DE3604399A1 - Monitoring system for short and, in particular, low-resistance leads (cables, lines) having transmitters and loads which preferably have low resistance - Google Patents

Abstract

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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.Monitoring of circuits with impressed voltage or on embossed current even with constantly changing signals or impulses for measured value transmission and purposes of communication will both on short circuit between wire pairs, on body short to ambient media as well as line interruption carried out in batches or in batches.

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.According to the prior art, there is a selection of methods for this with advantages and disadvantages when identifying line damage. In particular, line lengths or cable lengths are used for monitoring from a few decimeters to many hundreds of kilometers. Current, voltage and resistance measurements as static ver drive, but also dynamic processes of pulse technology have Inclusion of runtime effects and reflection signals alone or complex applied all a metrological meaning for the line received surveillance. Not to forget capacitive Measurements against a metallic cable sheath or against the um giving soil.

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.All of these methods have great difficulty or are at all not applicable if short lines or cables apply to short monitoring between wire pairs or for interruption. This can be explained by the very small changes in measuring sizes or due to insufficient runtime effects.

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.Such a problem of measurement technology arises, for example, with the Monitoring of measurement signal lines for safety circuits in Traction means, the total of only a spatial extension of have a few meters in the main longitudinal axis, such as under one-day monorails with their locomotives. It must one prescribed by the mining authority and by special cooling measures to limit the temperature of the exhaust gases from the combustion engine gates are observed. The temperature is measured by Resistance thermometers or thermocouples.

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.If thermocouples are used as temperature sensors, you stand faced with the problem of a short circuit in the pair of the equalization line wires gives off a thermal voltage the size of the tempe corresponds to the rupture or short-circuit point. I.e. the measurement  signal does not fail and cannot be an absolute error message be indexed.

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.For such special and also generally low-resistance measuring lines is a new method for line monitoring according to the invention proposed that in a complex manner both on line break and also responds to a short circuit, although also extraordinarily short lines can be monitored.

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.The technical solution is directly behind the sensor, which is also a Power source can be one from the receiving location of the transmission line (Line end) signal carried separately from the measuring line in Pulse shape through transformer-inductive or direct capacitance tive coupling the measuring circuit with the associated line stores.

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.If the test pulse signal is the measurement signal content or disturbs the receiver for the measurement signal, the test signal is in the form clocked by pulses or alternating currents, whereby Test signal input on the sensor and test signal acceptance on the line be switched synchronized at the end. It is also possible the line under test by direct multi-pole switching for to use the test circuit discontinuously.

Am Beispiel einer Temperaturüberwachung mit eigensicherem Stromkreis wird das Verfahren beschrieben.Using the example of temperature monitoring with an intrinsically safe circuit the procedure is described.

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.One leg is located directly behind the thermocouple as a sensor or to a conductor of the beginning equalization line in galvanic Separation a wire winding attached by test pulses over a connecting line is loaded. The test pulses are standardized according to amplitude, frequency and phase position. The generator for the test In general, impulse is located where the temperature measurement is evaluated, i.e. in the area from the end of the equalization line. At a distance that can be coupled by transformer is located next to the wire winding through which the test pulses flow, a second winding, which is flowed through by the measurement signal circuit in series. The test pulse sequence is additionally impressed on the measuring circuit and stands at the end of the compensation line for checking the Line or cable available.

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.In the event of a line break, the test signal sequence will be measured on one or both of the Lines can no longer be indexed or only in a greatly modified form  be, in the event of a short circuit between wire pairs, the same results Finding.

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.The indication procedures for determining the changed impulse structure if there are line faults, use the comparison to originally generated test pulse with regard to amplitude, phase position and frequency with tests on the individual characteristic of the enumerated Eigen or with tests for several of the properties listed.

Dazu benutzte Verfahren, wie etwa Diskriminatorschaltungen, sind vorbe­ kannt und nicht Gegenstand des Patentverfahrens.Methods used for this, such as discriminator circuits, are over knows and not the subject of patent proceedings.

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.For the monitoring system as a method, it is in a further embodiment sensible, the absence of the test pulse sequence generally as an error indication to be included in the line monitoring. That is in the sense of safety circuits of interest so that the failure of the test pulse genes rators or the interrupt of the test line circuit can lead to line errors in the measuring circuit being undetected stay.

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.With the described method, it is now technically possible, too short lines or short cables continuously or discontinuously Lich for line faults regarding interruption and short circuit to monitor.

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.1. Monitoring system for short and in particular low-resistance lines with preferably low-resistance sensors and consumers including current sources and sensors for the simultaneous indexing of line breaks and line shorts, characterized in that on at least one conductor by inductive and / or capacitive coupling on one side a continuous or discontinuous sequence of vibrations is abandoned and this is compared in the original state with the signal arriving on the opposite side of the conductor to be tested and resulting from the original test signal. 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.2. Monitoring system according to claim 1, characterized, that the evaluation criteria based on comparison make the changes of amplitudes (magnitude or damping) and / or phase positions (synchron behavior) and / or track frequencies and trigger an alarm use signals. 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.3. Monitoring system according to claims 1 and 2, characterized, that the coupling of the test signal oscillation sequence basically only on the encoder (= sensor) side and the evaluation for malfunction of the conductor or the cable run only on the Opposite side (= consumer side) of the conductor or the cable run he follows. 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.4. Monitoring system according to claims 1 to 3, characterized, that the missing feed of the test signal oscillation sequence in Safety technology inevitably, even if the line is intact is used as an alarm criterion. 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.5. Monitoring system according to claims 1 to 4, characterized, that for the purpose of the line check the line to be measured perio is separated from their primary electrical order, so that the  Check the conductor or the cable train with a not for testing extensive electricity condition is excluded. 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.6. Monitoring system according to claims 1 to 5, characterized, that on the sensor side of the conductor to be tested, this itself as Winding is carried out with a second transformer Winding is galvanically connected and this second winding the test signal sequence is applied.