Verfahren zur Fernübertragung von Hessgrössen nach dem Impulsverfahren. Die Fernübertragung von Messgrössen be schränkt sich bisher im wesentlichen auf zwei Verfahren, und zwar beruht das eine auf der der gegebenen Messgrösse proportio nalen Änderung der charakteristischen Eigenschaften eines in der Übertrager- leitung fliessenden Stromes (Strom-, Span- nungs-, Frequenzänderung) und das andere auf der Aussendung von der Messgrösse pro portionalen Impulsen.
Das erstgenannte Verfahren macht ge wöhnlich vom Prinzip zweier einander ent gegenwirkender Kräfte Gebrauch, von denen die eine von dem Gebermessinstrument und die andere von dem Übertragerström beein flusst wird und die beide auf ein Gleich gewichtssystem derart einwirken, dass dieses durch Veränderung der von dem Übertrager strom beeinflussten Gegenkraft in seine Gleichgewichtslage zurückgeführt wird, wo bei der zur Rückführung nötige, das Fern empfangsinstrument beeinflussende Strom ein Mass der Messgrösse ist.
Das unter dem Einfluss der Gegenkräfte stehende Gleichgewichtssystem kann nun eine an sich bekannte Kontaktwage sein, die bei sich ändernder Messgrösse mittelst ihrer Kontaktvorrichtung ein den Strom der Übertragerleitung veränderndes Rückstell- organ so lange in Tätigkeit setzt, bis die Gleichgewichtsstörung der Kontaktwage wie der beseitigt ist. Der Antrieb und die An ordnung des Rückstellorganes in der Über tragerleitung können auf verschiedene Weise erfolgen.
Auch können für das Rückstell- organ alle möglichen elektrischen Elemente, die eben in irgend einer Weise die Strom änderung eines Stromkreises herbeizufüh ren vermögen, Verwendung finden. In den meisten Fällen benutzt man wohl als Rück stellorgan infolge der einfachen Bauart ein Potentiometer.
Bei der Fernübertragung nach der Rück führungsmethode bildete also der die Rück führung der Kontaktwage bewirkende, über die Fernleitung nach dem Fernemp- fangsinstrument geführte, von dem Rück- stellorgan gesteuerte Strom ein Mass des in dem Geberinstrument fliessenden Stromes.
Obwohl die auf der Stromänderung be ruhenden Übertragungsverfahren in ihrem Aufbau an sich verhältnismässig einfach sind, besitzen sie jedoch den grossen Nach teil, dass sie nicht bei allen Arten von Über tragerleitungen angewandt werden können; und dass die Sicherheit der Übertragung weitgehend von dem Zustand der benutzen Leitung, wie beispielsweise von Isolations fehlern, vom Leitungswiderstand und Ab leitungen abhängig ist. Dieses Verfahren ist daher trotz einiger beachtenswerter Merk male gegenüber dem Impulsverfahren in starkem Nachteil.
Bei der Fernübertragung von Messwerten nach dem Impulsverfahren sind nun wieder zweierlei Gattungen von Übertragungsmög lichkeiten, nämlich die Impulszahl- und die Impulszeitmethode denkbar. Bei der Im pulszahlmethode werden gleich lange Im pulse gegeben, deren Anzahl dem Messwert proportional ist. Die bei dem Impulszeitver- fahren in die Fernleitung übertragenen Im pulse sind dagegen von einer dem jeweiligen Messwert proportionalen Zeitdauer.
Bei bei den Impulsübertragerarten werden nun für die Erzeugung der dem Messwert proportio nalen Impulse, nicht wie bei dem erstgenann ten Verfahren. Zeigerinstrumente, sondern ausschliesslich umlaufende Messwerke ver wendet. Hierbei geht man gewöhnlich der art vor, dass beispielsweise die umlaufende Achse des Gebermessinstrumentes bei Jedes maliger Umdrehung eine Kontaktvorrich tung schliesst, die dann über geeignete Schalt- und Steuermittel die Aussendung von, die Empfängerapparatur beeinflussen den Impulsen herbeiführt.
Bei dem Impuls verfahren besteht wohl eine nachteilige Ab hängigkeit von dem Zustand der Übertrager leitung nicht, jedoch ist hierbei der Nachteil vorhanden, dass für die Erzeugung der Im pulse viele Kontaktgaben notwendig sind, damit auch bei 5 bis<B>10%</B> der normalen Grösse des Messwertes eine brauchbare Über tragung möglich ist. Die Erfindung bezieht sich nun auf ein Verfahren für die Fernübertragung von Messgrössen, das sowohl die Vorteile des auf der Stromänderung beruhenden Verfahrens, als auch die des Impulsverfahrens in sich vereinigt.
Gemäss der Erfindung besteht das Verfahren darin, dass nur bei Anderung der Messgrösse Impulse gegeben werden, die eine der Messgrösse proportionale Verstellung der Fernempfangsapparatur bewirken.
Bei Ausführung des Verfahrens kann von der Anwendung einer auf der Geberseite be findlichen, von dem Messinstrument und von dem Rückstellungssystem beeinflussten Kon- taktwage Gebrauch gemacht werden.
Jedoch bewirkt hierbei, weil es sich im vorliegenden Falle um ein Stromimpuls- und nicht um ein Stromänderungsverfahren handelt, die Kontaktwage nicht, wie bei den bekannten Einrichtungen, die direkte Steuerung des eine Stromänderung der tbertragerleitung herbeiführenden Rückstellsystems, sondern die Steuerung eines die Fernempfangsappa- ratur und das Rückstellsystem beeinflussen den Geberimpulssystems.
Für die Erzeugung der Impulse kann fernerhin das Geberimpulssystem mit einem von der Kontaktwage gesteuerten Laufwerk versehen werden, das eine die Impulse her vorbringende Kontaktvorrichtung überwacht. Hierbei kann das Laufwerk von verschie denartiger Konstruktion sein. Keineswegs ist es jedoch erforderlich, dass das Laufwerk konstante Drehzahl besitzt, diese kann viel mehr, was besonders vorteilhaft ist, beliebi gen Schwankungen unterworfen sein.
Es können auch Schaltmittel vorgesehen werden, die immer eine den beiden Kontakt stellen der Kontaktwage entsprechende richtige Betätigung der durch die Impulse erregten Empfangsapparaturen bewirken. Beispielsweise kann als Schaltmittel ein in der einen Kontaktstellung der Kontaktwage erregtes, die Polumschaltung der Fernleitung bewirkendes Umschaltrelais Verwendung finden. Selbstverständlich müssen auch die Impulsrelais der Empfängerapparaturen und des Rückstellsystems von solcher Ausbildung sein, dass immer eine Zeigerverstellung in der erforderlichen Richtung auftritt.
Hierbei kann man beispielsweise nach zwei Richtun gen wirkende polarisierte Schrittschaltrelais benutzen. Es sind natürlich auch noch andere Übertragerarten der die Fernempfängerappa- raturen und das Rückstellsystem beeinflus senden Impulse möglich. Die hier angege bene Ausführung offenbart nur eine Mög lichkeit.
Die Kupplung zwischen dem Rückstell- system und der Kontaktwage erfolgt zweckmässig mechanisch, und zwar unter Zwischenschaltung einer Schraubenfeder. Selbstverständlich stehen auch noch andere Kupplungsmöglichkeiten zwischen Rückstell- system und Koritaktwage offen. iSo wäre beispielsweise denkbar, die Rückführung, wie bei den bekannten Kontaktwaagen, rein elek trisch vorzunehmen.
Ferner kann auch die Art der Anzeige der Fernempfängerinstrumente auf verschie dene Weise . erreicht werden. Nur einige Fälle sollen kurz skizziert werden. Es kann das Empfängerimpulsrelais direkt die Ver stellung eines die Messgrösse anzeigenden Zeigers oder die Zustandsänderung eines die Empfängerinstrumente enthaltenden Strom kreises herbei führen. Das letztere kann wiederum dadurch geschehen, dass das Im pulsrelais den beweglichen Kontakt eines in dem, Empfangsmessstromkreis liegenden Po tentiometers steuert.
An Stelle des Potentio- meters können natürlich auch wieder andere elektrische Elemente, beispielsweise ein In duktionsregler Benutzung finden. Diese Art der Fernanzeige hat den grossen Vorteil, dass als Empfangsinstrumente normale Instru mente, die von der anzeigenden, registrieren den, oder integrierenden Type sind, benutzt werden können.
Die Geberimpulsapparatur kann weiter hin noch mit einem in Odem 'Steuerkreis des Laufwerkes befindlichen Umschalter ver sehen werden, der eine Nulleinstellung aller Anzeigeinstrumente ermöglicht. Hierbei kann bei etwaigen auftretenden Unstimmig- keiten der Messgrössenangaben leicht wieder Synchronismus erzielt werden. Dieser Um schalter kann entweder von Hand oder, was zweckmässiger sein dürfte, periodisch von einer Schaltuhr gesteuert werden.
Das neue Fernmessverfahren ist auch, was ohne weiteres einleuchten dürfte, leicht zur Summenmessung mehrerer gleichartiger Betriebsgrössen verschiedener Kraftwerke auf einer Zentralstation geeignet. Es können auch beliebige Arten von Messgrössen, also sowohl physikalische, als auch mechanische fernübertragen werden.
In der Zeichnung ist eine Fernmessanlage zur Ausführung des erfindungsgemässen Ver fahrens, bei der eine elektrische Messgrösse übertragen werden soll, zur Darstellung ge bracht.
Fig. 1 zeigt eine Schaltanordnung einer Fernmessanlage, und Fig. 2 die schematische Darstellung einer Summenfernmesseinrichtung. Die Geberstation setzt sich aus einer Kontaktwage A, einer von der Kontakt wage A gesteuerten Geberimpulsapparatur B und aus einem die Rückverstellung der Kontaktwage A bewirkenden Rückstell- system C zusammen.
Die Kontaktwage A enthält zwei mit einem Steuerkreis der Geberimpulsapparatur verbundene Kontakte 1, 2 und einen zwischen diesen Kontakten 1, 2 spielenden, von einem Leistungsmesser 3 beeinflussten, ebenfalls in dem Steuerstromkreis liegenden Kontakt hebel 4.
Die Geberimpulsapparatur B besitzt ein Laufwerk 5, das eine die Impulse erzeugende, in einer Übertragerleitung 6 liegende Kon- taktvorrichtung 7 steuert. In einem Leitungs- zweig# ö des das Laufwerk 5 steuernden Stromkreises liegt noch ein einen Polum schalter 9 überwachendes Umschaltrelais 10. Ein abwechselnd in Leitungszweige 11 und 12 des Steuerstromkreises einschaltbarer Umschalter 13 gestattet fernerhin"den:Steuer- stromkreis von Hand oder auch periodisch durch eine Uhr zu schliessen.
Mit der Fern- leitung 6 steht eine Stromquelle 14 in Ver bindung.
Das hinter dem Polumschalter 9, in did Fernleitung 6 eingeschaltete Rückstell- system C weist ein Impulsrelais 15 auf, das als polarisiertes Schrittschaltrelais ausgebil det ist und aus Spulen 16, 17 und einen' doppelpoligen, um einen Punkt 18 ver- schwenkbaren Anker 19 besteht. An den Enden des Ankers 19 ist nun je eine mU einem Klinkenrad 20 zusammenarbeitende Klinke 21, 22 angelenkt. Das Klinkenrad 20 trägt eine4 über einer Skala 23 spielenden Zeiger 24.
Eine Schraubenfeder 25 ist einer seits mit dem Klinkenrad 20 und anderseits mit dem Kontakthebel 4 der Kontaktwage A verbunden.
In der Schaltanordnung der Fig. 1 sind zwei Fernempfangsapparaturen D, E an die Fernleitung 6 angeschlossen. Diese Emp fängerapparaturen D, E enthalten im wesent lichen je ein Impulsrelais 15', 15", die eben falls, wie das Impulsrelais 15 des Rückstell- systems C, als polarisierte Schrittschalt- relais ausgeführt sind.
Bei der ersten Empfangsapparatur D ist das Klinkenrad 20' mit einem beweglichen Kontakt 2'6 eines zu einer Stromquelle ge schalteten Potentiometers 27 verbunden, das in dem ein normales Empfangsinstrument 28 enthaltenden Messstromkreis liegt.
Bei der zweiten Empfangsapparatur E bewirkt das Klinkenrad 20" die direkte Ver stellung eines über einer Skala 23' beweg lichen Zeigers 24'.
Die Wirkungsweise der Fernmessanlage ist folgende: Bei einer Änderung der Messgrösse, bei spielsweise beim Fallen der Leistung wird der Kontaktarm 4 des Wattmeters 3 mit dem Kontakt 2 in Berührung kommen, wodurch der Steuerstromkreis des Laufwerkes 5 ge schlossen wird. Die dann von dem Lauf werk 5 betätigte Kontaktvorrichtung 7 wird dann abwechselnd geschlossen und geöffnet.
Die hierdurch erzeugten, über einen Vm- schalter 9 in die Fernleitung 6 gesandten Stromimpulse der Gleichstromquelle 14 be- wirken dann die Erregung des Rücksteli- systems C und der Fernempfangsapparaturen D, E. Die Klinken 21, 22 und 21', 22', so wie 21", 22" der Impulsrelais 15, 15', 15" fangen dann an zu arbeiten und bewirken eine Rückwärtsverstellung sämtlicher Klin kenräder 20, 20', 20" des Rückstellsystemes C und der Emfpangsapparaturen D, E.
Durch die Rückwärtsdrehung des Klin kenrades 20 des Rückstellsystems C wird nun die Feder 25 um einen kleinen Betrag entspannt, und schliesslich in eine Lage ge bracht, dass das Gleichgewicht zwischen den beiden Drehmomenten, nämlich zwischen dem Drehmoment des Messinstrumentes 3 und dem diesem entgegenwirkenden Drehmoment der Feder 25 wieder hergestellt ist. Der Kon taktarm 4 wird dann mit dem Kontakt 2 ausser Eingriff gelangen und seine Ruhelage einnehmen. Der Steuerstromkreis des Lauf werkes 5 ist wieder unterbrochen und das Laufwerk 5 zum Stillstand gebracht.
Da die Impulsrelais 15', 15" der Fernempfangsappa- raturen D, E die gleiche Anzahl Strom stösse, wie das Impulsrelais 15 des Rückstell- systems C erhalten haben, stimmen die Zeigerstellungen der Empfangsapparaturen D, E mit der des Rückstellsystems C über ein. Die Angaben der Fernempfangsinstru- mente zeigen dann einen der gegebenen Mess- 0;rösse proportionalen Messwert an.
Bei steigender Leistung im Gebermess- instrument 8 wird der Kontaktarm 4 mit dem Kontakt 1 zum Eingriff kommen und das Laufwerk 5 wird jetzt über das in dem Steuerstromkreis liegenden Umschaltrelais 10 gesteuert, das eine Umpolung ;der an die Fernleitung 6 angeschlossenen Gleichstrom quelle 14 herbeiführt. Die jetzt durch die Kontaktvorrichtung 7 erzeugten, in die Fern leitung 6 gesandten Impulse erregen jetzt die Impulsrelais 15, 15', 15" derart, dass eine Verstellung der Klinkenräder 20, 2.0', 20" im entgegengesetzten Sinne als vorher er folgt.
Erst wenn die Drehmomente der Feder 25 des Rückstellsystems und des Messinstru- mentes 3 wieder ausgeglichen sind, wird der Kontaktarm 4 mit dem Gegenkontakt 1 ausser Eingriff kommen, und demgemäss der Steuerstromkreis des Laufwerkes 5 unter brochen. Die Zeigerstellungen sämtlicher Anzeigeinstrumente C, D, E entsprechen dann der gegebenen Messgrösse.
Bei einem Umlegen des Umschalters 13 in den Leitungszweig 12 wird der Steuer stromkreis geschlossen und hierdurch das Laufwerk 5 in Tätigkeit gesetzt. Die von der Kontaktvorrichtung 7 hervorgerufenen, über die Fernleitung 6 gegebenen Impulse bewirken dann eine Verstellung sämtlicher Zeiger des Rückstellungssystems C und der Empfangsapparaturen D, E auf Null. Auf diese Weise werden bei etwaigen Fehlschal tungen sämtliche Instrumente wieder auf Synchronismus gebracht.
Zur Summierung der Angaben von Mess- grössen mehrerer Geberstationen auf eine Empfängerstation ist in Fig. 2 eine Sum- menfernmesseinrichtung dargestellt. Die von den verschiedenen Geberstationen ausgehen den Impulse betätigen nun je ein mit Diffe rentialgetrieben 29, 30, 31 zusammenarbei tendes Impulsrelais 15. Die Umdrehungen der Planetenräder der einzelnen Differential getriebe 29, 30, 31 werden nun in bekannter Weise summierend auf den Zeiger 32 über tragen.
Bei der neuen Impulsübertragungsme- thode kommen nun .alle Vorteile der Impuls verfahren zur Geltung. Es werden nur dann Impulse gegeben, wenn sich die Betriebs grösse ändert, so dass in der übrigen Zeit alles still steht. Die Verzögerung der Angaben der Empfängerinstrumente kann sehr klein, etwa unterhalb einer Sekunde gehalten wer den. Die Empfängerinstrumente ermöglichen fernerhin die Messung bis auf den Wert Null. Hierbei pendeln die Zeiger der Emp fangsinstrumente nicht, diese stehen ent weder ruhig, oder sie bewegen sich gleich mässig vor- oder rückwärts. Ein weiterer Vorteil ist fernerhin noch die Möglichkeit der Verwendung normaler Instrumente als Anzeigeinstrument.
Als Kontaktinstrument kann beispielsweise ein abgeänderter Zähler für die meisten Betriebsgrössen Verwendung finden. Die Impulse selbst stehen in keiner Beziehung zur Betriebsgrösse, sondern dienen diese vielmehr nur zur Einstellung der Fern empfangsinstrumente, wobei die richtige Einstellung durch das Rückstellsystem be wirkt wird. Die Fernmessanlage gestattet fernerhin die Übertragung jeder beliebigen Grösse, die, wenn diese nicht direkt auf die Kontaktwage der Geberstation einwirken kann, in irgend einer geeigneten Weise um geformt wird.