DE4405809A1 - Verfahren und Einrichtung zum Identifizieren einer Wechselspannung in einem Stromversorgungsnetz mit mehreren Wechselspannungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Identifizieren einer Wechselspannung in einem Stromversorgungsnetz mit mehreren Wechselspannungen insbesondere einer Wechselspannung in einem Drehstromnetz.

Die Elektroversorgungsunternehmen streben bei Stromversorgungs­ netzen mit mehreren Wechselspannungen, insbesondere bei einem Drehstromnetz mit drei gegeneinander, jeweils um 120° phasenver­ schobenen Wechselspannungen gleicher Frequenz, eine möglichst gleiche Belastung der einzelnen Wechselspannungen an. Im privaten Bereich wird dies bereits bei der Installation von starken Verbrauchern durch den Fachmann berücksichtigt, so daß im Mittel von einer gleichverteilten Belastung der drei Wechselspannungen U_R, U_S und U_T eines Drehstromnetzes ausgegangen werden kann.

Im industriellen Bereich stellen Verbraucher, welche an alle drei Wechselspannungen eines Drehstromnetzes angeschlossen sind, naturgemäß kein Problem dar, während Verbraucher, welche an nur eine Wechselspannung eines Drehstromnetzes angeschlossen sind, entsprechend addiert werden müssen, um die Belastung der einzelnen Wechselspannung zu bestimmen. Hierzu muß bekannt sein, welche der vorgenannten Wechselspannungen U_R, U_S und U_T mit welcher Steckdose bzw. welchem Verbraucher verbunden ist. Solange bei der Elektroinstallation alle Steckdosen und Verteiler klar bezeichnet und in entsprechenden Plänen dokumentiert sind, ist ein gleichmäßiger Anschluß von Verbrauchern ohne Schwierigkeiten möglich. Allerdings werden bei Änderungen in neuen Anlagen die Pläne oftmals nicht aktualisiert oder es existieren gar keine derartigen Pläne, insbesondere bei älteren Elektroinstallationen. Damit kann jedoch auch die Belastung der einzelnen Wechsel­ spannungen eines Drehstromnetzes nicht mehr zuverlässig bestimmt werden. Hinzu kommt, daß ein Durchtesten der gesamten Elektro­ installation nur nach dem Abschalten einzelner Wechselspannungen und Prüfung der angeschlossenen Steckdosen erfolgen kann. Eine derartige Prüfung ist also bei laufender Produktion nicht möglich und sehr aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Identifizieren einer Wechselspannung in einem Stromversorgungsnetz mit mehreren Wechselspannungen anzugeben, bei dem das Identi­ fizieren der Wechselspannung einfach und schnell und insbesondere ohne zusätzliche Eingriffe am Stromversorgungsnetz möglich ist. Ebenso soll eine entsprechend geeignete Einrichtung geschaffen werden.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch, daß ein Signal im Sinne der Daten­ übertragung über das Stromversorgungsnetz von einem in das Stromversorgungsnetz eingekoppelten Sender ausgesendet, in das Stromversorgungsnetz eingekoppelt und von diesem übertragen wird, und daß das Signal an einem Empfänger ausgekoppelt und von diesem empfangen wird, derart, daß der Phasenwinkel der zu identifizierenden Wechselspannung am Sender und der Phasenwinkel einer zu untersuchenden Wechselspannung am Empfänger gemessen werden, daß das Signal von dem Sender ausgesendet wird, sobald die zu identifizierende Wechselspannung einen fest vorgegebenen Phasenwinkel erreicht hat, und daß der Sendebeginn des Signals im Empfänger mit dem zugehörigen Phasenwinkel der zu untersuchenden Wechselspannung verglichen wird. - Durch diese Maßnahmen der Erfindung wird erreicht, daß die zu identi­ fizierende Wechselspannung durch den Sender, welcher ein Signal aussendet, praktisch markiert wird. Denn von dem Sender wird bei Erreichen eines bestimmten Phasenwinkels, z. B. 90°, ein Signal ausgesendet, in das Stromversorgungsnetz eingekoppelt und von diesem übertragen, kann also an jedem Punkt des Stromver­ sorgungsnetzes empfangen werden. Soll nun beispielsweise eine Wechselspannung U_R, U_S oder U_T bzw. eine R-, S- oder T-Wechselspannung in einem Drehstromnetz dahingehend untersucht werden, ob diese Wechselspannung markiert ist oder nicht, wird im Empfänger der Sendebeginn des Signals mit dem zugehörigen Phasenwinkel der zu untersuchenden Wechselspannung verglichen. Wenn, wie bei dem vorgenannten Beispiel, der Sendebeginn des Signals mit dem 90°-Phasenwinkel der zu untersuchenden Wechsel­ spannung übereinstimmt, stimmen dementsprechend untersuchte und markierte bzw. zu identifizierende Wechselspannungen überein. In diesem Zusammenhang ist es zwar hilfreich zu wissen, ob eine R-, S- oder T-Wechselspannung am Sender markiert wurde, jedoch nicht unbedingt erforderlich. Jedenfalls besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, eine Wechselspannung am Sender innerhalb des gesamten Stromversorgungsnetzes durch die zeitliche Zuordnung von fest vorgegebenem Phasenwinkel und Sendebeginn des Signals zu markieren. Da sich elektrische Signale praktisch mit Lichtge­ schwindigkeit über das Stromversorgungsnetz ausbreiten, bleibt diese feste Beziehung zwischen der vorgegebenen Phase und dem Sendebeginn eines Träger-Signals bei der markierten Wechsel­ spannung über das gesamte Stromversorgungsnetz konstant und kann somit an beliebiger Stelle mit einem Empfänger abgefragt werden und damit die markierte Wechselspannung identifiziert werden. - Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß theoretisch jeder Punkt der zu markierenden Wechselspannung gleich gut als Referenz geeignet ist, wenngleich man aus praktischen Gründen stets einen Nulldurchgang wählen wird. Denn nur im Nulldurchgang ist die Spannung einfach absolut meßbar, da Maximal- und Minimalwerte vom Versorgungsnetzwerk (z. B. "noch" 220 V oder "schon" 230 V) und von der Leitungslänge usw. abhängen. Für die Ermittlung der Phasenlage sind beim Referenzpunkt Nulldurchgang keine absoluten Spannungswerte der zu bestimmenden Phase notwendig. Tatsächlich sind eine Aussage ob positiv oder negativ und eine Bewertung der Tendenz ausreichend.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden aufge­ führt. So ist vorgesehen, daß das Signal als moduliertes Frequenzsignal von dem Stromversorgungsnetz übertragen wird. Auf diese Weise kann mit einer für Stromversorgungsnetze geeigneten Trägerfrequenz im Frequenzbereich um 100 kHz gearbeitet werden, welche per AM (Amplitude Modulation) oder FSK (Frequency Shift Keying) moduliert wird. Weiter ist vorgesehen, daß das Signal bei Erreichen eines Scheitelwertes oder der Nulldurchgänge der zu identifizierenden Wechselspannung ausgesendet wird. Dabei gehören die Scheitelwerte zu den Phasenwinkeln 90° und 270°, während die Nulldurchgänge bei 0° bzw. 360° und 180° erfolgen. Jedenfalls wird auf diese Weise das Signal an charakteristischen, leicht zu messenden Punkten des Phasenwinkelverlaufes der zu identifi­ zierenden Wechselspannung aus gesendet. Weiter ist beabsichtigt, daß zusätzlich zum Sendebeginn die Sendedauer und das Sendeende des Signals einem fest vorgegebenen Phasenwinkel der zu identifizierenden Wechselspannung entsprechen. Auf diese Weise wird die Untersuchung einer Wechselspannung dahingehend, ob es sich um die zu identifizierende Wechselspannung handelt, verbessert. Denn hierdurch ist es möglich, nicht nur den Sendebeginn des Signals mit dem Phasenwinkel zu vergleichen, sondern zusätzlich noch die Sendedauer und das Sendeende mit dem dazu korrespondierenden jeweiligen Phasenwinkel. Auf diese Weise wird eine zusätzliche Sicherheit bei der Untersuchung einer Wechselspannung erreicht. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn zu jeder zu identifizierenden Wechselspannung ein eigenes zugehöriges Signal ausgesendet wird. Denn hierdurch ist es einfach und schnell möglich, eine R-, S- und T-Wechselspannung in einem Drehstromnetz zu markieren und in einem Empfänger entsprechend zu identifizieren. Endlich ist vorgesehen, daß das Signal in periodischen Zeitabständen wiederholt ausgesendet wird.

Im Rahmen der Erfindung kann das Signal auch eine Signalfolge oder ein Datentelegramm sein, können das Signal, die Signalfolge oder das Datentelegramm über mehr als eine Frequenz zur Erhöhung der Übertragungssicherheit übermittelt werden.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Einrichtung zum Identi­ fizieren einer Wechselspannung in einem Stromversorgungsnetz mit mehreren Wechselspannungen, gekennzeichnet durch einen Sender, einen Empfänger und durch eine an das Stromversorgungsnetz angeschlossene Ein/Auskoppeleinrichtung für den Sender und den Empfänger. Diese Einrichtung ist weiter dadurch gekennzeichnet, daß der Sender und der Empfänger jeweils mit einer Phasen­ winkelmeßeinrichtung für die zu identifizierende oder zu unter­ suchende Wechselspannung ausgerüstet sind, und daß der Empfänger zusätzlich einen Vergleicher aufweist, welcher zum Vergleichen zwischen dem Sendebeginn eines Signals und dem zugehörigen Phasenwinkel der zu untersuchenden Wechselspannung eingerichtet ist. Weiter ist vorgesehen, daß der Vergleicher zusätzlich zur Messung der Sendedauer und des Sendeendes des Signals und zum Vergleichen mit dem jeweils zugehörigen Phasen­ winkel eingerichtet ist. Sollen die R-, S- und T-Wechselspannungen in einem Drehstromnetz gleichzeitig identifiziert werden, so sind mehrere Sender, Empfänger Ein/Auskoppeleinrichtungen und Vergleicher vorgesehen. Endlich weist der Vergleicher vorzugsweise eine Ausgabeeinrichtung auf, welche anzeigt, ob die zu identifizierende Wechselspannung mit der zu untersuchenden Wechselspannung übereinstimmt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung und

Fig. 2 einen zeitlichen Verlauf der R-, S- und T-Wechsel­ spannungen in einem Drehstromnetz sowie den zeitlichen Verlauf einer Signalfolge zum Markieren der R-Wechsel­ spannung.

In den Figuren ist eine Einrichtung zum Identifizieren einer Wechselspannung in einem Drehstromnetz 1 mit drei Wechselspan­ nungen dargestellt, welche in ihrem grundsätzlichen Aufbau einen Sender 2, einen Empfänger 3 und eine an das Drehstromnetz 1 angeschlossene Ein- und Auskoppeleinrichtung 4 für den Sender 2 und den Empfänger 3 aufweist. Die Ein- und Auskoppeleinrichtung 4 besteht beim Sender 2 wie beim Empfänger 3 aus dem eigentlichen Ein- und Auskoppler 4a und jeweils einer Phasenwinkel­ meßeinrichtung 4b zum Messen des Phasenwinkels der zu identifi­ zierenden oder zu untersuchenden Wechselspannung. Mit Hilfe der Phasenwinkelmeßeinrichtung 4b läßt sich der Phasenwinkel der markierten Wechselspannung, im Ausführungsbeispiel der R-Wechsel­ spannung, welcher mit dem Sendebeginn T_SB übereinstimmt, ermitteln. Beim Empfänger 3 wird diese Übereinstimmung in dem Vergleicher 5 untersucht, welcher zum Vergleichen zwischen dem Sendebeginn T_SB der Signalfolge und dem zugehörigen Phasenwinkel der zu untersuchenden Wechselspannung - im Ausführungsbeispiel der R-, S- oder T-Wechselspannung - eingerichtet ist. Zusätzlich kann der Vergleicher 5 auch zur Messung der Sendedauer T_SD und des Sendeendes T_SE der Signalfolge und zum Vergleichen mit dem jeweils zugehörigen Phasenwinkel eingerichtet sein. Wenn die untersuchte Wechselspannung, d. h. die R-Wechselspannung, die um 120° phasenverschobene S-Wechselspannung oder die um 240° phasenverschobene T-Wechselspannung mit der markierten Wechselspannung, im Ausführungsbeispiel der R-Wechselspannung, übereinstimmt, erfolgt eine Anzeige über eine Ausgabeeinrichtung 6.

Die Markierung der zu identifizierenden Wechselspannung erfolgt durch den Sender 2, welcher in Verbindung mit dem Input/Output-Modul 7 (Tasten, Lampen, Relais usw.) den Sendebeginn T_SB mit dem gewünschten Phasenwinkel, welcher über das Input/Output-Modul 7 eingestellt wird, zur Deckung bringt. Im Ausführungsbeispiel wird die R-Wechselspannung in der Weise markiert, daß bei einem Phasenwinkel von 270° der Sendebeginn erfolgt. Neben dieser Zuordnung von T_SB zu 270° Phasenwinkel, kann auch noch eine Zuordnung der Sendedauer T_SD zu einem bestimmten Phasenwinkel erfolgen. Im Ausführungsbeispiel ent­ spricht T_SD einem Phasenwinkel von 120° und daraus folgend das Sendeende T_SE einem Phasenwinkel von 30°. Auf diese Weise ist eine zusätzliche Sicherheit bei der Bestimmung der zu identifizierenden Wechselspannung gegeben. Es sollte noch einmal betont werden, daß die Signalfolge in Fig. 2b und die Wechselspannungen in Fig. 2a nicht maßstäblich dargestellt sind. So handelt es sich bei den Wechselspannungen um 50 Hz-Signale während die Signalfolge ein moduliertes 100 KHz-Signal ist. Neben der Möglichkeit, daß mehrere Sender 2, Empfänger 3 usw. vorgesehen sind, können sowohl Sender 2 als auch Empfänger 3 durch einen nicht dargestellten Microcomputer gesteuert werden.

Claims (11)

1. Verfahren zum Identifizieren einer Wechselspannung in einem Stromversorgungsnetz (1) mit mehreren Wechselspannungen, insbe­ sondere einer Wechselspannung in einem Drehstromnetz, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Signal über das Stromversorgungsnetz (1) von einem in das Stromversorgungsnetz eingekoppelten Sender (2) ausgesendet, in das Stromversorgungsnetz (1) eingekoppelt und von diesem übertragen wird, und daß das Signal an einem Empfänger (3) ausgekoppelt und von diesem empfangen wird, derart, daß der Phasenwinkel der zu identifizierenden Wechselspannung am Sender (2) und der Phasenwinkel einer zu untersuchenden Wechselspannung am Empfänger (3) gemessen werden, daß das Signal von dem Sender (2) ausgesendet wird, sobald die zu identifizierende Wechselspannung einen fest vorgegebenen Phasenwinkel erreicht hat und daß der Sendebeginn des Signals im Empfänger (3) mit dem zugehörigen Phasenwinkel der zu untersuchenden Wechselspannung verglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal als moduliertes Frequenzsignal von dem Stromversorgungsnetz (1) übertragen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal bei Erreichen eines Scheitelwertes oder der Null­ durchgänge der zu identifizierenden Wechselspannung ausgesendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zusätzlich zum Sendebeginn (T_SB) die Sendedauer (T_SD) und das Sendeende (T_SE) des Signals einem fest vorgege­ benen Phasenwinkel der zu identifizierenden Wechselspannung entsprechen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zu jeder zu identifizierenden Wechselspannung ein eigenes zugehöriges Signal ausgesendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Signal in periodischen Zeitabständen wiederholt ausgesendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Signal eine Signalfolge oder ein Daten­ telegramm ist und das Signal, die Signalfolge oder das Daten­ telegramm über mehr als eine Frequenz zur Erhöhung der Über­ tragungssicherheit übermittelt werden.

8. Einrichtung zum Identifizieren einer Wechselspannung in einem Stromversorgungsnetz (1) mit mehreren Wechselspannungen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch, einen Sender (2), einen Empfänger (3), und durch eine an das Stromver­ sorgungsnetz (1) angeschlossene Ein/Auskoppeleinrichtung (4) für den Sender (2) und den Empfänger (3), wobei der Sender (2) und der Empfänger (3) jeweils mit einer Phasenwinkelmeßeinrichtung (4b) für die zu identifizierende oder zu untersuchende Wechsel­ spannung ausgerüstet sind, und wobei der Empfänger (3) zusätz­ lich einen Vergleicher (5) aufweist, welcher zum Vergleichen zwischen dem Sendebeginn (T_SB) eines Signals und dem zugehörigen Phasenwinkel der zu untersuchenden Wechselspannung eingerichtet ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (5) zusätzlich zur Messung der Sendedauer (T_SD) und des Sendeende (T_SE) des Signals und zum Vergleichen mit dem jeweils zugehörigen Phasenwinkel eingerichtet ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sender (2), Empfänger (3), Ein/Auskoppeleinrichtungen (4) und Vergleicher (5) vorgesehen sind.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (5) eine Ausgabeeinrichtung (6) aufweist.