DE3713877A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur kompensation von induzierten stoerspannungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation von Störspannungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Schaltungsanordnung hierzu. Ein solches Verfahren ist bekannt aus EP 77 979 B1.

Beim Verfahren gemäß EP 77 979 B1 kann unterschieden werden, ob die Störspannung zu hoch ist (Übersteuerung) oder der Verstärker defekt ist. Bei Normalbetrieb dient die Restspannung zur Nachregelung des Verstärkers. Bei Übersteuerung wird der Verstärker umgeschaltet auf Nachregelung in Ab­ hängigkeit zum Spannungsabfall an einem Vorwiderstand zwischen Pilotader und Verstärker. Erst bei defektem Verstärker erfolgt eine Abschaltung desselben. Diese Umschaltung wird bei der EP 77 979 B1 über einen Schalter vorgenommen, der mittels eines Spannungssensors aktiviert wird. Dieser Spannungssensor mißt über eine zusätzliche Steuerwicklung auf dem Reduk­ tionstransformator das Erreichen des Schwellwertes für Übersteuerung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren ausgehend vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, bei welchem unterschieden werden kann, ob die Störspannung zu hoch (Übersteuerung) oder der Ver­ stärker defekt ist, ohne daß eine zusätzliche Steuerwicklung auf dem Reduk­ tionstransformator erforderlich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Im Anspruch 2 ist eine Schaltungsanordnung zum Durchführen dieses Verfah­ rens angegeben. Die Ansprüche 3 bis 4 geben Weiterbildung der Schaltungs­ anordnung gemäß Anspruch 2 an.

Besondere Vorteile der Erfindung ergeben sich dadurch, daß nach Übersteue­ rung des Verstärkers kein Wiedereinschalten von Hand nötig ist. Da die Ämter, in denen Reduktionsschutzeinrichtungen in vielen Fällen betrieben werden, unbesetzt sind, kann dort die Erfindung vorzugsweise eingesetzt werden. Bei Übersteuerung erfolgt noch keine Abschaltung. Die Kompensation ist daher auch in diesem Falle noch wirksam. Im Falle eines Defektes des Verstärkers erfolgt eine Abschaltung. Hier muß das Wartungspersonal sowieso zwecks Behebung des Defektes aktiv werden. Außerdem ist ein Abschalten des Verstärkers bei Defekt angebracht, um ihn vor möglichen Zerstörungen infolge annormaler Betriebszustände zu schützen.

Mit dem Verfahren nach der Erfindung ist eine einfache Nachrüstung beste­ hender Anlagen möglich. Es können herkömmliche Reduktionstransformatoren ohne zusätzliche Wicklungen verwendet werden.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Kompensationsein­ richtung und

Fig. 2 den prinzipiellen Aufbau der Verstärkungsregelschaltung.

Die Pilotader des Fernmeldekabels - in Fig. 1 symbolisch dargestellt durch P - ist über einen Vorwiderstand R 1 sowie einen weiteren Widerstand R 2 mit dem ersten Eingang E 1 des Verstärkers V verbunden. Der zweite Eingang E 2 des Verstärkers V führt zur gemeinsamen Masseleitung. Der Ausgang des Verstärkers V ist an die Primärwicklung Pr des Reduktionstransformators RT angeschlossen. In die Sekundärwicklungen Se, die mit den Fernmeldesignal­ adern verbunden sind, oder die Teile der Fernmeldeadern sind, wird phasen­ richtig eine Kompensationsspannung induziert, die durch Starkstromanlagen in die Fernmeldeadern induzierten Störspannungen kompensiert. Zur Gewinnung dieser Kompensationsspannung wird die Spannung auf der Pilotader mittels Verstärker V leistungsverstärkt und in die Primärwicklung Pr eingespeist. Die Höhe der Spannungsverstärkung des Verstärkers V wird durch einen Regelkreis bestimmt. Dazu wird der Steuerwicklung St des Reduktionstransformators RT eine Spannung entnommen, die dem Eingang a einer Verstärkungsregelungs­ schaltung VR zugeführt wird. Die Verstärkungsregelungsschaltung VR, deren prinzipieller Aufbau später beschrieben wird, ist in Fig. 2 dargestellt. Der Ausgang b der Verstärkungsregelungsschaltung VR ist mit dem ersten Eingang E 1 des Verstärkers V verbunden, so daß das Ausgangssignal der Verstärkungs­ regelungsschaltung VR auf den Verstärker V einwirkt. Bei Normalbetrieb, d. h. es erfolgt keine Übersteuerung durch zu hohe Störspannung, entspricht die Verstärkung des Verstärkers V der Spannung auf der Pilotader, dadurch, daß die Verstärkungsregelschaltung VR über die Steuerwicklung St und den Schal­ ter S 1 in Stellung II mit der Pilotader verbunden ist (Punkt 1). Über den Schalter S 1 in Stellung I ist die Steuerwicklung St mit dem Verbindungspunkt 2 zwischen den Widerständen R 1 und R 2 verbindbar. Von diesem Verbindungs­ punkt 2 aus ist über zwei antiseriell geschaltete Zenerdioden Z 1 und Z 2 ein Nebenweg zur gemeinsamen Masseleitung geschaltet. Die dem Verbindungs­ punkt 2 benachbarte Zenerdiode Z 1 dient als Meßfühler für einen Strom J, der in diesem Nebenweg fließt, wenn die Pilotspannung einen vorgegebenen Wert überschreitet (Übersteuerung). Der gemeinsame Verbindungspunkt der Zenerdioden Z 1 und Z 2 ist mit einem Spannungssensor SS verbunden. Dieser Spannungssensor kann ein üblicher Spannungskomparator sein. Der Strom J bei Übersteuerung verursacht an der Zenerdiode Z 1 einen Spannungsabfall. Wenn dieser Spannungsabfall einen bestimmten Wert erreicht hat, aktiviert der Spannungssensor SS über seinen Ausgang c ein zugeordnetes Relais RS 1, welches daraufhin den Schalter S 1 in die Stellung II schaltet. Die Steuer­ wicklung St wird damit an Punkt 2 gelegt. Damit wird gewährleistet, daß der Verstärker V nicht übersteuert wird und eine Abschaltung nicht erfolgen kann.

Die Verstärkungsregelung erfolgt nun in Abhängigkeit des Spannungsabfalls am Vorwiderstand R 1, der im wesentlichen durch den Strom über die gegen­ sinnig geschalteten Zenerdioden Z 1 und Z 2 verursacht wird. Z 1 und Z 2 sind dabei so dimensioniert, daß die an ihnen abfallende Gesamtspannung dem Spitzenwert der Pilotaderspannung entspricht, die noch keine Übersteuerung verursacht.

Im Falle eines Defektes des Verstärkers V erfolgt keine Reduzierung der Störspannung mehr. Dadurch erscheint am Eingang d der Verstärkerabschalt­ einrichtung VA über Punkt 2 und die Steuerwicklung St eine so hohe Span­ nung, daß der Ausgang e von VA ein Signal führt, welches den Verstärker V über einen Steuereingang f abschaltet.

Die Verstärkerabschalteinrichtung Va kann dabei ähnlich aufgebaut sein wie der Spannungssensor SS, d. h. am Ausgang e steht immer dann ein Signal, wenn die Spannung am Eingang von VA einen bestimmten Schwellwert, näm­ lich die Abschaltschwelle, überschreitet.

Für den Spannungssensor SS wie auch für die Verstärkerabschalteinrichtung VA können handelsübliche integrierte Bausteine, z. B. µA 741 verwendet wer­ den.

Die Verstärkungsregelungsschaltung VR kann wie in Fig. 2 dargestellt aufge­ baut sein. An dem Eingang a liegt die Restspannung. Diese wird dem Hilfs­ verstärker HV zugeführt. Der Ausgang des Hilfsverstärkers HV steuert eine Fotodiode FD, die mit einem Fotowiderstand FW optisch gekoppelt ist. Die Änderung des Fotowiderstandes FW beeinflußt das Eingangsspannungsteiler­ verhältnis des Verstärkers V und dadurch dessen Verstärkung.

Dieses Konzept für die Verstärkungsregelung wurde aus folgenden Gründen gewählt:

Gefordert ist, daß der Verstärker V einen Verstärkungsfaktor einhält, der die Restspannung bzw. den Reduktionsfaktor auf den kleinstmöglichen Wert bringt.

In der gewählten Schaltung regelt die Höhe der Restspannung den Verstär­ kungsfaktor mit Hilfe der Fotodiode FD und des Fotowiderstandes FD. Durch diese sowohl kapazitiv sowie galvanisch sehr gute Entkopplung des Eingangs vom Ausgang ist die Schwingneigung sehr gering. Außerdem ist der Isola­ tionswiderstand und die Spannungsfestigkeit sehr hoch.

Claims (4)

1. Verfahren zur Kompensation von durch äußere Felder in die Adern von Fernmeldekabeln induzierte Störspannungen, wobei mittels eines Verstär­ kers (V) aus der Störspannung eine Kompensationsspannung gebildet wird und diese über einen Reduktionstransformator (RT) in die Gesamtheit der Fernmeldeadern induziert wird, wobei die Restspannung bei Normalbetrieb zur Nachregelung des Verstärkers dient, wobei bei defektem Verstärker keine Kompensation der Störspannung und damit ein automatisches Ab­ schalten des Verstärkers erfolgt, wobei bei Übersteuerung mittels eines Spannungssensors (SS) umgeschaltet wird auf Nachregelung in Abhängigkeit zum Spannungsabfall an einen Vorwiderstand (R 1) zwischen Pilotader (P) und einem ersten Verstärkereingang (E 1) ohne Erreichen der Abschalt­ schwelle des Verstärkers, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Spannungs­ sensor (SS) über einen Meßfühler (Z 1) vom Strom (J) in einem Nebenweg der Pilotader (P) dann aktiviert wird, wenn die Pilotspannung einen vorge­ gebenen Wert überschreitet.

2. Schaltungsanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (V) mit der Primärwicklung (Pr) des Reduktionstransformators (RT) verbunden ist, daß die Sekundär­ wicklung/en (Se) mit den Fernmeldesignaladern verbunden sind, daß der erste Eingang (E 1) des Verstärkers (V) über eine Serienschaltung aus Vorwiderstand (R 1) und einem weiteren Widerstand (R 2) mit der Pilotader (P) verbunden ist, daß der Verbindungspunkt (2) von Vorwiderstand (R 1) und weiterem Widerstand (R 2) mit dem einen Anschlußpunkt eines im Nebenweg der Pilotader (P) angeordneten Meßfühlers (Z 1) verbunden ist, daß der andere Anschlußpunkt des Meßfühlers (Z 1) direkt oder mittels eines einen Spannungsabfall verursachenden Bauelementes (Z 2) mit der gemeinsamen Masseleitung verbunden ist, daß der zweite Eingang (E 2) des Verstärkers (V) ebenfalls an die gemeinsame Masseleitung angeschlossen ist, daß die Steuerwicklung (St) des Reduktionstransformators (RT) einer­ seits mit dem Eingang (d) einer Verstärkerabschalteinrichtung (VA) und dem Eingang (a) einer Verstärkungsregelschaltung (VR) verbunden ist und andererseits über einen Schalter (S 1) wahlweise mit der Pilotader (P) oder dem Verbindungspunkt des Vorwiderstandes (R 1) mit dem weiteren Wider­ stand (R 2) verbindbar ist, daß der Ausgang (e) der Verstärkerabschaltein­ richtung (VA) mit einem Steuereingang (f) des Verstärkers (V) verbunden ist, daß dem Spannungssensor (SS) eine Einrichtung (Rs 1) zugeordnet ist, daß der Ausgang (b) der Verstärkerregelschaltung (VR) mit dem ersten Eingang (E 1) des Verstärkers (V) verbunden ist, und daß der Meßfühler (Z 1) an den Spannungssensor (SS) angeschlossen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (Z 1) aus einer Zenerdiode besteht, die in Antiseriellschaltung mit einer zweiten Zenerdiode (Z 2) den Nebenweg für den Strom bildet, wenn die Pilotspannung einen vorgegebenen Wert überschreitet.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsregelschaltung (VR) aus einem Hilfsverstärker (HV) besteht, dessen Eingang an einem Widerstand angeschlossen ist, an dem die Rest­ spannung abfällt, daß der Ausgang des Hilfsverstärkers (HV) mit einer Fotodiode (FD) verbunden ist und daß die Fotodiode (FD) mit einem Fotowiderstand (FW) optisch gekoppelt ist, der mit einem Steuereingang des Verstärkers verbunden ist.