DE10353496A1

DE10353496A1 - Übertragung von Videosignalen über Hochspannungsleitungen

Info

Publication number: DE10353496A1
Application number: DE2003153496
Authority: DE
Inventors: Marc Jablonowski; Günter Kling
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2004-04-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (3, 5, 13) zum Übertragen von Videosignalen über eine Hochspannungsleitung (11) mit einer Kamera (14) zum Erzeugen der Videosignale, einer zum Empfang der Videosignale eingerichteten Kompressionseinheit (15), die aus den Videosignalen komprimierte digitale Videosignale erzeugt, und einem mit der Hochspannungsleitung (11) verbindbaren TFH-Gerät (5) zum Einkoppeln der komprimierten digitalen Videosignale in die Hochspannungsleitung (11).
Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung eines TFH-Geräts (5) zum Übertragen von Videosignalen über eine Hochspannungsleitung (11).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Übertragen von Videosignalen über eine Hochspannungsleitung.
Vorrichtungen zum Einkoppeln modulierter Trägerfrequenzen in Hochspannungsleiter sind unter dem Begriff TFH-Gerät oder Power Line Carrier bereits bestens bekannt. TFH-Geräte werden insbesondere von Energieverteilungsunternehmen eingesetzt, um Informationen über Netzzustände wie Netzspannung, Stromstärke verschiedener Zweige eines Energieverteilungsnetzes sowie Schalterstellungen und dergleichen an eine zentrale Leitstation zu übertragen. Um diese Informationen zur Leitstelle übertragen zu können, ist entweder der Aufbau eines gesonderten Informationsübertragungsnetzes erforderlich. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Informationen über das bereits bestehende Energieverteilungsnetz an die Leitstelle zu senden. Hierzu werden modulierte Trägerfrequenzen über zweckmäßige Koppelkondensatoren kapazitiv in einen Hochspannungsleiter eingespeist, der mit dem Energieverteilungsnetz verbunden ist. Die Übertragungsgeschwindigkeit einer solchen Datenübertragung ist jedoch begrenzt.
Weiterhin ist bekannt, von einer Videokamera erzeugte analoge Videosignale abzutasten und die abgetasteten Abtastwerte unter Gewinnung digitaler Videosignale mittels eines Analogdigitalwandlers zu digitalisieren und diese digitalisierten Videosignale mit Hilfe zweckmäßiger Kompressionsverfahren zu komprimieren.
Hochspannungsanlagen, wie beispielsweise Umspannstationen oder dergleichen, stellen üblicherweise Sicherheitsbereiche dar, so dass nur ein beschränkter Personenkreis zum Zugang der Hochspannungsanlagen berechtigt ist. Insbesondere um einen missbräuchlichen Eingriff in das Energieversorgungssystem zu verhindern, werden Hochspannungsanlagen auch mit Hilfe von Videokameras überwacht. Die Videosignale werden gemäß dem Stand der Technik aufgrund ihrer hohen Bitrate über ein separates Übertragungsnetz an die jeweiligen Überwachungsstationen geleitet, die zur Vermeidung hoher Kosten daher in der Regel in unmittelbarer Umgebung des zu schützenden Objektes angeordnet sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Kosten für eine Übertragung solcher Videosignale zu verringern.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Übertragen von Videosignalen über eine Hochspannungsleitung mit einer Videokamera zum Erzeugen der Videosignale, einer zum Empfang der Videosignale eingerichteten Kompressionseinheit, die aus den Videosignalen komprimierte digitale Videosignale erzeugt, und einem mit der Hochspannungsleitung verbindbaren TFH-Gerät zum Einkoppeln der komprimierten digitalen Videosignale in die Hochspannungsleitung.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass sich in den letzten Jahren einerseits die Übertragungsrate von TFH-Geräten verbessert hat. Auf der anderen Seite stehen nunmehr so leistungsstarke Bildbearbeitungsalgorithmen zur Verfügung, dass Videosignale mit einem ausreichend geringen Datenvolumen erzeugbar sind, um Videosignale mittels TFH-Geräten unter Ausnutzung bereits bestehender Energieverteilungsnetze zu übertragen. Eine solche Videoübertragung weist zwar eine nur begrenzte Auflösung und Bildfrequenz auf, ist jedoch insbesondere zur Objektüberwachung ausreichend. Darüber hinaus ist davon auszugehen, dass sich die Kompression der Bildsignale und daher die Auflösung einer solchen Bildübertragung in der Zukunft weiter verbessern wird. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist somit ein Objektschutz auf kostengünstige Weise ermöglicht, wobei sich das Überwachungspersonal nicht mehr in unmittelbarer Umgebung des zu überwachenden Objektes aufhalten muss. Erfindungsgemäß können mehrere Objekte von einer zentralen Leitstelle aus gleichzeitig überwacht werden, wobei die Kosten für eine Videoübertragung minimiert sind.
Die Kompressionseinheit und die Videokamera sind beispielsweise zu einem als Kamera bezeichneten Bauteil zusammengefasst. In einem hiervon abweichenden Ausführungsbeispiel sind die Kompressionseinheit und die Videokamera als zwei separate Bauteile realisiert. Der hier verwendete Begriff Kamera umfasst eine Videokamera und eine Kompressionseinheit, die entweder als separate Bauteile ausgebildet oder aber in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
Vorteilhafterweise umfasst das TFH-Gerät eine mit der Kompressionseinheit verbundene Schnittstelle, die mit einem Multiplexer verbunden ist, wobei der Multiplexer einer digitalen Modulationsstufe sowie einem Verstärker vorgeschaltet ist und der Verstärker mit einer aus einem Trennüberträger sowie einem Überspannungsableiter bestehenden Ankoppeleinheit verbunden ist, die einem Ankoppelkondensator vorgeschaltet ist, der zum Verbinden des TFH-Geräts mit der Hochspannungsleitung eingerichtet ist. Gemäß dieser Weiterentwicklung ist ein als solches bekanntes TFH-Gerät mit seinen Komponenten mit der Kompressionseinheit der Kamera verbunden. Die digitalen Videosignale werden mittels einer Schnittstelle in das TFH-Ge rät eingespeist und gelangen von dort aus zu einem Multiplexer, der die digitalen Videosignale mit anderen Datenleitungen, wie beispielsweise Sprachkanälen, überlagert, wobei die Daten anschließend einer Modulationsstufe sowie einem Verstärker zugeführt werden, die den jeweiligen Daten entsprechend modulierte analoge Signale über verschiedene Trägerfrequenzen zur Ankoppeleinheit senden. Die Ankoppeleinheit dient im Wesentlichen Sicherheitszwecken im Hinblick auf das Hochspannungspotential der Hochspannungsleitung.
Zweckmäßigerweise erzeugt die Kompressionseinheit komprimierte digitale Videosignale mit einer Bitrate von 64 Kilobit pro Sekunde oder weniger.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erzeugt die Kompressionseinheit komprimierte digitale Videosignale mit einer Bitrate von 20 Kilobit pro Sekunde oder weniger. Die Videosignalübertragung mit einer solchen Bitrate genügt keineswegs den Ansprüchen einer üblichen hochaufgelösten Filmübertragung, ist jedoch insbesondere für die Überwachung von Objekten ausreichend.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines TFH-Gerätes zur Übertragung von Videosignalen über eine Hochspannungsleitung. Wie bereits ausgeführt wurde, eröffnet die Verbesserung der Kompression einerseits sowie die Verbesserung der Übertragungstechnik andererseits eine erfindungsgemäße Verwendung von TFH-Geräten zur Übertragung von Videosignalen.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und wobei
1 eine schematische Ansicht eines Video überwachten Umspannwerkes und
2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer Darstellung zeigt.
1 zeigt in schematischer Darstellung ein Umspannwerk 1, das von einem Absperrzaun 2 umgeben ist, der Unberechtigten den Zutritt zum Umspannwerk 1 verwehrt. Zur visuellen Überwachung des Absperrzaunes 2 ist eine Videokamera 3 vorgesehen, die im Inneren des geschlossenen umlaufenden Absperrzaunes angeordnet ist. Die Videokamera 3 ist über eine Verbindungsleitung 4 mit einem TFH-Gerät 5 verbunden, das auch als Power Line Carrier bezeichnet wird. Der Power Line Carrier 5 ist mit einer Hochspannung führenden dreiphasigen Sammelschiene 6 verbunden, deren Phasenleiter jeweils auf isolierenden Stützern 7 montiert sind. Zur Verbindung des TFH-Gerätes 5 mit der Hochspannungssammelschiene 6 dienen Hochspannungsseile 8.
Die Hochspannungssammelschiene 6 ist weiterhin mit einem Transformator 9 verbunden, der die Hochspannung von etwa 300 kV zu einer Mittelspannung von 24 kV umwandelt. Zur weiteren Energieverteilung ist der Transformator 9 sekundärseitig an eine dreiphasige Mittelspannungssammelschiene 10 angeschlossen, die ebenfalls durch Stützer 7 isoliert gehalten ist.
Die Hochspannungsleitung 11 dient zum Anschluss der Hochspannungssammelschiene 6 an ein Energieverteilungsnetz, wobei mit Stützern 7 versehene Hochspannungsmasten 12 zum Tragen der Hochspannungsleitungen 11 vorgesehen sind.
Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die von der Videokamera 3 erzeugten Videosignale in die Hochspannungsleitungen 11 eingekoppelt und an eine etwa 100 km weit entfernte Leitstelle übertragen. Um das Einspeisen der Videosignale in den Transformator 9 und damit in das Mittelspannungsnetz mit den Mittelspannungssammelschienen 10 zu vermeiden, sind Drosseln 13 vorgesehen, die für die hochfrequenten Videosignale eine hohe Impedanz aufweisen und somit den Durchtritt der Videosignale vom TFH-Gerät 5 zum Transformator 9 im Wesentlichen verhindern.
2 zeigt in einer genaueren schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die eine Kamera 3 sowie ein TFH-Gerät 5 aufweist, deren Komponenten jeweils mit einer gestrichelten Linie umgeben sind. Die Kamera 3 besteht aus einer Videokamera 14 sowie einer Kompressionseinheit 15, wobei die Kompressionseinheit 15 mit der Videokamera 14 elektrisch verbunden ist und die analogen Videosignale der Videokamera 14 empfängt. In der Kompressionseinheit 15 werden die analogen Videosignale abgetastet und die daraus gewonnenen Abtastwerte digitalisiert, wobei mit Hilfe zweckmäßiger Kompressionsalgorithmen komprimierte digitale Videosignale mit einer Bitrate von 19,2 Kilobit pro Sekunde erzeugt werden.
Die Kompressionseinheit 15 ist mit einer Schnittstelle 16 des TFH-Gerätes 5 verbunden, deren Ausgang einen Eingangskanal eines Multiplexers 17 bildet, der die digitalen komprimierten Videosignale mit weiteren Datenleitungen 18, beispielsweise Sprachkanälen überlagert. Dem Multiplexer 17 ist eine Modulationsstufe 19 nachgeschaltet, mit deren Hilfe aus den Daten analoge Signale erzeugt werden, mit denen mehrere Trägerfrequenzen moduliert werden. Nach der Verstärkung der modulier ten Trägerfrequenzen durch einen Verstärker 20 werden die Videosignale in eine Ankoppeleinheit 21 eingespeist.
Die Ankoppeleinheit 21 besteht aus einem Trennübertrager, also einem Transformator mit hoher Spannungsfestigkeit, und einem Überspannungsableiter zum Schutz der diesem nachgeschalteten elektrischen Bauteile vor Überspannungen. Der Ankoppeleinheit 21 nachgeschaltet ist ein Ankoppelkondensator 22 erkennbar, der mit der Hochspannungsleitung 11 elektrisch verbunden ist. Um einen Signalfluss in Richtung des Transformators 9 zu vermeiden, ist eine Drossel 13 vorgesehen, deren Funktionsweise weiter oben bereits beschrieben wurde.

Claims

Vorrichtung (3, 5, 13) zum Übertragen von Videosignalen über eine Hochspannungsleitung (11) mit einer Videokamera (14) zum Erzeugen der Videosignale, einer zum Empfang der Videosignale eingerichteten Kompressionseinheit (15), die aus den Videosignalen komprimierte digitale Videosignale erzeugt, und einem mit der Hochspannungsleitung (11) verbindbaren TFH-Gerät (5) zum Einkoppeln der komprimierten digitalen Videosignale in die Hochspannungsleitung (11).
Vorrichtung (3, 5, 13) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das TFH-Gerät (5) eine mit der Kompressionseinheit (15) verbundene Schnittstelle (16) aufweist, die mit einem Multiplexer (17) verbunden ist, wobei der Multiplexer (17) einer digitalen Modulationsstufe (19) sowie einem Verstärker (20) vorgeschaltet ist und der Verstärker (20) mit einer aus einem Trennübertrager sowie einem Überspannungsableiter bestehenden Ankoppeleinheit (21) verbunden ist, die einem Ankoppelkondensator (22) vorgeschaltet ist, der zum Verbinden des TFH-Geräts (5) mit der Hochspannungsleitung (11) eingerichtet ist.
Vorrichtung (3, 5, 13) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressionseinheit (15) komprimierte digitale Videosignale mit einer Bitrate von 64 Kilobit pro Sekunde oder weniger erzeugt.
Vorrichtung (3, 5, 13) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressionseinheit (15) komprimierte digitale Videosignale mit einer Bitrate von 20 Kilobit pro Sekunde oder weniger erzeugt.
Verwendung eines TFH-Geräts (5) zum Übertragen von Videosignalen über eine Hochspannungsleitung (11).