DE2707670C2 - Schaltungsanordnung zur Überwachung des Linienstromes einer Meldelinie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Überwachung des Linienstromes einer über Fühlwiderstände durch eine zentrale Betriebsspannungsquelle gespeisten zweiadrigen Verbindungsleitung, wobei am anderen Ende der Leitung angeschlossene Meldungsgeber den Leitungsstrom auf verschiedene Werte einstellen, urd die vom Leitungsstrom durchflossenen • Fühlwiderstände Teile von diagonal geschalteten Zweigen einer von der Betriebsspannungsquelle in der einen Diagonale gespeist und in der anderen Diagonale durch einen Operationsverstärker kontrollierten Widerstandsbrücke bilden.

Bei einer Verbindungsleitung, die zu Meldezwecken 'benutzt wird und in der vorbeschriebenen Weise beschaltet ist, muß einwandfrei unterschieden werden können zwischen einer von einem Meldungsgeber abgegebenen echten Alarmmeldung und einer durch Störung hervorgerufenen Änderung des Ruhezustandes. Eine auf die Leitung einwirkende Störgröße darf also nicht zu einem Fehlalarm führen. Es darf aber ebensowenig vorkommen, daß eine echte Alarmgabe in Folge der Unempfindlichkeit der Verbindungsleitung nicht erkannt wird.

Um eine einwandfreie Erkennung einer Alarmmeidung zu erreichen und auch andere Störungen, wie Leitungsunterbrechung und Kurzschluß von einer Alarmmeldung unterscheiden zu können, ist es aus der DE OS 25 28 764 bekannt, eine Brückenschaltung anzuwenden. Es ergeben sich dabei an vorgegebenen Meßpunkien verschiedene Spannungswerte, die jeweils einen Alarm- oder Störungsfall charakterisieren und mittels Operationsverstärker ausgewertet werden können. Eine derartig beschaltete Meldelinie muß jedoch entsprechend der Anzahl der daran angeschlossenen Melder sehr genau abgeglichen werden, damit das angewendete Stromänderungsprinzip zu den gewünschten Ergebnissen führt. Es sind dabei Widerstands- und Spannungswerte festzulegen, worauf die Ansprechschwellen der Operationsverstärker individuell einzustellen sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung zur Überwachung des Linienstromes bei einer zweiadrigen Verbindungsleitung vorzuschlagen, bei der keine Abgleichvorgänge erforderlich sind, und trotzdem eine Alarmgabe einwandfrei erkannt

und von anderen Kriterien eindeutig unterschieden werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Merkmalskombination, wie sie im Patentanspruch 1 angegeben ist. Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß durch eine definierte Stroir.einprägung am melderseitigen Ende der Leitung eine Alarmmeldung eindeutig an zentraler Stelle erkannt werden kann. Abgleichvorgänge zur Definition des Ruhezustancias sind bei dieser Schallungsanordnung nicht erforderlich, weil durch die Brückenschaltung der Ruhezustand unabhängig von Widersiandswerten der Meldestellen universell einsteilbar ist.

Durch die auf die entgegengesetzten Zweige der Brücke vorgenommene und an die Eckpunkte der Brückeneinspeisung herangeführte Aufteilung der Fühlwiderstände erbringen diese — vom Bezugspotential des Operationsverstärkers aus gerechnet — für letzteren entgegengesetzte und weil einerseits auf den invertierenden und andererseits auf den nicht invertierenden Eingang wirkend, für das am Ausgang des Operationsverstärkers erhältliche Ergebnis addierbare Aussteuerungspotentiale. Auf durch von Slörquellen auf der Leitung erbrachte Längsspannungen mit auf beiden Adern richtungsgleich auftretende Störstromüberlagerungen bezogen, ergibt das durch die Stromerhöhung auf der einen Ader und durch die Stromverminderung auf der anderen Ader eine Kompensation für die Aussteuerung des Operationsverstärkers. Anders ausgedrückt und mit einer Ergänzung versehen, läßt sich auch sagen, Spannungsabfälle an den Fühlwiderständen, die von symmetrisch über die Leitungsadern verteilten und richtungsgleich verlaufenden Störströmen hervorgerufen werden, addieren sich bei an das Operationsverstarkernetzwerk angepaßter Dimensionicrung der it Fuhlwiderstände zum Wert Null.

Ein mit einer Zeichnung belegtes Ausführungsbeispiel mag die durch die erfindungsgemäße Anordnung erzielte Funktion und die dabei erreichten Vorteile verdeutlichen.

An die Betriebsspannungsquelle UO ist eine über die Fühlwiderstände A und B sowie Begrenzungswiderstände für Kurzschlüsse verlaufende Meldeleitung La, Lb angeschlossen. Den Leitungsabschluß bildet eine als Melder fungierende und daher unterschiedliche Werte erstellende Stromeinprägung JQ.

Diese Stromeinprägung sorgt, wenn sie nicht durch die Signalstellen Mi bis Mn beeinflußt wird, für den Konstantfluß eines Ruhestromes mit dem Kontrollwert ira = irb.

Die Ausbildung des Leitungsabschlusses als einstellbare Stromeinprägung hat gegenüber der Ausbildung als veränderlicher Widerstand den Vorteil, daß im Ruhezustand keine Zweiglast für die aus den Widerständen A, Ci, Di mit dem einen Zweig und den Widerständen B, C2, D2 mit dem anderen Zweig gebildete Brücke auftritt. Die zwischen den Widerständen /. und D 2 mit a ! sowie zwischen den Widerständen B und D i mit b I bezeichneten Stellen sind die diagonalen Einspeisepunkte für die Betriebsspannung UO und die zwischen den Widerständen C1 und D i mit ρ 1 sowie C 2 und D 2 mit ρ 2 bezeichneten Stellen die Eckpunkte der Meßdiagonale. Das Verhältnis der Widerstandswerte der einzelnen Zweigteile ist so gewählt, daß bei nicht angeschlossener Leitung La, Lh keine Potentialdifferenz zwischen den Eckpunkten der Meßdiagonale ρ i/p 2 besteht, und somit der Operationsverstärker zunächst vernachlässigt werden kann.

Außerdem soll der Wertanteil der Fühlwiderstände A, B in den entsprechenden Zweigteilen der Brücke als so gering veranschlagt sein, daß er selbst bei einer reinen Widerstandslast an den Leitungsabgangspunkien λ 2, b 2 als noch in die Einspeisepunkte ai.bi hineinverlegt zu denken und der vom reinen Zweitstrom an diesem Wertanteil verursachte Spannungsabfall als unbedeutend gegenüber dem vom Leitungsstrom ira, irb verursachten Spannungsabfall UA, UB anzusehen ist.

Diese vom Leitungsstrom aufgebrachten Spannungsabfälle bilden nun die Quellenspannungen UA, UB für die beiden Eingänge +pi und —p2 des über den Widerstand G gegengekoppelten Operationsverstärkers V. Als Stromkreiswiderstand für den invertierenden Eingang —p 2 wirkt dabei, unter Vernachlässigung des Fühlanteiles B, die Parallelschaltung der Zweigwiderstände C2ID2 und als Innenwiderstand für die den nicht invertierenden Eingang +pi versorgende Quelle UA, wiederum unter Vernachlässigung des Fühlanteiles A, die Parallelschaltung der Zweigwideritände CiID 1.

"i Da die am Ausgang des Operationsverstärkers V auftretende Regelspannung UK, die gleichzeitig zur Abbildung des Stromflußzustandes auf der Leitung La, Lb herangezogen wird, bekannterweise unterschiedliche Beziehungen zu den an den zueinander inversen Eingängen +p2, —p2 liegenden Quellenspannungen UA, UB aufweist, wird, damit die Fühlwiderstände A und B gleiche Größe haben können, für den nicht invertierenden Eingang +pi eine den über den Gegenkopplungsweg eingestellten Verstärkungswert entsprechende und im Sinne der echten Differenzverstärkerbildung als bekannt vorauszusetzende Abschwächung der Spannungswirksamkeit UA durch Hinzufügung des gegen den Bezugspunkt pO geschalteten Widerstandes //vorgenommen.

Die auf einfachste Form zurückgeführte Ersatzschaltung der Anordnung zeigt folglich das Bild eines Differenzverstärkernetzwerkes, bei dem die beide Eingänge des Verstärkers versorgenden Spannungen, zum Bezugspunkt gerichtet, entgegengesetzte Potentiallage haben.

Geht man hiervon aus, dann wird das Bezugspotential durch das für beide Zweige der Widerstandsbrücke bzw. durch das für beide somit entstandenen Spannungsteiler gemeinsame Leerlaufpotential gebildet und die Parallelschaltung der Teilerwiderstände zur Bildung der Vorbzw. Innenwiderstände der Quellenspannungen UA, UB verwendet.

In der vorgenannten Anordnung ist das über Teilerwiderstände geschaffene Bezugspotential dem aus einem Abgriff pO an der Betriebsspannungsquelle erhaltenen Potential gleichgesetzt. Das ist jedoch keine zwingende Notwendigkeit, denn hier könnte ebensogut eine zur Verlagerung des Meßwertes UK dienende Abweichung entweder durch eine andere Anzapfung der Betriebsspannungsquelle oder über einen die Abweichung gebenden, entsprechend dimensionierten Spannungsteiler erbracht werden.

Ebenso ist man nicht gehalten, den Angleich der Quellenspannungseinflirse durch die Bildung eines Differenzverstäi ker-Netzwerkes zu erzielen, der gleiche Effekt läßt sich, wie in einem der Unteransprüche aufgeführt, auch durch eine an den Verstärkungsgrad angepaßte unterschiedliche Wertzumessung für die beiden Fühlwiderbtände A und B erreichen.

Zum Abschluß soll noch kurz auf die zum Vorherigen

gegensinnige Quellenspannungsänderungen bei einer Fernbeeinflußung der Leitung La, Lb durch eine Längsspannungen erzeugende Störquelle eingegangen werden. Hierzu ist neben die Leitung La, Lb ein sich irgendwo auf einer benachbarten Strombahn vorhandener und in seinem Wert sich ändernder Störstromfluß isO eingetragen. Diese Stromstörung könnte in die Leitung La, Lb einen für beide Leitungsadern gleichsinnigen Fremdstrom isa, i'sb einkoppeln. Ein hierfür notwendiger Stromkreisrückfluß wäre z. B. über die auf Seiten der Betnebssr>annüngsquelJe UO und auf Seiten des'MeideraiSchlüssesi(<? vorhandenen gewollten öder

ungewollten, zumindest jedoch für die Stromänderung wirksamen Erdungen möglich. Tritt also eine solche StÖrstromeinkoppelung auf, dann wird, wenn man die Einzeichnungsrichtung isa/isb zugrunde legt, der den einen Teil des Kontrollwertes UK bestimmende Spannungsabfall UA vergrößert und der den anderen Teil des Kontrollwertes UK bestimmende Spannungsabfall UB verkleinert. Da sich nun beide Spannungsabfälle entsprechend der Netzwerkaüsbildüng für den Operationsverstärker Vaufheben, werden auf diese Art hereinkommende Einflüsse voll ausgeschaltet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patent"nsprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Überwachung des Unien>»tromes einer über Fühlwiderstände durch eine zentrale Betriebsspannungsquelle gespeisten zweiadrigen Verbindungsleitung, wobei am anderen Ende der Leitung angeschlossene Meldungsgeber den Leitungsstrom auf verschiedene Werte einstellen, und die vom Leitunysstrom durchflossenen Fühlwiderstände Teile von diagonal geschalteten ι ο Zweigen einer von der Betriebsspannungsquelle in der einen Diagonale gespeisten und in der anderen Diagonale durch einen Operationsverstärker kontrollierten Widerstandsbrücke bilden, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der eine Anschlußpunkt der Fühlwiderstände (A, B) mit je einem der Speisepunkte (a 1, b 1) zusammenfällt und jeweils der andere Anschlußpunkt zu einem der Leitungsabgänge (a 2, b2) der Verbindungsleitung (La, Lb) führt, daß die Brückenzweige (A + Ci,

", B + C2, D 2) so bemessen sind, daß an den .Eckpunkten der Kontrolldiagonale (pi, ρ2) bei offener Meldeleitung (La, Lb) und vom Operationsverstärker (V) nicht erbrachter Aussteuerung nahezu gleiches Ruhepotential herrscht, bei durchgeschalteter Meldeleitung als Quellenspannung für den einen, z.B. nicht invertierten Eingang (+pi) des ,Operationsverstärkers (V) nur der am Fühlwiderstand (A) vom Strom (ira) in der einen Leitungsader (La) verursachte Spannungsabfall (UA) sowie als Quellenspannung für den anderen, z. B. invertieren-'den Eingang (—ρ 2) des Operationsverstärkers (V) nur der am Fühlwiderstand (B) vom Strom (irb) in 'der anderen Leitungsader (Lb) verursachte Spannungsabfall (UB) auftritt, und daß die am Ende der

• Verbindungsleitung (La, Lb) erfolgende unterschiedliche Einstellung des Leitungsstromes (ira, irb) über eine einstellbare Stromeinprägung (JQ) vorgenommen wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wertariteil der Fühlwiderstände (A, B) gegenüber den sonstigen Zweigwiderständen (Ci, Di. C2, D2) der Widerstandsbrücke vernachlässigbar klein gehalten ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sonstigen Zweigwiderstände (Ci, D1, C2, D 2) alle gleich groß gehalten sind.

4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich in Anpassung an das durch den V/ert des Gegenkopplungs-Widerstandes (G) und den auf den invertierenden Eingang (—p2) des Operationsverstärkers wirkenden Stromkreiswiderstandes (C2ID2) ergebende Widerstandsverhältnis der Wert der die Quellenspannung (UA) für den nicht invertierenden Eingang (+pi) des Operationsverstärkers liefernde Fühlwiderstand (A) gegenüber dem Wert der die Quellenspannung (UB) für den invertierenden Eingang (—ρ 2) des Operationsverstärkers liefernde Fühlwiderstand (B) um ein solches Maß kleiner gehalten ist, daß bei in beiden Leitungsadern (La, Lb) herrschender Stromgleichheit (ira = irb) durch jede Quellenspannung (UA, UB) am Ausgang des Operationsverstärkers (V) der gleiche Kontrollwertanteil (UK) erbracht wird.

5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Gleichwertigkeit der Fühlwiderstände (A, B) zur Bildung eines bei jedem möglichen Verstärkungswert genau arbeitenden Differenzverstärkernetzwerkes zusätzlich ein den nicht invertierenden Eingang (+p*) und den Bezugspunkt (pO) des Operationsverstärkers (V) verbindender, den Wert des Gegenkopplungswiderstandes (G) aufweisender Reduzierwiderstand (H) eingelegt ist.

6. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das an beiden Eckpunkten (pi, ρ2) der Kontrolldiagonale der Widerstanddbrücke (A + Ci, DX, B + C2, D 2) auftretende Ruhepotential gleich dem Bezugspotential (pO) des Operationsverstärkers (V) gehalten ist.

7. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen J bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Überwachungswert der Leitungsströme (ira, irb) aus der sich zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers (V) und dem Bezugswert (pO) der Schaltung einstellenden Spannung (UK) gewonnen wird.