DE19651963C1

DE19651963C1 - Over-voltage detection method for subscriber line wires

Info

Publication number: DE19651963C1
Application number: DE1996151963
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl Ing Rappel; Frank Dipl Ing Filipiak
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1996-12-13
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 1998-03-26
Anticipated expiration: 2016-12-14

Abstract

The over-voltage detection method uses an over-voltage protection circuit which is (US) connected across the line wires (a,b) in front of the high-voltage (HV) stage (HV-SLIC) of the subscriber termination circuit. The circuit provides a low-ohmic connection to earth in response to an over-voltage above a given threshold. The switching of the thyristor within the over-voltage protection circuit between its high-ohmic and low-ohmic states in response to alternating over-voltages is used for determining the AC frequency.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Identifizierung wechselförmiger Überspannungen auf den Adern von Teilnehmer leitungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a method for identification alternating overvoltages on the wires of participants Lines according to the preamble of claim 1.

Es wird demnach von einer Konstellation ausgegangen, bei der eine Überspannungsschutzschaltung (siehe z. B. DE 43 26 596 A1) vorgesehen ist, die dem Schutz der Teilnehmeranschluß schaltung dient, in die vermittlungsstellenseitig eine Teil nehmerleitung mündet. Eine solche Überspannungsschutzschal tung legt bei Auftreten von Störspannungen auf der Teilneh merleitung, die einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten, die Teilnehmerleitungsadern niederohmig an Masse.A constellation is therefore assumed in which an overvoltage protection circuit (see e.g. DE 43 26 596 A1) is provided to protect the subscriber line circuit serves, in the exchange side a part subscriber line flows. Such a surge protection scarf If interference voltages occur on the device merleitung that exceed a predetermined threshold, the subscriber line wires with low resistance to ground.

In der Praxis kommen als Störungen, die einen solchen Über spannungsschutz zum Ansprechen bringen, Beeinflussungen durch Blitzeinschläge, induzierte Wechselströme sowie niederohmige Berührungen der Teilnehmerleitung mit Leitungen, die techni sche Wechselströme führen, also Leitungen des Stromversor gungsnetzes oder eines Fahrstromnetzes in Frage.In practice come as disorders that have such an over Make voltage protection respond, influences by Lightning strikes, induced alternating currents and low-resistance Touches of the subscriber line with lines that techni lead alternating currents, i.e. lines of the electricity supplier supply network or a traction current network in question.

Während es sich bei der Beeinflussung durch Blitzeinschläge um eine nur kurzzeitige Störung handelt, die keine weiteren Maßnahmen erfordert, bedeutet die niederohmige Berührung mit Leitungen des Stromnetzes oder des Fahrstromnetzes eine Stö rung, die eine Abtrennung der gestörten Leitung von der Teil nehmeranschlußschaltung sowie eine Signalisierung des Anlie gens gefährlicher Spannungen erfordert, damit das mit der Be hebung der Störung beauftragte Bedienungspersonal veranlaßt ist, sich entsprechend vorsichtig zu verhalten.While it is affected by lightning strikes is only a short-term malfunction, no other Requires action means low-resistance contact with Lines of the electricity network or the traction current network a fault tion that separates the faulty line from the part slave connection circuit and a signaling of the Anlie dangerous voltages required so that the Be operating personnel instructed to rectify the fault is to behave accordingly.

Es ist schon in der Patentanmeldung AKZ 196 51 964.0-31 vor geschlagen worden, die Überspannungsschutzschaltung als Indi kator für das Anliegen gefährlicher Fremdspannungen heran zu ziehen. Gemäß diesem Vorschlag wird nach einem erstmaligen Zünden der Überspannungsschutzschaltung diese wieder gelöscht und wenn es erneut zu einem Zünden kommt, das Anliegen einer gefährlichen Überspannung angenommen mit der Konsequenz der Abschaltung der betroffenen Teilnehmerleitung und einer Si gnalisierung des Vorliegens gefährlicher Spannungen an eine zentrale Stelle.It is already in the patent application AKZ 196 51 964.0-31 been struck, the surge protector as Indi for the application of dangerous external voltages pull. According to this proposal, after a first time Ignition of the overvoltage protection circuit deleted it again and if there is another ignition, the concern of one dangerous overvoltage adopted with the consequence of Shutdown of the subscriber line concerned and a Si signaling the presence of dangerous voltages to a central location.

Bei diesem Vorschlag wird unterstellt, daß es sich bei einer Störung, die sich als länger andauernd herausstellt, um eine Störung durch eine technische Wechselspannung handelt, die auf jeden Fall als gefährlich einzustufen ist.This proposal assumes that a Disorder that turns out to be a prolonged one Interference caused by a technical AC voltage that is definitely classified as dangerous.

Seitens der Betreiber von Fernmeldeanlagen wird jedoch häufig gefordert, daß zumindest eine Angabe über die Frequenz der Störspannung gemacht werden kann, um Rückschlüsse auf deren Gefährlichkeit ziehen zu können.On the part of the operator of telecommunications systems, however, is common requested that at least an indication of the frequency of the Interference voltage can be made to draw conclusions on their Being able to pull dangerousness.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren anzugeben, das die Identifizierung wechselförmiger Überspan nungen anhand deren Frequenz ermöglicht, ohne daß hierzu gro ßer Meßaufwand getrieben werden muß.The object of the invention is now a method to indicate the identification of alternate spans voltage based on their frequency allows without this ße measurement effort must be driven.

Diese Aufgabe wird mit Hilfe der im Kennzeichen des Patentan spruches 1 angegebenen Verfahrensmerkmalen gelöst.This task is accomplished with the help of the characteristics of the patent Proceed 1 specified process features solved.

Demnach wird erfindungsgemäß aus Wechseln der Überspannungs schutzschaltung zwischen gezündetem niederohmigem und ge löschtem hochohmigem Zustand, die durch Anliegen von wechsel förmigen Überspannungen zustande kommen, eine solche Frequenz bestimmung der Überspannungen vorgenommen.Accordingly, according to the invention, changes in the overvoltage protection circuit between ignited low-resistance and ge cleared high-resistance state caused by change shaped surges, such a frequency determination of the overvoltages.

Es erübrigt sich also, ein gesondertes Meßgerät zuzuschalten, was auch deswegen von besonderem Vorteil ist, weil das Erken nen gefährlicher Überspannungen sehr schnell erfolgen und da mit die erforderliche Abtrennung der betroffenen Teilnehmer leitung von ihrer Teilnehmeranschlußschaltung vorgenommen werden kann, bevor es zu einer Beschädigung von Bauelementen der Teilnehmerschaltung kommt.So there is no need to switch on a separate measuring device, which is also of particular advantage because knowing dangerous overvoltages occur very quickly and there with the necessary separation of the participants concerned made by their subscriber line circuit can be before damage to components the subscriber circuit comes.

In Fällen, in denen außer der Überspannungsschutzschaltung weitere Schutzelemente in Form von in die Leitungsadern der Teilnehmerleitung eingefügten Sicherungen vorgesehen sind, die bei übergroßen Strombelastungen auslösen und dann ersetzt werden müssen, verhindert das schnelle Erkennen der Überspan nungen durch das erfindungsgemäße Verfahren und eine dement sprechend schnelle Abschaltung in den allermeisten Fällen, daß es zu einem solchen Durchbrennen kommt, so daß der Repa raturaufwand bei der Beseitigung der Folgen des Auftretens solcher Überspannungen reduziert wird.In cases where except the surge protection circuit further protective elements in the form of in the line wires Fuse inserted into the subscriber line are provided, which trigger at excessive current loads and then replace them must prevent the rapid detection of the span tion by the inventive method and a demented very fast shutdown in most cases, that there is such a blow, so that the Repa repair costs in eliminating the consequences of the occurrence such surges is reduced.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen angegeben.Further embodiments of the invention are in the Unteran sayings.

Gemäß Patentanspruch 2 erfolgt die erwähnte Frequenzbestim mung aus den ermittelten Zeit spannen zwischen aufeinanderfol genden Übergängen der Überspannungsschutzschaltung zwischen ihren beiden Leitfähigkeitszuständen.According to claim 2, the frequency determination mentioned From the determined time span between successive transitions of the surge protection circuit between their two conductivity states.

Wenn es sich bei den Überspannungen um sinusförmige Spannun gen handelt, was in der Praxis fast immer der Fall ist, wird bei einer Ausführungsform gemäß Patentanspruch 3 aus den festgelegten Schwellwerten für den Übergang der Überspan nungsschutzschaltung in den niederohmigen und in den hoch ohmigen Zustand und aus der ermittelten Zeit zwischen den beiden Übergängen zusätzlich zu der Frequenz noch die Ampli tude der Überspannungen ermittelt, womit bei geringem Aufwand weitergehenden Forderungen der Fernmeldebetreiber bezüglich der Kennzeichnung von Störspannungen Rechnung getragen werden kann.If the overvoltages are sinusoidal voltages act, which is almost always the case in practice in an embodiment according to claim 3 from the defined thresholds for the transition of the span Protection circuit in the low-resistance and high ohmic state and from the determined time between the the two transitions, in addition to the frequency, the ampli tude of the overvoltages determined, with little effort further demands of the telecommunications operator regarding the labeling of interference voltages are taken into account can.

In vielen Anwendungsfällen sind die Teilnehmeranschlußschal tungen so geartet, daß sie im Falle des Zündens einer Über spannungsschutzschaltung, wodurch eine niederohmige Verbin dung der Teilnehmerleitungen nach Masse hergestellt wird, ei nen erhöhten Strom in die Teilnehmerleitung treiben, der so groß ist, daß das Überspannungsschutzelement auch bei einem Durchgang der anliegenden störenden Wechselspannung durch den Nullpunkt nicht mehr erlöschen kann. Um auch in diesen Fällen auf die erfindungsgemäße Weise eine Frequenzbestimmung für die anliegende Überspannung vornehmen zu können, wird bei ei ner anderen Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 4 die von einer Überspannung betroffene Teilnehmeranschlußschaltung oder sofern die Überspannungsschutzschaltung gruppenindividu ell für mehrere Teilnehmeranschlußschaltungen vorgesehen ist, die ganze Gruppe von Teilnehmeranschlußschaltungen beim An sprechen der Überspannungsschutzschaltung in einen inaktiven Zustand versetzt, in der kein Strom mehr an eine Teilnehmer leitung geliefert wird.In many applications, the subscriber connection scarf in such a way that in the event of ignition of an over voltage protection circuit, creating a low-resistance connection the subscriber lines are manufactured according to mass, ei drive an increased current into the subscriber line, that way is great that the surge protector even with one Passage of the interfering AC voltage through the Zero point can no longer go out. To even in these cases a frequency determination for To be able to carry out the applied overvoltage is at ei ner another embodiment of the invention according to claim 4 subscriber line circuit affected by an overvoltage or if the surge protection circuit is group-specific is provided for several subscriber line circuits, the whole group of subscriber line circuits at the An speak of the surge protection circuit in an inactive State shifted in which no more electricity to a participant line is delivered.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spiels unter Bezugnahme auf eine Zeichnung noch näher erläu tert.The invention will now be described by way of an embodiment game explained with reference to a drawing tert.

In der Zeichnung ist der im Zusammenhang mit dem erfindungs gemäßen Verfahren interessierende Teil des Anschlußbereichs einer Fernsprechvermittlungsstelle für den Anschluß eines analogen Fernsprechteilnehmers angedeutet.In the drawing is the fiction in connection with the part of the connection area of interest according to the method a central office for the connection of a analog telephone subscriber indicated.

Das hier nicht dargestellte Teilnehmerendgerät eines solchen Teilnehmers ist über eine die Adern a und b aufweisende Teil nehmerleitung TL an eine Teilnehmeranschlußschaltung ange schlossen, die die Schnittstelle zwischen der analogen Teil nehmerleitung und der digitalen Umgebung der Vermittlungs stelle darstellt. Die Teilnehmeranschlußschaltung ist hier in einen teilnehmerseitigen Hochvoltteil HV-SLIC und einen die sem nachgeschalteten vermittlungsstellenseitigen Niedervolt teil NV-SLIC gegliedert. The subscriber terminal of such a not shown here Participant is over a part having the wires a and b subscriber line TL to a subscriber line circuit concluded that the interface between the analog part subscriber line and the digital environment of the exchange job represents. The subscriber line circuit is here in a high-voltage part HV-SLIC on the subscriber side and a die This downstream low-voltage exchange partially structured NV-SLIC.

Die Ausgänge des Niedervoltteils führen in nicht näher darge stellter Weise zum Koppelfeld der Vermittlungsstelle.The outputs of the low-voltage part do not lead to Darge to the switching matrix of the exchange.

An den teilnehmerseitigen Eingängen des Hochvoltteils HV-SLIC der Teilnehmeranschlußschaltung ist eine Überspannungsschutz schaltung US angeschlossen, die beispielsweise aus einem Thy ristor besteht, der sich normalerweise im hochohmigen Leitfä higkeitszustand befindet und bei Auftreten von Störspannungen auf den Adern a und b der Teilnehmeranschlußleitung, die ei nen bestimmten Schwellwert überschreiten, zündet und dann ei nen niederohmigen Ableitpfad gegen Masse bildet, so daß die Störspannung keinen schädigenden Einfluß auf den Hochvoltteil HV-SLIC ausüben können. Zusätzlich zu der Überspannungs schutzschaltung können noch Sicherungselemente SE vorgesehen sein, die bisher in Form von in den Adern der Teilnehmerlei tung liegenden Sicherungswiderständen ausgebildet waren, die bei einem dauernden Anliegen von Überspannungen an der Teil nehmerleitung zerstört wurden. Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es genügen, solche Sicherungselemente in Form einfacher der Strombegrenzung dienender Widerstände vorzuse hen.At the entrances of the HV-SLIC high-voltage part on the subscriber side the subscriber line circuit is an overvoltage protection circuit US connected, for example from a Thy ristor exists, which is normally in the high-resistance guide condition and when interference voltages occur on wires a and b of the local loop, the egg exceed a certain threshold, ignite and then egg forms a low-resistance discharge path to ground, so that the Interference voltage has no damaging influence on the high-voltage part Can exercise HV-SLIC. In addition to the surge protection circuit can still provide fuse elements SE be so far in the form of in the veins of the participants Fuse resistances were formed, the in the event of overvoltages on the part subscriber line were destroyed. Because of the invention The procedure may be sufficient to form such securing elements easier to use current limiting resistors hen.

Die Figur zeigt ferner eine Relaisschaltung RS, mit deren Hilfe die Adern der Teilnehmeranschlußleitung TL von der Teilnehmeranschlußschaltung abgetrennt werden können.The figure also shows a relay circuit RS, with the Help the wires of the subscriber line TL from the Subscriber circuit can be disconnected.

Schließlich ist in der Figur noch eine Steuerungsschaltung ST angedeutet, die unter anderem Aufgaben im Zusammenhang mit der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erfüllen hat.Finally, there is a control circuit ST in the figure hinted at, among other things, tasks related to to carry out the implementation of the method according to the invention Has.

Sofern die Teilnehmeranschlußleitung von einem Blitzeinschlag betroffen wird, spricht zwar die Überspannungsschutzschaltung US an, es ergeben sich jedoch keine weiteren Konsequenzen. Wegen des geringen Energieinhalts wird es nicht zu einem Durchbrennen der Sicherungselemente kommen, sofern solche überhaupt in Form von Sicherungen realisiert sind und da die Beeinflussung nur kurzdauernd ist, kann auch die Überspan nungsschutzschaltung wieder in ihren hochohmigen Zustand zu rückfallen. Voraussetzung hierfür ist, daß die Teilnehmeran schlußschaltung im Falle des niederohmigen Erdschlusses durch die Überspannungsschutzschaltung nicht dauernd einen so hohen Strom in die Teilnehmerleitung zu treiben versucht, daß der Thyristor der Überspannungsschutzschaltung permanent im ge zündeten Zustand verbleibt. Gemäß der für diesen Fall vorge sehenen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens veranlaßt die Überspannungsschutzschaltung US über die Steuerung ST im Falle eines Ansprechens, daß der Hochvoltteil HV-SLIC der Teilnehmeranschlußschaltung, der diesen Strom liefern möchte, vorübergehend in den inaktiven Zustand versetzt wird.Unless the subscriber line is struck by lightning is affected, the overvoltage protection circuit speaks US, but there are no further consequences. Because of the low energy content, it does not become one Blowing the fuse elements come, if any are actually implemented in the form of fuses and since that Influencing is short-lived, the over-span can also protection circuit in its high-resistance state relapse. The prerequisite for this is that the participants closing circuit in the case of a low-resistance earth fault the overvoltage protection circuit does not constantly have such a high one Tried to drive current into the subscriber line that the Surge protection circuit thyristor permanently in ge ignited state remains. According to the pre for this case see variant of the inventive method causes the overvoltage protection circuit US via the control ST in In the event of a response that the high-voltage part HV-SLIC the Subscriber circuit that wants to deliver this current is temporarily put in the inactive state.

Kommt es jedoch zu einer Berührung mit Leitungen des Strom versorgungsnetzes oder des Fahrstromnetzes, also Netzen, die technische Wechselströme von 16 2/3 bzw. 50 oder 60 Hz führen und die mit Amplituden in gefährlicher Höhe auftreten, dann wird unter der genannten Voraussetzung der Inaktivierungs schaltung des Hochvoltteils HV-SLIC beim Ansprechen der Über spannungsschutzschaltung US der Thyristor der Überwachungs schaltung mit der Frequenz der Überspannung zwischen seinem leitenden und seinem Sperrzustand hin- und herschalten.However, there is contact with lines of electricity supply network or the traction current network, i.e. networks that lead technical alternating currents of 16 2/3 or 50 or 60 Hz and that occur at dangerous levels with amplitudes, then is subject to the stated inactivation Switching of the high-voltage part HV-SLIC when the over voltage protection circuit US the thyristor of the monitoring circuit with the frequency of the overvoltage between his conductive and its lock state back and forth.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Zeit spannen zwischen aufeinanderfolgenden Übergängen der Über spannungsschutzschaltung zwischen den beiden Leitfähigkeits zuständen über die Zeitdauer mehrerer Perioden solcher Stör spannungen erfaßt und daraus unter Mitwirkung der Steuer schaltung ST die Frequenz der störenden anliegenden wechsel förmigen Überspannung ermittelt. Wenn diese Frequenz mit der jenigen einer der erwähnten technischen Wechselspannungen übereinstimmt, bedeutet dies, daß es sich um eine gefährliche Überspannung handelt, was einerseits dazu führt, daß ein Steuersignal an die Relaisschaltung RS geliefert wird, so daß diese eine Abtrennung der Teilnehmerleitung von den Eingängen des Hochvoltteils HV-SLIC bewirkt und zum anderen an eine zentrale Stelle das Vorliegen einer gefährlichen Überspannung signalisiert wird. Mit der Behebung der Störung beauftragtes Bedienungspersonal kann sich dann entsprechend vorsichtig verhalten.According to the inventive method, the time span between successive transitions of the over voltage protection circuit between the two conductivity conditions over the period of several periods of such sturgeon tensions recorded and with the participation of the tax circuit ST the frequency of the disturbing pending changes shaped surge. If this frequency with the one of the technical AC voltages mentioned matches, it means that it is a dangerous Overvoltage acts, which on the one hand leads to a Control signal is supplied to the relay circuit RS, so that this a separation of the subscriber line from the inputs of the high-voltage part HV-SLIC and on the other to one central point the presence of a dangerous surge is signaled. Commissioned to remedy the fault Operating personnel can then be careful accordingly behavior.

Über die Angabe hinaus, welche Frequenz die Störspannung hat, kann dann, wenn es sich um eine sinusförmige Spannung han delt, was in der Praxis eigentlich immer der Fall sein wird, aus den vorgegebenen bekannten Ansprechwerten für das Zünden und Löschen der Überspannungsschutzschaltung sowie den Zeit abständen zwischen dem Zündzeitpunkt und dem Löschzeitpunkt darüber hinaus auch die Amplitude der Störspannung ermittelt und als weitere Information über die Störspannung zur Verfü gung gestellt werden.In addition to specifying the frequency of the interference voltage, can, if it is a sinusoidal voltage del, which will actually always be the case in practice, from the specified known response values for ignition and clearing the surge protection circuit as well as the time distances between the ignition point and the extinguishing point the amplitude of the interference voltage is also determined and available as further information about the interference voltage be made available.

Die erwähnte Abschaltung der Teilnehmerleitung von der Teil nehmeranschlußschaltung durch die Relaisschaltung RS erfolgt zweckmäßigerweise zum Zeitpunkt des Löschens der Überspan nungsschutzschaltung, der nahezu mit dem Stromnulldurchgang der Störspannung identisch ist, so daß die Kontakte der Re laisschaltung RS möglichst wenig belastet werden.The aforementioned disconnection of the subscriber line from the part slave connection circuit is carried out by the relay circuit RS expediently at the time of deletion of the span Protection circuit that almost with the current zero crossing the interference voltage is identical, so that the contacts of the Re relay circuit RS can be loaded as little as possible.

Da das Erkennen gefährlicher Überspannungen durch das erfin dungsgemäße Verfahren sehr schnell erfolgen kann, ist es auch möglich, die Abschaltung der Teilnehmeranschlußschaltung durch die Relaisschaltung RS so frühzeitig vorzunehmen, daß eventuell in Form von Sicherungswiderständen vorgesehene Si cherungselemente SE in den meisten praktisch vorkommenden Fällen nicht durchbrennen werden.Because the detection of dangerous overvoltages by the inventor process according to the invention can be carried out very quickly, it is also possible to switch off the subscriber line circuit by the relay circuit RS so early that Si possibly provided in the form of fuse resistors hedging elements SE in most practically occurring Cases will not blow.

Claims

1. A method for identifying alternating overvoltages on the wires (a, b) of subscriber lines (TL) via which subscriber terminals are connected to a subscriber exchange circuit (HV-SLIC / NV-SLIC) of a telecommunications exchange, with an overvoltage protection circuit (US), the device in the event of overvoltages on the subscriber line, which exceed a predetermined threshold value, connects the subscriber line wires to ground with low resistance, is used as an indicator for the occurrence of overvoltages, characterized in that a change in the overvoltage protection circuit occurring due to the presence of such alternating overvoltages (US) between ignited low-resistance and extinguished high-resistance state is used for a frequency determination.

2. The method according to claim 1, characterized in net that the frequency determination from the determined time span between successive transitions of the over voltage protection circuit (US) between their two guidelines conditions.

3. The method according to claim 1, characterized in net that under the assumption of occurrence sinusoidal overvoltages from the defined thresholds for the Transition of the overvoltage protection circuit to the Niederohmi conditions and the high-resistance state and from the determined time the amplitude of the overvoltage between the two transitions gene is determined.

4. The method according to any one of the preceding claims characterized in that at subscriber line circuits (HV-SLIC / NV-SLIC) based on their function the subscriber supply during a transition of the overvoltage protection circuit (US) in the low-resistance state via the Switching distance of the surge protection circuit a current would flow to mass, a return of the same prevented in the high-resistance state, when a transition Overvoltage protection circuit in the low-resistance state relevant subscriber line circuit (HV-SLIC) or at group-specific surge protection circuits the be meeting group of subscriber line circuits in one inactive state.

5. The method according to any one of the preceding claims characterized in that when the An a dangerous alternating overvoltage as Cause of Surge Protection Circuit (US) Response the subscriber line (TL) at the time of a zero crossing the alternating surge from the subscriber line circuit (HV-SLIC) is galvanically isolated.