METHOD AND CIRCUIT FOR THE COMPENSATION OF INDUCED INTERFERENCE VOLTAGES

Abstract: 1. Method for the compensation of interference voltages induced by external fields into the cores of telecommunications cables, wherein a compensation voltage is formed from the interference voltage by means of an amplifier (V) and induced by way of a stepdown transformer (RT) into the entirety of the telecommunications cores, wherein the residual voltage in normal operation serves for the follow-up regulation of the amplifier and a giving of an alarm takes place in the case of overloading, that is to say in the case of inadequate compensation, when no compensation of the interference voltage and therewith an automatic switching-off of the amplifier takes place when the amplifier is defective, characterised thereby, that in the case of overloading, follow-up regulation in dependence on the voltage drop at an input resistor (R1) between pilot core (P) and a first amplifier input (E1) is switched over to without reaching the switch-off threshold of the amplifier.

Description: Verfahren und Schaltungsanordnung zur Kompensation von indu zierten Störspannungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Schaltungsanordnung zur Kompensation von durch äussere Felder in die Adern von Fernmeldekabeln induzierte Störspannungen, wobei mittels eines Verstärkers aus der Störspannung eine Kompensationsspannung gebildet wird und diese über einen Reduktionstransformator in die Gesamtheit der Fernmeldeadern induziert wird, wobei die Restspannung bei Normalbetrieb zur Nachregelung des Verstärkers dient und bei Übersteuerung, das heisst nicht ausreichender Kompensation, eine Alarmgabe erfolgt. Eine solche Einrichtung ist bekannt aus dem Prospekt "Aktive Reduktions Schutzeinrichtung ARS", Fernmeldekabel-Zubehör, Telefunken, 1979. Bei Ausfall des Verstärkers wird dort die Einrichtung abgeschaltet und durch Kontaktgabe Alarm ausgelöst. Ferner wird dort bei Übersteuerung, das heisst Überschreitung der abbaubaren Spannung, zeitverzögert abgeschaltet und Alarm ausgelöst. Ein Nachteil dieses Konzeptes ist, dass nach dem Abschalten ein Wiedereinschalten des Verstärkers von Hand notwendig ist. Aus der DE-OS 25 35 072 ist eine Schutzschaltung für einen Verstärker in einer Vorrichtung zur Kompensation von Störspannungen bekannt. Die Pilotader ist dort über einen Vorwiderstand mit einem Eingang des Verstärkers verbunden. Dem Vorwiderstand ist ein Fotowiderstand parallel geschaltet, der verhindern soll, dass der Verstärker ins Schwingen gerät, wenn der Vorwiderstand durch einen Relaiskontakt überbrückt wird, Bei dieser Ausführung ist ein Abschalten bei manchen Betriebsbedingungen, z.B. bei zu hohen Störspannungen, oder eine Alarmgabe nicht vorgesehen. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kompensation eingangs genannter Art anzugeben, bei welchem mit Hilfe der Restspannung unterschieden werden kann, ob die Störspannung zu hoch (übersteuerung) oder der Verstärker defekt ist. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Im Anspruch 2 ist eine Schaltungsanordnung zum Durchführen dieses Verfahrens angegeben. Anspruch 3 gibt eine Weiterbildung der Schaltungsanordnung gemäss Anspruch 2 an. Besondere Vorteile der Erfindung ergeben sich dadurch, dass nach Übersteuerung des Verstärkers kein Wiedereinschalten von Hand nötig ist. Da die Amter, in denen Reduktionsschutzeinrichtungen in vielen Fällen betrie-ben werden, unbesetzt sind, kann dort die Erfindung vorzugsweise eingesetzt werden. Bei übersteuerung erfolgt noch keine Abschaltung, jedoch wird Alarm ausgelöst. Die Kompensation ist daher auch in diesem Falle noch wirksam. Im Falle eines Defektes des Verstärkers erfolgt eine Abschaltung. Hier muss das Wartungspersonal sowieso zwecks Behebung des Defektes aktiv werden. Ausserdem ist ein Abschalten des Verstärkers bei Defekt angebracht, um ihn vor möglichen Zerstörungen infolge annormaler Betriebszustände zu schützen. Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert: Es zeigen Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemässen Kompen sationseinrichtung und Fig. 2 den prinzipiellen Aufbau der Verstärkungsregelungs schaltung. Die Pilotader des Fernmeldekabels - in Fig. 1 symbolisch dargestellt durch P - ist über einen Vorwiderstand Rl sowie einen weiteren Widerstand R2 mit dem ersten Eingang El des Verstärkers V verbunden. Der zweite Eingang E2 des Verstärkers V führt zur gemeinsamen Masseleitung. Der Ausgang des Verstärkers V ist an die Primärwicklung Pr des Reduktionstransformators RT angeschlossen. In die Sekundärwicklungen Se, die mit den Fernmeldesignaladern verbunden sind, oder die Teile der Fernmeldeadern sind, wird phasenrichtig eine Kompensationsspannung induziert, die durch Starkstromanlagen in die Fernmeldeadern induzierten Störspannungen kompensiert. Zur Gewinnung dieser Kompensationsspannung wird die Spannung auf der Pilotader mittels Verstärker V leistungsverstärkt und in die Primärwicklung Pr eingespeist. Die Höhe der Spannungsverstärkung des Verstärkers V wird durch einen Regelkreis bestimmt. Dazu wird der Steuerwicklung St2 des Reduktionstransformators RT eine Spannung entnommen, die über den Schalter S1 - Stellung II - dem Eingang a einer Verstärkungsregelungsschaltung VR zugeführt wird. Die Verstärkungsregelungsschaltung VR, deren prinzipieller Aufbau später beschrieben wird, ist in Fig. 2 dargestellt. Der Ausgang b der Verstärkungsregelungsschaltung VR ist mit dem ersten Eingang El des Verstärkers V verbunden, so dass das Ausgangssignal der Verstärkungsregelungsschaltung VR auf den Verstärker V einwirkt. Bei Normalbetrieb d.h. es erfolgt keine Übersteuerung durch zu hohe Störspannung, entspricht die Verstärkung des Verstärkers V der Spannung auf der Pilotader, dadurch dass die Verstärkungsregelschaltung VR über die Steuerwicklung St2 mit der Pilotader verbunden ist (Punkt 1). An die Steuerwicklung St2 ist ausserdem ein Überspannungssensor ÜS angeschlossen. Der über spannungssensor ÜS kann ein üblicher Spannungskomparator sein, der an seinem Ausgang c ein Signal aufweist, wenn das über die Steuerwicklung St2 zugeführte Potential am Punkt 1 einen bestimmten Schwellwert erreicht hat, nämlich den Übergangswert zwischen Normalbetrieb und Übersteuerung. Führt der Ausgang c des überspannungssensors ÜS nun ein Signal - Übersteuerung -, so bewirkt die dem Überspannungssensor ÜS zugeordnete Einrichtung - Relais RS1 - gleichzeitiges Umschalten der Schalter S1 und S2 von Position II in Position I. über den Schalter S2 in Position I erfolgt nun Alarmgabe, beispielsweise durch Aufleuchten einer Alarmlampe AL. über den Schalter S1 in Position I wird der Eingang der Verstärkungsregelschaltung VR nun auf Punkt 2 gelegt. Die Verstärkungsregelung erfolgt nun in Abhängigkeit des Spannungsabfalls am Vorwiderstand R7, der im wesentlichen durch den Strom über die gegensinnig geschalteten Zenerdioden Z1 und Z2 verursacht wird. Z1 und Z2 sind dabei so dimensioniert, dass die an ihnen abfallende Gesamtspannung dem Spitzenwert der Pilotaderspannung entspricht, die noch keine übersteue- rung verursacht. Im Falle eines Defektes des Verstärkers V erfolgt keine Reduzierung der Störspannung mehr. Dadurch erscheint am Eingang d der Verstärkerabschalteinrichtung VA über Punkt 2 und die Steuerwicklung Stl eine so hohe Spannung, dass der Ausgang e von VA ein Signal führt, welches den Verstärker V über einen Steuereingang f abschaltet. Die Verstärkerabschalteinrichtung VA kann dabei ähnlich aufgebaut sein wie der Übersteuerungssensor ÜS, d.h. am Ausgang e steht immer dann-ein Signal, wenn die Spannung am Eingang von VA einen bestimmten Schwellwert, nämlich die Abschaltschwelle, überschreitet. Diese Abschaltschwelle entspricht naturgemäss einem höheren Spannungswert als die Ansprechschwelle des übesteuerungssensors ÜS. Für den übersteuerungssensor ÜS wie auch für die Verstärkerabschalteinrichtung VA können handelsübliche integrierte Bausteine, z.B. pA 741 verwendet werden. Die Verstärkungsregelungsschaltung VR kann wie in Fig. 2 dargestellt aufgebaut sein. An dem Eingang a liegt die Restspannung. Diese wird dem Hilfsverstärker HV zugeführt. Der Ausgang des Hilfsverstärkers HV steuert eine Fotodiode FD, die mit einem Fotowiderstand FW optisch gekoppelt ist. Die Änderung des Fotowiderstandes FW beeinflusst das Eingangsspannungsteilerverhältnis des Verstärkers V und dadurch dessen Verstärkung. Dieses Konzept für die Verstärkungsregelung wurde aus folgenden Gründen gewählt: Gefordert ist, dass der Verstärker V einen Verstärkungsfaktor einhält, der die Restspannung bzw. den Reduktionsfaktor auf den kleinstmöglichen Wert bringt. In der gewählten Schaltung regelt die Höhe der Restspannung den Verstärkungsfaktor mit Hilfe der Fotodiode FD und des Fotowiderstandes FD. Durch diese sowohl kapazitiv sowie galvanisch sehr gute Entkopplung des Eingangs vom Ausgang ist die Schwingneiung sehr gering. Ausserdem ist der Isolationswiderstand und die Spannungsfestigkeit sehr hoch.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur Kompensation von durch äussere Felder in die Adern von Fernmeldekabeln induzierte Störspannungen, wobei mittels eines Verstärkers aus der Störspannung eine Kom pensationsspannung gebildet wird und diese über einen Re duktionstransformator in die Gesamtheit der Fernmeldeadern induziert wird, wobei die Restspannung bei Normalbetrieb zur Nachregelung des Verstärkers dient und bei Übersteue rung, das heisst nicht ausreichender Kompensation, eine Alarmgabe erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass bei über steuerung umgeschaltet wird auf Nachregelung in Abhängig keit zum Spannungsabfall an einem Vorwiderstand zwischen Pilotader und Verstärkereingang ohne Erreichen der Ab schaltschwelle des Verstärkers und dass bei defektem Ver stärker keine Kompensation der Störspannung und damit automatisches Abschalten des Verstärkers erfolgt. 2. Schaltungsanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei der Verstärker mit der Primärwicklung des Reduktionstransformators verbunden ist und die Sekun därwicklungen mit den Fernmeldesignaladern verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Eingang (El) des Ver stärkers über eine Serienschaltung aus Vorwiderstand (R1) und weiterem Widerstand (R2) mit der Pilotader verbunden ist, dass der Verbindungspunkt von Vorwiderstand (R1) und weiterem Widerstand (R2) mit einem Anschluss einer Serien schaltung gegensinnig geschalteter Zenerdioden (Z1, Z2) verbunden ist, dass der andere Anschluss der Serienschal tung sowohl mit dem zweiten Eingang (E2) des Verstärkers als auch mit der gemeinsamen Masseleitung verbunden ist, dass eine erste Steuerwicklung (set1) des Reduktionstrans formators einerseits mit dem Eingang einer Verstärkerab schalteinrichtung (VA) und andererseits mit dem Verbin dungspunkt von Vorwiderstand (R1) und weiterem Wider stand (R2) verbunden ist, dass der Ausgang der Verstärker abschalteinrichtung (VA) mit einem Steuereingang des Ver stärkers verbunden ist, dass eine zweite Steuerwicklung (St2) des Reduktionstransformators einerseits mit einem Übersteuerungssensor (ÜS) und andererseits mit der Pi lotader verbunden ist, dass dem übersteuerungssensor (üS) eine Einrichtung (es1) zugeordnet ist, mittels derer zwei Schalter (S1, S2) umschaltbar sind, dass der Zentral kontakt des ersten Schalters (S1) über eine Verstärkungs regelungsschaltung (VR) mit dem ersten Eingang (El) des Verstärkers verbunden ist, dass die beiden Umschaltkontakte des ersten Schalters (S1) an je eine der Steuerwicklungen (Stl, St2) des Reduktionstransformators angeschlossen sind und dass der zweite Schalter (S2) derart mit der Ein richtung zur Alarmgabe verbunden ist, dass bei übersteue rung Alarmabgabe erfolgt. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, dass die Verstärkungsregelschaltung aus einem Hilfs verstärker (HV) besteht, dessen Eingang an einen Wider stand (R3) angeschlossen ist, an dem die Restspannung abfällt, dass der Ausgang des Hilfsverstärkers (HV) mit einer Fotodiode (FD) verbunden ist und dass die Fotodiode (FD) mit einem Fotowiderstand (FW) optisch gekoppelt ist, der mit einem Steuereingang des Verstärkers verbunden ist.

Inventors: FORM, ERNST, ING. GRAD.
Applicants: ANT NACHRICHTENTECHNIK GMBH
Application year: 1982
Main classification: H04B15
IPC codes: H04B15, H03G3, H03F1