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Anordnung zur Uberwachung der Trägerstromversorgung in trägerfrequenten
Nachrichtenübertragungssystemen In trägerfrequenten Nachrichten- oder Si,gnalüb-ertragungssystemen
mit zentraler Trägerstromversorgung muß dafür Sorge getragen werden, daß bei Auftreten
irgendwelcher Störungen in der Trägerstromversorgungsanlage die Betriebsfähigkeit
der Anlage nicht beeinträchtigt wird. Zu diesein Zweck ist es erforderlich, zumindest
eine Ersatzstromquelle vorzusehen, auf die bei einer Störung automatisch umgeschaltet
wird. Um diese automatische Umschaltung möglich zu machen, müssen sämtlicheTrägerfrequenzgeneratoren,
welche in ihrer Gesamtheit die Trägerversorgung darstellen, ständig überwacht werden.
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In den Fällen, wo nur ein einziger Generator beim Eintreten einer
Störung durch einen anderen zu ersetzen ist, kann der Ausfall oder eine starke Reduzierung
der Ausgangsspannung des Betriebsgenerators eine ausreichende und eindeutige Änderung
eines Umschaltkreises bewirken., die eine Umschaltung auf den Ersatzgenerator zur
Folge hat. Anordnungen dieser Art sind bereits bekannt, z. B. durch die deutsche
Patentschrift 733 695, nach der die Umschaltung durch die Steuerung der Vorspannung
von gittergesteuerten Gasentladungsröhren bewirkt wird. Solche Anordnungen sind
jedoch nicht ohne weiteres auch für die Überwachung von Trägerstromversorgungsanlagen
mit einer Vielzahl vom. Frequenzen verwendbar, wenn verlangt wird, daß bereits das
Ausfallen eines einzigen Generators ein ausreichendes Kriterium für die Umschaltung
der gesamten Versorgungsanlage liefern soll und wenn außerdem eine ausreichende
Entkopplung der Trägerfrequenzgeneratoren zu gewährleisten ist. Außerdem ist bei
den bekannten Anordnungen einer der Generatoren gegenüber dem anderen als Betriebsgenerator
bevorzugt, und
eine selbsttätige Rückschaltung auf ,den ersten bei
Ausfall des zweiten ist nicht möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Trägerüberwachung
und automatische Umschalteinrichtung zu schaffen, die mit einem möglichst geringen
Aufwand an Schaltmitteln eine äußerst betriebssichere Überwachung und kurzzeitige,
praktisch unterbrechungslose Umschaltung auf die Ersatz.stromversorguugsanlage gestattet.
Eine weitere Aufgabe bestellt darin, den beiden Stro@mve@rsorgungsanlagen, zwischen
denen eine Umschaltung erfolgt, völlige Gleichberechtigung zu erteilen, so, daß
es gleichgültig ist, welche gerade in Betrieb ist und welche als Ersatzstromquelle
dient. -Diese Aufgaben werden durch eine Anordnung gelöst, die erfindungsgemäß darin
besteht, daß jeweils die Ausgänge der zwei Generatoren beider Versorgungsanlagen,
die die gleiche Frequenz liefern, paarweise zusammengeschaltet und über eine Gleichrichteranordnung
mit einer allen Generatorpaaren gemeinsamen Vergleichsschaltung verbunden sind,
in_der die Richtspannungen der einzelnen Trägerfrequenzen mit der Spannung einer
gemeinsamen Gegenspannungsquelle verglichen werden und die über ein Überwachungsrelais
geschlossen ist, so daß das Relais bei normalem Betrieb wegen der Kompensation jeder
Richtspannung mit der Gegenspannung stromlos ist und nur anspricht, sobald eine
der Richtspannungen so weit absinkt, daB in der Vergleichsschaltung ein Ausgleichsstrom
fließt, der über der Ansprechschwelle des Relais liegt, und daß vor den Einspeisungspunkten
der einzelnen Richtspannungen in die gemeinsame Vergleichsschaltung eine derart
gepolte Diodenstrecke liegt, daß ein Ausgleichsstrom nur dann fließen kann, wenn
die Richtspannung kleiner ist als die Gegenspannung. _ Als Überwachungsrelais dient
dabei zweckmäßig ein polarisiertes Relais, dessen Anker jeweils in der zuletzt eingenommenen
Lage liegenbleibt und dessen Erregerwicklung nach jeder Umschaltung umgepolt wird
und damit die Rückschaltung in die Ausgangslage bei erneutem Auftreten einer Störung
in der zuletzt eingeschaltetem Trägerstromversorgung vorbereitet. Durch diese Ausbildung
und Anordnung des Überwachungsrelais wird erreicht, daß beide StromversorgungsanJagen
völlig gleichwertig sind, so da.ß beim Auftreten einer Störung in der eingeschalteten
Ersatzstromversorgang eine Rückschaltung auf die erste Stromversorgungsanlage als
Ersatzversorgung in der gleichen Weise erfolgt wie vorher die Umschaltung auf die
zweite Stromversorgung bei einer Störung in der ersten. Ein: besonders ins. Gewicht
fallender Vorteil der Erfindung ist ferner darin zu erblicken, daß für dlie gesamte
umfangreiche zentrale Stromversorgung von gegebenenfalls mehreren Trägerfrequenzsystemen
ein einziges Überwachungsrelais ausreicht, um die Betriebssicherheit der Träge'rstromversomgung
zu gewährleisten.
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Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind der folgenden Beschreibung
eines Ausfiihrungsbeispielcs zu entnehmen, dessen Schaltungsanordnung die Abbildung
zeigt.
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In dieser Abbildung sind oben die Ausgänge der Trägerstromgeneratoren
zweier Trägerversorgungsanlagen T VA I und T VA II dargestellt,
die beide die für das Übertragungssystem benötigten Trägerfrequenzen fTl bis fTn
liefern. Jeder Ausgang der ersten Trägerstromversorgungsanlage liegt an der Primärwicklung
eines Differentialübertragers TR r, dessen Sekundärwicklung Teil. einer Brückenschaltung
ist, in deren Zweige einerseits die Frequenzumsetzer der Senderichtung SR, die hier
durch die -parallelen Abzweige Ui, U2 usw. bis U x angedeutet sind, und andererseits
die nicht weiter dargestellten Frequenzumsetzer der Empfangsrichtung RR eingeschaltet
sind. N ist eine Nachbildung, die dazu dient, die Unsymmetrie in der Brücke zu beseitigen,
die durch. die einseitige; Belastung der nachfolgend beschriebenen Gleichrichteranordnung
entsteht. An die Brückendiagonale ist der Ausgang für die entsprechende Trägerfrequenz
von der zweiten Trägerstromversorgungsanlage angeschlossen. Die vollständige Schaltung
ist hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nur für einem: Frequenzausgang fT2 wiedergegeben.
Die anderen Ausgänge sind in völlig gleicher Weise geschaltet. In jeden Ausgang
ist in an sich bekannter Weise ein Belastungsaüsgleichwiderstand Wa eingeschaltet.
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Ein Teil der Ausgangsenergie einer Trägerfeequenz wird von der Differentialschaltung
abgezweigt und über einen Transformator TR a
einer Gleichrichteranordnung
G i zugeführt, in welcher die Generatorausgangsspannung gleichgerichtet wird. Diese
gleichgerichtete Spannung ist das Kriterium für das ordnungsgemäße Arbeiten der
Generatoren; sie wird an den Punkten x und y,
an welchen auch, die
gleichgerichteten Ausgangsspannungen aller übrigen Trägerfrequenzen zusammengeschaltet
sind, wie. dies in der Abbildung angedeutet ist, auf den gemeinsamen überwachungsstromkreis
gegeben, der ein polarisiertes Relais T und eine Gleichstromquelle ZB enthält, die
als Gegenspannung zu - den gleichgerichteten Ausgangsspannungen geschaltet ist.
Die Spannungen sind so bemessen, daß bei ordnungsgemäßem Arbeiten der Stromversorgungsanlage,
d:. h. alle Frequenzausgänge liefern die vorgeschriebenen Trägerspannungen, im Überwachungsstromkreis
kein Strom fließt. Das Überwachungsrelais T besitzt keine einseitige Ruhelage, es
wird vielmehr je nach dem Erregungssinn in die eine oder die andere Kontaktlage
umgeschaltet. Es ist zu diesem Zweck über zwei Umscha,ltekontakte cI und. cIII eines
Relais C angeschlossen, dessen Wirkungsweise später erläutert werden soll. Diese
Kontakte bewirken bei ihrer Betätigung ein. Umpolen der Erregerwicklung des Überwachungsrelais.
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Es ist offensichtlich, daß das überwachungsrelais T nur dann anspricht,
wenn in dem genannten gemeinsamen Stromkreis ein Ausgleichsstrom fließt, was bei
einer Änderung der Ausgangsspannungen der Fall ist. Damit nur ein Absinken dieser
Ausgangsspannungen
sich auf die Überwachung auswirkt, ist in jede Gleichrichteranordnung noch eine
zweite Diode G2, so einsgeschaltet, daß ein Strom nur in einer Richtung
fließen kann, und zwar nur dann, wenn die Spannungsänderung durch ein Absinken oder
einen Ausfall einer Generatorspannung bedingt ist.
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Zur Erläuterung der weiteren Wirkungsweise der Anordnung sei hier
zunächst darauf hingewiesen, daß im normalen Betriebsfall zwar beide Trägerstromversoirgungen
betriebsbereit sind, indem ihre Trennmesser sämtlich eingeschaltet sind, daß aber
jeweils nur die Generatoren einer Anlage an Anodenspannung liegen. Die Steuerung
der Anodenspannung wird einerseits durch das Überwachungsrelais T, andererseits
durch Signalrelais A und B bewirkt, wobei je eines der letztgenannten einer Stromversorgungsanlage
zugeordnet ist. Bei eingeschalteten Trennmessern sind diese Relais dauernd erregt,
ihre in der Ruhelage gezeichneten Kontakte also ständig umgelegt. Bei Abschaltung
einer Anlage wird über einen Ruhekontakt des zugeordneten Relais aI bzw. bI eine
diesen Zustand anzeigende Signallampe LA bzw. ZB eingeschaltet.
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Da beide Relais A und B normalerweise, erregt sind, liegt bei der
dargestellten Kontaktlage des Kontaktes t Anodenspannung über Relais C und Kontakt
b II an der Klemme -h U" JVA I), d. h., die Stromversorgungsanlage
TTlA I ist in Betrieb. Relais C ist erregt und hat mit seinen Kontakten die Erregerwicklung
des Relais T umgepolt. Dies bleibt zunächst ohne Wirkung, da ja in dem überwachungsstromkreis
zunächst kein Strom fließt. Mit Kontakt cII (bzw. d) werden Signallampen LCl, LC2
(bzw. LDi, LD2) gesteuert, die anzeigen, welche der beiden Trägerstromversorgungen
in Betrieb ist. Über einen Umschalter U kann noch eine Gestellampe LG und
gegebenenfalls ein akustisches Signal wahlweise an die gerade in Betrieb befindliche
Anlage angeschaltet werden.
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Tritt nun in irgendeinem Generator der einen Anlage eine Störung auf,
so fällt die Trägerspannung an dem betreffenden Generatorausgang ab oder völlig
aus. Im Überwachungsstromkreis fließt dann ein Strom, der das Relais T erregt, das
seinen Anker t umlegt. Damit wird die Anodenspannung vom ersten Stromversorgungsaggregat
abgeschaltet und über Relais D und Kontakt a.II auf die zweite Trägerverso@rgungsanlage
umgeschaltet. Die hierbei in dem entsprechenden Ausgang voll auftretende Generatorspannung
unterbricht den Stromfluß im Cberwachungsstromkreis. Der Anker des gepolten Relais
bleibt jedoch trotz gleichzeitiger Wiederumpolung seiner Erregerwicklung infolge
des Abfalleis von Relais C in der neu eingenommenen Lage liegen. Relais T ist jedoch
für eine Rückschaltung auf das erste Aggregat bei Auftreten einer Störung im zweiten
Aggregat vorbereitet.
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Bei Ausfall beider Versorgungsanlagen schalten die Relais T und C
wechselweise ständig um. Durch eine entsprechend bemessene Abfallverzöge-= rung
kann die Wechselgeschwindigkeit so eingestellt werden, daß einerseits keine, zu
große Kontaktabnutzung eintritt und andererseits das Pendeln als Signal (Flackersignal
der Lampen) ausgenutzt werden kann.
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Um den Ausfall einer Frequenz und damit einer ganzen, Trägerstromversorgung
gewollt nachzubilden, z. B. zum Zweck der Durchmessung einer Anlage, sind zweckmäßig
in jeden Ausgang Unterb-rechungskontakte D z, D 2 usw. eingeschleift. Diese sind
in der Abbildung nicht näher- dargestellt. Damit nun eine ausgefallene Trägerstromversorgung
untersucht werden kann, wird an dem entsprechenden Trennmesser aufgetrennt. Um ein
falsches Auftrennen zu vermeiden, sind die Sperrlampen LC2 bzw. LD2 mit entsprechenden
Hinweisen vorgesehen. Bei der Auftrennung fällt das zugeordnete Relais, z. B. Relais
B, ab, signalisiert diesen Schaltzustand und schaltet außerdem übler Kontakt b II
die Anodenspannung wieder an diese Stromversorgungsanlage an, ohne die Anschaltung
der Anodenspannung an die andere, zur Zeit in Betrieb befindliche Anlage zu beeinflussen.
Damit während der Untersuchung einer Anlage die andere Anlage durch Betätigung irgendeiner
der Unterbrechertasten D z u,sw. nicht auch abgeschaltet werden kann, sind diese
Tasten jeweils durch Ruhekontakte des Signalrelais A bzw. B der anderen Stromversorgungsanlage
überbrückt.
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Zur weiteren Erhöhung der Betriebssicherheit, insbesondere in sehr
großen Anlagen, kann eine dritte Versorgungsanlage gleicher Art vorgesehen werden.
Diese ist zweckmäßig im Normalfall vö@llig abgeschaltet und wird, wenn in einer
Versorgungsanlage eine Störung auftritt und demzufolge automatisch auf die zweite
Anlage umgeschaltet wurde, von Hand an Stelle der gestörten Anlage eingeschaltet,
s.o daß, wenn die zweite Anlage auch gestört wird, automatisch auf die dritte Anlage
anstatt auf die erste zurückgeschaltet wird. Zieht man das Ausführungsbeispiel heran,
so würden beispielsweise in dem Fall, daß Anlage TVA I in Betrieb ist und Anlage
TVA II als Reserve dient, nach Umschaltung auf diese infolge einer Störung die einzelnen
Ausgänge der dritten Trägerversorgung von Hand an die Stelle der Ausgänge der ersten
Anlage geschaltet werden, ebenso natürlich -auch die Ausgangsklemme -f- Ua (TVA
I)
an die Anodenspannungsleitung dieser dritten Anlage vorbereitend angeschaltet
werden, so daß bei Störung der Anlage II automatisch auf Anlage III umgeschaltet
würde. Dies läßt sich z. B. in einfacheir Weise durch Ausbildung der Trennmesser
als Umschalttrennkontakte erreichen.