DE9006315U1

DE9006315U1 - Gerät zur Auswertung elektrischer Signale

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Publication number: DE9006315U1
Application number: DE9006315U
Authority: DE
Original assignee: Karl Pfisterer Elektrorechnische Spezialartikel GmbH and Co KG
Current assignee: Karl Pfisterer Elektrorechnische Spezialartikel GmbH and Co KG
Priority date: 1990-06-05
Filing date: 1990-06-05
Publication date: 1990-09-13
Anticipated expiration: 2000-06-06

Description

Gerät zur Auf --rLung elektrischer Signale

Die Erfin ; og betrifft ein Gerät zur Auswertung elektrischer Signale, die von wenigstens t.·_r:·-:.i St sor. insbesondere einer in einen Kabelstecker für Hochspannungskabelnetze integrierten Sensor, erzeugt werden, mit einer elektronischen Prüfeinri htung für die Kontrolle der Funktionsfähigkeit des Gerätes.

Ein bekanntes Kontrollgerät dieser Art (DE 38 18 259 Cl) ist über eine Steckverbindung an einen Spannungssensor anschließbar, der durch wenigstens eine in einen Kabelstecker für ein Hochspannungs-Kabelnetz integrierte Elektrode gebildet ist, welche kapazitiv an die Seele des den Kabelstecker tragenden Kabels angekoppelt ist. Mit diesem Gerät kann deshalb der Spannungszustand eines isolierten Kabels ständig überwacht worden. Zum Zwecke der Eigenkontrolle des Gerätes enthält dieses die elektronische Prüfeinrichtung, die an eine im Gerät enthaltene Batterie angeschlossen ist. Die Prüfeinrichtung ermöglicht, sowohl die Funktionsfähigkeit der Auswerteelektronik für din vom Spannungssensor gelieferten Signale als auch die Funktionsfähigkeit von zwei Leiichtdioden zu prüfen, mittels deren angezeigt wird, ob

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das Gerät funktionsfähig oder r.icht funktionsfähig ist. Für diese Eigenprüfung des Gerätes muß dieses vom Sensor getrennt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der eing?"gs genannten Art zu schaffen, das weitergehenden Anforderijngei¹} genügt. Diese Aüit^;:·- ""st ein Gerät mit den Merkmalen das Anspruches 1.

Dank der Prüfelektronik ist es möglich, den Sensor, oder, falls das Gerät die Signale mehrerer Sensoren empfängt, diese auf ihre Funktxopsfähigkeit zu prüfen. Für eine luverlässige Prüfung ist es nämlich nicht ausreichend, die Funktionsfähigkeit des Gerätes selbst zu prüfen. In vielen Fällen ist es genauso wichtig, den Ausfall eines Sensors oder eine Fehlfunktion zu erkennen. Beispielsweise ist der Ausfall eines Spannungssensors in einem Kabelstecker, durch den eine SpannungslosigLeit des Kabels vorgetäuscht wird, eine ebenso große Gefahrenquelle wie ein Defekt des Gerätes, der eine Spannungsfreiheit vortäuscht.

Zwar ist bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes eine Schnittstelle zwischen dem Sensor und dem Gerät vorgesehen, um das Gerät an auswählbare Sensoren anschließen und insbesondere auch dort anordnen zu können, v/o dies f.^;vr die Handhabung und die Ablesung günstig ist. Für die Kontrolle des Sensors oder der Sensoren muß aber selbstverständlich das Gerät an den Sensor oder die Sensoren angeschlossen sein.

Vorzugsweise weist die Prüfelektronik eine Einrichtung zur Bestimmung der Strom-Spannungs-Kennlinie des Sensors auf. Bei den üblichen, durch einen Kondensator oder einen kapazitiven Spannungsteiler gebildeten Spa.inungssensoren und den als Stromsensoren dienenden Strömwandlern genügt in der Regel die Bestimmung des Innenwiderstandes. Da die-

ser bei solchen Sensoren konstant ist, kann rt aus der Steigung der geradlinigen Strom-Spannungs-Kennlinie ermittelt werden, E-. genügt deshalb, zwei Punkte dieser Kennlinie i\j bestimmen, beispielsweise den Kurirschlußpunkt und einen bei einer definierten Last ermittelten Punkt. Diese beiden Messungen führt die Prüfelektronik selbsttätig nacheinander durch. Damit eventuelle, nur unter Betriehsspannung auftretende Störeinflüsse ebenfalls erfaßt werden, erfolgt die Bestimmung der Strom-Spannungs-Kennlinie nicht unter Verwericiimy der der elektronischen Pruf sinr&igr; chtung zugccrd neten Batterie, sondern unter Betripbsbedingungen, d.h., wenn beispielsweise bei einem Kabelstecker das Kabel die Betriebsspannung und den Betriebsstrom führt.

Um das Ergebnis der Sensrrprüfung anzeigen zu kunnen, weist die Prüfelektronik vorzugsweise wenigstens einen Ausgang für e_n das Prüfungsergebnis repräsentierendes Signal auf.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Prufelektronik einen Komparator, um den sich aus der Strom-Spannungs-Kennlinie ergebenden Kennwert mit einem Sollwert vergleichen zu können, weil auf diese Weise besonders einfach eine Entscheidung darüber getroffen wsrrfsn ksnn, ob der Sensor funktionsfähig ist oder nicht.

Zweckmäßigerweise sind die Ausgänge der elektronischen Prüfeinrichtung und der Prüfelektronik über eine logische Schaltung miteinander verknüpft, die eine Anzeige der Betriebsbereitschaft des Gerätes nur dann zuläßt, wenn die Prüfung ergeben hat, daß nicht nur das Gerät selbst, sondern auch der Sensor oder die Sensoren fehlerfrei sind.

Da die Prüfelektronik einer Steuerung bedarf, um die verschiedenen Meßvorgänge durchführen zu können, ist vorzugsweise für eine Steuerung durch die elektronische Prüfein-

richtung eine entsprechende Verbindung zwischen beiden Baugruppen vorhanden.

Da:j erfindungsgemäße Gerät braucht nicht auf die Auswertung von Signalen eines Spannungssensors beschränkt zu sein. Es kann auch einen Anschluß oder einen zusätzlichen Anschluß fur die Aurwertung von Signalen eines Stromsensors haben. Ferner ist es mörjiich, sufgiund der Spannunos- und Stromwerte eispielsweise die Leistung und die Energieflußrichtung

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auch eine Kurzschlußstromanzeige möglich. Statt der Anzeige von Grenzwertüberschreitungen ist weiterhin eine Ausgabe von Meßgrößen, und zwar auch in analoger Form, möglich.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine schematisch dargestellte Ansicht eines Kabelsteckers mit integrierten Sensoren für Spannung und Strom,

Fig. 2 eine perspektivisch dargestellte Ansicht des Ausführungsbeispieles,

Fig. 3 ein Blockschaltbild der im Kabelstecker integrierten Sensoren und des Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Gerätes.

Ein tragbares, mit einer Hand zu erfassendes Gerät 1 weist_; j\r f->j eine flexible Verbindungsleitung 2 auf, an deren Ende ein Klinkenstecker 3 vorgesehen ist. Mit diesem Gerät 1 kann ständig die Spannung, die ein isoliertes Kabel 4 eines Hochspannungs-Kabelnetzes führt, sowie der durch das Kabel 4 fließende Strom überwacht werden, da am einen Ende des Kabels 4 ein Kabelstecker 5 vorgesehen ist, in den ein

Spannungssensor und ein Stromsensor integriert sind.

Wie Fig. 3 zeigt, besteht der Spannungssensor aus einem kapazitiven Spannungsteiler, dessen beide in Reihe geschalteten Kondensatoren 6 und 7 an die Seele des Kabels 4 bzw. an Erdpotential angekoppelt sind. Per Abgriff dieses Spannungsteilers ist mit dem einen Pol einer von außen her zugänglichen, zweipoligen Steckbuchse 8 des Kabelsteckers verbunden, in welche der Klinkenstecker 3 eingesteckt werden kenn. Der Stromsensor ist-, als Stromwandler 9 ausaeführt. dessen Sekundärspule einerseits auf Frdpotential liegt und andererseits mit dem zweiten Pol der Steckbuchse 8 verbunden ist.

Der eine Pol des Klinkensteckers 3 ist über die Verbindungsleitung 2 sowohl mit dem Eingang einer Spannungs-Meßelektronik 10 als auch mit dem einen Eingr-ng einer Prüfelektronik 11 verbunden. Der mit dem Stromwandler 9 verbindbare Pol des Klinkensteckers 3 ist, wie Fig. 3 zeigt, sowohl mit dem Eingang einer Strom-Meßelektronik 12 als auch dem zweiten Eingang der Prüfelektronik 11 verbunden.

Sowohl die Spannungs-Meßelektrofik 10 als auch die Strom-Meßelektronik 12 hat zwei Ausgänge. Je nach dem, ob die vom Sensor ermittelte Größe einen unteren Grenzwert überschreitet oder unterschreitet, tritt am einen oder anderen Ausgang ein Signal auf. Das eine Signal führt zum Aufleuchten einer roten Leuchtdiode 13 bzw. 15, das andere Signal zum Aufleuchten einer grünen Leuchtdiode 14 bzw. 16.

Für die Eigenprüfung des Gerätes 1, d. h. die Prüfung der Funktionsfähigkeit der Spannungs-Meßelektronik 10, der Strom-Meßelektronik 12, der Leuchtdioden 13 - 16 sowie der Prüfelektronik 11 ist eine elektronische Prüfeinrichtung 17 im Gerät 1 vorhanden, die an eine Batterie 18 angeschlossen ist.

Die Prüfeinrichtung 17 dient auch der Steuerung der Prüfelektronik 11, wenn mit dieser die Funktionsfähigkeit des Spannungssensors und des Stromsensors überprüft werdbn. Bei dieser Überprüfung wird für beide Sensorpn die Strom-Spannungs-Kennlinie ermittelt. Im Ausführungsbeispiel werden hierzu der Kur &zgr; schliß strom und die bei einer definierten Belastung vorhandenen Werte des Stromes und der Spannung ermittelt. Dur<:h diese beiden Meßpunkte ist die Steigung der geradlinigen Stiom-Spannungs-Kennlinie bestimmt, welche ein Maß für den Tnnen iderstand des Sensors bilden, der wiederum kennzeichnend dafür Ist, ob der Sensor funktionsfähig ist oder nicht. Die Prüfelektronik 11 enthält einen Komparator, welch"r die ermittelten Ist-Werte mit den von einem Soll wert-Geber 11 zur Verfügung gestellten Soll-Werten vergleicht. In den Sollwert-Geber 19 können die Soll-Werte der Kaoazitäten der beiden Kondensatoren 6 und 7, das Übersetzungsverhältnis des Stromwandlers 9 und die Soll-Werte von Spannung und Strom eingegeben werden.

Zwei Ausgänge der Prüfelektronik 11 sind mit einem NAND-Gatter 20 einer logischen Schaltung verbunden, an dessen Ausgang die Reihenschaltung eines Inverters, ernes Ohm'sehen Widerstandes und einer gelben Leuchtdiode 21 angeschlossen ist. Mit dem Ausgang des NAND-Gatters 20 ist ferner der eine Eingang je eines UND-Gatters 22 verbunden, deren anderer Eingang mit je einem der Ausgänge der Spannungs-Meßelektronik 10 bzw. der Strom-Meßelektronik 12 verbunden ist. Weiterhin ist die Prüfeinrichtung 17 mit den von den \—'geschalteten UND-Gattern 22 zu den Leuchtdioden 13 bis 16 führenden Leitungen verbunden. Die Prüfeinrichtung 17 ist dadurch zusammen mit der logischen Schaltung in der Lage, bei einem Systemfehler, d.h. einem Fehler wenigstens eines der Sensoren oder einer der von ihr überwachbaren Baugruppen zum einen ein Defekt-Signal zu erzeugen und mittels de"· gelben Leuchtdiode 21 anzuzeigen und zum anderen eine Anzeige der Leuchtdiode". 13 bis 16 im Defektfalle zu verhindern.

Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten sowie auc die nur allsin aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale
sind als weitere Ausgestaltungen Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und ins besondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.

Claims

• · · B ANSPRÜCHE

1. Gerät zur Auswertung elektrischer Signale, die von wenigstens einem Sensor, insbesondere einem in einen Kabelstecker für Hochspannungs-Kabelnetze integrierten Sensor, erzeugt werden, mit einer slektronischen Prüfeinrichtung für die Kontrolle der Funktionsfähigkeit des Gerätes, gekennzeichnet durch eine Prüfelektronik (11) für die Kontrolle des Sensors (6, 7, 9).

2. Jerät nach A;-pruch 1, gekennzeichnet durch eine Schnittstelle zwischen dem Sensor (6, 7, 9) und dem Gerät (!).

3. Ger.·! nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, net, daß die Prüfelektronik (11) eine Einrichtung zur Bestimmung der Strom-Spannungs-Kennlinie des Sensors (6, 7, 9) enthält.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfelektronik (11) wenigstens einen Ausgang für ein das Prüfergebnis repräsentierendes Signal aufweist.

5. Gerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfelektronik (11) einen Komparator enthält, der den sich aus der Strom-Spannungs-Kennlinie ergebenden Kennwert mit einem Soll-Wert vergleicht und bei einer unzulässigen Abweichung zwischen dem Ist-Wert und dem Soll-Wert ein Fehlersignal und/oder bei einer Übereinstimmung ein "Fehlerfrei"-Signal abgibt.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Anzeigemittel (13 -16, 21) für alle Signale, die ein Prüfergebnis repräsentieren,

7. Gerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Prüfeinrichtung (17) Ausgänge für das Prüfergebnis repräsentierende Signale aufweist und daß diese Ausgänge mit dem Ausgang der Prüfelektronik (11) über eine logische Schaltung (20, 22) verknüpft sind, die eine Anzeige der Betriebsbereitschaft des Gerätes nur dann zuläßt, wenn alle Prüfungen '.nt Fehlerfreiheit ergeben haben.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Prüfeiektronik (11) und der elektronischen P- "feinric^utung (17) eine Verbindung für tine Koⁿtrolle der Tufikti sfähigkeit der Prüfelekt~*inik (IT) durch die elektronii ' s Prüfeinrichtung (17) vorhanden ii ...

9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, da»3 zusätzlich zu einer Auswerteschaltung für die elektrische Spannung (10) eine Auswerteschaltung (12) für die von einem Stromsensor (9) gelieferten Signale vuirasehen ist und die letztgenannte Auswerteschaltung

(12) ebenfalls für eine Überprüfung durch die elektronische Prüfeinrichtung (17) mit dieser verbunden ist.