EP2286265A2 - Data transmission system having positioning, identification and measuring functions and method therefor - Google Patents

Data transmission system having positioning, identification and measuring functions and method therefor

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Publication number
EP2286265A2
EP2286265A2 EP09757120A EP09757120A EP2286265A2 EP 2286265 A2 EP2286265 A2 EP 2286265A2 EP 09757120 A EP09757120 A EP 09757120A EP 09757120 A EP09757120 A EP 09757120A EP 2286265 A2 EP2286265 A2 EP 2286265A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
transmitter
cable
data
transmission system
data transmission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09757120A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Steffen Moser
Christian Reuber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cellpack GmbH
Original Assignee
Cellpack GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cellpack GmbH filed Critical Cellpack GmbH
Publication of EP2286265A2 publication Critical patent/EP2286265A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/14—Receivers specially adapted for specific applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/088—Aspects of digital computing

Definitions

  • the present invention relates to a data transmission system with location, identification and measurement function for underground cable or cable connections, in particular cable sleeves, consisting of at least one transmitter device and a receiver device, wherein the receiver device has a receiver transmitter, which emits a signal for activating a particular transmitter device, which activates the transmitter device for transmitting the data. Furthermore, the invention relates to a method for data transmission between a receiver device and a transmitter device.
  • the power line and data line networks often also include underground cable lines.
  • various prior art systems are known in which a modulated signal is tracked.
  • location systems can not be used for measured value constitution or for identification data transmission.
  • above-ground measurement points have to be set up, which is associated with danger spots and high investment and maintenance costs.
  • a data transmission system with location, identification and measurement function for non-contact diagnostics of the underground cable lines would significantly reduce these investment and maintenance costs and enable improved maintenance and verification of the underground power line networks.
  • the better the possibilities for the measurement and evaluation of the physical parameters in the cable line the risk of accidents could be reduced.
  • the invention described in the patent application DE 10 2004 038 532 A1 relates to a device for locating missing persons and / or objects, comprising at least one direction-finding transmitter with a transceiver and at least one direction finder, which is designed as a receiving transmitter and receives from the transceiver emitted data telegrams and as the location of enabling data optically and / or acoustically indicative of this invention is that the direction finder has a transmitter that emits a signal for activating a particular Sender, which activates the direction finder for transmitting the data message, the transmitter if necessary, at least manually operable and that the direction-finding transmitter has a specific individualized coding which is stored as data in the direction-finding transmitter and is received by the direction-finding receiver after activation of the transmitter of the direction-finding transmitter.
  • the object of the invention is now to propose a data transmission system with location, identification and measurement function, which allows a contactless localization of underground electrical cable or cable connections, in particular cable sleeves, and are provided with the cost information about the operating state of these cables or cable connections.
  • the data transmission system with locating, identification and measuring function for underground cable or cable connections, in particular cable sleeves at least one transmitter device and a receiver device, wherein the receiver device has a receiver transmitter, which emits a signal to activate a particular transmitter device which activates the transmitter device for transmitting the data.
  • Characteristic of this invention is that the transmitter device is connected to an underground electrical cable line and that the transmitter device sends the physical parameters measured on the electrical cable line as modulated high-frequency signals to the receiver device.
  • the measured physical parameters are, for example: operating voltage, phase shift, active power, efficiency, apparent power, reactive power, phase currents, N-phase currents, PE conductor currents (leakage currents, EMC) temperature.
  • EMC leakage currents
  • the system according to the invention thus enables contactless diagnostics of the underground electrical cable lines, or electrical underwater lines, as well as flexible data acquisition of measured data.
  • the data transmission system sends identification data of the transmitter device as modulated high-frequency signals from the transmitter device to the receiver device. It allows the user to uniquely identify the transmitter device identify or select a particular transmitter device from several in-range transmitter devices for data transmission.
  • the identification data of a transmitter device may include, among other things, the exact position of the transmitter device.
  • the position should preferably be indicated in coordinates.
  • the receiver device can evaluate the position and locate the transmitter device by means of radio and / or satellite-based technology.
  • the measurement, identification and localization data can be stored particularly advantageously in a data memory.
  • the user is able to call up the data history and create a time characteristic from the corresponding parameter.
  • the method according to the invention for data transmission using the aforementioned device features comprises the following method steps:
  • the high-frequency signal expediently contains the identity number of the cable or the cable connection in the form of a code, whereby the cable or the cable connections can be located or localized by the receiver device.
  • the code will appear next to the direction indicator on the receiver's display.
  • the receiver device is able to hide the other transmitter devices by selecting a defined code, which simplifies the search for particular transmitter devices particularly advantageous.
  • an arbitrary amount of information can be stored via a documentation system implemented in the transmitting device, also for the purpose of providing data in the case of recourse.
  • the following data can be stored, for example: customer, installation time, installation coordinates, installation company, name of the installer, cable connection type and batch number.
  • information about the weather conditions during the installation or assembly of the cables and cable connections in the documentation system can also be stored.
  • An administration of the data would be possible to relieve the customer by an external service provider. For this, the customer has an info hotline or an internet portal. A clear advantage of the external administration would be that it can be reconstructed exactly who, what, when, where and how has mounted. This data may be very helpful in case of a complaint.
  • the receiver device can be set to a readout mode.
  • the receiver unit now transmits the "read-out request signal" to the transmitter unit, which begins by measuring the current and voltage on the built-in transducers and determining the conductor temperature, directly through the temperature probes on the conductors.
  • the analog values are sent to the receiver unit in data packets
  • the receiver device is designed in this case in order to further process the values obtained and to subsequently carry out calculations.
  • the converters each have an overvoltage protection, which protects the transmitter unit from test voltages / surges and lightning strikes.
  • the receiver device also has a recording mode.
  • the receiving device periodically sends a certain number of readout request signals to the transmitter device; these read-out request signals are measured and responded in real-time by the transmitter device placed, for example, on a cable sleeve with the sensors connected thereto.
  • the data transmitted to the receiver device are stored there and can be read out via a serial interface.
  • overloads, load peaks and power reserves can be accurately and easily documented.
  • An error definition in case of failure would also be possible. From a safety point of view, the reading of a neutral current proves to be particularly advantageous in that cable fires can be prevented.
  • Fig. 3 Receiver device scheme with an example of the data displayed on displays received from the transmitter device.
  • the data transmission system according to the invention with location, identification and measurement function consists of at least one transmitter device 10 and one receiver device 40.
  • a receiver transmitter 46 is integrated in the receiver device 40.
  • the receiver transmitter 46 radiates location request signals at a high frequency.
  • a receive module 16 of a transmitter device control module 20 activates a command for data transmission to the transmitter 18.
  • These data may be either the physical parameters measured on an electrical cable line 36, such as operating voltage, phase shift, active power, efficiency, apparent power, reactive power, phase currents, N-conductor currents, PE conductor currents (leakage currents, EMC), temperature, or to the identification data of the transmitter device, such. Eg customer name, assembly time, assembly company and name of installer, sender device type, serial number.
  • the coordinates of the transmitter device 10 are also transmitted to the receiver device 40. This allows a simple localization of the transmitter device 10 by means of a radio and / or satellite-based technology.
  • the measured values are taken either directly from the measuring devices, voltage converter 28, current transformer 30, temperature sensor 32 or from a data memory 22. It is also possible to arrange other measuring devices.
  • the direct measurement values result in the current measured values of the respective parameters.
  • the receiver device 40 can create a time characteristic of the corresponding parameter.
  • the identification data of the transmitter device 10 and coordinates are stored, which are used to locate the transmitter device 10.
  • the signal to be transmitted is modulated in the transmitter 18, and emitted by means of a transmitting antenna 12 as a modulated high frequency signal.
  • a modulated high frequency signal Advantageously frequency of 457 kHz is used.
  • the transmitter 18 is powered by the tap on the converter 30 with power. If the operating voltage in the cable line 36 low, the transmitter 18 may be connected directly to conductors.
  • the transmitter 18 may also be equipped with a backup battery 24, which ensures function after power failure.
  • the entire transmitter device 10 is particularly advantageously installed in a sleeve 34, in a sleeve for cable or branch connections.
  • the high-frequency signal is received by a receiving antenna 44 on the receiver device 40 and processed in an evaluation unit 50.
  • the measured values are shown on the display for measured data either as current values or as a time characteristic for the respective parameter.
  • the identification data of the transmitter device 10 are displayed on the display for identification data 54. If multiple transmitter devices 10 are accessible to the receiver device 40, the user can select a particular transmitter device 10 and hide other devices.
  • the position of the searched transmitter device is displayed on the localization display 56.
  • the localization is carried out by means of a radio and / or satellite-based technology (eg DF antenna, or GPS or Galileo). LIST OF REFERENCE SIGNS

Abstract

The invention relates to a data transmission system having positioning, identification and measuring functions for underground cables or cable connections, particularly cable sleeves, comprising at least one transmitter unit and a receiver unit, wherein the receiver unit comprises a receiver transmitter, which for the activation of a defined transmitter unit emits a signal, which activates the transmitter unit for transmitting the data. The data transmission system is characterized in that the transmitter unit (10) is connected to an electrical cable line (36) and that the transmitter unit (10) transmits the physical parameters measured at the electrical cable line (36) as modulated high-frequency signals to the receiver unit (40).

Description

Datenübertragungssystem mit Ortungs-, Identifikations- und Messfunktion sowie ein Verfahren hierzu Data transmission system with location, identification and measurement function and a method for this purpose
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Datenübertragungssystem mit Ortungs-, Identifikations- und Messfunktion für unterirdische Kabel- oder Kabelverbindungen, insbesondere Kabelmuffen, bestehend aus zumindest einem Sendergerät und einem Empfängergerät, wobei das Empfängergerät einen Empfängersender aufweist, der zur Aktivierung eines bestimmten Sendergerätes ein Signal aussendet, welches das Sendergerät zur - Übermittlung der Daten aktiviert. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Datenübertragung zwischen einem Empfängergerät und einem Sendergerät.The present invention relates to a data transmission system with location, identification and measurement function for underground cable or cable connections, in particular cable sleeves, consisting of at least one transmitter device and a receiver device, wherein the receiver device has a receiver transmitter, which emits a signal for activating a particular transmitter device, which activates the transmitter device for transmitting the data. Furthermore, the invention relates to a method for data transmission between a receiver device and a transmitter device.
Die Stromleitungs- und Datenleitungsnetze umfassen oft auch unterirdische Kabelleitungen. Um unterirdische Kabelleitungen lokalisieren zu können, sind verschiedene Systeme aus dem Stand der Technik vorbekannt, bei denen ein aufmoduliertes Signal verfolgt wird. Solche Ortungssysteme können jedoch nicht zur Messwerteverfassung oder zur Identifikationsdatenübertragung eingesetzt werden. Um die Messwerte von einem unterirdischen Kabel zu erhalten, müssen überirdische Messpunkte errichtet werden, was mit Gefahrenstellen und hohen Investitions- und Wartungskosten verbunden ist. Ein Datenübertragungssystem mit Ortungs-, Identifikations- und Messfunktion für berührungslose Diagnostik der unterirdischen Kabelleitungen würde diese Investitions- und Wartungskosten deutlich senken und eine verbesserte Instandhaltung und Überprüfung der unterirdischen Stromleitungsnetze ermöglichen. Femer könnte durch die besseren Möglichkeiten für die Messung und Auswertung der physikalischen Parameter in der Kabelleitung die Unfallgefahr verringert werden. Derzeit sind auch verschiedene Verschüttetensuchsysteme, speziell für Suche von unter Lawinen, Schutt oder Boden verschütteten Personen auf Basis von Sender-Empfängergeräten im Einsatz. Diese Systeme dienen lediglich zur Lokalisierung des Sendergerätes, weitere Funktionen wie z. B. die Übermittlung der Identifikationsdaten des Senders, sind nicht vorhanden. Diese Systeme ermöglichen ebenfalls nicht, am Zielobjekt verschiedene physikalische Daten, Werte und Parameter zu messen und diese an den Empfänger zu übertragen.The power line and data line networks often also include underground cable lines. In order to locate underground cable lines, various prior art systems are known in which a modulated signal is tracked. However, such location systems can not be used for measured value constitution or for identification data transmission. In order to get the readings from a subterranean cable, above-ground measurement points have to be set up, which is associated with danger spots and high investment and maintenance costs. A data transmission system with location, identification and measurement function for non-contact diagnostics of the underground cable lines would significantly reduce these investment and maintenance costs and enable improved maintenance and verification of the underground power line networks. Furthermore, the better the possibilities for the measurement and evaluation of the physical parameters in the cable line, the risk of accidents could be reduced. At present, various spill detection systems are also used, especially for searching people buried under avalanches, debris or soil on the basis of transceiver devices. These systems are only for localization of the transmitter device, other functions such. As the transmission of the identification data of the transmitter are not available. Likewise, these systems do not allow the target object to measure various physical data, values, and parameters and transmit them to the receiver.
Die in der Patentanmeldung DE 10 2004 038 532 A1 beschriebene Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auffinden vermisster Personen und/oder Gegenstände, bestehend aus zumindest einem Peilsender mit einem Sendeempfänger und zumindest einem Peilempfänger, der als Empfangssender ausgebildet ist und vom Sendeempfänger ausgesendete Datentelegramme empfängt und als die Ortung ermöglichende Daten optisch und/oder akustisch anzeigt Kennzeichnend für diese Erfindung ist, dass der Peilempfänger einen Sender aufweist, der zur Aktivierung eines bestimmten Peilsenders ein Signal aussendet, welches den Peilsender zur Übermittlung des Datentelegramms aktiviert, wobei der Sender bedarfsweise zumindest manuell betätigbar ausgebildet ist und dass der Peilsender eine bestimmte individualisierte Codierung aufweist, die als Daten im Peilsender gespeichert ist und vom Peilempfänger nach Aktivierung des Senders des Peilsenders empfangen wird.The invention described in the patent application DE 10 2004 038 532 A1 relates to a device for locating missing persons and / or objects, comprising at least one direction-finding transmitter with a transceiver and at least one direction finder, which is designed as a receiving transmitter and receives from the transceiver emitted data telegrams and as the location of enabling data optically and / or acoustically indicative of this invention is that the direction finder has a transmitter that emits a signal for activating a particular Sender, which activates the direction finder for transmitting the data message, the transmitter if necessary, at least manually operable and that the direction-finding transmitter has a specific individualized coding which is stored as data in the direction-finding transmitter and is received by the direction-finding receiver after activation of the transmitter of the direction-finding transmitter.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, ein Datenübertragungssystem mit Ortungs-, Identifikation- und Messfunktion vorzuschlagen, welches eine berührungslose Lokalisierung von unterirdischen elektrischen Kabel oder Kabelverbindungen, insbesondere Kabelmuffen, ermöglicht und mit dem kostengünstig Informationen über den Betriebszustand dieser Kabel oder Kabelverbindungen bereitgestellt werden. Nach der Konzeption der Erfindung besteht das Datenübertragungssystem mit Ortungs-, Identifikation- und Messfunktion für unterirdische Kabel- oder Kabelverbindungen, insbesondere Kabelmuffen, aus zumindest einem Sendergerät und einem Empfängergerät, wobei das Empfängergerät einen Empfängersender aufweist, der zur Aktivierung eines bestimmten Sendergerätes ein Signal aussendet, welches das Sendergerät zur Übermittlung der Daten aktiviert. Kennzeichnend für diese Erfindung ist, dass das Sendergerät an eine unterirdische elektrische Kabelleitung angeschlossen ist und dass das Sendergerät die an der elektrischen Kabelleitung gemessenen physikalischen Parameter als modulierte Hochfrequenzsignale an das Empfängergerät sendet.The object of the invention is now to propose a data transmission system with location, identification and measurement function, which allows a contactless localization of underground electrical cable or cable connections, in particular cable sleeves, and are provided with the cost information about the operating state of these cables or cable connections. According to the concept of the invention, the data transmission system with locating, identification and measuring function for underground cable or cable connections, in particular cable sleeves, at least one transmitter device and a receiver device, wherein the receiver device has a receiver transmitter, which emits a signal to activate a particular transmitter device which activates the transmitter device for transmitting the data. Characteristic of this invention is that the transmitter device is connected to an underground electrical cable line and that the transmitter device sends the physical parameters measured on the electrical cable line as modulated high-frequency signals to the receiver device.
Als physikalische Parameter werden beispielsweise gemessen: Betriebspannung, Phasenverschiebung, Wirkleistung, Wirkungsgrad, Scheinleistung, Blindleistung, Leiterströme, N-Leiterströme, PE-Leiterströme (Ableitströme, EMV) Temperatur. Des Weiteren können zumindest mittels einer H-FeId Sonde und einer E-FeId Sonde, die mit dem Sendergerät gekoppelt sind, die elektromagnetische Störaussendungen bzw. elektromagnetische Emissionen des Kabels oder der Kabelverbindung gemessen werden. In Abhängigkeit der elektrischen oder magnetischen Emissionen kann man auf die elektromagnetische Verträglichkeit schließen.The measured physical parameters are, for example: operating voltage, phase shift, active power, efficiency, apparent power, reactive power, phase currents, N-phase currents, PE conductor currents (leakage currents, EMC) temperature. Furthermore, at least by means of an H-probe and an E-probe, which are coupled to the transmitter device, the electromagnetic emissions or electromagnetic emissions of the cable or the cable connection can be measured. Depending on the electrical or magnetic emissions one can conclude on the electromagnetic compatibility.
Das erfindungsgemäße System ermöglicht damit eine berührungslose Diagnostik der unterirdischen elektrischen Kabelleitungen, bzw. elektrischen Unterwasserleitungen sowie eine flexible Datenerfassung von gemessenen Daten.The system according to the invention thus enables contactless diagnostics of the underground electrical cable lines, or electrical underwater lines, as well as flexible data acquisition of measured data.
Das erfindungsgemäße Datenübertragungssystem sendet Identifikationsdaten des Sendergerätes als modulierte Hochfrequenzsignale vom Sendergerät an das Empfängergerät. Es erlaubt dem Benutzer, das Sendergerät eindeutig zu identifizieren bzw. ein bestimmtes Sendergerät von mehreren in der Reichweite stehenden Sendergeräten für die Datenübermittlung zu wählen.The data transmission system according to the invention sends identification data of the transmitter device as modulated high-frequency signals from the transmitter device to the receiver device. It allows the user to uniquely identify the transmitter device identify or select a particular transmitter device from several in-range transmitter devices for data transmission.
Die Identifikationsdaten eines Sendergerätes können unter anderem auch die genaue Position des Sendergerätes enthalten. Die Position ist vorzugsweise in Koordinaten anzugeben. Das Empfängergerät kann die Position auswerten und mittels einer funk- und/oder satellitengestützter Technologie das Sendergerät lokalisieren.The identification data of a transmitter device may include, among other things, the exact position of the transmitter device. The position should preferably be indicated in coordinates. The receiver device can evaluate the position and locate the transmitter device by means of radio and / or satellite-based technology.
Die Mess-, Identifikations- und Lokalisationsdaten können besonders vorteilhaft in einem Datenspeicher gespeichert werden. Mittels des Empfängergeräts ist der Benutzer in der Lage, die Datenhistorie aufrufen und eine Zeitcharakteristik vom entsprechenden Parameter erstellen.The measurement, identification and localization data can be stored particularly advantageously in a data memory. By means of the receiver device, the user is able to call up the data history and create a time characteristic from the corresponding parameter.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Datenübertragung unter Verwendung der vorgenannten Vorrichtungsmerkmale umfasst folgende Verfahrensschritte:The method according to the invention for data transmission using the aforementioned device features comprises the following method steps:
■ Senden eines Hochfrequenzsignals durch das Sendergerät im Fehlerfall oder nach Erhalt eines Ortungsaufforderungssignal durch das Empfängergerät im Ortungsmodus,Sending a high-frequency signal by the transmitter device in the event of a fault or after receipt of a positioning request signal by the receiver device in the locating mode,
■ Empfang des Hochfrequenzsignals vom Empfängergerät im Ortungsmodus,■ reception of the high-frequency signal from the receiver device in locating mode,
■ Senden eines Ausleseaufforderungssignals vom Empfängergerät an das Sendergerät und ■ Auslesen der physikalischen Parameter am Kabel bzw. der■ sending a read request signal from the receiver device to the transmitter device and ■ reading out the physical parameters on the cable or the
Kabelverbindung und Übertragen der Signale unter Verwendung des Senders an das Empfängergerät oder Auslesen aus dem internen Datenspeicher des Senders.Cable connection and transmitting the signals using the transmitter to the receiver device or reading from the internal memory of the transmitter.
Das Hochfrequenzsignal enthält zweckmäßigerweise die Identitätsnummer des Kabels oder der Kabelverbindung in Form eines Codes, wodurch das Kabel- oder die Kabelverbindungen vom Empfängergerät geortet bzw. lokalisiert werden kann. Der Code wird neben der Richtungsanzeige auf dem Display des Empfängergeräts angezeigt. Bei Aktivierung mehrerer Sendergeräte ist das Empfängergerät in der Lage, durch die Auswahl eines definierten Codes, die übrigen Sendergeräte auszublenden, was die Suche nach bestimmten Sendergeräten besonders vorteilhaft vereinfacht. Über ein im Sendegerät implementiertes Dokumentationssystem, auch zum Zwecke der Datenbereitstellung im Regressfall, können zudem beliebig viele Information hinterlegt werden.The high-frequency signal expediently contains the identity number of the cable or the cable connection in the form of a code, whereby the cable or the cable connections can be located or localized by the receiver device. The code will appear next to the direction indicator on the receiver's display. When activating several transmitter devices, the receiver device is able to hide the other transmitter devices by selecting a defined code, which simplifies the search for particular transmitter devices particularly advantageous. In addition, an arbitrary amount of information can be stored via a documentation system implemented in the transmitting device, also for the purpose of providing data in the case of recourse.
Als Daten können beispielsweise hinterlegt werden: Kunde, Montagezeitpunkt, Installationskoordinaten, Montagefirma, Name des Monteurs, Kabelverbindungstyp und die Chargennummer. Zusätzlich können auch Informationen über die wetterseitige Bedingungen bei der Installation bzw. Montage der Kabel und Kabelverbindungen im Dokumentationssystem abgelegt werden. Eine Verwaltung der Daten wäre zur Entlastung der Kunden durch einen externen Dienstleister möglich. Hierzu steht dem Kunden eine Infohotline bzw. ein Internetportal zur Verfügung. Ein klarer Vorteil der externen Verwaltung wäre, dass genau rekonstruiert werden kann, wer, was, wann, wo und wie montiert hat. Diese Daten sind bei einer Reklamation evtl. sehr hilfreich.The following data can be stored, for example: customer, installation time, installation coordinates, installation company, name of the installer, cable connection type and batch number. In addition, information about the weather conditions during the installation or assembly of the cables and cable connections in the documentation system can also be stored. An administration of the data would be possible to relieve the customer by an external service provider. For this, the customer has an info hotline or an internet portal. A clear advantage of the external administration would be that it can be reconstructed exactly who, what, when, where and how has mounted. This data may be very helpful in case of a complaint.
Wurde eine Kabelverbindung, beispielsweise eine Kabelmuffe lokalisiert, so kann das Empfängergerät auf einen Auslesemodus gestellt werden. Das Empfängergerät sendet nun das „Ausleseaufforderungssignal" an das Sendergerät. Dieses beginnt mit dem Messen von Strom und Spannung an den eingebauten Wandlern und der Ermittlung der Leitertemperatur. Diese erfolgt unmittelbar über die Temperaturfühler an den Leitern. Die analogen Werte werden an das Empfängergerät in Datenpaketen zurückgesendet. Das Empfängergerät ist dabei derart ausgebildet, um die erhaltenen Werten weiterzuverarbeiten und nachfolgend Berechnungen durchzuführen. Somit ergeben sich neben der Temperatur, der Leiterstrom, der N-Leiterstrom, die Leiterspannung, die Wirkleistung, die Blindleistung, die Scheinleistung, der Wirkungsgrad cosφ, die Phasenverschiebung und der Spannungsfall. Die Wandler verfügen jeweils über einen Überspannungsschutz, welcher das Sendergerät vor Prüfspannungen/Überspannungen und Blitzeinschlag schützt.If a cable connection, for example a cable sleeve, has been located, then the receiver device can be set to a readout mode. The receiver unit now transmits the "read-out request signal" to the transmitter unit, which begins by measuring the current and voltage on the built-in transducers and determining the conductor temperature, directly through the temperature probes on the conductors.The analog values are sent to the receiver unit in data packets The receiver device is designed in this case in order to further process the values obtained and to subsequently carry out calculations. Thus, in addition to the temperature, the conductor current, the N-phase current, the conductor voltage, the active power, the reactive power, the apparent power, the efficiency cosφ, the phase shift and the voltage drop arise. The converters each have an overvoltage protection, which protects the transmitter unit from test voltages / surges and lightning strikes.
In diesem Auslesemodus ist es ebenso möglich, den internen Langzeitspeicher des Sendegerätes anzulesen. Dieser speichert die Messwerte über die gesamte Lebensdauer der Kabel- oder Kabelverbindung. Somit ist sichergestellt, nach einem Ausfall der Kabelverbindung oder bei Bedarf die Messwerte der Vergangenheit zu rekonstruieren.In this read mode, it is also possible to read the internal long-term memory of the transmitter. This stores the measured values over the entire lifetime of the cable or cable connection. This ensures that the measured values of the past can be reconstructed after a failure of the cable connection or if required.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verfügt das Empfängergerät außerdem über einen Aufzeichnungsmodus. In dieser Einstellung sendet das Empfängergerät periodisch bzw. in einem bestimmten Zeitabstand eine bestimmte Anzahl von Ausleseaufforderungssignalen an das Sendergerät; diese Ausleseaufforderungssignale werden durch das beispielsweise an einer Kabelmuffe platzierten Sendergerätes mit den daran angeschlossenen Sensoren in Echtzeit gemessen und erwidert. Die an des Empfängergerät übertragenen Daten werden dort gespeichert und können über eine serielle Schnittstelle ausgelesen werden. Somit können Überlastungen, Lastspitzen und Leistungsreserven genau und unkompliziert dokumentiert werden. Eine Fehlerdefinition bei Ausfällen wäre ebenso möglich. Aus sicherheitstechnischer Sicht erweist sich das Auslesen eines Neutralleiterstroms besonders vorteilhaft dahingehend, dass Kabelbrände verhindert werden können.In an advantageous embodiment of the invention, the receiver device also has a recording mode. In this setting, the receiving device periodically sends a certain number of readout request signals to the transmitter device; these read-out request signals are measured and responded in real-time by the transmitter device placed, for example, on a cable sleeve with the sensors connected thereto. The data transmitted to the receiver device are stored there and can be read out via a serial interface. Thus, overloads, load peaks and power reserves can be accurately and easily documented. An error definition in case of failure would also be possible. From a safety point of view, the reading of a neutral current proves to be particularly advantageous in that cable fires can be prevented.
Die signifikanten Vorteile und Merkmale der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik sind im Wesentlichen: ■ Identifizierbarkeit und Ortung von Kabel- und Kabelverbindungen, insbesondere Kabelmuffen,The significant advantages and features of the invention over the prior art are essentially: ■ Identifiability and location of cable and cable connections, in particular cable sockets,
■ Möglichkeit der Erfassung und Auswertung von statischen und dynamischen Betriebsparameter der Kabel- oder Abzweigverbindungen, insbesondere Kabelmuffen, die nicht mehr oder nur schlecht zugänglich sind,■ Possibility of recording and evaluating static and dynamic operating parameters of the cable or branch connections, in particular cable sleeves, which are no longer or only poorly accessible,
■ Verzicht auf teure und aufwändige Messtechnik durch Verwendung eines am Kabel- oder Kabelverbindungen angeordneten Sendergerätes, welches berührungslos die gemessenen physikalischen Parameter als modulierte Hochfrequenzsignale an das mobile Empfängergerät sendet,■ Dispensing with expensive and complicated measuring technology by using a sender device arranged on the cable or cable connections, which sends the measured physical parameters as modulated high-frequency signals to the mobile receiver device without contact,
■ Verwendung des Systems auch für Mittelspannungsnetze unter Verwendung von Wandlern,■ use of the system also for medium-voltage networks using converters,
■ Oftmals unvollständige Dokumentation der unterirdischen Kabel- oder Kabelverbindungen durch die Netzbetreiber kann durch das System kompensiert werden,■ Often incomplete documentation of underground cable or cable connections by network operators can be compensated by the system,
■ Kostengünstige Fertigung und Implementierung des Systems und■ Cost-effective production and implementation of the system and
■ Sicherheit durch indirektes Messen.■ Safety through indirect measurement.
Die Ziele und Vorteile dieser Erfindung sind nach sorgfältigem Studium der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der hier bevorzugten, nicht einschränkenden Beispielausgestaltungen der Erfindung mit den zugehörigen Zeichnungen besser zu verstehen und zu bewerten, von denen zeigen:The objectives and advantages of this invention will become better understood and appreciated after a careful study of the following detailed description of the preferred non-limiting example embodiments of the invention herein, together with the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 : schematische Darstellung des Datenübertragungssystems und die Kommunikation zwischen dem Sendergerät und dem Empfängergerät, Fig. 2: Sendergerätschema mit dem schematischen Schaltplan und1: schematic representation of the data transmission system and the communication between the transmitter device and the receiver device, Fig. 2: Sendergerätschema with the schematic circuit diagram and
Fig. 3: Empfängergerätschema mit einem Beispiel von den auf Displays angezeigten Daten, die vom Sendergerät empfangenen wurden.Fig. 3: Receiver device scheme with an example of the data displayed on displays received from the transmitter device.
Das erfindungsgemäße Datenübertragungssystem mit Ortungs-, Identifikation- und Messfunktion besteht aus zumindest einem Sendergerät 10 und einem Empfängergerät 40. Im Empfängergerät 40 ist ein Empfängersender 46 integriert. Schaltet der Benutzer den Empfängersender 46 ein, strahlt der Empfängersender 46 Ortungsaufforderungssignale mit einer Hochfrequenz aus.The data transmission system according to the invention with location, identification and measurement function consists of at least one transmitter device 10 and one receiver device 40. In the receiver device 40, a receiver transmitter 46 is integrated. When the user turns on the receiver transmitter 46, the receiver transmitter 46 radiates location request signals at a high frequency.
Ist das Ortungsaufforderungssignal von einer Empfangsantenne 14 des Sendergerätes 10 empfangen, aktiviert ein Empfangsmodul 16 eines Sendergerät-Steuerungsmoduls 20, das einen Befehl zur Datenübertragung an den Sender 18 weitergibt. Bei diesen Daten kann es sich entweder um die an einer elektrischen Kabelleitung 36 gemessenen physikalischen Parameter, wie zum Beispiel Betriebspannung, Phasenverschiebung, Wirkleistung, Wirkungsgrad, Scheinleistung, Blindleistung, Leiterströme, N-Leiterströme, PE- Leiterströme (Ableitströme, EMV), Temperatur, oder um die Identifikationsdaten des Sendergerätes, wie z. B. Kundenname, Montagezeitpunkt, Montagefirma und Name des Monteurs, Sendergerätstyp, Seriennummer handeln. Es werden auch die Koordinaten des Sendergerätes 10 an das Empfängergerät 40 übertragen. Das erlaubt eine einfache Lokalisation des Sendergerätes 10 mittels einer funk- und/oder satellitengestützter Technologie.When the location request signal is received by a receive antenna 14 of the transmitter device 10, a receive module 16 of a transmitter device control module 20 activates a command for data transmission to the transmitter 18. These data may be either the physical parameters measured on an electrical cable line 36, such as operating voltage, phase shift, active power, efficiency, apparent power, reactive power, phase currents, N-conductor currents, PE conductor currents (leakage currents, EMC), temperature, or to the identification data of the transmitter device, such. Eg customer name, assembly time, assembly company and name of installer, sender device type, serial number. The coordinates of the transmitter device 10 are also transmitted to the receiver device 40. This allows a simple localization of the transmitter device 10 by means of a radio and / or satellite-based technology.
Die gemessenen Werte sind entweder direkt den Messgeräten, Spannungswandler 28, Stromwandler 30, Temperatursensor 32 oder von einem Datenspeicher 22 entnommen. Es ist femer möglich, auch andere Messgeräte anzuordnen. Von der direkten Messwerteübertragung ergeben sich die aktuellen Messwerte jeweiliger Parameter. Von den gespeicherten Messwerten kann das Empfängergerät 40 eine Zeitcharakteristik vom entsprechenden Parameter erstellen.The measured values are taken either directly from the measuring devices, voltage converter 28, current transformer 30, temperature sensor 32 or from a data memory 22. It is also possible to arrange other measuring devices. The direct measurement values result in the current measured values of the respective parameters. Of the stored Measurements, the receiver device 40 can create a time characteristic of the corresponding parameter.
Im Datenspeicher 22 sind auch die Identifikationsdaten des Sendergerätes 10 und Koordinaten gespeichert, die zur Lokalisierung des Sendergerätes 10 dienen.In the data memory 22, the identification data of the transmitter device 10 and coordinates are stored, which are used to locate the transmitter device 10.
Das zu übertragene Signal wird im Sender 18 moduliert, und mit Hilfe einer Sendeantenne 12 als moduliertes Hochfrequenzsignal ausgestrahlt. Vorteilhaft wird Frequenz von 457 kHz verwendet. Der Sender 18 wird vom Abgriff am Wandler 30 mit Strom versorgt. Ist die Betriebspannung in der Kabelleitung 36 niedrig, kann der Sender 18 direkt an Leiter angeschlossen sein. Der Sender 18 kann ebenfalls mit einer Pufferbatterie 24 ausgerüstet sein, welche für Funktionserhalt nach Netzausfall sorgt.The signal to be transmitted is modulated in the transmitter 18, and emitted by means of a transmitting antenna 12 as a modulated high frequency signal. Advantageously frequency of 457 kHz is used. The transmitter 18 is powered by the tap on the converter 30 with power. If the operating voltage in the cable line 36 low, the transmitter 18 may be connected directly to conductors. The transmitter 18 may also be equipped with a backup battery 24, which ensures function after power failure.
Das ganze Sendergerät 10 ist besonders vorteilhaft in einer Muffe 34 eingebaut, und zwar in einer Muffe für Kabel- oder Abzweigverbindungen.The entire transmitter device 10 is particularly advantageously installed in a sleeve 34, in a sleeve for cable or branch connections.
Das Hochfrequenzsignal wird durch eine Empfangsantenne 44 an dem Empfängergerät 40 empfangen und in einer Auswerteeinheit 50 verarbeitet. Die Messwerte werden am Display für Messdaten entweder als aktuelle Werte oder als Zeitcharakteristik für den jeweiligen Parameter angezeigt.The high-frequency signal is received by a receiving antenna 44 on the receiver device 40 and processed in an evaluation unit 50. The measured values are shown on the display for measured data either as current values or as a time characteristic for the respective parameter.
Die Identifikationsdaten des Sendergerätes 10 sind auf dem Display für Identifikationsdaten 54 angezeigt. Falls mehrere Sendergeräte 10 für das Empfängergerät 40 erreichbar sind, kann der Benutzer ein bestimmtes Sendegerät 10 wählen und andere Geräte ausblenden lassen.The identification data of the transmitter device 10 are displayed on the display for identification data 54. If multiple transmitter devices 10 are accessible to the receiver device 40, the user can select a particular transmitter device 10 and hide other devices.
Die Position des gesuchten Sendergerätes wird auf dem Display für Lokalisierung 56 angezeigt. Die Lokalisation erfolgt mittels einer funk- und/oder satellitengestützten Technologie (z. B. Peilantenne, bzw. GPS oder Galileo). LISTE DER BEZUGSZEICHENThe position of the searched transmitter device is displayed on the localization display 56. The localization is carried out by means of a radio and / or satellite-based technology (eg DF antenna, or GPS or Galileo). LIST OF REFERENCE SIGNS
10 Sendergerät10 transmitter device
12 Sendeantenne12 transmitting antenna
14 Empfangsantenne14 receiving antenna
16 Empfangsmodul16 receiving module
18 Sender18 stations
20 Sendegerät-Steuerungsmodul20 Transmitter control module
22 Datenspeicher22 data storage
24 Pufferbatterie24 buffer battery
26 Stromversorgung26 power supply
28 Spannungswandler28 voltage transformers
30 Stromwandler30 current transformers
32 Temperatursensor32 temperature sensor
34 Muffe34 sleeve
36 Kabelleitung36 cable line
38 Kabellader38 cable loader
40 Empfangsgerät40 receiver
42 Sendeantenne42 transmitting antenna
44 Empfangsantenne44 receiving antenna
46 Empfängersender46 receiver transmitter
48 Empfängermodul48 receiver module
50 Auswerteeinheit50 evaluation unit
52 Display für Messdaten52 Display for measured data
54 Display für Identifikationsdaten54 Display for identification data
56 Display für Lokalisierung56 Localization display
60 Erdoberfläche 60 earth surface

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Datenübertragungssystem mit Ortungs-, Identifikation- und Messfunktion für unterirdische Kabel- oder Kabelverbindungen, insbesondere Kabelmuffen, bestehend aus zumindest einem Sendergerät und einem Empfängergerät, wobei das Empfängergerät einen Empfängersender aufweist, der zur Aktivierung eines bestimmten Sendergerätes ein Signal aussendet, welches das Sendergerät zur Übermittlung der Daten aktiviert, dadurch gekennzeichnet, dass das Sendergerät (10) an eine unterirdische elektrische Kabelleitung (36) angeschlossen ist und dass das Sendergerät (10) die an der elektrischen Kabelleitung (36) gemessenen physikalischen Parameter als modulierte Hochfrequenzsignale an das Empfängergerät (40) sendet.1. Data transmission system with location, identification and measurement function for underground cable or cable connections, especially cable sleeves, consisting of at least one transmitter device and a receiver device, wherein the receiver device has a receiver transmitter that emits a signal to activate a particular transmitter device, which the transmitter device for transmitting the data, characterized in that the transmitter device (10) is connected to an underground electrical cable line (36) and that the transmitter device (10) measures the physical parameters measured on the electrical cable line (36) as modulated radio-frequency signals to the receiver device ( 40).
2. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Sendergerät (10) einen Datenspeicher (22) beinhaltet, der die an der elektrischen Kabelleitung (36) gemessenen physikalischen Parameter speichert.2. Data transmission system according to claim 1, characterized in that the transmitter device (10) includes a data memory (22) which stores the physical parameters measured on the electrical cable line (36).
3. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sendergerät (10) einen Datenspeicher (22) mit Identifikationsdaten des Sendergerätes (10) beinhaltet und dass das Sendergerät (10) seine Identifikationsdaten als modulierte Hochfrequenzsignale an das Empfängergerät (40) sendet.3. Data transmission system according to claim 1 or 2, characterized in that the transmitter device (10) includes a data memory (22) with identification data of the transmitter device (10) and that the transmitter device (10) sends its identification data as modulated high-frequency signals to the receiver device (40) ,
4. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sendergerät (10) einen Datenspeicher (22) mit Daten über Position des Sendergerätes (10) beinhaltet und dass das Sendergerät (10) seine Position als modulierte Hochfrequenzsignale an das Empfängergerät (40) sendet und das Empfängergerät (40) diese Position auf der Basis einer Funk- und/oder satellitengestützten Technologie lokalisiert.4. Data transmission system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the transmitter device (10) includes a data memory (22) with data on the position of the transmitter device (10) and that the transmitter device (10) its position as a modulated high-frequency signals to the Receiver device (40) sends and the receiver device (40) locates this position based on a radio and / or satellite-based technology.
5. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenspeicher (22) mit zumindest einem Spannungswandler (28) verbunden ist, wobei der Spannungswandler (28) die Spannungscharakteristik in der elektrischen Kabelleitung (36) misst, und der Spannungswandler (28) die gemessenen Daten an den Datenspeicher (22) sendet.5. Data transmission system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the data memory (22) is connected to at least one voltage converter (28), wherein the voltage converter (28) measures the voltage characteristic in the electrical cable line (36), and the voltage converter (28) sends the measured data to the data memory (22).
6. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kabelader (38) in der Kabelleitung (36) mit einem Spannungswandler (28) versehen ist.6. Data transmission system according to one of claims 1 to 5, characterized in that each cable core (38) in the cable line (36) is provided with a voltage converter (28).
7. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenspeicher (22) mit zumindest einem Stromwandler verbunden ist, wobei der Stromwandler (30) die Stromcharakteristik in der elektrischen Kabelleitung (36) misst, und der Stromwandler (30) die gemessenen Daten an den Datenspeicher (20) sendet.7. Data transmission system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the data memory (22) is connected to at least one current transformer, wherein the current transformer (30) measures the current characteristic in the electrical cable line (36), and the current transformer (30) sends the measured data to the data memory (20).
8. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kabelader (38) in der Kabelleitung (36) mit einem Stromwandler (30) versehen ist.8. Data transmission system according to one of claims 1 to 7, characterized in that each cable core (38) in the cable line (36) is provided with a current transformer (30).
9. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenspeicher (22) mit zumindest einem Temperatursensor (32) verbunden ist, wobei der Temperatursensor (32) die Temperaturcharakteristik in der elektrischen Kabelleitung (36) misst, und der Temperatursensor (32) die gemessenen Daten an den Datenspeicher (22) sendet.The data transmission system according to claim 1, wherein the data memory is connected to at least one temperature sensor, wherein the temperature sensor measures the temperature characteristic in the electrical cable line, Temperature sensor (32) sends the measured data to the data memory (22).
10. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kabelader (38) in der Kabelleitung (36) mit einem Temperatursensor (32) versehen ist.10. Data transmission system according to one of claims 1 to 9, characterized in that each cable core (38) in the cable line (36) is provided with a temperature sensor (32).
11. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (18) mit mindestens einer Antenne (12) verbunden ist.11. Data transmission system according to one of claims 1 to 10, characterized in that the transmitter (18) is connected to at least one antenna (12).
12. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Sendergerät unmittelbar im Bereich der Kabelmuffe platziert ist.12. Data transmission system according to one of claims 1 to 11, characterized in that the transmitter device is placed directly in the region of the cable sleeve.
13. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der elektromagnetischen Störaussendungen bzw. elektromagnetischen Emission des Kabels oder der Kabelverbindung zumindest eine H-FeId Sonde und eine E-FeId Sonde vorgesehen sind, die mit dem Sendergerät gekoppelt sind.13. Data transmission system according to one of claims 1 to 12, characterized in that for measuring the electromagnetic emissions or electromagnetic emission of the cable or the cable connection at least one H-FeId probe and an E-FeId probe are provided, which are coupled to the transmitter device ,
14. Verfahren zur Datenübertragung unter Verwendung der Vorrichtungsmerkmale nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:14. A method for data transmission using the device features according to one of claims 1 to 13, characterized by the following method steps:
■ Senden eines Hochfrequenzsignals durch das Sendergerät im Fehlerfall oder nach Erhalt eines Ortungsaufforderungssignal durch das Empfängergerät, ■ sending a high-frequency signal by the transmitter device in the event of a fault or upon receipt of a location request signal by the receiver device,
■ Empfang des Hochfrequenzsignals vom Empfängergerät, ■ receiving the high-frequency signal from the receiver device,
■ Senden eines Ausleseaufforderungssignals vom Empfängergerät an das Sendergerät und ■ Auslesen der physikalischen Parameter am Kabel- oder Kabelverbindungen und Übertragen der Signale unter Verwendung des Senders an das Empfängergerät. ■ Sending a read request signal from the receiver unit to the transmitter unit and ■ Reading the physical parameters on the cable or cable connections and transmitting the signals using the transmitter to the receiver device.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochfrequenzsignal die Identitätsnummer des Kabels oder der Kabelverbindung enthält.15. The method according to claim 14, characterized in that the high-frequency signal contains the identity number of the cable or the cable connection.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung von Wandlern und Sensoren als physikalische Parameter der Strom, die Spannung und die Leitertemperatur gemessen werden und diese Parameter mittels des Sendergerätes an das Empfängergerät übertragen werden.16. The method according to claim 14 or 15, characterized in that are measured using transducers and sensors as physical parameters of the current, the voltage and the conductor temperature and these parameters are transmitted by means of the transmitter device to the receiver device.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfängergerät periodisch bzw. in definierten Zeitabständen Ausleseaufforderungssignale an das Sendergerät sendet, welche durch das Sendergerät durch Übertragung von den gemessenen physikalischen Parametern in Echtzeit beantwortet werden. 17. The method according to any one of claims 14 to 16, characterized in that the receiving device periodically or at defined intervals sends readout request signals to the transmitter device, which are answered by the transmitter device by transmission of the measured physical parameters in real time.
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