EP0569815B1 - Auswertungssystem für ein Elektrofilter - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Meßwerterfassung und Übertragung bei einem Elektrofilter, das über einen Hochspannungstransformator mit elektrischer Energie versorgt wird.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, hochspannungsseitige Meßwerte sicher einer Meßwertverarbeitung zuzuführen.
  Diese Aufgabe wird durch folgende Merkmale gelöst:
• a) eine Meßwerterfassungseinrichtung für hochspannungsseitige Spannung und Strom mit einer nachgeschalteten Umsetzeinrichtung ist zusammen mit dem Hochspannungstransformator in einem Transformatorschrank angeordnet,
• b) von der Umsetzeinrichtung im Transformatorschrank zu einem gesonderten Steuerschrank verlaufen als Lichtwellenleiter ausgebildete Datenleitungen, über die die modulierten Meßwerte von Strom und Spannung zu einer Meßwertverarbeitungseinrichtung übertragen werden,
• c) die Umsetzeinrichtung wird durch vom Steuerschrank zum Transformatorschrank verlaufende Energieversorgungsleitungen mit elektrischer Energie versorgt,
• d) Lichtwellenleiter und Energieversorgungsleitungen sind in einem gemeinsamen Kabel geführt.
• Wenn die Leitungen vorkonfektionierte Stecker aufweisen, ist es auf besonders einfache Weise unmöglich gemacht, Fehlverdrahtungen vorzunehmen. Die Stecker können z.B. aus einem Schukostecker für die Energieversorgung und aus einem Sub-D-Stecker oder einem BNC-Stecker für die Datenleitung bestehen. Es besteht prinzipell aber auch die Möglichkeit, daß ein gemeinsamer Stecker verwendet wird, der z.B. aufgrund seiner Symmetrieeigenschaften nur in einer Lage steckbar ist.
• Wenn die Datenleitungen und die Energieversorgungsleitungen unvertauschbar ausgebildetet sind, können die Leitungen auch ohne Stecker nicht miteinander verwechselt werden. Die Datenleitungen können beispielsweise als Flachbandkabel oder als Koaxialkabel ausgebildet sein, während für die Energieversorgung ein konventionelles Kupferkabel verwendet wird.
• Überraschenderweise sind auch Lichtwellenleiter als Datenleitungen verwendbar. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß entgegen den Erwartungen der Fachwelt Lichtwellenleiter den mechanischen Belastungen im rauhen Industriebetrieb durchaus gewachsen sind, wenn sie entsprechend ummantelt sind. Wenn die Datenleitungen als Lichtwellenleiter ausgebildet sind, ist eine galvanische Entkopplung und damit eine Potentialtrennung zwischen Steuerschrank und Transformatorschrank gegeben. Dadurch kann es nicht geschehen, daß durch einen Potentialsprung, wie er beispielsweise bei einem Filterdurchschlag auftritt, die Meßwerterfassungseinrichtung zerstört wird. Es ergibt sich also eine höhere Betriebssicherheit.
• Die Datenleitungen und die Energieversorgungsleitungen sind vorzugsweise in einem gemeinsamen Kabel geführt. Durch die Führung der Lichtwellenleiter in einem stabilen, gemeinsamen Kabel wird nämlich die mechanische Belastung der Lichtwellenleiter entscheidend reduziert. Es ist also gewährleistet, daß die Datenleitungen nicht abrupt unterbrochen werden.
• In dem gemeinsamen Kabel können auch noch weitere Leitungen, z.B. zur Überwachung der Transformatortemperatur, verlaufen.
• Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, anhand der Zeichnungen sowie den weiteren Ansprüchen. Dabei zeigen:
• FIG 1 eine Prinzipdarstellung des Auswertungssystems und
• FIG 2 einen Querschnitt durch das verwendete Kabel.
• Gemäß FIG 1 ist im Transformatorschrank 1 der Hochspannungstransformator angeordnet. Vom Hochspannungstransformator ist der Übersichtlichkeit halber in FIG 1 nur die Sekundärwicklung 2 dargestellt. Die Ausgangsspannung der Sekundärwicklung 2 wird über die Gleichrichtereinheit 4 an das nicht dargestellte Elektrofilter angelegt. Ein Ausgang der Gleichrichtereinheit 4 ist über den Reihenwiderstand 3 mit Erde verbunden. Der andere Ausgang der Gleichrichtereinheit 4 ist über die Nebenwiderstände 5, 6 ebenfalls mit Erde verbunden. Die über die Leitungen 7, 8 abgegriffenen Signale sind proportional zum Filterstrom und zur Filterspannung.
• Die Leitungen 7, 8 werden der Umsetzeinrichtung 9 zugeführt. Die Umsetzeinrichtung 9 weist intern einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) auf, der die eingespeisten Analog-Kleinsignale in Frequenzsignale umsetzt. Mit diesen Frequenzsignalen werden dann zwei nicht dargestellte Leuchtdioden angesteuert. Die Leuchtsignale werden in die Lichtwellenleiter 10 eingespeist, die im Kabel 11 zum Steuerschrank 12 geführt werden.
• Im Steuerschrank 12 ist eine Recheneinheit 13 angeordnet. Die Recheneinheit 13 weist u. a. einen Demodulator 14 auf, der die Lichtsignale der Leitungen 10 empfängt und in Digital-Signale umsetzt. Die so im Rechner 13 zur Verfügung stehenden Digitalwerte für Filterstrom und Filterspannung können dann im Rechner 13 weiterverarbeitet werden, z.B. zur Steuerung der ebenfalls nicht dargestellten Stromversorgungseinrichtung des Elektrofilters. Der Rechner 13 steuert u. a. eine Anzeige 15 an, mittels derer der Filterstrom und die Filterspannung angezeigt werden.
• Im Steuerschrank 12 ist ferner eine Stromversorgungseinrichtung 16 angeordnet, die der Stromversorgung der Umsetzeinrichtung 9 dient. Die Stromversorgungseinrichtung 16 liefert die Netzspannung von 220 Volt. Im einfachsten Fall besteht die Stromversorgungseinrichtung 16 aus zwei Anschlußklemmen. Die Netzspannung wird über die Leitungen 17, die ebenfalls im Kabel 11 geführt sind, der Umsetzeinrichtung 9 zugeführt. In der Umsetzeinrichtung 9 wird die Spannung dann auf typisch 15 Volt heruntertransformiert und gleichgerichtet.
• Das Kabel 11 ist in den Schränken 1, 12 mittels nicht dargestellter Kabelschellen befestigt. Von dort verlaufen die einzelnen Leitungen zu den Datenanschlüssen 18 und den Energieversorgungsanschlüssen 19. Die Datenanschlüsse 18 und die Energieversorgungsanschlüsse 19 sind dabei in an sich bekannter Weise ausgebildet.
• Wegen der unterschiedlichen Art der Daten- bzw. Energieübertragung, nämlich im einen Fall Licht, im anderen Fall Strom, sind die Datenleitungen 10 und die Energieversorgungsleitungen 17 auf einen Blick unterscheidbar und daher praktisch unvertauschbar. Weiterhin wird selbst bei einem fehlerhaften Anschließen der Energieversorgungsleitungen 17 an die Datenanschlußenden bzw. umgekehrt kein Kontakt geschaffen. Die Energieversorgungsleitungen 17 können also nur an die Energieversorgungsanschlüsse 19 angekoppelt werden. Ebenso können die Datenleitungen 10 nur an die Datenanschlußenden angekoppelt werden.
• Wenn z. B. an die Lichtwellenleiter 10 vorkonfektionierte Stecker angeschlossen sind, kann auch die Möglichkeit eines fehlerhaften Anschließens der Energieversorgungsleitungen 17 an die Datenanschlüsse 18 bzw. der Datenleitungen 10 an die Energieversorgungsanschlüsse 19 mit Sicherheit ausgeschlossen werden.
• Gemäß FIG 2 weist das Kabel 11 außer den Datenleitungen 10 und den Energieversorgungsleitungen 17 noch weitere Leitungen 20 auf. Mittels dieser Leitungen 20 werden weitere Informationen vom Transformatorschrank 1 zum Steuerschrank 12 übertragen, beispielsweise die Information über die Transformatortemperatur. Die weiteren Leitungen 20 und ihr Anschluß in den Schränken 1 und 12 wurde der Übersichtlichkeit halber jedoch in FIG 1 nicht dargestellt. Aufgrund des Mantels 21 des gemeinsamen Kabels 11 sind insbesondere die Lichtwellenleiter 10 im wesentlichen keinen mechanischen Belastungen ausgesetzt.
• Da, wie oben erwähnt, Lichtwellenleiter zur Datenübertragung verwendet werden, müssen die erfaßten Strom- bzw. Spannungssignale zwangsweise moduliert werden. Auch dieser Zwang zur Modulation hat wegen der damit verbundenen Kosten bisher von der Verwendung von Lichtwellenleitern zur Signalübertragung abgehalten. Überraschenderweise ist jedoch trotzdem die verwendete Gesamtkombination von Umsetzeinrichtung 9, Lichtwellenleitern 10 und Umsetzeinrichtung 14 kostengünstiger als bisher bekannte Lösungen. Es werden nämlich keine Umsetzer von 10 Volt auf 20 mA mehr benötigt. Weiterhin müssen im Gegensatz zu früher nur noch die sekundärseitigen Werte erfaßt werden, nicht mehr die primär- und die sekundärseitigen Werte.
• Wie ebenfalls obenstehend erwähnt, werden die erfaßten Werte in Frequenzsignale umgesetzt. Die Frequenz, mit der die Leuchtdioden moduliert werden, ist stets von Null verschieden. Wenn das vom Demodulator 14 emfangene Signal also nicht mehr moduliert ist, sondern gleichförmig, kann diese Information zur Erkennung eines Lichtwellenleiterbruchs bzw. einer sonstigen Fehlfunktion verwendet werden.

Claims (3)

1. Anordnung zur Meßwerterfassung und Übertragung bei einem Elektrofilter, das über einen Hochspannungstransformator (2) mit elektrischer Energie versorgt wird, mit folgenden Merkmalen:

   a) eine Meßwerterfassungseinrichtung (3, 5, 6) für hochspannungsseitige Spannung und Strom mit einer nachgeschalteten Umsetzeinrichtung (9) ist zusammen mit dem Hochspannungstransformator (2) in einem Transformatorschrank (1) angeordnet,

   b) von der Umsetzeinrichtung im Transformatorschrank (1) zu einem gesonderten Steuerschrank (12) verlaufen als Lichtwellenleiter ausgebildete Datenleitungen (10), über die die modulierten Meßwerte von Strom und Spannung zu einer Meßwertverarbeitungseinrichtung (13) übertragen werden,

   c) die Umsetzeinrichtung (9) wird durch vom Steuerschrank (12) zum Transformatorschrank (1) verlaufende Energieversorgungsleitungen (17) mit elektrischer Energie versorgt,

   d) Lichtwellenleiter (10) und Energieversorgungsleitungen (17) sind in einem gemeinsamen Kabel geführt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der Datenleitungen (10) und Energieversorgungsleitungen (17) unvertauschbar ausgebildet sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1, bei der Datenleitungen (10) und Energieversorgungsleitungen mit vorkonfektionierten Steckern versehen sind.

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