DE3719518A1 - Verfahren zur inbetriebnahme der fernspeisung von elektrischen verbrauchern und schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein wie im Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1 angegebenem Verfahren zur Inbetriebnahme der Fernspeisung von elektrischen Verbrauchern. Ein derartiges Ver­ fahren ist bereits aus der EP-A3-00 97 233 bekannt.

Ferner ist z.B. aus der DE-AS 19 02 090 bekannt, bei der Fern­ speisung von elektrischen Verbrauchern Vorrichtungen zum selbsttätigen Schließen der Fernspeiseschleife vor einer Unter­ brechungsstelle, insbesondere sogenannte Schaltzusätze zu ver­ wenden. Derartige Vorrichtungen schließen die Fernspeiseschlei­ fe über einen Querzweig, solange im weiterführenden Teil der Fernspeiseschleife kein Strom vorgegebener Größe gemessen wird. Auf diese Weise wird bei der Inbetriebnahme der Fernspeisung ein Abschnitt der Fernspeisestrecke nach dem anderen geprüft und gegebenenfalls aufgeschaltet. Dabei läßt sich ohne weiteres vermeiden, daß die Fernspeisung in Betrieb genommen wird, wenn an einer Unterbrechungsstelle ein Widerstand anliegt, der einen vorgegebenen, dem Körperwiderstand des Menschen entsprechenden Widerstandswert erreicht oder überschreitet.

Andererseits kann man eine Einrichtung zur Fernspeisung von elektrischen Verbrauchern mittels Gleichstrom-Reihenspeisung auch ohne solche Schaltzusätze aufbauen. Bei der Inbetriebnahme von derartigen Fernspeisestrecken muß das Fernspeisegerät in der speisenden Stelle auf den Schleifenwiderstand der ganzen Strecke den Fernspeisestrom aufschalten. Hierbei ist aber aus Personenschutzgründen zu vermeiden, daß eine Aufschaltung auch dann erfolgt, wenn an einer Unterbrechungsstelle der Fernspei­ sekreis durch Berührung über den Körperwiderstand des Menschen geschlossen ist.

Solange der Fernspeisestrom so niedrig ist, daß er einen bei Berührung zulässigen Wert nicht überschreitet, z.B. 40 mA, kann die Aufschaltung ohne zusätzliche Maßnahmen vorgenommen werden.

Bei großen Fernspeiseströmen muß jedoch vor der Inbetriebnahme zweckmäßigerweise überprüft werden, ob die Speiseschleife voll­ ständig geschlossen ist und nicht etwa an einer Unterbrechungs­ stelle durch Berührung überbrückt ist. Hierbei besteht die Schwierigkeit, daß der Schleifenwiderstand einer vollständigen Fernspeisestrecke, insbesondere bei niedrigen Prüfspannungen oder -strömen, weit höhere Werte aufweist als der Körperwider­ stand, der z.B. mit 2000 angenommen werden kann. Es können sich somit Schwierigkeiten dadurch ergeben, daß bei Prüfung der gesamten Fernspeiseschleife eine intakte Schleife nicht mit ausreichender Sicherheit von einer Fernspeiseschleife unter­ schieden werden kann, bei der eine beidadrige Unterbrechungs­ stelle auf seiten der Fernspeisestromquelle durch einen Körperwiderstand überbrückt ist. Von besonderem Nachteil kann dabei sein, daß mit Rücksicht auf die gewünschte Prüfung die Reichweite der Fernspeisung und der spezifische Widerstand der Fernspeisestrompfade begrenzt sind.

Die genannte EP-A3-00 97 233 beschreibt ein Verfahren, das eine, insbesondere selbsttätige, ungefährliche Inbetriebnahme einer Fernspeisestrecke ohne Vorrichtungen zum selbsttätigen Schlies­ sen der Fernspeiseschleife vor einer Unterbrechungsstelle unab­ hängig vom Widerstandswert der Verbraucher gewährleistet. Die Fernspeiseschleife besitzt keine Vorrichtungen zum selbst­ tätigen Schließen der Fernspeiseschleife vor einer Unterbre­ chungsstelle und wird nur von einer Seite mit Strom gespeist. Parallel zu den Verbrauchern sind für den Fernspeisestrom in Sperrichtung gepolte Dioden bzw. Z-Dioden angeordnet. Die Prü­ fung des Widerstandes der Fernspeiseschleife vor Inbetriebnahme wird dabei nicht in der normalen Polung vorgenommen, bei der der Gleichstrom-Eingangswiderstand der Verbraucher bzw. Zwi­ schenstellen voll wirksam ist, sondern in umgekehrter Polung. Da die Dioden bzw. Zenerdioden bei der Prüfung in Durchlaßrich­ tung vom Prüfstrom durchflossen sind, ist der Widerstand der Fernspeiseschleife im wesentlichen nur noch vom Kupferwider­ stand der Fernspeiseleitung bestimmt, der dann auch deutlich niedrigere Werte aufweisen kann, als der Körperwiderstand bei Berührung.

Die Messung des Schleifenwiderstandes kann dann mit Hilfe einer eingeprägten Spannung und Messung des Stromes oder mit Hilfe eines eingeprägten Stromes und Messung der Spannung erfolgen.

Das bekannte Verfahren läßt sich dadurch auch bei Fernspeise­ schleifen, deren Widerstand bei der Prüfung bereits im Bereich des Körperwiderstandes liegt, anwenden, daß die Fernspeise­ schleife mit Querzweigen versehen ist, die nur für Ströme von der Richtung des Prüfstromes leitend sind. Die Querzweige ent­ halten dabei eine Serienschaltung aus einem ohmschen Widerstand und einer für den Fernspeisestrom in Sperrichtung gepolten Diode. Diese Querzweige können zugleich Bestandteil einer Ein­ richtung zur Fehlerortung sein.

Das bekannte Verfahren hat den Vorteil einer besonders großen Reichweite der Fernspeisung. Allerdings kann das Anbringen der dabei erforderlichen Dioden-Querzweige insbesondere dann Schwierigkeiten bereiten, wenn bei besonders großen Abständen zwischen den Verbrauchern für die Unterbringung der Querzweige besondere Vorkehrungen getroffen werden müßten.

Übersteigt der Eingangswiderstand einer Fernspeiseschleife ohne Querzweige den für einen Berührungswiderstand in Ansatz zu bringenden Mindestwert von z.B. 2 kΩ, so kann man mit einer Schleifenwiderstandsmessung allein nicht unterscheiden, ob es sich um eine intakte Leiterschleife mit z.B. 3000 Ω Schlei­ fenwiderstand oder um eine Überbrückung einer beidadrigen Bruchstelle nach 1000 Ω Leiterwiderstand mit einem Berüh­ rungswiderstand von 2000 Ω handelt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein wie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenes Verfahren so zu vervollkommnen, daß auch bei Fernspeiseschleifen, deren Schleifenwiderstand sich nur unwesentlich vom Berührungswiderstand unterscheidet oder sogar größer als dieser ist, sicher geprüft werden kann, ob eine Unterbrechungsstelle mit Überbrückung durch einen Be­ rührungswiderstand vorliegt.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe in der im kennzeichnen­ den Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Weise gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet in vorteilhafter Weise die Möglichkeit einer eindeutigen Prüfung auch von Fernspeise­ leitungen mit besonders großem Schleifenwiderstand. Dabei wird mit der zur Fernspeisespannung umgekehrt gepolten ungefährli­ chen Prüfspannung zuerst eine Isolationsmessung und unmittelbar darauf eine Schleifenwiderstandsmessung an der Fernspeiselei­ tung vorgenommen. Am Streckenende sind die beiden Adern der Fernspeiseleitung beim Prüfvorgang zunächst - für die Isola­ tionsmessung - hochohmig voneinander getrennt. Für die Schlei­ fenwiderstandsmessung werden sie dann miteinander verbunden. Die Fernspeisung wird in Betrieb genommen, sobald in der Spei­ sestelle der ungestörte Zustand der Fernspeiseschleife festge­ stellt wird. Dies ist dann der Fall, wenn der Isolationswider­ stand höher als ein vorgegebener Mindestwert von z.B. 400 kΩ ist und der Schleifenwiderstand kleiner als ein vorgegebener Maximalwert von z.B. 3000 Ω ist. Andernfalls verbleibt die ungefährliche Prüfspannung weiterhin an der Strecke.

Das Verfahren ist insbesondere bei der Fernspeisung der Regene­ ratoren von Lichtwellenleiter-Übertragungsstrecken über ein parallel zum Lichtwellenleiter verlaufendes Fernspeisekabel im Hinblick auf die vergleichsweise großen Regeneratorfeldlängen und relativ große Fernspeisereichweiten von Vorteil, da dort der Kupferwiderstand der Fernspeiseleitung leicht den Wert für den Berührungswiderstand von 2000 Ω überschreiten und z.B. 3000 Ω erreichen kann.

Eine zweckmäßige Schaltungsanordnung zur Durchführung des Ver­ fahrens geht aus Anspruch 2 hervor. Vorteilhafte Ausgestaltun­ gen der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ergeben sich aus den Ansprüchen 3 bis 10.

Eine Schaltungsanordnung, bei der die Verfahrensschritte in der Abschlußvorrichtung in vorteilhafter Weise automatisch ablau­ fen, geht aus Anspruch 2 hervor. Diese Schaltungsanordnung ge­ stattet es in vorteilhafter Weise, bei der Durchführung des Verfahrens ohne Kommunikationsmittel zwischen Speisestelle und Abschlußvorrichtung auszukommen. Dies läßt sich nach Anspruch 3 mit Hilfe einer Zweipol-Kippschaltung erreichen, die die beiden Adern am Streckenende dann leitend verbindet, wenn die Prüf­ spannung an diesem Zweipol eine definierte Zeit von z.B. 4 s anliegt.

Die Maßnahmen nach Anspruch 4 gestatten es, den Prüfvorgang in der Speisestelle automatisch ablaufen zu lassen. Dabei werden in der Speisestelle in Abstimmung mit dem Zeitverhalten der Abschlußvorrichtung zwei Messungen vorgenommen. Zunächst wird die Prüfspannung von z.B. 40 V in zur Fernspeiserichtung umge­ kehrter Polung an die Fernspeiseleitung gelegt. Sobald die Prüfspannung anliegt, beginnt sofort die Isolationsmessung innerhalb eines Zeitintervalls, das kürzer ist, als die Ver­ zögerungszeit bis zum Schalten des am Streckenende liegenden Schalters der Abschlußvorrichtung, also z.B. innerhalb von 3 s. Hierbei wird eine Isolationsmessung vorgenommen, bei der ein nur sehr geringer Strom von z.B. 0,1 mA nicht überschritten werden darf. Übersteigt der Prüfstrom einen zulässigen Wert, bleibt die Fernspeisung ausgeschaltet. Bleibt der Prüfstrom unter dem vorgegebenen Wert von z.B. 0,1 mA, dann werden nach Ablauf dieser vorgegebenen Prüfzeit der beschriebene erste Meßkreis für die Isolationsprüfung unwirksam geschaltet und gleichzeitig der zweite Meßkreis für die Schleifenwiderstands­ messung betriebsbereit geschaltet. Zu diesem Zweck kann dem ersten und zweiten Meßkomparator eine Steuervorrichtung vorge­ schaltet sein, die die Aktivierung des zweiten und die Blockie­ rung des ersten Meßkomparators herbeiführt. Die Maßnahmen nach Anspruch 5 haben den Vorteil, daß eine derartige zusätzliche Steuervorrichtung nicht erforderlich ist.

Die in Anspruch 6 angegebene Weiterbildung der Erfindung hat den Vorteil, daß der Prüfvorgang auch bei einer Unterbrechung der Fernspeiseschleife selbsttätig eingeleitet werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren kommt an sich ohne Diodenquer­ zweige im Fernspeisestromkreis aus. Werden solche Querzweige jedoch insbesondere zum Zwecke einer Gleichstromfehlerortung vorgesehen, so ist es zweckmäßig, in der in Anspruch 7 angege­ benen Weise zu verfahren.

Sollen mit der Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfah­ rens auch Fernspeiseschleifen geprüft werden, bei denen die vorgesehene Isolationsprüfung an sich nicht erforderlich ist, so kann sich die in Anspruch 8 angegebene Weiterbildung der Erfindung als zweckmäßig erweisen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung enthaltenen Abschlußvorrichtung gehen aus den Ansprüchen 9 und 10 hervor.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur ungefährlichen Inbetrieb­ nahme einer Fernspeisestrecke ohne Schaltzusätze durch Isolationsmessung und Widerstandsmessung,

Fig. 2 ein Zeitdiagramm für ein Verfahren zur Inbetriebnahme der Fernspeisung bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Fernspeisekreis mit einadriger Überbrückung durch einen Berührungswiderstand,

Fig. 4 einen Fernspeisekreis mit zweiadriger Überbrückung durch einen Berührungswiderstand,

Fig. 5 eine Schaltungsanordnung zur automatischen Inbetrieb­ nahme der Fernspeisung,

Fig. 6 eine Schaltungsanordnung einer Abschlußvorrichtung, Fig. 7 eine Fernspeiseleitung zur Fernspeisung von Zwischen­ verstärkern einer Vierdraht-Nachrichtenübertragungs­ strecke, die in der Fig. nicht näher dargestellt sind.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung wird die Fern­ speiseleitung 5 nur von einer Seite her gespeist. An dem der Speisestelle A abgewandten Ende der Fernspeiseleitung 5 sind die beiden Fernspeisestrompfade bzw. Adern 5 a und 5 b der Fern­ speiseleitung 5 über die Diode 6 miteinander verbunden. Die Diode 6 ist für den Fernspeisestsrom I _F in Durchlaßrichtung gepolt, so daß der Fernspeisestromkreis über die Diode 6 ge­ schlossen und die Diode 6 für den Prüfstrom I _P gesperrt ist.

In der Speisestelle A sind zwei Stromzweige, von denen der eine die Fernspeisestromquelle 1 und der andere die Prüfspannungs­ quelle 2 enthält, einpolig miteinander verbunden. Die Verbin­ dung ist so vorgenommen, daß der Minuspol der Fernspeisestrom­ quelle 1 und der Pluspol der Prüfspannungsquelle 2 und somit ungleichnamige Anschlüsse der beiden Quellen miteinander ver­ bunden sind. In Serie zur Prüfspannungsquelle 2 liegt die als Strommesser dargestellte Prüfschaltung 3. Mit Hilfe des Um­ schalters s läßt sich die Ader 5 a der Fernspeiseleitung 5 wahl­ weise an die Fernspeisestromquelle 1 oder an die Prüfspannungs­ quelle 2 legen.

Der Leitwert G der Fernspeiseleitung 5 ist für die Prüfspannung U _P bei offenem Schalter 7 der Abschlußvorrichtung B wirksam. Der Widerstand R der Fernspeiseleitung ist für die Prüfspannung U _P bei geschlossenem Schalter 7 der Abschlußvorrichtung B wirksam.

Im folgenden wird für die in Fig. 1 gezeigte Schaltungsanord­ nung das Verfahren zur Inbetriebnahme der Fernspeisung anhand des Zeitdiagramms nach Fig. 2 beschrieben.

Zunächst sind während der Zeitspanne e der Schalter 7 der Ab­ schlußvorrichtung B geöffnet und die Ader 5 a über den Umschal­ ter s mit der Prüfspannungsquelle 2 verbunden. In diesem Schaltzustand, der in Fig. 1 dargestellt ist, wird zunächst während der Zeitspanne c eine Isolationsmessung bzw. ein Leit­ wertstest T 1 vorgenommen. In diesem Test wird geprüft, ob der dabei fließende erste Prüfstrom I _{P 1} kleiner als ein vorgegebe­ ner Maximalwert I _{P 1 max} ist, der gleich dem Produkt aus Prüf­ spannung U _P und maximal zulässigem Leitwert G _max ist.

Zum Zeitpunkt t 1 wird der Leitwertstest T 1 beendet und mit der Messung des Schleifenwiderstandes begonnen. Bei dieser Prüfung wird während der Zeitspanne d festgestellt, ob der dabei fließende Prüfstrom I _P2 größer als ein vorgegebener minimaler Strom I _{P 2} ist, der gleich dem Quotienten aus Prüfspannung U _P und dem maximal vorgesehenen Schleifenwiderstand R _max ist.

Die Zeitspanne d, in der der Schleifenwiderstand R geprüft wird, setzt sich aus den Teil-Zeitabschnitten d 1 und d 2 zusammen. Im Zeitabschnitt d 1 ist der Schalter der Abschluß­ vorrichtung noch geöffnet. Da der zunächst gemessene Strom für eine intakte Fernspeiseschleife viel zu klein ist, wird der Umschalter s noch nicht betätigt.

Zum Zeitpunkt t 2 wird der Schalter 7 der Abschlußvorrichtung B geschlossen. In dem sich daran anschließenden Zeitabschnitt d 2 wird der nun vorhandene Schleifenwiderstand R geprüft.

Schließlich wird zum Zeitpunkt t 3 die Fernspeisung eingeschal­ tet, wenn sowohl der Leitwertstest T 1 als auch der Widerstands­ test T 2 eine intakte Fernspeiseschleife ergeben haben. Dies geschieht dadurch, daß die Ader 5 a der Fernspeiseleitung 5 über den Umschalter s mit der Fernspeisestromquelle 1 verbunden wird. Während der zum Zeitpunkt t 3 beginnenden Betriebszeit b wird die Fernspeiseleitung 5 mit Fernspeisestrom gespeist.

Aus den Fig. 3 und 4 gehen die beiden Möglichkeiten für eine Berührung an einer Unterbrechungsstelle 5 hervor.

Fig. 3 zeigt eine Fernspeiseleitung mit einadriger Überbrückung durch einen Berührungswiderstand. Die Ader 5 a ist an einer Un­ terbrechungsstelle 8 unterbrochen. Die Unterbrechungsstelle 8 ist durch den Berührungswiderstand R _{B 1} überbrückt. Die Adern 5 a und 5 b der Fernspeiseleitung 5 sind an dem der Fernspeisestrom­ quelle 1 abgewandten Ende miteinander verbunden. Die Fernspei­ seleitung 5 hat - von der Fernspeisestromquelle 1 aus gesehen - vor der Unterbrechungsstelle 8 den Widerstand R 1 und nach der Unterbrechungsstelle 8 den Widerstand R 2.

Fig. 4 zeigt eine Fernspeiseleitung 5 mit zweiadriger Überbrüc­ kung. An der Unterbrechungsstelle 9 sind beide Adern 5 a und 5 b unterbrochen und auf der der Fernspeisestromquelle 1 zugewand­ ten Seite über den Berührungswiderstand R _{B 2} miteinander ver­ bunden. Zwischen der Fernspeisestromquelle 1 und der Unterbre­ chungsstelle 9 liegt der Leitungswiderstand R 3.

Mit Hilfe der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 werden Berüh­ rungswiderstände R _{B 2} nach Fig. 4 sicher erkannt. Außerdem las­ sen sich auch Berührungswiderstände R _{B 1} nach Fig. 3 feststel­ len. Zu diesem Zweck kann man überwachen, ob der Schleifenwi­ derstand dem Planungswert entspricht. Soll die Meßanordnung für Fernspeiseschleifen mit verschieden großen Schleifenwider­ ständen Verwendung finden, so wird zweckmäßigerweise überwacht, ob ein vorgegebener Maximalwert des Schleifenwiderstandes überschritten wird. Der Anwendungsbereich erstreckt sich dabei auf Fernspeiseschleifen, deren Schleifenwiderstände um weniger als den Minimalwert des angenommenen Körperwiderstandes unter dem überwachten Maximalwert liegen. Auf diese Weise wird die Bedingung für das Erkennen eines Berührungswiderstandes R _{B 1} nach Fig. 3, nämlich wobei R _min und R _max die für den Schleifenwiderstand gegebenen Grenzen und R _{B 1} der angenommene Mindestwert des Körperwider­ standes ist.

Gegebenenfalls können mehrere Meßbereiche vorgesehen werden. Andererseits kann eine Fernspeiseschleife durch Ergänzungswi­ derstände an einen vorhandenen Meßbereich angepaßt werden.

Nimmt man z.B. an, daß das anhand von Fig. 1 und Fig. 2 be­ schriebene Prüfverfahren bei einem Schleifenwiderstand der Fernspeiseleitung 5 angewendet wird, der zwischen 1,7 kΩ und 3 kΩ liegen kann, so wird bei einer Prüfspannung von z.B. 40 V der Mindestwert des Prüfstromes I _p =40 V/3 kΩ 13,3 mA betragen. Übersteigt der Prüfstrom I _P diesen Wert, so ist sichergestellt, daß auch kein Berührungswiderstand von 2 kΩ in Reihe mit einer unterbrochenen Ader liegt, da dann der Prüfstrom auch beim niedrigsten Schleifenwiderstand unter 40 V / (1,7 kΩ+2 kΩ)=10,8 mA bleiben würde.

Bei Schleifenwiderständen von deutlich weniger als 2 kΩ reicht eine Messung des Schleifenwiderstandes allein aus. Aus meßtechnischen Gründen wird dies bei Werten unterhalb etwa 1,7 kΩ der Fall sein, da dann auch mit bis zu sechs Dioden­ strecken in den Zwischenstellen der resultierende Eingangs­ widerstand noch mindestens etwa 5% unter 2 kΩ bleibt.

Die in Fig. 5 als Funktionsstromlauf gezeigte Schaltungsanord­ nung zur Fernspeisung von Verbrauchern mittels Gleichstrom- Reihenspeisung ermöglicht eine automatische Durchführung des Verfahrens.

Die Speisestelle A enthält die Fernspeisestromquelle 1, die als Konstantstromquelle ausgebildet ist. die Fernspeiseleitung 5, über die die in der Figur nicht dargestellten Verbraucher ge­ speist werden, ist mit ihren Adern 5 a und 5 b an den Ausgang 23 der Speisestelle A angeschlossen. An dem der Speisestelle A ab­ gewandten Ende der Fernspeiseleitung 5 liegt die Abschlußvor­ richtung B, die mit ihrem Eingang 24 an die Adern 5 a und 5 b der Fernspeiseleitung 5 angeschlossen ist.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Betriebszustand ist das Relais S erregt. Der Umschalter s, der ein Umschaltekontakt des Relais S ist, verbindet die Ader 5 a der Fernspeiseleitung 5 mit dem Pluspol der Fernspeisestromquelle 1. Der Fernspeisestrom fließt von der Ader 5 a über die für den Fernspeisestrom in Durchlaß­ richtung gepolte Diode 6 der Abschlußvorrichtung B, über die Ader 5 b, den Stromsensor 21 der Speisestelle A und die für den Fernspeisestrom in Durchlaßrichtung gepolte Diode 19 zum Mi­ nuspol der Fernspeisequelle 1.

Die Prüfspannungsquelle 2 liegt mit ihrem Pluspol am Minuspol der Fernspeisestromquelle 1 und ist mit ihrem Minuspol an einen Anschluß des Umschalters s geführt, der bei nicht erregtem Relais S die Verbindung mit der Ader 5 a der Fernspeiseleitung 5 herstellt.

Parallel zur Diode 19 liegt eine aus den Stromsensoren 17 und 18 bestehende Serienschaltung.

Die in der Speisestelle A enthaltene Prüfschaltung 3 enthält den an den Stromsensor 17 angeschlossenen Meßkomparator 13, den an den Stromsensor 18 angeschlossenen Meßkomparator 14 und den über die Verzögerungsschaltung 20 an den Stromsensor 21 ange­ schlossenen Meßkomparator 15.

Die Meßkomparatoren 13 und 14 werden durch die Steuerschaltung 10 so gesteuert, daß jeweils nur einer aktiv und der andere blockiert ist. Die Steuerschaltung gibt an zwei voneinander entkoppelten Ausgängen gleichartige Steuersignale ab. Der Aus­ gang 10 a ist an einen Einschalt-Steueranschluß für den Meßkom­ parator 13 und einen Ausschalt-Steueranschluß für den Meßkompa­ rator 14 geführt. Der Ausgang 10 b ist über die Zeitschaltung 12 an einen Einschalt-Steueranschluß 14 a für den Meßkomparator 14 und an einen Ausschalt-Steueranschluß 13 b für den Meßkomparator 13 geführt. Außerdem ist bei dem Meßkomparator 13 der Ausgang über den Rückkopplungsweg 4 mit dem Einschalt-Steueranschluß 13 a verbunden.

Die Ausgänge der Meßkomparatoren 14 und 15 sind nach Art einer ODER-Verknüpfung zusammengeführt. Die Steuerleitung 1 a führt daher Steuerpegel 1, wenn der Meßkomparator 14 oder der Meßkom­ parator 15 an seinem Ausgang Steuerpegel 1 abgibt. Die Steuer­ leitung 1 a ist unmittelbar an einen Steuereingang der Fernspei­ sestromquelle 1 und über die Verzögerungsschaltung 11 an die Steuerschaltung 10 geführt. In der Steuerschaltung 10 ist das Relais S enthalten.

Im nicht erregten Zustand des Relais S ist die Ader 5 a der Fernspeiseleitung 5 mit der Prüfspannungsquelle 2 verbunden. In diesem Betriebszustand fließt der Prüfstrom I _P von der Prüf­ spannungsquelle 2 über die Stromsensoren 17 und 18, die paral­ lel zum Stromsensor 21 liegende und für den Prüfstrom in Durch­ laßrichtung gepolte Diode 22 zur Ader 5 b der Fernspeiseleitung 5, über den Schalter 7 der Abschlußvorrichtung B, die Ader 5 a der Fernspeiseleitung 5 und den Umschalter s zum Minuspol der Prüfspannungsquelle 2.

Die Meßkomparatoren 13, 14 und 15 geben jeweils an ihrem Ausgang Steuerpegel 1 ab, wenn die Eingangsgröße einen vorge­ gebenen Schwellwert überschreitet. Für kleinere Eingangsgrößen herrscht am Ausgang Steuerpegel 0.

Die Fernspeisestromquelle 1 wird mit Versorgungspannung U _V ver­ sorgt.

Die Fernspeisequelle 1 ist aktiviert, d.h. liefert Fernspei­ sestrom, wenn an ihrem Steuereingang Steuerpegel 1 anliegt. Bei Steuerpegel 0 am Steuereingang der Fernspeisestromquelle 1 ist diese deaktiviert, d.h. stromlos.

Der Umschalter s verbindet die Ader 5 a des Fernspeisestromkrei­ ses 5 mit der Fernspeisestromquelle 1, wenn am Eingang der Steuerschaltung 10 Steuerpegel 1 liegt. Bei Steuerpegel 0 am Eingang der Steuerschaltung 10 ist die Ader 5 a über den Um­ schalter s mit der Prüfspannungsquelle 2 verbunden.

Bei Inbetriebnahme der Fernspeisung werden zunächst die Fern­ speisequelle 1 und die Prüfschaltung 3 gleichzeitig an Versor­ gungsspannung U _V gelegt. Da zunächst noch kein Fernspeisestrom fließt, blockiert der Meßkomparator 15 die Fernspeisestromquel­ le 1. Dies geschieht unmittelbar nach dem Einschalten der Span­ nungen U _V und U _H , da die Zeitschaltung 18 beim Anlegen der Hilfsspannung unverzögert den Meßwert 0 des Stromsensors 21 weitergibt. Der Ausgangspegel des Meßkomparators 15 bleibt da­ her auf Steuerpegel 0 und bewirkt, daß die Fernspeisestromquel­ le 1 nach wie vor keinen Strom liefert. Außerdem wird der Ein­ gang der Zeitschaltung 11 ebenfalls mit Steuerpegel 0 beauf­ schlagt. Nach einer Zeit von 0,5 sec gibt die invertierende Zeitschaltung 11 Steuerpegel 1 an die Steuerschaltung 10 ab, so daß in dieser das Relais S erregt wird. Hierdurch wird die Ader 5 a über den Umschalter s mit der Prüfspannungsquelle 2 verbun­ den.

Gleichzeitig wird durch ein über die Steuerleitung 3 a an den Einschalt-Steueranschluß 13 a für den Meßkomparator 13 und an den Ausschalt-Steueranschluß 14 b für den Meßkomparators 14 Steuerpegel 1 gelegt, so daß der Meßkomparator 13 aktiviert und der Meßkomparator 14 gesperrt wird. Der Meßkomparator 13, der an den Stromsensor 17 angeschlossen ist, prüft den Leitwert der Fernspeiseleitung 5. Ist der vom Leitwert abhängige Prüfstrom z.B. aufgrund eines zwischen den Adern 5 a und 5 b liegenden Berührungswiderstandes zu groß, so erscheint am Ausgang des Meßkomparators 13 Steuerpegel 1 und der Meßkomparator 13 hält sich über den Rückkopplungsweg 4 selbst.

Der Eingang der Zeitschaltung 12 wird bei Ansprechen der Steuerschaltung 10 ebenfalls mit Steuerpegel 1 beaufschlagt. Mit einer Verzögerung von 3 s nach Erscheinen von Steuerpegel 1 am Ausgang der Steuerschaltung 10 tritt am Ausgang der Zeit­ schaltung 12 ebenfalls Steuerpegel 1 auf. Da sich im betrachte­ ten Beispiel der Meßkomparator 13 über den Rückkopplungsweg 4 selbst hält und der Meßkomparator 14 durch das Rückkopplungs­ signal gesperrt ist, wird der Steuerpegel 1 am Einschalt- Steueranschluß 14 a für den Meßkomparator 14 nicht wirksam und die Prüfung des Schleifenwiderstandes nicht eingeleitet.

Liegt dagegen der Leitwert der Fernspeiseleitung 5 im Sollbe­ reich, so überschreitet der Prüfstrom den vorgegebenen Grenz­ wert nicht und es verbleibt am Ausgang des Meßkomparators 13 Steuerpegel 0. Der Meßkomparator 13 hält sich daher nicht selbst und die Zeitschaltung 12 kann nach Ablauf von 3 s den Meßkomparator 14 aktivieren. Der aktivierte Meßkomparator 14, der an den Stromsensor 18 angeschlossen ist, prüft nun den Schleifenwiderstand. Gleichzeitig wird der Meßkomparator 13 durch den an seinem Ausschalt-Steueranschluß 13 b liegenden Steuerpegel 1 gesperrt.

Zunächst ist der Fernspeisestromkreis wegen des noch offenen Schalters 7 hochohmig, so daß der Ausgang des Meßkomparators 14 noch Steuerpegel 0 aufweist. Nach etwa einer weiteren Sekunde schließt der Schalter 7 den Fernspeisestromkreis, so daß der Schleifenwiderstand gemessen wird. Liegt der Schleifenwider­ stand im zulässigen Bereich, so überschreitet der vom Stromsen­ sor 18 erfaßte Strom einen vorgegebenen Grenzwert und der Meß­ komparator 14 nimmt an seinem Ausgang Steuerpegel 1 an. Da die Verzögerungsschaltung 11 nur bei Eingangs-Steuerpegel 0 wirksam ist, ansonsten den Steuerpegel verzögerungsfrei invertiert, wird gleichzeitig mit dem Einschalten der Fernspeisestromquelle 1 die Fernspeiseleitung 5 an die Fernspeisestromquelle 1 ange­ schlossen und damit die Fernspeisung in Betrieb genommen.

Wird während des normalen Fernspeisebetriebs die Fernspeiselei­ tung 5 an irgendeiner Stelle unterbrochen, so verschwindet der Spannungsabfall am Stromsensor 21. Die Zeitschaltung 20 sorgt nun dafür, daß das Verschwinden des Strommeßwertes erst dann am Eingang des Meßkomparators 15 wirksam wird, wenn dieser Zustand wenigstens eine Sekunde lang angedauert hat. Da im betrachteten Beispiel nicht nur eine kurzzeitige Störung der Fernspeisung, sondern eine andauernde Unterbrechung der Fernspeiseleitung vorliegt, springt der Ausgangspegel des Meßkomparatoars 15 nach Ablauf der Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung 20 auf Steuerpegel 0. Dieser Steuerpegel bewirkt, daß die Fernspeise­ stromquelle keinen Strom mehr liefert und die Prüfschaltung 3 nach einer Zeit von 0,5 s, in der sich die Kapazität der Fern­ speiseleitung 5 weitgehend entladen hat, die vorstehend be­ schriebene Prüfung der Fernspeiseleitung vornimmt.

Fig. 6 zeigt eine Abschlußvorrichtung B, die eine bistabile Kippstufe enthält. Die Transistoren 32 und 33 sind so mitein­ ander verbunden, daß jeweils der Kollektor des einen Transi­ stors an die Basis des anderen Transistors geführt ist. Am Ein­ gang 24 der Abschlußvorrichtung B liegt eine Serienschaltung aus dem Widerstand 31, der Emitter-Kollektor-Strecke des Tran­ sistors 32 und dem Widerstand 34. Die durch die Transistoren 32 und 33 gebildetet bistabile Kippstufe stellt einen steuerbaren Schalter dar, der im eingeschalteten Zustand die Adern der Fernspeiseleitung miteinander verbindet und sich selbst hält, solange ein Prüfstrom I _P fließt.

Parallel zum Eingang 24 der Abschlußvorrichtung B liegt ein RC-Glied, das aus dem Kondensator 26 und dem dazu in Serie angeordneten Widerstand 27 besteht. Parallel zum Widerstand 27 liegt die, bezogen auf den Prüfstrom in Sperrichtung gepolte Diode 25, die eine Entladung des Kondensatoars 26 nach der In­ betriebnahme der Fernspeisung über die dann leitend gesteuerte Diode 6 ermöglicht. Der Hilfstransistor 28 ist mit der Basis an den Verbindungspunkt von Kondensator 26 und Widerstand 27 ange­ schlossen und mit seinem Kollektor über den Widerstand 30 an die Ader 5 b der Fernspeiseleitung 5 geführt. Der Emitter des Transistors 28 ist über die Z-Diode 29 an die Basis des Tran­ sistors 32 geführt. Die Z-Diode 29 ist so gepolt, daß sie für die Spannung, die das RC-Glied 26, 27 bei wirksamer Prüfspan­ nung U _P abgibt, in Sperrichtung gepolt ist. Zusammen mit den Basis-Emitter-Schwellwerten der Transistosren 28 und 32 be­ stimmt diese den Spannungswert, bei welchem der Kondensator 26 das Umschalten der Kippstufe 31, 32, 33, 34 auslöst.

Am Eingang 24 der Abschlußvorrichtung B liegt die für den Fernspeisestrom I _F in Durchlaßrichtung gepolte Diode 6.

Fig. 7 zeigt eine Anordnung zur Fernspeisung von Umrichtern 35 als ferngespeiste Verbraucher 35 a über die Fernspeiseleitung 5. In mehreren ferngespeisten Zwischenstellen ist jeweils ein Umrichter 35 a an die Ader 5 a und ein Umrichter 35 b an die Ader 5 b der Fernspeiseleitung 5 angeschlossen. Parallel zum Eingang des Umrichters liegt jeweils eine für den Fernspeisestrom in Sperrichtung gepolte Diode 36 a bzw. 36 b. Vom Ausgang 23 der Speisestelle aus gesehen befindet sich am Ende jedes Speiseab­ schnittes bzw. nach jeder die Verbraucher enthaltenden Zwi­ schenstelle ein Querzweig, der aus einem ohmschen Widerstand 38 und einer dazu in Serie geschalteten Diode 37 besteht. An dem der Speisestelle abgewandten Ende der Fernspeiseleitung 5 be­ findet sich der Eingang 24 der Abschlußvorrichtung B, die den Fernspeisekreis über die Diode 6 schließt und bei geschlossenem Schalter 7 einen Prüfstromkreis herstellt.

Der in Fig. 4 mit R bezeichnete Widerstand der Fernspeise­ schleife setzt sich aus den Teilwiderständen R _T der einzelnen Fernspeiseabschnitte zusammen.

Die Fernspeiseleitung 5 dient vorzugsweise zur Fernspeisung von Zwischenstellen einer Einrichtung der Nachrichtenübertragungs­ technik. Die Fernspeiseleitung 5 kann eine eigene Fernspeise­ leitung sein. Die Fernspeiseleitung 5 kann andererseits durch Kabelinnenleiter von Koaxialkabeln in Verbindung mit Fernspei­ seweichen sein. Gegebenenfalls können anstelle der Umrichter die Versorgungsspannungseingänge der Verstärker selbst oder andere ferngespeiste Verbraucher, z.B. Fernwirkeinrichtungen oder dergleichen im Fernspeisekreis eingefügt sein. Gegebenen­ falls kann je Zwischenstelle nur ein einziger Verbraucher vorhanden sein.

An dem der Speisestelle abgewandten Ende ist die Fernspeise­ schleife abgeschlossen.

Die Dioden 37 sind für den Fernspeisestrom in Sperrichtung gepolt. Die in den Querzweigen befindlichen Widerstände 38 dienen in an sich bekannter Weise zur Fehlerortung durch Leit­ wertmessung. Auch ohne eine Leitwertmessung können derartige Querzweige vorgesehen sein, um die Prüfung zu erleichtern. Gegebenenfalls können sie auch entfallen.

Sind in bestimmten Abständen entlang der Fernspeisestrecke Or­ tungsmeßwiderstände mit Dioden für eine Leitwertmessung bei Streckenunterbrechung vorgesehen, so lassen die beim Anliegen der Prüfspannung stromführenden Meßwiderstände von z.B. je 40 kΩ beim ersten Meßvorgang zur Isolationsprüfung einen ent­ sprechend höheren Prüfstrom fließen. Der dieser Prüfung zuge­ ordnete Grenzwert für den zulässigen Strom muß daher entspre­ chend angehoben werden. Dies hat aber keinen Einfluß auf das Erkennen eines Berührungswiderstandes, der an einer beidadrigen Unterbrechungsstelle die Fernspeiseleitung überbrückt, solange R _Q /n < R _{s max} gewählt wird, was sich praktisch immer realisieren läßt.

Es bedeuten hierbei:

R _Q Wert des Ortungswiderstandes (z. B. 40 kΩ) n maximal mögliche Anzahl von Ortungswiderständen R _Q (z. B. 8) R _{s max} maximal möglicher Schleifenwiderstand der Fernspeiseleitung (z. B. 3 kΩ)

Würde bei diesem Beispiel der Widerstandswert der parallel lie­ genden Meßwiderstände von 5 kΩ durch eine Person gegeben sein, die eine beidadrige Unterbrechungsstelle am Streckenan­ fang überbrückt, so würde zwar die Isolationsmessung keinen unzulässigen Nebenschluß melden, die nachfolgende Schleifenwi­ derstandsmessung aber ein Einschalten der Fernspeisung verhin­ dern, da der Schleifenwiderstand R _s hier maximal nur 3 kΩ aufweisen darf.

Die Prüfschaltung in der Speisestelle A ist vorzugsweise so umschaltbar, daß bei einem Schleifenwiderstand der Fernspei­ seleitung von mehr als 1,7 kΩ das Prüfverfahren wie beschrie­ ben abläuft und bei Streckenwiderständen unterhalb von 1,7 kΩ hingegen die Isolationsmessung entfällt und nur die Schleifen­ widerstandsprüfung mit einem entsprechend herabgesetzten Grenz­ wert - z.B. 1,7 kΩ statt 3 kΩ - durchgeführt wird. Wird keine derartige Umschaltung vorgesehen, so wird zweckmäßiger­ weise durch einen Zusatzwiderstand in der Prüfschaltung der Eingangswiderstand für die intakte Leiterschleife auf den vor­ gegebenen Wert zwischen 1,7 kΩ und 3 kΩ ergänzt. Andern­ falls würde sonst ein Berührungswiderstand von z.B. 2 kΩ an einer einadrigen Unterbrechungsstelle am Streckenanfang nicht erkannt und das Einschalten der Fernspeisung veranlaßt werden.

Ausschlaggebend für die Anwendung des Verfahrens mit Isola­ tionsmessung und Schleifenwiderstandsmessung ist der Leitungs­ widerstand einschließlich der für den Prüfstrom wirksamen Schaltmittel. Beispielsweise kann der Eingangswiderstand einer Fernspeiseschleife mit vielen Dioden an den Verbrauchereingän­ gen auch bei einem Kupferwiderstand von unter 1,7 kΩ hier­ durch auf über 2 kΩ ansteigen. In solchen Fällen ist es dann zweckmäßig, auch bei niedrigen Kupferwiderständen der Fernspei­ seadern sowohl eine Leitwert- als auch eine Widerstandsprüfung vorzunehmen.

Claims (10)

1. Verfahren zur Inbetriebnahme der Fernspeisung von elektri­ schen Verbrauchern mittels Gleichstrom-Reihenspeisung, insbe­ sondere von Zwischenstellen in Einrichtungen der Nachrichten­ übertragungstechnik, mittels einer in einer Speisestelle (A) vorgesehenen, eine Gleichstromquelle (1) enthaltenden Speise­ vorrichtung, wobei die Fernspeiseschleife frei von Vorrich­ tungen zum selbsttätigen Schließen der Fernspeiseschleife vor einer Unterbrechungsstelle ist, ein Widerstand der Fernspei­ seschleife (5, 6) geprüft und der Fernspeisestrom (I _F ) erst eingeschaltet wird, sobald in der Speisestelle (A) ein unter einem vorgegebenen Betrag liegender Wert des Widerstandes der Fernspeiseschleife (5, 6) festgestellt wird und die Prüfung des Widerstandes der Fernspeiseschleife (5, 6) mit Hilfe einer derart gepolten Prüfspannung (U _P ) vorgenommen wird, daß der dabei fließende Prüfstrom (I _P ), bezogen auf den Fernspeisestrom (I _F ) entgegengesetzt gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der Prüfspannung (U _P ) eine Isolationsmessung und erst daran anschließend eine Schleifenwiderstandsmessung vorgenommen wird und daß an dem der Speisestelle (A) abgewandten Ende der Fernspeiseschleife die beiden Adern (5 a, 5 b) der Fernspeiselei­ tung (5) zunächst für die Isolationsmessung hochohmig voneinan­ der getrennt sind und dann für die Schleifenwiderstandsmessung miteinander verbunden werden und daß der Fernspeisestrom (I _F ) erst dann eingeschaltet wird, wenn der Prüfstrom (I _P ) während der Isolationsmessung kleiner als ein vorgegebener erster Grenzwert und während der Schleifenwiderstandsmessung größer als ein vorgegebener zweiter Grenzwert ist.

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Speisestelle (A) eine Prüfschaltung (3) für die Isola­ tion und Schleifenwiderstandsmessung und an dem der Speisestel­ le (A) abgewandten Ende der Fernspeiseschleife zusätzlich zu einer in der Richtung des Fernspeisestromes leitenden Diode (6) eine einen steuerbaren Schalter (7) enthaltende Abschlußvor­ richtung (B) vorgesehen ist, und daß der Schalter die beiden Adern (5 a, 5 b) der Fernspeiseleitung (5) dann leitend verbin­ det, wenn an der Abschlußvorrichtung (B) eine vorgegebene Zeit­ dauer, die größer als die Isolationsmeßzeit ist, ein vorgege­ bener Teil der Prüfspannung (U _P ) anliegt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußvorrichtung (B) eine für den Fernspeisestrom (I _F ) in Durchlaßrichtung gepolte Diode (8) und parallel dazu eine über eine Verzögerungsschaltung (26, 27) angesteuerte Zweipol- Kippschaltung enthält.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfschaltung (3) eine Serienschaltung aus einer Prüfspan­ nungsquelle (2) und einen ersten Strommeßzweig (17, 18) und einen Umschalter (s) enthält, der die Fernspeiseleitung (5) wahlweise mit der Fernspeisequelle (1) oder der Prüfspannungs­ quelle (2) verbindet, und daß die Fernspeisestromquelle (1) und der Umschalter (s) durch einen ersten Meßkomparator (14) in Abhängigkeit von dem bei der Schleifenwiderstandsmessung fließenden Prüfstrom (I _P ) steuerbar sind und daß der erste Meßkomparator (14) durch einen zur Isolationsmessung dienenden zweiten Meßkomparator (13) derart steuerbar ist, daß er bei fehlerfreiem Leitwert der Fernspeiseschleife aktiviert wird.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Meßkomparator (13) zwischen seinem Ausgang und einem Einschalt-Steuereingang einen Rückkopplungsweg (4) aufweist und daß ein Ausschalt-Steuereingang des ersten Meßkomparatoars (14) an den Ausgang des zweiten Meßkomparators (13) angeschlossen ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfschaltung (3) einen in Serie zur Fernspeisestromquelle (1) liegenden zweiten Strommeßzweig enthält, und daß an den zweiten Strommeßzweig ein dritter Meßkomparator (15) zur Prü­ fung des Fernspeisestromes (I _F ) angeschlossen ist und daß die Fernspeisestromquelle (1) und der Umschalter (s) durch den dritten Meßkomparator (15) derart steuerbar sind, daß bei Un­ terschreiten eines vorgegebenen Wertes des Fernspeisestromes (I _F ) die Fernspeisestromquelle (1) abgeschaltet und die Fern­ speiseleitung (5) an die Prüfspannung (U _P ) angelegt wird.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit einer Fernspeiseeinrichtung, bei der die Fernspeiseschleife (5, B) mit Querzweigen versehen ist, die nur für Ströme von der Richtung des Prüfstromes (I _P ) leitend sind, der Widerstandswert der parallel liegenden Meßwiderstände größer ist als der maximal vorgesehene Schleifenwiderstand der Fernspeiseleitung (5).

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Speisestelle (A) vorgesehene Prüfschaltung wahlweise auf eine von zwei Betriebsarten einstellbar ist, von denen eine erste vom Verfahren mit Isolationsmessung und Schleifenwider­ standsmessung Gebrauch macht und die zweite in an sich bekann­ ter Weise nur mit einer Messung des Schleifenwiderstandes arbeitet.

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Schalter (7) der Abschlußvorrichtung (B) durch eine bistabile Kippstufe mit zwei komplementären Transistoren (32, 33) gebildet ist, deren Transistoren (32, 33) jeweils mit ihrer Basis an den Kollektor des anderen der beiden Transisto­ ren (33, 32) angeschlossen sind.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine der bistabilen Kippstufe vorgeschaltete Verzögerungsschal­ tung ein aus einem Kondensator (26) und einem dazu in Serie angeordneten Widerstand (27) bestehendes RC-Glied enthält und daß am Kondensator (26) eine Serienschaltung aus der Basis- Emitter-Strecke eines Hilfstransistors (28), der Kathoden- Anoden-Strecke einer Z-Diode (29) der Basis-Emitter-Strecke des einen der beiden Transistoren (32) der bistabilen Kippstufe und ein in der Emitterzuleitung des einen der beiden Tansistoren (32) angeordneten Widerstand (31) liegt und daß bei dem anderen der beiden Transistoren (33) der bistabilen Kippstufe die Basis über einen Widerstand (34) an den Emitter geführt ist.