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DE3113015A1 - Datentransportnetz - Google Patents

Datentransportnetz

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Publication number
DE3113015A1
DE3113015A1 DE19813113015 DE3113015A DE3113015A1 DE 3113015 A1 DE3113015 A1 DE 3113015A1 DE 19813113015 DE19813113015 DE 19813113015 DE 3113015 A DE3113015 A DE 3113015A DE 3113015 A1 DE3113015 A1 DE 3113015A1
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DE
Germany
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branch
receiver
light guide
light
transducer
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Ceased
Application number
DE19813113015
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English (en)
Inventor
Jürgen Dr. Fislisbach Aargau Kopainsky
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BBC Brown Boveri AG Switzerland
Original Assignee
BBC Brown Boveri AG Switzerland
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Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

Ka/ dh
-X -
Datentransportnetz
Die Erfindung bezieht sich auf ein Datentransportnetz gemäss dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Ein derartiges für eine Energieyerteilungsanlage bestimmtes Datentransportnetz ist etwa aus dem Artikel von "The Use of Fiber Optics for Communications, Measurements and Control within High Voltage Substations" von D.C. Erickson in IEEE Transactions on Power Apparatus and System, Vol. PAS-99., No. 3 (1980), S. 1057 ff bekannt.
Bei dem bekannten Netz werden mit der Sekundärwicklung eines Stromwandlers oder dem feldempfindlichen Festkörpersensor eines Spannungswandlers Daten von strom- oder spannungsproportionalen Grossen eines Hochspannungsleiters ermittelt, die Signale in einem Sender in optische Signale umgewandelt und die optischen Signale über einen Lichtleiter einem Empfänger zugeführt, in den die optischen Signale in elektrische Signale umgewandelt werden. Die umgewandelten elektrischen Signale werden in einer Schutzvorrichtung verarbeitet und lösen dort beim Auftreten eines Fehlers an der Hochspannungsleitung Auslösebefehle aus,
die über Stellglieder ein Ausschalten des Hochspannungsleiters bewirken. Eine derartige- Anlage zeichnet sich dadurch aus, dass die Datenübertragung nahezu unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen erfolgt. Jedoch benötigt eine derartige Anlage für rückwirkungsfreie Datenübertragung getrennte Sender, Uebertragungsleitungen und Empfänger. Werden etwa vom Stromwandler Signale für den Leitungsschutz und für Messzwecke geliefert, so werden für den Schutz und für die Messung jeweils ein Stromwandlerkern, ein Sender, ein Verbindungsleiter und ein Empfänger benötigt. Dies deswegen, da der Schutz wegen seiner hohen Zuverlässigkeitsanforderungen eine direkte Verbindung mit dem Wandlerkern erfordert, die durch kein Störsignal eines anderen Elementes, z.B. der Messeinrichtung, beeinflusst werden kann.
Aus dem Artikel "Glasfaserverzweigungen für einen Datenbus" von J.J. Schmid et al. in Bull. SEV20_ (1979), S. 818 ff. ist es darüber hinaus bekannt, Glasfaserverzweigungen für einen optischen Datenbus zu verwenden, wobei dieser Datenbus zur Verbindung von Datenstationen von Hochspannungsschaltanlagen dienen kann. Hierbei werden die Informationen von einer Station über zwei Verzweigungen im Datenbus zu einer anderen Station übertragen, üeber die Anordnung der Sender und Empfänger der Stationen und den funktionellen Einbau der Verzweigungen in den Datenbus ist hierbei nichts ausgesagt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemässes, vorzugsweise für ein Energieverteilungsnetz bestimmtes, Datentransportnetz anzugeben, bei dem eine minimale Anzahl von Lichtleitern zwischen Sendern von Datenerfassungsstellen und Empfängern von ausgesendeten Daten derart vorgesehen sind, dass die Datenübertragung rückwirkungsfrei erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemässe Datentransportnetz zeichnet sich dadurch aus, dass es unempfindlich gegen elektromagnetische Störungen ist, wenig Leitungsmaterial benötigt und gleichzeitig in rückwirkungsfreier Weise den Datenaustausch und die Datenübertragung ermöglicht.
Die Ausführungsform des erfindungsgemässen Datentransportnetzes nach Patentanspruch 2 lässt sich in besonders preisgünstiger Weise herstellen, da der als Messwandler ausgeführte Messwertgeber statt der bisher üblichen zwei Messstellen nunmehr lediglich eine einzige Messstelle benötigt, obwohl die an die Schutzvorrichtung gestellten hohen Zuverlässigkeitsanforderungen erfüllt werden und gleichzeitig die von der Messanordnung geforderten Bedingungen grosser Genauigkeit und Dynamik gegeben sind.
Ist in dem erfindungsgemässen Datentransportnetz der Messwertgeber als Stromwandler ausgeführt, so empfiehlt es sich, den· Erfindungsgegenstand gemäss den kennzeichnenden Merkmalenvon Patentanspruch 3 auszugestalten. Hierdurch wird die Messanordnung in besonders wirkungsvoller Weise geschützt.
Sind die erfindungsgemässen Datentransportnetze gemäss den Merkmalen der Patentansprüche 4 und 5 ausgeführt, so lassen sich auch bei komplizierten Netzwerken mit einfachen Mitteln rückwirkungsfreie Datenverbindungen einführen.
Die Rückwirkungsfreiheit wird noch erhöht, wenn die Datentransportnetze gemäss den Merkmalen der Patentansprüche 6 und 7 weitergebildet sind.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung in vereinfachter Form dargestellt.
Es zeigt
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen für eine Hochspannungsschaltanlage be-·
stimmten Datentransportnetzes, und
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen ebenfalls für eine Hochspannungsschaltanlage bestimmten Datentransportnetzes.
In beiden Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen auch gleiche Teile. Mit 1 ist ein Starkstromleiter bezeichnet, welcherüber einen Schalter 2 unterbrochen werden kann. Dieser Leiter 1 wird von der Sekundärwicklung eines Stromwandlers 3 umschlossen. Die vom Stromwandler 3 ermittelten Messdaten werden in einem Sender 4 in optische Signale umgewandelt. Der Sender führt hierbei die umwandlung der Gebersignale in optische Signale, die Kodierung und die Aussendung der optischen Signale durch. Dies kann etwa durch Frequenzmodulation einer lichtemittierenden Diode bewirkt werden. Die optischen Signale werden durch einen Lichtleiter 5 zu einer Verzweigung 6a des Lichtleiters 5 geleitet. Die Verzweigung 6a weist drei Lichtleiterzweige 5, 5a und 7 auf. Diese Verzweigung ist derart aufgebaut, dass Licht welches vom Sender 4 herkommt in die Zweige 5a und 7 eingekoppelt wird. Hingegen wird Licht, welches über die Zweige 5a oder 7 zur Verzweigung 6a gelangt lediglich in den Lichtleiter 5 eingekoppelt. Der Leiter 5a führt zu einer weiteren Verzweigung 6b, welche denselben funktionalen Aufbau wie die Verzweigung 6a aufweist. Von dieser Verzweigung 6b führt ein weiterer Lichtleiter 5b zu einer
analog aufgebauten Verzweigung 6c, von der in entsprechender Weise ein weiterer Lichtleiter 5c zu weiteren Verzweigungen führen kann. Die Anzahl der Verzweigung ist beliebig und wird im wesentlichen durch die Leistung des Senders 4 begrenzt.
Von den Verzweigungen 6a, 6b, 6c führen Lichtleiterzweige 7, 8, 9 der Reihe nach zu verschiedenen Leittechnikvorrichtungen, etwa einer Schutzvorrichtung 10, einer Steuervorrichtung 11 und einer Pernwirkvorrichtung 12. In allen diesen Vorrichtungen ist eine weitere Verzweigung vorgesehen, deren einer nichtbezeichneter Zweig zu Empfängern 13, 14, 15 führt, während ein anderer Zweig 16, 17, 18 mit Sendern 19, 20, 21 verkoppelt ist. Die letztgenannten Verzweigungen sind derart aufgebaut, dass Licht, welches von den Lichtleitern 7, 8, 9 her in die Verzweigungen eingekoppelt wird zu den Empfängern 13, 14, 15 gelangt, wohingegen Licht, welches über die Sender 19, 20, 21 und die Lichtleiter 16, 17, 18 in die Verzweigungen eingekoppelt· wird, lediglich zu den Lichtleitern 7, 8, 9 gelangt. Jeder Empfänger umfasst hierbei den optischen, mit einem nichtreflektierenden, vorzugsweise schwarzen Eingang versehenen Empfänger mit Umwandlung in elektrische Signale und anschliessender Verstärkung. Als Empfänger kann beispielsweise eine Fotodiode mit nachgeschalteter Verstärkerstufe verwendet werden.
Das von den Sendern 19, 20, 21 ausgesendete Licht gelangt über die Verzweigungssteilen 6a, 6b, 6c und den Lichtleiter 5 in eine weitere Verzweigungsstelle 32, welche derart aufgebaut ist, dass das Licht in einen Lichtleiter 22 eingekoppelt wird, welcher mit dem Empfänger eines Stellgliedes 23 in Verbindung steht. Das Stellglied ist zur Betätigung eines Schalters 2 vorgesehen und enthält vorzugsweise eine Blockiervorrichtung, um unerwünschte Mehr-
-s-
fachauslösung des Schalters 2 zu vermeiden. Die Verzweigungsstelle 32 weist ferner noch die Eigenschaft auf, das Licht, welches vom Sender 4 über den Leiter 5 herangeführt wird, lediglich in den mit der Schutzvorrichtung 10 verkoppelten Lichtleiter 5 eingekoppelt wird.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist wie folgt: Tritt am Starkstromleiter 1 ein Fehler auf, so ermittelt der Stromwandler 3 ein Fehlersignal, welches über den Sender 43 den Lichtleiter 5 und die Verzweigungen 6a, 6b, 6c zu den Vorrichtungen 10, 11, 12 gelangt. So tritt beispielsweise das Fehlersignal über die Verzweigung 6a in den Lichtleiter 7 und die in der Vorrichtung 10 vorgesehene weitere Verzweigung in den Empfänger 13 der Schutzvorrichtung 10 ein. Dieses Signal wird in der Schutzvorrichtung 10 verarbeitet und über den Sender 19 wird ein Auslösebefehl an den Schalter 2 ausgesendet. Der Befehl gelangt über die Lichtleiter 16, 7, 5 und 22 zum Empfänger des Stellgliedes 23, welches nunmehr das Oeffnen des Schalters bewirkt . '
Die Vorteile eines derartigen Netzwerkes sind insbesondere daran zu sehen, dass aufgrund der geeigneten Anordnungen der Lichtleiter und der Verzweigungen eine rückwirkungsfreie Datenübertragung und -verteilung möglich ist. Dies gilt insbesondere auch bei komplizierten Netzwerken, bei denen gleichzeitig Messgebersignale an mehrere zu verschiedenen Zwecken vorgesehene Vorrichtungen angelegt werden.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung führt der vom Sender 4 abgehende Lichtleiter 5 zu einer Verzweigung 6, deren einer Zweig 7 zu einem Empfänger 13 führt, der über eine Drahtleitung 24 mit einem Datenver-
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arbeitungsteil 25 einer Schutzvorrichtung verbunden ist, während deren anderer Zweig 2β zu einem Empfänger 27 führt, welcher über eine Drahtleitung 28, ein strombegrenzendes Element 29 und eine weitere Drahtleitung 30 mit einer Messanordnung 31 verbunden ist.
Bei dieser Anlage gelangen die vom Stromwandler 3 ermittelten Messwerte nach Umwandlung im Sender 4 über den Lichtleiter und die Verzweigung sowie die.Lichtleiterzweige 7 und 26 zu den Empfängern 13 der Schutzvorrichtung und 27 der Messanordnung. Da die Verzweigung 6 nun derart angeordnet ist, dass Licht vom Lichtleiter 5 her zwar in die Lichtleiter 7 und 26 eintreten kann, gegebenenfalls in den Lichtleitern 7 und 26 auftretendes Störlicht aber lediglich in den Lichtleiter 5 eingekoppelt werden kann, können keine Rückwirkungen von der Messanordnung 31 auf die Schutzvorrichtung 25 erfolgen. Eine derartige Vorrichtung benötigt daher für Mess- und Schutzzwecke lediglich einen einzigen Stromwandlerkern. Als strombegrenzendes Element 25 zum Schutz der Messeinrichtung wird bei analoger Signalübertragung -vorzugsweise eine in Sättigung gehende Spule angeordnet, wohingegen bei digitaler Uebertragung die Strombegrenzung vorzugsweise numerisch erfolgt. Der Stromwandler 3 benötigt lediglich einen in den herkömmlichen verdrahteten Anlagen verwendeten Schutzkern von reduzierten Abmessungen, welcher die an den Schutz der Vorrichtung gestellten dynamischen Voraussetzungen sowie die für die Strommessungen geforderten hohen Genauigkeiten einhält.
Anstelle eines Stromwandlers ist es auch möglich, einen Spannungswandler in das erfindüngsgemässe Datentransportnetz einzubeziehen.
■»1
B e. ζ. e. i c h η u η g s. 1 i s .t. .e
6, 6a, ",
6b, 6c j 7, 8,
13, 14,
16, 17,
19, 20,
26 27 28 29 30 31 32
Starkstromleiter Hochspannungs s chalt er Messwertgeber (Stromwandler) Sender Lichtleiter
T-förmige Lichtleiterverzweigungen
Lichtleiter Schut zvorrichtung Schutzvorrichtung Vernwirkvorrichtung
Empfänger Lichtleiter
Sender
Lichtleiter Stellglied Drahtverbindung Datenverarbeitungsteil der Schutzvorrichtung Lichtleiter Empfänger Draht verb indung Strombegrenzendes Element Drahtverbindung Messanordnung
einseitige T-förmige Lichtleiterverzweigung

Claims (7)

  1. -M-
    P a t e η t a η. s p. r ii c. h e
    Da.tentransportnetz zur Steuerung von Anlagen, insbesondere Energieverteilungsanlagen, mit einem Messwertgeber (3)j dessen Daten in einem Sender (4) in optische Signale umgewandelt werden, einem Lichtleiter (5)j der die optischen Signale mindestens einem Empfänger (13, 14, 15, 27) zuführt, in dem die optischen Signale in elektrische Signale umgewandelt werden, und einer Vorrichtung (10); in der die elektrischen Signale verarbeitet und Auslösebefehle gebildet werden, welche an Stellglieder (23) der Energieverteilungsanlage geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (5) mindestens eine erste Verzweigung (6a, β) mit mindestens drei Lichtleiterzweigen (5} 5a, 7i 53 I3 26) aufweist, von denen ein erster Zweig (5) Licht in mindestens einen zweiten (7) und einen dritten Zweig (5a, 26) leitet und der zweite (7) und dritte Zweig (5a, 26) ihrerseits Licht lediglich in den ersten Zweig (5) leiten, und dass der erste Zweig (5) mit dem Sender (4) des Messwertgebers (3), der zweite Zweig (7) mit einem Empfänger (13) und der dritte Zweig (5a, 26) mit einem weiteren Empfänger (27) oder einer zweiten Verzweigung (6b) verkoppelt sind.
  2. 2. Datentransportnetz nach Anspruch I3 dadurch gekennzeichnet, dass der Messwertgeber (3) ein Messwandler einer Hochspannungsschaltanlage ist, und dass im zweiten Zweig (7) ein Empfänger (13) einer Schutzvorrichtung der Hochspannungsschaltanlage und im dritten Zweig (26) ein Empfänger (27) einer Messanordnung (3D vorgesehen sind.
  3. 3. Datentransportnetz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich-
    l8/8l
    net, dass der Messwandler (3) ein Stromwandler ist, und dass zwischen dem Empfänger (27) im dritten Zweig (26) und der Messanordnung (31) ein strombegrenzendes Element (29) vorgesehen ist%
  4. 4. Datentransportnetz nach Anspruch I3 dadurch gekennzeichnet, dass der Messwertgeber (3) ein Messwandler einer Hochspannungsschaltanlage ist, und dass im zweiten Zweig (7) ein Empfänger (13) einer Schutzvorrichtung (10) der Hochspannungsschaltanlage und im dritten Zweig (5a) die zweite Verzweigung (6b) mit einem Anschlusszweig (8) für einen weiteren Empfänger (14) vorgesehen sind.
  5. 5. Datentranspo'rtnetz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Sender (4) des Messwandlers (3) verkoppelte Lichtleiter (5) eine weitere Verzweigung (32) mit mindestens drei Lichtleiterzweigen (5, 22) aufweist, von denen einer (22) mit einem Empfänger des Stellgliedes (23) der Hochspannungsschaltanlage und ein anderer (5) über die erste Verzweigung (6a) und Lichtleiterzweige (7, 16) mit einem Sender (19) der Schutzvorrichtung (10) verkoppelt ist, und wobei der mit dem Sender (4) des Messwandlers (3) verkoppelte Lichtleiter (5) Licht lediglich in den mit der Schutzvorrichtung (10) verkoppelten Lichtleiter (5) und der mit der Schutzvorrichtung (10) verkoppelte Lichtleiter (5) Licht in den mit dem Empfänger des Stellgliedes (23) verkoppelten Lichtleiter (22) leitet.
  6. 6. Datentransportnetz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Empfänger des Stellgliedes (23) eine Blokkiervorrichtung vorgesehen ist.
  7. 7. Datentransportnetz nach einem der Ansprüche l-β, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzfläche zwischen den Sendern (4, 19, 20, 21) und den Lichtleitern (5, 16, 17 18) derart richtungsabhängig lichtdurchlässig ist, dass sie vom Sender emittiertes Licht durchlässt und vom
    Lichtleiter herangeführtes Licht reflektiert und absorbiert .
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