DE1258305B

DE1258305B - Netzueberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlage und Verfahren zum Betrieb dieser Anlage

Info

Publication number: DE1258305B
Application number: DEE30936A
Authority: DE
Inventors: Alex Nyfeler; Dr Alfred Spaelti; Hansjoerg Vonarburg
Original assignee: ELECTROMETRE; Electrometre SA
Current assignee: ELECTROMETRE; Electrometre SA
Priority date: 1966-01-13
Filing date: 1966-01-27
Publication date: 1968-01-04
Also published as: NL6615697A; SE324127B; GB1119118A; AT273283B; CH431332A; US3508243A; BE689769A; FR1510911A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

G06m

G08c

Deutsche KL: 74b-9

Nummer: 1258 305

Aktenzeichen: E 30936IX d/74 b

Anmeldetag: 27. Januar 1966

Auslegetag: 4. Januar 1968

Zur grundlegenden Vereinfachung der Ermittlung der von einem öffentlichen Versorgungsunternehmen an Einzelabnehmer gelieferten Menge von Elektrizität, Gas, Wasser Wärme und anderen über Fernleitungen verteilten Verbrauchsgütern wurde eine neue Technik entwickelt, die jedem Verbrauchsmeßgerät einzeln oder gruppenweise einen Meßwertgeber zuordnet, der Meldungen über den vom Verbrauchsmeßgerät örtlich erfaßten Verbrauch abgibt, die über einen Fernmeldekanal an eine zentrale Kontrollstelle übermittelt werden. Wenn der Fernmeldekanal dabei einem Versorgungsnetz für elektrische Energie überlagert ist, so spricht man von einer Netzüberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlage.

Bei der Entwicklung solcher Anlagen lassen sich nun einige Erkenntnisse verwerten, die das Fachgebiet der Rundsteuertechnik hervorgebracht hat, ohne daß es jedoch möglich ist, Merkmale bekannter Rundsteueranlagen ohne weiteres auf die neue Technik zu übertragen; denn bei Netzüberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlagen müssen Signale mit größter Zuverlässigkeit von den zahlreichen Endpunkten eines Energieverteilungsnetzes aus einer zentralen Stelle zugeführt werden, welche die einlaufenden Informationen sammelt und zur Auswertung weiterleitet. Insbesondere ist es schwierig, mit aus Gründen der Wirtschaftlichkeit sehr einfach aufgebauten Meßwertgebern kleiner Leistung Signale solcher Art zu erzeugen und einem Wechselstromnetz zu überlagern, daß diese an einem entfernten Ort im Frequenz-Spektrum des Netzes mit Sicherheit erkennbar sind.

Bekannte Netzüberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlagen verwenden als Meßwertgeber eine Sendeeinrichtung, die durch periodisches Anschalten eines elektrischen Schwingungskreises an das zu überlagernde Wechselstromnetz eine Tonfrequenzspannung in Form von Ausgleichschwingungen erzeugt, welche Tonfrequenzströme hervorruft, die sich im gesamten Netzkomplex ausbreiten und von denen ein Teil auch zu einem besonders abgestimmten Empfänger gelangt, der diese Tonfrequenzströme als Signale der Sendeeinrichtung erkennt und sie als Verbrauchsmeldung einem bestimmten Verbrauchsmesser zuordnet.

Die an eine Verbrauchsmeldeanlage angeschlossenen Verbrauchsmesser besitzen einen Umschalter mit zwei Umschaltkontakten. Jeweils nach Messung einer bestimmten Verbrauchsmenge wird die Schaltstellung dieses Umschalters durch das Zählwerk des Verbrauchsmessers gewechselt. Bei bekannten Schaltungsanordnungen hängt die Art des von der Sendeeinrichtung erzeugten Tonfrequenzsignals von der Netzüberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlage und
Verfahren zum Betrieb dieser Anlage

Anmelder:

Electrometre S. A., Zug (Schweiz)

Vertreter:

Dr.-Ing. A. Schulze, Patentanwalt,

1000 Berlin 31, Jenaer Str. 14

Als Erfinder benannt:

Alex Nyfeler, Baar;

Dr. Alfred Spälti, Zug;

Hansjörg Vonarburg, Luzern (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 13. Januar 1966 (460)

Schaltstellung des Umschalters ab. Im Empfänger entsteht somit ein Abbild dieser Schaltstellung, der in bestimmter zeitlicher Zuordnung ein definierter Informationsinhalt zukommt.

Die neue Technik der Netzüberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlagen stellt bekanntlich die Aufgabe, daß alle Teile äußerst zuverlässig arbeiten und daß insbesondere die Sendeeinrichtungen bei sehr einfachem Aufbau und völliger Wartungsfreiheit mindestens die gleiche Lebensdauer erreichen müssen, wie sie die herkömmlichen Verbrauchsmeßgeräte besitzen. Die Erfüllung dieser Forderungen bereitet erhebliche Schwierigkeiten, vor allem die Erreichung der angestrebten Einfachheit, die angesichts der sehr großen Anzahl der in Versorgungsnetzen zu installierenden Anlagenteile letztlich über die Möglichkeit einer ausgedehnten praktischen Anwendung solcher Verbrauchsmeldeanlagen entscheidet. Eine gute Lösung der gestellten Aufgabe verspricht andererseits für die gesamte Energiewirtschaft erhebliche Vorteile, vor allem wesentliche Einsparungen menschlicher Arbeitskraft.

Es wurde nun erkannt, daß die bisher vorgeschlagenen Einrichtungen der hier in Rede stehenden Art, obwohl sie sehr zuverlässig arbeiten, zum Teil einen für die Praxis immer noch unerwünscht großen Aufwand erfordern, daß aber durch ein sinnreiches Zusammenfassen von teilweise auch aus anderen Techniken bekannten Maßnahmen entscheidende Verein-

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fachungen des gesamten Übertragungssystems zu er- nungswicklungen 5; die letzteren sind in der Regel

zielen sind, so daß den gestellten Forderungen nun- in Sternschaltung angeordnet und in bekannter Weise

mehr vollauf entsprochen werden kann. mit Phasenleitern R, S, T und einem Nulleiter O ver-

Eine Netzüberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlage bunden.

gemäß der Erfindung mit mindestens einem Sender, 5 Das Netz 1 ist mit einer Netzüberlagerungs-Verder, von wenigstens einem Verbrauchsmesser mittels brauchsmeldeanlage ausgestattet. An zahlreichen eines Umschalters gesteuert, durch periodisches An- Stellen des Netzes 1 befinden sich Sender 6, deren schalten eines elektrischen Reihenschwingkreises mit- einphasiger Anschluß zwischen dem Nulleiter O und tels eines Tastkontaktes an ein Wechselstrom-Ener- einem beliebigen der Phasenleiter R, S oder T erfolgt, gieverteilungsnetz der Netzwechselspannung tonfre- io Am Sternpunkt des Verteiltransformators 2 ist ein quente Signalspannungen impulsweise überlagert, so- Stromwandler 7 in den Nulleiter O eingeschleift und wie mit wenigstens einem Empfänger, welcher Sieb- seine Sekundärwicklung 8 mit einem aus einer glieder zur Aussiebung der Tonfrequenz und eine Spule 9 und einem Kondensator 10 bestehenden Mischstufe zu deren Überlagerung mit einer aus der Parallelschwingkreis abgeschlossen. Dieser bildet Netzfrequenz synchron abgeleiteten Hilfsfrequenz 15 einen ΤΓ-Eingang eines Bandpaß-Halbgliedes mit unter Bildung einer Zwischenfrequenz sowie Sieb- T-Ausgang, dargestellt durch eine Spule 11 und einen und Auswerteglieder für die Zwischenfrequenz ent- Kondensator 12. Die Teile 7 bis 12 bilden ein Anhält, ist dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sender kopplungsglied 13. Da nun die wesentlichsten im nur einen einzigen Tastkontakt aufweist, der bei der Netz 1 auftretenden Störströme im niederfrequenten Signalgabe periodisch mit einer Tastfrequenz gleich 20 Sperrgebiet des Ankopplungsgliedes 13 liegen, wird der halben Netzfrequenz und mit einem gleichblei- die Induktivität der Spule 9 mit Vorteil bei hohem benden Tastverhältnis jeweils im Scheitelwert der Gütefaktor der Spule 9 relativ klein gewählt. Zudem Netzspannung geschlossen wird, wobei der Reihen- soll der Eisenquerschnitt des Kernes der Spule 9 so schwingkreis wenigstens angenähert auf Resonanz bemessen sein, daß bei den größten möglichen Störmit der einem ganzen Vielfachen der Tastfrequenz 25 strömen keine Kernsättigung auftritt,
entsprechenden Frequenz einer Tastoberwelle abge- An das Ankopplungsglied 13 ist über eine zweistimmt ist, daß jedem Umschaltkontakt des Umschal- polige Leitung 14, die allenfalls eine Fernleitung, ters mittels eines Synchronwählers ein bestimmtes z. B. eine Telephonleitung, sein kann, ein Empfänger Zeitintervall innerhalb des Sendezyklus zugeordnet 15 angeschlossen, der in der Fig. 1 in einpoliger ist und daß sämtliche Siebglieder des Empfängers 3o Blockdarstellung erscheint. Um nun den Einfluß der eine von Schwankungen der Netzfrequenz oder der Länge der Leitung 14, d. h., der Induktivität der-Hilfsfrequenz unabhängige Durchlaßkennlinie be- selben weitgehend zu eliminieren, soll die Induktivisitzen. tat der Spule 11 groß sein gegen die Induktivität der

Beim Tasten, d.h. beim periodischen Ein- und Leitung 14.

Ausschalten eines Wechselstromkreises entstehen 35 Der Empfänger 15 besitzt ein Eingangsbandfilter neben einer Tastgrundwelle, die von der Frequenz 16, zu dem das Ankopplungsglied 13 ein zusätzliches der Tastung abhängt, noch höhere Harmonische, Grundhalbglied bildet. Ferner enthält der Empfänger d. h. Tastoberwellen, deren Frequenzspektrum von 15 einen dem Eingangsbandfilter 16 nachgeschalteten der Lage der Tastperiode in bezug auf die Phasen- Begrenzer 17 sowie ein auf den Begrenzer 17 folgenlage der Wechselspannung und von dem Tastverhält- 40 des Misch- und Siebglied 18, dessen Mischstufe aus nis abhängt. Die Erfindung geht unter anderem von einem Frequenzwandler 19 eine zur Frequenz /„ der Erkenntnis aus, daß die durch Tasten eines streng proportionale Hilfsfrequenz /_/; zugeführt wird, Schwingkreises mit einer Netzwechselspannung er- während das nachfolgende Siebglied der Filterung zeugten Tonfrequenzschwingungen unter sonst glei- der gebildeten Zwischenfrequenz dient, und außerchen Bedingungen besonders kräftig werden, wenn 45 dem einen Demodulator 20, dem ein Schwellwertdas Schließen des Tastkontaktes jeweils in Scheitel- schalter 21 und ein Integrator 22 nachgeordnet sind, wert der Wechselspannung erfolgt, wenn die Tast- Ein zweiter Schwellwertschalter 23 sowie diesem folfrequenz gleich der halben Netzfrequenz ist und gende Auswerteglieder 24 mit einer Ausgabe 25 wenn die Resonanzfrequenz des Schwingkreises mit liegen an einem Ausgang des Integrators 22, dessen der Frequenz einer der Oberschwingungen überein- 50 Integrationskondensator 26 über eine Diode 27 ein stimmt, die zusammen mit der der Tastfrequenz ent- Entladeschalter 28 parallel geschaltet ist. Eine von sprechenden Tastgrundschwingung das Frequenz- einem Schaltungspunkt 29 abgehende Leitung 30 Spektrum der Tastkurve ergeben. deutet auf die Möglichkeit einer elektrischen Verbin-Einzelheiten gehen aus den im folgenden an Hand dung mehrerer Empfänger 15 hin. Zweckmäßig wird der Zeichnungsfiguren beschriebenen Ausführungs- 55 die Integrationsschaltung dabei an einem Punkt 31 beispielen hervor. In der Zeichnung zeigt geerdet. Die Bandbreite des Siebgliedes 18 ist ge-

F i g. 1 ein Schema einer Netzüberlagerungs-Ver- ringer als diejenige des Eingangsbandfilters 16.
brauchsmeldeanlage, Der Sender 6 enthält einen Reihenschwingkreis 32, F i g. 2 und 4 je einen Kodierschalter und bestehend aus einer Spule 33 und einem Konden-F i g. 3 und 5 je ein Schaltdiagramm. 60 sator 34, sowie einen Tastschalter 35 mit einem Tastin der Fig. 1 bedeutet 1 ein Niederspannungs- kontakt 36 und einem Taktgeber 37, dessen die Verteilnetz für Wechselstrom mit der Frequenz /„, Schaltfolge des Tastkontaktes 36 bestimmende Tastbeispielsweise ein 50-Hz-Drehstrom-Vierleiter-Be- frequenz /₍ aus der Netzfrequenz abgeleitet und dieser zirksnetz der öffentlichen Stromversorgung, im wei- proportional ist.

teren kurz »Netz« genannt. Das Netz 1 wird über 65 Die Speisung des Taktgebers 37 erfolgt unmittelbar

einen Verteiltransformatdr 2 aus einem Mittelspan- aus dem Netz 1 über einen Umschalter 38 mit einem

nungsnetz 3 gespeist. Der Verteiltransformator 2 be- Schaltarm 39 und zwei Umschaltkontakten 40 und

sitzt Oberspannungswicklungen 4 und Unterspan- 41, die über je eine Leitung 42 und 43 mit je einem

von Wählkontakten 44 und 45 in Verbindung stehen. Die Wählkontakte 44 und 45 gehören einem Synchronwähler 46 an, dessen im Erregerstromkreis des Taktgebers 37 liegender Wählarm 47 von einem Synchronmotor 48 angetrieben wird. Die Betätigung des Umschalters 38 geschieht durch ein Zählwerk 49 eines in der Figur nur durch eine Umrandung angedeuteten Verbrauchsmessers 50. Aus der F i g. 1 ist ersichtlich, daß die Teile 38 bis 41 beim Zählwerk 49 im Verbrauchsmesser 50 angeordnet sind.

Soll eine Verbrauchsmeldung abgegeben werden, so wird, beispielsweise durch einen Rundsteuerbefehl, der Synchronmotor 48 an die Spannung des Netzes 1 gelegt, wie dies durch einen auf den Synchronmotor 48 weisenden Pfeil angedeutet ist. Durch geeignete Wahl der Drehzahlübersetzung zwischen dem Synchronmotor 48 und dem Wählarm 47 verweilt dieser innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls beispielsweise zuerst für annähernd 3 Sekunden auf dem Wählkontakt 44 und anschließend ebenfalls für annähernd 3 Sekunden auf dem Wählkontakt 45. Je nachdem, ob sich nun der Schaltarm 39 des Umschalters 38 in einer neutralen Mittellage — wie gezeichnet — oder auf einem der Umschaltkontakte 40 oder 41 befindet, wird dabei der Erregerstromkreis des Tastschalters 35 nicht oder in einem der beiden unmittelbar aufeinanderfolgenden 3-Sekunden-Intervalle geschlossen.

Im Falle der Erregung des Tastschalters 35 schließt sich dessen Tastkontakt 36 bei richtiger Bemessung und Abstimmung jeweils bei Scheitelwerten der Netzwechselspannung z. B. alle 40 Millisekunden für eine Zeitdauer von je nach Auslegung ungefähr 10, 20 oder 30 Millisekunden, wobei jeder Anschaltstromstoß Ausgleichschwingungen des Reihenschwingkreises 32 zur Folge hat. Um die Dämpfung dieser Ausgleichschwingungen gering zu halten, ist einerseits eine hohe Kreisgüte Q des Reihenschwingkreises 32 anzustreben, für die es einen Optimalwert bei ungefähr Q = 30 gibt, da andererseits eine zu schmale Resonanzkurve mit zu großer Flankensteilheit einen ungünstigen Einfluß von Netzimpedanzänderungen auf die Resonanzlage des Reihenschwingkreises 32 auf der Frequenzskala zuläßt. Um den Einfluß von Netzimpedanzänderungen klein zu halten, wird außerdem mit Vorteil die Impedanz des Reihenschwingkreises 32 groß gegen die Impedanz des Netzes 1 gewählt.

Das infolge der periodischen Anschaltung des Reihenschwingkreises 32 an das Netz 1 in diesem entstehende Frequenzspektrum besteht im wesentlichen aus einer Grundwelle mit der Tastperiode/^^-1, für die im vorliegenden Fall als im Sinne der Erreichung eines hohen Senderwirkungsgrades und einer günstigen Frequenzlage optimaler Wert jf¹ = 2j_n~^x ermittelt wurde, und aus Tastoberwellen c_tf_t, von welchen jene um so stärker ausgebildet sind, die der Eigenschwingungszahl des Reihenschwingkreises 32 näher liegen; diese soll also stets wenigstens annähernd gleich groß sein wie die Frequenz cf_t, einer Tastoberwelle. Da die Tastfrequenz f_t, die hier demnach um einen Proportionalitätsfaktor ρ = 2 kleiner ist als die Netzfrequenz /„, als fest betrachtet werden kann, weil sie nur den meist sehr geringen Schwankungen der Netzfrequenz /„ folgt, ist einzusehen, daß Verschiebungen der Resonanzlage des Reihenschwingkreises 32 möglichst nicht zu einem nennenswerten Abfall der Amplituden der für die Übertragung wesentlichen Tastoberwellen führen sollen. Bei einer Netzfrequenz /„ = 50 Hz ergeben sich besonders vorteilhafte Übertragungsverhältnisse bei einer Tastfrequenz f_t = 25 Hz und einer Ausnutzung der Tastoberwellen cf_t — 425 oder 575 Hz; in dieser Frequenzlage kann mit Senderspitzenströmen von weniger als 2 Ampere zuver-' lässig übertragen werden. Die Hilfsfrequenz beträgt dabei zweckmäßig f,, — 500 Hz.

Da nun bei der bisher beschriebenen Ausbildung des Senders jedem Umschaltkontakt 40 und 41 des Umschalters 38 durch einen Synchronwähler 38 ein bestimmtes Zeitintervall innerhalb eines Sendezyklus zugeordnet ist, kommt diese Einrichtung im Gegensatz zu ähnlichen bekannten Verbrauchsmeldeanlagen mit nur einem einzigen Tastkontakt 36 und mithin einer einzigen Tastfrequenz f_t aus, wodurch nicht nur eine wesentliche Vereinfachung des Senders 6 und des Empfängers 15, sondern gleichzeitig eine optimale Anpassung des Reihenschwingkreises 32 an die einzige ausgenutzte Tastoberwelle cf_t und damit eine stark ins Gewicht fallende Anhebung des Senderwirkungsgrades erzielt werden konnte.

Für die vorliegenden Betrachtungen ist die technische Konzeption des Tastschalters 35 an sich ohne Belang und nur seine Bemessung und Abstimmung wesentlich. Der Tastkontakt 36 und der Taktgeber 37 können als elektromechanische Einheit, beispielsweise als ein auf subharmonische Resonanz zur Netzfrequenz /„ abgestimmtes Resonanzrelais oder als elektronische Vorrichtung ausgebildet sein. Von Vorteil ist die aus der F i g. 1 ersichtliche Anordnung, bei welcher der empfindliche Umschalter 38 im Gegensatz zu bekannten Lösungen nicht mehr mit dem Strom des Reihenschwingkreises 32 belastet wird.

Die wie beschrieben erzielten senderseitigen Vereinfachungen und die Schaffung besonders geeigneter Übertragungskanäle erlauben nun auch auf der Empfangsseite eine wesentliche Verringerung des technischen Aufwandes. So ist es nunmehr möglich, die Aussiebung der Tonfrequenzsignale aus dem Frequenzgemisch eines Wechselstrom-Energieverteilungsnetzes im Empänger 15 ausschließlich durch Siebglieder zu erreichen, deren Durchlaßkennlinie von Schwankungen der Netzfrequenz /„ und der Hilfsfrequenz f_h unabhängig ist. Dies setzt jedoch voraus, daß die Tonfrequenz im Empfänger mit einer der Netzfrequenz j_n streng proportionalen Hilfsfrequenz f_h unter Bildung einer Zwischenfrequenz gemischt wird, wobei die Hilfsfrequenz f_h zweckmäßig mindestens näherungsweise den arithmetischen Mittelwert zwischen zwei nicht unmittelbar benachbarten Tastoberwellen bildet, und vorzugsweise mit einer Oberwelle der Netzfrequenz /„ identisch ist, weil sich jene dann einfach aus der Netzfrequenz ableiten läßt und bei einem Wechsel der zur Übertragung benutzten Tastoberwelle lediglich eine andere Abstimmung des Eingangsbandfilters 16 erforderlich ist.

Wenn in Netzen relativ häufig Störspannungen auftreten, die starke Anteile in dem vom Eingangsbandfilter 16 durchgelassenen Frequenzband aufweisen, kan die Anordnung des Begrenzers 17 zur Verbesserung der Unempfindlichkeit des Empfängers 15 gegen solche Störspannungen beitragen. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, dem Integrator 22 den Schwellenwertschalter 21 vorzuschalten. Dieser spricht erst bei einem bestimmten Wert der Ausgangsgröße des Demodulators 20 an und bewirkt eine Aufladung des Integrationskondensators 26 mit konstantem, d. h.

von der Amplitude der Sinaispannung unabhängigem Strom. Zur schnellen Entladung des Integrationskondensators 26 ist der Entladeschalter 28 angeordnet, wodurch es gelingt, die Empfangsbereitschaft nach der Auswertung eines Signals sofort, d.h. innerhalb einer Zeit von weniger als einer Sekunde, wiederherzustellen. Über die Leitung 30 können die Integrationskondensatoren anderer Empfänger an den Entladeschalter 28 angeschlossen werden, der mithin für mehrere Empfänger nur einmal erforderlich ist. Zur Verhinderung einer gegenseitigen Beeinflussung ist dabei die Diode 27 in der aus der F i g. 1 ersichtlichen Weise anzuordnen, und zwar in jedem Empfänger. Diese Vereinfachung wirkt sich vorteilhaft aus, wenn die Empfänger für die einzelnen Bezirksnetze in einer Zentrale zusammengefaßt sind, wobei die Leitung 14 eine Fernleitung ist.

Die weitere Auswertung des Integrationsergebnisses erfolgt in den Auswertegliedern 24, welchen in der Regel der Schwellwertschalter 23 vorgeschaltet ist. An der Ausgabe 25 kann die im Sender 6 und anderen gleichartigen Sendern erzeugte Information schließlich entnommen werden.

Die vorstehenden Erläuterungen zeigen, daß der vorteilhafte Aufbau einer Netzüberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlage von einer Reihe von Merkmalen abhängt, die sich gegenseitig bedingen, wenn das angestrebte Ziel der Betriebssicherheit und Einfachheit voll erreicht werden soll.

Um nun die Häufigkeit von Verbrauchsmeldungen herabsetzen zu können und damit die Lebensdauer solcher Anlagen wesentlich zu verlängern, wird in weiterer Ausgestaltung der hier beschriebenen Einrichtung vorgeschlagen, den Umschalter 38 des Verbrauchsmessers 50 als Kodierschalter auszubilden. Eine sehr zweckmäßige und einfache Möglichkeit dazu läßt die F i g. 2 erkennen.

In der F i g. 2 bedeutet 51 einen sich gabelnden, federnden Kontaktarm, der in der Schaltung der F i g. 1 an die Stelle des Schaltarmes 39 tritt, während zwei an Kontaktfedern 52 und 53 angebrachte Kontaktstücke 54 und 55 an die Stelle der in der F i g. 1 gezeichneten Umschaltkontakte 40 und 41 treten. Der Kontaktarm 51 ist zusammen mit den Kontaktfedern 52 und 53 in einem elektrisch isolierenden Klemmblock 56 gehalten und, wie gezeichnet, auf einer einzigen Nockenwalze 57 abgestützt. Die Kontaktstücke 54 und 55 bilden zusammen mit auf dem Kontaktarm 51 befestigten Gegenkontakten Umschaltkontakte 58 und 59. Bei Drehung der Nockenwalze 57 in Richtung des Pfeiles 60 ergibt sich ein Kontaktwechsel gemäß dem ,Schaltdiagramm der Fig. 3.

In der F i g. 3 ordnet der Buchstabe a die obere Zeile des Diagrämmes dem Umschaltkontakt 58, der Buchstabe b die untere Zeile dem Umschaltkontakt 59 zu. Von den im Diagramm der F i g. 3 kursiv geschriebenen Zahlen bedeutet 0, daß der Kontakt geöffnet, und 1, daß der Kontakt geschlossen ist. Die aus der Fig. 2 ersichtliche konstruktive Ausbildung des Kodierschalters besitzt den Vorteil, daß sich die vom federnden Kontaktarm 51 und den Kontaktfedern 52 und 53 ausgeübten Federkräfte gegenseitig weitgehend aufheben und somit der auf die Lagerung der Nockenwalze 57 wirkende resultierende Achsdruck verschwindend klein ist.

Will man die auch in der F i g. 1 durch die neutrale Stellung des Schaltarmes 39 angedeutete Möglichkeit der Kontaktstellung 00 vermeiden, so ist eine Ausbildung des Kodierschalters gemäß der F i g. 4 zweckmäßig.

In der F i g. 4 sind für der F i g. 2 analoge Teile die gleichen Bezugszahlen verwendet. Die Arbeitsweise dieses modifizierten Kodierschalters erklärt sich aus dem zugeordneten Schaltdiagramm der F i g. 5, für welches das zur F i g. 3 bereits Gesagte gleichermaßen gilt.

Sollen die Verbrauchsmeldungen zur Information über Lastverteilung und Tarifgestaltung herangezogen werden, so ist es erwünscht, daß die Sender der Verbrauchsmeldeanlage dauernd senden. In diesem Fall wird man den Synchronmotor 48 ständig angeschaltet lassen, wobei sich der Sendezyklus im Netz 1 pausenlos wiederholt. Falls nun der Synchronismus der Sender durch eine vorübergehende Spannungsunterbrechung in einem Teil des Netzes 1 gestört wird, so genügt es, etwa 0,5 Sekunden nach Beginn eines normalen Sendezyklus durch einen Rundsteuerbefehl eine Unterbrechung der Sendung für die um etwa 0,5 Sekunden verminderte Dauer eines vollen Sendezyklus vorzunehmen, wobei jedoch nur die außer Tritt gefallenen Sender zum Stillstand kommen. Dadurch erfolgte eine Synchronisierung mit der ausreichenden Genauigkeit von 0,5 Sekunden, ohne daß die in den ungestörten Netzteilen liegenden Sender, deren Synchronmotoren 48 sich bekanntlich unmittelbar nach dem Start selbst an Spannung halten, von dieser Maßnahme betroffen werden. Es ist zweckmäßig, die Synchronisierung beispielsweise täglich wenigstens einmal durchzuführen, um auch alle in der Zentrale nicht gemeldeten Spannungsunterbrechungen für die weitere Verbrauchsmeldung unschädlich zu machen.

Claims

Patentansprücher

1. Netzüberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlage mit mindestens einem Sender, der, von wenigstens einem Verbrauchsmesser mittels eines Umschalters gesteuert, durch periodisches Anschalten eines elektrischen Reihenschwingkreises mittels eines Tastkontaktes an ein Wechselstrom-Energieverteilungsnetz der Wechselspannung tonfrequente Signalspannungen impulsweise überlagert, sowie mit wenigstens einem Empfänger, welcher Siebglieder zur Aussiebung der Tonfrequenz und eine Mischstufe zu deren Überlagerung mit einer aus der Netzfrequenz synchron abgeleiteten Hilfsfrequenz unter Bildung einer Zwischenfrequenz, sowie Sieb- und Auswerteglieder für die Zwischenfrequenz enthält, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sender (6) nur einen einzigen Tastkontakt (36) aufweist, der bei der Signalgabe periodisch mit einer Tastfrequenz (/,) gleich der halben Netzfrequenz (f„) und mit einem gleichbleibenden Tastverhältnis jeweils im Scheitelwert der Netzspannung geschlossen wird, wobei der Reihenschwingkreis (32) wenigstens angenähert auf Resonanz mit der einem ganzen Vielfachen der Tastfrequenz (f_t) entsprechenden Frequenz (cf_t) einer Tastoberwelle abgestimmt ist, daß jedem Umschaltkontakt (40, 41) des Umschalters (38) mittels eines Synchronwählers (46) ein bestimmtes Zeitintervall innerhalb eines Sendezyklus zugeordnet ist und daß sämtliche Siebglieder (13,

16, 18) des Empfängers (15) eine von Schwankungen der Netzfrequenz (/„) oder der Hilfsfrequenz (f_h) unabhängige Durchlaßkennlinie besitzen.

2. Netzüberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Netzfrequenz (/„) streng proportionale Hilfsfrequenz (/,,) mindestens näherungsweise den arithmetischen Mittelwert zwischen zwei nicht unmittelbar nebeneinanderliegenden Tastoberwellen bildet und vorzugsweise mit einer Oberwelle der Netzfrequenz (/„) identisch ist.

3. Netzüberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankopplungsglied (13) als Bandpaß-Halbglied mit TT-Eingang und Γ-Ausgang ausgebildet ist und eine Spule (9) des das IT-Glied bildenden Parallelschwingkreises bei hohem Gütefaktor eine kleine Induktivität und einen so bemessenen Eisenquerschnitt aufweist, daß bei den größten möglichen Störströmen keine Kernsättigung auftritt.

4. Netzüberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität einer Spule (11) des T-Ausganges groß ist gegen die Induktivität einer an das Ankopplungsglied (13) angeschlossenen Fernleitung (14).

5. Netzüberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlage nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eingangsbandfilter (16) und dem gegenüber dem Eingangsbandfilter (16) eine geringere Bandbreite aufweisenden Siebglied (18) des Empfängers (15) ein Begrenzer (17) zwischengeschaltet ist.

6. Netzüberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisung eines die Schaltfolge des Tastkontaktes (36) bestimmenden Taktgebers (37) unmittelbar aus dem Netz (1) mit dessen Frequenz (/„) erfolgt.

7. Netzüberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlage nach Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Erregerstromkreis des Taktgebers (37) ein von dem Zählwerk (49) eines Verbrauchsmessers (50) gesteuerter Umschalter (38) in Reihe mit einem Wählarm (47) und Wählkontakten (44, 45) eines Synchronwählers (46) angeordnet ist.

8. Netzüberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit des Wählarmes (37) auf jedem der Wählkontakte (44, 45) annähernd 3 Sekunden beträgt, wobei diese 3-Sekunden-Intervalle unmittelbar aufeinanderfolgen.

9. Netzüberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reihenschwingkreis (32) eine Kreisgüte von ungefähr Q = 30 aufweist und seine Impedanz groß ist gegen die Impedanz des Netzes (1).

10. Netzüberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgende Bemessung:

/„ = 50 Hz Netzfrequenz,
ft = 25 Hz Tastfrequenz,
cf_t = 425 und 575 Hz Netzoberwellenfrequenz, //, = 500 Hz Hilfsfrequenz.

11. Netzüberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einem dem Misch- und Siebglied (18) nachgeordneten Integrator (22) ein Schwellwertschalter (21) vorgeschaltet ist.

12. Netzüberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufladung eines Integrationskondensators (26) des Integrators (22) ein konstanter Strom dient.

13. Netzüberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Integrationskondensator (26) ein Entladeschalter (28) über eine Diode (27) parallel geschaltet ist.

14. Netzüberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlage nach Ansprüchen 1 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Empfänger (15) über eine Leitung (30) in einem Schaltungspunkt (29) im Integrator (22) an einen gemeinsamen Entladeschalter (28) angeschlossen sind.

15. Netzüberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (38) des Verbrauchsmessers (50) als Kodierschalter (51 bis 59) ausgebildet ist.

16. Netzüberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kodierschalter (51 bis 59) eine einzige Nokkenwalze (57) aufweist, auf der sich ein federnder Kontaktarm (51) und Kontaktfedern (52, 53) so abstützen, daß sich deren Federkräfte gegenseitig weitgehend aufheben (Fig. T).

17. Netzüberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kodierschalter (51 bis 59) ausschließlich solche Kontaktstellungen zuläßt, bei welchen wenigstens einer seiner Umschaltkontakte (58,59) geschlossen ist (Fig. 4).

18. Verfahren zum Betrieb einer Netzüberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Sender (6) einer Anlage dauernd senden und daß zur Synchronisation von außer Tritt gefallenen Sendern wenigstens täglich einmal die Sendung etwa 0,5 Sekunden nach Beginn eines normalen Sendezyklus für die um etwa 0,5 Sekunden verminderte Dauer eines vollen Sendezyklus unterbrochen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen