DE3545404A1 - Schaltungsanordnung fuer eine frequenzsperreinrichtung (mehrphasensperre) - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine Frequenzsperreinrichtung, insbesondere für eigenleitungslose Kommunikationssysteme zur Übertragung von Nachrichteninformationen zwischen über das Stromversorgungsnetz untereinander verbindbaren Endgeräten, wobei der Übertragungsfrequenzbereich der Kommunikationssysteme netzseitig mit der Frequenzsperreinrichtung abgeriegelt ist.

Frequenzsperreinrichtungen für den hier in Frage kommenden Übertragungsfrequenzbereich von 70 bis 150 kHz sind bereits aus der Netzschutztechnik, insbesondere bei der Übertragung von Schutzsignalen über Hochspannungsleitungen im Zusammenhang mit sogenannten THF-Geräten, bekannt. Bei diesen Geräten werden je nach Bedarf Tägerfrequenzen von 35 bis 500 kHz mit unterschiedlichen Rastern von 2,5 oder 4 kHz eingesetzt, wobei pro Übertragungskanal je Betriebsrichtung dementsprechende Bandbreiten von 2,5 oder 4 kHz vorgesehen sind.

Als Frequenzsperreinrichtungen werden hier entsprechend dimensionierte Induktivitäten verwendet, die beispielsweise bei der TFH-Zweileiterankopplung direkt in die spannungsführenden Leitungen geschaltet sind und damit die für die Informationsübertragung schädlichen Einflüsse der Hochspannungsgeneratoren fernhalten.

Weiterhin sind aus der DE-PS 29 52 036 Sperrfilter für Niederspannungsleitungen eines Haus-Installationsnetzes bekannt, die hochfrequente Sendespannungen von Wechselsprech- bzw. Signal- und/oder Warnanlagen gegenüber benachbarten Hausbereichen sperren. Diese Sperrfilter bestehen aus einem Parallelresonantskreis, bei dem zwei gegensinnig auf einer stromkompensierten Drossel aufgebrachte Teilwicklungen durch einen Kondensator so überbrückt sind, daß die Übertragung der hochfrequenten Sendespannung über das interne Installationsnetz stark gedämpft ist. Die Dämpfwirkung für die hochfrequente Sendespannung wird hier noch zusätzlich durch einen zwischen der stromzuführenden Leitung und der stromabführenden Leitung geschalteten Reihenresonanzkreis, bestehend aus einer Induktivität und einer Kapazität, erhöht, bei dem die hochfrequente Sendespannung praktisch auf der Hauszählerseite kurzgeschlossen ist. Die hier bevorzugte Trägerfrequenz liegt bei circa 125 kHz mit einer Bandbreite von ebenfalls 4 kHz.

Sowohl die aus der Netzschutztechnik im Zusammenhang mit Hochspannungsleitungen bekannten Frequenzsperreinrichtungen als auch die im Haus-Installationsnetz verwendeten Sperrfilter sind also nur für eine bestimmte Trägerfrequenz mit relativ geringer Bandbreite einsetzbar. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Schaltungsanordnung für eine Frequenzsperreinrichtung anzugeben, die den gesamten Übertragungsbereich des Kommunikationssystems von etwa 70 bis 150 kHz umfaßt und bei dem das Kommunikationssystem innerhalb des Haus-Installationsnetzes zwischen beliebigen stromzuführenden Leitungen und der stromabführenden Leitung betrieben werden kann, wobei die dazu notwendigen Schaltmittel mit geringem Aufwand und in einfacher Weise innerhalb des Haus-Installationsnetzes unterzubringen sind. Erfindungsgemäß wird dies durch das kennzeichnende Merkmal des Patentanspruchs 1 erreicht.

Die Längsinduktivität, die sowohl im stromzuführenden Leiter als auch im stromabführenden Leiter entsteht, bildet in Verbindung mit der entsprechend angepaßten Querkapazität für den gesamten Übertragungsfrequenzbereich der Trägerfrequenz eine ausreichend große Dämpfung, so daß mit dieser Schaltungsanordnung in einfacher Weise eine breitbandige Frequenzsperreinrichtung realisiert ist, die den Einsatz von aufwendigen und mehreren schmalbandigen Filtereinrichtungen mit der gleichen Wirkung überflüssig machen.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Frequenzsperreinrichtung aus einer in der jeweils stromzuführenden Leitung und in der stromabführenden Leitung durch Restinduktivität erzeugbaren Längsinduktivität und einer zwischen der jeweils stromzuführenden Leitung und der stromabführenden Leitung liegenden Querkapazität gebildet ist. Die hier notwendigen Längsinduktivitäten in den Leitungen können also ohne zusätzlichen apparativen Aufwand bereit gestellt werden, sofern in dem Haus-Installationsnetz ein Fehlerstromschutzschalter vorhanden ist, oder eingesetzt wird. In dem Gehäuse des Fehlerstromschutzschalters läßt sich außerdem auch die Querkapazität einbauen, so daß sich die Freuenzsperreinrichtung problemlos in das Haus-Installationsnetz unterbringen läßt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Frequenzsperreinrichtung durch eine Mehrphasensperre realisiert ist, bei der sämtliche stromzuführenden Leitungen gemeinsam mit der stromabführenden Leitung durch das Joch des Summenstromwandlers geführt sind. Damit können mit relativ geringem Aufwand von zwei zusätzlichen Querkapazitäten sämtliche Dreiphasen des Stromversorgungsnetzes zur Übertragung der Nachrichteninformationen herangezogen werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht außerdem vor, daß nur eine einzige Querkapazität zwischen einer stromführenden Leitung und der stromabführenden Leitung vorgesehen ist und die restlichen stromzuführenden Leitungen mittels Phasenkoppelkondensatoren in der Größenordnung von 0,1 µF überbrückt sind. Damit ist erreicht, daß sich der Platzbedarf für die Querkapazitäten durch den Einsatz der kleineren Phasenkoppelkondensatoren zusätzlich verringern läßt.

Die Erfindung wird anschließend in einem figürlich dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Figur ist der Fehlerstromschutzschalter FI durch die strichpunktierte Linie angedeutet, in dem sich die eigentliche Schaltermechanik S und der Auslöser A befinden. Die Schaltermechanik S betätigt gleichzeitig die vier nicht näher bezeichneten Schaltkontakte, die die stromzuführenden Leitungen R, S, T und die stromabführende Leitung MP von der Netzseite zum eigentlichen Verbraucher im Fehlerfall unterbrechen. Weiterhin enthält der Fehlerstromschutzschalter FI den Summenstromwandler SSW, dessen Kern aus hochpermeablem Werkstoff besteht. Durch ihn werden alle stromführenden Leiter geführt, so daß im fehlerfreien Betriebszustand die Summe der zu- und abfließenden Ströme annähernd Null ist. Beim Auftreten eines Fehlers, beispielsweise eines Isolationsfehlers innerhalb eines Verbrauchergerätes, tritt ein Fehlerstrom über das Erdpotential auf, so daß die Stromgleichheit im Summenstromwandler gestört ist. In der Sekundärwicklung des Sumenstromwandlers entsteht ein Stromimpuls, der seinerseits den Auslöser A betätigt, und somit die Schaltkontakte zur Unterbrechung der stromzuführenden Leitungen R, S, T und der stromabführenden Leitung MP betätigt. Durch sogenannte Streuinduktivitäten werden auf den stromzuführenden Leitungen R, S, T und der stromabführenden Leitung MP die Längsinduktivitäten LR, LS, LT und LN erzeugt, die im Zusammenhang mit der jeweiligen Querkapazität KRM, KSM, KTM für die jeweils stromzuführende Leitung R bzw. S bzw. T und der stromabführenden Leitung MP den entsprechenden Filter für die zu sperrende Trägerfrequenz bilden. Ist ein Kommunikationssystem beispielsweise zwischen der stromzuführenden Leitung T und der stromabführenden Leitung MP angeschlossen, so befindet sich in dieser die Längsinduktivität LT und in der stromabführenden Leitung MP die Längsinduktivität LM.

Zwischen der stromzuführenden Leitung T (Phase) und der stromabführenden Leitung MP befindet sich die Querkapazität KTM, die die Trägerfrequenz des Kommunikationssystems netzseitig kurzschließt.

Die Endgeräte des Kommunikationssystems können auch zwischen verschiedenen stromzuführenden Leitungen R, S und T und der gemeinsamen stromabführenden Leitung MP angeordnet sein. Für diesen Fall werden dann alle stromzuführenden Leitungen R, S und T mit der Leitung MP gemeinsam durch das Joch des Summenstromwandlers SSW geführt und mit der jeweiligen Querkapazität KRM, KSM und KTM die Trägerfrequenz des Kommunikationssystems in jeder Phase einzeln netzseitig kurzgeschlossen.

Eine nicht dargestellte Schaltvariante sieht außerdem vor, daß zwei der drei Querkapazitäten, beispielsweise die Querkapazität KRM und KSM ersetzt werden können durch sogenannte Phasenkoppelkondensatoren, die die stromzuführenden Leitungen R und S sowie S und T kapazitiv überbrücken. Da diese Phasenkoppelkondensatoren in ihrem Wert um eine Zehnerpotenz geringer sein können, lassen sich sowohl die Querkapazität KTM als auch die nicht dargestellten Phasenkoppelkondensatoren gemeinsam in dem Gehäuse eines Fehlerstromschutzschalters unterbringen.

Claims (5)

1. Schaltungsanordnung für eine Frequenzsperreinrichtung, insbesondere für eigenleitungslose Kommunikationssysteme zur Übertragung von Nachrichteninformationen zwischen über das Stromversorgungsnetz untereinander verbindbaren Endgeräten, wobei der Übertragungsfrequenzbereich der Kommunikationssysteme netzseitig mit der Frequenzsperreinrichtung abgeriegelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzsperreinrichtung (FSE) aus einer in der jeweils stromzuführenden Leitung (R bzw. S bzw. T) und in der stromabführenden Leitung (MP) durch Restinduktivität erzeugbaren Längsinduktivität (LR bzw. LS bzw. LT und LM) und einer zwischen der jeweils stromzuführenden Leitung (R bzw. S bzw. T) und der stromabführenden Leitung (MP) liegenden Querkapazität (KRM bzw. KSM bzw. KTM) gebildet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Längsinduktivität (LR bzw. LS bzw. LT und LM) durch einen Summenstromwandler (SSW) eines Fehlerstromschutzschalters (FI) erzeugt ist, durch dessen Joch die jeweils stromzuführende Leitung (R bzw. S bzw. T) gemeinsam mit der stromabführenden Leitung (MP) geführt sind.

3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzsperreinrichtung durch eine Mehrphasensperre realisiert ist, bei der sämtliche stromzuführenden Leitungen (R, S, T) gemeinsam mit der stromabführenden Leitung (MP) durch das Joch des Summenstromwandlers (SSW) geführt sind.

4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Längsinduktivität (LR, LS, LT und LM) einen Wert von annähernd 1 µH aufweist und die jeweilige Querkapazität (KRM, KSM, KTM) bei einem Übertragungsfrequenzbereich von 70 kHz bis 150 kHz in der Größenordnung von 1 bis 2 µF liegt.

5. Schaltungsanordnung nach dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine einzige Querkapazität (KTM) zwischen einer stromzuführenden Leitung (T) und der stromabführenden Leitung (MP) vorgesehen ist und die restlichen stromzuführenden Leitungen (R, S und T) mittels Phasenkoppelkondensatoren in der Größenordnung von 0,1 µF überbrückt sind.