DE19643374A1 - Method and device for the combined analog and digital transmission of an analog AC measurement signal by means of an optical waveguide - Google Patents

Abstract

The invention relates to a method for combined analogue and digital transmission of an analogue AC measuring signal (Sa) by means of an optical fibre, and to a device to carry out this method. According to the invention the analogue AC measuring signal (Sa) is both digitized and combined with a constant direct voltage signal (SR), the digitized AC measuring signal (Sd) and the analog summated signal (SRa) are combined to form a modulation signal and converted to an optical transmission signal (SL), the optical transmission signal is reconverted into a modulation signal in the receiver (6), where the signals (Sa, Sd,SR) are filtered out and the recovered AC measuring signal (Sa) is normalized by the filtered out direct voltage signal (SR). This enables a method for combined analog and digital transmission to be obtained, whereby ageing phenomena of the optical fibre system (2,4,6) can be compensated.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kombinierten Analog- und Digitalübertragung eines analogen AC-Meßsignals mittels eines Lichtwellenleiters und auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for combined Analog and digital transmission of an analog AC measurement signal by means of an optical fiber and on a device for Performing this procedure.

Die Zwischenkreisspannungen in Großstromrichtern liegen heute bereits bei ca. 5 kV mit der Tendenz hin zu 10 kV und 20 kV. Derartig hohe Zwischenkreisspannungen stellen auch hohe An­ forderungen an die Isolationsfestigkeit der verwendeten Strom- und Spannungswandler. Die Teilentladungsfestigkeit ist dabei die entscheidende Bemessungsgröße für die Isolations­ festigkeit. Bei 5 kV Zwischenkreisspannung muß eine Teilent­ ladungsfestigkeit von 20 kV gefordert werden.The intermediate circuit voltages in large converters are today already at approx. 5 kV with a tendency towards 10 kV and 20 kV. Such high DC link voltages are also very high requirements for the insulation strength of the used Current and voltage transformers. The partial discharge resistance is the decisive dimension for the insulation strength. With a 5 kV DC link voltage, a partial charge resistance of 20 kV are required.

Die heute verwendeten Wandlersysteme sind kompensierende Stromwandler. Zur Einhaltung der geforderten Teilentladungs­ festigkeit müssen diese Wandler jedoch spezielle Herstel­ lungsprozesse durchlaufen, die die Wandler sehr verteuern. Dazu kommt, daß diese Wandler einen großen Bauraum beanspru­ chen und die Leitungen zur Stromversorgung des Wandlers sowie zur Übertragung der Meßsignale unter Einhaltung der vorge­ schriebenen Luft- und Kriechstrecken verlegt werden müssen, um eine sichere Trennung zu garantieren. Dadurch vergrößert sich der notwendige Bauraum weiter.The converter systems used today are compensatory Power converter. To comply with the required partial discharge However, these transducers must have a special strength go through processes that make the converters very expensive. In addition, these converters take up a large amount of space Chen and the lines for the power supply of the converter as well for transmission of the measurement signals in compliance with the pre written air and creepage distances must be relocated, to guarantee a safe separation. This enlarges the necessary installation space.

Eine immer aufwendigere Isolation scheint nicht der geeignete Weg zu sein, um die Wandlersysteme für noch höhere Zwischen­ kreisspannungen bei einem gleichzeitigen niedrigen Preis­ niveau zu ertüchtigen. An increasingly complex isolation does not seem to be the right one Way to be the converter systems for even higher intermediate circular voltages at a low price level up.  

Ein grundsätzlicher anderer Ansatz zur Lösung dieses Problems ist, die sichere Trennung mittels Lichtwellenleiter durchzu­ führen. Das bedeutet allerdings, daß sensorseitig eine Elek­ tronik notwendig ist, die zumindest die vom Sensor geliefer­ ten Meßsignale verstärkt und einen Lichtwellenleitersender ansteuert. Die Energieversorgung dieser Elektronik muß dann aber ebenfalls über einen Lichtwellenleiter erfolgen. Derar­ tige Energieübertragungssysteme bestehen aus einem Laser, dem Lichtwellenleiter und einem Energiekonverter. Die übertragba­ re Leistung ist allerdings auf einige 100 mW beschrankt. Aus diesem Grunde kann in solchen Lichtenergieversorgungssystemen kein kompensierender Stromwandler eingesetzt werden, da der Leistungsbedarf dieser Wandler aufgrund des Kompensati­ onsstromes zu groß ist.A fundamentally different approach to solving this problem is to perform the safe separation using fiber optic cables to lead. However, this means that an elec electronics is necessary, at least the one supplied by the sensor ten measurement signals amplified and an optical fiber transmitter controls. The energy supply of this electronics must then but also done via an optical fiber. Derar term energy transmission systems consist of a laser, the Optical fiber and an energy converter. The transferable However, power is limited to a few 100 mW. Out this is why in such light energy supply systems no compensating current transformers can be used because the Power requirements of these converters due to the compensation onsstromes is too large.

Aus dem Aufsatz "Optische Stromwandler - erster Feldversuch im 380-kV-Netz erfolgreich", abgedruckt in der DE-Zeitschrift "ABB Technik", Band 3, 1994, Seiten 12 bis 18, ist ein akti­ ves optisches Strommeßsystem bekannt. Dieser Aufsatz stellt verschiedene optische Stromwandler vor, die unter realen Be­ dingungen in einem deutschen 380 kV-Netz getestet wurden. Der aktive Stromwandler arbeitet im wesentlichen nach dem Prinzip einer konventionellen Strommessung, ergänzt durch eine digi­ tale optische Übertragungsstrecke. Im einzelnen besteht das System aus einer Luftkernspule einschließlich Bürde, einem Analog-Digital-Wandler und einer Sendeeinrichtung mit licht­ emitierender Diode auf hohem Potential. Ein Lichtwellenleiter stellt die Verbindung zum Schnittstellengerät auf Erdpotenti­ al her. Die Elektronik auf hohem Spannungspotential, als Nie­ derenergie-CMOS-Schaltung aufgebaut, hat weniger als 150 µW Leistungsbedarf. Als Energieversorgung genügt eine Laserdi­ ode, die zwischen zwei Datentelegrammen über den gleichen Lichtwellenleiter Energie sendet. Bei größeren Entfernungen zwischen Sensor und Schnittstellengerat wird wegen der höhe­ ren Sendeleistung ein paralleler Lichtwellenleiter zur Ener­ gieversorgung benötigt.From the article "Optical current transformers - first field trial successful in the 380 kV network ", printed in the DE magazine "ABB Technik", Volume 3, 1994, pages 12 to 18, is an acti ves optical current measuring system known. This essay poses various optical current transformers, which under real loading conditions in a German 380 kV network were tested. Of the active current transformers essentially works on the principle a conventional current measurement, supplemented by a digi tale optical transmission link. In detail there is Air core coil system including burden, one Analog-digital converter and a transmitter with light emitting diode at high potential. An optical fiber sets the connection to the interface device at earth potential al ago. Electronics with high voltage potential, as never whose energy CMOS circuit built has less than 150 µW Power requirement. A laser di is sufficient as energy supply or between two data telegrams over the same Optical fiber sends energy. At longer distances between sensor and interface device due to the height  a parallel optical fiber to the energy energy supply needed.

Mit einem derartigen aktiven optischen Stromwandler kann man sehr genau den Wert eines Meßsignals erfassen. Dabei hängt die Genauigkeit wesentlich vom verwendeten Analog-Digital- Wandler ab. Die Kosten eines Analog-Digital-Wandlers wird be­ stimmt von der Wandlerauflösung und seiner Abtastrate. Um den Wert eines 50 Hz-Meßsignals möglichst genau zu erfassen, reicht eine Auflösung von 12 Bit und eine Abtastfrequenz von 1 kHz aus. Damit kann man jedoch nicht die schnellen Verände­ rungen des Meßsignals ermitteln. Da jedoch nicht nur der ex­ akte Wert eines Meßsignals allein von Interesse ist, sondern auch dessen Transienten, wurden bis jetzt parallel zur digi­ talen Übertragung mittels eines Lichtwellenleiters ein zwei­ ter Lichtwellenleiter zur Übertragung des analogen Meßsignals verwendet. Somit können Meßgrößen schnell für Schutzzwecke (analoge Übertragung) und sehr genau für Steuerungs- und für Regelungszwecke (digitale Übertragung) ermittelt werden.With such an active optical current transformer, one can record the value of a measurement signal very precisely. It depends the accuracy of the used analog-digital Converter. The cost of an analog-to-digital converter will be agrees with the converter resolution and its sampling rate. To the To capture the value of a 50 Hz measurement signal as precisely as possible, a resolution of 12 bits and a sampling frequency of 1 kHz off. However, this cannot be used to make quick changes determine the measurement signal. However, since not only the ex Actual value of a measurement signal is of interest only, but its transients, too, have so far been parallel to digi tal transmission by means of an optical fiber a two ter optical fiber for transmission of the analog measurement signal used. Measured variables can thus be used quickly for protective purposes (analog transmission) and very precise for control and for Regulatory purposes (digital transmission) can be determined.

Ein Problem bei solchen optischen Energieübertragungssystemen sind Intensitätsschwankungen der Lichtquelle, insbesondere infolge von Alterungserscheinungen oder Änderungen in der Um­ gebungstemperatur. Diese Intensitätsschwankungen der Licht­ quelle können über eine Konstantstromquelle für die Licht­ quelle oder über eine Messung der abgegebenen optischen Lei­ stung der Lichtquelle durch eine Monitor-Fotodiode oder ein Monitor-Fotoelement und nach Regeln des Versorgungsstromes für die Lichtquelle kompensiert werden. Einflüsse von Stör­ größen auf die Übertragungsstrecke zwischen Lichtquelle und fotoelektrischem Wandler sowie Änderungen des Konvertierungs­ wirkungsgrades des fotoelektrischen Wandlers können mit die­ sen bekannten Regelungen nicht kompensiert werden. A problem with such optical power transmission systems are intensity fluctuations of the light source, in particular as a result of aging or changes in the order ambient temperature. This intensity fluctuations in light can source via a constant current source for the light source or via a measurement of the emitted optical lei the light source by means of a monitor photodiode or Monitor photo element and according to the rules of the supply current be compensated for the light source. Influences of sturgeon sizes on the transmission path between light source and photoelectric converter as well as changes in conversion efficiency of the photoelectric converter can be achieved with the known regulations cannot be compensated.  

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kombinierten Analog- und Digital­ übertragung eines analogen AC-Meßsignals mittels eines Licht­ wellenleiters anzugeben, wobei die Probleme eines optischen Übertragungssystems nicht mehr auftreten.The invention is based on the object of a method and a device for combined analog and digital Transmission of an analog AC measurement signal by means of a light Specify waveguide, the problems of an optical Transmission system no longer occur.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1 (Verfahren) bzw. Anspruch 2 (Vorrichtung).This object is achieved with the features of claim 1 (method) or claim 2 (device).

Gemäß den Verfahrensschritten wird das analoge AC-Meßsignal in zwei verschiedenen Pfaden aufbereitet. In dem einen Pfad wird dieses analoge AC-Meßsignal tiefpaßgefiltert, mit aus­ reichender Genauigkeit digitalisiert und als digitaler Daten­ strom bereitgestellt. In dem anderen Pfad wird das analoge AC-Meßsignal bandpaßgefiltert und einem konstanten Gleichsi­ gnal überlagert. Der digitale Datenstrom und das analoge Sum­ mensignal werden in ein optisches Signal gewandelt, das über einen Lichtwellenleiter übertragen wird. Dieses übertragene optische Signal setzt sich zusammen aus drei Signalen in un­ terschiedlichen Frequenzbereichen. Empfängerseitig wird die­ ses optische Signal zunächst wieder in ein elektrisches Si­ gnal umgesetzt und anschließend in den drei Signalen aufge­ spalten. Mittels des übertragenen konstanten Gleichsignals wird das analoge AC-Meßsignal normiert, so daß Dämpfungs- und Wirkungsgradänderungen vom Lichtwellenleiter, optischer Sen­ der und optischer Empfänger kompensiert werden. Am Ausgang des Empfängers steht einerseits ein digitaler Datenstrom und ein analoger Wert eines übertragenen analogen AC-Meßsignals an, wobei der digitale Datenstrom für Steuer- und Regelungs­ zwecke und der analoge Wert für Schutzzwecke verwendet werden kann.According to the process steps, the analog AC measurement signal processed in two different paths. In one path this analog AC measurement signal is low-pass filtered with off digitized with sufficient accuracy and as digital data electricity provided. In the other path the analogue becomes AC measurement signal bandpass filtered and a constant DC gnal overlaid. The digital data stream and the analog sum mensignal are converted into an optical signal that over an optical fiber is transmitted. This transferred optical signal is composed of three signals in un different frequency ranges. On the receiver side, the ses optical signal first in an electrical Si gnal implemented and then in the three signals columns. By means of the transmitted constant DC signal the analog AC measurement signal is normalized so that damping and Efficiency changes from the optical fiber, optical sen the and optical receiver can be compensated. At the exit on the one hand there is a digital data stream and an analog value of a transmitted analog AC measurement signal at, the digital data stream for control and regulation purposes and the analog value can be used for protection purposes can.

Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren wird ein analoges AC-Meßsignal analog und digital mittels eines Lichtwellen­ leiters übertragen, wobei gleichzeitig langsame Änderungen (Temperaturdrift, Alterung) im Übertragungsverhalten des Lichtwellenleiter-Systems kompensiert werden.By this method according to the invention, an analog AC measurement signal analog and digital using a light wave conductor transferred while making slow changes  (Temperature drift, aging) in the transmission behavior of the Optical fiber system can be compensated.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den abhängigen Ansprüchen 3 bis 9 zu entnehmen.Advantageous refinements are dependent claims 3 up to 9.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel der Vorrich­ tung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sche­ matisch veranschaulicht ist.To further explain the invention, reference is made to the drawing Reference in which an embodiment of the Vorrich device for performing the method according to the invention is illustrated mathematically.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Senders der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung, wobei in Fig. 1 shows a block diagram of a transmitter of the inven tion inventive device, wherein in

Fig. 2 eine erste Ausführungsform eines Teils des analogen Teils des Senders veranschaulicht ist, Shows a first embodiment of a part of the analog part of the transmitter is illustrated. 2,

Fig. 3 zeigt in einem Diagramm über der Zeit t das optische Übertragungssignal, die Fig. 3 shows in a diagram over time t the optical transmission signal

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Teils des analogen Teils des Senders nach Fig. 1 und in FIG. 4 shows a second embodiment of part of the analog part of the transmitter according to FIG. 1 and in

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild eines Empfängers der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung veranschaulicht. Fig. 5 is a block diagram of a receiver of the inventive device illustrated.

Die Fig. 1 veranschaulicht ein Blockschaltbild eines Senders 2 einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens zur kombinierten Analog- und Digitalübertragung eines analogen AC-Meßsignals Sa. Diese Vorrichtung weist neben dem Sender 2 noch einen Lichtwellenleiter 4 und einen Empfänger 6 (Fig. 5) auf. Der Sender 2 und der Empfänger 6 sind mittels des einen Lichtwellenleiters 4 miteinander verbunden. Der Sender 2 ist in zwei Kanäle 8 und 10 unterteilt, die ein­ gangsseitig mit einem Meßsignal-Eingang 12 und ausgangsseitig mit einer Umsetzstufe 14 verknüpft sind. Der Kanal 8 weist einen Tiefpaßfilter 16 und einen Analog-Digital-Wandler 18 auf, wobei als Wandler 18 beispielsweise ein 12-Bit-Wandler vorgesehen ist. Am Ausgang dieses Analog-Digital-Wandlers 18 steht ein digitalisiertes AC-Meßsignal Sd als Daten-Telegramm an. Als Tiefpaßfilter 16 wird ein Anti-Aliasing-Filter vorge­ sehen, dessen Grenzfrequenz kleiner der halben Abtastfrequenz des Analog-Digital-Wandlers 18 ist. Dem Tiefpaßfilter 16 ist ein Anpaßverstärker 20 vorgeschaltet, der eingangsseitig mit dem Meßsignal-Eingang 12 des Senders 2 verbunden ist. Mittels diesem Anpaßverstärker 20 wird das analoge AC-Meßsignal Sa für die weitere Verarbeitung aufbereitet. Der Kanal 10 des Senders 2 weist einen Bandpaßfilter 22 und eine Additionsein­ richtung 24 auf, an dessen zweitem Eingang ein konstantes Gleichsignal SR ansteht. In der Umsetzstufe 14 werden das di­ gitalisierte AC-Meßsignal Sd und das Summensignal SRa zu ei­ nem optischen Übertragungssignal SL umgesetzt und mittels des einen Lichtwellenleiters 4 zum Empfänger 6 übertragen. Fig. 1 illustrates a block diagram of a transmitter 2 of a device for carrying out the Ver invention proceedings for the combined analog and digital transmission of an analog AC measurement signal Sa. This apparatus comprises in addition to the transmitter 2 nor an optical waveguide 4 and a receiver 6 (Fig. 5 ) on. The transmitter 2 and the receiver 6 are connected to one another by means of the one optical waveguide 4 . The transmitter 2 is divided into two channels 8 and 10 , which are linked on the output side to a measurement signal input 12 and on the output side to a conversion stage 14 . The channel 8 comprises a low-pass filter 16 and an analog-to-digital converter 18, wherein as the transducer 18 is a 12-bit converter is provided, for example. A digitized AC measurement signal Sd is present as a data telegram at the output of this analog-digital converter 18 . As a low-pass filter 16 , an anti-aliasing filter is seen easily, the cutoff frequency of which is less than half the sampling frequency of the analog-digital converter 18 . The low-pass filter 16 is preceded by a matching amplifier 20 , which is connected on the input side to the measurement signal input 12 of the transmitter 2 . By means of this matching amplifier 20 , the analog AC measurement signal Sa is processed for further processing. The channel 10 of the transmitter 2 has a bandpass filter 22 and an Additionsein device 24 , at whose second input a constant DC signal SR is present. In the conversion stage 14 , the di gitalized AC measurement signal Sd and the sum signal SRa are converted into an optical transmission signal SL and transmitted to the receiver 6 by means of an optical waveguide 4 .

Die Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform der Additionsein­ richtung 24 und der Umsetzstufe 14 des Senders 2 nach Fig. 1. Als Additionseinrichtung 24 ist ein Umkehraddierer vorge­ sehen, der einen Operationsverstärker 26 aufweist. Der nicht- invertierende Eingang dieses Operationsverstärkers 26 ist mit einem Bezugspotential verbunden, wogegen das bandpaßgefilter­ te, analoge AC-Meßsignal Sa und das konstante Gleichsignal SR jeweils mittels eines Widerstandes R1, R2 zum invertierenden Eingang dieses Operationsverstärkers 26 gelangt. Der Ausgang des Operationsverstärkers 26 ist mittels des Widerstandes R3 auf seinen invertierenden Eingang rückgekoppelt. Die Umsetz­ stufe weist einen Tiefpaßfilter 28 erster Ordnung und eine lichtemittierende Diode 30 auf. Das Tiefpaßfilter 28 besteht aus einem Operationsverstärker 32, zwei Widerständen R4, R5 und einem Kondensator C1. Der Widerstand R5 und der Konden­ sator C1 sind elektrisch parallel geschaltet und im Rückkopp­ lungszweig des Operationsverstärkers 32 angeordnet. Der Wi­ derstand R4 ist mit einem Anschluß mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 32 und mit einem anderen Anschluß mit dem Ausgang der Additionseinrichtung 24 ver­ knüpft. Der Ausgang des Tiefpaßfilters 28 ist mittels eines Widerstandes R6 einerseits über einen Widerstand R8 mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 26 der Addi­ tionseinrichtung 24 und andererseits mit der lichtemittieren­ den Diode 30 elektrisch leitend verbunden. Dabei ist die An­ ode dieser lichtemittierenden Diode 30 mit einem Anschluß des Widerstandes R6, R8 verbunden. Außerdem ist diese lichtemit­ tierende Diode 30 mittels eines Kondensators C2 mit einem Wi­ derstand R7 verknüpft, an dessen anderem Anschluß das digi­ talisierte AC-Meßsignal Sd ansteht. Fig. 2 shows a first embodiment of the Additionsein device 24 and the conversion stage 14 of the transmitter 2 of FIG. 1. As an adder 24 , a reversing adder is provided which has an operational amplifier 26 . The non-inverting input of this operational amplifier 26 is connected to a reference potential, whereas the bandpass-filtered, analog AC measurement signal Sa and the constant DC signal SR each arrive at the inverting input of this operational amplifier 26 by means of a resistor R1, R2. The output of the operational amplifier 26 is fed back to its inverting input by means of the resistor R3. The conversion stage has a low-pass filter 28 of the first order and a light-emitting diode 30 . The low-pass filter 28 consists of an operational amplifier 32 , two resistors R4, R5 and a capacitor C1. The resistor R5 and the capacitor C1 are electrically connected in parallel and arranged in the feedback branch of the operational amplifier 32 . The Wi resistor R4 is connected to a connection with the inverting input of the operational amplifier 32 and with another connection to the output of the adder 24 . The output of the low-pass filter 28 is electrically connected by means of a resistor R6 on the one hand via a resistor R8 to the inverting input of the operational amplifier 26 of the addition device 24 and on the other hand to the light-emitting diode 30 . The an ode of this light-emitting diode 30 is connected to a terminal of the resistor R6, R8. In addition, this light-emitting diode 30 is linked by means of a capacitor C2 to a resistor R7, at whose other connection the digitized AC measurement signal Sd is present.

Mittels dieser Anordnung, bestehend aus der Additionseinrich­ tung 24 und der Umsetzstufe 14, wird aus dem analogen, band­ paßgefilterten AC-Meßsignal Sa, dem konstanten Gleichsignal SR und dem digitalisierten AC-Meßsignal Sd ein Modulations­ signal SM, das mittels der lichtemittierenden Diode 30 in ein optisches Übertragungssignal SL umgewandelt wird, das im Dia­ gramm über der Zeit t in der Fig. 3 dargestellt ist. Steht noch kein analoges AC-Meßsignal Sa und auch noch kein digita­ lisiertes Meßsignal Sd an und ist der Sender 2 eingeschaltet, so wird das konstante Gleichsignal SR in ein gesendetes Licht gewandelt, d. h. die lichtemittierende Diode 30 sendet ein konstantes Lichtsignal. Wird nun an der Additionseinrichtung 24 das analoge, bandpaßgefilterte AC-Meßsignal Sa angelegt, so wird das gesendete konstante Lichtsignal der Diode 30 mo­ duliert. D.h., die Intensität des gesendeten Lichtsignals SL schwankt entsprechend dem analogen AC-Meßsignal Sa. Diesem in der Intensität modulierten Lichtsignal SL wird nun noch das digitalisierte AC-Meßsignal Sd überlagert, so daß das gesen­ dete Lichtsignal SL den in der Fig. 3 gezeigten Verlauf an­ nimmt.By means of this arrangement, consisting of the Additionseinrich device 24 and the conversion stage 14 , from the analog, band pass-filtered AC measurement signal Sa, the constant DC signal SR and the digitized AC measurement signal Sd a modulation signal SM, which by means of the light-emitting diode 30 in an optical transmission signal SL is converted, which is shown in the diagram over time t in FIG. 3. If there is still no analog AC measurement signal Sa and also no digitized measurement signal Sd and the transmitter 2 is switched on, the constant DC signal SR is converted into a transmitted light, ie the light-emitting diode 30 sends a constant light signal. If the analog, bandpass-filtered AC measurement signal Sa is now applied to the addition device 24 , the transmitted constant light signal of the diode 30 is modulated. That is, the intensity of the transmitted light signal SL fluctuates in accordance with the analog AC measurement signal Sa. This digitized light signal SL is now superimposed on the digitized AC measurement signal Sd, so that the transmitted light signal SL follows the course shown in FIG. 3 takes on.

In der Fig. 4 ist eine vorteilhafte Ausführungsform der Anord­ nung, bestehend aus der Additionseinrichtung 24 und der Um­ setzstufe 14, des Senders 2 gemäß Fig. 1 dargestellt. Gegen­ über der Ausführungsform gemäß Fig. 2 wird hier nur ein Opera­ tionsverstärker 32 verwendet, der als Umkehraddierer und als Tiefpaßfilter 28 erster Ordnung beschaltet ist. Dadurch wer­ den der Operationsverstärker 28 und zwei Widerstände R3 und R4 eingespart, ohne daß sich am Verfahren etwas ändert. Der Ausgang des Operationsverstärkers 32 ist mit einer Induk­ tivität L versehen. Diese Induktivität L hat die Aufgabe, das digitalisierte AC-Meßsignal Sd vom Operationsverstärker 32 fernzuhalten. Der Kondensator C2 hat die Aufgabe, das analoge Summensignal SRa vom Analog-Digital-Wandler 18 fernzuhalten. Da bei dieser Ausführungsform weniger Bauelemente, insbeson­ dere nur ein Operationsverstärker, verwendet werden, ver­ braucht diese Ausführungsform gegenüber der gemäß Fig. 2 weni­ ger Energie.In FIG. 4, an advantageous embodiment of the Anord voltage is composed of the adder 24 and the order setting step 14, the transmitter 2 shown in FIG. 1. Compared to the embodiment of FIG. 2, only one operational amplifier 32 is used here, which is connected as a reversing adder and as a low-pass filter 28 of the first order. This saves who the operational amplifier 28 and two resistors R3 and R4 without changing anything in the process. The output of the operational amplifier 32 is provided with an inductance L. This inductance L has the task of keeping the digitized AC measurement signal Sd away from the operational amplifier 32 . The capacitor C2 has the task of keeping the analog sum signal SRa away from the analog-digital converter 18 . Since fewer components, in particular only one operational amplifier, are used in this embodiment, this embodiment requires less energy than that shown in FIG. 2.

In der Fig. 5 ist ein Blockschaltbild des Empfängers 6 der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur kombinierten Analog- und Digitalübertragung eines analo­ gen AC-Meßsignals Sa dargestellt. Eingangsseitig wird das übertragene optische Übertragungssignal SL mittels einer Fo­ todiode 34 in ein elektrisches Modulationssignal SM umgesetzt und einem Tiefpaßfilter 36, einem Hochpaßfilter 38 und einem Bandpaßfilter 40 zugeführt. Mittels dieser Filter 36, 38 und 40 werden die einzelnen Signale SR, Sd und Sa aus dem Modula­ tionssignal SM zurückgewonnen. Am Ausgang des Hochpaßfilters 38 steht das digitalisierte AC-Meßsignal Sd als Daten- Telegramm an, das für Steuer- und Regelaufgaben verwendet wird. Am Ausgang des Tiefpaßfilters 36 steht das konstante Gleichsignal SR an, das einer Normierungseinrichtung 42 zuge­ führt ist. Am Ausgang des Bandpaßfilters 40 steht das analoge AC-Meßsignal Sa an, das mittels eines Vorverstärkers 44 der Normierungseinrichtung 42 zugeführt ist. Als Normie­ rungseinrichtung 42 kann ein spannungsgesteuerter Verstärker vorgesehen sein, an dessen Ausgang das normierte analoge AC- Meßsignal Sa ansteht. Durch die Normierung des rückgewonne­ nen AC-Meßsignals mittels des rückgewonnenen Gleichsignals SR werden Dämpfungs- und Wirkungsgradänderungen vom Lichtwellen­ leiter 4, Sender 2 und Empfänger 6 kompensiert.In FIG. 5 is a block diagram of the receiver is the device for carrying out the method according to the invention for the combined analog and digital transmission shown an analo gen AC measurement signal Sat, 6. On the input side, the transmitted optical transmission signal SL is converted into an electrical modulation signal SM by means of a photodiode 34 and fed to a low-pass filter 36 , a high-pass filter 38 and a band-pass filter 40 . By means of these filters 36 , 38 and 40 , the individual signals SR, Sd and Sa are recovered from the modulation signal SM. At the output of the high-pass filter 38 , the digitized AC measurement signal Sd is pending as a data telegram, which is used for control and regulation tasks. At the output of the low-pass filter 36 is the constant DC signal SR, which is a standardization device 42 leads. The analog AC measurement signal Sa is present at the output of the bandpass filter 40 and is supplied to the standardization device 42 by means of a preamplifier 44 . As a standardization device 42 , a voltage-controlled amplifier can be provided, at the output of which the standardized analog AC measurement signal Sa is present. By normalizing the recovered AC measurement signal by means of the recovered direct signal SR, attenuation and efficiency changes are compensated by the optical fiber 4 , transmitter 2 and receiver 6 .

Claims (9)

1. Verfahren zur kombinierten Analog- und Digitalübertragung eines analogen AC-Meßsignals (Sa) mittels eines Lichtwellen­ leiters (4), wobei Störgrößen das zu übertragende AC-Meß­ signal (Sa) nicht beeinflussen können, mit folgenden Verfah­ rensschritten:

• a) Tiefpaßfilterung des analogen AC-Meßsignals (Sa) mit anschließender Digitalisierung,
• b) Bandpaßfilterung des analogen AC-Meßsignals (Sa) mit anschließender Aufaddierung auf ein konstant es Gleich­ signal (SR),
• c) Überlagerung des digitalisierten AC-Meßsignals (Sd) mit dem analogen Summensignal (SRa) mit anschließender Umsetzung in ein optisches Übertragungssignal (SL),
• d) Übertragung dieses optischen Übertragungssignals (SL) mittels des einen Lichtwellenleiters (4) und anschlie­ ßender Umsetzung in ein elektrisches Modulationssignal (SM),
• e) Ausfilterung des digitalen AC-Meßsignals (Sd), des analogen AC-Meßsignals (Sa) und des Gleichsignals (SR) aus dem übertragenen Modulationssignal (SM) und
• f) Normierung des analogen Meßsignals (Sa) mit Hilfe des ausgefilterten Gleichsignals (SR).

1. Method for the combined analog and digital transmission of an analog AC measurement signal (Sa) by means of an optical waveguide ( 4 ), whereby disturbance variables cannot influence the AC measurement signal (Sa) to be transmitted, with the following procedural steps:

• a) low-pass filtering of the analog AC measurement signal (Sa) with subsequent digitization,
• b) bandpass filtering of the analog AC measurement signal (Sa) with subsequent addition to a constant DC signal (SR),
• c) superimposition of the digitized AC measurement signal (Sd) with the analog sum signal (SRa) with subsequent conversion into an optical transmission signal (SL),
• d) transmission of this optical transmission signal (SL) by means of an optical waveguide ( 4 ) and subsequent conversion into an electrical modulation signal (SM),
• e) filtering out the digital AC measurement signal (Sd), the analog AC measurement signal (Sa) and the DC signal (SR) from the transmitted modulation signal (SM) and
• f) normalization of the analog measurement signal (Sa) with the aid of the filtered direct signal (SR).

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Sender (2) und einem Empfänger (6), der mittels eines Lichtwellenleiters (4) mit dem Sender (2) verknüpft ist, wobei der Sender (2) zwei Kanäle (8 und 10) aufweist, die eingangsseitig mit einem Meßsignal-Eingang (12) und aus­ gangsseitig mit einer Umsetzstufe (14) verknüpft sind, die ausgangsseitig mit dem einen Lichtwellenleiter (4) verbunden ist, wobei der erste Kanal (8) einen Tiefpaßfilter (16) und einen Analog-Digital-Wandler (18) und der zweite Kanal (10) einen Bandpaßfilter (22) und eine Additionseinrichtung (24) aufweisen, an dessen zweiten Eingang ein Gleichsignal (SR) ansteht, wobei der Empfänger (6) einen Tiefpaßfilter (36), einen Hochpaßfilter (38), einen Bandpaßfilter (40) und eine Normierungseinrichtung (42) aufweist, wobei diese Filter (36, 38, 40) eingangsseitig mittels einer Fotodiode (34) mit dem Lichtwellenleiter (4) und der Bandpaßfilter (40) und der Tiefpaßfilter (36) ausgangsseitig mit einem Eingang der Normierungseinrichtung (42) verknüpft sind, an dessen Ausgang ein analoges, normiertes AC-Meßsignal (Sa) und am Ausgang des Hochpaßfilters (38) ein digitalisiertes AC-Meßsignal (Sd) anstehen.2. Apparatus for carrying out the method of claim 1 comprising a transmitter (2) and a receiver (6), which is linked by means of an optical waveguide (4) with the transmitter (2), wherein the transmitter (2) has two channels (8 and 10 ) which are linked on the input side to a measurement signal input ( 12 ) and from the output side to a conversion stage ( 14 ) which is connected on the output side to one optical waveguide ( 4 ), the first channel ( 8 ) being a low-pass filter ( 16 ) and an analog-to-digital converter ( 18 ) and the second channel ( 10 ) has a bandpass filter ( 22 ) and an adder ( 24 ), at whose second input a DC signal (SR) is present, the receiver ( 6 ) having a low-pass filter ( 36 ), a high-pass filter ( 38 ), a band-pass filter ( 40 ) and a normalization device ( 42 ), these filters ( 36 , 38 , 40 ) on the input side by means of a photodiode ( 34 ) with the optical waveguide ( 4 ) and the band-pass filter he ( 40 ) and the low-pass filter ( 36 ) are linked on the output side to an input of the standardization device ( 42 ), at the output of which an analog, standardized AC measurement signal (Sa) and at the output of the high-pass filter ( 38 ) a digitized AC measurement signal (Sd ) queue. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Normierungseinrichtung (42) ein spannungsgesteuerter Verstärker vorgesehen ist.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that a voltage-controlled amplifier is provided as the normalization device ( 42 ). 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Additionseinrichtung (24) ein Umkehraddierer vorge­ sehen ist.4. Apparatus according to claim 2, characterized in that a reversing adder is seen as the addition device ( 24 ). 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Umsetzstufe (14) ein Tiefpaßfilter (28) erster Ordnung und eine lichtemittierende Diode (30) vorgesehen ist, die anodenseitig einerseits mit dem Tiefpaßfilter (28) und andererseits mit dem Ausgang des Analog-Digital-Wandlers (18) verbunden ist. 5. Apparatus according to claim 2, characterized in that a low-pass filter ( 28 ) of the first order and a light-emitting diode ( 30 ) is provided as the conversion stage ( 14 ), which on the anode side on the one hand with the low-pass filter ( 28 ) and on the other hand with the output of the analog Digital converter ( 18 ) is connected. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Additionseinrichtung (24) und als Umsetzstufe (14) ein operationsverstärker (32) vorgesehen ist, der als Umkehr­ addierer und als Tiefpaßfilter erster Ordnung beschaltet ist.6. The device according to claim 2, characterized in that an operational amplifier ( 32 ) is provided as an addition device ( 24 ) and as a conversion stage ( 14 ), which is connected as a reversing adder and as a first order low-pass filter. 7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kanäle (8, 10) des Senders (2) jeweils ein Entkopplungselement aufweist.7. The device according to claim 2, characterized in that the two channels ( 8 , 10 ) of the transmitter ( 2 ) each have a decoupling element. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Entkopplungselement eine Induktivität (L) vorgesehen ist.8. The device according to claim 7, characterized, that an inductance (L) is provided as a decoupling element is. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Entkopplungselement ein Kondensator (C2) vorgesehen ist.9. The device according to claim 7, characterized, that a capacitor (C2) is provided as a decoupling element is.