DE19610448B4 - Vorrichtung zur optischen Anzeige des Betriebszustandes eines Energieversorgungsnetzes - Google Patents

Vorrichtung zur optischen Anzeige des Betriebszustandes eines Energieversorgungsnetzes Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zur optischen Anzeige des Betriebszustandes eines Energieversorgungsnetzes, dessen Kabel mit einem kapazitiven Meßpunkt versehen ist, mit einem einen Kondensator (3) aufladenden Gleichrichter (2) und einer periodisch blinkenden Leuchtdiode (10), wobei dem Kondensator (3) zur Erfassung eines Eingangsstromes eine Zeitstufe (4) und ein Spannungstrigger (5) nachgeschaltet sind, die über logische Gatter (6, 7) alternativ einen Entladeschalter (8) oder einen der Leuchtdiode (10) zugeordneten Schalter (9) betätigen, wobei sich Zeitstufe (4), Spannungstrigger (5) und Logikgatter (6, 7) durch eine extrem niedrige Ruhestromaufnahme auszeichnen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Anzeige des Betriebszustandes eines Energieversorgungsnetzes, dessen Kabel mit einem kapazitiven Meßpunkt versehen ist, wobei diese Vorrichtung einen Gleichrichter, einen Ladekondensator und eine periodisch blinkende Leuchtdiode aufweist.
  • Nach dem Stand der Technik sind kapazitive Meßpunkte als Normschnittstelle in der E VDE 681, Teil 7, beschrieben, an die die weiteren Vorrichtungen, beispielsweise zur Spannungsanzeige oder zur Phasenmessung, angeschlossen werden können. Dabei ist für das angeschlossene Gerät eine Nennimpedanz vorgesehen. Nur bei einem Abschluß mit dieser Nennimpedanz werden am kapazitiven Meßpunkt die Nennwerte erreicht.
  • Aus der DE 38 18 259 ist eine Vorrichtung bekannt, die zur Spannungsanzeige an einem kapazitiven Meßpunkt vorgesehen ist. Diese Vorrichtung ist mit einer Batterie, einem Schalter zur Aktivierung der Anzeige und einer blinkenden Anzeige-LED ausgestattet. Da die Anlagen, in denen diese Vorrichtung eingesetzt werden soll, für einen langen, wartungsfreien Betrieb vorgesehen sind, ist der Einsatz eines Gerätes mit einer Batterie unzweckmäßig.
  • Weiterhin ist aus der DE 37 27 950 eine Vorrichtung bekannt, bei der über einen Gleichrichter ein Kondensator geladen wird, an den ein spannungsgesteuerter Oszillator angeschlossen ist, der wiederum eine optische Signalübertragung steuert. Die dazu notwendige Energie wird dem Eingangssignal entnommen. Für die Anwendung zur Spannungsanzeige ist diese Anordnung nicht gut geeignet, da das Ausgangssignal mit dem Auge nur sehr schlecht wahrzunehmen ist.
  • Eigentlich soll ja nur eine deutliche Anzeige für "Spannung vorhanden" erscheinen. Bei diesem Gerät ist im Signal eine eindeutige Unterscheidung zwischen den beiden Zuständen ohne weitere Hilfsmittel nicht möglich.
  • Mit der DE 44 13 697 ist eine Vorrichtung zur optischen Span nungsanzeige bekannt geworden, bei der ein Spannungstrigger einen Oszillator mit konstanter Frequenz einschaltet, wodurch das Überschreiten eines vorgegebenen Pegels durch eine mit konstanter Periode blinkende LED angezeigt wird. Diese Vorrichtung arbeitet an einem kapazitiven Meßpunkt mit einer niedrigen Quellimpedanz bestimmungsgemäß. In der vorgenannten VDE-Norm sind keine Vorgaben für die Quellimpedanz des kapazitiven Meßpunktes vorgegeben. Es sind nur Vorschriften für die Abschlußimpedanz gemacht worden. Daher ist den Anlagenherstellern die Quellimpedanz des kapazitiven Meßpunktes freigestellt.
  • Es sind somit an Anlagen sowohl Quellimpedanzen zulässig, die klein gegenüber der Abschlußimpedanz sind, als auch Anlagen, bei denen die Quellimpedanz groß gegenüber der Abschlußimpedanz ist.
  • Hat der kapazitive Testpunkt eine Quellimpedanz, die nicht erheblich kleiner als die Normabschlußimpedanz ist, arbeitet die Vorrichtung nach DE 44 13 697 nicht mehr bestimmungsgemäß. Bei dieser Größe der Quellimpedanz arbeitet der kapazitive Testpunkt als Stromquelle, bei der die Klemmenspannung nur bestimmt ist von der Größe der angeschlossenen Abschlußimpedanz.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der beschriebenen Art mit hoher Meßgenauigkeit zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Dabei lädt ein Gleichrichter einen Kondensator auf, dem zur Erfassung des Eingangsstromes eine Zeitstufe und ein Spannungstrigger nachgeschaltet sind, die über logische Gatter alternativ einen Entladeschalter oder einen der Leuchtdiode zugeordneten Schalter betätigen, wobei sich Zeitstufe, Spannungstrigger und Logikgatter durch eine extrem niedrige Ruhestromaufnahme auszeichen. Erfaßt wird nicht nur die Spannung, sondern auch der Eingangsstrom.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von 1 und 2 der Zeichnung erläutert.
  • 1 zeigt das Schaltbild der neuartigen Vorrichtung,
  • 2 eine besondere Ausführungsform.
  • In 1 sind mit 1a und 1b die Eingangsklemmen bezeichnet. Der Eingang liegt an einem Gleichrichter 2, der vorzugsweise als Brückengleichrichter ausgebildet ist. Der gleichgerichtete Meßstrom lädt einen Kondensator 3 auf, an de eine Zeitstufe 4 und ein Spannungstrigger 5 angeschlossen und. Die Ausgänge dieser beiden Elemente sind auf logische Gatter 6 und 7 geschaltet. Das Gatter 6 betätigt einen Entladeschalter 8 für den Kondensator 3. Das Gatter 7 betätigt einen weiteren Schalter 9, der in Reihe zu einer Leuchtdiode 10 liegt.
  • Die Zeitstufe 4 gibt mit einer fest vorgegebenen Zeitfolge Rechteckimpulse ab, die den Gattern 6, 7 zugeleitet werden. Der Spannungstrigger 5 schaltet durch, sobald die Ladespannung des Kondensators 3 den Grenzwert des Triggers überschreitet. Wenn also die Zeitstufe ein "Ja-Signal" abgibt und zu diesem Zeitpunkt der Spannungstrigger 5 angesprochen hat, wird das Gatter 7 aktiviert, das den Schalter 9 schließt. Damit fließt die gesamte im Kondensator 3 gespeicherte Elektrizitätsmenge über die Leuchtdiode 10 ab. Ihr Lichtimpuls zeigt an, daß am Meßpunkt die Hochspannung anliegt, daß also die Anregekriterien erfüllt sind.
  • Nach dem Zeitstufenimpuls beginnt erneut die Aufladung des Kondensators 3. Ist die Spannung und/oder der vom Meßpunkt abgegebene Ladestrom so gering, daß in der Zeit zwischen zwei Impulsen der Zeitstufe 4 der Ansprechwert des Spannungstriggers 5 nicht erreicht wird, kann das Gatter 7 nicht ansprechen. Da aber der Spannungstrigger 5 einen negierenden Eingang des Gatters 6 beaufschlagt, schaltet dieses Gatter durch, wenn ein Zeitstufenimpuls anliegt und zugleich der Trigger 5 gesperrt ist. In diesem Falle wird der Entladeschalter 8 geschlossen, so daß der Kondensator 3 entladen wird und ein neuer Ladezyklus beginnen kann.
  • Da die an Meßpunkten zur Verfügung stehenden Ströme sehr klein sind und die Elemente 4, 5, 6, 7 aus dem Meßstrom gespeist werden, muß man Elemente mit sehr niedriger Ruhestromaufnahme auswählen, weil sonst der Meßvorgang zu sehr verfälscht würde. Der Ruhestrom muß also klein sein gegenüber dem nominalen Ein gangsstrom.
  • Wenn die beschriebene Vorrichtung an Meßpunkten an nicht normgerechten Schnittstellen mit niedriger Spannung eingesetzt werden soll, wird vorgeschlagen, den Gleichrichter 2 als Spannungsdoppler auszubilden.
  • Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung an einer Schnittstelle mit einer hohen Spannung betrieben werden soll, ist es vorteilhaft, die Schaltung entsprechend 2 abzuwandeln. Die Schaltung entspricht in den Grundzügen der 1. An die Stelle des Gleichrichters 2 und des Kondensators 3 tritt jedoch eine Zusammenschaltung von Kapazitäten und Dioden derart, daß die Kapazitäten bei der Aufladung in Reihe und bei der Entladung parallel geschaltet sind.
  • In 2 sind zwischen den Leitern 16 und 17 zwei Kapazitäten 3a und 3b mit einer dazwischenliegenden Diode 11 vorgesehen. Eine weitere Diode 12 liegt parallel zu der Reihenschaltung aus Diode 11 und Kapazität 3b. Zusätzlich ist eine Diode 13 parallel zu den Elementen 11 und 3a vorgesehen.
  • Zwischen der Eingangsklemme 1a und dem Leiter 1b ist eine Diode 14 angeordnet, eine weitere Diode 15 zwischen der Klemme 1b und dem Leiter 17. Diese beiden Dioden bewirken, daß nur die positiven Halbwellen der Eingangsspannung durchgelassen und gespeichert werden.
  • Wenn an den Klemmen 1a, 1b eine Wechselspannung anliegt, fließt ein Ladestrom über die Diode 14, die Kapazität 3a, die Dioode 11, die Kapazität 3b und die Diode 15. Dabei wird zwischen den Leitern 16 und 17 eine Ladespannung aufgebaut, deren Anstieg von der Impedanz der Quelle, also dem Meßpunkt, abhängt. Wenn jetzt beim Auftreten eines Zeitstufenimpulses der Schalter 8 oder 9 betätigt wird und die Entladung einsetzt, fließt die in der Kapazität 3a gespeicherte Elektrizitätsmenge über die Diode 12 ab. Zugleich entlädt sich die Kapazität 3b über die Diode 13.
  • Somit sind bei der Entladung die Kapazitäten 3a und 3b parallelgeschaltet, was zu einer Halbierung der Spannung und zu einer Verdopplung des Stromes führt.
  • Durch die beschriebene Schaltung gelingt es, Schnittstellen mit hoher Spannung besser an die relativ niedrige Spannung der Leuchtdiode 10 anzupassen. Der größere Entladestrom verbessert die Lichtausbeute.
  • Die in dem Ausführungsbeispiel genannten Dioden 1113 können durch andere elektronische Schalter ersetzt werden.
  • Ferner können die genannten Leuchtdioden ersetzt werden durch Laserdioden, Glimmlampen, Blitzlampen, Flüssigkristallanzeigen oder Elektroluminiszenzfolie. Auch eine akustische Anzeige wäre denkbar.
  • 1a, 1b
    Eingangsklemmen
    2
    Gleichrichter
    3
    Kondensator
    3a, 3b
    Kapazitäten
    4
    Zeitstufe
    5
    Spannungstrigger
    6, 7
    logische Gatter
    8
    Entladeschalter
    9
    Schalter
    10
    Leuchtdiode
    11–15
    Dioden
    16, 17
    Leiter

Claims (3)

  1. Vorrichtung zur optischen Anzeige des Betriebszustandes eines Energieversorgungsnetzes, dessen Kabel mit einem kapazitiven Meßpunkt versehen ist, mit einem einen Kondensator (3) aufladenden Gleichrichter (2) und einer periodisch blinkenden Leuchtdiode (10), wobei dem Kondensator (3) zur Erfassung eines Eingangsstromes eine Zeitstufe (4) und ein Spannungstrigger (5) nachgeschaltet sind, die über logische Gatter (6, 7) alternativ einen Entladeschalter (8) oder einen der Leuchtdiode (10) zugeordneten Schalter (9) betätigen, wobei sich Zeitstufe (4), Spannungstrigger (5) und Logikgatter (6, 7) durch eine extrem niedrige Ruhestromaufnahme auszeichnen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Gleichrichter (2) als Spannungsdoppler ausgebildet ist, damit die Vorrichtung auch an nicht normgerechten Meßpunkten mit niedriger Spannung einsetzbar ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kondensator (3) in mehrere Kapazitäten (z.B. 3a, 3b) mit dazwischen liegenden Dioden (z.B. 11) aufgeteilt ist, so dass diese Kapazitäten bei der Aufladung in Reihe liegen, wobei jede Kapazität (z.B. 3a, 3b) mit weiteren Entladedioden (12, 13) verbunden ist, so dass bei der Entladung die Spannung im Verhältnis der Anzahl der in Reihe geschalteten Kapazitäten geteilt und der Strom in dem gleichen Verhältnis vervielfacht wird.
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