DEVICE FOR EMITTING AN OPTICAL SIGNAL DEPENDENT ON AN ELECTRICAL PARAMETER OF AN ISOLATED CABLE IN A POWER SUPPLY NETWORK

Abstract: 1. Apparatus for producing an optical signal in dependence upon an electric operating magnitude of an insulated cable of an energy supply network, having an electrode (20) capacitively coupled to the conductor of the cable in a fitting (11) to be attached to the end of the cable and an indicator devive (1, 2, 3), characterized in that the indicator device (1, 2, 3) comprises a multisegment liquid crystal display (1), a decoding and driver device (2) which controls the display (1) and can be connected to the electrode (20) by an input circuit (3), and in that the display (1) and decoding and driver device (2) are combined to form a unit which can be attached to the fitting (11) and thus connected to the electrode (20).

Description: Vorrichtung zur Abgabe eines optischen Signals abhängig von einer elektrischen Betriebsgrösse eines isolierten Kabels eines Energieversorgungsnetzes Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgabe eines optischen Signals abhängig von einer elektrischen Betriebsgrösse eines isolierten Kabels eines Energieversorgungsnetzes, die an einen an das Kabel angekoppelten Geber anschliessbar ist. Um in Schalt- oder Verteileranlagen nicht Prüfbuchsen vorsehen zu müssen, ist es bekannt, Kabelstecker für Mittelspannungs- und Hochspannungsenergieversorgungsleitungen mit einer Prüfelektrode zu versehen, die mit einer innerhalb des Steckers kapazitiv an die Ader angekoppelten Elektrode in Verbindung steht und entweder von aussen her zur Berührung mit einem Spannungsprüfer zugänglich ist oder als Anschluss für eine andererseits geerdete Anzeigelampe dient. Nachteilig ist bei den Ausführungsformen mit einer Anzeigelampe vor allem, dass die Leuchtkraft dieser Lampe wegen der geringen Spannung und Stromstärke zumindest unter ungünstigen Bedingungen, also beispielsweise bei Helligkeit oder relativ grossem Abstand zwischen Auge und Lampe, zu gering ist, um zweifelsfrei den Betriebszustand des Kabels ablesen zu können. Bei den anderen Ausführungsformen ist nicht nur nachteilig, dass ein Spannungsprüfer benötigt wird und daher eine Daueranzeige nicht möglich ist. Es bereitet auch häufig aus räumlichen Gründen Schwierigkeiten, mit der Prüfspitze des Spannungsprüfers an die Prüfelektrode heranzukommen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Abgabe eines optischen Signals abhängig von einer elektrischen Betriebsgrösse eines isolierten Kabels eines Energieversorgungsnetzes zu schaffen, die sowohl eine zeitweilige als auch eine ständige Anzeige gestattet und ein irrtumsfreies Erkennen des angezeigten Zustandes auch unter ungünstigen Bedingungen ermöglicht. Diese Aufgabe ist mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsge mäss gelöst durch ein Display mit Mehrsegmentanzeige sowie eine dieses Display steuernde Dekodier- und Treiber-Einrichtung, welche über eine Eingangsschaltung mit dem Geber verbindbar ist. Ein derartiges Display benötigt nur sehr wenig Energie. Ausserdem können mit ihm die verschiedenen Betriebszustände durch unterschiedliche Symbole angezeigt werden, was eine wesentlich sicherere Unterscheidung ermöglicht als bei einer Hell-Dunkel-Anzeige. Ein weiterer, wesentlicher Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht in ihrem geringen Raumbedarf. Sie kann daher ohne Schwierigkeiten an einem Kabelstecker oder dergleichen angeordnet sein und hier für eine ständige Anzeige zur Verfügung stehen. Aber auch dann, wenn die erfindungsgemässe Vorrichtung nur vorübergehend an die Prüfelektrode angeschlossen wird, ist der geringe Raumbedarf wegen der bequemen Transportmöglichkeit von Vorteil. Ein weiterer, wesentlicher Vorteil besteht darin, dass es mit Hilfe der Dekodiereinrichtung möglich ist, nicht nur denjenigen Betriebszustand eines Kabels anzuzeigen, bei dem das Kabel unter seiner Betriebsspannung steht, sondern auch zu unterscheiden, ob das Kabel abgeschaltet ist und noch seine Ladespannung führt, oder ob das Kabel kurzgeschlossen und/oder geerdet ist oder seine Ladespannung bereits abgeführt worden ist. Darüber hinaus ist es mit der erfindungsgemässen Vorrichtung auch möglich, einen Eraschluss anzuzeigen,sofern eine Summenstrommesseinrichtung und eine Einrichtung zur Erzeugung eines pulsierenden Summenstromes vorhanden ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Mehrsegmentanzeige-eine Flüssigkristallanzeige mit vorzugsweise sieben Segmenten. Eine derartige Anzeige benötigt einen so geringen Strom, dass eine zuverlässige Anzeige, und zwar auch der Ladespannung, noch mit einer relativ kleinen Ankoppelungselektrode erreicht werden kann. Vorteilhafterweise sind das Display sowie die Dekodier- und Treiber-Einrichtung zu einer Baueinheit vereinigt, was wegen deren geringen Platzbedarfs ohne Schwierigkeiten möglich ist. Hierdurch wird die Handhabung und insbesondere das Anschliessen an den Geber oder das Ansetzen an ein mit dem Geber verbundenes Gegenkontaktstück wesentlich vereinfacht. Vorzugsweise weist die Baueinheit ein an den Geber oder das Gegenkontaktstück anlegbares Kontaktstück und eine sie mit dem Kontaktstück in Anlage am Geber oder der ein Gegenkontaktstück haltende Verbindungseinrichtung auf. Um diese Verbindung einfach zu gestalten und bei Bedarf herstellen oder lösen zu können, ist sie vorzugsweise als eine Rastvorrichtung oder eine Steckvorrichtung ausgebildet. In der Regel wird die erfindungsgemässe Vorrichtung vor allem dann benötigt werden, wenn die Kabel an die Geräte ohne Prüfbuchsen angeschlossen sind. Aber auch als Ersatz für solche Prüfbuchsen ist die erfindungsgemässe Vorrichtung vorteilhaft, da dann kein Spannungsprüfer mehr benötigt wird und eine ständige Anzeige erfolgen kann. Insbesondere dann, wenn die Vorrichtung in ein Gerät eingebaut ist, kann es von Vorteil sein, die Baueinheit in einer Drucktaste anzuordnen. Bei einer Betätigung dieser Drucktaste wird dann die Dekodier- und Treiber-Einrichtung an den Geber oder das Gegenkontaktstück angeschlossen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Eingangsschaltung zwei sich von dem mit der Prüfelektrode verbindbaren Eingang aus teilende Zweige auf, die zu den beiden Eingängen eines UND-Gliedes führen und eine Gleichrichterbrücke bzw. einen Kondensator und eine mit ihm in Reihe liegende Gleichrichterbrücke enthalten. Der Ausgang des UND-Gliedes ist hierbei mit einer direkt zu der Dekodierund Treiber-Einrichtung führenden Leitung sowie einer ebenfalls zur Dekodier- und Treiber-Einrichtung führenden Leitung verbunden, in der jedoch ein Inversionsglied liegt. Die Verbindung dieser Leituugenmit den Eingängen der Dekodierschaltung erfolgt entsprechend den gewünschten Anzeigen. Soll der Geber oder das Gegenkontaktstück an einem Kabelstecker vorgesehen werden, dann ist es besonders vorteilhaft, die kapazitiv an die Kabelseele anzukoppelnde Elektrode zwischen das als Innenkonus ausgebildete Ende eines Feldabsteuerungskörpers des Steckers und das als korrespondierender Aussenkonus ausgebildete Ende einer sich gleichachsig an den Feldabsteuerungskörper anschliessenden Dichtungsbuchse zu legen und diese Elektrode als eine entsprechende konische Hülse auszubilden. Dies hat den Vorteil, dass die Ankoppelungselektrode ohne den Stecker ändern zu müssen auch nachträglich in diesen eingelegt werden kann oder, wenn sie nicht mehr benötigt wird, aus dem Stecker wieder entfernt werden kann. Sofern die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Anzeige eines Erdschlusses verwendet werden soll, wird als Geber ein Summenstromwandler vorgesehen, der das zu überwachende, mehradrige Kabel sowie eine geerdete, gemeinsame Rückschlussleitung der Schirme aller Adern umfasst. Wenn dann nach der bekannten Pulsationsmethode für kompensierte Netze ein pulsierender Strom erzeugt wird, ist bei einem Erdschluss der Summenstrom von null verschieden. Hierdurch entsteht an der Ausgangsklemme des Stromwandlers eine Wechselspannung, die durch ein Symbol auf dem Display angezeigt werden kann. Im folgenden ist die Erfindung anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild des ersten Ausführungs beispiels, Fig. 2 eine Ansicht des an einen im Längsschnitt dargestellten Kabelstecker angesetzten ersten Ausführungsbeispiels, Fig. 3 ein dreiadriges Kabel mit je einem Kabel stecker für jede Ader sowie einem Summen stromwandler und dem daran angeschlossenen zweiten Ausführungsbeispiel, Fig. 4 ein Blockschaltbild des zweiten Ausführungs beispiels. Eine Vorrichtung zur optischen Anzeige-des Betriebszustandes eines isolierten Kabels eines Mittelspannungsnetzes weist ein Display 1 in Form einer einstelligen, numerischen Sieben Segment-Feldeffekt-Flüssigkristallanzeige auf#, die an eine Dekodier- und Treiber-Einrichtung 2 angeschlossen und mit dieser zu einer Baueinheit vereinigt ist. Sowohl das Display 1 als auch die Dekodier- und Treiber-Einrichtung 2 haben je einen Masseanschluss. Die Dekodier- und Treiber Einrichtung 2 ist an eine als Ganzes mit 3 bezeichnete Eingangsschaltung angeschlossen, die einen direkt mit dem Ausgang eines UND-Gliedes 4 und einen über ein Inversionsglied 5 mit dem Ausgang des UND-Gliedes 4 verbundenen Ausgang hat. Im Ausführungsbeispiel sind diese beiden Ausgänge mit den Eingängen Ao und A1 der Dekodier- und Treiber-Einrichtung 2 verbunden. Der eine Eingang des UND-Gliedes 4 ist über eine Gleichrichterbrücke 6 mit einem den Eingang der Eingangsschaltung 3 bildenden Steckkontakt 7, der andere Eingang des UND-Gliedes 4 über eine Reihenschaltung aus einer Gleichrichterbrücke 8 und einem Kondensator 9 mit dem Steckkontakt 7 verbunden. Liegt am Steckkontakt 7 ein Wechselspannungspotential gegen über Erde an, dann werden beide Eingänge des UND-Gliedes 4 mit einem Signal beaufschlagt, so dass am Ausgang des UND Gliedes 4 ein logischer H-Pegel vorhanden ist. Da das Inversionsglied 5 das Ausgangssignal des UND-Gliedes invertiert, liegt in diesem Falle am Eingang Ao der Dekodier- und Treiber-Einrichtung 2 ein H-Pegel, am Eingang A1 ein L-Pegel an. Diese Signalkombination wird derart dekodiert, dass das Display 1 die Zahl 1 anzeigt. Es sind also die Segmente b und c sichtbare Liegt der Steckkontakt 7 auf einem Gleichspannungspotential gegenüber Erde, dann liegt der über den Kondensator 9 mit dem Steckkontakt 7 verbundene Eingang des UND-Gliedes 4 auf dem Pegel L und der andere Eingang auf dem Pegel H. Der Ausgang des UND-Gliedes 4 hat daher den Pegel L, so dass in diesem Falle am Eingang Ao der Dekodier- und Treiber-Einrichtung 2 ein L-Pegel und am Eingang A1 wegen des vorgeschalteten Inversionsgliedes 5 ein H-Pegel vorhanden ist. Diese Signalkombination wird derart dekodiert, dass das Display 1 die Ziffer null anzeigt. Liegt am Steckkontakt 7 kein Potential oder ein unter der Ansprechgrenze der Dekodier- und Treiber-Einrichtung 2 liegendes Potential an, dann ist das Display 1 ohne Anzeige. Eine derartige Vorrichtung kann beispielsweise an Transformatoranschlüssen, schaltbaren T-Muffen, an Kabelsteckern in Schaltanlagen oder an Schaltern zur Anzeige verwendet werden, ob das betreffende Teil und die mit ihm verbundene Leitung eingeschaltet ist, also die Betriebsspannung führt, ob das Gerät oder das Kabel ausgeschaltet, jedoch nicht geerdet ist und deshalb noch eine Ladespannung vorhanden ist, oder ob das Gerät oder das Kabel geerdet und gegebenenfalls auch kurzgeschlossen ist, also weder eine Betriebsspannung noch eine Ladespannung vorhanden ist. Im Ausführungsbeispiel erscheint im erstgenannten Fall auf dem Display 1 die Ziffer eins. Selbstverständlich könnte auch beispielsweise der Buchstabe E angezeigt werden zur Kennzeichnung des Betriebszustandes "eingeschaltet". Führt das Kabel oder das Gerät nur noch eine positive oder negative Ladespannung, dann erscheint im Ausführungsbeispiel auf dem Display die Ziffer null. Ist das überwachte Gerät oder Kabel geerdet oder ist seine Ladespannung abgeführt, dann erfolgt keine Anzeige auf dem Display 1. Im Ausführungsbeispiel ist die aus dem Display 1, der Dekodier- und Treiber-Einrichtung 2 sowie der Eingangsschaltung 3 bestehende Baueinheit so ausgebildet, dass sie an die Anschlusseinrichtung 10 eines Kabelsteckers 11 angesetzt werden kann, mittels dessen ein Mittelspannungskabel 12 mit einem Anschlussbolzen 13 einer Steckbuchse 14 verbindbar ist. Wie Fig. 2 zeigt, weist die Steckbuchse 14 ein isolierendes, becherartiges Gehäuse 15 auf, das eine Trennwand 16 durchgreift und mit dieser fest verbunden ist. Im Inneren des Gehäuses 15 ist eine Kontaktbuchse 17 angeordnet, welche mit dem dicht durch den Boden des Gehäuses 15 hindurchgeführten Anschlussbolzen 13 verbunden ist. Der Kabelstecker 11 hat ein metallisches, geerdetes Gehäuse 18, durch das das Mittelspannungskabel 12 hindurchgeführt ist. Im Inneren des Gehäuses 18 ist ein Feldabsteuerungskörper 19 angeordnet, welcher an der die Kabelisolation umgebenden, leitenden Schicht anliegt und dessen dem abisolierten Kabelende zugekehrte Stirnfläche als ein Innenkonus ausgebildet ist. An diesem Innenkonus liegt eine Ankoppelungselektrode 20 an, die in sich geschlossen ist, also einen kegelstumpfartigen Hohlzylinder bildet. An der dem Feldabsteuerungskörper 19 abgekehrten, konischen Fläche der Ankoppelungselektrode 20 liegt eine elastische, elektrisch isolierende Dichtungshülse 21 mit ihrer einen Stirnfläche an, welche einen korrespondierend ausgebildeten Aussenkonus bildet. Diese Dichtungshülse 21 liegt, wenn der Kabelstecker 11 in die Steckbuchse 14 eingesetzt ist, elektrisch dicht sowohl an der Kabelisolation als auch an der Innenwandung des Gehäuses 15 der Steckbuchse 14 an. Auf das abisolierte Ende des Kabels 12 ist eine mehrfach längsgeschlitzte Buchse aufgesetzt, welche den in die Kontaktbuchse 17 einführbaren Steckkontaktkörper bildet. Das Gehäuse 18 des Kabelsteckers 11 ist seitlich mit einem Auge 22 versehen, das einen wulstartigen Aussenrand aufweist. In dem Auge 22 ist elektrisch isoliert ein als Prüfelektrode 23 ausgebildetes Gegenkontaktstück angeordnet, die über eine isolierte Verbindungsleitung 24 galvanisch mit der Ankoppelungselektrode 20 verbunden ist. Die Prüfelektrode 23 bildet im Ausführungsbeispiel einen Teller mit einem nach aussen hin hochstehenden Rand, um ohne Schwierigkeiten die Prüfspitze eines üblichen Spannungsprüfers ansetzen zu können. Sie ist jedoch weiterhin mit einer zentral angeordneten Bohrung 25 versehen, deren Längsachse lotrecht auf der durch den Teller definierten Ebene steht. Mit einer nicht dargestellten, den ringwulstförmigen Rand des Auges 22 übergreifenden Abdeckkappe kann die Prüfelektrode 23 abgedeckt werden.

Claims: Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Abgabe eines optischen Signals abhängig von einer elektrischen Betriebsgrösse eines isolierten Kabels eines Energieversorgungsnetzes, die an einen an das Kabel angekoppelten Geber anschliessbar ist, gekennzeichnet durch ein Display (1,101) mit Mehrsegmentanzeige sowie eine dieses Display steuernde Dekodier- und Treiber-Einrichtung (2;102), welche über eine Eingangsschaltung (3;103) mit dem Geber (20;23;131) verbindbar ist. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Geber eine kapazitiv an die Kabelseele angekoppelte Elektrode (20) aufweist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Geber ein ein mehradriges Kabel (130) und eine geerdete, gemeinsame Rückschlussleitung (132) der Schirme aller Adern umfassender Summenstromwandler (131) ist. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrsegment-Anzeige eine Flüssig Kristall-Anzeige (1;101) mit vorzugsweise sieben Segmenten ist. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Display (1;101) sowie die Dekodierund Treiber-Einrichtung (2;102) zu einer Baueinheit vereinigt sind. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit ein an ein Gegenkontaktstück (23) anlegbares Kontaktstück (7) und eine sie mit dem Kontaktstück in Anlage an dem Gegenkontaktstück haltende Verbindungseinrichtung (27) aufweist. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (27) als eine Rastvorrichtung oder eine Steckvorrichtung ausgebildet ist. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit in einer Drucktaste angeordnet ist. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsschaltung (3;103) zwei sich von dem mit dem Geber verbindbaren Eingang (7;107) aus teilende Zweige aufweist, die zu den beiden Eingängen eines UND-Gliedes (4) führen und eine Gleichrichterbrücke (6) bzw. einen Kondensator (9) und eine mit diesem in Reihe liegende Gleichrichterbrücke (8) enthalten, und dass der Ausgang des UND-Gliedes (4) mit einem ersten Eingang der Dekodier- und Treiber-Einrichtung unmittelbar und mit einem zweiten Eingang über ein Inversionsglied (5) verbunden ist. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenkontaktstück (23) am Gehäuse (18) eines Kabelsteckers (11) angeordnet und leitend mit einer zwischen das als Innenkonus ausgebildete Ende eines Feldabsteuerungskörpers (19) des Kabelsteckers und das als korrespondierender Aussenkonus ausgebildete Ende einer sich gleichachsig an den Feldabsteuerungskörper anschliessenden Dichtungshülse (21) eingelegten Ankoppelungselektrode (20) verbunden ist, die eine konische Hülse bildet.

Inventors: KRIES, WERNER, SCHUSTER, MARTIN
Applicants: KARL PFISTERER ELEKTROTECHNISCHE SPEZIALARTIKEL GMBH & CO. KG
Application year: 1979
Main classification: G01R19
IPC codes: G01R19, G01R13