DE3604399A1 - Ueberwachungssystem fuer kurze und insbesondere niederohmige leitungen mit vorzugsweise niederohmigen gebern und verbrauchern - Google Patents

Description

Die Überwachung von Stromkreisen mit eingeprägter Spannung oder einge­ prägtem Strom auch mit darin stetig veränderlich geführten Signalen oder Impulsen zur Meßwertübertragung sowie Zwecke der Verständigung wird sowohl auf Kurzschluß zwischen Leitungspaaren, auf Körperschluß gegenüber Umgebungsmedien sowie auf Leitungsunterbrechung kontinu­ ierlich oder diskontinuierlich durchgeführt.

Nach dem Stand der Technik gibt es hierfür eine Auswahl an Verfahren mit Vor- und Nachteilen bei der Identifizierung von Leitungsschäden. Zur Überwachung kommen insbesondere Leitungslängen bzw. Kabellängen von einigen Dekametern bis zu vielen hundert Kilometern. Strom- und Spannungs- sowie Widerstandsmessungen als statische Ver­ fahren, aber auch dynamische Verfahren der Impulstechnik haben unter Einschluß von Laufzeiteffekten und Reflexionssignalen allein oder komplex angewendet alle eine meßtechnische Bedeutung für die Leitungs­ überwachung erhalten. Nicht zu vergessen sind dabei kapazitive Messungen gegen einen metallischen Kabelmantel oder gegen das um­ gebende Erdreich.

Alle diese Methoden haben große Schwierigkeiten oder sind überhaupt nicht anwendbar, wenn es gilt, kurze Leitungen bzw. Kabel auf Kurz­ schluß zwischen Aderpaaren oder auf Unterbrechung zu überwachen. Das erklärt sich aus den nur sehr kleinen Veränderungen von Meß­ größen oder aus zu geringen Laufzeiteffekten.

Ein solches Problem der Meßtechnik ergibt sich beispielsweise bei der Überwachung von Meßsignal-Leitungen für Sicherheitsschaltungen in Traktionsmitteln, die insgesamt nur eine räumliche Ausdehnung von wenigen Metern in der Haupt-Längsachse haben, wie etwa bei Unter­ tage-Einschienenhängebahnen mit deren Lokomotiven. Dabei muß eine durch die Bergbehörde vorgeschriebene und durch besondere Küh­ lungsmaßnahmen begrenzte Temperatur der Abgase aus Verbrennungsmo­ toren eingehalten werden. Die Temperaturmessung erfolgt dabei durch Widerstandsthermometer oder Thermoelemente.

Werden Thermoelemente als Temperatursensor verwendet, so steht man vor dem Problem, daß ein Kurzschluß im Paar der Ausgleichsleitungs­ drähte eine Thermospannung von der Größe abgibt, wie sie der Tempe­ ratur an der Bruch- bzw. Kurzschlußstelle entspricht. D.h. das Meß­ signal fällt nicht aus und kann so nicht als absolute Fehlmeldung indiziert werden.

Für solche speziellen und auch allgemein niederohmigen Meßleitungen wird erfindungsgemäß ein neues Verfahren zur Leitungsüberwachung vorgeschlagen, das in komplexer Weise sowohl auf Leitungsbruch als auch auf Leitungskurzschluß reagiert, wobei auch außerordentlich kurze Leitungen überwacht werden können.

Zur technischen Lösung wird direkt hinter dem Sensor, der auch eine Stromquelle sein kann, ein vom Empfangsort der Übertragungsleitung (Leitungsende) getrennt von der Meßleitung geführtes Signal in Impulsform durch transformatorisch-induktive oder direkt kapazi­ tive Kopplung dem Meßstromkreis mit der zugehörigen Leitung über­ lagert.

Sofern das Prüf-Impuls-Signal den Meß-Signal-Inhalt oder den Empfänger für das Meßsignal stört, wird das Prüfsignal in Form von Impulsen oder Wechselströmen getaktet eingekoppelt, wobei Prüfsignal-Eingabe am Sensor und Prüfsignalabnahme am Leitungs­ ende synchronisiert geschaltet werden. Dabei ist es auch möglich, die zu prüfende Leitung durch direktes mehrpoliges Umschalten für den Prüfstromkreis diskontinuierlich zu nutzen.

Am Beispiel einer Temperaturüberwachung mit eigensicherem Stromkreis wird das Verfahren beschrieben.

Direkt hinter dem Thermoelement als Sensor wird zu dem einen Schenkel oder zu einem Leiter der beginnenden Ausgleichsleitung in galvanischer Trennung eine Drahtwicklung angebracht, die von Prüfimpulsen über eine Anschlußleitung beschickt wird. Die Prüfimpulse sind normiert nach Amplitude, Frequenz und Phasenlage. Der Generator für die Prüf­ impulse befindet sich im allgemeinen dort, wo die Temperaturmessung ausgewertet wird, d.h. im Bereich vom Ende der Ausgleichsleitung . In einer transformatorisch koppelbaren Entfernung befindet sich neben der von Prüfimpulsen durchflossenen Drahtwicklung eine zweite Wicklung, die vom Meßsignal-Stromkreis in Reihenschaltung durchflossen wird. So wird dem Meßstromkreis die Prüfimpulsfolge zusätzlich aufgeprägt und steht am Ende der Ausgleichsleitung für die Überprüfung der Leitung oder des Kabels zur Verfügung.

Bei Leitungsbruch wird die Prüfsignalfolge auf einem oder beiden Meß­ leitungen nicht mehr oder nur in stark veränderter Form indizierbar sein, bei Kurzschluß zwischen Leitungspaaren ergibt sich der gleiche Befund.

Die Indikationsverfahren zur Feststellung der veränderten Impulsstruktur beim Vorliegen von Leitungsfehlern bedienen sich des Vergleiches zum ursprünglich generierten Prüfimpuls hinsichtlich Amplitude, Phasenlage und Frequenz mit Prüfungen zum einzelnen Merkmal der aufgezählten Eigen­ schaften oder mit Prüfungen für mehrere der aufgezählten Eigenschaften.

Dazu benutzte Verfahren, wie etwa Diskriminatorschaltungen, sind vorbe­ kannt und nicht Gegenstand des Patentverfahrens.

Für das Überwachungssystem als Verfahren ist es in weiterer Ausgestaltung sinnvoll, das Ausbleiben der Prüfimpulsfolge generell als Fehlerindikation in die Leitungsüberwachung mit einzubeziehen. Das ist im Sinne von Sicher­ heitsschaltungen von Interesse, damit der Ausfall des Prüfimpulsgene­ rators oder die Unterbrechung des Prüfimpulsleitungsstromkreises nicht dazu führen kann, daß Leitungsfehler im Meßstromkreis dadurch unentdeckt bleiben.

Mit dem beschriebenen Verfahren wird es nun technisch möglich, auch kurze Leitungen bzw. kurze Kabel kontinuierlich oder diskontinuier­ lich auf Leitungsfehler hinsichtlich Unterbrechung und Kurzschluß zu überwachen.

Claims (6)

1. Überwachungssystem für kurze und insbesondere niederohmige Leitungen mit vorzugsweise niederohmigen Gebern und Verbrauchern einschließlich Stromquellen und Sensoren für die gleichzeitige Indizierung von Lei­ tungsbrüchen und Leitungskurzschlüssen, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens einem Leiter durch induktive und/oder kapazitive Kopplung an einer Seite eine kontinuierliche oder diskontinuierliche Schwingungsfolge aufgegeben wird und diese im Originalzustand mit dem auf dem zu prüfenden Leiter auf der Gegenseite ankommenden und aus dem Originalprüfsignal stammenden resultierenden Signal auf elektrischem Wege verglichen wird.

2. Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Vergleich beruhenden Auswertungskriterien die Änderungen von Amplituden (Betrag oder Dämpfung) und/oder Phasenlagen (Synchron­ verhalten) und/oder Frequenzen verfolgen und zur Auslösung von Alarm­ signalen benutzen.

3. Überwachungssystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkoppelung der Prüfsignal-Schwingungsfolge grundsätzlich nur an der Geber- (=Sensor)-Seite erfolgt und die Auswertung auf Fehlverhalten des Leiters oder des Leitungszuges nur auf der Gegenseite (=Verbraucherseite) des Leiters oder des Leitungszuges erfolgt.

4. Überwachungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ausbleibende Einspeisung der Prüfsignal-Schwingungsfolge im Sinne der Sicherheitstechnik zwangsläufig auch bei intakter Leitung als Alarmkriterium genutzt wird.

5. Überwachungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Leitungsüberprüfung die zu vermessende Leitung perio­ disch von ihrem primären elektrischen Auftrag getrennt wird, so daß die Prüfung des Leiters oder des Leitungszuges mit einem nicht zum Prüf­ umfang gehörenden Elektrizitätszustand ausgeschlossen wird.

6. Überwachungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Geberseite des zu prüfenden Leiters dieser selbst als Wicklung ausgeführt wird, die transformatorisch mit einer zweiten Wicklung in galvanischer Verbindung steht und diese zweite Wick­ lung mit der Prüfsignalfolge beaufschlagt wird.