DE3706680A1 - Verfahren und einrichtung zur ueberwachung von strommasten gegen absichtliche beschaedigung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung von Strommasten gegen absichtliche Beschädigung. Sie bezieht sich auch auf eine Einrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens, wie weiter unten noch näher erläutert.

In letzter Zeit werden vermehrt Anschläge auf die Strommasten der Elektrizitätsversorgungsunternehmen (EVU) ausgeübt. Unter Strommasten werden hier wie auch im folgenden vor allem Hoch­ spannungsmasten verstanden; es können aber auch Mittelspan­ nungsmasten betroffen sein. Meistens werden die Strommasten an­ gesägt, so daß sie einstürzen. Es sind auch Sprengstoffatten­ tate bekanntgeworden, und in letzter Zeit wurde von einem Fall berichtet (Ober-Roden), bei dem ein Mast in eine zum Umstürzen ausreichende Schräglage mit einem oder mehreren Stahlseilen ge­ bracht wurde, welche von im Boden verankerten Winden aufge­ wickelt wurden. Auf jeden Fall werden durch das Strommast-Um­ stürzen ganz erhebliche Schäden verursacht, die pro Mast etwa bei DM 1000.000,-- liegen, hinzu kommen noch die Folgeschäden in Form von Personen- oder Sachschäden einschließlich der Strom­ ausfallkosten. Es stellt sich deshalb die Aufgabe, ein Verfah­ ren und eine Einrichtung zu seiner Durchführung zu schaffen, mit welchem bzw. welcher im Falle einer Mastattacke der betrof­ fene Mast sehr schnell und automatisch detektiert und so poli­ zeiliche Gegenmaßnahmen (zum Beispiel Hubschraubereinsatz, Ein­ kreisung des Sabotageortes) zu jeder Tages- und Nachtzeit ein­ geleitet werden können.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe durch die im Kenn­ zeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vor­ teilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nach der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 5 angegeben.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß Körperschall in metallischen Strukturen leicht über erhebliche Wegstrecken von vielen Metern, z. B. 50 m, übertragen und daß dieser Körperschall mit piezoelektrischen Aufnehmern (Körperschall-Sensoren) detek­ tiert werden kann. Beim Abhören der Signale der Körperschall- Sensoren kann dann die Ursache des Körperschalls sehr deutlich ermittelt werden. So ist bei Körperschallüberwachungssystemen (abgekürzt: KüS), die zur Überwachung von Kernreaktoren oder anderer Primärkreiskomponenten installiert waren, gefunden wor­ den, daß man die Geräusche bei Schweißarbeiten sehr deutlich von denjenigen bei Schraubarbeiten unterscheiden kann.

Durch die Gegenstände der Verfahrensansprüche 1 bis 5 und - wie weiter unten noch erläutert - durch die Gegenstände der Sachansprüche 6 bis 15 werden die folgenden Anforderungen er­ füllt:

• - Alarmmeldung, wenn Geräusche einen natürlichen Hintergrund­ pegel (z. B. Windgeräusch) übersteigen;
• - genaue Identifizierung des Mastes, für den die Alarmmeldung ausgelöst wird;
• - dauernde Selbstkontrolle der an den einzelnen Masten instal­ lierten Körperschalleinrichtungen und Meldung, falls Ausfäl­ le vorkommen,
  • -- da sonst eventuell die Überwachungseinrichtung vor dem An­ schlag auf den Strommast gezielt außer Betrieb gesetzt wer­ den könnte,
  • -- um eine möglichst geringe Wartung der Überwachung zu ermög­ lichen;
• - bei Alarmmeldung gezieltes Abhören der Signale, um das Ansä­ gen oder die Biegeräusche auch wirklich zu verifizieren (Vermeidung von zu vielen Fehleinsätzen);
• - einfache Stromversorgung und Signalübertragung durch (sehr wenige) Kabel oder sogar Funksignalübertragung.

Im einzelnen behandelt Patentanspruch 2 die beiden von verstärk­ ten Körperschallsignalen gespeisten Signalaufbereitungsstrecken (SAS), von denen die eine digitalisierte und codierte Normal­ signale zur Funktionskontrolle oder digitalisierte und codierte Alarmsignale im Falle einer Mastattacke abgibt. Die zweite SAS stellt eine Übertragungsstrecke für analoge Signale dar. Ihr Übertragungsweg kann normalerweise unterbrochen sein, wird aber im Falle des Vorliegens eines einen Grenzwert erreichenden oder überschreitenden Körperschall-Signals (also im Falle einer Mastattacke) durch einen, bevorzugt elektronischen, Schaltvor­ gang durchgeschaltet, so daß dann in der Überwachungszentrale die analogen Schallsignale abgehört und zu visuellen Zwecken oder zur Frequenzanalyse auch auf einem Bildschirm dargestellt werden können. Damit dieser zweite Signalweg auch in bezug auf seine Funktion kontrolliert werden kann, ist gemäß Patentan­ spruch 3 vorgesehen, daß auch in der zweiten SAS ein Umschalt­ vorgang durch ein von der Überwachungszentrale gesendetes Prüf­ signal ausgelöst werden kann, so daß man dann in der Überwa­ chungszentrale die Hintergrundgeräusche am Mast und damit die Funktionstüchtigkeit des analogen Übertragungsweges feststel­ len kann.

In den Patentansprüchen 4 und 5 sind zwei Umschaltmöglichkeiten angegeben, wie man die zweite Signalaufbereitungsstrecke "scharf" machen kann, wenn eine Mastattacke vorliegt. Gemäß An­ spruch 4 ist eine Direktauslösung durch die einen Grenzwert er­ reichenden oder überschreitenden Amplituden der Körperschall- Signale vorgesehen, gemäß Anspruch 5 ist eine Auslösung durch digitale Alarmsignale vorgesehen, welche die zweite Signalauf­ bereitungsstrecke über die erste Interface-Einheit erhält, und zwar entweder vom Ausgang der ersten Signalaufbereitungsstrecke oder mittels Fernrückübertragung von der Überwachungszentrale.

Gegenstand der Erfindung ist, wie gesagt auch eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, wie sie im Anspruch 6 in der Hauptsache und in den Patentansprüchen 7 bis 17 in Weiterbildung gekennzeichnet ist. Dabei umfaßt der Gegenstand des Anspruchs 6 ein vollständiges System mit Sendestation, Signalübertragungsstrecke und Empfangsstation.

Im folgenden werden anhand der Zeichnung ein Ausführungsbei­ spiel für eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung und sodann das Verfahren selbst erläutert.

In der Zeichnung zeigen in schematischer, stark vereinfachter Blockdarstellung:

Fig. 1 die senderseitige Maststation, welche den Signalübertra­ gungsweg von einem Körperschall-Sensor bis zur Signalübertra­ gungsstrecke umfaßt. Diese Maststation kann partiell auch Empfangsfunktion haben, denn sie kann so ausgebildet sein, daß sie außer den analogen Körperschall-Signalen auch Steuersignale von der in Fig. 2 symbolisierten Mastüberwachungszentrale empfangen kann;

Fig. 2 die schon erwähnte Mastüberwachungszentrale, welche in der Hauptsache Empfangsfunktion hat und über die Signalüber­ tragungsstrecke Normalsignale und Alarmsignale empfangen kann, wobei die Normalsignale als Funktionskontrollsignale dienen. Die Mastüberwachungszentrale nach Fig. 2 kann auch als Sender arbeiten, indem sie digitale Steuersignale zurück zur zweiten Signalaufbereitungsstrecke (Fig. 1) sendet, die deren Durch­ schaltung veranlassen entweder im Alarmfall oder aber im Nor­ malfall, um jeweils die analogen Körperschallsignale in der Mastüberwachungszentrale abhören zu können;

Fig. 3 einen Tragmast des Typs T ₁ für Hochspannungsleitungen, an dessen Mastspitze (Bereich IV) eine Maststation nach Fig. 1 in­ stalliert ist;

Fig. 4 die Einzelheit IV nach Fig. 3, d. h. eine als sogenannte Laterne ausgebildete Mastspitze zur Aufhängung eines Erdseil­ luftkabels, wobei schematisch die Installation einer Maststa­ tion nach der Erfindung angedeutet ist. Das Erdseilluftkabel und seine Aufhängung sind in Fig. 4 weggelassen.

Der in Fig. 3 vereinfacht dargestellte Tragmast des Gestänge- Typs ABC/4/73 ist ein Gittermast, bestehend aus Stahl-Winkel­ profilleisten, die insbesondere vollständig verzinkt und voll­ ständig geschraubt sind. Der Tragmast TM steht auf einer Funda­ mentplatte t 0; er ist in verschiedenen Höhen über dem Erdboden, die in Metern in der linken Hälfte der Figur eingetragen sind, mit Auslegern t 1, t 2, t 3, t 4 zum Tragen der verschiedenen Hoch­ spannungsleitungen versehen. Die Spannweite der Ausleger ist nicht eingetragen, aber die Größenverhältnisse sind erkennbar. Der Ausleger t 2 trägt über entsprechende Isolatoren i bzw. Iso­ latorketten Hochspannungsleitungen l ₂ für 110 kV, der darüber befindliche Ausleger t 3 Hochspannungsleitungen l₃ für 220 kV und der wiederum darüber befindliche Ausleger t 4 Hochspannungs­ leitungen l ₄ für 380 kV. Die Gesamthöhe des Tragmastes TM ober­ halb der Fundamentplatte t 0 beträgt 63,4 m bis zur Mastspitze t 5, wo innerhalb einer Laterne 100 ein Erdseilluftkabel l ₅ ge­ haltert ist, welches, ebenso wie die Hochspannungsleitungen l ₂ bis l ₄ von Mast zu Mast abgespannt verlegt ist (der Einfachheit halber ist nur ein einziger Mast TM dargestellt). Der untere Ausleger t 1 kann über entsprechende Isolatoren i zum Tragen von Mittelspannungsleitungen l ₁ dienen.

Aus Fig. 4 ist erkennbar, daß die vier im wesentlichen vertikal verlaufenden Mast-Hauptstreben 101 bis 104 (in Fig. 3 sind nur die vorderen Streben 101, 102 dargestellt) nach oben verjüngt zu einer stumpfen Mastspitze t ₅ zulaufen, wobei an der Mast­ spitze t ₅ die schon erwähnte Laterne 100 befestigt ist. Die vier Mast-Hauptstreben 101 bis 104 sind an den Eckpunkten eines gedachten Rechtecks oder Quadrats angeordnet, dessen Quer­ schnittsfläche sich mithin zur Mastspitze hin verkleinert. Außer den Mast-Hauptstreben sind noch Diagonalstreben 105 und Horizontalstreben 106 im Rahmen der Mastkonstruktion vorge­ sehen, welche miteinander und mit den Hauptstreben 101 bis 104 ein stabiles, biege- und verwindungssteifes Gitterwerk bilden, welches unter der Last der Leitungen l ₁ bis l ₅ auch den daran und am Mast selbst angreifenden Windkräften zu widerstehen ver­ mag. Die Mastlaterne 100 ist mittels Laschenverbindung 107 mit den vier Hauptstreben 101 bis 104 verschraubt. Sie hat den Um­ riß eines unregelmäßigen Sechsecks mit den beiden unteren, an­ gelaschten Schenkelpartien 100 a, welche jeweils aus zwei nach oben V-förmig zusammenlaufenden Schenkeln bestehen, und mit der oberen mit den Schenkelpartien 100 a, 100 a verschraubten dach­ förmigen Partie 100 b, deren beide unter einem stumpfen Winkel nach oben aufeinander zulaufenden Schenkel auf je einer Seite durch ein starkes trapezförmiges Doppelblech 108, 108 mitein­ ander starr verbunden sind. Die beiden Einzelbleche 108 sind mit zueinander fluchtenden Bohrungen zum Befestigen der Halterung für das (in Fig. 4 nicht dargestellte) Erdseilluftkabel l ₅ ver­ sehen. Die beiden Schenkelpartien 100 a, 100 a sind durch einan­ der kreuzende Doppel-Diagonalstreben 109 starr miteinander ver­ bunden, so daß auch die Laterne 100 ein stabiles, steifes Rah­ men- und Gitterwerk bildet. Bei 11 ist der Zentralteil einer Maststation 110 in seinen Umrissen angedeutet, welcher in einem sturm-, wasser- und brandsicheren Stahlblechgehäuse elektroni­ sche Baueinheiten enthält, auf die noch eingegangen wird. Inte­ griert innerhalb des Stahlblechgehäuses des Zentralteils der Maststation 110 oder gesondert und dann mit dem Zentralteil 111 über gepanzerte Kabel verbunden befindet sich mindestens ein Körperschall-Sensor KS, ausgeführt als piezoelektrischer Auf­ nehmerkristall in einem entsprechenden Gehäuse in körperschall­ übertragendem Kontakt z. B. mit der Hauptmaststrebe 102, an wel­ cher auch das Stahlblechgehäuse des Zentralteils 111 der Mast­ station 110 befestigt, insbesondere angeschraubt ist. Der Kör­ perschall-Sensor, welcher schematisch mit einem Kreis KS ange­ deutet ist (er befindet sich auf der Innenseite des L-förmigen Strebenprofils und ist deshalb von außen nicht oder nur sehr schwer erkennbar) erfühlt mechanische Schwingungen, die in der Hauptstrebe 102 oder - mittels der Kopplung innerhalb des Mast­ gerüstes - auch mechanische Schwingungen, die innerhalb der anderen Masthauptstreben 101 bzw. 103, 104 entstehen oder er­ zeugt werden. Es ist indessen zweckmäßig, mindestens einer wei­ teren Masthauptstrebe, also z. B. 101, einen weiteren Körper­ schall-Sensor zuzuordnen und zur Weiterleitung der von ihm auf­ genommenen analogen Körperschall-Signale entsprechende gepan­ zerte Leitungen in der Hohlkehle der Maststreben bis zum Stahl­ blechgehäuse 111 zum Anschluß an die Elektronik der Maststation 110 zu verlegen. Damit ist eine zweifache Redundanz gegeben, so daß bei Ausfall eines der Körperschall-Sensoren KS immer noch der andere zur Verfügung steht. Auch eine Dreifach-Redundanz kann zweckmäßig sein, wobei in diesem Falle die aufgenommenen Körperschall-Signale in einer 2- von 3-Schaltung ausgewertet und auf Plausibilität untersucht werden können.

Es sei noch erwähnt, daß die Maststation 110 auch gegen mensch­ liche Gewalteinwirkung zweckmäßigerweise geschützt ist, d. h. kugelsicher ausgeführt ist, da nicht auszuschließen ist, daß Gewalttäter mit Kleinkalibergewehren oder Stahlkugelschleudern versuchen werden, eine Reihe von Maststationen an verschiedenen Masten so zu beschädigen, daß das Überwachungssystem beein­ trächtigt ist. Deshalb sind auch die Platten 112, 113 der bei­ den Solarkollektoren für autarke Stromversorgung an den äußeren Schrägflächen der dachförmigen Schenkel 100 b angebracht, und die Dipolantenne 114, die zur Funkübertragung der aufgenommenen Körperschall-Signale dient, besteht aus besonders stabilem Stahlrohr und ist an den trapezförmigen Verbindungsblechen 108 starr befestigt, wobei alle Hochfrequenz- oder Stromversorgungs- Leitungen gepanzert zum Zentralteil 111 der Maststation 110 ver­ legt sind. Redundant zur Funkübertragung mittels Antenne 114 könnte auch ein Spezial-Erdseilluftkabel l ₅ verwendet werden, das in seinem Inneren ein Koax-Kabelteil enthält zur Nachrich­ tenübertragung und zur Energieübertragung und welches außen mit einem Metallmantel ausreichenden Querschnitts versehen ist, der die eigentliche Erdseilfunktion wahrnimmt. Es müssen dann ent­ sprechende Erdseilluftkabel-Armaturen vorgesehen werden, welche dem Anschluß der jeweiligen Maststation 110 dienen (nicht dar­ gestellt). Es sind also im Rahmen des dargestellten Ausführungs­ beispiels grundsätzlich drei Übertragungsmöglichkeiten vorhan­ den: Per Funk, per Spezial-Erdseilluftkabel oder kombiniert mittels Funk-Übertragung und Spezial-Erdseilluftkabel-Übertra­ gung. Grundsätzlich bestünde zwar die Möglichkeit der Übertra­ gung durch ein Erdkabel, jedoch müßte dann von der Mastspitze bis hinunter zur Stelle, wo das Kabel in das Erdreich einge­ führt wird, ein Verbindungskabel verlegt werden, und dieses wä­ re einer erhöhten Beschädigungsgefahr ausgesetzt.

Die in Fig. 1 schematisch-vereinfacht in Blöcken dargestellte Maststation 110 umfaßt mindestens den einen, schon erwähnten, an der Mastkonstruktion (Fig. 3, Fig. 4) angebrachten Körper­ schall-Sensor KS mit einem Aufnehmer 1, bevorzugt in Form eines Piezo-Kristallkörpers, und mindestens eine dem Körperschall- Sensor KS nachgeschaltete elektronische Baueinheit. Diese be­ steht aus einem Verstärker 2, welchem die Körperschall-Signale vom Körperschall-Sensor KS über Signalleitung sl 21 in analoger Form zugeführt werden, d. h. als elektrische Spannungen bzw. Ströme, die von den aufgenommenen Schallschwingungen moduliert sind. Dem Verstärker 2 sind zweikanalig zwei Signalaufberei­ tungsstrecken SAS 1 und SAS 2 nachgeschaltet. Die erste Signal­ aufbereitungsstrecke SAS 1 umfaßt eine Code- und Grenzwert- Alarmeinheit 3 mit zugehörigen Signaleingangs- und -ausgangs­ leitungen sl 31 und sl 32. Die Signalausgangsleitung des Ver­ stärkers 2 ist mit sl 22 bezeichnet. Die Code- und Grenzwert- Alarmeinheit 3 ist mit Mitteln zur Digitalisierung und grenz­ wertabhängigen Codierung der über Signalleitung sl 31 zugeführ­ ten verstärkten Körperschall-Signale ausgerüstet. Dazu gibt sie im Falle des Empfangs von Körperschall-Signalen, deren Amplitu­ den einen vorgegebenen Grenzwert erreichen bzw. überschreiten, codierte Alarmsignale als erste Ausgangssignale ab, die außer einer Mastkennung die Information enthalten: "Körperschallpegel zu hoch". Wenn dagegen die empfangenen Körperschall-Signale mit ihren Amplituden den vorgegebenen Grenzwert nicht erreichen, dann gibt die Code- und Grenzwert-Alarmeinheit 3 als erste Aus­ gangssignale lediglich Normalsignale ab, die außer der Mastken­ nung die Information enthalten: "Körperschallpegel normal".

Die zweite Signalaufbereitungsstrecke SAS 2 mit ihren analogen Signal-Eingangs- und -Ausgangs-Leitungen sl 51 und sl 52 umfaßt eine Signalumschalteinrichtung 5, welche als zweites Ausgangs­ signal das an ihrem Eingang anstehende analoge Körperschall- Signal grenzwertabhängig und/oder in Abhängigkeit von über die Signalleitung sl 42 zugeführten Steuersignalen zu ihrem Ausgang durchläßt, im übrigen jedoch blockiert. Die ist durch einen Schalter 5.1, bevorzugt ein elektronischer Schalter, symboli­ siert, der über die Signaleingangsleitung sl 53 geöffnet oder geschlossen werden kann.

Die erste und die zweite Signalaufbereitungsstrecke SAS 1 und SAS 2 bzw. die zur ersteren gehörende Code- und Grenzwert-Alarm­ einheit 3 mit ihrer Signalausgangsleitung sl 32 und die zur zweiten Signalaufbereitungsstrecke gehörende Signalumschaltein­ richtung 5 mit ihrer Signalausgangsleitung sl 52 sind an eine erste Interface-Einheit 4 angeschlossen, welche mit Mitteln zur Einspeisung der ersten und zweiten Ausgangssignale in das eine Ende st 1 einer Signalübertragungsstrecke ST ausgerüstet ist, welch letztere mit ihrem anderen Ende st 2 an eine Mastüberwa­ chungszentrale MSC angekoppelt ist (siehe Fig. 2).

Diese Mastüberwachungszentrale MSC am anderen Ende st 2 der Sig­ nalübertragungsstrecke ST umfaßt die elektronischen Baugruppen einer die übertragenen ersten und zweiten Ausgangssignale empfangenden zweiten Interface-Einheit 10 und eine der zweiten Interface-Einheit 10 nachgeschalteten Schaltungsanordnung. Die­ se Schaltungsanordnung besteht im dargestellten Ausführungsbei­ spiel aus drei Blöcken, und zwar zumindest aus folgenden Bau­ einheiten:

• - einem Alarm- und Code-Scanner 20, welcher die Alarm- und Nor­ malsignale aller betroffenen Maststationen 110 überwacht,
• - einer Abhöreinheit 30 zum Empfang der analogen zweiten Aus­ gangssignale und
• - einer Maststation-Anwahleinheit 40, welche im Falle eines durch die zweite Interface-Einheit empfangenen Alarmsignals ein Anwahlsignal an die zweite Interface-Einheit 10 abgibt, welches die Durchverbindung eines Übertragungsweges zum Empfang analoger Körperschall-Signale von der zweiten Inter­ face-Einheit 10 zu der Abhöreinheit 30 der Mastüberwachungs­ station MSC auslöst.

Die entsprechende Signalleitung ist mit sl 30 bezeichnet, die übrigen Signalleitungen, in denen - wie es die Pfeile andeuten - der Signalfluß in beiden Richtungen auftritt, sind mit sl 20 (Signalleitung zwischen zweiter Interface-Einheit 10 und Alarm- und Code-Scanner 20) und mit sl 40 (Signalleitung zwischen zwei­ ter Interface-Einheit 10 und der Maststation-Anwahleinheit 40) bezeichnet. Üblicherweise wird eine Vielzahl oder Mehrzahl von Tragmasten TM von einer Mastüberwachungszentrale MSC aus über­ wacht, wobei jeder der Masten eine Maststation 110 (vgl. Fig. 1) aufweist. Dann ist es besonders vorteilhaft, jeder der Maststa­ tionen 110 ein besonderes Mastkennungssignal, z. B. eine Code- Nummer, zuzuordnen und den Alarm- und Code-Scanner 20 zur peri­ odischen Abgabe einer Serie von Scanner-Signalen auszubilden, wobei je eines der Scanner-Signale mit je einem der Mastken­ nungs-Signale übereinstimmt, so daß auf diese Weise die einzel­ nen Maststationen 110 der überwachten Masten TM, z. B. in zykli­ scher Folge, anwählbar sind. Von der angewählten Maststation sind dann jeweils die zur Funktionskontrolle dienenden Normal­ signale oder, wenn vorhanden, ihre Alarmsignale durch die Mast­ überwachungszentrale MSC empfangbar.

Zu der Abhöreinheit 30 gehört ein analoger Signalverstärker, welcher die empfangenen Tonfrequenzen in akustische Signale um­ wandelt, die zweckmäßig über empfindliche Kopfhörer abgehört werden können. Es kann aber auch die Wiedergabe durch Lautspre­ cher vorgesehen sein, so daß das in der Warte tätige Personal auch akustisch am Geschehen (im Falle einer Mastattacke) teil­ haben kann. Zweckmäßig ist auch ein Gerät zur optischen, insbe­ sondere kathodenstrahl-oszillographischen Darstellung der von der Abhöreinheit 30 empfangenen analogen Körperschall-Signale vorgesehen, so daß visuell oder mittels besonderer Frequenzana­ lyse genauere Rückschlüsse auf den Mastbeschädigungsvorgang ge­ zogen werden können.

Günstig ist auch die Ankopplung einer Warnblinkanlage an den Alarm- und Code-Scanner 20 und/oder die Abhöreinheit 30, so daß im Falle des Empfangs von Alarmsignalen gelbes oder organe­ farbenes Warnblinklicht gegeben werden kann. Je eine Warnblink­ leuchte könnte je einem der überwachten Masten zugeordnet sein, so daß im Alarmfall die blinkende Warnblinkleuchte zugleich die Nummer des betroffenen Mastes angibt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, eine Leuchttafel nach Art einer Geländekarte auszubilden, und die Position der überwachten Tragmasten inner­ halb dieser Leuchttafel durch z. B. orangefarbene Blinkleuchten zu markieren, so daß sofort erkennbar ist, welcher Mast betrof­ fen ist. Eine gleichartige Leuchttafel könnte bei der nächst­ gelegenen Polizeistation installiert sein, so daß dort bei Auf­ leuchten einer der Warnblinkleuchten automatisch ein Polizei­ einsatz in Gang gesetzt werden könnte mit genauer Angabe der­ jenigen Zufahrtswege oder -straßen, welche abgesperrt werden müßten. Im Bedarfsfalle könnte der Einsatz mittels Polizeifahr­ zeugen auch durch Hubschraubereinsatz oder durch Hundestaffeln (in unbefahrbarem Gelände) ergänzt werden.

Die zyklische Abfrage mittels des Scanners 20 kann im Alarmfal­ le eine Haltefunktion erhalten. Zu diesem Zweck kann die Mast­ station-Anwahleinheit 40 zur Abgabe eines Haltesignals einge­ richtet sein, welches zusammen mit dem Anwahlsignal abgegeben wird und ein automatisches Weiterschalten auf den Empfang der Signale von der nächsten Maststation durch den Alarm- und Code­ Scanner 20 verhindert, solange nicht durch Betätigung eines Be­ fehlsgebers, z. B. einer Freigabetaste (nicht dargestellt), das Weiterschalten freigegeben ist. Wenn dann eine tatsächlich vor­ handene Alarmsituation verifiziert ist, kann durch Betätigen der Freigabetaste die weitere zyklische Abfrage durch den Scan­ ner 20 wieder in Gang gesetzt werden.

Anhand von Fig. 4 wurde bereits erläutert, daß eine vorteilhaf­ te Stromversorgung der Maststation mittels einer photo-voltai­ schen akku-gepufferten Energieversorgung erreichbar ist. Zu diesem Zweck sind die die Solarzellen tragenden Platten 112, 113 über entsprechende gepanzerte Verbindungskabel mit einem kleinen Akku verbunden, der in einem gesonderten Gehäuse oder innerhalb des Stahlblechgehäuses des Zentralteils 111 unterge­ bracht sein kann. Im Fall der Funksignalübertragung zwischen der jeweiligen Maststation und der Mastüberwachungszentrale MSC ist letztere mit einer entsprechenden Empfangsantenne zu ver­ sehen. Die Funkverbindung zwischen den Maststationen und der Mastüberwachungszentrale kann noch ergänzt werden durch eine Sprechfunkverbindung derart, daß in der Nähe des jeweiligen Mastes über ein Sprechfunkgerät mit geeigneter (geheimer) Trä­ gerfrequenz die Sprechfunksignale drahtlos über den Dipol 114 in die Signalübertragungsstrecke ST eingekoppelt werden. Ent­ sprechendes gilt für die andere Seite st 2 der Signalübertra­ gungsstrecke, so daß ein Gegensprech-Funkverkehr von einem der überwachten Masten zur Mastüberwachungszentrale und zurück er­ möglicht ist.

Aus den vorstehenden Erläuterungen ergibt sich, daß mit der be­ schriebenen Einrichtung sich ein Verfahren zur Überwachung von Strommasten TM gegen absichtliche Beschädigung verwirklichen läßt, wobei die Geräusche der die Mastbeschädigung herbeifüh­ renden Gewalteinwirkung mittels Körperschall-Sensoren KS detek­ tiert und die von den Sensoren gelieferten elektrischen Signa­ le, nachdem sie in einer Signalaufbereitungsstrecke SAS 1 co­ diert oder mit Code-Signalen vermischt worden sind, mittels Fernübertragung an eine Überwachungszentrale MSC übermittelt werden, so daß innerhalb letzterer eine Identifizierung der je­ weiligen Beschädigungshandlung und Lokalisierung des dieser Be­ schädigungshandlung unterliegenden Mastes TM ermöglicht wird. Durch die aufgenommenen und abgehörten analogen Körperschall- Signale lassen sich nämlich z. B. Säge-, Bohr-, Biege- oder Schleifgeräusche voneinander unterscheiden.

Im Besonderen ist es hierzu vorteilhaft, vgl. Fig. 1, die Kör­ perschall-Signale zu verstärken und in wenigstens zwei Signal­ aufbereitungsstrecken SAS 1 und SAS 2 einzuspeisen, wobei am Ausgang der zwei Signalaufbereitungsstrecken anstehende erste und zweite Ausgangssignale über eine Interface-Einheit 4 in eine Signalübertragungsstrecke ST eingespeist werden.

In der ersten Signalaufbereitungsstrecke SAS 1, d. h. insbeson­ dere innerhalb der Code- und Grenzwert-Alarmeinheit 3, werden codierte digitale Normsignale erzeugt, die zur Funktionskon­ trolle dienen und deren Code zur Kennzeichnung des jeweils überwachten Mastes in Form eines Mastcodes dient. In dieser ersten Signalaufbereitungsstrecke wird im Falle einer Mastat­ tacke ein Auslösesignal empfangen, das von einem einen Grenz­ wert überschreitenden Körperschall-Signal gebildet wird und das eine Signalumformung derart veranlaßt, daß dann als erste Ausgangssignale anstelle der Normalsignale Alarmsignale am Aus­ gang der ersten Signalaufbereitungsstrecke SAS 1 anstehen, wel­ che einen Alarmcode enthalten.

In der zweiten Signalaufbereitungsstrecke SAS 2, d. h. insbeson­ dere innerhalb der Signalumschalteinrichtung 5, wird im Falle von den Grenzwert überschreitenden Körperschall-Signalen ein Um­ schaltvorgang ausgelöst, d. h. der Schalter 5.1 wird aus der in Fig. 1 dargestellten geöffneten in die geschlossene Stellung ge­ bracht, wodurch die von der Signalumschalteinrichtung 5 empfan­ genen bzw. die an ihrem Eingang anstehenden Körperschall-Sig­ nale auf die nachgeschaltete Interface-Einheit 4 zwecks Fern­ übertragung durchgeschaltet werden. Diese analogen (überhöhten) Körperschall-Signale können dann gemeinsam mit den digitalen Alarmsignalen der Code- und Grenzwert-Alarmeinheit 3 über die erste Interface-Einheit 4 in die Signalübertragungsstrecke ST eingespeist werden.

Eine Umschaltung der Signalumschalteinrichtung 5 braucht aber nicht nur alarmbedingt vorgenommen zu werden, sondern es ist im Sinne einer Funktionskontrolle auch vorteilhaft, innerhalb der zweiten Signalaufbereitungsstrecke SAS 2 einen Umschaltvorgang durch ein von der Überwachungszentrale MSC gesendetes Prüfsig­ nal auszulösen, durch welchen Umschaltvorgang in ihrer Amplitu­ de auch unterhalb des Grenzwertes liegende analoge Körper­ schall-Signale zur Interface-Einheit 4 durchgeschaltet und von dort über die Signalübertragungsstrecke zur Mastüberwachungs­ zentrale MSC zwecks Funktionsprüfung ihres Übertragungsweges gesendet werden.

Was die alarmbedingte Umschaltung der Signalumschalteinrichtung 5 betrifft, so sind drei grundsätzliche Möglichkeiten gegeben:

• - der Umschaltvorgang innerhalb der Signalumschalteinrichtung 5 kann durch solche empfangene analoge Körperschall-Signale ausgelöst werden, deren Amplitude einen den Alarmzustand charakterisierenden Grenzwert erreicht oder überschreitet.
• - Der Umschaltvorgang innerhalb der Signalumschalteinrichtung 5 kann aber auch durch digitale Alarmsignale ausgelöst werden, welche der zweiten Signalaufbereitungsstrecke SAS 2 von der bzw. über die erste Interface-Einheit 4 zugeleitet werden. Und zwar kann hierbei die Zuleitung dieser die Umschaltung herbeiführenden digitalen Alarmsignale direkt von der paral­ lelgeschalteten Code- und Grenzwertalarmeinheit 3 über die Signalleitung sl 32 und die erste Interface-Einheit 4 erfol­ gen.
• - Die dritte grundsätzliche Möglichkeit der Einspeisung von alarmbedingten Umschaltsignalen in die Signalumschalteinrich­ tung 5 kann so realisiert werden, daß die Maststation-Anwahl­ einheit 40 und die zweite Interface-Einheit 10 (vgl. Fig. 2) mit Mitteln zum koinzidenten Senden des alarmabhängigen Durchschaltsignals oder eines davon abgeleiteten Durchschalt­ signals zurück zur ersten Interface-Einheit 4 der den Alarm auslösenden Maststation versehen sind, welche dieses gesende­ te alarmabhängige Durchschaltsignal der Signalumschaltein­ richtung 5 zu deren Durchschaltung zuführt, so daß der Über­ tragungsweg für die abzuhörenden analogen Körperschall-Signale von der Maststation des attackierten Mastes über die Signal­ übertragungsstrecke ST und die zweite Interface-Einheit 10 bis hin zur Abhöreinheit 30 aufgebaut ist.

Während, wie vorstehend erläutert, die Gewinnung von alarmbe­ dingten Umschaltsignalen für die Signalumschalteinrichtung 5 innerhalb der Maststation (also direkt) erfolgen kann oder aber indirekt innerhalb der Mastüberwachungszentrale MSC mit Rück­ sendung dieser alarmbedingten Umschaltsignale zurück zur Mast­ station, so wird - wie bereits angedeutet - die Erzeugung der die Durchschaltung der Signalumschaltvorrichtung 5 bewirkenden Prüfsignale zweckmäßig innerhalb der Mastüberwachungszentrale MSC vorgenommen. Ein vorteilhafter Weg hierbei ist der, daß mittels der Maststation-Anwahleinheit 40 unabhängig davon, ob ein Alarmsignal vorliegt oder nicht, Prüf-Durchschaltsignale erzeugt werden und zu Funktionskontrollzwecken der zweiten Interface-Einheit 10 und - in zur Mastanwahl codierter Formen - über die zweite Interface-Einheit 10, die Signalübertragungs­ strecke ST und die erste Interface-Einheit 4 der Signalumschalt­ einrichtung 5 zugeführt werden, so daß deren Schalter 5.1 in die Schließposition gebracht wird und der Übertragungsweg für die als Prüfsignale dienenden analogen Körperschall-Signale von der angewählten Maststation über die Signalübertragungsstrecke ST und die zweite Interface-Einheit 10 bis hin zur Abhöreinheit 30 aufgebaut ist.

Bei intakter Maststation 110, Signalübertragungsstrecke ST und Mastüberwachungszentrale MSC werden innerhalb letzterer entwe­ der Normalsignale oder Alarmsignale empfangen, welche klar durch ihre Codierung bzw. durch ihre Amplituden voneinander un­ terscheidbar sind. Es kann allerdings eine Störung in der Er­ zeugung oder Übertragung der digitalen Normal- bzw. Alarmsig­ nale oder der analogen Körperschall-Signale auftreten, und es ist wichtig und zweckmäßig, diesen dritten Fall der Betriebs­ störung mit Störungsmeldeeinrichtungen zu erfassen, wovon zu­ mindest eine an den Eingang der zweiten Interface-Einheit 10 angeschlossen ist und welche im Falle einer Störung in der Er­ zeugung oder Übertragung der digitalen Normal- bzw. Alarmsigna­ le oder der analogen Körperschall-Signale eine Störungsmeldung abgibt. Die Fehlerverfolgung wird noch erleichtert und verbes­ sert, wenn weitere Störungsmeldeeinrichtungen an den Ausgang der zweiten Interface-Einheit 10 angeschlossen sind und weiter­ hin auch an die Eingänge der einzelnen Module 20, 30 und 40 des Alarm- und Code-Scanners, der Abhöreinheit und der Maststation- Anwahleinheit. Wenn diese Störungsmeldeeinrichtung die Meldung abgibt, daß am Eingang der zweiten Interface-Einheit 10 kein Normal- bzw. Alarm-Signal ansteht, dann ist entweder das Über­ tragungskabel unterbrochen, wenn ein solches verwendet wird, oder innerhalb der Maststation 110 ist ein Defekt vorhanden, und es ist dringend geboten, mit einer Prüfmannschaft die be­ troffene Maststation zu untersuchen, um so den Fehler zu besei­ tigen und die lückenlose Überwachung aufrechtzuerhalten.

Claims (17)

1. Verfahren zur Überwachung von Strommasten gegen absichtli­ che Beschädigung, dadurch gekennzeich­ net, daß die Geräusche der die Mastbeschädigung herbeifüh­ renden Gewalteinwirkung mittels Körperschall-Sensoren detek­ tiert und die von den Sensoren gelieferten elektrischen Signa­ le, nachdem sie in einer Signalaufbereitungsstrecke codiert oder mit Code-Signalen vermischt worden sind, mittels Fernüber­ tragung an eine Überwachungszentrale übermittelt werden, so daß in der Überwachungszentrale eine Identifizierung der jeweiligen Beschädigungshandlung und Lokalisierung des dieser Beschädi­ gungshandlung unterliegenden Mastes ermöglicht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß die Körperschall-Signale verstärkt und in wenigstens zwei Signalaufbereitungsstrecken (SAS 1; SAS 2) eingespeist werden, wobei am Ausgang der zwei Signalaufbereitungsstrecken anste­ hende erste und zweite Ausgangssignale über eine Interface- Einheit (4) in eine Signalübertragungsstrecke (ST) eingespeist werden;
• - daß in der ersten Signalaufbereitungsstrecke (SAS 1) codierte digitale Normalsignale erzeugt werden, die zur Funktionskon­ trolle und deren Code zur Kennzeichnung des jeweils überwach­ ten Mastes (TM) in Form eines Mastcodes dienen bzw. dient und in welcher im Falle einer Mastattacke ein Auslösesignal emp­ fangen wird, das von einem einen Grenzwert überschreitenden Körperschall-Signal gebildet wird und das eine Signalumfor­ mung derart veranlaßt, daß dann als erste Ausgangssignale an­ stelle der Normalsignale Alarmsignale am Ausgang der ersten Signalaufbereitungsstrecke (SAS 1) anstehen, welche einen Alarmcode enthalten;
• - und daß in der zweiten Signalaufbereitungsstrecke (SAS 2) im Falle den Grenzwert überschreitender Körperschall-Signale ein Umschaltvorgang ausgelöst wird, durch welchen analoge Körper­ schall-Signale auf die nachgeschaltete Interface-Einheit (4) zwecks Fernübertragung durchgeschaltet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der zweiten Signalaufbereitungsstrecke (SAS 2) ein Umschaltvorgang durch ein von der Überwachungszen­ trale (MSC) gesendetes Prüfsignal auslösbar ist, durch welchen in ihrer Amplitude auch unterhalb des Grenzwertes liegende ana­ loge Körperschall-Signale zur Interface-Einheit (4) durchge­ schaltet und von dort über die Übertragungsstrecke (ST) zur Überwachungszentrale (MSC) zwecks Funktionsüberprüfung ihres Übertragungsweges gesendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Umschaltvorgang innerhalb der zweiten Signalaufbereitungsstrecke (SAS 2) durch solche empfangenen analogen Körperschallsignale ausgelöst wird, deren Amplitude einen den Alarmzustand charakterisierenden Grenzwert erreicht oder überschreitet.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Umschaltvorgang innerhalb der zweiten Signalaufbereitungsstrecke (SAS 2) durch digitale Alarmsignale ausgelöst wird, welche der zweiten Signalaufbereitungsstrecke von der bzw. über die erste Interface-Einheit (4) zugeleitet werden.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß in sturm-, wasser- und brandgeschützter Ausführung am jeweils überwachten Mast (TM) eine Maststation (110) be­ festigt ist, umfassend mindestens einen an der Mastkonstruktion angebrachten Körperschall-Sensor (KS) und mindestens eine die­ sem nachgeschaltete elektronische Baueinheit, letztere bestehend aus einem Verstärker (2) und dem Verstärker (2) zweikanalig nachgeschalteten ersten und zweiten Signalaufbereitungsstrecken (SAS 1 bzw. SAS 2)

• - wobei die erste Signalaufbereitungsstrecke (SAS 1) eine Code- und Grenzwert-Alarmeinheit (3) umfaßt, die mit Mitteln zur Digitalisierung und grenzwertabhängigen Codierung der zuge­ führten verstärkten Körperschall-Signale ausgerüstet ist
  • -- und welche im Falle des Empfangs von Körperschall-Signalen, deren Amplituden einen vorgegebenen Grenzwert erreichen bzw. überschreiten, codierte Alarmsignale als erste Ausgangssig­ nale abgibt, die außer einer Mastkennung die Information enthalten: "Körperschallpegel zu hoch",
  • -- dagegen im Falle des Empfangs von Körperschall-Signalen, deren Amplituden den vorgegebenen Grenzwert nicht erreichen, codierte Normalsignale als erste Ausgangssignale abgibt, die außer der Mastkennung die Information enthalten: "Körper­ schallpegel normal";
• - daß die zweite Signalaufbereitungsstrecke (SAS 2) eine Signal­ umschalteinrichtung (5) umfaßt, welche als zweites Ausgangs­ signal das an ihrem Eingang anstehende analoge Körperschall- Signal grenzwertabhängig und/oder in Abhängigkeit von zuge­ führten Steuersignalen zu ihrem Ausgang (sl 52) durchläßt, im übrigen jedoch blockiert;
• - daß die erste und die zweite Signalaufbereitungsstrecke (SAS 1 bzw. SAS 2) mit ihren Signalausgängen (sl 32 bzw. sl 52) an eine erste Interface-Einheit (4) angeschlossen sind, welche mit Mitteln zur Einspeisung der ersten und zweiten Aus­ gangssignale in das eine Ende (st 1) einer Signalübertra­ gungsstrecke (ST) ausgerüset ist, welch letztere bis zu ei­ ner Mastüberwachungszentrale (MSC) reicht;
• - daß die Mastüberwachungszentrale (MSC) am anderen Ende (st 2) der Signalübertragungsstrecke (ST) die elektronischen Baugrup­ pen einer die übertragenen ersten und zweiten Ausgangssignale empfangenden zweiten Interface-Einheit (10) und einer der zweiten Interface-Einheit nachgeschalteten Schaltungsanordnung umfaßt, welch letztere zumindest die folgenden Baueinheiten aufweist:
  • -- einen Alarm- und Code-Scanner (20), der die Alarm- und Nor­ mal-Signale aller betroffenen Maststationen (110) überwacht,
  • -- eine Abhöreinheit (30) zum Empfang der analogen zweiten Aus­ gangssignale und
  • -- eine Maststation-Anwahleinheit (40), welche im Falle eines durch die zweite Interface-Einheit (10) empfangenen Alarmsig­ nals ein Anwahlsignal an die zweite Interface-Einheit (10) abgibt, welches die Durchverbindung eines Übertragungsweges zum Empfang analoger Körperschall-Signale von der zweiten Interface-Einheit (10) zu der Abhöreinheit (40) der Mastüber­ wachungsstation (MSC) auslöst.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens zwei Körperschall-Sensoren (KS) mit zueinander parallelen Signalwegen zum nachgeschalteten Verstärker (2) vorgesehen sind und ihre Signale im Sinne einer Oder-Bedingung den Verstärker steuern.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Maststationen (110) jeweils im Bereich der Mastspitze (t 5) befestigt sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, mit einer Mehrzahl von in die Mastüberwachung einbezogenen Masten, deren jeder eine Maststation aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder der Maststationen (110) ein beson­ deres Mastkennungssignal, z. B. eine Code-Nummer, zugeordnet ist und der Alarm- und Code-Scanner (20) zur periodischen Abgabe eine Serie von Scanner-Signalen eingerichtet ist, wobei je ei­ nes der Scanner-Signale mit je einem der Mastkennungs-Signale übereinstimmt, so daß die Maststationen (110) der überwachten Masten, z. B. in zyklischer Folge, anwählbar sind und die zur Funktionskontrolle dienenden Normalsignale der jeweils angewähl­ ten Maststation oder ihre Alarmsignale durch die Mastüberwa­ chungszentrale (MSC) empfangbar sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein Gerät zur optischen, insbesondere kathoden­ strahl-oszillographischen, Darstellung der von Abhöreinheit empfangenen analogen Körperschall-Signale.

11. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Maststation-Anwahleinheit (40) zur Abgabe eines Haltesignals eingerichtet ist, welches zusammen mit dem Anwahlsignal abgegeben wird und ein automatisches Wei­ terschalten auf den Empfang der Signale von der nächsten Mast­ station durch den Alarm- und Code-Scanner (20) verhindert, so­ lange nicht durch Betätigung eines Befehlsgebers, z. B. einer Freigabetaste, das Weiterschalten freigegeben ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, ge­ kennzeichnet durch eine photo-voltaische akku­ gepufferte Energieversorgung für die Maststationen und die Übertragung der ersten und zweiten Ausgangssignale von der Maststation (110) auf die Mastüberwachungszentrale (MSC) bzw. umgekehrt per Funk, wobei die erste und die zweite Interface- Einheit (4 bzw. 10) an je eine Sende/Empfangs-Antenne (114) angeschlossen sind.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Signalüber­ tragungsstrecke (ST) von einer Energie- und Signalübertragungs- Verkabelung gebildet wird, welche die einzelnen Maststationen (110) untereinander und mit der Mastüberwachungszentrale (MSC) elektrisch verbindet.

14. Einrichtung nach Anspruch 12 und 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Signalübertragungsstrecke (ST) zweifach redundant sowohl durch eine Funkverbindung als auch durch eine Verkabelung gebildet ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Maststation-Anwahleinheit (40) und die zweite Interface-Einheit (10) mit Mitteln zum koinzidenten Sen­ den des alarmabhängigen Durchschaltsignals oder eines davon ab­ geleiteten Durchschaltsignals zurück zur ersten Interface-Ein­ heit (4) der den Alarm auslösenden Maststation (110) versehen sind, welche dieses gesendete alarmabhängige Durchschaltsignal der Signalumschalteinrichtung (5) zu deren Durchschaltung zu­ führt, so daß der Übertragungsweg für die abzuhörenden analogen Körperschall-Signale von der Maststation (110) des attackierten Mastes (TM) über die Signalübertragungsstrecke (ST) und die zweite Interface-Einheit (10) bis hin zur Abhöreinheit (30) aufgebaut ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mittels der Maststation-Anwahl­ einheit (40) unabhängig davon, ob ein Alarmsignal vorliegt oder nicht, Prüf-Durchschaltsignale erzeugbar und zu Funktionskon­ trollzwecken der zweiten Interface-Einheit (10) und - in zur Mastanwahl codierter Form - über die zweite Interface-Einheit (10), die Signalübertragungsstrecke (ST) und die erste Inter­ face-Einheit (4) der Signalumschalteinrichtung (5) zuführbar sind, so daß der Übertragungsweg für die als Prüfsignale die­ nenden analogen Körperschall-Signale von der angewählten Mast­ station (110) über die Signalübertragungsstrecke (ST) und die zweite Interface-Einheit (10) bis hin zur Abhöreinheit (30) aufgebaut ist.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß zumindest der Eingang der zweiten Interface-Einheit (10) mit einer Störungs­ meldeeinrichtung versehen ist, welche im Falle einer Störung in der Erzeugung oder Übertragung der digitalen Normal- bzw. Alarm­ signale oder der analogen Körperschall-Signale eine Störungs­ meldung abgibt.