DE20013635U1

DE20013635U1 - Device for testing an arc detection system

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Publication number: DE20013635U1
Application number: DE20013635U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2000-08-08
Filing date: 2000-08-08
Publication date: 2001-09-20
Anticipated expiration: 2010-08-09

Description

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Beschreibung1
Description

Vorrichtung zum Testen eines LichtbogenerfassungssystemsDevice for testing an arc detection system

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Testen eines Lichtbogenerfassungssystems.The invention relates to a device for testing an arc detection system.

Bei einem gasisolierten Leiter kann es durch Verschmutzung oder einen Defekt zu Hochspannungsüberschlägen innerhalb desselben kommen, wodurch der gasisolierte Leiter zerstört oder beschädigt werden kann. Dabei entsteht ein Lichtbogen, der eine elektromagnetische Welle abstrahlt. Tritt ein solches Ereignis ein, so muss der gasisolierte Leiter an der beschädigten Stelle repariert werden. Der Ort des Ereignisses wird von einem Lichtbogenüberwachungssystem, welches einen Detektor und eine Auswerteeinheit aufweist, errechnet und angezeigt .If a gas-insulated conductor is dirty or defective, high-voltage flashovers can occur within the conductor, which can destroy or damage the gas-insulated conductor. This creates an arc that emits an electromagnetic wave. If such an event occurs, the gas-insulated conductor must be repaired at the damaged point. The location of the event is calculated and displayed by an arc monitoring system, which has a detector and an evaluation unit.

Als Detektor dient eine spezielle Antenne mit nachgeschaltetem Tiefpass und schnellen, antiparallel geschalteten Infrarot-Leuchtdioden. Ein Eintreffen des Lichtbogenereignisses erzeugt in der Antenne einen hochfrequenten Stromimpuls, der über den Tiefpass eine der beiden Infrarot-Leuchtdioden zum Leuchten bringt. Eine Antiparallelschaltung der beiden Infrarot-Leuchtdioden ist dabei notwendig, um Spannungsüberschläge mit positiver und negativer Phasenlage der Welle gegenüber dem Bezugspotential erfassen zu können.A special antenna with a downstream low-pass filter and fast infrared LEDs connected in anti-parallel serves as a detector. The arrival of the arc event generates a high-frequency current pulse in the antenna, which lights up one of the two infrared LEDs via the low-pass filter. An anti-parallel connection of the two infrared LEDs is necessary in order to be able to detect voltage flashovers with positive and negative phase positions of the wave in relation to the reference potential.

Über einen Lichtwellenleiter, der gleichzeitig eine galvanisehe Trennung zwischen dem Detektor und der Auswerteeinheit realisiert, wird dann der von der Infrarot-Leuchtdiode ausgestrahlte Lichtimpuls an die Auswerteeinheit weitergeleitet.The light pulse emitted by the infrared LED is then transmitted to the evaluation unit via an optical fiber, which simultaneously provides galvanic isolation between the detector and the evaluation unit.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung 5 die Aufgabe zugrunde, eine Testmöglichkeit für den Detektor und die Lichtwellenleiterstrecken aufzuzeigen.Based on this state of the art, the invention 5 is based on the object of demonstrating a test possibility for the detector and the optical fiber paths.

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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
5This object is achieved by a device having the features specified in claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass jede Lichtwellenleiterstrecke und die Infrarot-Leuchtdioden zyklisch geprüft werden können, ohne dass der gasisolierte Leiter in irgendeiner Weise beeinflusst werden muss. Die galvanische Trennung zwischen dem Detektor und der Auswerteeinheit bleibt erhalten. Beim beschriebenen Test wird sowohl die für Spannungsüberschläge mit positiver Phasenlage der Welle gegenüber dem Bezugspotential vorgesehene Infrarot-Leuchtdiode als auch die für Spannungsüberschläge mit negativer Phasenlage der Welle gegenüber dem Bezugspotential vorgesehene Infrarot-Leuchtdiode getestet. Da in der Praxis niemals beide Leuchtdioden zum gleichen Zeitpunkt zum Leuchten angeregt werden können, ist der Testbetrieb in der Auswerteeinheit, der die von den Leuchtdioden ausgestrahlten Lichtimpulse über einen Lichtwellenleiter zugeführt werden, auch eindeutig als solcher erkennbar. Dadurch ist ausgeschlossen, dass ein im Betrieb auftretender Überschlag fälschlicherweise als Testimpuls angesehen wird und umgekehrt.The invention has the advantage that each optical fiber section and the infrared LEDs can be tested cyclically without the gas-insulated conductor having to be influenced in any way. The galvanic isolation between the detector and the evaluation unit is maintained. In the test described, both the infrared LED intended for voltage flashovers with a positive phase position of the wave compared to the reference potential and the infrared LED intended for voltage flashovers with a negative phase position of the wave compared to the reference potential are tested. Since in practice both LEDs can never be excited to light up at the same time, the test operation in the evaluation unit, to which the light pulses emitted by the LEDs are fed via an optical fiber, is also clearly recognizable as such. This prevents a flashover that occurs during operation from being mistakenly viewed as a test pulse and vice versa.

Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der Erläuterung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figur. Further advantageous properties of the invention will become apparent from the explanation of an embodiment with reference to the figure.

Diese zeigt die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Bestandteile einer Vorrichtung zum Testen eines Lichtbogenerfassungssystems .This shows the components of a device for testing an arc detection system which are essential for understanding the invention.

Die dargestellte Vorrichtung weist eine Antenne 1 auf, an die ein aus einem Widerstand 2 und einem Kondensator 3 bestehender Tiefpass TP angeschlossen ist. Am Ausgang des Tiefpassfilters befindet sich ein Kondensator 4 als Sperre für Gleichspannungen. Zwischen diesem und einem Erdanschluss 13The device shown has an antenna 1 to which a low-pass filter TP consisting of a resistor 2 and a capacitor 3 is connected. At the output of the low-pass filter there is a capacitor 4 as a blocking device for direct voltages. Between this and an earth connection 13

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ist eine Parallelschaltung zweier Signalwege angeordnet. Im rechten Signalweg ist ein Widerstand 9, eine Diode 10, eine Infrarot-Leuchtdiode 11 und eine in Reihe dazu geschaltete Infrarot-Leuchtdiode 12 vorgesehen. Im linken Signalweg ist ein Widerstand 5, eine Diode 6, eine Infrarot-Leuchtdiode 7 und eine in Reihe dazu geschaltete Infrarot-Leuchtdiode 8 vorgesehen.A parallel connection of two signal paths is arranged. In the right signal path there is a resistor 9, a diode 10, an infrared light-emitting diode 11 and an infrared light-emitting diode 12 connected in series. In the left signal path there is a resistor 5, a diode 6, an infrared light-emitting diode 7 and an infrared light-emitting diode 8 connected in series.

Weiterhin weist die gezeigte Vorrichtung eine Batterie 14 auf, bei der es sich beispielsweise um eine 3V-Lithium-Zelle handelt. An diese ist ein Step-up-Converter bzw. Aufwärtsregler 15 angeschlossen, mittels dessen die von der Lithium-Zelle zur Verfügung gestellte Gleichspannung von 3V auf 20 V hochgeregelt wird.
15The device shown also has a battery 14, which is, for example, a 3V lithium cell. A step-up converter or boost regulator 15 is connected to this, by means of which the direct voltage provided by the lithium cell is regulated up from 3V to 20V.
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Das Ausgangssignal des Aufwärtsreglers 15 wird über einen Transistor 16, eine Entkoppeldiode 18 und einen Kondensator 19 an einen Schaltungspunkt Pl weitergeleitet, welcher sich zwischen der Diode 10 und der Infrarot-Leuchtdiode 11 im 0 rechten Signalweg befindet.The output signal of the step-up regulator 15 is passed on via a transistor 16, a decoupling diode 18 and a capacitor 19 to a circuit point Pl, which is located between the diode 10 and the infrared light-emitting diode 11 in the right signal path.

Dem Transistor 16 wird als Durchschaltsteuersignal D ein Ausgangssignal eines Timers 17 zugeführt. Dieser Timer 17 ist weiterhin auch zur Erzeugung eines Aktivierungssignals A für den Aufwärtsregler 15 vorgesehen.An output signal of a timer 17 is fed to the transistor 16 as a switching control signal D. This timer 17 is also provided for generating an activation signal A for the boost regulator 15.

Weiterhin ist ein Schaltungspunkt P2 der gezeigten Vorrichtung, welcher sich zwischen der Infrarot-Leuchtdiode 7 und der Diode 6 im linken Signalweg befindet, über einen Konden-0 sator 2 0 und eine Diode 21 mit einem Bezugspotential 23 für den Testimpuls verbunden, an welches auch der Aufwärtsregler 15 und der Timer 17 angeschlossen sind.Furthermore, a circuit point P2 of the device shown, which is located between the infrared light-emitting diode 7 and the diode 6 in the left signal path, is connected via a capacitor 20 and a diode 21 to a reference potential 23 for the test pulse, to which the up-regulator 15 and the timer 17 are also connected.

Mittels der gezeigten Vorrichtung wird erfindungsgemäß in fest vorgegebenen Zeitabständen ein positiver Stromimpuls als Testsignal für die Infrarot-Leuchtdioden 7,8,11,12 und die in der Figur nicht dargestellten Lichtwellenleiter-By means of the device shown, according to the invention, a positive current pulse is generated at fixed time intervals as a test signal for the infrared light-emitting diodes 7,8,11,12 and the optical waveguides (not shown in the figure).

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strecken erzeugt. Bei den fest vorgegebenen Zeitabständen kann es sich um eine oder mehrere Stunden oder auch um einen ganzen Tag handeln.stretches. The fixed time intervals can be one or more hours or even a whole day.

Zur Erzeugung des genannten positiven Stromimpulses 22 aktiviert der Timer 17 den Aufwärtsregler 15 kurz vor der beabsichtigten Aussendung des Stromimpulses, um genügend Testimpulsspannung zur Verfügung zu stellen. Ist die gewünschte Testimpulsspannung aufgebaut, dann führt der Timer 17 dem Transistor 16 das Durchschaltsteuersignal D zu, so dass am Ausgang des Transistors 16 der gewünschte positive Stromimpuls bereitgestellt wird. Dieser wird über die Entkoppeldiode 18 und den Kondensator 19 an den Schaltungspunkt Pl weitergeleitet. To generate the positive current pulse 22 mentioned above, the timer 17 activates the step-up regulator 15 shortly before the intended transmission of the current pulse in order to provide sufficient test pulse voltage. Once the desired test pulse voltage has been built up, the timer 17 supplies the switching control signal D to the transistor 16 so that the desired positive current pulse is provided at the output of the transistor 16. This is passed on to the circuit point Pl via the decoupling diode 18 and the capacitor 19.

Die Diode 10 bildet für den positiven Stromimpuls 22 eine Sperre, so dass dieser über die Infrarot-Leuchtdioden 11,12,8 und 7 an den Schaltungspunkt P2 weitergeleitet wird. Die genannten Infrarot-Leuchtdioden werden dabei zum Leuchten angeregt. Dieses Leuchten wird über eine jeweilige Lichtwellenleiterstrecke der Auswerteeinheit signalisiert. Diese erkennt wegen des gleichzeitigen Aufleuchtens aller vier Infrarot-Leuchtdioden das Vorliegen eines Testimpulses und kann anhand der übertragenen Lichtsignale auch erkennen, ob die genannten Infrarot-Leuchtdioden und Lichtwellenleiterstrecken fehlerfrei arbeiten oder ob eines oder mehrere dieser Elemente defekt sind.The diode 10 forms a barrier for the positive current pulse 22, so that it is passed on to the circuit point P2 via the infrared LEDs 11, 12, 8 and 7. The infrared LEDs mentioned are thereby stimulated to light up. This light is signaled to the evaluation unit via a respective optical fiber path. The evaluation unit recognizes the presence of a test pulse because all four infrared LEDs light up at the same time and can also recognize from the transmitted light signals whether the infrared LEDs and optical fiber paths mentioned are working correctly or whether one or more of these elements are defective.

Vom Schaltungspunkt P2 aus wird der Stromimpuls über den Kondensator 20 und die Diode 21 an das Bezugspotential 23 für den Testimpuls weitergeleitet.From circuit point P2, the current pulse is passed on via capacitor 20 and diode 21 to the reference potential 23 for the test pulse.

Durch die vorstehend beschriebene Verschaltung der Infrarot-Leuchtdioden und die beschriebene schnelle Stromimpulsquelle ist eine regelmäßige Überprüfung des Detektors und der Lichtwellenleiterübertragungsstrecken eines Lichtbogenerfassungssystems in vorgegebenen Zeitabständen möglich. Aufgrund desThe above-described connection of the infrared LEDs and the described fast current pulse source enable regular checking of the detector and the fiber optic transmission lines of an arc detection system at specified intervals.

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Umstandes, dass der Aufwärtsregler 15 nur dann kurz aktiviert wird, wenn ein Testimpuls ausgesendet werden soll, kann die gesamte Testimpulserzeugungsschaltung unter Verwendung einer kleinen Batterie energiesparend betrieben werden. Werden die Zeitintervalle, nach deren Ablauf jeweils ein Testimpuls ausgestrahlt wird, hinreichend groß gewählt, dann ist ein Batterietausch erst nach Ablauf mehrerer Jahre notwendig.Due to the fact that the boost regulator 15 is only activated briefly when a test pulse is to be sent, the entire test pulse generation circuit can be operated in an energy-saving manner using a small battery. If the time intervals after which a test pulse is sent are chosen to be sufficiently long, then the battery only needs to be replaced after several years.

Alternativ zur Verwendung einer 3V-Lithium-Batterie und eines Aufwärtsreglers ist es auch möglich, eine Batterie zur Verfügung zu stellen, die den benötigten Energiebedarf für den Testimpuls auch ohne einen Aufwärtsregler liefern kann. Diese Ausführungsform ist jedoch mit höheren Kosten verbunden.As an alternative to using a 3V lithium battery and a boost regulator, it is also possible to provide a battery that can supply the energy required for the test pulse even without a boost regulator. However, this embodiment is associated with higher costs.

Beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden im linken und im rechten Signalweg der Parallelschaltung jeweils zwei zueinander in Reihe angeordnete Infrarot-Leuchtdioden verwendet, um den Detektor mit zwei Ausgängen pro Polarität auszustatten. Gemäß einer vereinfachten Ausführungsform der Erfindung ist jeder der beiden Signalwege mit lediglich einer Infrarot-Leuchtdiode versehen.In the embodiment described above, two infrared LEDs arranged in series are used in the left and right signal paths of the parallel circuit in order to equip the detector with two outputs per polarity. According to a simplified embodiment of the invention, each of the two signal paths is provided with just one infrared LED.

Durch den im linken Signalweg angeordneten Widerstand 5 und die Diode 6 ist sichergestellt, dass im linken und im rechten Signalweg gleiche Laufzeiten auftreten.The resistor 5 and the diode 6 arranged in the left signal path ensure that the same propagation times occur in the left and right signal paths.

Claims

1. Device for testing an arc detection system which contains an arc detector and an evaluation unit, wherein the arc detector has two infrared light-emitting diodes connected in antiparallel and is connected to the evaluation unit via optical fibers, characterized in that it has a test circuit ( 14 , 15 , 16 , 17 ) which, at predetermined time intervals, emits a test pulse ( 22 ) which excites the antiparallel-connected infrared light-emitting diodes ( 7 , 8 , 11 , 12 ) to light up.

2. Device according to claim 1, characterized in that the arc detector has an antenna ( 1 ) and a low-pass filter (TP) connected to the antenna.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the arc detector has a parallel connection of two signal paths connected between the low-pass filter (TP) and an earth connection ( 13 ), each of the signal paths containing one of the anti-parallel connected infrared light-emitting diodes.

4. Device according to claim 3, characterized in that each of the two signal paths has two infrared light-emitting diodes arranged in series.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the test pulse ( 22 ) is fed into a first circuit point (P1) arranged in one of the two parallel signal paths, is guided in sequence over all infrared light-emitting diodes ( 11 , 12 , 8 , 7 ) and is coupled out of the parallel connection of the signal paths at a second circuit point (P2) arranged in the other signal path.

6. Device according to claim 5, characterized in that the second circuit point (P2) is connected via a capacitor ( 20 ) and a diode ( 21 ) to the reference potential ( 23 ) for the test pulse.

7. Device according to claim 5 or 6, characterized in that the test circuit ( 14 , 15 , 16 , 17 ) is connected to the first circuit point (P1) via a diode ( 18 ) and a capacitor ( 19 ).

8. Device according to one of claims 3-7, characterized in that each of the two signal paths further comprises a diode ( 10 ; 6 ) and a resistor ( 9 ; 5 ).

9. Device according to claim 8, characterized in that the flow direction of the diodes of a signal path coincides.

10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the test circuit comprises a battery ( 14 ).

11. Device according to claim 10, characterized in that the battery ( 14 ) is a 3 V battery.

12. Device according to claim 10 or 11, characterized in that the battery ( 14 ) is connected to a boost regulator ( 15 ).

13. Device according to one of claims 10-12, characterized in that the test circuit has a switching transistor ( 16 ), at the output of which the test pulse ( 22 ) is made available.

14. Device according to claim 13, characterized in that the test circuit has a timer ( 17 ) which is provided for generating switching control signals (D) for the switching transistor ( 16 ).

15. Device according to claim 14, characterized in that the timer ( 17 ) is further provided for generating activation signals for the boost regulator ( 15 ).