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BESCHREIBUNG
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Die Erfindung betrifft das Gebiet der Automatik und Fernwirktechnik
und bezieht sich insbesondere auf Systeme zur zentralisierten Stromversorgung von
Überwachungs- und Steuerobjekten in Betrieben mit explosionsgefährdetem Medium,
nämlich auf funkensichere Stromversorgungssysteme für Fernwirkeinrichtungen.
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Am wirksamsten kann die Erfindung zur Speisung der überwachten Stellen
von Fernwirksystemen und der Uberwachungs-- und Steuerobjekte mit funkensicherer
Spannung in Betrieben mit explosionsgefährdetem Medium und zur Sicherung eines verminderten
Energieverbrauches aus der Spannungsquelle und einer ernöhten Zuverlässigkeit des
Systems und der Lunkensicheren Leistung der Stromquelle benutzt werden.
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Die zentralisierte Speisung der überwachten Stellen von Bernwirsystemen
sowie der tSberwachunge- und Steuerobjekte, wie Geber, Stellorgane u.a., mit funkensicherer
Spannung in Betrieben mit explosionsgefährdetem Medium, z.B. in Kohlengruben, zieht
erhebliche Schwierigkeiten mit sich, die mit der Gewährleistung der betriebssicherheit
bei einer durch eine Unterbrechung bzw. einen Kurzschluß der Verbindungsleitung
auftretenden Entladung mit sich, da dabei in die Entladung eine in der verteilten
Induktivität und Kapazität aufgespeicherte Energie und eine energie von der Spannungsquelle
gelangt, so daß eine Explosion des mediums entstehen kann.
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Gegenwärtig werden die Stromquellen mit Funkenschutzeinneiten versenen,
die den Kreis mit der Entladung von der Ener nie der Stromquelle bei einem Kurzschluß
vzw. einer Unterbrechung in der Kabelverbindungsleitung isoliert. Jedoch reicnen
diese Maßnahmen nicht aus, da die in der verteilten Induktivität und Kapazität der
Kabelverbindungsleitung gespeicherte Energie eine Explosion des Mediums im Falle
einer Unterbrechung oder eines Kurzschlusses der Verbindungsleitung sogar bei Äbscnaltung
der Stromquelle durch die Funkenschutzeinheit hervorrufen kann.
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Die genannten Sichnerheitsschwierigkeiten bei der Stromversoiguns
der überwachten Stellen von Fernwirksystemen und der Überwachungs- und Steuerobjekte
über eine verzweigte Verbin-
dungsleitung konnte in der letzten
Zeit dadurc.l vermindert werden, daß man die Kabelverbindungsleitung durch Nebenschlüsse
(zum Beispiel durch Diodenbrücken) aufteilt. Dies gestattet, die funkensichere Leistung
der Stromquelle zu erhöhen, da an die Unterbrechungs- bzw. Kurzscnlußstelle des
Stromkreises nur die in der verteilten Induktivität und Eapazität aufgespeicherte
Energie des nicntverzweigten Absc-mnitts der Verbindungsleitung gelangt. Die in
der verteilten Induktivität und Kapazität der Zweige gespeicherte Energie gelangt
nicht zur Entladungsstelle, sondern wird geshuntet.
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Die funkensichere Stromversorgung von Fernwirkeinrichtungen hat weitestgehende
Verwendung in Fernwirksystemen zur Überwachung und Steuerung von Untertageobjekten
in tohlengruben gefunden. Beispielsweise werden bei einem Fernwirksystem zur Überwachung
und Steuerung des Arbeitsablaufs, das in dem Sammelheft "Dispatchersteuer und -verbindungssysteme
in den Kohlengruben der kapitalistischen Länder" (Zentrales wirtschaftliches Institut
für Expreßinformation, Moskau 1982, Ausgabe 4, S.10) beschrieben ist, sämtliche
Funktionseinheiten der überwachten Stelle von einem in jeder überwachten Stelle
vorgeseenen Spannungsstabilisator gespeist.
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Das erwähnte Fernwirksystem enthält am Dispatcnerpult einen Stromversorgungsteil,
der über eine bawnartig verzweigte Kabelverbindungsleitung mit den einzelnen überwachten
Stellen verbunden ist. Jede überwachte Stelle umfaßt in Reihe geschaltet einen Spannunsstabilisator
und eine Einheit von Funktionsmoduln.
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Jedoch weisen bei diesem System die im Wartezustand befindlichen
Spannungsstabilisatoren der überwachten Stellen einen niedrigen Wirkungsgrad auf,
und da sich zu jedem Zeitpunkt nur eine einzige überwachte Stelle im Arbeitszustand
befindet, so gestattet dies nicht, den Wirkungsnereich des Systems ohne zusätzliche
Zwischenverstärkung der Signale zu vergrößern.
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Beim Einschalten des Stromversorgungsteils am Dispatcherpult werden
gleichzeitig alle überwachten Stellen gespeist.
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Beim Eintreffen des Kodes, der die Adresse der überwachten Stelle
enthält, findet ein Informationsaustausch zwischen ler Dispatcherstelle und der
überwachten Stelle statt. Gleichzeitig
vermindert die Speisung sämtlicher
überwachten Stellen von der Diapatcherstelle den Wirkungsbereich dieses Systems.
Für die Vergrößerung des Wirkungsbereiches ist eine zusätzliche Zwischenverstärkung
der Signale erforderlich. Darüber hinaus nacht eine Unterbrechung oder ein Kurzschluß
in jedem beliebigen Punkt der Verbindungsleitung das System völlig arheitsunfällig.
Da bei diesem System keine Elemente vorhanden sind, die die Unterbrechungs- bzw.
Kurzschlußstellen shunten bzw. von dem restlichen Teil des Systems isolieren, so
ist ein derartiges System wenig sicher.
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Frei von diesem Mangel ist ein bekanntes funkensicheres Fernstromversorgungssystem
nacn dem Urheberschein der UdSSR Nr. 969911, Kl. E 21 F 9/00, H 02H 7/26, das einen
Stromversorgungsteil, bestehend aus einer Reihensonaltung eines Gebers für Entladebeginn,
eines Funkenschutzelementes und einer Stromquelle, deren Ausgang an den Eingang
des Gebers für Entladebeginn gelegt ist, eine baumartig verzweigte Verbindungsleitung,
die über Verzeigungspunkte und Zweigleitungen den Stromversorgungsteil mit den einzelnen
überwachten Stellen (7erbrauchern) verbindet, von T:Jelchen jede einen Grundspannungsstabilisator
umfaßt, dessen Uingang mit der Sweigleitung und dessen Ausgang mit den Eingängen
eines Adressendekodierers und einer Funktionseinheit in Verbindung steht, enthält.
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Bei dem erwahhten Stromversorgungssystem wird die Spannung vom Stromversorgungsteil
über eine verzweigte Verbindungsleitung den einzelnen überwachten Stellen zugeführt.
Die in den Verzweigungspunkten vorhandenen Shunte gestatten es, die in der verteilten
Kapazität und Induktivität aufgespeicherte Energie von der Unterbrechungs- bzw.
Kurzschlußstelle zu trennen.
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Jedoch wird bei diesem System die Spannung der Stromversorgungsquelle
gleichzeitig über alle Abzweigungen allen Verbraucnern zugeführt. Bei Absonaltung
der Stromquelle beginnt die Aufladung der gesamten verteilten Kapazität und Induktivität
der verzweigten Verbindungsleitung und der Verbraucher.
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Der grobe Ladestrom ruft ein Ansprecnen des dynamischen Funkenschutzelementes
hervor, was eine Verminderung des Stromes und der Spannung der Quelle und folglich
eine Verminderung der
funkensicheren Leistung notwendig macht.
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Darüber hinaus vermindert die in allen Zweigen der verzweigten Verbindungsleitung
vorhandene Spannung die Zuverlässigkeit des Systems, da ein Kurzschluß der Verbindungsleitung
in jedem beliebigen Zweig zum Ausfall des gesamten Systems wegen Åbschaltung der
Speisequelle desselben führt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein soleines funkensicheres
Stromversorgungssystem für Fernwirkeinrichtungen zu schaffen, das die Spannung von
der Stromquelle über die Verbindungsleitung wahlweise an die überwachten Stellen
anlegt und im Falle einer Unterbrecnung oder eines Kurzschlusses in der Zweigleitung
oder direkt an der überwachten Stelle diesen fehlerhaften Abschnitt von dem restlichen
Teil des Systems jsoliert,womit dessen teilweise Funkt ionsfähigke it aufrechterhalten
wird Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei dem funkensicheren Stromversorgungssystem
für Fernwirkeinrichtungen, das einen Stromversorgungsteil, bestehend aus einer Reihenschaltung
eines Gebers für Entladebeginn, eines Funkenschutzelementes und einer Stromquelle,
deren Ausgang an den Eingang des Gebers fur Entladebeginn gelegt ist, eine Verbindungsleitung,die
über Verzweigungspunkte und Zweigleitungen den Stromversorgungsteil mit den einzelnen
überwachten Stellen verb in det,von welchen jede einen Grundspannungsstabilisator
umfaßt, dessen Eingang mit der Zweigleitung und dessen Ausgang mit den Eingängen
eines Dekodierers für die Adresse der überwachten Stelle und einer Funktionseinheit
in Verbindung steht, enthält, gemäß der Erfindung der erwähnte Dekodierer für die
Adresse der überwachten Stelle in dem Verzweigungspunkt der Verbindungsleitung untergebracht
und mit einem Zusatzspannungsstabilisator, dessen eingang direkt an die Verbindungsleitung
und dessen Ausgang an den Eingang des Dekodierers für die Adresse der-überwachten
Stelle angeschlossen ist, sowie mit einem gesteuerten Schalter versehen ist, dessen
Eingang direkt mit der Verbinuungsleitung und dessen Ausgang mit der Zweigleitung
verbunden ist, wobei der gesteuerte Eingang dieses Schalters mit dem Ausgang des
Adressenaekodierers in Verbindung steht.
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Dies gestattet, den fehlerhaften Abschnitt mit der Unterbrechung
oder dem Kurzschluß von dem restlichen Teil des Systems zu isolieren und damit dessen
teilweise Funktionsfähigkeit aufrechtzuerhalten , wodurch die Funktionswirksamkeit
der Fernwirksysteme wesentlich erhöht wird, da deren Wirkungsbereich und Funktionssicherheit
wesentlich zunimmt.
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Im weiteren wird die Erfindung durch die Beschreibung eines konkreten
Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung mit dem Blockschema
des Systems erläutert.
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Das erfindungsgemäße funkensichere Stroaversorgungssystem für Fernwirkeinrichtungen
enthält: einen Stromversorgungsteil 1, der über eine baumartig verzweigte Verbindungsleitung
2 mitden überwachten Stellen 51, 3II...3n verbunden ist. Der Stromversorgungcteil
1 enthält in Reihe geschaltet einen Geber 4 für Entladebeginn, ein Funkenschutzelement
5 und eine Stromquelle 6, deren Ausgang mit dem Eingang des Gebers 4 für Entladebeginn
in Verbindung steht. Die Verbindungsleitung 2 enthält Verzweigungspunkte 7 und Zweige
8.
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Sie kann einen,zwei und mehr Zweige (I, II) haben.
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Jede überwachte Stelle 3 umfaßt: eine Einheit 9, die direkt in dem
Verzweigungspunkt 7 der Verbindungsleitung 2 untergebracht ist, und eine Einheit
10, die an den Überwachungs-- und Steuerobjekten angeordnet ist. Die in dem Verzweigungspunkt
7 der Verbindungsleitung 2 angeordnete Einheit 9 enthält: einen zusätzlicnen Spannungsstabilisator
11, der beispielsweise mit im Sperrzustand cetriebenen Feldtransistoren ausgeführt
ist, dessen eingang direkt an den Verzweigungspunkt 7 der Verbindungsleitung und
dessen Ausgang an den Eingang des Dekodierers 12 für die Adresse der überwachten
Stelle 3 angeschlossen ist; einen gesteuerten Schalter 13, der beispielsweise mit
einem im Schalterbetrieb arbeitenden Transistor.oder mit einem Relais mit Schutzrohrkontakten
ausgeführt ist, dessen Eingang direkt mit dem Stabilisator 11 und dessen Ausgang
mit dem Anfang des Zweiges 8 in Verbindung steht, wobei der gesteuert Eingang 13
mit dem Ausgang des Dekodierers 12 für die Adresse der überwachten Stelle 3 verbunden
ist. Jede Einheit 10 der überwachten Stellen 3 enthält in Reihe ge-
schaltet
einen Grundspannun"sstabilisator 14, der beispielsweise mit Zener-Dioden und einem
Leistungstransistor als Ausgangselement ausgeführt ist, und eine Funktionseinheit
15, die über Fernmeß-, Fernsignalisier- und Fernsteuermoduls u.a.
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(nicht mitgezeichnet) verfügt.
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Das System funktioniert folgenderweise.
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Beim Anlegen der Spannung von dem Stromversorgungsteil 1 an die Verbindungsleitung
2 werden sämtliche Dekodierer 72 für die Adresse der überwachten Stellen über die
zusätzlichen Spannungsstabil isatoren eingespeist. Die Speisespannung von der Stromquelle
6 der Stromversorgungseinheit 1 gelangt nicht in die Zweige 8 der Verbindungsleitung
2, da die gesteuerten Schalter 13 der überwachten Stellen 3 gesperrt sind. Beim
Eintreffen eines Befehls für die Wahl der näcnstfolgenden überwachten Stelle, zum
Beispiel der überwachten Stelle bringt der Dekodierer 12 für die Adresse der Einheit
9 den Öesteuerten Schalter 13 in den offenen Zustand, wobei der letztgenannte Schalter
die Spannung von der Stromversorgung--: heit 1 über die-Verbindungsle-itung 2 dem-
Zweig 8 der überwachten Stelle 31 zuführt. Die der Einheit 5 der betreffenden überwachten
Stelle zugeführte Spannung bringt die Funktionseinheit 15 in den Arbeitszustand
über den Grundspannungsstabilisator 14. Die Einheit 10 dieser überwachten Stelle
beginnt entsprecnend den von der Steuereinheit (nicht mitzezeichnet) eintreffenden
Steuerbefehlen zu arbeiten.
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Beim Eintreffen eines Befehls für die Wahl der nächsten überwachten
Stelle wird die Speisespannung an der überwachten 4 Stelle 3I durch den Dekodierer
12 für die Adresse der überwachten Stelle über den Schalter 13 abgeschaltet, und
die überwachte Stelle 31 wird in den Wartezustand gebracht, wobei der Zweig 8 zusammen
mit der Einheit 10 der überwachten Stelle 3I stromlos gemacht wird.
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Sämtliche überwachten Stellen 3 (3I, 3II...3n) arbeiten auf ähnliche
Art und weise. Im Not zustand, zum Beispiel bei einer Unterbrechung oder einem Kurzschluß
im Zweig 8 der überwacnten Stelle 31 oder in der Einheit 10 der betreffenden überwachten
Stelle,wird beim Eintreffen eines Befehls für die Wafql der überwachten Stelle 51
der Schalter 13 geöffnet, und es
sprechen das Funkenschutzelement
5 und der Geber 4 für Entladebeginn der Stromversorgungseinheit 1 an, die die Spannung
des Stromversorgungsteils 6 abschalten. Das System wird in den Ausgangszustand gebracht.
Im weiteren funktioniert das System beim Anlegen der Spannung von der Stromversorgungseinheit
1 an die Verbindungsleitung 2 und beim Eintreffen eines Befehls für die Wahl der
nächsten überwachten Stelle, zum Beispiel der überwachten Stelle 311, richtig, da
die Speisespannung an den fehlerhaften Zweig 8 der überwachten Stelle 31 nicnt gelangt,
90 daß keine Notabschaltung der Stromversogungseinheit 1 stattfinden wird.
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Die Verwendung des funkensicheren Stromversorgungssystems für Fernwirkeinrichtungen
in Betrieben mit explosionsgefäbrdetem iaedium vermindert wesentlich den Energieverbrauch
aus der zentralen Stromquelle, gestattet die Neuverteilung der Energie der Stromquelle
zwischan den Verbraucherobjekten, was die Möglichkeit bietet, die maximale Entfernung
von der Steuerstelle zu den überwachten Stellen ohne zusätzliche Signalverstärkung
wesentlich zu vergrößern. Darüber hinaus wird durch die Versetzung des Adressenteils
der überwachten Stelle in den unverzweigten Abschnitt und die volle Abscnaltung
der Zweige und der Hauptteile der überwachten Stellen im Wartebetrieb die elektrische
Kapazität und Induktivität der Verbindungsleitung vermindert, was die Möglichkeit
bietet, die funkensichere Leistung der Stromquelle und die Zuverlässigkeit des Systems
zu erhöhen, da eine Verriegelung und Erkennung des feiilerhaften Zweigs von der
Dispatcherstelle aus und ein normales Sunktionieren des übrigen Teiles des Systems
ermöglicht wird.
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