EP0271071B1 - Einrichtung zur Überwachung von Masten einer Freileitung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a device for monitoring masts of an overhead line to prevent acts of sabotage.
- Overhead lines for the supply of electrical energy are usually supported by masts, which are designed in steel mesh construction.
- Such a steel lattice mast rests on up to four supports, which are connected to concrete foundations anchored in the ground.
- the invention is therefore based on the object of developing a device for monitoring masts of an overhead line which can be operated with few personnel.
- An attack should be detected and located automatically, quickly and reliably, so that the perpetrators can still be arrested at the scene of the crime before a great deal of damage can occur.
- a monitoring circuit for protecting overhead line masts is known from DE-OS 31 25 981. Mechanical vibrations are measured there with piezoelectric transducers. After an evaluation, an alarm message is sent via an antenna. With the known device, only structure-borne noise is measured. In addition, a control center must be accessible from each individual mast via an antenna. On the one hand, this requires a high transmission power and, in order to avoid mutual interference, a large number of different transmission frequencies.
- the invention is therefore based on the object of developing a device which not only detects structure-borne noise. In addition, it should always be possible to transmit information to a central office reliably and with simple means.
- the object is achieved in that at least one sensor for detecting vibrations or movements is arranged on each mast, that an evaluation unit is connected to the sensors arranged on a mast, which via an amplifier unit with a signal delivery station arranged on the mast for coded signals in There is a connection that a signal reception station is arranged on a mast for receiving signals from the signal delivery stations of other masts and that this signal reception station is connected via an amplifier unit to a signal delivery station arranged on the same mast and that a central signal reception station which is connected to an alarm transmitter is in a monitoring center is arranged as defined in claim 1 Suitable sensors on the mast in conjunction with an evaluation unit indicate whether an attack is being carried out. The signaling station on the mast is only activated by the evaluation unit if the mast is at risk. The signal emitted is then received in the monitoring center. The deployment of security forces is then initiated from there.
- Signal receiving stations are also arranged on some or all masts. Such a signal receiving station is connected via an amplifier unit to the signal delivery station arranged on the same mast. Signals coming from another mast are received, amplified and sent again. This has the advantage that the range of the signals sent by the attacked mast does not have to directly bridge the distance to the monitoring center. The range of a signal delivery station only has to be dimensioned such that the signal delivered reaches the next signal reception station arranged on a mast. This is advantageous for a low output power of the signal output stations. In addition, by passing the signals from one mast to another, the risk that a signal will not arrive at the monitoring center is largely eliminated. All signals to be transmitted that come from a certain direction arrive in the monitoring center one after the other. Therefore, they have to be recorded optimally.
- the advantage of the invention is that reliable monitoring of overhead line pylons can be carried out with little personnel. Apart from the security guards, only personnel in the monitoring center are required. Such monitoring centers can be responsible for a large area, so that the personnel requirements remain low.
- the signal delivery stations are each arranged, for example, in the area of the mast tip.
- the incoming signals are then displayed in the monitoring center, for example with an oscillograph.
- the output power of a signal delivery station on a mast is selected, for example, in such a way that a signal transmission to the neighboring and to the next but one signal reception stations is ensured. This has the advantage that after the failure of a station the next but one receiving station is always reached. The transmission chain from mast to mast is retained even if a mast station fails.
- the signal transmission from neighboring signal delivery stations takes place, for example, with different transmission frequencies. This prevents mutual interference between the individual transmission sections in the transmission chain.
- Various types of sensors can be used on a mast to be monitored.
- a combination of several sensors that work in different ways can also be used.
- a sensor on a mast consists, for example, of one or more coupled structure-borne noise transducers in a storm, water and fire-protected design.
- Structure-borne noise is easily transmitted over long distances in metallic structures and can be easily detected with piezoelectric sensors, so-called structure-borne noise sensors.
- KÜS structure-borne noise monitoring systems
- the use of structure-borne noise sensors for monitoring masts of an overhead line is in accordance with the invention derive the cause of the structure-borne noise in the evaluation unit from signal patterns of the structure-borne noise signal. For this purpose, a comparison of measured signal patterns with known signal patterns is carried out.
- This has the advantage that noises that are typical of an act of sabotage can be clearly recognized. For example, a sawing noise can be clearly distinguished from a harmless knocking noise.
- the evaluation unit on the mast is operated in such a way that only noises that exceed a natural background level are examined for their cause. This eliminates false alarms caused by natural background noise, e.g. the wind noise, largely avoided.
- a targeted listening to the signals coming from that mast is carried out, for example, before an alarm is triggered.
- the alarm is only triggered when the analysis of these signals shows that it is a sawing noise, for example. Due to the described procedure, false alarms are largely excluded.
- At least two structure-borne noise sensors with signal paths parallel to one another are provided to the downstream evaluation unit. Your signals control the evaluation unit in the sense of an OR condition.
- the sensors on the masts are infrared detectors. These emit a signal when there are heat-emitting machines. Sensitive infrared detectors are also able to detect the presence of people at the foot of the Mastes can be recognized safely. In this case, however, a combination of the infrared detector with a detector based on a different principle is required to avoid false alarms.
- the sensor arranged on the mast can also be a television camera.
- the senor has a wire or a hose which is arranged on the mast in such a way that it is damaged when the mast is attacked. In this case, a signal is given to the mast's signaling station.
- Such a sensor wire is arranged, for example, spanning the inner surface of a concrete cover.
- the concrete cover comprises a support on a mast.
- Overhead lines for the supply of electrical energy are usually supported by masts, which are designed in steel mesh construction.
- Such a steel lattice mast rests on up to four supports, which are connected to concrete foundations anchored in the ground.
- the foundations only protrude several meters from the ground in exceptional cases. As a rule, the foundations are flush with the surrounding area or end less than 1 m above the level of the surrounding area.
- overhead line masts are located in areas that are difficult to access. This is especially true for heavy vehicles.
- the object is achieved in that prefabricated shells supported on the foundation of each support of the steel lattice mast, the support are comprehensively assembled and in that the space within the assembled shells is filled with a hardening material.
- prefabricated shells has the advantage that the protective device is manufactured at least partially in the factory.
- the dimensions of the shells are adapted to the shape of a steel lattice mast.
- the prefabricated trays are relatively light and can be transported individually to their destination on a small vehicle.
- the shells are also attached to the steel lattice mast with a few light technical aids.
- the intended filling with hardening material after assembly of the shells requires only a few technical aids.
- a pump is usually sufficient.
- the hardening material can be processed over a longer period of time. It is not necessary to deliver a large amount of material at the same time. Rather, it is sufficient if the hardening material is delivered one after the other with small transporters. It is also possible to manufacture the hardening material at the place of use.
- the support comprising, for example, two shells are joined together, the first shell comprising two thirds and the second shell one third of the circumference of the support.
- the shells are adapted to the usual arrangement of the cross struts on a steel lattice mast. Notches for the cross struts must be made in the area of the butt edges in the shells.
- the prefabricated shells in the region of the abutting edges at which they are to be joined are thinner than usual. This has the advantage that openings for the cross struts of the mast can be easily made in the prefabricated shells during assembly on the mast. After the shells have been arranged on the mast, the thinner area is reinforced before the hardening material is poured in.
- the shells are made of reinforced concrete, for example, which has the desired strength and can be processed quickly and inexpensively by the factory.
- the prefabricated shells are connected to one another, for example by threaded rods provided with nuts and penetrating the space between the shells.
- Turnbuckles ensure a stable connection.
- Reinforcing steel is suitable for reinforcing the initially thinner area of the prefabricated shells in the area of the cross struts.
- a hardening material suitable for filling the space within the assembled shells is concrete, which can be reinforced with reinforcing steel.
- concrete is a material suitable for a casing that is resistant to external influences.
- other curing materials can also be used.
- the part of the steel lattice mast that is enclosed by hardening material is previously coated with bitumen. This protects the steel mesh construction from corrosion.
- the steel lattice mast can be covered with a rubber layer under the hardening material.
- This rubber layer is e.g. glued with the bitumen of the bitumen layer.
- the rubber layer protects the mast when pouring hardening material, such as concrete, into the assembled shells.
- Similar prefabricated shells that have been joined together and filled with hardening material can also be used on the main cross struts of a steel lattice mast, which emanate from a support, with the appropriate dimensions. These shells are positively connected to the shells that comprise the support.
- the described protective device for a steel lattice tower has the advantage that a steel lattice tower can be made fast and reliable even in poorly accessible terrain and at the same time with little technical effort and inexpensive to make it resistant to external influences.
- electrical lines are arranged on the inner surface of prefabricated shells, which are connected to the alarm transmitter.
- This alarm device triggers an alarm if one of the lines is damaged. This has the advantage that damage to the protective device can be recognized immediately before the steel lattice mast can be damaged.
- the electrical lines are arranged, for example, on prefabricated wire grids, which simplifies their assembly.
- the Wire grids can also be assembled during the manufacture of the prefabricated shells.
- the message is transmitted either wirelessly or via a line.
- the signal delivery stations are designed as transmitters and the signal receiving stations as receivers for, for example, radio, infrared or ultrasonic signals.
- Ultrasonic transmitters and ultrasonic receivers are also connected, for example, to an existing line, the ground wire or a phase conductor of the overhead line for ultrasound transmission.
- the signal delivery stations are connected to signal receiving stations, for example by an additional line, which is held by the masts at a height that cannot be reached from the ground.
- This additional line is, for example, an optical waveguide, which is particularly suitable for the transmission of information.
- the signal delivery stations and the signal reception stations for transmitting information between the masts of an overhead line are connected to their earth cable.
- the earth rope of an overhead line initially serves as a lightning arrester and, according to the invention, is suitable for signal transmission.
- the signal delivery stations and the signal reception stations are inductively coupled to the earth rope, for example. In this way, interference-free signal transmission is ensured.
- the use of the earth rope as a transmission line may be surprising at first. This is because the earth rope running at the top of the masts is conductively connected to each mast in order to be earthed at these points.
- the masts themselves represent impedances that do not lead to a complete derivation to earth, especially with higher frequency information. Rather, the earth rope and the masts form impedance networks in chain form, which can be characterized by a ⁇ or T-shaped equivalent circuit diagram. Experiments have shown that a transmission of higher frequency information is actually possible in this way.
- a signal transmission path is particularly advantageous, which is formed redundantly twice, both by a radio connection and by cabling.
- the devices and systems arranged on a mast for monitoring require electrical energy for operation.
- This can be provided in different ways.
- the devices and systems are also inductively connected to the ground wire of the overhead line for energy supply. This is because equalizing currents always flow through the earth rope. According to the invention, these compensating currents can be used for the energy supply of the devices and systems.
- the above-mentioned solution is based on the knowledge that the asymmetry of the high-voltage lines in the earth rope produces compensating currents which can have a considerable current. If this compensating current is coupled out inductively, one can draw enough power to supply the transmission devices. The transmission devices are thereby independent of an external supply, such as solar cells or the like.
- One way of decoupling the compensating current for obtaining the supply voltage from the earth rope at the desired point can be that the earth rope is surrounded at this point by a magnetic hollow body which carries a secondary winding.
- the hollow body can, for example, in the manner of a transformer, consist of a U part and an I part placed against the legs.
- the secondary winding is expediently arranged on the I part.
- the U-part and the I-part can be formed by transformer sheets in order to keep eddy current losses low.
- the earth rope acts as a primary winding.
- the current for supplying the devices can then be taken from the secondary winding.
- the transmission devices are attached to the masts, it is expedient to decouple the equalizing current of the earth rope on both earth rope sections starting from the mast in question.
- the information can be extracted and injected from the earth rope and into the earth rope in the same way as the compensation current is extracted.
- the hollow body can be provided with an additional secondary winding, by means of which the information can be coupled in and out.
- This additional secondary winding should expediently have a smaller number of turns than the first-mentioned secondary winding in order to make its inductance lower for the transmission of high frequency.
- This additional secondary winding is expediently connected to the device via a selective series resonance circuit. This series resonance circuit can then be tuned to the radio frequency to be transmitted.
- the energy supply can also be ensured via an inductive or capacitive connection with live conductors.
- solar cells are arranged on each mast of an overhead line, which supply the electrical energy for the devices and systems arranged on the mast.
- a photovoltaic battery-buffered energy supply is particularly suitable.
- energy supply does not require any additional lines which run from mast to mast.
- the evaluation units arranged on each mast encode the signals to be emitted.
- binary-coded information can be transmitted frequency-modulated to the signal receiving stations from the signal delivery stations.
- each mast has a code number.
- the masts can be selected in cyclical order.
- a mast station selection unit in the control center prevents premature switching to the next mast before the signals of a mast are registered.
- the advantage of the invention is that a large number of overhead line masts, which are widely distributed in a large area, can be monitored effectively with little use of personnel.
- the attempt by a violent perpetrator to damage a mast is immediately registered and localized. Measures to take the perpetrator at the crime scene or in the vicinity thereof can be initiated in good time when using the device according to the invention for monitoring masts of an overhead line.
- the invention provides effective, comprehensive protection of overhead lines for public energy supply.
- a structure-borne noise sensor 2 which is connected to an evaluation unit 3, is arranged on the upper section of the mast 1 as a sensor for a possible offender. With this system, structure-borne noise can be analyzed for its cause. It can be clearly seen whether actions are taken that can damage the mast 1.
- an infrared detector 4 which is also connected to the evaluation unit 3, is arranged as a second sensor in the upper section of the mast 1. Heat sources at the foot of the mast 1 are detected with the infrared detector 4. These heat sources are due, for example, to the use of tools. However, it is also possible to detect the presence of people with the infrared detector 4.
- a third sensor is provided by a sensor tube 5, which is arranged on the inner surface of a concrete shell 6, which surrounds a support 7 of the mast 1.
- Sensor hose 5 is also connected to evaluation unit 3 via a line (not shown).
- the steel lattice mast 1 is built with supports 7 on concrete foundations 8. In order to protect the mast 1 from attack from the ground to approximately a height of 5 meters, the steel lattice supports 7 are arranged comprising concrete shells 6. These are more resistant than the steel grid construction. In addition, damage to a concrete shell 6 is detected by means of a sensor hose 5.
- Further sensors can be installed on the mast 1.
- the evaluation unit 3 is connected to a transmitter 10 via an amplifier 9. If signals indicating an assassination are supplied to the evaluation unit 3 by the sensors 2, 4, 5, a coded signal is emitted from there to the transmitter 10.
- the signals are recorded in a monitoring center 11 with a receiver 12 and fed to an alarm device 13.
- the personnel in the monitoring center 11 immediately recognize which mast is affected on the basis of the coding. Countermeasures are then initiated immediately. So that the transmitter 10 manages with the lowest possible output power, a receiver 14 is also arranged on the mast 1 and is connected to the transmitter 10 via an amplifier 15.
- the receiver 14 on the mast 1 receives signals from neighboring masts, which are then forwarded by the transmitter 10.
- the transmitter 10 on the mast 1 no longer has to reach the receiver 12 of the monitoring center 11 directly, but only receivers of other masts.
- the information from the evaluation unit 3 can also be transmitted wirelessly via the transmitter 10 via a line attached to the masts of the overhead line is.
- An inductive coupling of the output of the evaluation unit 3 to the earth cable 16, which connects the tips of the masts to one another as lightning protection, is also possible.
- the alarm transmitter 13 of the monitoring center 11 must also be coupled to the line, for example to the earth cable 16, just like the evaluation unit 3.
- a carrier which carries solar cells 17 is arranged on the tip of the mast 1.
- the solar cells 17 are connected to the various sensors 2, 4 and 5, to the evaluation unit 3, the transmitter 10, the receiver 14 and to the amplifiers 9 and 15 via supply lines (not shown).
- supply lines not shown.
- the devices and systems on the mast 1 can be supplied with energy by inductive or capacitive coupling to an overhead line or by inductive coupling to the earth cable 16.
- a steel lattice tower 1 for an overhead line has four supports 7 which are connected to concrete foundations 8 anchored in the ground. Each of these four supports 7 are constructed in the same way and are protected in the same way by protective devices against external influences. In FIG 2, therefore, only one support 7 of the steel lattice mast 1 is shown. In cross section, it has two legs arranged at an angle of 90 ° to one another. Several cross struts extend from the support 7, through which the support 7 is connected to an adjacent support.
- a protective device consists of two prefabricated shells 103 and 104 made of reinforced concrete.
- the shells 103 and 104 together comprise the support 7.
- the first shell 103 comprises two thirds and the second shell 104 a third of the circumference of the support 7.
- Both shells 103 and 104 are on the Foundation 8 of the support 7 supported. Openings for transverse struts of the support 7 in the shells 103 and 104 are to be provided in the region of the abutting edges 105. Due to the arrangement of the cross struts on the support 7 and the size ratio of the two shells 103 and 104, all cross struts are guided through the shells 103 and 104 in the region of the abutting edges 105.
- the shells 103 and 104 are firmly connected to one another by threaded rods 107 provided with nuts.
- the support 7 is coated with bitumen within the protective device.
- a rubber layer 100 is glued to the bitumen layer.
- Prefabricated wire grids 108 are arranged on the inner surface of the two shells 103 and 104 and hold electrical lines. These lines are electrically connected to a signal transmitter, for example to the transmitter 10 in FIG. 1. If one of the lines on a wire grid 108 is damaged, the signal transmitter is activated.
- the remaining space 109 within the two shells 103 and 104 is filled with concrete, in which reinforcing steel is located.
- the entire protective device is simple and inexpensive to manufacture and assemble and reliably protects the support 7 of the steel lattice mast 1 against external influences.
- a largely similar protective device according to FIG. 3 has shells 103 and 104, which are made thinner than usual in the area of the abutting edges 102. This makes openings for transverse struts in the shells 103 and 104 in the area of the abutting edges 102 particularly easy when mounted on the mast 1 to attach. After the installation of the two shells 103 and 104, the thinned areas were reinforced with reinforcing steel 106.
- the mast shown in FIG. 4 carries six high-voltage overhead lines with three-phase phases R, S and T on insulators. At the top of the mast there is an earth cable 16 which runs parallel to the high-voltage lines and is conductively connected to the mast.
- FIG 5 shows another mast which carries only three high-voltage overhead lines on insulators which carry different three-phase phases R, S, T.
- the earth rope 16 is again guided over the top of the mast.
- the earth rope 16 serves as a lightning rod. Because of the asymmetrical arrangement of the high-voltage overhead lines carrying various three-phase phases, 16 compensating currents are induced in the earth rope, which is made of metal, preferably steel, and which flow down to the earth via the masts.
- FIG. 6 shows two masts 1, 200, to each of which a device 203 is attached.
- This device can be, for example, an amplifier with a sound detector.
- the sound detector responds, for example, when sawing on its mast.
- the earth rope 16 is surrounded on both sides of the connection point, at which it sits on a mast, by a hollow body 204, which consists of magnetically conductive material.
- Each hollow body 204 has two secondary windings (not visible in FIG. 6) which are connected to the device 203.
- a supply current for the device 203 is derived from the one secondary winding. Via the other secondary winding, information signals are injected into or out of the earth rope 16.
- FIG. 7 shows the hollow body 204 in more detail. It consists of a U-part 205 and an I-part 206 placed against its leg.
- the U-part 205 and the I-part 206 are formed from transformer sheets in order to avoid eddy current losses.
- a supply current for the device 203 is derived from the first-mentioned secondary winding 207. This low-frequency supply current is due to the compensating current flowing in the earth rope 16.
- the second secondary winding 208 serves to couple information signals into and out of the earth rope 16 or from the earth rope 16.
- Information signals can be generated, for example, by the detector located in the device 203. It is also possible that the device 203 only serves to amplify information signals which are generated by another device 203 on a different mast.
- the device 203 contains a series resonance circuit 209 which is selectively tuned to the high frequency of the information signals.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung von Masten einer Freileitung, um Sabotageakte zu verhindern.
- Freileitungen für die Versorgung mit elektrischer Energie sind in der Regel durch Maste gestüzt, die in Stahlgitterbauweise ausgeführt sind. Ein derartiger Stahlgittermast ruht auf bis zu vier Stützen, die mit im Boden verankerten Betonfundamenten verbunden sind.
- In letzter Zeit werden vermehrt Anschläge auf die Strommasten der Elektrizitätsversorgungsunternehmen (EVU) ausgeübt. Unter Strommasten werden hier wie auch im folgenden vor allem Hochspannungsmasten verstanden; es können aber auch Mittelspannungsmasten betroffen sein. Meistens werden die Strommasten angesägt, so daß sie einstürzen. Es sind auch Sprengstoffattentate bekanntgeworden, und in letzter Zeit wurde von einem Fall berichtet (Ober-Roden), bei dem ein Mast in eine zum Umstürzen ausreichende Schräglage mit einem oder mehreren Stahlseilen gebracht wurde, welche von im Boden verankerten Winden aufgewickelt wurden. Auf jeden Fall werden durch das Strommast-Umstürzen ganz erhebliche Schäden verursacht, die pro Mast etwa bei DM 100.000,-- liegen, hinzu kommen noch die Folgeschäden in Form von Personen- oder Sachschäden einschließlich der Stromausfallkosten.
- Daher ist es erforderlich, Freileitungsmaste vor Zerstörungen durch gewalttätige Kriminelle zu schützen. Eine Überwachung durch Personal ist aber nicht durchführbar, da der weitaus größte Teil aller vorhandenen Freileitungsmaste außerhalb bebauter Gebiete steht. Die sehr große Anzahl vorhandener Freileitungsmaste würde einen sehr großen Personalbedarf zur Folge haben.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Überwachung von Masten einer Freileitung zu entwickeln, die mit wenig Personal zu betreiben ist. Ein Angriff soll schnell und zuverlässig automatisch erkannt und geortet werden, so daß noch bevor ein großer Schaden entstehen kann, die Täter noch am Tatort festgenommen werden können.
- Eine Überwachungsschaltung zum Schutz von Freileitungsmasten ist aus der DE-OS 31 25 981 bekannt. Dort werden mechanische Erschütterungen mit piezoelektrischen Wandlern gemessen. Nach einer Auswertung erfolgt eine Alarmmeldung über eine Antenne. Mit der bekannten Einrichtung wird nur Körperschall gemessen. Außerdem muß von jedem einzelnen Mast aus über eine Antenne eine Zentrale erreichbar sein. Das erfordert einerseits eine hohe Sendeleistung und, um gegenseitige Störungen zu vermeiden, eine große Anzahl verschiedener Sendefrequenzen.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu entwickeln, die nicht ausschließlich nur Körperschall detektiert. Darüber hinaus soll eine Übertragung von Informationen an eine Zentrale stets zuverlässig und mit einfachen Mitteln durchführbar sein.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an jedem Mast mindestens ein Sensor zum Detektieren von Erschütterungen oder Bewegungen angeordnet ist, daß mit den an einem Mast angeordneten Sensoren eine Auswerteeinheit verbunden ist, die über eine Verstärkereinheit mit einer am Mast angeordneten Signalabgabestation für codierte Signale in Verbindung steht, daß zum Empfang von Signalen der Signalabgabestationen anderer Maste an einem Mast eine Signalempfangsstation angeordnet ist und daß diese Signalempfangsstation über eine Verstärkereinheit mit einer am selben Mast angeordneten Signalabgabestation in Verbindung steht und daß eine zentrale Signalempfangsstation, die mit einem Alarmgeber verbunden ist, in einer Überwachungszentrale angeordnet ist wie in Anspruch 1 definiert
Geeignete Sensoren am Mast in Verbindung mit einer Auswerteeinheit lassen erkennen, ob ein Angriff durchgeführt wird. Nur, falls eine Gefährdung des Mastes droht, wird von der Auswerteeinheit die Signalabgabestation am Mast aktiviert. Das abgegebene Signal wird dann in der Überwachungszentrale empfangen. Von dort aus wird daraufhin der Einsatz von Sicherheitskräften veranlaßt. - Da von jedem Mast, ausgelöst durch die Auswerteeinheit bei Bedarf, ein codiertes Signal ausgeht, ist in der Überwachungszentrale sofort zu erkennen, welcher Mast betroffen ist.
- An einigen oder an allen Masten sind zusätzlich Signalempfangsstationen angeordnet. Eine derartige Signalempfangsstation steht über eine Verstärkereinheit mit der am selben Mast angeordneten Signalabgabestation in Verbindung. Signale, die von einem anderen Mast kommen, werden empfangen, verstärkt und wieder abgesendet. Damit wird der Vorteil erzielt, daß die Reichweite der vom attackierten Mast abgesendeten Signale die Distanz bis zur Überwachungszentrale nicht direkt zu überbrücken braucht. Die Reichweite einer Signalabgabestation muß nur so bemessen sein, daß das abgegebene Signal die nächste an einem Mast angeordnete Signalempfangsstation erreicht. Damit kommt man vorteilhaft mit einer geringen Ausgangsleistung der Signalabgabestationen aus. Außerdem wird durch das Weiterreichen der Signale von einem Mast zum anderen die Gefahr, daß ein Signal in der Überwachungszentrale nicht ankommt, weitgehend ausgeschlossen. Alle zu übermittelnden Signale, die aus einer bestimmten Richtung kommen, treffen in der Überwachungszentrale nacheinander ein. Daher sind sie optimal zu erfassen.
- Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß eine zuverlässige Überwachung von Freileitungsmasten mit wenig Personal durchführbar ist. Außer den Sicherheitskräften ist nur Personal in der Überwachungszentrale erforderlich. Derartige Überwachungszentralen können für ein großes Gebiet zuständig sein, so daß der Personalbedarf gering bleibt.
- Die Signalabgabestationen sind beispielsweise jeweils im Bereich der Mastspitze angeordnet. In der Überwachungszentrale werden die ankommenden Signale dann beispielsweise mit einem Oszillograph dargestellt.
- Die Ausgangsleistung einer Signalabgabestation an einem Mast ist beispielsweise so gewählt, daß eine Signalübermittlung an die benachbarten und an die übernächsten Signalempfangsstationen gewährleistet ist. Damit wird der Vorteil erzielt, daß nach Ausfall einer Station stets die übernächste Empfangsstation erreicht wird. Die Übermittlungskette von Mast zu Mast bleibt also selbst beim Ausfall einer Maststation erhalten.
- Die Signalübertragung von benachbarten Signalabgabestationen aus erfolgt beispielsweise mit unterschiedlichen Übertragungsfrequenzen. Dadurch wird eine gegenseitige Störung der einzelnen Übertragungsabschnitte in der Übermittlungskette vermieden.
- An einem zu überwachenden Mast sind Sensoren verschiedener Art einsetzbar. Auch eine Kombination mehrerer Sensoren, die verschiedenartig arbeiten, ist einsetzbar.
- Ein Sensor an einem Mast besteht beispielsweise aus einem oder mehreren gekoppelten Körperschallaufnehmern in sturm-, wasser-und brandgeschützter Ausführung. Körperschall wird in metallischen Strukturen leicht über große Wegstrecken übertragen und ist mit piezoelektrischen Aufnehmern, sogenannten Körperschallsensoren, auf einfache Weise zu detektieren. Mit Körperschall-Überwachungssystemen, KÜS genannt, die zur Überwachung von Primärkreiskomponenten in Kernkraftwerken installiert sind, wurde bereits erkannt, daß man Geräusche, die beispielsweise bei Schweißarbeiten entstehen, sehr deutlich von Geräuschen, die z.B. bei Schraubarbeiten entstehen, unterscheiden kann.
- Entsprechend ist mit dem erfindungsgemäßen Einsatz von Körperschallaufnehmern zur Überwachung von Masten einer Freileitung in der Auswerteeinheit aus Signalmustern des Körperschallsignales die Ursache des Körperschalles abzuleiten. Dazu wird ein Vergleich gemessener Signalmuster mit bekannten Signalmustern durchgeführt. Hiermit wird der Vorteil erzielt, daß Geräusche, die für einen Sabotageakt typisch sind, eindeutig zu erkennen sind. Beispielsweise ist ein Sägegeräusch eindeutig von einem unschädlichen Klopfgeräusch zu unterscheiden.
- Bei der Verwendung von Körperschallaufnehmern wird die Auswerteeinheit am Mast so betrieben, daß nur Geräusche, die einen natürlichen Hintergrundpegel übersteigen, auf ihre Ursache hin untersucht werden. Dadurch werden Fehlalarme durch natürliche Hintergrundgeräusche, wie z.B. dem Windgeräusch, weitgehend vermieden.
- Nachdem das Eintreffen eines codierten Signales in der Überwachungszentrale anzeigt, daß die Körperschallaufnehmer an einem bestimmten Mast ansprechen, wird beispielsweise noch vor dem Auslösen eines Alarmes ein gezieltes Abhören der Signale, die von diesem Mast kommen, durchgeführt. Erst wenn die Analyse dieser Signale ergibt, daß es sich um beispielsweise ein Sägeräusch handelt, wird Alarm ausgelöst. Durch die geschilderte Vorgehensweise, werden Fehlalarme weitgehend ausgeschlossen.
- Beispielsweise sind mindestens zwei Körperschallaufnehmer mit zueinander parallelen Signalwegen zur nachgeschalteten Auswerteeinheit vorgesehen. Ihre Signale steuern die Auswerteeinheit im Sinne einer Oder-Bedingung.
- Nach einem anderen Beispiel sind die Sensoren an den Masten Infrarotdetektoren. Diese geben beim Vorhandensein von wärmeabgebenden Maschinen ein Signal ab. Empfindliche Infrarotdetektoren sind auch in der Lage, die Anwesenheit von Personen am Fuß des Mastes sicher zu erkennen. In diesem Fall ist aber zur Vermeidung von Fehlalarmen eine Kombination des Infrarotdetektors mit einem auf einem anderen Prinzip beruhenden Detektor erforderlich.
- Der am Mast angeordnete Sensor kann auch eine Fernsehkamera sein.
- Nach einem anderen Beispiel weist der Sensor einen Draht oder einen Schlauch auf, der am Mast so angeordnet ist, daß er bei einem Angriff auf den Mast beschädigt wird. In diesem Fall wird ein Signal an die Signalabgabestation des Mastes gegeben.
- Ein solcher Sensordraht ist beispielsweise die Innenoberfläche einer Betonhülle überspannend auf dieser angeordnet. Die Betonhülle umfaßt dabei eine Stütze an einem Mast.
- Freileitungen für die Versorgung mit elektrischer Energie sind in der Regel durch Maste gestützt, die in Stahlgitterbauweise ausgeführt sind. Ein derartiger Stahlgittermast ruht auf bis zu vier Stützen, die mit im Boden verankerten Betonfundamenten verbunden sind. Nur in Ausnahmefällen ragen die Fundamente mehrere Meter aus dem Boden heraus. In der Regel schließen die Fundamente mit dem umgebenden Gelände ab oder enden weniger als 1 m über dem Niveau des umgebenden Geländes.
- Bei fast allen Freileitungsmasten ist die Stahlgitterkonstruktion leicht erreichbar. Um die Stahlgitterkonstruktion vor Einwirkungen von außen zu schützen, ist es daher notwendig, die vorhandenen Freileitungsmasten nachzurüsten.
- Freileitungsmaste stehen in der Regel in schwer zugänglichem Gelände. Das gilt insbesondere für schwere Transportmittel.
- Es ist daher die Aufgabe gestellt, eine Schutzvorrichtung für einen Stahlgittermast zu entwickeln, die auf einfache Weise mit kleinem technischen Aufwand zu transportieren und zu montieren ist.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf dem Fundament einer jeden Stütze des Stahlgittermastes abgestützt vorgefertigte Schalen die Stütze umfassend zusammengefügt sind und daß der Raum innerhalb der zusammengefügten Schalen mit einem aushärtenden Material angefüllt ist.
- Durch die Verwendung vorgefertigter Schalen wird der Vorteil erzielt, daß die Fertigung der Schutzvorrichtung wenigstens teilweise fabrikmäßig erfolgt. Die Dimensionierung der Schalen ist der Form eines Stahlgittermastes angepaßt. Die vorgefertigten Schalen sind relativ leicht und können einzeln auf einem kleinen Fahrzeug zum Bestimmungsort transportiert werden. Auch das Anbringen der Schalen am Stahlgittermast erfolgt mit wenigen leichten technischen Hilfsmitteln. Das nach Montage der Schalen vorgesehene Anfüllen mit aushärtendem Material erfordert nur wenige technische Hilfsmittel. In der Regel reicht eine Pumpe aus. Das aushärtende Material ist über eine längere Zeitspanne zu verarbeiten. Es ist nicht erforderlich, eine große Materialmenge gleichzeitig anzuliefern. Vielmehr reicht es aus, wenn das aushärtende Material mit kleinen Transportern nacheinander angeliefert wird. Auch eine Herstellung des aushärtenden Materials am Verwendungsort ist möglich.
- Es wird der Vorteil erzielt, daß eine große Anzahl Freileitungsmaste mit geringem technischen Aufwand schnell und kostengünstig gegen Einwirkungen von außen zu schützen sind.
- Die Stütze umfassend sind beispielsweise zwei Schalen zusammengefügt, wobei die erste Schale zwei Drittel und die zweite Schale ein Drittel des Umfangs der Stütze umfaßt. Bei dieser Aufteilung sind die Schalen an die übliche Anordnung der Querstreben an einem Stahlgittermast angepaßt. Einkerbungen für die Querstreben sind im Bereich der Stoßkanten in den Schalen anzubringen.
- Beispielsweise sind die vorgefertigten Schalen im Bereich der Stoßkanten, an denen sie zusammenzufügen sind, dünner als sonst. Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß während der Montage am Mast auf einfache Weise Öffnungen für die Querstreben des Mastes in den vorgefertigten Schalen anzubringen sind. Nach der Anordnung der Schalen am Mast wird der dünnere Bereich noch vor dem Einfüllen des aushärtenden Materials verstärkt.
- Die Schalen bestehen beispielsweise aus armiertem Beton, der die gewünschte Festigkeit hat und fabrikmäßig schnell und kostengünstig zu verarbeiten ist.
- In der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung sind die vorgefertigten Schalen beispielsweise durch den Raum zwischen den Schalen durchdringende mit Muttern versehene Gewindestangen miteinander verbunden. Spannschlösser gewähren eine stabile Verbindung.
- Zur Verstärkung des im Bereich der Querstreben zunächst dünneren Bereiches der vorgefertigten Schalen eignet sich Armierungsstahl.
- Ein zum Anfüllen des Raumes innerhalb der zusammengefügten Schalen geeignetes aushärtendes Material ist Beton, der mit Armierungsstahl verstärkt sein kann. Beton ist hinsichtlich der Festigkeit, der Handhabung und der Kosten ein für eine gegen Einwirkungen von außen widerstandsfähige Ummantelung geeigenetes Material. Es sind jedoch auch andere aushärtende Materialien einsetzbar.
- Beispielsweise ist der Teil des Stahlgittermastes, der von aushärtendem Material eingeschlossen ist, zuvor mit Bitumen beschichtet. Dadurch wird die Stahlgitterkonstruktion vor Korrosion geschützt.
- Der Stahlgittermast kann unter dem aushärtenden Material mit einer Gummischicht überzogen sein. Diese Gummischicht ist z.B. mit dem Bitumen der Bitumenschicht aufgeklebt. Durch die Gummischicht wird der Mast beim Einfüllen von aushärtendem Material, beispielsweise von Beton, in die montierten Schalen schützend umschlossen.
- Gleichartige zusammengefügte und mit aushärtendem Material gefüllte vorgefertigte Schalen sind bei entsprechender Dimensionierung auch an den Hauptquerstreben eines Stahlgittermastes, die von einer Stütze ausgehen, einsetzbar. Diese Schalen sind formschlüssig mit den Schalen, die die Stütze umfassen, verbunden.
- Mit der geschilderten Schutzvorrichtung für einen Stahlgittermast wird der Vorteil erzielt, daß ein Stahlgittermast auch in schlecht zugänglichem Gelände schnell und zuverlässig und gleichzeitig mit geringem technischem Aufwand und kostengünstig gegen Einwirkungen von außen widerstandsfähig zu machen ist.
- Mit Betonschalen allein werden die Maststützen bereits vor Zerstörungsversuchen geschützt. Eine Überwachung ist gegeben, da bei einer gewaltsamen Zerstörung der Betonschale stets auch der Sensordraht durchtrennt und dadurch ein Signal abgegeben wird.
- Beispielsweise sind auf der Innenoberfläche vorgefertigter Schalen elektrische Leitungen angeordnet, die mit dem Alarmgeber in Verbindung stehen. Dieser Alarmgeber löst Alarm aus, falls eine der Leitungen verletzt wird. Hiermit wird der Vorteil erzielt, daß eine Beschädigung der Schutzvorrichtung sofort erkennbar ist, noch bevor der Stahlgittermast beschädigt werden kann.
- Die elektrischen Leitungen sind beispielsweise an vorgefertigten Drahtgittern angeordnet, was ihre Montage vereinfacht. Die Drahtgitter sind auch bereits bei der Herstellung der vorgefertigten Schalen montierbar.
- Vorteilhaft ist, an einem Mast mindestens zwei in ihrer Funktionsweise unterschiedliche Sensoren anzuordnen. Damit wird die Zuverlässigkeit der Überwachung erheblich verbessert. Schon durch die Verwendung von zwei gleichartigen Sensoren wird ein Defekt in einem der Sensoren kompensiert. Zwei unterschiedliche Sensoren aber ergänzen sich und erzielen stets eine hohe Zuverlässigkeit. Fehlalarme sind weitgehend ausgeschlossen. Beispielsweise ist stets von einem Sabotageakt auszugehen, falls ein Körperschallaufnehmer ein Sägegeräusch detektiert und gleichzeitig ein Infrarotdetektor die Anwesenheit einer Person am Fuß des Mastes meldet.
- Zur Nachrichtenübermittlung der codierten Signale von der Signalabgabestation eines Mastes zur Signalempfangsstation in der Überwachungszentrale oder zu einer Signalempfangsstation an einem anderen Mast, stehen mehrere verschiedenartige Übermittlungswege bereit. Die Nachrichtenübermittlung erfolgt erfindungsgemäß entweder drahtlos oder leitungsgebunden. Zur drahtlosen Übermittlung sind die Signalabgabestationen als Sender und die Signalempfangsstationen als Empfänger für beispielsweise Funk, Infrarot oder Ultraschallsignale ausgebildet. Ultraschallsender und Ultraschallempfänger sind zur Ultraschallübertragung auch beispielsweise mit einer vorhandenen Leitung, dem Erdseil oder einem Phasenleiter der Freileitung verbunden.
- Zur leitungsgebundenen Informationsübermittlung sind die Signalabgabestationen mit Signalempfangsstationen z.B. durch eine zusätzliche Leitung verbunden, die in vom Boden nicht erreichbarer Höhe von den Masten gehalten ist. Diese zusätzliche Leitung ist beispielsweise ein Lichtwellenleiter, der besonders für die Informationsübermittlung geeignet ist.
- Nach einem anderen Beispiel sind die Signalabgabestationen und die Signalempfangsstationen zur Informationsübermittlung zwischen den Masten einer Freileitung mit deren Erdseil verbunden. Das Erdseil einer Freileitung dient zunächst als Blitzableiter und ist erfindungsgemäß zur Signalübertragung geeignet. An das Erdseil sind die Signalabgabestationen und die Signalempfangsstationen beispielsweise induktiv angekoppelt. Auf diese Weise wird eine störungsfreie Signalübertragung sichergestellt.
- Es ist bekannt, Telefongespräche über Hochspannungs-Freileitungen zu führen. Das Problem besteht hierbei in der Regel im Ein- und Auskoppeln der Schwachstromsignale und in der Vermeidung von Überschlägen. Damit letztere vermieden werden, muß ein genügender Abstand zu der Hochspannungsleitung gehalten werden.
- Die Verwendung des Erdseiles als Übertragungsleitung mag zunächst überraschen. Dies deshalb, weil das an der Spitze der Masten laufende Erdseil an jedem Mast mit diesem leitend verbunden ist, um an diesen Punkten geerdet zu werden. Die Masten selber stellen jedoch Impedanzen dar, die insbesondere bei höher frequenten Informationen keine vollständige Ableitung zur Erde bewirken. Vielmehr bilden das Erdseil und die Masten Impedanznetzwerke in Kettenform, die durch ein π- oder T-förmiges Ersatzschaltbild gekennzeichnet werden können. Versuche haben ergeben, daß eine Übertragung von höher frequenten Informationen auf diese Weise tatsächlich möglich ist.
- Besonders vorteilhaft ist eine Signalübertragungsstrecke, die zweifach redundant, sowohl durch eine Funkverbindung als auch durch eine Verkabelung, gebildet ist.
- Die an einem Mast zur Überwachung angeordneten Geräte und Systeme, wie Sensoren, Auswerteeinheit, Verstärkereinheit, Signalabgabestation und Signalempfangsstation benötigen zum Betrieb elektrische Energie. Diese kann auf verschiedene Weise bereitgestellt sein. Beispielsweise sind die Geräte und Systeme auch zur Energieversorgung induktiv mit dem Erdseil der Freileitung verbunden. Das Erdseil wird nämlich stets von Ausgleichsströmen durchflossen. Diese Ausgleichsströme sind erfindungsgemäß für die Energieversorgung der Geräte und Systeme nutzbar.
- Der vorstehend erwähnten Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß durch die Unsymmetrie der Hochspannungsleitungen im Erdseil Ausgleichsströme erzeugt werden, die eine beachtliche Stromstärke haben können. Wenn dieser Ausgleichsstrom induktiv ausgekoppelt wird, so kann man genügend Leistung zur Versorgung der Übertragungsgeräte entnehmen. Die Übertragungsgeräte werden dadurch von einer externen Versorgung, wie beispielsweise Solarzellen oder dergleichen unabhängig.
- Eine Möglichkeit, um an der gewünschten Stelle aus dem Erdseil den Ausgleichsstrom zur Gewinnung der Versorgungsspannung auszukoppeln, kann darin bestehen, daß das Erdseil an dieser Stelle von einem magnetischen Hohlkörper umgeben wird, der eine Sekundärwicklung trägt. Der Hohlkörper kann beispielsweise nach Art eines Transformators aus einem U-Teil und einem gegen die Schenkel gesetzten I-Teil bestehen. Die Sekundärwicklung wird zweckmäßigerweise auf dem I-Teil angeordnet. Der U-Teil und der I-Teil können von Transformator-Blechen gebildet sein, um Wirbelstromverluste gering zu halten.
- Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wirkt das Erdseil als Primärwicklung. Der Sekundärwicklung kann dann der Strom zur Versorgung der Geräte entnommen werden.
- Wenn die Übertragungsgeräte an den Masten befestigt sind, so wird zweckmäßigerweise eine Auskopplung des Ausgleichsstromes des Erdseiles an beiden von dem betreffenden Mast ausgehenden Erdseilabschnitten vorgenommen.
- Das Aus- und Einkoppeln der Information aus dem Erdseil und in das Erdseil kann auf dem gleichen Wege erfolgen, wie das Auskoppeln des Ausgleichsstromes. Der Hohlkörper kann dazu mit einer zusätzlichen Sekundärwicklung versehen werden, mittels welcher die Information ein- und ausgekoppelt werden kann. Diese zusätzliche Sekundärwicklung sollte zweckmäßigerweise eine geringere Windungszahl als die erstgenannte Sekundärwicklung haben, um ihre Induktivität für die Übertragung von Hochfrequenz geringer zu machen. Zweckmäßigerweise wird diese zusätzliche Sekundärwicklung über einen selektiven Serienresonanzkreis mit dem Gerät verbunden. Dieser Serienresonanzkreis kann dann auf die zu übertragende Hochfrequenz abgestimmt werden.
- Die Energieversorgung kann auch über eine induktive oder kapazitive Verbindung mit spannungsführenden Leitern gewährleistet sein. Nach einem weiteren Beispiel sind auf jedem Mast einer Freileitung Solarzellen angeordnet, die die elektrische Energie für die am Mast angeordneten Geräte und Systeme liefern.
- Besonders geeignet ist eine photo-voltaische akkugepufferte Energieversorgung.
- Für die Energieversorgung kommt man erfindungsgemäß ohne zusätzliche Leitungen aus, die von Mast zu Mast verlaufen.
- Die an jedem Mast angeordneten Auswerteeinheiten nehmen eine Codierung der abzugebenden Signale vor. Beispielsweise sind von den Signalabgabestationen aus binärcodierte Informationen frequenzmoduliert an die Signalempfangsstationen übertragbar.
- Damit wird der Vorteil erzielt, daß bei einer Übertragung der Signale über einen Übertragungsweg in der zentralen Signalempfangsstation anhand der Codierung eindeutig festzustellen ist, von welchem Mast das Signal kommt. Folglich ist der Ort der Gewalteinwirkung sofort auf einfache Weise zu lokalisieren.
- Beispielsweise hat jeder Mast eine Code-Nummer. Die Maste sind so in zyklischer Folge anwählbar. Eine Maststation-Anwahleinheit in der Zentrale verhindert ein vorzeitiges Weiterschalten zum nächsten Mast, bevor die Signale eines Mastes registriert sind.
- Mit der Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzielt, daß eine große Anzahl von Freileitungsmasten, die weiträumig in einem großen Gebiet verteilt stehen, mit wenig Personaleinsatz wirkungsvoll zu überwachen ist. Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung wird bereits der Versuch eines Gewalttäters einen Mast zu beschädigen, sofort registriert und lokalisiert. Maßnahmen zum Ergreifen des Täters am Tatort oder in dessen Nähe können bei Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Überwachung von Masten einer Freileitung rechtzeitig eingeleitet werden. Mit der Erfindung ist ein wirksamer, umfassender Schutz von Freileitungen der öffentlichen Energieversorgung gegeben.
- Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert:
- FIG 1
- zeigt einen Mast einer Freileitung, der zum Verhindern von Sabotageakten mit einer Überwachungseinrichtung ausgestattet ist; die Figur zeigt außerdem eine zentrale Empfangsstation für Signale der Überwachungseinrichtung.
- FIG 2
- zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Schutzvorrichtung, die eine Stütze eines Stahlgittermastes umfaßt, wobei die Schalen gleichmäßig dick sind.
- FIG 3
- zeigt eine ähnliche Schutzvorrichtung mit im Bereich der Stoßkanten dünner ausgebildeten Schalen.
- FIG 4
- zeigt einen ersten Mast für eine Hochspannungs-Freileitung.
- FIG 5
- zeigt einen zweiten Mast für eine Hochspannungs-Freileitung.
- FIG 6
- zeigt zwei Masten einer Hochspannungs-Freileitung mit Erdseil (wobei die Hochspannungsleitungen der Einfachheit halber weggelassen sind).
- FIG 7
- zeigt eine Vorrichtung zur Auskopplung von Energie aus dem Erdseil zwecks Erzeugung einer Versorgungsspannung sowie zum Ein- und Auskoppeln von Informationssignalen.
- Ein Mast 1, der Teil einer Freileitung ist, ist nach FIG 1 zum Verhindern von Sabotageakten mit verschiedenartigen Schutz- und Überwachungseinrichtungen ausgestattet. Als Sensor ist für einen möglichen Täter unerreichbar, am oberen Abschnitt des Mastes 1 ein Körperschallaufnehmer 2 angeordnet, der mit einer Auswerteeinheit 3 verbunden ist. Mit diesem System sind Körperschallgeräusche auf ihre Ursache hin analysierbar. Es ist eindeutig zu erkennen, ob Handlungen vorgenommen werden, die den Mast 1 beschädigen können. Ergänzend ist als zweiter Sensor im oberen Abschnitt des Mastes 1 ein Infrarotdetektor 4 angeordnet, der ebenfalls mit der Auswerteeinheit 3 in Verbindung steht. Mit dem Infrarotdetektor 4 werden Wärmequellen am Fuß des Mastes 1 erkannt. Diese Wärmequellen sind beispielsweise auf den Gebrauch von Werkzeugen zurückzuführen. Es ist aber auch möglich, mit dem Infrarotdetektor 4 die Anwesenheit von Personen zu erkennen. Der Körperschallaufnehmer 2 und der Infrarotdetektor 4 ergänzen sich darin, Maßnahmen, die darauf gerichtet sind, den Mast 1 zu beschädigen, sicher zu erkennen. Fehlmeldungen werden weitgehend ausgeschlossen. Ein dritter Sensor ist durch einen Sensorschlauch 5 gegeben, der auf der Innenoberfläche einer Betonschale 6 angeordnet ist, die eine Stütze 7 des Mastes 1 umschließt. Auch der Sensorschlauch 5 steht über eine nichtdargestellte Leitung mit der Auswerteeinheit 3 in Verbindung. Der in Stahlgitterbauweise erstellte Mast 1 steht mit Stützen 7 auf Betonfundamenten 8. Um den Mast 1 vom Boden bis ungefähr in eine Höhe von 5 Metern vor Angriffen zu schützen, sind die Stahlgitterstützen 7 umfassend Betonschalen 6 angeordnet. Diese sind widerstandsfähiger als die Stahlgitterkonstruktion. Darüber hinaus wird eine Beschädigung einer Betonschale 6 mittels eines Sensorschlauches 5 erkannt. Am Mast 1 können noch weitere nicht dargestellte Sensoren, beispielsweise eine Fernsehkamera, installiert sein. Die Auswerteeinheit 3 ist über einen Verstärker 9 mit einem Sender 10 verbunden. Falls von den Sensoren 2,4,5 auf ein Attentat hinweisende Signale der Auswerteeinheit 3 zugeführt werden, wird von dort ein codiertes Signal an den Sender 10 abgegeben. Die Signale werden in einer Überwachungszentrale 11 mit einem Empfänger 12 aufgenommen und einem Alarmgeber 13 zugeführt. Das Personal in der Überwachungszentrale 11 erkennt aufgrund der Codierung sofort welcher Mast betroffen ist. Gegenmaßnahmen werden dann unverzüglich eingeleitet. Damit der Sender 10 mit einer möglichst geringen Ausgangsleistung auskommt, ist auf dem Mast 1 auch ein Empfänger 14 angeordnet, der über einen Verstärker 15 mit dem Sender 10 in Verbindung steht.
- Der Empfänger 14 auf dem Mast 1 empfängt Signale benachbarter Maste, die dann vom Sender 10 weitergeleitet werden. Der Sender 10 auf dem Mast 1 muß also nicht mehr direkt den Empfänger 12 der Überwachungszentrale 11, sondern nur Empfänger anderer Maste erreichen. Die Informationen der Auswerteeinheit 3 können statt drahtlos über den Sender 10 auch über eine Leitung übertragen werden, die an den Masten der Freileitung angebracht ist. Auch eine induktive Ankopplung des Ausganges der Auswerteeinheit 3 an das Erdseil 16, das als Blitzschutz die Spitzen der Maste miteinander verbindet, ist möglich. Bei Einsatz der nicht dargestellten leitungsgebundenen Informationsübermittlung muß auch der Alarmgeber 13 der Überwachungszentrale 11 an die Leitung, beispielsweise an das Erdseil 16, genauso wie die Auswerteeinheit 3 angekoppelt sein. Zur Versorgung der am Mast 1 angeordneten Geräte und Systeme mit elektrischer Energie ist auf der Spitze des Mastes 1 ein Träger, der Solarzellen 17 trägt, angeordnet. Die Solarzellen 17 sind über nicht dargestellte Versorgungsleitungen mit den verschiedenen Sensoren 2, 4 und 5, mit der Auswerteeinheit 3, dem Sender 10, dem Empfänger 14 und mit den Verstärkern 9 und 15 verbunden. Statt durch Solarzellen 17 kann die Energieversorgung der Geräte und Systeme am Mast 1 durch eine induktive oder kapazitive Ankopplung an eine Freileitung oder durch eine induktive Ankopplung an das Erdseil 16 erfolgen.
- Ein Stahlgittermast 1 für eine Freileitung weist vier Stützen 7 auf, die mit im Boden verankerten Betonfundamenten 8 verbunden sind. Jede dieser vier Stützen 7 sind gleichartig konstruiert und werden auf gleiche Weise durch Schutzvorrichtungen vor Einwirkungen von außen geschützt. In der FIG 2 ist daher nur eine Stütze 7 des Stahlgittermastes 1 dargestellt. Sie weist im Querschnitt zwei in einem Winkel von 90° zueinander angeordnete Schenkel auf. Von der Stütze 7 gehen mehrere Querstreben aus, durch die die Stütze 7 mit einer benachbarten Stütze verbunden ist.
- Eine Schutzvorrichtung besteht aus zwei vorgefertigten Schalen 103 und 104 aus armiertem Beton. Die Schalen 103 und 104 umfassen zusammengefügt die Stütze 7. Dabei umfaßt die erste Schale 103 zwei Drittel und die zweite Schale 104 ein Drittel des Umfanges der Stütze 7. Beide Schalen 103 und 104 sind auf dem Fundament 8 der Stütze 7 abgestützt. Im Bereich der Stoßkanten 105 sind Öffnungen für Querstreben der Stütze 7 in den Schalen 103 und 104 anzubringen. Durch die Anordnung der Querstreben an der Stütze 7 und durch das Größenverhältnis der beiden Schalen 103 und 104 sind alle Querstreben im Bereich der Stoßkanten 105 durch die Schalen 103 und 104 hindurchgeführt. Die Schalen 103 und 104 sind durch mit Muttern versehene Gewindestangen 107 fest miteinander verbunden. Die Stütze 7 ist innerhalb der Schutzvorrichtung mit Bitumen beschichtet. Auf der Bitumenschicht ist eine Gummischicht 100 aufgeklebt. Auf der Innenoberfläche der beiden Schalen 103 und 104 sind vorgefertigte Drahtgitter 108 angeordnet, die elektrische Leitungen halten. Diese Leitungen sind mit einem Signalgeber, beispielsweise mit dem Sender 10 in FIG 1, elektrisch verbunden. Bei Verletzung von einer der Leitungen an einem Drahtgitter 108 wird der Signalgeber aktiviert. Der verbleibende Raum 109 innerhalb der beiden Schalen 103 und 104 ist mit Beton angefüllt, in dem sich Armierungsstahl befindet. Die gesamte Schutzvorrichtung ist einfach und kostengünstig herzustellen und zu montieren und schützt die Stütze 7 des Stahlgittermastes 1 zuverlässig vor Einwirkungen von außen.
- Eine weitgehend gleichartige Schutzvorrichtung nach FIG 3 weist Schalen 103 und 104 auf, die im Bereich der Stoßkanten 102 dünner ausgebildet sind als sonst. Dadurch sind Öffnungen für Querstreben in den Schalen 103 und 104 im Bereich der Stoßkanten 102 bei der Montage am Mast 1 besonders leicht anzubringen. Nach der Montage der beiden Schalen 103 und 104 sind die verdünnten Bereiche durch Armierungsstahl 106 verstärkt worden.
- Der in FIG 4 gezeigte Mast trägt an Isolatoren sechs Hochspannungs-Freileitungen mit den Drehstrom-Phasen R, S und T. Auf der Spitze des Mastes sitzt ein parallel zu den Hochspannungs-Leitungen verlaufendes Erdseil 16 auf, das leitend mit dem Mast verbunden ist.
- FIG 5 zeigt einen anderen Mast, der an Isolatoren nur drei Hochspannungs-Freileitungen trägt, die verschiedene Drehstromphasen R, S, T führen. Auch hier ist das Erdseil 16 wiederum über die Mastspitze geführt.
- Das Erdseil 16 dient als Blitzableiter. Wegen der unsymmetrischen Anordnung der verschiedene Drehstrom-Phasen führenden Hochspannungs-Freileitungen werden in dem aus Metall, vorzugsweise aus Stahl, bestehenden Erdseil 16 Ausgleichsströme induziert, die über die Masten zur Erde abfließen.
- FIG 6 zeigt zwei Masten 1, 200, an denen jeweils ein Gerät 203 befestigt ist. Dieses Gerät kann beispielsweise ein Verstärker mit Schalldetektor sein. Der Schalldetektor spricht beispielsweise dann an, wenn an seinem Mast gesägt wird.
- Das Erdseil 16 ist zu beiden Seiten der Verbindungsstelle, an dem es auf einem Mast aufsitzt, von einem Hohlkörper 204 umgeben, der aus magnetisch leitendem Material besteht. Jeder Hohlkörper 204 weist zwei (in FIG 6 nicht sichtbare) Sekundärwicklungen auf, die mit dem Gerät 203 verbunden sind. Von der einen Sekundärwicklung wird ein Versorgungsstrom für das Gerät 203 abgeleitet. Über die andere Sekundärwicklung werden Informationssignale in das Erdseil 16 eingekoppelt bzw. von diesem ausgekoppelt.
- FIG 7 zeigt den Hohlkörper 204 genauer. Er besteht aus einem U-Teil 205 und einem gegen dessen Schenkel gesetzten I-Teil 206.
- Das U-Teil 205 und das I-Teil 206 sind von Transformatorblechen gebildet, um Wirbelstromverluste zu vermeiden. Auf dem I-Teil 206 sitzt eine erste Sekundärwicklung 207 mit einer größeren Zahl von Windungen sowie eine zweite Sekundärwicklung 208 mit einer kleineren Zahl von Windungen. Aus der erstgenannten Sekundärwicklung 207 wird ein Versorgungsstrom für das Gerät 203 abgeleitet. Dieser niederfrequente Versorgungsstrom geht auf den im Erdseil 16 fließenden Ausgleichsstrom zurück. Die zweite Sekundärwicklung 208 dient dagegen zum Ein- und Auskoppeln von Informationssignalen in das Erdseil 16 bzw. aus dem Erdseil 16. Informationssignale können beispielsweise von dem im Gerät 203 befindlichen Detektor erzeugt werden. Es ist auch möglich, daß das Gerät 203 nur zur Verstärkung von Informationssignalen dient, die von einem anderen Gerät 203 an einem anderen Mast erzeugt werden. Das Gerät 203 enthält einen Serienresonanzkreis 209, der selektiv auf die Hochfrequenz der Informationssignale abgestimmt ist.
Claims (46)
- Einrichtung zur Überwachung von Masten (1) einer Freileitung, um Sabotageakte zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Mast (1) mindestens ein Sensor (2, 4, 5) zum Detektieren von Erschütterungen oder Bewegungen angeordnet ist,
daß mit dem mindestens einen Sensor (2, 4, 5) an jedem Mast (1) jeweils eine Auswerteeinheit (3) verbunden ist, die über eine Verstärkereinheit (9) mit einer am Mast (1) angeordneten Signalabgabestation (10) für codierte Signale in Verbindung steht,
daß zum Empfang von Signalen der Signalabgabestationen anderer Masten an mindestens einem Mast (1) jeweils eine Signalempfangsstation (14) angeordnet ist,
daß diese Signalempfangsstation (14) über eine Verstärkereinheit (15) mit einer am selben Mast (1) angeordneten Signalabgabestation (10) in Verbindung steht und
daß eine zentrale Signalempfangsstation (12), die mit einem Alarmgeber (13) verbunden ist, in einer Überwachungszentrale (11) angeordnet ist. - Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalabgabestationen (10) jeweils im Bereich der Mastspitze befestigt sind.
- Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gerät zur optischen, insbesondere kathodenstrahl-oszillographischen, Darstellung von einem Sensor (2) erkannter analoger Körperschallsignale.
- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine an einem Mast (1) angeordnete Signalabgabestation (10) eine Ausgangsleistung hat zur Signalübermittlung an Signalempfangsstationen, die an benachbarten und an den übernächsten Masten angeordnet sind, wodurch Signale redundant von Mast zu Mast weiterzureichen sind.
- Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß von benachbarten Signalabgabestationen (10) aus Signale mit unterschiedlichen Übertragungsfrequenzen übertragbar sind.
- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in sturm-, wasser- und brandgeschützter Ausführung am jeweils überwachten Mast (1) eine Maststation befestigt ist, umfassend mindestens einen an der Mastkonstruktion angebrachten Körperschallaufnehmer (2) und mindestens eine diesem nachgeschaltete elektronische Baueinheit, letztere bestehend aus einer Auswerteeinheit (3) und einem Verstärker (9) und dem Verstärker (9) zweikanalig nachgeschalteten ersten und zweiten Signalaufbereitungsstrecken.
- Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Körperschallaufnehmer (2) mit zueinander parallelen Signalwegen zur nachgeschalteten Auswerteeinheit (3) vorgesehen sind und ihre Signale im Sinne einer Oder-Bedingung die Auswerteeinheit (3) steuern.
- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor einen Infrarotdetektor (4) enthält.
- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor eine Fernsehkamera ist.
- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor einen Draht oder einen Schlauch (5) aufweist, wobei bei einer Beschädigung des Drahtes oder des Schlauches (5) ein Signal an die Signalabgabestation (10) am Mast (1) gegeben wird.
- Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor einen Draht oder einen Schlauch (5) aufweist, der auf einer eine Stütze (7) eines Mastes (1) umfassenden Betonschale (6), deren Innenoberfläche überspannend angeordnet ist.
- Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenoberfläche der Schale (6) elektrische Leitungen angeordnet sind, die mit einem Signalgeber verbunden sind, wobei bei Verletzung mindestens einer Leitung ein Signal ausgelöst wird.
- Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leitungen an vorgefertigten Drahtgittern (108) angeordnet sind.
- Einrichtung nach Anspruch 11, wobei Stützen (7) eines Mastes (1) auf Fundamenten (8) ruhen, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Fundament (8) einer jeden Stütze (7) des Stahlgittermastes abgestützt vorgefertigte Schalen (103 und 104), die insbesondere aus armiertem Beton bestehen, die Stütze (7) umfassend zusammengefügt sind, wobei die erste Schale (103) zwei Drittel und die zweite Schale (104) ein Drittel des Umfanges der Stütze (7) umfaßt, und daß der Raum (109) innerhalb der zusammengefügten Schalen (103 und 104) mit einem aushärtenden Material, insbesondere mit armiertem oder nicht armiertem Beton angefüllt ist.
- Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgefertigten Schalen (103 und 104) im Bereich der Stoßkanten (102), an denen sie zusammenzufügen sind, dünner sind als sonst, so daß dort Öffnungen für Querstreben des Stahlgittermastes in den vorgefertigten Schalen (103 und 104) anzubringen sind und daß der dünnere Bereich der Schalen (103 und 104) nach der Anordnung der Schalen (103 und 104) an der Stütze (7) und vor dem Einfüllen des aushärtenden Materials zu verstärken ist.
- Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen (103 und 104) durch den Raum (109) zwischen den Schalen (103 und 104) durchdringende mit Muttern versehene Gewindestangen (107) miteinander verbunden sind.
- Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (7) beschichtet sind.
- Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß gleichartige zusammengefügte und mit aushärtendem Material gefüllte vorgefertigte Schalen Hauptquerstreben des Stahlgittermastes umfassend angeordnet sind.
- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Mast (1) mindestens zwei in ihrer Funktionsweise unterschiedliche Sensoren (2,4,5) angeordnet sind.
- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalabgabestationen (10) Funksender und die Signalempfangsstationen (12,14) Funkempfänger sind.
- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalabgabestationen (10) Infrarotsender und die Signalempfangsstationen (12,14) Infrarotempfänger sind.
- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalabgabestationen (10) Ultraschallsender und die Signalempfangsstationen (12,14) Ultraschallempfänger sind, wobei eine drahtlose Ultraschallübertragung erfolgt.
- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Signalabgabestation (10) mit einer Signalempfangsstation (12, 14) durch eine Leitung verbunden ist.
- Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung ein Lichtwellenleiter ist.
- Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalabgabestationen (10) Ultraschallsender und die Signalempfangsstationen (12,14) Ultraschallempfänger sind, die zur Ultraschallübertragung mit einem Phasenleiter gekoppelt sind.
- Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein einen Blitzableiter bildendes Erdseil (16) als Übertragungsleitung verwendet wird.
- Einrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalabgabestationen (10) Ultraschallsender und die Signalempfangsstationen (12,14) Ultraschallempfänger sind, die zur Ultraschallübertragung mit dem Erdseil (16) gekoppelt sind.
- Einrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalabgabestationen (10) und die Signalempfangsstationen (12,14) mit dem Erdseil (16) induktiv gekoppelt sind.
- Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß eine Signalübertragungsstrecke von einer Energie- und Signalübertragungs-Verkabelung gebildet wird, welche die einzelnen Maststationen untereinander und mit der Mastüberwachungszentrale (11) elektrisch verbindet.
- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Signalübertragungsstrecke zweifach redundant sowohl durch eine Funkverbindung als auch durch eine Verkabelung gebildet ist.
- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsspannung für an einer Signal-Übertragungsstrecke vorgesehene Übertragungsgeräte (203), wie Sender (10), Empfänger (14), Sensoren (2, 4, 5) und dergleichen aus dem in einem Erdseil (16) induzierten Ausgleichsstrom gewonnen wird.
- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Mast (1) angeordnete Geräte und Systeme, wie Sensoren (2, 4, 5), Auswerteeinheit (3), Verstärkereinheiten (9, 15), Signalabgabestationen (10) und Signalempfangsstation (14) zur Energieversorgung mit einem Erdseil (16) der Freileitung induktiv verbunden sind.
- Einrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Erdseil (16) an der Stelle der gewünschten Auskopplung des Ausgleichsstromes von einem magnetisch leitenden Hohlkörper (204) mit mindestens einer Sekundärwicklung (207,208) umgeben ist.
- Einrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (204) nach Art eines Transformators aus einem U-Teil (205) und einem gegen die Schenkel gesetzten I-Teil (206) besteht.
- Einrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der I-Teil (206) die Sekundärwicklungen (207,208) trägt.
- Einrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der U-Teil (205) und der I-Teil (206) von Transformator-Blechen gebildet sind.
- Einrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß an mit Übertragungsgeräten (203) versehenen Masten eine Auskopplung des Ausgleichsstromes des Erdseiles (16) an beiden von dem betreffenden Mast ausgehenden Erdseilabschnitten erfolgt.
- Einrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Aus- und Einkoppeln der Informationen aus dem Erdseil (16) und in das Erdseil (16) auf dem gleichen Weg erfolgt wie das Auskoppeln des Ausgleichsstromes.
- Einrichtung nach Anspruch 33 und 38, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (204) zwei Sekundärwicklungen (207,208) aufweist, von denen die erste (207) zum Auskoppeln des Ausgleichsstromes und die zweite (208) zum Ein- und Auskoppeln von Informationssignalen dient.
- Einrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sekundärwicklung (208) über einen selektiven Serienresonanzkreis (209) mit dem Gerät (203) verbunden ist.
- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Mast (1) angeordnete Geräte und Systeme zur Energieversorgung mit spannungsführenden Leitern der Freileitung induktiv oder kapazitiv verbunden sind.
- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Mast (1) angeordnete Geräte und Systeme zur Energieversorgung mit am Mast (1) angeordneten Solarzellen (17) verbunden sind.
- Einrichtung nach Anspruch 42, gekennzeichnet durch eine photo-voltaische akkugepufferte Energieversorgung für die Maststationen und die Übertragung der ersten und zweiten Ausgangssignale von der Maststation auf die Mastüberwachungszentrale (11) bzw. umgekehrt per Funk.
- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von Signalabgabestationen (10) binärcodierte Informationen frequenzmoduliert an die Signalempfangsstationen (12,14) übertragbar sind.
- Einrichtung nach Anspruch 44 mit einer Mehrzahl von in die Mastüberwachung einbezogenen Masten, deren jeder eine Maststation aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Maststationen ein besonderes Mastkennungssignal, z.B. eine Code-Nummer, zugeordnet ist und ein Alarm- und Code-Scanner zur periodischen Abgabe einer Serie von Scanner-Signalen eingerichtet ist, wobei je eines der Scanner-Signale mit je einem der Mastkennungs-Signale übereinstimmt, so daß die Maststationen der überwachten Masten, z.B. in zyklischer Folge, anwählbar sind und die zur Funktionskontrolle dienenden Normalsignale der jeweils angewählten Maststation oder ihre Alarmsignale durch die Mastüberwachungszentrale (11) empfangbar sind.
- Einrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß eine Maststation-Anwahleinheit in der Überwachungszentrale (11) zur Abgabe eines Haltesignales eingerichtet ist, welches zusammen mit dem Anwahlsignal abgegeben wird und ein automatisches Weiterschalten auf den Empfang der Signale von der nächsten Maststation verhindert, solange nicht durch Betätigung eines Befehlsgebers, z.B. einer Freigabetaste, das Weiterschalten freigegeben ist.
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