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Die
Erfindung betrifft Diagnosevorrichtungen zum Gebrauch mit Kommunikationsverbindungen. Die
Erfindung betrifft insbesondere Vorrichtungen, die man dazu verwenden
kann, auf Kommunikationsverbindungen die Anwesenheit oder Abwesenheit von
Nebenimpedanzen festzustellen sowie die Anwesenheit oder Abwesenheit
von Erdfehlern.
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Man
kennt Multiprozessorsysteme, die bidirektionale Kommunikationsfähigkeiten
für jeden
der Prozessoren mit Hilfe einer bidirektionalen Kommunikationsverbindung
bieten. Derartige Systeme sind häufig
mit Alarm- oder Überwachungsfunktionen ausgestattet.
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Eine
bekannte Form eines derartigen Systems enthält eine gemeinsame Kontrolleinheit,
die an ein zweiadriges elektrisches Kabel angeschlossen ist, das
durch einen zu überwachenden
Bereich verläuft.
Man kann an Stellen der Verbindung, die Abschnitten des zu überwachenden
Bereichs zugeordnet sind, eine Anzahl Detektoren zwischen die Drähte schalten.
Zusätzlich
kann man Ausgabevorrichtungen zwischen die Drähte der Verbindung schalten und
sie dazu einsetzen, verschiedene Ausgabefunktionen bereitzustellen,
beispielsweise das Einschalten oder Ausschalten von Elektromagneten
oder das Einschalten oder Ausschalten von hörbaren oder sichtbaren Meldevorrichtungen.
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Man
hat festgestellt, dass sich das Verhalten derartiger Kommunikationsverbindungen
zuweilen durch Nebenimpedanzen oder Erdfehler verschlechtert. In
der Vergangenheit wurden Ansätze
entwickelt, die versuchen, den Ort einer oder mehrerer derartiger
Bedingungen auf Schleifen der Klasse A festzustellen. Es ist jedoch
erwünscht,
das Vorhandensein von Nebenimpedanzen zwischen den Drähten der
Verbindung oder den Ort von Erdfehlern in anderen Verbindungsanordnungen
zu finden. Bevorzugt ist erwünscht,
eine solche Funktionalität
für eine gegebene
Anzahl Detektoren ohne eine wesentliche Erhöhung der Grundkosten derartiger
Systeme bereitzustellen. Zudem bevorzugt man, die gewünschte Funktionalität bereitzustellen,
ohne die Komplexität des
Systems wesentlich zu erhöhen.
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US-4,209,666
und
EP 0287369 beschreiben ein
Fehlererkennungs-Kommunikationssystem, das mindestens ein Paar Kommunikationsleitungen
und zahlreiche Vorrichtungen aufweist, die zwischen die Leitungen
geschaltet sind.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Fehlererkennungs-Kommunikationssystem bereitgestellt, umfassend:
mindestens ein Paar von Kommunikationsleitungen; und zahlreiche
Vorrichtungen, die zwischen die Leitungen geschaltet sind, dadurch
gekennzeichnet, dass jede Vorrichtung eine Schaltung enthält, die eine
der Kommunikationsleitungen unterbricht; Schaltungen, die bewirken,
dass ein Fehleranzeigestrom in mindestens einem Abschnitt einer
der Leitungen fließt,
jedoch nur in Anwesenheit eines Fehlers; und Schaltungen, die das
Fließen
des Fehleranzeigestroms erkennen.
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Ein
Multiprozessor-Kommunikationssystem enthält gemäß einem Aspekt eine gemeinsame
Kommunikationsverbindung, die man als zweiadriges Kabel implementieren
kann. An die Verbindung sind Angehörige einer Anzahl elektrischer
Vorrichtungen angeschlossen, von denen einige im Wesentlichen identisch
sein können.
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Zu
gängigen
elektrischen Vorrichtungen gehören
Detektoren für
Umgebungsbedingungen, beispielsweise Rauchdetektoren, Positionsdetektoren, Bewegungsdetektoren,
Gasdetektoren, Feuchtigkeitsdetektoren usw. Andere Arten elektrischer
Vorrichtungen kann man dazu verwenden, Elektromagnete einzuschalten
oder auszuschalten, damit Ausgabefunktionen implementiert werden,
zu denen Verriegeln oder Entriegeln und Öffnen oder Schließen von
Türen oder
Fenstern gehören
sowie das Einschalten oder Freigeben von hörbaren oder sichtbaren Ausgabevorrichtungen
unterschiedlicher Art, damit Meldungen, Warnungen usw. übermittelt
werden. Gemäß einem
weiteren Aspekt kann man die Detektoren auf einer Kommunikationsverbindung
zu einer Gruppe zusammenfassen, und man kann einige der Ausgabevorrichtungen
bei Bedarf auf einer anderen Kommunikationsverbindung zu einer Gruppe
zusammenfassen.
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Die
elektrischen Vorrichtungen können
jeweils eine lokale Kontrollschaltung enthalten, die als programmierter
Prozessor implementiert sein kann, und zugehörige Befehle. Gemäß einem
Aspekt ist die lokale Kontrollschaltung mit einem Festkörperschalter
oder einem mechanischen Schalter verbunden, den man dazu verwenden
kann, die Kommunikationsverbindung in der Nähe der elektrischen Einheit zu
unterbrechen. Eine gemeinsame Kontrolleinheit kann, falls vorhanden,
ihrerseits ähnliche
Festkörperschalter
oder mechanische Schalter enthalten, die gesteuert durch die elektrischen
Schaltkreise in ihnen die Kommunikationsverbindung von der Kontrolleinheit
abtrennen können.
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Zum
Messen des Nebenwiderstands der Kommunikationsverbindung enthalten
die Vorrichtungen Treiberschaltungen, die einen Strom über die beiden
Drähte
der Kommunikationsleitung treiben. Der Strom wird in einer Weise
eingespeist, die bewirkt, dass die zwischen die Drähte geschalteten
Vorrichtungen die Messung des Nebenwiderstands zwischen den zwei
Drähten
nicht stören.
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Die
Vorrichtungen messen den Spannungsabfall, den der Strom über den
Drähten
verursacht, und stellen fest, ob der Leitungsnebenwiderstand größer ist
als ein vorbestimmter Wert. Ist der Nebenwiderstand geringer als
der vorbestimmte Wert, so kann eine Fehlermeldung erzeugt werden.
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Gemäß einem
bevorzugten Aspekt wird der Strom mit einer Polarität eingespeist,
die der Polarität entgegengesetzt
ist, die beim Versorgen der Vorrichtungen mit Energie vorhanden
ist. Auf diese Weise scheint jede Vorrichtung ein Leerlauf oder
zumindest eine sehr hohe Impedanz zu sein, wenn die Polarität umgekehrt
wird. Die über
der Leitung entwickelte Spannung wird dann durch den Leitungsnebenwiderstand
bestimmt.
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Gemäß einem
anderen Aspekt kann der Strom mit der Polarität eingespeist werden, die der Polarität entspricht,
die beim Versorgen der Vorrichtungen mit Energie vorhanden ist.
In diesem Fall wird die Spannung jedoch auf einen sehr geringen
Wert gezogen, wodurch die an den Drähten der Kommunikationsverbindung
anliegende Spannung geringer ist als der Spannungswert, den man
für die
Energieversorgung der Vorrichtungen benötigt. Da die Vorrichtungen
keine ausreichende Spannung aufweisen, um Energie von der Leitung
zu ziehen, wird die Spannung auf der Leitung durch den Leitungsnebenwiderstand
bestimmt.
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In
einer bevorzugten Einrichtung enthält jede Vorrichtung auch eine
Isolierschaltung, so dass sie die Verbindung unterbrechen kann.
Die Isolierschaltung kann mit Hilfe von Festkörper-Halbleiterschaltern implementiert
werden.
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Da
jede Vorrichtung die Verbindung unterbricht, prüft jede Vorrichtung nur den
Teil der Verbindung zwischen sich und einer benachbarten Vorrichtung.
Ist der Nebenwiderstand zwischen den Drähten der Kommunikationsverbindung
geringer als ein vorbestimmter Wert, so kann eine Fehlermeldung
erzeugt werden, und die Adresse der Vorrichtung bezeichnet den Ort
des Nebenwiderstands. Man kann die Stromansteuerung durch eine Spannungsansteuerung
ersetzen, da diese Parameter miteinander verknüpft sind.
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Wird
ein niederer Nebenwiderstand angezeigt, so kann man der Vorrichtung
befehlen, die Verbindung aufzutrennen und den Abschnitt der Kommunikationsverbindung
zu isolieren, die den geringen Nebenwiderstand aufweist. Dadurch
wird verhindert, dass der Kommunikationsvorgang nachteilig beeinflusst
wird.
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In
vielen Systemen ist die Kommunikationsverbindung nicht mit der externen
Erde oder der externen Abschirmung der Verbindung verbunden. Ein ohmscher
Leckpfad oder Erdfehler kann von einer oder beiden Leitungen der
Kommunikationsverbindung zur Erde auftreten. Die führt möglicherweise
zu Kommunikationsproblemen. Es ist erwünscht, dass man erkennen kann,
dass dieser Leckwiderstand gegen Erde oder ein Erdfehler vorhanden
ist, bevor Kommunikationsprobleme auftreten.
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In
einer Ausführungsform
enthält
die Kommunikationsverbindung zwei Leiter.
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Ein
Leiter ist mit allen Vorrichtungen verbunden und kann von den Vorrichtungen
nicht unterbrochen werden. Jede Vorrichtung ist in der Lage, den zweiten
Leiter zu unterbrechen.
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Zum
Prüfen
der Verbindung unterbrechen die Vorrichtungen den zweiten Leiter
an voneinander entfernten Positionen der Verbindung. Liegt eine
entsprechende Vorrichtung zwischen dem Erdfehler und einer vorbestimmten
Einheit, so verschwindet der Erdfehler relativ zur vorbestimmten
Einheit.
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Liegt
der Erdfehler zwischen der Einheit und der Vorrichtung, so erkennt
die Einheit den Erdfehler. Man kann den Ort des Erdfehlers feststellen,
indem man ermittelt, welche Vorrichtung dem Erdfehler am nächsten liegt,
sich jedoch nach wie vor zwischen dem Erdfehler und der Einheit
befindet.
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Die
vorbestimmte Einheit kann einer anderen Vorrichtung zugeordnet sein.
Enthält
das System eine gemeinsame Kontrolleinheit, die an die Verbindung
angeschlossen ist, um verschiedene systemübergreifende Kommunikationsfunktionen
zu verwirklichen, so kann die vorbestimmte Einheit wahlweise der
gemeinsamen Kontrolleinheit zugeordnet sein.
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Man
kann ein vorbestimmtes Suchmuster dazu verwenden, den Ort des Erdfehlers
zu ermitteln. Ein binäres
Suchmuster findet den Erdfehler mit der geringsten Anzahl Schritte.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt können
die Isolierschalter einer jeden elektrischen Einheit geöffnet werden.
Man kann nun versuchen, einen Prüfstrom
zwischen Erde und dem gemeinsamen Leiter der Kommunikationsverbindung
fließen
zu lassen, der nicht aufgetrennt ist. Die Anwesenheit dieses Prüfstroms
kann man mit Hilfe einer Erdfehler- Erkennungsschaltung feststellen, die
zwischen Erde und den durchgehenden Leiter der Kommunikationsverbindung
geschaltet ist. Der Strom kann entweder von den elektrischen Einheiten
angelegt werden, die parallel arbeiten, oder von einer anderen Quelle,
beispielsweise der Erdfehler-Erkennungsschaltung oder einer Zufuhr
an einer anderen Stelle in einer gemeinsamen Kontrolleinheit, die
an die Enden der Kommunikationsverbindung angeschlossen ist.
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In
beiden Fällen
kann die Anwesenheit eines Erdfehlers zwischen dem unterbrochenen
Leiter der Verbindung und Erde von einer oder mehreren benachbarten
elektrischen Vorrichtungen festgestellt werden. Nicht benachbarte
elektrische Vorrichtungen sind von dem Erdfehler isoliert, und zwar
durch die geöffneten
Isolierschalter der benachbarten elektrischen Vorrichtungen. Damit
kann der Ort des Erdfehlers zwischen zwei benachbarten elektrischen
Vorrichtungen nicht ermittelt werden. In diesem Fall kann man den
Erdfehler von der Kommunikationsverbindung abtrennen, indem man
die Isolierschalter der zwei benachbarten elektrischen Vorrichtungen
in ihrem jeweiligen geöffneten
Zustand lässt
und die Isolierschalter der restlichen elektrischen Einheiten schließt, damit
wieder eine normale Kommunikation beginnen kann.
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Zahlreiche
weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden
ausführlichen Beschreibung
der Erfindung und ihrer Ausführungsformen,
den Ansprüchen
und den beiliegenden Zeichnungen hervor.
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Es
zeigt:
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1 ein
Blockdiagramm eines Kommunikationssystems der Erfindung;
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2 ein
Blockdiagramm eines Teils der Kommunikationsverbindung in 1,
das zusätzliche
Einzelheiten der elektrischen Einheiten erläutert, die damit verbunden
sind, sowie von Schaltungen zum Auffinden der Anwesenheit eines
Nebenwiderstands;
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3 ein
Blockdiagramm eines Teils einer anderen Form des Systems in 1,
das so konfiguriert ist, dass ein erkannter Erdfehler gefunden wird;
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4 ein
Blockdiagramm eines Teils einer anderen Form des Systems in 1,
das so konfiguriert ist, dass eine andere Form der Erdfehlersuche vorgenommen
wird; und
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5 ein
Blockdiagramm noch einer weiteren Form des Systems in 1,
das zum Suchen eines Erdfehlers verwendet werden kann.
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Diese
Erfindung kann in zahlreichen unterschiedlichen Formen ausgeführt werden.
In den Zeichnungen dargestellt und ausführlich beschrieben werden besondere
Aus führungsformen
der Erfindung. Dabei ist zu beachten, dass diese Offenbarung die
Prinzipien der Erfindung beispielhaft darlegt, und dass nicht beabsichtigt
ist, die Erfindung auf die besonderen erläuterten Ausführungsformen
einzuschränken.
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1 zeigt
ein Multiprozessor-Kommunikationssystem 10, das man dazu
verwenden kann, zahlreiche Zustände
in einem oder mehreren Bereichen zu überwachen. Wie dargestellt
enthält
das System 10 eine gemeinsame Kontrolleinheit 12,
die man durch einen oder mehrere verbundene und programmierte Prozessoren
und zugehörige
vorab gespeicherte Befehle implementieren kann.
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Die
Einheit 12 enthält
eine Schnittstelle, die beispielsweise der Kopplung mit einem Kommunikationsmedium 14 dient,
das in 1 lediglich beispielhaft als optisches oder elektrisches
Kabel dargestellt ist.
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Mit
dem Medium 14 sind eine Gruppe Umgebungsbedingungsdetektoren 18 und
eine Gruppe Kontroll- oder Funktionseinheiten 20 verbunden.
Natürlich
stellt die Anordnung der Angehörigen
der Gruppen 18 und 20 relativ zum Medium 14 keine
Einschränkung
der Erfindung dar. Zu den Angehörigen der
Gruppe 18 können
jeweils ohne Einschränkung Einbruchsensoren,
Positionssensoren, Gassensoren, Feuersensoren wie etwa Rauchsensoren,
thermische Sensoren usw. gehören.
Zu den Angehörigen der
Gruppe 20 können
elektromagnetisch betätigte Kontroll-
oder Funktionsimplementierschaltungen gehören, Anzeigevorrichtungen,
Drucker und ähnliche Geräte.
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Mit
der Kontrolleinheit 12 sind über ein Medium 24,
das beispielhaft als elektrisches Kabelpaar dargestellt ist, zahlreiche
Ausgabevorrichtungen 26 verbunden. Hierzu gehören ohne
Einschränkung
hörbare
oder sichtbare Ausgabevorrichtungen, Sprachausgabevorrichtungen
usw. Die Vorrichtungen 26 sind dafür gedacht, eine Meldung, die
einen Alarmzustand anzeigen kann, in einen oder mehrere vorbestimmte
Bereiche zu versenden.
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Selbstverständlich stellt
der Verwendungszweck des Systems 10 keine Einschränkung der
Erfindung dar. Die Erfindung kann in lokale Netze integriert werden,
die beispielsweise nur Information zwischen den verschiedenen damit
verbundenen Vorrichtungen übertragen.
Die Erfindung kann auch in Peer-to-Peer-Kommunikationssysteme integriert werden,
die kein Element enthalten, das der gemeinsamen Kontrolleinheit 12 entspricht,
ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, der in den beigefügten Ansprüchen bestimmt
ist.
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2 erläutert ein
System und ein Verfahren zum Suchen eines Nebenwiderstands. Es sind
drei Vorrichtungen 18a, b und c und die Kontrolleinheit 12 dargestellt.
Die folgenden Anmerkungen gelten auch für die Angehörigen der Gruppen 20, 26.
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Jede
Vorrichtung, beispielsweise 18a, enthält einen Isolierschalter SWa.
Jede der Vorrichtungen 18a, b ... n, 20a, b ...
n, 26a ... 26m enthält ein Kontrollelement, das
zumindest teilweise als programmierter Prozessor P-18a, -18b ... 18n und P-20a,
-20b ... -20m mit den zugehörigen
Befehlen implementiert werden kann. Wahlweise kann man die Angehörigen der
Gruppen 18, 20, 26 mit Hilfe unterschiedlicher
Formen von fest verdrahteter Logik implementieren.
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Die
Prozessoren können
jeweils Ausgabekontrollports oder Treiber A1,
A2, und einen analogen Eingabeport A3 enthalten. Der analoge Empfänger A3 enthält
einen A/D-Umsetzer.
Wahlweise kann der A/D-Umsetzer eine eigene Schaltung außerhalb
des jeweiligen Prozessors sein. Der Umsetzer wird zum Erkennen eines
Grenzwerts verwendet. Die Treiber (A1, A2) können ein einziger Treiberstift
des jeweiligen Prozessors sein oder der Ausgang einer externen Treiberschaltung.
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Jede
der Vorrichtungen 18a...20m enthält eine
lokale Stromversorgung, beispielsweise INTa, INTb .... Jede lokale
Versorgung kann elektrische Energie von der Verbindung 14 aufnehmen.
Wahlweise kann jede derartige Versorgung Energie von einer anderen
Quelle empfangen, beispielsweise einer Batterie.
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Während der
Nebenwiderstandsprüfung
sind alle Schalter SW12-a, SW12-b, SWa, ... SWn geöffnet. Der
Leiter 14a ist somit an jeder Vorrichtung und auch an der
Kontrolleinheit 12 geöffnet.
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Nun
werden die Treiberschaltungen (A1, A2) eingeschaltet, wodurch ein
Strom (I1, I2, I3) zum Leiter 14b fließt. Der Strom I1 hat keinen
Rückweg
zur inneren Masse der Vorrichtung 18a. Dadurch wird der Leiter 14b bezogen
auf die innere Masse der Vorrichtung 18a auf eine hohe
positive Spannung gezogen. Diese Spannung wird am Eingabeport A3
gemessen.
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Ist
kein Nebenwiderstand vorhanden, so erzeugen alle Vorrichtungen bezüglich ihrer
inneren Massen eine hohe positive Spannung. Dies zeigt an, dass
auf der Verbindung 14 kein Nebenwiderstand vorhanden ist.
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Befindet
sich dagegen ein Nebenwiderstand von L nach L' zwischen der Vorrichtung 18b und 18c, so
ist ein Rückkehrpfad
für die
Ströme
I2 und I3 vorhanden, die über
Q2 bzw. Q1 dieser Vorrichtungen zu ihren jeweiligen inneren Massen
zurückkehren
können.
Die an der Verbindung 14 (am Nebenwiderstand) erzeugte
Spannungsamplitude ist nun eine Funktion des Innenwiderstands R
im Strompfad in jeder Vorrichtung. [V(Masse) – V(+)] = [VINTi – V(D1) – V(D3) – V(Q1)]·(Nebenwiderstand)/(R/2
+ Nebenwiderstand).
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Der
Wert von R wird durch zwei geteilt, da die Vorrichtung 18b parallel
zur Vorrichtung 18c liegt, so dass die R-Werte effektiv
parallel geschaltet sind. Ist die an der Verbindung 14 entwickelte
Spannung geringer als ein vorbestimmter Wert, so erkennen die Vorrichtungen,
dass ein Nebenwiderstand mit einem Wert vorhanden ist, der kleiner
ist als ein vorbestimmter Wert. Eine Fehlermeldung kann erzeugt werden.
Die Vorrichtungen können
nun ihre jeweiligen Isolierschalter SWa, SWb offen lassen, um zu verhindern,
dass die Nebenimpedanz die Kommunikation auf den beiden Leitern 14a,
b beeinträchtigt.
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Alle
Vorrichtungen, die keinen geringen Nebenwiderstand erkennen, schließen bzw. überbrücken ihre
jeweiligen Isolierschalter. Dies stellt die Verbindung des Leiters 14a mit
den anderen Vorrichtungen her. In ähnlicher Weise schließt die Kontrolleinheit 12 SW12-a,
-b und stellt die Energieversorgung und Kommunikation auf der Verbindung 14 wieder her.
Es bleiben nur die Schalter SWb, SWc offen.
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In
zahlreichen Fällen
wird ein zweites Adernpaar von der letzten Vorrichtung, etwa 20m,
zurück zur
Kontrolleinheit 12 geführt,
so dass Energie und Kommunikation darüber die Vorrichtung 18c erreichen
können.
Alle Vorrichtungen erhalten nun Energie und können normal weiterarbeiten.
Der Nebenwiderstand von L nach L' ist
jedoch von der Kommunikationsverbindung abgetrennt.
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3 stellt
ein System 10-1 dar, das den Ort eines Erdfehlers suchen
kann. Gleichen Komponenten des Systems 10-1 sind die gleichen
Bezugszeichen wie in 2 zugewiesen. In 3 kann
man die Prozessoren P-18a' ...
P-18n' mit Hilfe
der Prozessoren P-18a ... P-18n implementieren, die bereits in 2 beschrieben
wurden, jedoch mit erweiterten oder zusätzlichen Befehlen, die eine
Erdfehler-Prüffunktion
ausführen.
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Im
System 10-1 enthält
die Kontrolleinheit 12' die
Kontrollschalter SW12'-a
und SW12'-b. Diese Schalter
können
als Feldeffekttransistoren, bipolare Transistoren oder irgendeine
andere Art von steuerbaren Festkörperschaltern
oder mechanischen Schalter implementiert werden. Das Gesagte gilt auch
für die
Schalter SWa, SWb, SWc ....
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Die
Schalter 12'-a, 12'-b unterbrechen
jeweils die Leiter 14a, b. Die Einheit 12' enthält auch eine
Erdfehler-Erfassungsschaltung 12'-1. Der Aufbau und die Arbeitsweise
der Schaltung 12'-1,
die man teilweise mit vorprogrammierten Befehlen implementieren
kann, die zum Steuern eines oder mehrerer Prozessoren in der Einheit 12' dienen, werden im
Folgenden beschrieben.
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Bei
einem Erdfehler-Suchverfahren beginnt man an der Einheit 12' und schreitet
von dort in jedem Zeitschritt um eine Vorrichtung fort. Zu den Schritten
gehört
das Öffnen
und Schließen
der jeweiligen Isolierschalter SWa, SWb, SWc ... und damit das Unterbrechen
und Verbinden der Leiter 14a an jeder Vorrichtung, und
zwar so lange, bis der Erdfehler in der Zeitspanne nicht mehr verschwindet,
in der die Vorrichtung den Leiter 14a öffnet. Dies kennzeichnet die
Vorrichtung, die dem Erdfehler am nächsten liegt und noch zwischen
dem Erdfehler und der Kontrolleinheit 12 liegt. Liegt der
Erdfehler hinter der ersten Vorrichtung, so benötigt man nur zwei Prüfvorgänge. Liegt
der Erdfehler hinter der 500. Vorrichtung, so benötigt man
501 Prüfvorgänge. Man kann
dieses Verfahren mit T-Anzapfungen
auf der Kommunikationsverbindung verwenden.
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In
einer anderen Ausführungsform
kann man die Vorrichtungen so konfigurieren, dass sie einen Strom
in die Erdung einspeisen. Man kann den Ort des Erdnebenwiderstands
(Erdfehlers) von L nach L' ermitteln.
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Während dieses
Prüfvorgangs
ist in der Kontrolleinheit 12 SW12-a geöffnet und SW12-b geschlossen.
Der Isolierschalter SWi in jeder Vorrichtung öffnet den Leiter 14a in
jeder Vorrichtung. Nun speist jede Vorrichtung einen Strom (I1,
I2, I3) in den Leiter 14b ein, der daraufhin zur Kontrolleinheit
(I) und aus der Erdung (I')
herausfließen
kann. Liegt kein Erdnebenwiderstand vor, so gilt I' = 0 und damit I1
= 0, I2 = 0 und I3 = 0.
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Liegt
dagegen ein Erdnebenwiderstand von L nach L' vor, so kann ein Strom durch den Erdnebenwiderstand
fließen
und den Stromrückpfad
zu den zum Punkt L benachbarten Vorrichtungen schließen. In
diesem Fall gilt I' =
I2 + I3, I1 = 0, da der Isolierschalter SWb in der Vorrichtung 18b' das Ausbilden eines
vollständigen
Rückpfads
zur Vorrichtung 18a' verhindert.
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Die
Vorrichtungen 18b' und 18c' erfassen beide,
dass intern ein Strom fließt
und setzen eine Erdfehleranzeige oder ein Fehlersignal. Dieses Fehlersignal
kann an die Kon trolleinheit 12' oder eine andere Vorrichtung übermittelt
werden, damit es gemeldet und angezeigt wird. Da beide Vorrichtungen 18b' und 18c' einen Erdfehler
anzeigen, wird der Erdnebenwiderstand von L nach L' zwischen der Vorrichtung 18b' und der Vorrichtung 18c' erkannt.
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In
einem weiteren System 10-2 und einem Verfahren, die in 4 erläutert sind,
ist eine Erdfehlerschaltung 12'-2 zwischen die Kontrolleinheit 12' und Erde geschaltet.
Die Erdfehlerschaltung 12'-2 legt
eine Spannung V' an
Erde an. Diese Spannung (V')
kann man kontinuierlich als Impuls oder in einigen anderen Formen
anlegen, zu denen auch modulierte Signale gehören.
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Ist
ein Erdfehler vorhanden, so fließt ein Strom (I') in die Erdanschlüsse. Die
Suche nach dem Erdfehlerort erfolgt bei geöffneten Isolierschaltern SWa,
SWb ....
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Sind
die Isolierschalter SWa, SWb .... geöffnet, so fließt der Strom
I' durch den Nebenwiderstand von
L nach L' und erzeugt
eine Spannung an den Eingabeschaltungen B2 der Vorrichtung 2 und
B1 der Vorrichtung 3. Der Strom fließt durch die Vorrichtungen
zum Leiter 14b und zurück
zur Kontrolleinheit 12' und
zur Erdfehlerschaltung 12'-1.
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Die
Vorrichtung 18a sieht keinerlei Spannung an ihrem Eingang,
da die Isolierschalter verhindern, dass irgendwelche Ströme zum Leiter 14a fließen, der
mit der Vorrichtung 18a'' verbunden ist.
Die Vorrichtungen 18b'' und 18c'' berichten daraufhin, dass sie
Erdfehlersignale empfangen. Dies legt den Ort des Erdfehlers fest.
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Sind
Isolierschalter im negativen Draht vorhanden und nicht im positiven
Draht, so kann man die gleiche Vorgehensweise verwenden. Die Erdfehlerschaltung
kann eine Spannung (V')
anlegen, und ein Erfassungsteil in den Vorrichtungen erfasst eine Spannung,
die von den Vorrichtungen erzeugt wird, die dem Nebenwiderstand
benachbart sind. Man kann ein negatives V' anlegen, und die Vorrichtungen erfassen
eine Spannung an den Eingängen
B1 oder B2.
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Man
kann mit jeder Vorrichtung zwei Isolierschalter verwenden, falls
sie jeweils mit Dioden überbrückt sind,
so dass ein Strom in einer Richtung fließen kann, siehe 5.
Das Grundkonzept besteht darin, dass die Isolierschalter verhindern,
dass andere Vorrichtungen ein Erdfehlersignal erfassen.
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Das
Erdfehlersignal wird nur von der Vorrichtung oder den Vorrichtungen
erkannt, die dem Nebenwiderstandsanschluss benachbart sind. Befinden sich
die Isolierschalter im negativen Draht und nicht im positiven Draht,
so kann man die gleiche Vorgehensweise anwenden. Die Erdfehlerschaltung
kann eine Spannung (V')
anlegen. Ein Erfassungsteil in den Vorrichtungen erkennt eine Spannung,
die die Vorrichtungen erzeugen, die dem Nebenwiderstand benachbart
sind. Man kann ein negatives V' anlegen, und
die Vorrichtungen erfassen eine Spannung am Eingang B.
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Man
kann andere äquivalente
Erfassungsteile verwenden, so dass bei geöffneten Isolierschaltern nur
die Vorrichtungen, die dem Nebenwiderstand benachbart sind, die
Erdfehlerschaltungs-Signale erfassen. Anstelle eines Impulses können auch
modulierte Kurven oder andere Signale an die Erdung angelegt werden.
Man kann entweder eine positive oder eine negative Spannung (V') verwenden, und
zwar abhängig
von der Art und Polarität
der Eingabeschaltung in den Vorrichtungen.