WO2000060715A1 - Vorrichtung zum netzfreischalten einer elektrischen versorgungsleitung - Google Patents

Vorrichtung zum netzfreischalten einer elektrischen versorgungsleitung Download PDF

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WO2000060715A1
WO2000060715A1 PCT/EP2000/002829 EP0002829W WO0060715A1 WO 2000060715 A1 WO2000060715 A1 WO 2000060715A1 EP 0002829 W EP0002829 W EP 0002829W WO 0060715 A1 WO0060715 A1 WO 0060715A1
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WO
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load
optical
electrical
signal
switched
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PCT/EP2000/002829
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Inventor
Michael Ebert
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Kolb Elektro Sbw Ag
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/12—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to underload or no-load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H02J13/00019—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using optical means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02J13/00032—Systems characterised by the controlled or operated power network elements or equipment, the power network elements or equipment not otherwise provided for
    • H02J13/00036—Systems characterised by the controlled or operated power network elements or equipment, the power network elements or equipment not otherwise provided for the elements or equipment being or involving switches, relays or circuit breakers
    • H02J13/0004—Systems characterised by the controlled or operated power network elements or equipment, the power network elements or equipment not otherwise provided for the elements or equipment being or involving switches, relays or circuit breakers involved in a protection system

Definitions

  • the invention relates to a device for disconnecting an electrical supply line from the mains.
  • the "electrical supply line” is a common electrical cable as found in electrical installation systems in buildings. In the Federal Republic of Germany, voltages of 490 V or 230 V are given to electrical consumers via these cables. In the context of the present invention, the “electrical supply line” means both a single line leading to a single consumer and a single line with a line network connected to it for a plurality of consumers.
  • connection from the mains means on the one hand the connection of the electrical supply line, which leads to a single consumer or a network comprising a plurality of supply lines, to a live mains line.
  • disconnecting the mains is to largely avoid the presence of electrical fields when electrical consumers (loads) are not switched on.
  • it is located near the electrical consumer, e.g. B. a light bulb, a "power switch” that detects the switching on of the consumer and in response to the feeding of energy into the releases the supply line leading the electrical device. If the electrical device is not switched on, it is kept voltage-free so that electrical fields are avoided.
  • mains isolator for each individual electrical consumer, alternatively you can provide the mains isolators for groups of consumers, for example for one room at a time, and in extreme cases you can isolate the entire system Provide a system, i.e. directly in the area of the distribution box and electricity meter.
  • mains isolation takes place when a consumer within the group is switched on. This means that the other electrical consumers in the group in question may no longer be voltage-free, even though these consumers are not themselves switched on.
  • Permanent electrical consumers for example network-dependent radio alarm clocks and the like, are also problematic. Without special measures, the presence of such permanent consumers makes global network isolation practically impossible for an entire system.
  • Known measures for disconnecting the mains consist in recognizing an switched-on electrical consumer with the aid of a direct current pilot signal.
  • the a pilot signal having a voltage of only a few volts is sent into the circuit in question and is only received from the circuit when the electrical consumer in question is switched on. If a switching process is recognized, the system is disconnected from the mains. After disconnection from the mains, the pilot signal must be fed in further in order to recognize the switching off of the electrical consumer and then to disconnect the circuit of the consumer from the mains.
  • Supply lines of a supply network of a building are transmitted, they are affected by interference.
  • Such disorders are e.g. B. harmonics caused by certain electrical devices, such as dimmers. Due to the low voltage of the pilot signals, relatively weak interference can do this
  • pilot signal and thus disrupt the process of disconnection from the mains.
  • the pilot signals themselves are a disturbance for some electrical devices. This is particularly true for sensitive electronic devices.
  • the above-mentioned network disconnection is mainly required by ecologically oriented people who fear that the constantly increasing electrification of the environment and the associated increase in electrical fields will be detrimental to health.
  • the invention has for its object a device for
  • the invention provides a
  • Optical fiber is connected and upon receipt of the optical signal "load switched on” connects the supply line to the network and, in the absence of the signal, disconnects the supply line from the network, and the monitoring unit being part of an active one
  • Monitoring module is an electrical one Has energy storage element, which is fed by the network when the switching device connects the supply line to the network.
  • Monitoring module trained monitoring unit which is equipped with an electrical energy storage element. This energy storage element is charged every time it is connected to the network, i.e. when the monitored load (the monitored electrical consumer) is switched on.
  • the commercially available rechargeable batteries can deliver energy for weeks without recharging. Due to the autonomous supply of the monitoring module by the energy storage element, the monitoring module can be attached at practically any point within the electrical supply network of a household or an office building.
  • the monitoring module detects that a load or a consumer is switched on, that is to say when the transmitted electrical pilot signal returns to the monitoring module, this received pilot signal is converted into an optical signal “load switched on”.
  • the optical signal reaches the switching device and triggers the process of disconnecting it from the mains.
  • optical signals are insensitive to electrical interference signals.
  • the optical signal "load switched on” always arrives at the switching device in an unadulterated manner.
  • the optical signal does not interfere with electrical and electronic devices.
  • the device according to the invention can be used with particular preference in connection with a special electrical installation system which the inventor has previously proposed (PCT application PCT / EP 98/03926).
  • PCT application PCT / EP 98/03926 A special feature of this electrical installation system is the pre-assembly of individual ones
  • the monitoring module is designed according to the invention as a plug part. This plug part can be conveniently inserted into a box of the electrical installation system mentioned above.
  • the hybrid cable contains metallic cable cores for the transmission of electrical energy and optical fibers (optical fibers, optical fibers) for the transmission of information. These optical fibers of the electrical installation system are used by the present invention to transmit the signal "load switched on”. To this
  • the monitoring unit is connected to the switching device via a hybrid cable with copper wires and at least one optical waveguide.
  • the monitoring unit contains an optical switch which is fed by the energy storage element and which is controlled by an evaluation circuit in order to generate the signal "load switched on" by blocking a light transmission path from the
  • Switching device to the monitoring unit and back to the switching device opens.
  • the switching device is preferably also designed as a plug-in part for use in the above-mentioned electrical
  • the invention provides that the switching device has a switch actuator which transmits and possibly receives the optical signal "load switched on” and which, when the signal "load switched on” is received, connects at least one phase of the electrical supply line to the corresponding phase of the network .
  • FIG. 1 shows a block diagram of a device for disconnecting an electrical supply line from the mains
  • FIG. 2 is a flow chart for explaining the operation of the device according to FIG. 1.
  • a power line is indicated schematically at 30 in FIG. 1.
  • a load 6 is shown schematically at the bottom in FIG. 1.
  • This load 6 can be a single electrical consumer, e.g. Legs Lamp, or it can also be a group of electrical consumers which are connected to one another by branch lines.
  • Switching contact 24 of a switching device 2 designed as an optoelectric mains switch is closed, so that the circuit between the mains line 30 and the load 6 is closed via the switching contact 24, a hybrid cable 40, which will be explained in more detail below, a power cable 42 and a supply line 28.
  • a monitoring module 4 is located between the switching device 2 and the electrical supply line 28 for the load 6. As will be explained in more detail below, the monitoring module 4 is used to detect a switching operation.
  • the monitoring module 4 recognizes whether the load 6 is switched on or off. If the load 6 consists of a group of several electrical consumers, the monitoring module 4 recognizes that at least one of the electrical consumers is switched on or that all electrical consumers are switched off.
  • the purpose of monitoring the switching state of the load 6 is to keep the load 6 itself, the electrical supply line 28 leading to the load and also the monitoring module 4 and the cables 40, 42 free of voltage when the load 6 is not switched on. Is the
  • Load 6 z. B an electric light bulb of a lamp, the switching on of the lamp is monitored. Only when the lamp is switched on with the switch assigned to it does the electrical connection take place by closing the switching contact 24. This switches Measure is achieved that no live parts between the power line 30 and the load are present when the load is not switched on.
  • the power line 30 is a hybrid line, the structure of which is explained in more detail in the earlier PCT application already mentioned above.
  • a hybrid cable 40 contains a sheath 42, a certain number of copper wires, in the present case five copper wires, and a certain number of optical fibers (FO), two in the present example
  • a connector socket 20 is indicated schematically above.
  • the two ends of sections of the power line 30 are inserted and placed on a contact plate with connectors not shown here.
  • the switching device 2 is also arranged on the contact plate. It can be seen that the power line 30 with the corresponding contacts of the
  • Connector socket 20 forms a bus line to which virtually any number of connectors can be connected, for. B. also the switching device 2, which forms an optical circuit breaker.
  • the term "Power (P)” indicates that the power line 30 contains live wires, while the term “Information (I)” indicates the optical fibers that are used for information transmission.
  • the optical mains isolator 2 contains the switch 24 already mentioned, furthermore an optical switch actuator 22.
  • the optical switch actuator 22 is supplied with voltage by the current-carrying conductors from the mains line 30.
  • the two optical fibers (LWL) go from the optical switch actuator. They are combined in the optical switch actuator with the current-carrying copper wires (Cu) and leave the optoelectric mains disconnector 2 in the form of the hybrid cable 40.
  • the hybrid cable 40 between the optoelectric mains disconnector 2 and the monitoring module 4 can have any length.
  • the hybrid cable 40 at point A is again separated into the five copper wires on the one hand and the two optical fibers on the other.
  • the power cable 42 containing the five copper wires is shown on the left in FIG. 1, and the pair of optical fibers is shown on the right
  • the cables 42, 44 are guided within a connector, which is not shown here and which forms the monitoring module 4.
  • the mode of operation of the monitoring module 4 is described below.
  • energy is drawn from the power cable 42 via a power supply unit 8, rectified and charged into a rechargeable storage battery 10.
  • Rechargeable energy stores (batteries) 10 are commercially available.
  • the energy store 10 is dimensioned such that it can supply the energy for the operation of the monitoring module 4 at least as long as it corresponds to the maximum expected rest time of the load 6.
  • the electrical energy store 10 feeds an optoswitch 12 and evaluation electronics 14.
  • the evaluation electronics 14 generates a continuous signal or a pulse-shaped signal having a specific repetition frequency and transmits this to the electrical supply line 28.
  • Evaluation electronics 14 returns. A returning pilot signal at the input / output of the evaluation electronics 14 means that the load 6 is switched on. Correspondingly, the evaluation electronics 14 sends a control signal to the optoswitch 12.
  • the optoswitch 12 is e.g. B. a liquid crystal element which is located between the two ends of the optical waveguide of the optical waveguide pair 44.
  • the optoswitch 12 In the non-activated state, the optoswitch 12 is blocked, ie the signal given by the optical switch actuator 22 of the optical mains isolator 2 to the one optical waveguide only reaches the optoswitch 12, but a forwarding of the light is prevented when the optoswitch 12 is blocked.
  • the evaluation switch 14 controls the optoswitch 12
  • the LCD light shutter opens, so that the light signal coming from the optical switch actuator 22 passes through the optical switch 12 and returns to the optical switch actuator 22 via the other of the two optical fibers of the optical fiber pair 44.
  • the optical switch actuator 22 is designed such that it converts an optical signal received by the monitoring module 4, referred to here as "load switched on”, into an actuation signal for closing the switching contact 24. With this process, the electrical connection between the power line 30 and the Load 6 over that
  • the evaluation electronics 14 still give the pilot signal (or a sequence of pilot signals) to the load via the electrical supply line 28.
  • the power supply unit 8 can take energy from the cable 42 and charge it into the electrical energy store 10 until it is charged to the maximum.
  • the optical switch actuator 22 recognizes that the monitoring module 4 does not return an optical signal "load switched on", so that it converts this information into an actuation signal for opening the switch contact 24. After opening the switching contact 24, the monitoring module 4 works again in the pure Monitoring operation, ie the operation of the monitoring module is maintained by the electrical energy store 10.
  • the opening of the switching contact 24 in the optical mains disconnector after the load 6 has been switched off can also be caused in a different way than that explained above.
  • a current sensor can be arranged in or on the power cable 42. If the current through the power cable 42 falls below a minimum threshold value, the optical switch 12 can be blocked on the basis of the corresponding detection signal. The rest of the process then corresponds to that described above
  • FIG. 2 shows the one described above on the basis of a flow chart
  • the evaluation signal 14 sends the pilot signal (step S1).
  • step S3 it is queried whether the pilot signal from the load 6 is returned to the evaluation electronics 14. If this is the case, the load 6 is switched on, and the evaluation electronics 14 opens the optical switch 12 (step S4), so that the optical signal “load switched on” via one of the two optical fibers of the
  • Optical fiber pairs 44 is given to the optical switch actuator 22.
  • step S5 a query is made as to whether the signal "load switched on” is received in the optical switching clock of the optical mains isolator (ONF) 2. If so, the optical switch actuator 22 closes the switch contact 24 of the optical mains disconnector (ONF) in step S6.
  • step S1 i. H. a pilot signal is also given to the electrical supply line 28. If the load 6 is not switched on, the answer to the query in step S3 is "no", and consequently the switch contact 24 in the optical mains disconnector 2 is opened or kept open in step S2. In addition, the optical switch 12 is locked or kept locked.
  • Step S2 is also carried out if the answer to the query in step S5 is "no".

Abstract

Um in einem Gebäude elektrische Felder bei nicht-eingeschalteten elektrischen Verbrauchern (Last 6) zu vermeiden, erfolgt nur bei Erkennen einer eingeschalteten Last (6) eine Netzfreischaltung. Hierzu gibt ein Überwachungsmodul (4) ein Pilotsignal auf die mit der Last (6) verbundene elektrische Versorgungsleitung (28). Bei eingeschalteter Last (6) wird ein Optoschalter (12) geöffnet, so dass dieser ein von einem optischen Netzfreischalter (2) über einen Lichtwellenleiter gesendetes optisches Signal zurück zu dem Netzfreischalter (2) durchlässt. Demzufolge schliesst der optische Netzfreischalter (2) einen Schaltkontakt (24), so dass zwischen der Netzleitung (30) und der Last (6) eine elektrische Verbindung (40, 42, 28) vorhanden ist, die nach Erkennen des Ausschaltens der Last (6) durch Öffnen des Schaltkontakts (24) des Netzfreischalters (2) wieder unterbrochen wird. Durch das optische Signal 'Last eingeschaltet' wird ein weitestgehend störungsfreier Betrieb garantiert.

Description

Vorrichtung zum Netzfreischalten einer elektrischen Versorgungsleitung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Netzfreischalten einer elektrischen Versorgungsleitung.
Die "elektrische Versorgungsleitung" ist ein übliches elektrisches Kabel, wie man es in Elektroinstallationssystemen von Gebäuden findet. In der Bundesrepublik Deutschland werden über diese Kabel Spannungen von 490 V bzw. 230 V an elektrische Verbraucher gegeben. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet die "elektrische Versorgungsleitung" sowohl eine einzelne Leitung, die zu einem einzelnen Verbraucher führt, als auch eine einzelne Leitung mit einem daran angeschlossenen Leitungsnetz für eine Mehrzahl von Verbrauchern.
Das "Netzfreischalten" bedeutet das Verbinden der elektrischen Versorgungsleitung, die zu einem einzelnen Verbraucher oder einem Netz aus einer Mehrzahl von Versorgungsleitungen führt, einerseits, mit einer spannungsführenden Netzleitung andererseits.
Der Zweck des "Netzfreischaltens" besteht darin, bei nicht eingeschalteten elektrischen Verbrauchern (Lasten) das Vorhandensein elektrischer Felder weitestgehend zu vermeiden. Im einfachsten Fall befindet sich in der Nähe des elektrischen Verbrauchers, z. B. einer Glühbirne, ein "Netzfreischalter" , der das Einschalten des Verbrauchers erkennt und ansprechend darauf das Einspeisen von Energie in die zu dem elektrischen Gerät führende Versorgungsleitung freigibt. Ist das elektrische Gerät also nicht eingeschaltet, wird es spannungsfrei gehalten, so daß elektrische Felder vermieden werden.
Betrachtet man die elektrische Installation in einem Einfamilienhaus, so kann man für jeden einzelnen elektrischen Verbraucher einen "Netzfreischalter" vorsehen, alternativ kann man die Netzfreischalter für Gruppen von Verbrauchern vorsehen, beispielsweise für jeweils ein Zimmer, und im Extremfall kann man eine Netzfreischaltung für die gesamte Anlage vorsehen, also direkt im Bereich des Verteilerkastens und Stromzählers.
Das Zuordnen eines "Netzfreischalters" zu jedem einzelnen elektrischen Verbraucher ist mit erheblichem Aufwand verbunden, bietet allerdings den Vorteil, daß tatsächlich sämtliche nicht-eingeschalteten elektrischen
Verbraucher spannungsfrei sind. Sieht man einen "Netzfreischalter" für Gruppen von elektrischen Verbrauchern vor, so erfolgt eine Netzfreischaltung dann, wenn ein Verbraucher innerhalb der Gruppe eingeschaltet wird. Möglicherweise sind damit auch die übrigen elektrischen Verbraucher der betreffenden Gruppe nicht mehr spannungsfrei, obwohl diese Verbraucher selbst nicht eingeschaltet sind. Problematisch sind auch elektrische Dauerverbraucher, beispielsweise netzabhängige Radiowecker und dergleichen. Ohne besondere Maßnahmen macht das Vorhandensein derartiger Dauerverbraucher die globale Netzfreischaltung für eine gesamte Anlage praktisch unmöglich.
Bekannte Maßnahmen zur Netzfreischaltung von insbesondere Haushalts- Elektroinstallationen bestehen in dem Erkennen eines eingeschalteten elektrischen Verbrauchers mit Hilfe eines Gleichstrom-Pilotsiεnals. Das eine Spannung von lediglich einigen Volt aufweisende Pilotsignal wird in den fraglichen Stromkreis gesendet und wird nur dann aus dem Stromkreis empfangen, wenn der fragliche elektrische Verbraucher eingeschaltet ist. Wird ein Schaltvorgang erkannt, erfolgt eine Netzfreischaltung. Nach dem Netzfreischalten muß das Pilotsignal weiter eingespeist werden, um das Ausschalten des elektrischen Verbrauchers zu erkennen und anschließend daran den Stromkreis des Verbrauchers von dem Netz zu trennen.
Wenn die - relativ schwachen - Pilotströme über die
Versorgungsleitungen eines Versorgungsnetzes eines Gebäudes übertragen werden, werden sie von Störungen beeinflußt. Solche Störungen sind z. B. Oberwellen, die durch bestimmte elektrische Geräte, beispielsweise Dimmer, entstehen. Wegen der geringen Spanung der Pilotsignale können bereits relativ schwache Störungen das
Pilotsignal und damit den Vorgang der Netzfreischaltung empfindlich stören. Andererseits stellen die Pilotsignale selbst eine Störung für einige elektrische Geräte dar. Dies gilt insbesondere für empfindliche elektronische Geräte.
Die oben erläuterte Netzfreischaltung wird hauptsächlich von ökologisch orientierten Personen gefordert, die befürchten, daß die ständig zunehmende Elektrifizierung der Umwelt und die damit einhergehende Zunahme elektrischer Felder der Gesundheit abträglich ist. Die Anzahl der Befürworter einer weitestgehenden Reduzierung latenter elektrischer
Felder insbesondere in Wohn- und Bürogebäuden nimmt ständig zu. Solange kein überzeugender Beweis der Unschädlichkeit - auch relativ schwacher - elektrischer Felder erbracht ist, dürfte die Anzahl derjenigen Personen auch in Zukunft noch steigen, die eine weitestgehende Befreiung ihrer Umgebung von elektrischen Feldern wünschen.
Um dem oben aufgezeigten Bedarf gerecht zu werden, müssen allerdings die dazu erforderlichen Mittel zuverlässig funktionieren. Das heißt im vorliegenden Fall insbesondere, daß das Erkennen von eingeschalteten elektrischen Verbrauchern und die Weiterleitung der entsprechenden Information zuverlässig und störungsfrei abgewickelt werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum
Netzfreischalten einer elektrischen Versorgungsleitung zu schaffen, die weitestgehend störunempfindlich arbeitet, das Einschalten eines elektrischen Verbrauchers an der elektrischen Versorgungsleitung erkennt und die diesbezügliche Information zuverlässig in ein Netzfreischalten bzw. ein Trennen des Netzes von der Versorgungsleitung umsetzt.
Zu diesem Zweck schafft die Erfindung eine
Vorrichtung zum Netzfreischalten einer elektrischen Versorgungsleitung, mit - einer Überwachungseinheit, die ein Pilotsignal in die
Versorgungsleitung einspeist und bei Rückkehr des Pilotsignals ein
Signal "Last eingeschaltet" erzeugt; einer Schaltvorrichtung, die mit der Überwachungseinheit über einen
Lichtwellenleiter verbunden ist und bei Empfang des optischen Signals "Last eingeschaltet" die Versorgungsleitung mit dem Netz verbindet und bei Fehlen des Signals die Versorgungsleitung von dem Netz trennt, und wobei die Überwachungseinheit Teil eines aktiven
Überwachungsmoduls ist, welches ein elektrisches Energiespeicherelement besitzt, welches von dem Netz gespeist wird, wenn die Schaltvorrichtung die Versorgungsleitung mit dem Netz verbindet.
Ein wichtiges Element der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die als
Überwachungsmodul ausgebildete Überwachungseinheit, die mit einem elektrischen Energiespeicherelement ausgestattet ist. Dieses Energiespeicherelement wird bei jeder Verbindung mit dem Netz, also dann, wenn die überwachte Last (der überwachte elektrische Verbraucher) eingeschaltet ist, aufgeladen. Die handelsüblichen aufladbaren Batterien vermögen ohne Nachladen wochenlang Energie zu liefern. Durch die autonome Versorgung des Überwachungsmoduls durch das Energiespeicherelement kann das Überwachungsmodul an praktisch beliebiger Stelle innerhalb des elektrischen Versorgungsnetzes eines Haushalts oder eines Bürogebäudes angebracht werden.
Wenn das Überwachungsmodul das Einschalten einer Last oder eines Verbrauchers erkennt, also dann, wenn das ausgesendete elektrische Pilotsignal zu dem Überwachungsmodul zurückkommt, wird dieses empfangene Pilotsignal umgesetzt in ein optisches Signal "Last eingeschaltet". Das optische Signal gelangt zu der Schaltvorrichtung und löst dort den Vorgang der Netzfreischaltung aus.
Die Verwendung optischer Signale zum Herstellen der Verbindung zwischen dem Versorgungsnetz und der elektrischen Versorgungsleitung bzw. zum Trennen von Versorgungsleitung und Netz, hat erhebliche Vorteile: Optische Signale sind unempfindlich gegenüber elektrischen Störsignalen. Das optische Signal "Last eingeschaltet" kommt also an der Schaltvorrichtung stets unverfälscht an. Andererseits stört das optische Signal keine elektrischen und elektronischen Geräte.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders bevorzugt einsetzbar in Verbindung mit einem speziellen Elektromstallationssystem, welches von dem Erfinder bereits früher vorgeschlagen wurde (PCT-Anmeldung PCT/ EP 98 /03926) . Ein b esonderes M erkmal dieses Elektroinstallationssy stems ist die Vorkonfektionierung einzelner
Leitungsabschnitte mit Steckverbindern, so daß das System von einem Nicht-Fachmann installiert werden kann. Bestandteile des Systems sind Steckverbinderdosen mit Doseneinsätzen. Demgemäß ist erfindungs gemäß das Überwachungsmodul als Steckerteil ausgebildet. Dieses Steckerteil läßt sich bequem in eine Dose des oben erwähnten elektrischen Installationssystems einsetzen.
Eine weitere Besonderheit des oben erläuterten, bereits vorgeschlagenen elektrischen Installationssystems ist die Verlegung von Hybridkabeln zwischen einzelnen Steckverbinderdosen. Das Hybridkabel beinhaltet metallische Kabeladern zur Übertragung elektrischer Energie und Lichtwellenleiter (Lichtleiter , optische Fasern) zur Informationsübertragung. Diese Lichtwellenleiter (LWL) des elektrischen Installationssystems werden durch die vorliegende Erfindung zur Übertragung des Signals "Last eingeschaltet" verwendet. Zu diesem
Zweck sieht die Erfindung vor, daß die Überwachungseinheit mit der Schaltvorrichtung über ein Hybridkabel mit Kupferadern und mindestens einem Lichtwellenleiter verbunden ist. In einer besonders günstigen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Überwachungseinheit einen Optoschalter enthält, der von dem Energiespeicherelement gespeist wird, und der von einer Auswerteschaltung angesteuert wird, um das Signal "Last eingeschaltet" zu erzeugen, indem er einen Lichtübertragungsweg von der
Schaltvorrichtung zu der Überwachungseinheit und zurück zu der Schaltvorrichtung öffnet.
Die Schaltvorrichtung ist vorzugsweise ebenfalls als Steckteil ausgebildet für die Verwendung in dem oben angesprochenen elektrischen
Installationssystem. Insbesondere sieht die Erfindung vor, daß die Schaltvorrichtung einen Schalteraktuator aufweist, der das optische Signal "Last eingeschaltet" sendet und ggf. empfängt, und der bei Empfang des Signals "Last eingeschaltet" mindestens eine Phase der elektrischen Versorgungsleitung mit der entsprechenden Phase des Netzes verbindet.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Netzfreischalten einer elektrischen Versorgungsleitung; und
Fig. 2 ein Flußdiagramm zum Erläutern der Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig. 1.
Oben in Fig. 1 ist schematisch bei 30 eine Netzleitung angedeutet. Unten in Fig. 1 ist schematisch eine Last 6 dargestellt. Bei dieser Last 6 kann es sich um einen einzelnen elektrischen Verbraucher handeln, z. B. eine Lampe, oder es kann sich auch um eine Gruppe von elektrischen Verbrauchern handeln, die durch Zweigleitungen miteinander verbunden sind.
Um die Last 6 aus der Netzleitung 30 mit Strom zu versorgen, wird ein
Schaltkontakt 24 einer als optoelektrischer Netzschalter ausgebildeten Schaltvorrichtung 2 geschlossen, so daß der Stromkreis zwischen der Netzleitung 30 und der Last 6 über den Schaltkontakt 24, ein weiter unten noch näher erläutertes Hybridkabel 40, ein Stromkabel 42 und eine Versorgungsleitung 28 geschlossen ist.
Zwischen der Schaltvorrichtung 2 und der elektrischen Versorgungsleitung 28 für die Last 6 befindet sich ein Überwachungsmodul 4. Wie im folgenden näher erläutert wird, dient das Überwachungsmodul 4 zum Erkennen eines Schaltvorgangs. Mit anderen
Worten: Das Überwachungsmodul 4 erkennt, ob die Last 6 eingeschaltet oder ausgeschaltet wird. Wenn die Last 6 aus einer Gruppe mehrerer elektrischer Verbraucher besteht, erkennt das Überwachungsmodul 4, daß mindestens einer der elektrischen Verbraucher eingeschaltet wird, bzw. daß sämtliche elektrische Verbraucher ausgeschaltet sind.
Zweck des Überwachens des Schaltzustands der Last 6 ist es, die Last 6 selbst, die zu der Last führende elektrische Versorgungsleitung 28 und auch das Überwachungsmodul 4 und die Kabel 40, 42 dann spannungsfrei zu halten, wenn die Last 6 nicht eingeschaltet ist. Ist die
Last 6 z. B. eine elektrische Glühbirne einer Lampe, so wird das Einschalten der Lampe überwacht. Erst dann, wenn die Lampe mit dem ihr zugeordneten Schalter eingeschaltet wird, erfolgt die elektrische Verbindung durch Schließen des Schaltkontakts 24. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß in nicht eingeschaltetem Zustand der Last keine spannungsführenden Teile zwischen der Netzleitung 30 und der Last vorhanden sind.
Die Netzleitung 30 ist ebenso wie das Kabel 40 eine Hybridleitung, deren Aufbau näher in der oben bereits angesprochenen früheren PCT- Anmeldung erläutert ist. Wie rechts in Fig. 1 dargestellt ist, enthält ein solches Hybridkabel 40 einen Mantel 42, eine bestimmte Anzahl von Kupferadern, im vorliegenden Fall fünf Kupferadern, und eine bestimmte Anzahl von Lichtwellenleitern (LWL), im vorliegenden Beispiel zwei
Lichtwellenleiter.
In der oben erwähnten früheren PCT-Anmeldung ist ein Installationssystem vorgeschlagen, welches vorkonfektionierte Hybridkabel der rechts in Fig. 1 dargestellten Art verwendet in
Verbindung mit Steckverbindern an den Enden der vorkonfektionierten Leitungsabschnitte sowie Steckverbinderdosen, in welche die Steckverbinder in eindeutig codierter Weise einsteckbar sind.
In Fig. 1 ist oben eine Steckverbinderdose 20 schematisch angedeutet. In die Steckverbinderdose 20 sind die beiden Enden von Abschnitten der Netzleitung 30 eingeführt und mit hier nicht dargestellten Steckverbindern auf eine Kontaktplatte gelegt. Ebenfalls auf der Kontaktplatte angeordnet ist die Schaltvorrichtung 2. Man erkennt, daß die Netzleitung 30 mit den entsprechenden Kontakten der
Steckverbinderdose 20 eine Busleitung bildet, an die praktisch beliebig viele Steckverbinder anschließbar sind, z. B. auch die Schaltvorrichtung 2, die einen optischen Netzfreischalter bildet. Links oben in Fig. 1 ist durch den Begriff "Power (P)" angedeutet, daß die Netzleitung 30 stromführende Adern enthält, während der Begriff "Information (I)" auf die Lichtwellenleiter hinweist, die zur Informationsübertragung dienen.
Der optische Netzfreischalter 2 enthält den bereits erwähnten Schalter kontakt 24, ferner einen optischen Schalteraktuator 22. Der optische Schalteraktuator 22 wird von den stromführenden Leitern aus der Netzleitung 30 mit Spannung versorgt. Von dem optischen Schalteraktuator gehen die beiden Lichtwellenleiter (LWL) ab. Sie sind in dem optischen Schalteraktuator mit den stromführenden Kupferadern (Cu) vereint und verlassen den optoelektrischen Netzfreischalter 2 in Form des Hybridkabels 40.
Das Hybridkabel 40 zwischen dem optoelektrischen Netzfreischalter 2 und dem Überwachungsmodul 4 kann beliebige Länge aufweisen. An dem Überwachungsmodul 4 ist das Hybridkabel 40 an der Stelle A wieder aufgetrennt in die fünf Cu- Adern einerseits bzw. die zwei Lichtwellenleiter andererseits. Links in Fig. 1 ist das die fünf Cu- Adern enthaltende Stromkabel 42 dargestellt, rechts das Lichtwellenleiter-Paar
44. Tatsächlich sind die Kabel 42, 44 innerhalb eines hier nicht näher dargestellten Steckverbinders geführt, der das Überwachungsmodul 4 bildet.
Im folgenden wird die Arbeitsweise des Überwachungsmoduls 4 beschrieben. In den Zeiten, in denen bei eingeschalteter Last 6 der Schaltkontakt 24 des optischen Netzfreischalters 2 geschlossen ist, wird über ein Netzteil 8 Energie aus dem Stromkabel 42 entnommen, gleichgerichtet und in eine nachladbare Speicherbatterie 10 geladen. Aufladbare Energiespeicher (Batterien) 10 sind im Handel erhältlich. Im vorliegenden Fall ist der Energiespeicher 10 so bemessen, daß er mindestens so lange die Energie für den Betrieb des Überwachungsmoduls 4 liefern kann, wie es der maximal zu erwartenden Ruhezeit der Last 6 entspricht.
Der elektrische Energiespeicher 10 speist einen Optoschalter 12 und eine Auswerteelektronik 14. Die Auswerteelektronik 14 erzeugt ein dauerndes oder ein eine bestimmte Wiederholfrequenz aufweisendes impulsförmiges Signal und gibt dieses auf die elektrische Versorgungsleitung 28.
Wenn die Last 6 bzw. einer der die Last 6 repräsentierenden elektrischen Verbraucher eingeschaltet ist, gibt es einen geschlossenen Stromkreis, so daß das von der Auswerteelektronik auf die elektrische Versorgungsleitung 28 gegebene elektrische Pilotsignal wieder zu der
Auswerteelektronik 14 zurückkehrt. Ein zurückkehrendes Pilotsignal am Eingang/ Ausgang der Auswerteelektronik 14 bedeutet, daß die Last 6 eingeschaltet ist. Dementsprechend gibt die Auswerteelektronik 14 ein Ansteuersignal auf den Optoschalter 12.
Der Optoschalter 12 ist z. B. ein Flüssigkristallelement, welches sich zwischen den beiden Enden der Lichtwellenleiter des Lichtwellenleiterpaars 44 befindet. Im nicht- angesteuerten Zustand ist der Optoschalter 12 gesperrt, d. h. das von dem optischen Schaltaktuator 22 des optischen Netzfreischalters 2 auf den einen Lichtwellenleiter gegebene Signal gelangt nur bis zu dem Optoschalter 12, eine Weiterleitung des Lichts wird jedoch bei gesperrtem Optoschalter 12 verhindert. Wenn nun von der Auswerteelektronik 14 der Optoschalter 12 angesteuert wird, öffnet sich der LCD-Lichtverschluß, so daß das von dem optischen Schalterakmator 22 kommende Lichtsignal durch den Optoschalter 12 hindurchläuft und über den anderen der beiden Lichtwellenleiter des Lichtwellenleiter-Paars 44 zu den optischen Schalteraktuator 22 zurückkehrt.
Der optische Schalteraktuator 22 ist so ausgebildet, daß er ein von dem Überwachungsmodul 4 empfangenes optisches Signal, hier als "Last eingeschaltet" bezeichnet, umsetzt in ein Betätigungssignal zum Schließen des Schaltkontakts 24. Mit diesem Vorgang ist die elektrische Verbindung zwischen der Netzleitung 30 und der Last 6 über das
Hybridkabel 40, das Stromkabel 42 und die elektrische Versorgungsleitung 28 hergestellt. Während des Einspeisens von Leistung in die Last 6 gibt die Auswerteelektronik 14 nach wie vor das Pilotsignal (oder eine Folge von Pilotsignalen) über die elektrische Versorgungsleitung 28 auf die Last. Weiterhin kann während dieser Zeit, in der die Last 6 eingeschaltet ist, das Netzteil 8 Energie aus dem Kabel 42 entnehmen und in den elektrischen Energiespeicher 10 laden, bis dieser maximal aufgeladen ist.
Wenn während des Einschaltzustands der Last 6 die Auswerteelektronik
14 ein Schaltereignis feststellt, in diesem Fall also ein Ausschaltvorgang, so gibt sie ein entsprechendes Ansteuersignal auf den Optoschalter 12, so daß der Optoschalter 12 sperrt. In dem optischen Netzfreischalter 2 erkennt der optische Schaltaktuator 22, daß von dem Überwachungsmodul 4 kein optisches Signal "Last eingeschaltet" zurückgegeben wird, so daß er diese Information in ein Betätigungssignal zum Öffnen des Schaltkontakts 24 umsetzt. Nach dem Öffnen des Schaltkontakts 24 arbeitet das Überwachungsmodul 4 wieder im reinen Überwachungsbetrieb, d. h. der Betrieb des Überwachungsmoduls wird von dem elektrischen Energiespeicher 10 aufrechterhalten.
Das Öffnen des Schaltkontakts 24 in dem optischen Netzfreischalter nach Ausschalten der Last 6 kann auch auf andere Weise veranlaßt werden, als dies oben erläutert wird. Beispielsweise kann in oder an dem Stromkabel 42 ein Stromfühler angeordnet werden. Unterschreitet der Strom durch das Stromkabel 42 einen Minimum-Schwellenwert, so kann anhand des entsprechenden Nachweissignals der Optoschalter 12 gesperrt werden. Der übrige Ablauf entspricht dann dem oben geschilderten
Ablauf des Öffnens des Schaltkontakts 24. Wird von dieser abgewandelten Ausführungsform Gebrauch gemacht, so braucht die Auswerteelektronik 14 kein Pilotsignal auf die elektrische Versorgungsleitung 28 zu geben, während die Last 6 eingeschaltet ist.
Fig. 2 zeigt anhand eines Flußdiagramms den oben beschriebenen
Betriebsablauf in kompakter Form und schematisch. Nach dem Start erfolgt das Senden des Pilotsignals (Schritt Sl) durch die Auswerteelektronik 14.
Im Schritt S3 wird abgefragt, ob das Pilotsignal aus der Last 6 an die Auswerteelektronik 14 zurückgegeben wird. Wenn dies der Fall ist, ist die Last 6 eingeschaltet, und die Auswerteelektronik 14 öffnet den Optoschalter 12 (Schritt S4), so daß das optische Signal "Last eingeschaltet" über einen der beiden Lichtwellenleiter des
Lichtleiterwellen-Paars 44 an den optischen Schalteraktuator 22 gegeben wird. Im Schritt S5 wird abgefragt, ob das Signal "Last eingeschaltet" in dem optischen Schal taktuator des optischen Netzfreischalters (ONF) 2 empfangen wird. Falls ja, so schließt der optische Schalteraktuator 22 den Schaltkontakt 24 des optischen Netzfreischalters (ONF) im Schritt S6.
Der Ablauf geht dann zurück zu Schritt Sl, d. h. es wird weiterhin ein Pilotsignal auf die elektrische Versorgungsleitung 28 gegeben. Wenn die Last 6 nicht eingeschaltet ist, so lautet die Antwort der Abfrage im Schritt S3 "nein", und folglich wird im Schritt S2 der Schaltkontakt 24 in dem optischen Netzfreischalter 2 geöffnet oder geöffnet gehalten. Außerdem wird der Optoschalter 12 gesperrt oder gesperrt gehalten.
Der Schritt S2 wird auch ausgeführt, wenn die Antwort der Abfrage im Schritt S5 "nein" lautet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zum Netzeinschalten einer elektrischen Versorgungsleitung (28), mit einer Überwachungseinheit (4), die ein Pilotsignal in die Versorgungsleitung (28) einspeist und bei Rückkehr des
Pilotsignals ein Signal "Last eingeschaltet" erzeugt; einer Schaltvorrichtung (2), die mit der Überwachungseinheit (4) über einen Lichtwellenleiter (44, 40) verbunden ist und bei Empfang des optischen Signals "Last eingeschaltet" die Versorgungsleitung mit dem Netz (30) verbindet, und bei
Fehlen des Signals die Versorgungsleitung (28) von dem Netz (30) trennt, wobei die Überwachungseinheit (4) Teil eines aktiven Überwachungsmoduls (4) ist, welches ein elektrisches Energiespeicherelement (10) besitzt, das von dem Netz (30, 40,
42) gespeist wird, wenn die Schaltvorrichtung (2) die Versorgungsleitung (28) mit dem Netz (30) verbindet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , bei der das Überwachungsmodul (4) als Steckerteil ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Überwachungseinheit mit der Schaltvorrichtung (2) über ein Hybridkabel (40) mit Kupferadern und mindestens einem Lichtwellenleiter verbunden ist.
4. Vorrichmng nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinheit einen Optoschalter (12) enthält, der von dem
Energiespeicherelement (10) gespeist wird, und der von einer Auswerteschaltung (14) angesteuert wird, um das Signal "Last eingeschaltet" zu erzeugen, indem er einen Lichtübertragungsweg von der Schaltvorrichtung (2) zu der Überwachungseinheit (4) und zurück zu der Schalt vorrichmng (2) öffnet.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (2) einen Schalterakmator (22) aufweist, der das optische Signal "Last eingeschaltet" sendet und ggf. empfängt, und der bei Empfang des Signals "Last eingeschaltet" mindestens eine Phase der elektrischen Versorgungsleitung (28) mit der entsprechenden Phase des Netzes (30) verbindet.
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