DE4340936C2 - Schaltungsanordnung zur Ortung fehlerhafter ferngespeister Zwischenverstärker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ortung fehlerhafter unbedient betriebener und unterirdisch angeordneter Zwischenverstärker, die in Nachrichtenübertragungssystemen auf Kabeln in Abständen von einigen Kilometern zum Ausgleich der Kabeldämpfung eingesetzt werden. Der Begriff Zwischenverstärker umfaßt sowohl Verstärker für analoge Signale als auch Regeneratoren zur Impulsregenerierung digitaler Signale. Die Stromversorgung der Zwischenverstärker erfolgt üblicherweise durch Fernspeisung über die gleichen Adernpaare wie die Signalübertragung. Bei Fernspeisung mit konstantem Gleichstrom werden alle Zwischenverstärker so in Kette geschaltet, daß sich für die Stromversorgung ein unverzweigter Stromkreis ergibt. Daraus resultiert, daß bei Unterbrechung der Fernspeiseschleife, beispielsweise bei einer Durchtrennung des Kabels oder beim Entfernen eines Zwischenverstärkers, alle Zwischenverstärker zugleich stromlos werden. Um in einem solchen Fall den Ort des Fehlers auf ein Verstärkerfeld genau bestimmen zu können, ist es bekannt, in jedem Verstärkerpunkt zwischen der Hinleitung und der Rückleitung einen Querwiderstand vorzusehen, dem eine Diode in Reihe geschaltet ist, vgl. DE 29 10 500 A1. Bei einer Unterbrechung des Fernspeisekreises wird vom speisenden Amt aus der ohmsche Gesamtwiderstand zwischen Rückleitung und Hinleitung gemessen, wobei durch Umpolung der Meßspannung gegenüber der Speisespannung die Dioden leitend werden. Zwar ist es grundsätzlich möglich, aus dem Meßwert der parallel geschalteten Widerstände auf deren Anzahl und damit auf den Fehlerort zu schließen, jedoch werden mit Zunahme der Anzahl von Zwischenverstärkern die Widerstandsdifferenzen immer kleiner, so daß die Bestimmung des Fehlerortes unsicher wird.

Es ist weiterhin ein Verfahren zur Fehlerortung angegeben worden, bei dem im Zwischenverstärker vor der Unterbrechungsstelle vom speisenden Amt aus gesehen automatisch die Fernspeiseschleife mit einer Relaisschaltung geschlossen wird, vgl. SEL Alcatel Kundendokumentation "Digital Signal Line Equipment LA 140 KX", Edition April 1989.

Damit werden alle davor liegenden Zwischenverstärker weiter mit Strom versorgt. Da üblicherweise eine weitere Fehlerortungseinrichtung, zum Beispiel eine Telemetrieeinrichtung, vorhanden ist, mit der fehlerhafte Zwischenverstärker und weitere Meldungen, wie Druckabfall des unter Überdruck stehenden Kabels, gemeldet werden, wird der Fehlerort daran erkannt, daß von den stromlosen Zwischenverstärkern nunmehr keine Meldungen mehr eingehen. Die Fernspeiseschleife wird vor der Unterbrechungsstelle durch den Ruhekontakt eines Relais über einen dazu in Reihe liegenden Querwiderstand geschlossen. Der Spannungsabfall über diesen Querwiderstand ist dabei so groß, daß nach Beseitigung der Unterbrechung beziehungsweise auch im normalen Einschaltfall über eine in der abgehenden Leitung liegende Relaiswicklung und dem nachfolgenden Zwischenverstärker mit zugeordnetem Querwiderstand ein ausreichend großer Strom fließt, damit das Relais anziehen kann. Damit wird der Schleifenschluß aufgehoben, so daß der gesamte Fernspeisestrom zum nächsten Zwischenverstärker fließen kann. Auch dort und in möglicherweise nachfolgenden Zwischenverstärkern ziehen dann die Relais an. Die Relaisschaltung ist so dimensioniert, daß im Betriebsfall der Spannungsabfall über der Wicklung des angezogenen Relais möglichst klein ist. Es besteht bei diesen Systemen die Forderung, daß nicht nur die vollständige Unterbrechung des Fernspeisekreises signalisiert werden soll, sondern auch eine Verringerung des Fernspeisestromes, beispielsweise im Falle eines Nebenschlusses im Kabel, die dazu führt, daß nachfolgende Zwischenverstärker nicht mehr betriebsfähig sind. Um diese Forderung zu erfüllen, wird ein Teil der Relaiswicklung mit einem Arbeitskontakt kurzgeschlossen, so daß das Relais bei Unterschreiten eines bestimmten Spannungswertes abfällt. Die Realisierung des beschriebenen Verfahrens erfordert eine Schaltungsanordnung mit einer speziellen und damit kostenaufwendigen Ausführung eines Relais, bei dem außerdem Toleranzen des Anzugstromes und des Abfallstromes durch zusätzliche Parallelwiderstände zu den Relaiswicklungen individuell abzugleichen sind.

Mit der Erfindung wird die Aufgabe gelöst, eine Schaltungsanordnung zur Fehlerortung anzugeben, bei der ein handelsübliches Relais ohne spezielle Wicklungsausführungen eingesetzt wird und bei der Abgleicharbeiten entfallen.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale beschrieben. Varianten der Schaltungsanordnung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß einem handelsüblichen Relais eine Triggerschaltung vorgeschaltet ist, die einerseits den Wert Betriebsspannung eines Zwischenverstärkers überwacht und andererseits den zum folgenden Zwischenverstärker fließenden Strom kontrolliert und somit eine eindeutige Zustandsfolge ermöglicht, mit dem Speiseschleifenzustand sowie definierte Grenzen der Betriebsspannung und des Fernspeisestromes überwacht und gemeldet werden.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

Fig. 3 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und

Fig. 4 ein Schaltbild der Triggerschaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

Gemäß Fig. 1 besteht der Fernspeisestromkreis und die zu seiner Überwachung notwendigen Mittel im wesentlichen aus einem Fernspeisegerät FSG, der Hinleitung HL, einer bestimmten Anzahl von Zwischenverstärkern ZVx, ZVx+1 und der Rückleitung RL. In jedem Zwischenverstärker ZVx befindet sich für jede Übertragungseinrichtung ein Verstärker VHx, VRx, ein Relais mit einer ersten Wicklung W1 und einer zweiten Wicklung W2 und einem jeweils dazugehörigen ersten Abgleichwiderstand RP1 und zweiten Abgleichwiderstand RP2 sowie ein Querwiderstand RQ. Die Anordnung in Fig. 1 ist in stromlosem Zustand dargestellt. Beim Einschalten des Fernspeisegerätes FSG fließt der Speisestrom vom Fernspeisegerät FSG in der einen Übertragungsrichtung über die Hinleitung HL durch den Verstärker VHx, über den Ruhekontakt r des Relais und den Querwiderstand RQ und in der anderen Übertragungsrichtung über den Verstärker VRx und die Rückleitung RL zum Fernspeisegerät FSG. Ist der durch eine unterbrochene Linie dargestellte Fernspeisestromkreis, in dem weitere gleichartige Zwischenverstärker ZVx+1 liegen können, nicht geschlossen, so bleibt das Relais W1, W2 stromlos und der genannte Zwischenverstärker ZVx ist der letzte in der Kettenschaltung, der mit dem Fernspeisestrom versorgt wird. Ist der Fernspeisestromkreis auch nach dem Zwischenverstärker ZVx geschlossen, so fließt, bedingt durch den Spannungsabfall über den Querwiderstand RQ, ein Teilstrom zum nachfolgenden in Fig. 1 nicht näher dargestellten Zwischenverstärker ZVx+1 über die entsprechenden Verstärker, den Ruhekontakt des Relais und den Querwiderstand. Dieser Teilstrom fließt demzufolge auch durch die erste Wicklung W1 und die zweite Wicklung W2 des Relais, so daß das Relais anzieht, der durch den Ruhekontakt r bisher geschlossene Fernspeisestromkreis im Zwischenverstärker ZVx aufgetrennt wird und die erste Wicklung W1 des Relais kurzgeschlossen wird. Nunmehr fließt der gesamte Fernspeisestrom nur durch die zweite Wicklung W2 des Relais zum nachfolgenden Zwischenverstärker ZVx+1. Das Relais bleibt im angezogenen Zustand, wenn mit dem ersten Abgleichwiderstand RP1 und dem zweiten Abgleichwiderstand RP2 die entsprechenden magnetischen Durchflutungen unter Berücksichtigung der Wicklungstoleranzen und der Spannungstoleranzen eingestellt wurden. In den nachfolgenden Zwischenverstärkern ZVx+1 läuft der gleiche Vorgang bei geschlossenem Fernspeisestromkreis ab bis das jeweilige Relais W1, W2 aller Zwischenverstärker ZVx, ZVx+1 angezogen hat. Tritt an beliebiger Stelle des Fernspeisestromkreises eine Unterbrechung auf, so fallen alle Relais W1, W2 in den Zwischenverstärkern bis einschließlich des Relais W1, W2 im letzten Zwischenverstärker ZVx vor der Unterbrechungsstelle vom Fernspeisegerät FSG aus gesehen ab. Letzteres wird dann noch mit dem Fernspeisestrom versorgt. Die konkrete Bestimmung des Fehlerortes erfolgt beispielsweise über ein in Fig. 1 nicht dargestelltes Telemetriesystem, daß zumindest bis zum letzten Zwischenverstärker ZVx vor der Unterbrechungsstelle funktionsfähig ist, falls es ebenfalls aus dem Fernspeisestromkreis versorgt wird.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 besteht im wesentlichen aus einer Triggerschaltung TS, aus einem serienmäßigen Relais W mit nur einer Wicklung und aus einem Meßwiderstand RM. Im Vergleich zu bekannten Lösungen wird mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung nicht nur eine Unterbrechung des Fernspeisestromkreises signalisiert, sondern ebenso das Absinken der internen Betriebsspannung der Verstärker VHx, VRx und das Absinken des Fernspeisestromes unter einen definierten Wert, so daß auch Nebenschlüsse im Kabel erkannt werden können. Das Relais W wird von der Triggerschaltung TS gesteuert, an deren ersten Eingang E1 die interne Betriebsspannung der Verstärker VHx, VRx überwacht wird und an deren zweiten Eingang E2 mit Hilfe des in der abgehenden Fernspeiseleitung liegenden Meßwiderstandes RM der zum nächstfolgenden Zwischenverstärker ZVx+1 fließende Strom überwacht wird. Die Steuerung des Relais W erfolgt wie nachstehend angegeben:

Einschaltvorgang

• - Der Strom zum nächstfolgenden Zwischenverstärker ZVx+1 überschreitet den vorgegebenen Grenzwert und die interne Betriebsspannung der Verstärker VHx, VRx des Zwischenverstärkers ZVx hat zugleich den vorgegebenen Mindestwert. Relais W im Zwischenverstärker ZVx zieht an und die Fernspeiseschleife zwischen Hinleitung HL und Rückleitung RL wird geöffnet.

Ungestörter Arbeitszustand

• - Verharren im angezogenen Zustand mit geöffneter Fernspeiseschleife zwischen Hinleitung HL und Rückleitung RL solange die interne Betriebsspannung des Zwischenverstärkers den vorgegebenen Mindestwert überschreitet.

Gestörter Zustand, beispielsweise Unterbrechung des Fernspeisestromkreises

• - Relais W im Zwischenverstärker ZVx fällt ab und die Fernspeiseschleife zwischen Hinleitung HL und Rückleitung RL wird über mindestens einen Ruhekontakt r1, r2 und den Querwiderstand RQ geschlossen, wenn die interne Betriebsspannung der Verstärker VHx, VRx einen vorgegebenen Mindestwert unterschreitet.
• - Verharren im abgefallenen Zustand, solange der Strom zum nächstfolgenden Zwischenverstärker ZVx+1 Null ist beziehungsweise, beispielsweise bei einem Kabelnebenschluß, einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet.

Es ist bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung von Vorteil, mit Hilfe eines Umschaltkontaktes a, r1 oder eines separaten Arbeitskontaktes a den Meßwiderstand RM im abgehenden Fernspeisestromkreis im ungestörten Arbeitszustand kurzzuschließen, um einen unnötigen Spannungsabfall zu vermeiden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung gemäß Fig. 3 kann der Querwiderstand RQ bei symmetrischer Lastverteilung in seiner elektrischen Mitte oder bei unsymmetrischer Lastverteilung einseitig über einen Widerstand RE geerdet sein. Dazu muß ein zweiter Ruhekontakt r2 vorhanden sein, so daß bei angezogenem Relais W der Querwiderstand RQ sowohl von der Hinleitung HL als auch von der Rückleitung RL des Fernspeisestromkreises abgetrennt wird. Der Sinn dieser Maßnahme ist es, auch bei eventueller Unsymmetrie des Fernspeisestromkreises zu gewährleisten, daß das Potential an der Unterbrechungsstelle einen ungefährlichen Grenzwert nicht überschreitet. Außerdem werden über diesen Weg Siebkondensatoren im Fernspeisestromkreis automatisch entladen, wenn ein Zwischenverstärker ZVx bei eingeschalteter Fernspeisespannung vom Kabel getrennt wird.

Weiterhin ist es möglich, mit Hilfe einer herkömmlichen Fehlerortungseinrichtung FOG, beispielsweise mittels einer von der Signalübertragung unabhängigen Telemetrieeinrichtung TMx, zu signalisieren, ob das Relais W abgefallen ist und ob durch den Querwiderstand RQ der Fernspeisestrom fließt. Dazu wird beispielsweise zu dem Querwiderstand RQ ein Optokoppler OK parallel geschaltet, mit dem der Stromfluß kontrolliert werden kann. Mit dieser Anordnung kann dann unterschieden werden, ob hinter dem mit der Telemetrieeinrichtung TMx ermittelten letzten noch arbeitsfähigen Zwischenverstärker tatsächlich eine Unterbrechung des Fernspeisestromkreises vorliegt und das Relais W im zugehörigen Zwischenverstärker ZVx abgefallen ist oder ob möglicherweise im nachfolgenden nicht mehr zu kontrollierenden Zwischenverstärker ZVx+1 die Stromversorgung ausgefallen ist und dann in diesem Zwischenverstärker ZVx+1 durch Abfallen des Relais W die Fernspeiseschleife automatisch geschlossen wurde. Damit ist es möglich, die Fehlerursache näher zu bestimmen.

Gemäß Fig. 4 besteht die Triggerschaltung TS aus vier Transistoren, einem ersten T1. einem zweiten T2, einem dritten T3 und einem vierten Transistor T4 sowie aus sechs Widerständen R1 . . . R6 und drei Dioden D1, D2, D3. Die Triggerschaltung TS hat einen ersten Eingang E1, einen zweiten Eingang E2 sowie einen für beide Eingänge gemeinsamen Bezugspunkt N. Der dritte Transistor T3 und der vierte Transistor T4 bilden eine über den fünften Widerstand R5 mitgekoppelte bistabile Kippschaltung, deren zwei Zustände dem angezogenen beziehungsweise dem abgefallenen Zustand des Relais W entsprechen und gemäß der oben beschriebenen Zustandsfolge bestimmt werden. Der Triggerschwellwert der Betriebsspannung am ersten Eingang E1 wird im wesentlichen durch die Zenerspannung der Z-Diode D1 bestimmt. Wird die Zenerspannung unterschritten, sperrt der erste Transistor T1, es öffnet der zweite Transistor T2, darauf wird der vierte Transistor T4 gesperrt und das in seiner Kollektorleitung liegende Relais W wird stromlos und fällt ab. Die zu der Relaiswicklung parallel liegende Diode D3 schützt den vierten Transistor T4 vor induktiven Überspannungsspitzen. Über den mitkoppelnden fünften Widerstand R5 wird der dritte Transistor T3 leitend, so daß der vierte Transistor T4 weiter gesperrt bleibt, auch wenn die Betriebsspannung am ersten Eingang E1 wieder ihren Normalwert annimmt und somit der erste Transistor T1 und der zweite Transistor T2 umgesteuert werden. Erst wenn am zweiten Eingang E2 der Triggerschaltung TS eine ausreichend negative Spannung infolge des Stroms durch den Meßwiderstand RM in Fig. 3 auftritt, sperrt der dritte Transistor T3, es öffnet der vierte Transistor T4 und das Relais W zieht wieder an, sofern zugleich die Betriebsspannung am ersten Eingang E1 über dem vorgegebenen Mindestwert liegt. Das Relais W bleibt dann angezogen, auch wenn der Meßwiderstand RM durch den Relaiskontakt a kurzgeschlossen wird und die Spannung somit am zweiten Eingang E2 Null wird, vorausgesetzt, es liegt weiterhin eine ausreichende Betriebsspannung am ersten Eingang E1. Der erste Widerstand R1 und der zweite Widerstand R2 bilden einen Spannungsteiler für den ersten Eingang E1, der dritte Widerstand R3 ist Lastwiderstand für den ersten Transistor T1, der vierte Widerstand R4 ist Lastwiderstand für den zweiten Transistor T2. Der sechste Widerstand R6 am zweiten Eingang E2 bestimmt zusammen mit dem fünften Widerstand R5 den Triggerschwellwert des zweiten Eingangs E2. Eine Diode D2 zwischen sechstem Widerstand R6 und Basis des dritten Transistors T3 dient der Kompensation der Basis-Emitterspannung des dritten Transistors T3.

Somit wird eine einfache, mit herkömmlichen Bauelementen realisierbare Schaltungsanordnung angegeben, mit der sehr zuverlässig der Fehlerort und definierte Fehlerursachen ermittelt werden können.

Claims (3)

1. Schaltungsanordnung zur Ortung fehlerhafter ferngespeister Zwischenverstärker (ZVx, ZVx+1) in Nachrichtenübertragungssystemen, insbesondere PCM-Nachrichtenübertragungssystemen, in denen bei Unterbrechung des Fernspeisestromkreises mittels einer Relaisschaltung im Zwischenverstärker vor der Unterbrechungsstelle vom speisenden Amt aus gesehen eine Fernspeiseschleife mittels eines Querwiderstandes (RQ) zwischen Hinleitung (HL) und Rückleitung (RL) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Zwischenverstärker (ZVx) eine Triggerschaltung (TS) angeordnet ist, in deren Ausgangsleitung ein Relais (W) mit nur einer Wicklung liegt, deren erster Eingang (E1) mit der Stromversorgungseinrichtung eines für jede Übertragungsrichtung vorgesehenen Verstärkers (VHx, VRx) verbunden ist und deren zweiter Eingang (E2) mit einem im Fernspeisestromkreis angeordneten Meßwiderstand (RM) verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querwiderstand (RQ) über einen Widerstand (RE) mit Masse verbunden ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Querwiderstand (RQ) der Eingang eines Optokopplers (OK) parallel geschaltet ist, dessen Ausgang mit einer Telemetrieeinrichtung (TMx) verbunden ist.