DE878085C - Anordnung zum Aufdruecken von Signalen und Steuerbefehlen auf Starkstromleitungen - Google Patents

Description

• Anordnung zum Aufdrücken von Signalen und Steuerbefehlen auf Starkstromleitungen In Starkstromnetzen wird vielfach eine Fernsteuerung von elektrischen Stromkreisen durch Signalübertragung gefordert. So ist es beispielsweise erwünscht, in Starkstromnetzen die Verbraucher größerer Wärmemengen in Haushalt und Industrie von zentralen: Stellen aus beliebig ein-und ausschalten zu können. Hiermit soll erreicht werden, daß die Leistungsfähigkeit des Netzes stets voll ausgenutzt wird, indem bei Leistungsmangel, Störungen usw. die nicht lebenswichtige Belastung willkürlich und schnell abgeschaltet werden kann, während die wertvollen Verbraucher, welche nicht gestört werden dürfen, weiterhin versorgt werden.
• Da für solche Z«ecke bis zu dien entfernten und verhältnismäßig kleinen Verbrauchern getrennte Hilfsleitungen nicht zur Verfügung stehen, muß der Steuerbefehl über- die Starkstromleitung gegeben werden. Es ist bekannt, hierzu Mittelfrequenzen: zu überlagern, welche durch besonders hierfür empfindliche Relais bei den Abnehmern empfangen werden. Es hat sich aber gezeigt, daß die mittelfrequenten Leistungen für eine zuverlässige Durchgabe von Steuerbefehlen verhältnismäßig groß sein müssen, da durch die verschiedenen lNTetzbelastungen eine starkeDämpfung der aufgedrückten mittelfrequenten Schwingungen eintritt. Insbesondere wirken hier die vielen 'heute eingeschalteten Kondensatoren störend. Anordnungen, bei denen die Mittelfrequenzleistung mit besonderen Maschinen erzeugt und dem Netz aufgedrückt werden, sind daher wegen der erforderlichen großen Leistung sehr teuer.
• Gemäß der Erfindung werden zur Erzeugung der mittelfrequenten Schwingungen kapazitiv e und/oder induktive Verbraucher -vorgesehen, die im vorbeschriebenen Takt der zu übertragenden Steuerimpulse vorübergehend zur Leitung parallel geschaltet werden. Vorteilhaft erfolgt die Zuschaltu.ng zu einem .außerhalb des Spannungsnull:durcbganges liegenden Zeitpunkt, vorteilhaft sogar im oder wenigstens in .der Nähe des Spannungsmaximums.
• In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele dargestellt. In Fig. i liefert der Generator i seine Leistung über die drei Phasenleitungen R, S, T nach den Verbrauchern 2. Im Zuge dieser Leitungen liegen Drosseln 3, und hinter diesen Drosseln sind Kondensatoren 4 angeschaltet. Ferner sind Schaltmittel 5 vorgesehen, um diese Kondensatorbatterien etwa im einzuschalten. Es entsteht dann ein Stromstoß und anschließend eine mittelfrequente Schwingung, welche durch die Größe der Drosseln 3 . und der Kondensatoren 4 festgelegt ist und deren Aussehen in bezug auf die Netzspanniung in Fig. a dargestellt ist.
• Aus Fig. 2! ist zu ersehen, wie im Spannungsmaximum durch das, Einschalten derKondensatoren die Spannung zusammenbricht, dann durch die einsetzende Schwingung des Stromes über den ursprünglichen Wert weit hinausgeht und, je nach der Dämpfung des Netzes sich mehr oder weniger schnell beruhigt.
• Man: kann offensichtlich. leicht erreichen, daß diese mittelfrequente Schwingung das Zehnfache der Netzfrequenz oder noch mehr erreicht, z. B. 6oo Hz. Dementsprechend wird, bezogen auf die 5operiodige Netzfrequenz, auch die Leistung der Kondensatoren ein entsprechend Vielfaches. Es ist somit ersichtlich, daß man schon mit verhältnismäßig kleinen Kondensatoren sehr große Sendeleistungen erzielen, kann.
• Fig. 3 zeigt ein Diagramm der Netzspannung, welcher nach einer gewissen Anzahl- von Perioden mittelfrequente Spannungsspitzen überlagert sind. Die Reihenfolge und- die Abstände dieser Signalimpulse können, ebenso wie bei den bisher bekannten Fernsteuerungen mit überlagerten Mittelfrequenzimpulsen,so gewählt werden, daß am Empfangsort mehrere unterschiedliche Befehle ausgeführt werden. Beispielsweise kann: bei kurzer Impulsfolge ein- und bei langsamer Impulsfolge ausgeschaltet werden. Es können auch@für die Auswahl verschiedener Empfänger Folgen von bestimmten Impulsgruppen gesendet werden, u.sw., um beispielsweise beim Fernein- und -ausschalten von. Verbrauchern, die wichtigen von weniger wichtigen zu unterscheiden. Ferner kann man z. B. die auf den positiven Halbwellen liegenden Schwingungen zum Einschalten., die auf den negativen Halbwellen liegenden zum Ausschalten benutzen oder umgekehrt.
• Die Mittel zum Anschalten der Kondensatoren 4 an das Netz R, S, T können in verschiedener Weise ausgeführt werden. Beispielsweise lassen sich., wie dargestellt, Bitter- oder zündstiftgesteuerte Entladungsgefäße verwenden, welche zum Stromdurdh3laß in beiden Richtungen entgegengesetzt parallel geschaltet sind und in an sich bekannter Weise durch Steuerung der Zündgitterspannung im geeigneten Augenblick geöffnet werden.
• In Fig. i ist gleichzeitig ein Beispiel für eine Anordnung zur Steuerung der Schaltgefäße 5 gezeigt. Die Batterie 6 oder eine sonstige Gleichspannungsquelle liefert über die Sekundärwicklung des Wandlers 7 die Gittervorspannung für die verschiedenen Entladungsgefäße 5. Über diesen Wandler 7 werden in den Zündkreis im Augenblick des gewollten Zuschaltens der Kondensatoren ,4 ein oder mehrere Spannungsstöße induziert. Diese Spannungsstöß° können von einem synchron umlaufenden Motor 8 in Verbindung mit dem damit gekuppelten Synchronschalter 9 erzeugt werden, welcher die Zündspannungsquelle io zu den geeigneten Zeitpunkten, beispielsweise in oder in der Nähe des Spannungsmaximums:, während der betreffenden Halbwellen der Leittingssparnnung an den Wandler 7 anschließt. Damit diese Zündimpulse entsprechend der gewählten Impulsfolge erzeugt werden, kann ein besonderes Impulssteuergerät i i vorhanden sein, welches, wie durch den Schalter 12 angedeutet, die Zündimpulse während der Impulspausen unterdrückt. Diese Mittel zur Erzeugung der geforderten Zündimpulse sind an sich bekannt und brauchen deshalb nicht näher beschrieben zu werden.
• Um die beim Schalten von größeren Kapazitäten vielfach auftretenden Schwierigkeiten zu umgehen, können die Kondensatoren in mehrere kleinere Einheitern unterteilt und die einzelnen Einheiten für sich durch besondere synchron gesteuerte mechanische oder elektrische Schaltmittel in Parallelschaltung an- und abgeschaltet werden:. Zur Vermeidung von Ausgleiohsehwingungen können dabei in die Anscblußleitungen zu den einzelnen, Einheiten Dämpfungsmittel in Form von kleinen Drosseln oder Widerständen gelegt werden.
• Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist statt der Irnduktivität der Drosseln 3 (Fig. i) der induktive Spannungsabfall des Speisetransformators 1,3 verwendet. Mit dem Schalter 14 kann der Kondensator i5 ,eingeschaltet werden. Dieser Kondensator 15 kann ein einzelner Kondensator sein oder auch eine Kondensatorbatterie. Durch die beiden Umschalter 16, 17 läßt sieh der Kondensator bzw. die Kondensatorbatterie 15 nacheinander zwischen je zwei Phasen der Starkstromleitung R, S, T legen. Hierdurch vereinfacht sich der Aufwand für die Kondensatorbatterie und auch für die zünds.tift- oder gittergesteuerten Entladungsg-fäße 18, durch welche die iendgültige Anschaltung der Kapazität bewerkstelligt wird. Man kann dabei auch so vorgehen, daß die Steuerimpulse auf die einzelnen Phasen nacheinander gegeben werden, um zu erreichen, daß, die nur einphasig angeschlossenen Verbraucher mit Sicherheit umgesteuert werden.
• Gemäß der Erfindung wird die Größe der jeweils einzuschaltenden Kapazität 15 so gewählt, daß sie der Induktivität der vorgesc'halbeten Drosseln 3 (Fig. i) oder des Transformators 13 (Fig. 4.) angepaßt ist. Wenin mehrere Transformatoren parallel geschaltet sind, so wird die Kapazität 15 entsprechend geändert, so daß die Frequenz der leim Zuschalten entstehenden Schwingung die gleiche bleibt.
• Ebenso wie in anderen Schwingungskreisen läßt sieh auch im vorliegenden Fall die Frequenz der Schaltschwingung durch Veränderung der Kapazität willkürlich ändern. Gemäß der weiteren Erfinduny wird daher die Kapazität 15 veränderlich gemacht, um andere Befehle geben zu können. Vorteilhaft ist eine stufenweise Änderung durch Ausführung der Kapazität in Form einer Kondensatorenhatterie, von der einzelne Kondensatoren oder Einheiten zu- und abschaltbar sind.
• An Stelle des in den Ausführungsbeispielen gewählten Zu- und! Abschaltens von. Kapazitäten können auch reine Induktivitäten oder gegebenenfalls Induktiyität und Kapazität enthaltende Kreise zu- und abgeschaltet werden. Insbesondere eignen sieh als Indukti.vitäten übersättigte Drosseln, d. 'h. Drosseln, deren Charakteristik einen scharfen Knick aufweist, so daß während der einzelnen: Halbwellen eine plötzliche starke Stromaufna;hme bzw. Spannungsabsenkung erzeugt uvircl, welche die Steuerimpulse verursacht.
• Zur Sicherung und Kontrolle für die Durchführung der gegebenen Schaltbefehle kann die Anordnung so getroffen werden, daß an einem oder mehreren entfernten Enden des Netzsy stems jeweils ein Empfangsrelais vorgesehen ist, welches über einen getrennten L'l)ertragungs:kanal. z. B. eine Fernmeldeanlage, den Empfang der durchgegebenen Befehle nach der Steuerstelle rückmeldet. Man hat dann die Gewißheit, daß alle Empfangs.relai-s bei den Abnehmern den Steuerimpuls in. ausreichender Höhe erhalten haben und daß sie, ihr einwandfreies Arbeiten vorausgesetzt, den gegebenen Befehl auch ausgeführt 'haben. Erforderlichenfalls, d. h. bei nicht richtig eintreffender Quittierung der gegebenen Befehl"- an den Kontrollstellen, kann der Steuerbefehl wiederholt gegeben werden.

Claims (13)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zum Aufdrücken. von Signalen und Steuerbefehlen auf Starkstromleitungen durch Überlagerung von Schwingungen, dadurch gekennzeichnet, daß kapazitive und,/oder induktive Verbraucher vorhanden sind, die im vorheschriebenen Takt der Steuerimpulse vorübergehend zur Leitung parallel geschaltet werden.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeic'hnet, daß in die Starkstromleitungen vor der Anschaltstelle für die Kondensatoren Drosseln eingeschaltet sind.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i und 2. dadurch gekenilzeichnet, daß die Induktivität der Drosseln und der Kondensatoren auf die gewünschte Übertragungsfrequenz abgestimmt sind. .
4. 4. Anordnung nach Anspruc'll 2, dadurch ge- kennzeichnet daß als der Kondensatoreinschaltstelle vorgeschaltete Induktivität diie Induktivität des oder der Speisetransformatoren benutzt ist.
5. 5. Anordnung nach Anspruch i bis .t, gekennzeichnet durch eine Steuer-einriclitun:g zum Anschalten der schwingungserzeugenden Mittel an die Starkstromleitung im oder in der Nälie d:s Spannungsmaximums.
6. 6. Anordnung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Anschaltmittel Entladungsgefäße dienen.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsgefäße gittergesteuert sind.
8. Anordnung nach Anspruch i oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Kondensator und eine Anschalteinrichrtung vorhanden ist und daß diese mit Hilfe eines oder mehrerer Umschalter an die einzelnen Phasen des Starkstromnetzes anschaltbar sind.
9. 9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum An- und Abschalten der Kondensatoren für die Erzeugung der Schaltimpulse mechanische Schalteinrichtungen, insbesondere Synchronschalter, verwendet sind. io.
10. Anordnung nach Anspruch i oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren in kleinere Einheiten unterteilt und diese durch mechanische oder elektrische, synchron gesteuerte Schaltmittel, in Parallelschaltung für sich an- und abgeschaltet werden, vorzugsweise unter Anordnung von Dämpfungsmitteln in Form von kleinen Drosseln oder Widerständen in: den Anschlußleitungen zu den einzelnen Einheiten. i i.
11. Anordnung nach Anspruch i oder einem der folgenden Ail:sprüche, dadurch gekennz; ic'hnet, daß die Anschaltung der sc:hwiligungserzeugenden Mittel an die Starkstromleitung impulsweise erfolgt und daß die Impulse in einem vorgegebenen Zeittakt wiederholt werden.
12. 12. Anordnung nach Anspruch i bis i i, dadurch g#Aenn.zeic'hnet, daß die auf den positiven Halbwellen liegenden Impulse zur Übermittlung eines Schaltbefehls, die auf den negativen Halbwellen liegenden Impulse zur Durchgabe des Gegenbefehls verwendet werden.
13. 13. Anordnung nach Anspruch i. oder einem der folgenden, Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden der Starkstromnetzteile, an welche steuernde Empfangseinrichtungen angeschlossen sind, besondere Kontrollempfangsgeräte vorhanden sind, welche eine Rückmeldung der der Leitung aufgedrückten Schaltbefehle über eine getrennte Übertragungsanlage bewirken.