Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der
im Untertagebetrieb eingesetzten Maschinen und Anlagen
sowie der elektrischen Energieversorgung durch Strom- und
Spannungsmessung und Auswertung sowie eine Meßein
richtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for monitoring the
machines and systems used in underground operations
and the electrical energy supply by electricity and
Voltage measurement and evaluation as well as a measurement
direction to carry out the procedure.
Die Überwachung der Antriebe unter Tage erfolgt heute,
wenn überhaupt, nur über Strommessungen und Temperatur
messungen. Bei der Temperaturmessung werden Kaltleiter
in die Motorwicklung eingelassen. Erreicht der Motor
eine bestimmte Temperatur, werden die Kaltleiter hochoh
mig, so daß nachgeschaltete Auswerteinheiten diesen
Schaltzustand erkennen können, um daraufhin die Antriebe
auszuschalten. Die Strommessung wird eingesetzt, um die
Belastung der Antriebe zu erfassen. Darüber hinaus wer
den diese Stromsignale auch weitergegeben, um sie zu
speichern und auszuwerten. Die Erfassung dieser Stromsi
gnale unter Tage erfolgt durch Messung des Gleichricht
wertes des Stromes. Bei Antrieben für Kettenbänder, Gum
migurtförderer und ähnlichem können Lastverschiebungen
aufgrund verschiedener Ursachen auftreten, wobei dann
die ermittelten und weitergegebenen Signale nur schwer
oder überhaupt nicht mehr aussagefähig sind. Dies gilt
insbesondere, wenn die Antriebe bei geringer Last be
trieben werden oder einer der Antriebe in generatori
schen Betrieb übergeht. Die Aussagen derartige Meßver
fahren und entsprechender Meßeinrichtungen sind somit
ungenügend, weil sie wenn allenfalls nur grobe Hinweise
bezüglich der Auslastung anzeigen und weitergeben.The underground drives are monitored today,
if at all, only through current measurements and temperature
measurements. Thermistors are used for temperature measurement
embedded in the motor winding. Reaches the engine
a certain temperature, the PTC thermistors are high
mig, so that downstream evaluation units this
Switching status can then be recognized by the drives
turn off. The current measurement is used to measure the
To record the load on the drives. In addition, who
which these current signals are also passed on to them
save and evaluate. The detection of this current si
gnale underground is done by measuring the rectification
value of electricity. For drives for chain belts, gum
Mig belt conveyors and the like can shift loads
occur due to various causes, then
the detected and transmitted signals are difficult
or are no longer meaningful at all. this applies
especially when the drives are at low load
be driven or one of the drives in generatori
operation. The statements of such meas
drive and corresponding measuring devices are thus
insufficient, because if at all only rough indications
display and pass on the utilization.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Auslastung
der Untertageantriebe und des elektrischen Versorgungs
netzes auch bezüglich Blindleistung, Wirkleistung und
Scheinleistung meßbar zu machen, um damit eine einwand
freie Überwachung sicherzustellen.The invention is based, the utilization
underground drives and electrical supply
also with regard to reactive power, active power and
To make apparent power measurable, so that a perfect
ensure free surveillance.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Eingangs-Nennspannung 1000 Volt und der Eingangsstrom 5
bzw. 10 A beträgt, wobei die jeweilige Kompaktstation
die Energie liefert, und daß die gewünschte
auszumessende Harmonische der Meßgrößen in der
Eingangsstufe herausgefiltert und dann der Spitzenwert
von Strom und Spannung daraus ermittelt und parallel de
ren Phasenlage erfaßt wird, daß der so ermittelte Pha
senwinkel ϕ in die entsprechenden Werte der mathemati
schen Funktion cos ϕ und sin ϕ umgewandelt und
anschließend das Produkt aus Spannung und Strom,
Spannung × Strom × cos ϕ und Spannung × Strom × sin ϕ
berechnet wird.The object is achieved in that the
Nominal input voltage 1000 volts and input current 5
or 10 A, the respective compact station
that supplies energy and that the desired
Harmonics of the measured quantities to be measured in the
Input stage filtered out and then the peak
of current and voltage determined from it and in parallel de
ren phase position is detected that the Pha
angle ϕ into the corresponding values of mathematics
functions cos ϕ and sin ϕ and
then the product of voltage and current,
Voltage × current × cos ϕ and voltage × current × sin ϕ
is calculated.
Damit ist eine verfahrensmäßige Lösung geschaffen, mit
der vorteilhaft ohne großen Bauaufwand alle elektrischen
relevanten Signale, die an Antrieben bzw. von der elek
trischen Energieversorgung ausgehen, sicher aufgefangen
daß hier auf eine eigene Energieversorgung verzichtet
werden kann, weil das erfindungsgemäße Verfahren die
Möglichkeit bietet, daß in die Kompaktstationen inte
grierte Meßgeräte von diesen selbst auch mit Energie
versorgen zu lassen.This creates a procedural solution with
the advantageous all electrical without great construction
relevant signals that are sent to drives or from the elec
energy supply, safely absorbed
that there is no own energy supply here
can be because the inventive method the
Possibility offers that inte in the compact stations
Free measuring devices of these themselves with energy
to be supplied.
Zur Durchführung des Verfahrens dient eine Meßeinrich
tung, bei der das Gerät an die gängigen Spannungs- und
Stromwandler anschließbar und in Kompaktstationen oder
andere druckfeste Gehäuse integrierbar ist, eine aus
Filtern bestehende Eingangsstufe sowie Meßteile für die
Ermittlung der Spitzenwerte und der Phasenlage,
Festwertspeicher und Multiplizierer aufweist. Damit kann
das erfindungsgemäße Verfahren verwirklicht und ein im
elektronischen Aufbau verhältnismäßig einfaches Meßgerät
zur Verfügung gestellt werden. Über die in der Eingangs
stufe angeordneten Filter wird die jeweilige auszumes
sende Harmonische herausgefiltert, wobei dann von der
gefilterten harmonischen anschließend der Spitzenwert
von Strom und Spannung ermittelt und ebenso die Phasen
lage zwischen Spannung und Strom erfaßt wird. Über die
beiden Festwertspeicher wird der so ermittelte Phasen
winkel ϕ in die entsprechenden Werte der mathematischen
Funktionen cos ϕ und sin ϕ umgewandelt, woraufhin über
Multiplizierer das Produkt aus Spannung und Strom sowie
der Phasenwinkel berechnet werden kann. Dann stehen die
gewünschten Strom-, Spannungs- und Leistungswerte zur
Verfügung, die als aussagekräftige Signale weitergegeben
werden können und die eine einwandfreie Auswertung si
cherstellen.A measuring device is used to carry out the method
device in which the device is connected to the common voltage and
Current transformers can be connected and in compact stations or
other pressure-resistant housing can be integrated, one out
Filter existing input stage and measuring parts for the
Determination of the peak values and the phase position,
Read-only memory and multiplier. So that can
the method according to the invention implemented and an im
electronic construction relatively simple measuring device
to provide. About that in the input
filter arranged in stages will expand the respective
send harmonics filtered out, then from the
filtered harmonics then the peak value
of current and voltage as well as the phases
position between voltage and current is detected. About the
The phase determined in this way becomes the two read-only memories
angle ϕ in the corresponding values of the mathematical
Functions cos ϕ and sin ϕ converted, whereupon via
Multiplier the product of voltage and current as well
the phase angle can be calculated. Then they stand
desired current, voltage and power values for
Available, which are passed on as meaningful signals
can be and the flawless evaluation si
create.
Zur Übertragung der Signale sind zwei Kanäle vorgesehen,
die das jeweilige Signal in ein Tf-Signal umwandeln.
Two channels are provided for the transmission of the signals,
which convert the respective signal into a Tf signal.
Darüber hinaus sind zwei Kanäle vorgesehen, die eine
unmittelbare Messung vor Ort bei einem Eingangssignal
von -10 V bis +10 V oder ähnlichen eigensicheren Signa
len mit entsprechend zugelassenen Aufzeichnungsgeräten
gestattet. Das Meßgerät selbst gestattet es, wahlweise
zwei der gebildeten Signale auf die beiden Tf-Kanäle zu
schalten, so daß eine Vielseitigkeit erreicht ist. Da
das Meßgerät an die im Untertagebetrieb gängigen Span
nungs- und Stromwandler angeschlossen werden kann, ist
es vorteilhaft möglich, das Meßgerät in vorhandene
Kompaktstationen zu integrieren und hier mit der notwen
digen Energie zu versorgen. Dabei ist es auch möglich,
die erfindungsgemäßen Meßeinrichtungen statt der häufig
zum Einsatz kommenden Strom- und Spannungswandler in die
Kompaktstation zu schrauben. Innerhalb der Verschraubung
werden die Drähte in die Kompaktstation oder in die an
deren druckfesten Gehäuse geführt, so daß den besonderen
Auflagen im untertägigen Bergbau vollauf Genüge getan
ist.In addition, two channels are provided, one
immediate measurement on site with an input signal
from -10 V to +10 V or similar intrinsically safe Signa
len with appropriately approved recording devices
allowed. The measuring device itself allows you to choose
two of the signals formed towards the two Tf channels
switch so that versatility is achieved. There
the measuring device to the chip that is common in underground operations
voltage and current transformers can be connected
it advantageously possible to put the meter in existing
Integrate compact stations and here with the necessary
to supply energy. It is also possible
the measuring devices according to the invention instead of frequently
current and voltage transformers used in the
Screw compact station. Inside the screw connection
the wires in the compact station or in the
whose pressure-resistant housing performed, so that the special
Requirements in underground mining fully met
is.
Damit ist vorteilhaft ein Meßgerät vorgegeben, das alle
heutigen zur Verfügung stehenden Leistungsmeßeinheiten,
die im allgemeinen sehr aufwendig einzubauen oder sehr
schwer an Gewicht ausgeführt sind, ersetzen kann. Ein
flexibler Einsatz ist allein dadurch möglich, daß das
Meßgerät sehr wenig wiegt und darüber hinaus sehr ein
fach einzubauen ist. Je nach innerer Filterauswahl kön
nen alle elektrisch relevanten Größen für das Ausmessen
von Antrieben und elektrischen Energieversorgungen auf
einfache Weise damit ermittelt und übertragen werden.
Vorteilhaft ist weiter, daß sowohl eine Auswertung unter
Tage wie auch eine Weitergabe der Signale an eine zen
trale Überwachungsstation möglich ist.This is advantageously a measuring device that all
power measurement units available today,
which are generally very complex to install or very
heavy weight, can replace. A
flexible use is only possible because the
Measuring device weighs very little and moreover very
is to be installed. Depending on the internal filter selection,
all electrically relevant parameters for measuring
of drives and electrical power supplies
can be easily determined and transferred.
Another advantage is that both an evaluation under
Days as well as passing on the signals to a zen
central monitoring station is possible.