welcher ein Fehlerzustand auf der Leitung als eine erste Störung festgestellt worden ist, wodurch die Schaltkontakte der Leitung öffnen, worauf etwas später die Schaltkontakte automatisch wieder geschlossen werden. Dieser Vorgang oder dieses Ereignis "Schließen" wird als zweite Störung festgestellt, gefolgt von der Feststellung des weiterbestehenden Fehlerzustandes als dritte Störung (mit hieraus resultierender öffnung der Schaltkontakte). Die automatische WiederSchließung der Schaltkontakte wird als vierte Störung festgestellt und der fortbestehende Fehlerzustand als fünfte Störung (mit resultierender öffnung der Schaltkontakte). Nach einer solchen Folge von zwei automatischen

Wieder-Schließungen wird von der automatischen Schaltersteuerung das Vorhandensein eines Fehlers anerkannt und die Leitung bleibt offen, bis der Fehler in Ordnung gebracht ist. In einem solchen Fall muß der Monitor fünf Störungen in schneller Folge verarbeiten, um eine vollständige Aufzeichnung zu liefern. Die Speicher können mit einer größeren oder kleineren Anzahl von Speicherzonen, je nach Bedarf, ausgestattet sein.

Die Anzahl von Speicherstellen, die in jeder Zone erforderlich ist, hängt von der Abtastrate ab, der Zeitdauer, über welche jede Störung aufgezeichnet wird, der Abtast-Bandbreite und der Zahl der Kanäle.

Bei einem 8-Kanal-Monitor beispielsweise, der mit einer Bandbreite von 600Hz arbeitet und fünf aufeinanderfolgende Fehler von 250 Millisekunden aufzeichnet, sind jeweils 16 Kilo-Byte an Speicherraum erforderlich, während ein 8-Kanal-Monitor bei fünf Fehlern, der mit einer Bandbreite von 1,8 KHz arbeitet, 48 Kilo-Byte Speicherraum erfordert. Ein 16-Kanal-Fünf-Fehler-Monitor, der mit einer Bandbreite von 600 Hz arbeitet, würde 32 Kilo-Byte Speicherraum erfordern, während das Äquivalent bei einer Bandbreite von 1,2 KHz 64 Kilo-Byte Speicherraum erfordern würde. Die niedrigeren Abtastraten sind diejenigen, die der beim Drucker erwarteten Auflösung entsprechen und sie reichen aus, wenn dies die einzige Form des Ausgangs ist. Andere Formen eines Ausgangs oder einer Darstellung können ebenfalls verwendet werden, beispeilsweise eine Darstellung mittels Kathoden-Strahl röhre, die höhere Auflösungen gibt, verbunden mit photographischen Anlagen zur Herstellung permanenter Aufzeichnungen.

Wenn die erforderliche Speicherkapazität größer ist als diejenige des Speichers 36 des Haupt-Prozessors, kann zusätzliche Speicherkapazität durch einen weiteren solchen Speicher mit wahlfreiem Zugriff 114 (random access memory) vorgesehen werden, der an die Hauptleitung 44 angeschlossen ist. Ferner, wenn ein permanentes Aufzeichnungsmittel, wie z.B. eine Magnetscheibe 112 benutzt wird, um detaillierte Aufzeichnungen der gespeicherten Daten zu machen, kann ein Teil der Platte ver-

wendet werden, um Daten zu speichern, zur Entlastung der Speicher 36 bzw. 114, oder auch für andere Funktionen, wobei jedoch die Daten zurück in diese Speicher gelesen werden, zur Rückholung und Verarbeitung durch die Zentraleinheit 32.

Die Speicherkapazität kann ohne weiteres erhöht werden, um beliebige Anzahlen von Abtastworten oder Eingangskanälen verarbeiten zu können, da die Aufzeichnung von Abtastworten und das Abtasten von analogen Eingängen bei Störungen in der wirklichen Zeit (real time) erfolgt mit sehr wenig Arbeit seitens des Mikroprozessors, der frei ist, die gespeicherte Information zu lesen und sie in einer zur Darstellung geeigneten Form zu präsentieren, mit einer willkürlichen Rate innerhalb der Kapazität eines einfachen Prozessors.

Die Beschreibung bezieht sich auf die überwachung von Netzleitungen, der Monitor eignet sich aber auch zur Überwachung von lokalen Verteilerleitungen oder Verteilerleitungen innerhalb eines Gebäudes oder einer Maschine.

Claims

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Patentansprüche

Monitor zum Oberwachen wenigstens eines Betriebs-Parameters einer Netzleitung, gekennzeichnet durch eine Eingangsstufe, um von der Netzleitung analoge Signale abzunehmen, die repräsentativ für die zeitlich variierende Größe jedes Parameters sind, Analog-Digital-Umsetzer zum Abtasten der analogen Signale in vorgegebenen Intervallen und zur Erzeugung eines digitalen Abtastwortes zu jeder Abtastzeit, das die Größe des oder jedes Parameters zum Zeitpunkt der Abtastung darstellt, Störungsmeßeinrichtungen, die auf eine Verletzung bzw. Abweichung von gespeicherten Bezugsparametern ansprechen, mittels eines digitalen Abtastwortes, um Daten abzuleiten, die eine Störung auf der Leitung anzeigen, Speicher mit wenigstens einer Speicherzone, die eine Vielzahl von Speicherstellen besitzt, von denen eine vorgegebene Anzahl dem Betrieb vor einer Störung zugeordnet ist, wobei die Speicher nacheinander in einer Schleife adressierbar sind, um sequentiell erzeugte Abfrageworte zu speichern, wobei das zuletzt erzeugte Wort das älteste gespeicherte Wort ersetzt, und der Rest, der dem Betrieb nach der Störung zugeordnet ist, sequentiell adressierte Abfrageworte speichert, ferner durch Steuerschaltungen, um die von den analogen Signalen abgeleiteten Abfrageworte in die Speicherstellen, die für den Betrieb vor der Störung vorgesehen sind, einzuschreiben, so wie die Worte erzeugt werden, wobei die Steuerschaltung auf die Störungsmeßeinrichtung anspricht, um danach erzeugte Abtastworte in die Speicherstellen einzuschreiben, die für den Betrieb nach der Störung vorgesehen sind, und daß durch die Steuerschaltung die Abfrageworte aus den Speichern in chronologischer Speicherordnung auslesbar und zur Darstellung der entsprechenden Signale in analoger Form vorbereitbar sind.
2. Monitor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen Haupt-Prozessor aufweist, der programmiert ist,

um eine Störung betreffende Daten von der Störungs-Meßeinrichtung zu empfangen, um die Arbeitsweise der Speicher und die Vorbereitung der Display-Daten aus den gespeicherten Daten zu steuern.
3. Monitor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Haupt-Prozessor einen Echt-Zeit-Geber aufweist.
4. Monitor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung eine Einrichtung zur Erzeugung von Daten-Kennzeichen aufweist, die auf Befehle des Haupt-Prozessors anspricht, welche bestimmte Arbeitsbedingungen anzeigen, um Daten-Kennzeichen in die Speicher zwischen aufeinanderfolgend erzeugte Abfrageworte einzugeben.
5. Monitor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (48) zur Erzeugung der Daten-Kennzeichen Timing-Kennzeichen in die gespeicherten Abfragedaten in vorgegebenen Intervallen einsetzt, die durch den Echtzeit-Geber bestimmt werden, so daß die aus dem Speicher gelesenen Abfrageworte bezüglich ihrer wahren Zeit der Abtastung oder Abfragung bewertet werden können.
6. Monitor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (48) zur Erzeugung der Kennzeichen ein Störungs-Kennzeichen in die gespeicherten Abfragedaten einfügt bei Feststellung einer Störung, so daß die aus dem Speicher ausgelesenen Abfrageworte bezüglich ihres Auftretens vor oder nach der Störung bewertbar sind.
7. Monitor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptprozessor Einrichtungen aufweist zum Empfang und zur Speicherung der Größen von Bezugsparametern der Netzleitung, und daß der Prozessor diese Bezugsparameter an die Störungs-Meßeinrichtung gibt.
8. Monitor nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Störungs-Meßeinrichtung eine sekundäre Prozessor-Anordnung bildet, die

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mit dem Haupt-Prozessor über eine Hauptleitung 44 verbunden ist, längs welcher die die Störung feststellenden Daten geführt sind, und die ferner über eine Pufferschaltung an den Analog-Digital-Umsetzer geschaltet ist, zum direkten Empfang von Abfrageworten von diesem, wie sie gebildet werden, und daß durch die sekundäre Prozessor-Anordnung die Abfrageworte mit den Größen der Bezugsparameter vergleichbar sind, um eine Anzeige einer Störung und der Ursache der Störung zu erhalten.
9. Monitor nach Anspruch 7 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundäre Prozessor-Anordnung die Daten der Bezugsparanieter periodisch vom Haupt-Prozessor empfängt.
10. Monitor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Störungs-Meßeinrichtung durch den Analog-Digital-Umsetzer gesteuert ist, um nur Abfrageworte zu vergleichen, die durch den Analog-Digital-Umsetzer bestimmt sind.
11. Monitor nach einem der Ansprüche 2-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher einen Speicher (36) mit wahlfreiem Zugriff (random access memory) umfassen, der durch den Haupt-Prozessor gesteuert ist.
12. Monitor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der oder ein Teil des Speichers (36) der programmierten Tätigkeit des Haupt-Prozessors zugeordnet ist.
13. Monitor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicheranordnung einen beweglichen (removeable) magnetischen Speicher umfaßt, auf welchen Daten durch den Haupt-Prozessor eingeschrieben und aus ihm ausgelesen werden können.
14. Monitor nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen Speicher mit direktem Zugriff (26) aufweist, der vom Haupt-Prozessor gesteuert ist und auf die Erzeugung jedes Abfrage-

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Wortes anspricht, um dieses dem Speicher (36) über die Hauptleitung (44) zuzuführen.
15. Monitor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (26) so ausgebildet ist, daß die übertragung jedes Wortes auf den Speicher (36) Priorität über andere Daten auf der Hauptleitung (44) erhält.
16. Monitor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherschaltung fünf Speicherzonen aufweist, die so ausgebildet sind, daß nachdem eine Zone aufgefüllt ist, nachfolgende Abfrageworte einer anderen Zone zugeleitet werden.
17. Monitor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch, eine Abtast-Halte-Schaltung zum Abtasten der analogen Eingangssignale, die in diesen vorgegebenen Intervallen an diese angelegt werden, sowie einen Analog-Digital-Umsetzer, zum Umsetzen der gehaltenen abgetasteten Größe in ein digitales Abfragewort und durch eine Adressenschaltung zum Synchronisieren des Timings der Abfragung und der Digitierung.
18. Monitor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Mehrzahl

von Eingangskanälen zum Empfang von unterschiedlichen analogen Signalen, dadurch gekennzeichnet, daß der Analog-Digital-Umsetzer einen Multiplexer umfaßt, an welchen die analogen Signale gegeben werden, und daß die Adressenschaltung eine Multiplex-Adressenschaltung ist, um jeden Eingangskanal nacheinander abzutasten, um die analogen Signale nacheinander an die Abtast-Halte-Schaltung zu legen.
19. Monitor nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Adressenschaltung eine Zeit-Dividier-Schaltung aufweist, die auf Taktimpulse eines Taktgebers anspricht.
20. Monitor, nach Anspruch 19 und Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber dem zweiten Prozessor der Störungs-Meßeinrichtung zugeordnet ist.
21. Monitor nach einem der Ansprüche 18-20 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (48) zur Erzeugung der Daten-Kennzeichen ein Synchronisierungs-Kennzeichen periodisch bei der Abfragung der Eingangskanäle eingibt, so daß die vom Speicher ausgelesenen Abfrageworte ihren entsprechenden Eingangskanälen zugeordnet werden können.
22. Monitor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Sichtanzeigegerät mit einem Punkt-Matrix-Drucker, daß ferner die Steuerschaltung jedes aus dem Speicher ausgelesene Abfragewort in eine Position auf dem Druckerformat überträgt, die der Größe des Abfragewortes zugeordnet ist, und daß durch die Steuerschaltung ein Befehl an den Drucker gegeben wird, eine Markierung in dieser Position zu drucken.
23. Monitor nach Anspruch 22 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung Kennzeichen aus den Speichern ausliest und jedes Kennzeichen auf eine vorgegebene Markierung auf der gedruckten Aufzeichnung überträgt.
24. Monitor nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Darstellungen der Abfrageworte und ggf. der Kennzeichen in unterschiedlicher Rate gegenüber der gedruckt werden, mit welcher die Abfragedaten aufgezeichnet werden.
25. Monitor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucker Informationen, die sich auf die Störung beziehen, in alphanumerischer Form ausdruckt.
26. Monitor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Eingangsstufen zum Empfang von Signalen, die die Zustände von bistabilen Arbeitsmitteln darstellen und die auf eine Änderung des Zustandes von einem der Eingänge ansprechen, um ein Störungssignal zu erzeugen.
27. Verfahren zum überwachen einer Netzleitung hinsichtlich der Abweichung von einem Bezugs-Betriebsparameter, dadurch gekennzeichnet, daß von der Netzleitung ein analoges Signal abgeleitet wird, das repräsentativ für die Größe des Parameters ist, daß das Signal digitiert wird durch Abtastung, um ein Abfragewort zu bilden, das die Größe des Parameters zum Zeitpunkt der Abtastung darstellt, daß eine vorgegebene Anzahl von Abfrageworten und eine vorgegebene Anzahl von Abfragezeiten in Speichersteilen eines in Form einer Schleife angeordneten Speichers gespeichert werden, derart, daß jedes erzeugte Abfragewort das älteste gespeicherte Wort ersetzt, daß ferner jedes Abfragewort mit Worten verglichen wird, die die Bezugsgrößen der Parameter darstellen, und daß aufgrund der Feststellung einer Störung aufgrund einer Abweichung hiervon, eine nachfolgende vorgegebene Anzahl von erzeugten Abfrageworten in anderen Speicherstellen des Speichers gespeichert wird, daß dann die gespeicherten Abfrageworte aus dem Speicher in chronologischer Speicherordnung ausgelesen werden und Darstellungen der gespeicherten Größen als Funktion der Position bezüglich einer Achse eines Sichtgerätes über den Abfragezeiten als Funktion der anderen Achse des Sichtgerätes relativ zu der Zeit dargestellt werden, zu welcher die Störung festgestellt worden ist.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Darstellung der Abfragegrößen und der Abfragezeiten als Markierungen auf einem Drucker dargestellt werden, wobei die Position der Markierungen von den Größen der abgefragten Daten abgeleitet ist.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucker alphanumerische Daten aufzeichnet, die sich auf die gespeicherten Abfrageworte und die Zeit der Feststellung der Störung beziehen.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Zustände oder Stellungen von bistabilen Einrichtungen, die der Netzleitung zugeordnet sind, und jede ihrer Änderungen digital aufgezeichnet werden, vor oder nach der Feststellung einer Störung, und daß diese Zustände und die Zeitpunkte der Änderung vor und nach der Störung alpanumerisch dargestellt werden.