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Beschreibung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz von Fernmelde-
und Signalkabeln, die entlang von Starkstromanlagen verlaufen, mit zwei oder mehreren
Vorrichtungen zum aktiven Reduktionsschutz (ARS), bei denen einer am entfernten
Ende geerdeten Pilotader die durch Starkstromkreise induzierte Störspannung entnommen,
verstärkt und der Primärwicklung eines Übertragers, dessen Sekundärwicklung die
Gesamtheit der Kabeladern bildet, zugeführt wird.
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In Fernmeldekabeln, die entlang von Starkstromanlagen verlaufen,
treten störende Wechselspannungen auf.
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Es sind bereits passive Reduktionseinrichtungen in Form eines Reduktionsstransformators
bekannt (DE-AS 1113 488), die dazu dienen, diese störenden Wechselspannungen zu
vermindern. Diese Reduktionseinrichtungen vermögen jedoch unter Umständen die induzierte
Spannung nur auf etwa 30% zu vermindern. Es sind deshalb Vorrichtungen zum aktiven
Reduktionsschutz vorgeschlagen worden (NL-Anm. 68/00 638), bei denen die störende
Wechselspannung einer Pilotader entnommen wird, in einem Verstärker nach Betrag
und Phase verstärkt und sodann der Primärwicklung eines Koppeltransformators zugeführt
wird, dessen Sekundärwicklungen aus den Fernmeldeadern bestehen. Die Einkopplung
der kompensierenden Spannung in die Fernmeldeadern kann auch so geschehen (DE-PS
17 65 629), daß an die Stelle des Koppeltransformators eine Ummantelung oder Armierung
des Kabels mit Eisen oder Stahl tritt. Zum Schutz von Fernmelde- und Signalkabeln
ist es ferner bekannt (DE-OS 24 06 269), in einer solchen Vorrichtung die Pilotader
über eine gesonderte Sekundärwicklung des Koppeltransformators und eine Impedanz
an Erde zu legen.
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Die als aktiver Reduktionsschutz bekannten Vorrichtungen sind jedoch
hinsichtlich der Höhe der induzierten störenden Wechselspannung, die mit ihnen kompensierbar
ist, begrenzt. Da sich diese Wechselspannungen entlang des Kabels zu immer höheren
Werten aufbauen und sehr häufig, z. B. aus Sicherheitsgründen, ein zulässiger Grenzwert
für die Spannungen vorgegeben ist, ist somit die mit einer Vorrichtung zu schützende
Kabellänge je nach der Höhe der induzierten Wechselspannung begrenzt. Ist das zu
schützende Kabel länger und damit die gesamte induzierte Spannung entsprechend höher,
so ist man gezwungen, mehrere solche Vorrichtungen hintereinander entlang dem Kabel
anzuordnen.
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Da selbst bei Anwendung dieses aktiven Reduktionsschutzes am Ende
jeder durch eine einzelne Vorrichtung geschützten Strecke eine nicht mehr kompensierbare
Restspannung verbleibt und diese der jeweils in einem nächstfolgenden Abschnitt
des Kabels induzierten Spannung hinzugezählt werden muß, entsteht die Schwierigkeit,
daß allein durch die verbleibenden Restspannungen die vorgegebene Grenzspannung
überschritten wird.
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Dies kann nur vermieden werden, wenn man Vorrichtungen höherer Reduktionsleistung
verwendet. Damit tritt bei sehr langen Kabelstrecken die Schwierigkeit auf, daß
die Anzahl der erforderlichen Vorrichtungen bei immer kleiner werdenden Wirkungslängen
immer höher wird und der Aufwand für die einzelnen Vorrichtungen erhöht werden muß.
Dem sind wirtschaftliche und technische Grenzen gesetzt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit
anzugeben, die es erlaubt, auch über große Kabellängen mit gleich leistungsfähigen
Vorrichtungen zum aktiven Reduktionsschutz einen Schutz gegen induzierte Wechselspannungen
mit erträglicher Restspannung zu erzielen.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die induzierte
Störspannung zur automatischen Steuerung des Regelbereiches des Verstärkers verwendet
wird. Die hierdurch bewirkte automatische Reduktionssteuerung für Einrichtungen
des aktiven Reduktionsschutzes (ARS) erlaubt über die Betriebszeit ein kontinuierliches
Verstärken praktisch ohne Amplitudenbegrenzung, Übersteuerungen, die zu Abschaltungen
der ARS-Einrichtungen führen könnten, sind vermieden.
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Einen besonders vorteilhaften Einsatz verspricht die Erfindung dann,
wenn man, wie bereits vorgeschlagen, den örtlich verteilten, aus Einrichtungen (ARS)
und Signalsammelstellen bestehenden Systemen eine Zentrale zuordnet, die aufgrund
einer Meßwert- und/oder Alarmerfassung von jedem System selbsttätig anwählbar ist,
und von der umgekehrt Befehle oder Informationen selbsttätig an die einzelnen Systeme
vermittelbar sind. Die nach dem Vorschlag der Erfindung während des Betriebes jeweils
erfolgte automatische Anpassung der Reduktion an die induzierte Störspannung kann
dann als aktueller Zustand jedes einzelnen Gerätes oder Systems der Zentrale zur
Verfügung gestellt und dort ausgewertet werden.
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In Durchführung der Erfindung hat es sich als zweckmäßig erwiesen,
daß zur automatischen Steuerung ein Mikroprozessor dient, dessen Eingang von dem
an der Pilotader abgegriffenen Störspannungssignal gespeist wird. Der Einsatz dieser
im Telefonverkehr und bei Bildschirmtexteinrichtungen bereits üblichen intelligenten
Bausteine der Datenübermittlung führt im Zusammenhang mit ARS-Einrichtungen zu einer
durchgreifenden Änderung der dort noch üblichen Handhabung.
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In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen,
wenn das an der Pilotader abgegriffene Störspannungssignal zunächst nach Spitzen-und
Effektivwert gleichgerichtet und anschließend über einen AD-Wandler dem Mikroprozessor
zugeführt wird. Die Steuerung des Regelbereiches wird man zweckmäßig in kleinen
Stufen durchführen, wobei zu diesem Zweck elektronische Schaltelemente verwendet
werden, etwa sog. MOSFET-Transistorenschalter. Diese Maßnahmen vermeiden eine direkte
Übersteuerung der ARS-Einrichtungen, sie unterbinden aber auch ein nichtlineares
Anwachsen des Geräuschpegels.
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Die Erfindung sei an Hand des in der Figur dargestellten Schaltbildes
einer ARS-Einrichtung näher erläutert.
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Mit 1 ist ein solches ARS-Gerät bezeichnet, es beinhaltet im wesentlichen
die beiden Leistungsverstärker 2 und 3, denen von einer zu den Kabeladern 4 parallel
geführten Pilotader 5, dessen entferntes Ende geerdet ist, die von Starkstromkreisen
induzierte Störspannung zugeführt wird. Diese Störspannung wird nach entsprechender
Verstärkung an die Primärwicklung 6 eines ebenfalls im ARS-Gerät 1 befindlichen
Übertragers 7 weitergegeben, wobei die Sekundärwicklung 8 dieses Übertragers durch
die Gesamtheit der Adern 4 des Telefonkabels gebildet wird.
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Um nun die Reduzierung der Störspannung zu optimieren, d. h. die
Reduzierung in den unteren Spannungsbereichen zu verbessern und gleichzeitig dafür
zu sorgen, daß hohe Störspannungen nicht wie bisher zum Ausschalten der ARS-Einrichtungen
führen können, wird das Störspannungssignal an der Stelle 9 der Pilotader abgegriffen
und zunächst mittels der schematisch dargestellten Gleichrichterschaltungen 10 und
11 nach Scheitel- und Effektivwert gleichgerichtet. Das Signal gelangt anschließend
zum AD-Wandler 12, und schließlich zum Eingangs des Mikroprozessors 13.
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Entsprechend der Größe des Eingangssignals veranlaßt dieses elektronische
Bauelement z. B. die Verringerung oder Vergrößerung der Kompensation der Störspannung
in der Weise, daß die zum Eingang des Vorverstärkers 2 hinfürhenden Stromverbindungen
durch die elektronischen Schalter 14 (MOSFET) geschlossen oder geöffnet werden.
Auf diese Weise ist es z. B. möglich, bei fünf Schaltern 14 in zweiunddreißig Stufen
die Kompensation etwa zu halbieren, beispielsweise in einem Regelbereich von 1:
0,5. Damit wird auf jeden Fall eine direkte Übersteuerung vermieden, und es kann
für die Auswertung das Signalverhältnis angegeben werden.