CH398784A

CH398784A - Schaltungsanordnung zum Messen der Fehlerstellenentfernung auf Leitungen

Info

Publication number: CH398784A
Application number: CH65263A
Authority: CH
Inventors: Krieser Friedrich
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1962-01-18
Filing date: 1963-01-18
Publication date: 1966-03-15
Also published as: DE1219364B; SE302800B

Description

Schaltungsanordnung zum Messen der Fehlerstellenentfernung auf Leitungen
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Messen der Fehlerstellenentfernung auf Leitungen. Hierbei ist es aus der deutschen Patentschrift 1 027 789 (entsprechend dem Schweizer Patent 352 402) bekannt, dass nach Auftreten des Fehlers ein erster Speicherkondensator - in Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung mit C, bezeichnet-auf den Scheitelwert einer der Fehlerspannung auf der Leitung proportionalen Messspannung Uk und gleichzeitig ein zweiter Speicherkondensator C2 auf den Scheitelwert einer dem Fehlerstrom auf der Leitung propor tionalen Messspannung 1Z ; zu R aufgeladen werden.

Diese Aufladung erfolgt in der Weise, dass bei einem innerhalb des zu überwachenden Leitungsstückes auftretenden Fehler die Spannung am zweiten Kondensator C2 grösser als die am ersten Kondensator C1 ist.

Nach Abschaltung der Ladestromkreise beider Speicherkondensatoren Ct und C2 werden diese durch Umlegen der Kontakte a, und a2 eines in der Regel durch den von der Schutzeinrichtung erzeugten Auslöseimpuls betätigten Relais bis zur Spannungsgleichheit entladen. Die für die Entladung der Speicherkondensatoren auf Spannungsgleichheit erforderliche Zeitspanne wird bei diesem bekannten Verfahren durch gleichzeitige Anderung sowie Auswertung des Ladungszustandes eines Hilfskondensators, der in Fig. 1 mit CH bezeichnet ist, als Mass für die Fehlerstellenentfernung verwendet.

Der Hilfskondensator CH ist, wie Fig. 1 erkennen lässt, bis zum Umlegen des Kontaktes a3 mit der Hilfsspannungsquelle UH verbunden, befindet sich also beim Umlegen des genannten Kontaktes im Augenblick der Spannungsgleichheit an den beiden Speicherkondensatoren cl und C2 auf einem definierten Ladungszustand. Daher ist die Restspannung nach Auftrennen des Entlade stromkreises des Kondensators Cn infolge Ansprechens des Nullspannungsrelais N ein eindeutiges Mass für die Entfernung der Fehlerstelle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebene Schaltungsanordnung zur Fernmeldung der Fehlerstellenentfernung auch über längere Über- tragungsleitungen zu einer zentralen Messstelle ge eignet zu machen. Diese Aufgabe löst eine Schaltungsanordnung der beschriebenen Art durch Mittel, die gemäss der Erfindung eine durch den Ladungszustand des Hilfskondensators bestimmte Anzahl von in einem Impulsgenerator erzeugten Impulsen auf die Über- tragungsleitung gelangen lassen, an deren anderem Ende ein Empfangsgerät mit einer Impulszähleinrich- tung angeordnet ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthalten die Mittel eine Vergleichskapazität, die nach Entladung der beiden Speicherkondensatoren auf Spannungsgleichheit von dem(.Impulsgenerator unter gleichzeitiger Aussendung von Impulsen auf die Übertragungsleitung impulsweise aufgeladen wird.

Ferner ist bei dieser Ausführungsform eine Relaiseinrichtung vorgesehen, die bei Erreichen einer vorbestimmten Differenz der Ladungszustände an Hilfskondensator und Vergleichskapazität die weitere Aussendung von Impulsen auf die Übertragungsleitung verhindert.

Arbeitet die Schaltungsanordnung in der Weise, dass der Hilfskondensator während der zur Entladung der beiden Speicherkondensatoren auf Spannung gleichheit erforderlichen Zeitspanne zumindest teilweise entladen wird, ist die Relaiseinrichtung zweckmässig als Nullspannungsrelais ausgebildet und verhindert bei Eintritt der Spannungsgleichheit an Hilfskondensator und Vergleichskapazität die weitere Aussendung von Impulsen auf die Übertragungsleitung.

Eine beispielsweise Schaltungsanordnung dieser Art ist in Fig. 1 in ihren wesentlichen Teilen wiedergegeben. Der linke Teil der Schaltungsanordnung, der die Erzeugung der Differenzspannung lv U durch Ent- ladung der beiden Speicherkondensatoren Cj und C2 über die Widerstände R, und R2 vornimmt, wurde im Prinzip bereits beschrieben.

Dasselbe gilt für den mittleren Teil der Schaltungsanordnung mit dem Entladekreis des Hilfskondensators C. l, an dessen Widerstand RH im Augenblick des Nullwerdens der Diffe renzspannung U und damit des Ansprechens des Nullspannungsrelais N die Spannung Ux steht. Infolge Umlegens des Kontaktes n, wird diese Spannung der einen Anschlussklemme des hochohmigen Relais V zugeschaltet, dessen andere Klemme mit der Vergleichskapazität Cv verbunden ist. Das Relais ist vorzugsweise ein elektronisches Relais.

Die Vergleichskapazität wird nach Entladung der beiden Speicherkondensatoren C, und C2 auf Spannungsgleichheit infolge Schliessens des zum Relais N gehörenden Kontaktes n im Stromkreis des Impulsgenerators P von diesem unter gleichzeitiger Aussendung von Impulsen auf die Ubertragungsleitung UL impulsweise aufgeladen. Diese Aufladung der Vergleichskapazität ist möglich, da der Kontakt a4 bereits zu Beginn der voraufgegangenen Entladung der Speicherkondensatoren Ct und C2 geöffnet wurde.

Bei Erreichen einer vorbestimmten Differenz der Ladungszustände des Hilfskondensators CH und der Vergleichskapazität C7, in diesem Schaltungsbeispiel bei Spannungsgleichheit, verhindert das Ansprechen des Relais V durch Öffnen des Kontaktes v die weitere Aussendung von Impulsen auf die Übertragungsleitung. Man kann die Anordnung also als Verschlüssler bezeichnen.

Die übertragenen Impulse gelangen am anderen Ende der Leitung UL über den Empfangsverstärker E auf die Zähleinrichtung. Die Anzahl der über die Leitung übertragenen Impulse ist infolge der doppeltlogarithmischen Umsetzung über zwei Kondensatoren - C1, C2 und C,/-direkt der Fehlerstellenentfernung proportional.

Die Impulse können in Abwandlung der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 auch mittels eines Messinstrumentes erzeugt werden, das beim Zeigerrückgang eine der den Messwert darstellenden Zeigerstellung entsprechende Impulszahl abgibt.

Bei einer weiteren zweckmässigen Schaltungsanordnung nach der Erfindung führen die Mittel, die eine durch den Ladungszustand des Hilfskondensators bestimmte Anzahl von Impulsen auf die tXbertra- gungsleitung gelangen lassen, dem Impuls generator zwecks Modulation seiner Impulsfrequenz die sich ändernde Spannung am Hilfskondensator während der Zeitspanne zu, die zu Entladung der beiden Speicherkondensatoren auf Spannungsgleichheit erforderlich ist. Besonders zweckmässig ist es, den Entladekreis des Hilfskondensators und/oder den Impulsgenerator so auszulegen, dass sich die Impulsfrequenz in Abhängigkeit von der Spannung am Hilfskondensator logarithmisch ändert.

In diesem Falle ist nämlich, wie die folgende Rechnung zeigt, die Anzeige der Zähleinrichtung Z am anderen Ende der Leitung UL direkt proportional der zu messenden Impedanz 4 und damit der Entfernung der Fehlerstelle:
Während der zur Entladung der beiden Speicherkondensatoren Ct und C2 auf Spannungsgleichheit erforderlichen Zeitspanne t, wird die Impulsfrequenz f des Impulsgenerators P durch den Ladungszustand des Hilfskondensators C,, d. h. durch seine sich während dieser Zeit durch Entladung ändernde Spannung Ux, in Abhängigkeit von der laufenden Zeit t nach folgender Funktion moduliert:

-t J = K e TS Hierin bedeuten K eine Konstante und T !, die Zeitkonstante der Messung.

Da sich die Impulsfrequenz f als Ableitung der Pulszahl p nach der Zeit gemäss dp (2) dt ausdrücken lässt, gibt die Zähleinrichtung Z am anderen Ende der Leitung die Pulszahl
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wieder. Die Zeit t, ist, wie bereits ausgeführt, ein Mass für die Impedanz Zx und damit für die zu übertragende Fehlerstellenentfernung. Sie bestimmt sich, wie beispielsweise in der genannten deutschen Patentschrift 1 027 789 im einzelnen ausgeführt, aus der Beziehung tx = TM # ln (4) c # Zx Dabei ist TM als Zeitkonstante der Messung durch die Entladungszeitkoustanten der Speicherkondensatoren C1 und C2 gegeben.

Unter Verwendung von (4) erhält man p = TM # K (1-c # Zs) (5) Die Konstante c wird für den Wert der Impedanz Z. r der gesamten Leitungsstrecke bestimmt. Die von der Zähleinrichtung Z wiedergegebene Impulszahl p ist also proportional der zu messenden Impedanz ZJ und damit der Entfernung.

Ein Ausführungsbeispiel für diese erfindung gemässe Schaltungsanordnung zeigt Fig. 2. Sie unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Anordnung insbesondere dadurch, dass jetzt die vom Impulsgenerator P erzeugten Impulse bereits während der Entladung des Hilfskondensators Cil, d. h. während der zur Entladung der beiden Speicherkondensatoren C1 und C2 auf Spannungsgleichheit erforderlichen Zeit, vom Ladungszustand des Hilfskonden sators C11 beeinflusst werden. Solange nämlich infolge des nicht erregten Zustandes des Nullspannungsrelais N dessen Kontakt 123 den über den Widerstand RH verlaufenden Entladestromkreis schliesst, moduliert die Spannung Vz logarithmisch die Frequenz der von dem Impulsgenerator erzeugten Impulse.

Die Impulse werden über die Leitung wiederum zu der Empfangseinrichtung E und der Zähleinrichtung Z übertragen.

Zweckmässig erzeugt der Impulsgenerator bei Ux = 0 keine Impulse.

In Fig. 3 ist ein geeigneter Impulsgenerator in seinen wesentlichen Bestandteilen angedeutet. Das Steuergitter 1 der Doppelgitterröhre I gehört zum Oszillatorschwingkreis, während auf das Steuergitter 2 dieser Röhre die Spannung Um gegeben wird. Der Einfluss dieser Spannung bewirkt eine Veränderung der Scheinwiderstände im Röhrenkreis, wodurch die Os zillatorfrequenz geändert wird. Die Röhre II schneidet als Begrenzerstufe die Spitzen der frequenzmodulierten Schwingungen ab, so dass als Ausgangsspannung dieses Impulsgenerators Impulse einer durch die Spannung U2 bestimmten Frequenz erscheinen.

Man kann unter Verwendung des Merkmales der in Fig. 1 beschriebenen Schaltungsanordnung, dass die Auswertung der Spannung am Hilfskondensator C11 infolge Betätigung des Umschaltkontaktes n1 erst nach der zur Entladung der beiden Speicherkondensatoren auf Spannungsgleichheit erforderlichen Zeitspanne erfolgt, die in Fig. 2 wiedergegebene Anordnung auch dahingehend modifizieren, dass die Spannung Um dem Impulsgenerator P erst nach Beendigung des Entladungsvorganges des Hilfskondensators CII zugeiührt wird.

Dann werden über die Leitung UL Impulse einer Frequenz übertragen, die durch die Restspannung am Hilfskondensator Cli bestimmt ist und mittels des in diesem Falle als Frequenzmesser ausgebildeten Zählgerätes Z als Mass für die Fehlerstellenentfernung angegeben wird.

Es ist einzusehen, dass der Hilfskondensator sowie die zur Anzeige bzw. Auswertung seines Ladungszustandes erforderlichen Mittel sowohl hinsichtlich ihres Platzbedarfs als auch ihrer Kosten einen wesentlichen Teil der Schaltungsanordnung darstellen. Aus diesem Grunde kann es zweckmässig sein, den Hilfskondensator CII mit den zur Auswertung seines Ladungszustandes erforderlichen Einrichtungen und gegebenenfalls auch die Speicherkondensatoren sowie die Empfangseinrichtungen am anderen Ende der Übertragungsleitung für mehrere zu überwachende Leitungsstücke gemeinsam vorzusehen.

Claims

PATENTANSPRUCH Schaltungsanordnung zum Messen der Fehler stellenentfernung auf Leitungen, bei dem nach Auftreten des Fehlers ein erster Speicherkondensator auf den Scheitelwert einer der Fehlerspannung auf der Leitung proportionalen Messspannung und gleichzeitig ein zweiter Speicherkondensator auf den Scheitelwert einer dem Fehlerstrom auf der Leitung proportionalen Messspannung derartig aufgeladen werden, dass bei einem Fehler innerhalb des zu überwachenden Leitungsstückes die Spannung am zweiten Kondensator grösser als die am ersten Kondensator ist, und bei dem die nach Abschaltung der Ladestromkreise beider Speicherkondensatoren bis zur Entladung auf Spannungsgleichheit erforderliche Zeitspanne durch gleichzeitige Änderung sowie Auswertung des Ladungszustandes eines Hilfskondensators als Mass für die Fehlerstellenentfernung dient, dadurch gekennzeichnet,

dass Mittel vorgesehen sind, die eine durch den Ladungszustand des Hilfskondensators bestimmte Anzahl von in einem Impulsgenerator erzeugten Impulsen auf die Übertragungsleitung gelangen lassen, an deren anderem Ende ein Empfangsgerät mit einer Impulszähleinrichtung angeordnet ist.

UNTERANSPRÜCHE 1. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel eine Vergleichskapazität enthalten, die nach Entladung der beiden Speicherkondensatoren auf Spannungsgleichheit von dem Impulsgenerator unter gleichzeitiger Aussendung von Impulsen auf die Übertragungsleitung impulsweise aufgeladen wird, und dass eine Relaiseimich- tung vorgesehen ist, die bei Erreichen einer vorbestimmten Differenz der Ladungszustände an Hilfskondensator und Vergleichskapazität die weitere Aussendung von Impulsen auf die Übertragungsleitung verhindert.

2. Schaltungsanordnung nach Unteranspruch 1, mit zumindest teilweiser Entladung des Hilfskondensators während der Zeitspanne bis zur Entladung der beiden Speicherkondensatoren auf Spannungsgleichheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Relaiseinrichtung als Nullspannungsrelais wirkt und bei Eintritt der Spannungsgleichheit an Hilfskondensator und Vergleichskapazität die weitere Aussendung von Impulsen auf die Übertragungsleitung verhindert.

3. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel dem Impulsgenerator zwecks Modulation seiner Impulsfrequenz die Spannung am Hilfskondensator zuführen.

4. Schaltungsanordnung nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel dem Impulsgenerator die sich ändernde Spannung am Hilfskondensator während der Zeitspanne bis zur Entladung der beiden Speicherkondensatoren auf Spannungsgleichheit zuführen.

5. Schaltungsanordnung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Entladekreis des Hilfskondensators so ausgelegt ist, dass sich-die Impulsfrequenz in Abhängigkeit von der Spannung am Hilfskondensator logarithmisch ändert.

6. Schaltungsanordnung nach Unteranspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulsgenerator so ausgelegt ist, dass sich die Impulsfrequenz in Abhängigkeit von der Spannung am Hilfskondensator logaritlunisch ändert.

7. Schaltungsanordnung nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel dem Impuls generator die Spannung am Hilfskondensator nach Entladung der beiden Speicherkondensatoren auf Spannungsgleichheit zuführen und die Impuiszählein- richtung als Impulsfrequenzmesser ausgebildet ist.