DD229812A1

DD229812A1 - Verfahren zur frueherkennung des versagens von leistungsschaltern

Info

Publication number: DD229812A1
Application number: DD26384084A
Authority: DD
Inventors: Lutz Winkler; Manfred Ulrich; Detlef Hoffmann; Alfred Scholz
Original assignee: Liebknecht Transformat
Priority date: 1984-06-06
Filing date: 1984-06-06
Publication date: 1985-11-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Frueherkennung des Versagens von Leistungsschaltern. Durch die Erfindung soll erreicht werden, dass nach einer vollzogenen Schalthandlung eine Aussage ueber den Betriebszustand von Leistungsschaltern getroffen, bzw. beim Ueberschreiten von Grenzparametern waehrend eines "Aus"-Schaltvorganges durch Ueberwachung des Leistungsschalters gesichert wird, dass dieser freigeschaltet wird. Gemaess der Erfindung wird dieses durch ein Verfahren erreicht, bei dem waehrend der Abschaltung eines Netzfehlers durch den Leistungsschalter die digitale Weg-Zeit-Kennlinie des Leistungsschalters aufgenommen und ueber das Lichtleitkabel in den Rechner eingegeben wird und dass parallel dazu eine zweite Messwerterfassung durch die Netzfehleranalyse erfolgt, deren Messwerte ebenfalls dem Rechner zugefuehrt werden, in dem n-digitale Weg-Zeit-Kennlinien des einwandfrei funktionierenden Leistungsschalters gespeichert sind und in dem ein Soll-Ist-Vergleich mit der aufgenommenen digitalen Weg-Zeit-Kennlinie des Leistungsschalters erfolgt, derart, dass in Abhaengigkeit von drei Toleranzbereichen eine Meldung bzw. ein "Aus"-Impuls erfolgt. Fig. 3

Description

Berlin, dan 18. TRO 4737

Mai 1984

Anmelder:

YEB Transformatorenwerk

"Karl Liebknecht"

Patentabteilung

1160 Berlin-Ober schöneweide

WilheIminenhofstraße 83-85

Titel der Erfindung

Verfahren zur Früherkennung des Versagens von !leistungsschalter η

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Früherkennung des Vers agens von Leistungsschaltern, bei dem bei geringen Abweichungen vom Verlauf des Schaltvorganges ein Warnsignal bzw» beim Überschreiten von Grenzparametern ein "Aus" - Impuls dem übergeordneten Leistungsschalter zugeführt wird, damit der defekte Leistungsschalter freigeschaltet werden kann»

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Forderung nach ständiger Erhöhung der Sicherheit von elektrischen Schaltanlagen führt zwangsläufig auch zu der Forderung nach einer möglichst umfassenden Information über den Schaltzustand der eingesetzten Schaltgeräte, insbesondere der Leistungsschalter· Um die Schaltzustände "Aus" bzw. "Ein" beispielsweise von Leistungsschaltern zu erfassen, kommen bei diesen Meldeschalter zur Anwendung, die in den verschiedensten Ausführungen bekannt sindo

— P —

Ein wesentlicher Nachteil dieser Heldeschalter besteht jedoch darin, daß nur bedingt Augenblicks zustände des Leistungsschalters erfaßt v/erden. Da die I.Ieideschalter in der Regel sich auf Erdpotential befinden, kommt als weiterer Nachteil hinzu, daß direkte Informationen über den Schaltzustand in der Schaltkammer nicht vorliegen«) Im Rahmen der Weiterentwicklung hat es daher auch nicht an Lösungen gefehlt, durch die der Betriebszustand elektrischer Schaltgeräte überwacht werden soll. So soll gemäß der DD-PS 89153, H 01 H, 9/16 -s.a. DD-PS 87850, H 01 H, 9/15 - eine umfassende Anzahl von Signalen sowohl auf Mittelspannungspotential als auch auf Erdpotential über UND - bzw. ODER-Glieder verknüpft werden, die dann zu einem zentralen Schaltstellungsanzeiger weitergeführt werden. Während in der DE-AS 2115509, H 02 H, 3/04 eine Schaltungsanordnung zur Überwachung des Betriebszustandes elektrischer Anlagen beschrieben wird, die ein umfassendes System zur Erfassung von Störpegeln in Schaltanlagen ebenfalls über UiTD - bzw. ODER-Verknüpfungen darstellt, die zu einer Meldung führen, ist durch die DE-AS 1498173 G 08 G, 21/00 eine Digital-Positionsmeßeinrichtung zum Iv'essen der Verstellung eines beweglichen Teiles in bezug auf einen feststehenden Teil mit . einem internen Zähler bekannt, dessen in Analogform umgesetzter Digitalinhalt fortlaufend mit einer die Ist-Position des beweglichen Teiles darstellenden Analoggröße verglichen wird, um einen Fehler zu signalisieren= Schließlich ist nach der DD-PS 133872, G 08 C, 17/00 auch schon eine Einrichtung zur Erfassung und Übertragung der SchaltStellungsmeldung bekannt, bei der unter Verwendung von auf Hochspannungspotential vorgesehenen Blenden deren Lichtimpulse bei der Schaltbewegung über Lichtleitkabel zu einer Sammelstelle geführt werden, um dort einen Aufschluß über die erfolgte Schaltung zu geben, d. ho eine Information darüber, bis zu welcher Stellung sich die Schaltstange bewegt hat.

_ 3 —

Allen diesen Verfahren und Einrichtungen haftet jedoch der Nachteil an, daß sie nicht geeignet sind, eine Aussage über den Betriebszustand von Leistungsschaltern zu liefern. Das aber bedeutet, daß ein am Anfang noch kleiner Fehler innerhalb des Leistungsschalters sich im Laufe mehrerer Schalthandlungen bis zur Schaltunfähigkeit des Leistungsschalters ausweiten kann, da er nicht erfaßt wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, nach einer vollzogenen Schalthandlung eine Aussage über den Betriebszustand von Leistungsschaltern zu treffen, so daß eine Ausweitung von einem am Anfang noch kleinen Fehler innerhalb des Leistungsschalter s bis zur Schaltunfähigkeit des Leistungsschalters vermieden wird, bzw. beim Überschreiten von Grenzparametern während eines "Aus"-Schaltvorganges durch. Überwachung des Leistungsschalters zu sichern, daß dieser freigeschaltet wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe augrunde, ein Verfahren zur Früherkennung des Versagens von Leistungsschaltern zu schaffen, bei dem bei geringen Abweichungen vom Verlauf des SchaltVorganges das Wartungspersonal automatisch informiert wird über den gerade noch funktionierenden Leistungsschalter, so daß er übergeordnet freigeschaltet und revidiert werden kann, bzw. bei dem beim "Überschreiten von Grenzparametern dem übergeordneten Leistungsschalter ein "Aus"-Impuls zugeführt wird, so daß der defelite Leistungsschalter freigeschaltet wird·

Erfindungsgemäß wird dieses dadurch erreicht, daß während der Abschaltung eines Netzfehlers durch den Leistungsschalter die digitale Wege-Zeit-Kennlinie des Verlaufes des tatsächlichen Ausschaltvorganges des Leistungsschalters aufgenommen und über das Lichtleitkabel der Sekundärtechnik in den Rechner eingegeben wird und daß parallel zur Abschaltung des Netzfehlers eine zweite Meßwerterfassung durch die an sich bekannte Netzfehleranalyse erfolgt und die dabei gewonneneη^ Meßwerte ebenfalls dem Rechner zugeführt werden, in dem durch Analyse der Meßwerte der Netzfehler ermittelt wird, wobei n-Netzfehlervarianten genau η-digitalen Weg-Zeit-Kennlinien des einwandfrei funktionierenden Leistungsschalters entsprechen, die im Rechner gespeichert, in Abhängigkeit vom jeweiligen Netzfehler abgerufen und mit der während der Abschaltung des Netzfehlers aufgenommenen digitalen Weg-Zeit-Kennlinie des Leistungsschalters über einen Soll-Ist-Vergleich nach einem Vergleichsprogramm ausgewertet werden, derart, daß in Abhängigkeit von der Größe eines Toleranzbereiches /A₁ X_x. ; Z\xp5^^x3> ^ⁿ &^em ^sich die Spannungsimpulse befinden, eine Meldung über die erfolgreiche'Abschaltung, über die noch erfolgreiche Abschaltung, die mit der Auslösung eines Warnsignales verbunden wird, oder aber über die nicht erfolgreiche Abschaltung, bei der ein "Aus"-Impuls vom Rechner an den übergeordneten Leistungsschalter erfolgt, vorgenommen wird·

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird bei diesem Verfahren die jeweilige dem Verlauf des tatsächlichen "Aus"-Schaltvorganges des Leistungsschalters entsprechende digitale Weg-Zeit-Kennlinie durch die Anordnung von Wiegand-Modulen entlang der Schaltstange des Leistungsschalters aufgenommen, deren Kern gegenüber .der Schale in der "Ein"-Schaltstellung des Leistungsschalters durch einen jedem Wiegand-Iüodul zugeordneten Rückstellmagneten entee-

gengesetzt magnet is is rl; wird. Durch einen in der Schalt— stange "befindlichen Setzmagneten, dessen magnetis die Feldstärke größer ist als die eines ,jeden Ruckstellmagneten, wird beim Vorbeibewegen des Setzmagneten an den Y/iegand-Modulen eine gleichsinnige Llagnetisierung des Kernes in Richtung der Schale der V/iegand-i-.Iodule nacheinander vorgenommen, so daß die Sensorspulen der Wiegand-Module einen Spannungsimpuls abgeben, der in einem optischen Sender in einen Lichtimpuls umgewandelt, danach über das Lichtleitkabel einem Empfänger zugeleitet und nachdem er dort wieder in einen Spannungsimpuls umgewandelt wird, dem Rechner zugeführt wird.

Demgegenüber kann bei diesem Verfahren die Hetsfehieranalyse durch !dessen von Strom und Spannung durch den bereits in der elektrischen Schaltanlage vorhandenen Distanzschutz vorgenommen werden.

Schließlich werden vorteilhaft die im Rechner gespeicherten η-digitalen 7ieg-Zeit-Sennlinien des einwandfrei funktionierenden Leistungsschalter vor Inbetriebnahme des Leistungsschalters im Plochleistungsprüffeld aufgenommen und danach entsprechend codiert im Rechner gespeichert.

Au s f ühru HiTS b e i s "oi e 1

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeisen:

Fig. 1: eine Anordnung zur prellfreien Lies sung der digitalen Weg-Zeit-Eennlinie eines Leistungsschalters,

Fig. 2: die mit der Anordnung nach Fig. 1 erzeugten und aufgenommenen Spannungsimpulse während des "Aus"-Schaltvorganges,

3?ig« 3" ein Schaltbild zur .rrüherkennun" des Versacsns von Leistungsschaltern,

Flg. 45 e

-ο« '· -inen Ausschnitt der aufgenommenen Spannungsimpulse der Soll-7.^reg-Zeit-Kennlinie in Gegenüberstellung mit einem Ausschnitt der Spannungsimpulse der Jst-7/eg-Zeit-Kennlinie für die drei •Toleranzbereiche ^ x, ; Δ y ' > -²^ ^ro. ·

G-emä.3 Fig. 1 erfolgt die prellfreie Lies sung der digitalen weg-Zeit-Kennlinie in der 2chaltkaramer des Leistungsschalters, der sich in der gezeigten Darstellung in der "lin"-3chaltstellung befindet, indem entlang der Bewegung der Schaltstange 1 bei einem "Aus"-Schaltvorgang neben der Schaltstange 1 n-V7iegand-Module 2 mit den zugehörigen Sensorspulen und Rückstellmagneten angeordnet sind. Dabei ist der Kern der 7/iegand-I.Iodule 2 bedingt durch die Rückstellmagnete entgegengesetzt magnetisiert wie die Schale. Am Ende der Schaltstange 1 ist ein Setzmagnet 3 vorgesehen, dessen magnetische Feldstärke grosser ist als die eines Rückstellmagneten. Wird hiervon ausgehend ein "Aus"-Schaltvorgang des Leistungsschalters vorgenommen, so bewegt sich die Schaltstange 1 mit dem Setzmagneten 3 an den Wiegand-LIodulen 2 vorbei und bewirkt eine plötzliche gleichsinnige Magnetisierung des Kernes in Richtung der Schale eines jeden Wiegand-Hodules 2 nacheinander, wodurch in den Sensorspulen eines jeden Wiegand-Modules 2 jeweils ein Spannungsimpuls erzeugt wird, der durch einen auf Hochspannungspotential befindlichen-Sender 4- in einen Lichtimpuls umgewandelt und danach über ein Lichtleitkabel 5 einem Empfänger 6 zugeleitet wird, in dem der Lichtimpuls wieder zurück in ein Spannungssignal gewandelt wird. Die 'dabei entstehenden n-3pannungsimpulse, die in. Fig. 2 für den ^;tAu.s^T!- Schaltvorgang über die entsprechende Zeit t _o dargestellt sind und zwar charakterisiert durch die Vierte t. ;

t„ und y, wobei ΐ· die Impulszeit, t„ die Aus impuls zeit

Cl* — el

und ν das Tastverhältnis ist, sind ein Maß für den Weg-Zeit-Verlauf des Leistungsschalters; woraus folgt, daß

s = f (v) bzw. s = f (t ) ist, da ν = s- und t. = const

°a sowie s der Weg der Schaltstange ist; und werden einem aus Fig. 3 ersichtlichen Rechner 7 eingegeben. Wie die Fig. 3 zeigt, erfolgt parallel zur Aufnahme der digitalen Weg-Zeit-Kennlinie der Leistungsschalter 8 während der Abschaltung eines Netzfehlers durch den digitalen Weg-Zeit-Geber 9 eine zweite Meßwerterfassung, die Hetzfehleranalyse 10 durch den Distanzschutz. Dabei werden Strom und Spannung im Kurzschlußfall gemessen, über einen AD-Wandler digitalisiert und in der Baugruppe Modulator, in die ein optischer Sender integriert ist, über eine Multiplexhierachie aufbereitet, was jedoch nicht weiter dargestellt ist. Die Aufbereitung erfolgt so, daß es möglich ist, die Meßwerte sequentiell pulscodmoduliert als Datenblock zu übertragen.

In· der Baugruppe Digitaleingabe mit seriellem optischen Eingang werden die optischen Signale wieder in elektrische gewandelt, was ebenfalls nicht weiter dargestellt ist und anschließend vom Rechner 7 übernommen. In diesem erfolgt nach einem vorgegebenen Programm die Analyse der Meßwerte, wodurch der Netzfehler ermittelt v/ird. Dabei entsprechen n-Netzfehlervarianten genau η-digitalen Weg-Zeit-Kennlinien des einwandfrei funktionierenden Leistungsschalters, die vor Inbetriebnahme der Leistungsschalter 8 im Hochleistungsprüffeld aufgenommen und danach entsprechend codiert im Rechner 7 gespeichert werden· Nach Ermittlung des Netzfehlers im Rechner 7 und Abruf der diesem Netzfehler zugehörigen Soll-Weg-Zeit-Kennlinie wird die durch den digitalen Weg-Zeit-Geber 9 aufgenommene Weg-Zeit-Kennlinie der Leistungsschalter 8 mit der abgerufenen Soll-Weg-Zeit-Kennlinie -s.a. Jig. 4 - nach drei Kriterien verglichen.

Befinden sich die Spannungsimpulse im Toleranzbereich Δ^) so ist die Abschaltung erfolgreich und es erfolgt kein Signale Liegen die Spannungsimpulse bereits im Toleranzbereich /\ Xp, so ist die Abschaltung zwar auch noch erfolgreich, aber es wird bereits darauf hingedeutet, daß im Leistungsschalter mechanische Mängel vorliegen, so daß ein entsprechendes Warnsignal 11 erfolgt. Befinden sich jedoch die Spannungsimpulse im Toleranzbereich Z\ x,, so ist davon auszugehen, daß die Abschaltung nicht erfolgreich wird. Der Rechner 7 gibt daher sofort einen "Aus"-Impuls 12 an die übergeordneten Leistungsschalter 13, so dai3 der defekte Leistungsschalter freigeschaltet wird.

Claims

Srfi ndungsansprucn

Verfahren zur Früherkennung des Versagens von Leistungsschaltern, bei dem "bei geringen Abweichungen vom Verlauf des Schaitvorganges ein Warnsignal ausgelöst bzw. beim 'Überschreiten von Grenzpar ame tern ein "Aus "-Impuls dem übergeordneten Leistungsschalter zugeführt wird, damit der defekte Leistungsschalter freigeschaltet werden kann, gekennzeichnet dadurch, daß während der Abschaltung eines Ketzfehlers durch den Leistungsschalter die digitale Weg-Zeit-Kennlinie des Verlaufes des tatsächlichen "Aus"-Schaltvorganges des Leistungsschalters aufgenommen und über das Lichtleitkabel der Sekundärtechnik in den Rechner eingegeben wird und daß parallel zur Abschaltung des Netzfehlers eine zweite Lleßwerterfassung durch die an sich bekannte Netzfehleranalyse erfolgt und die dabei gewonnenen Meßwerte ebenfalls dem Rechner zugeführt werden, in dem durch Analyse der ließwerte der Netzfehler ermittelt wird, wobei n-l\^Tetzfehlervarianten genau η-digitalen Weg-Zeit-Kennlinien des einwandfrei funktionierenden Leistungsschalters entsprechen, die im Rechner gespeichert, in Abhängigkeit vom jeweiligen Netzfehler abgerufen und mit der während der Abschaltung des Netzfehlers aufgenommenen digitalen Weg-Zeit-Kennlinie des Leistungsschalters über einen Soll-Ist-Vergleich nach einem Vergleichsprogramm ausgev/ertet werden, derart, daß in Abhängigkeit von der Größe eines Toleranzbereiches Λ. x* ; Λ Xp ; Λ x-,, in dem sich die Spannungsimpulse befinden, eine Meldung über die erfolgreiche Abschaltung, über die noch erfolgreiche Abschaltung, die mit der Auslösung eines Warnsignales verbunden wird, oder aber über die nicht erfolgreiche Abschaltung, bei der ein "Aus"-Impuls vom Rechner an den übergeordneten Leistungsschalter erfolgt, vorgenommen wird.

Verfahren nach Funkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die jeweilige dem Verlauf des tatsächlichen Ausschaltvorganges des Leistungsschalters entsprechende digitale Weg-Zeit-Kennlinie durch die Anordnung von Wiegand-Modulen entlang der Schaltstange des Leistungsschalters aufgenommen wird, deren Kern gegenüber der Schale in der "Sin"-Schaltstellung des Leistungsschalters durch einen jedem Wiegand-Modul zugeordneten Rückstellmagneten entgegengesetzt magnetisiert wird, und daß durch einen in der Schaltstange befindlichen Setzmagneten, dessen magnetische Feldstärke größer ist als die eines jeden Rückstellmagneten, beim Vorbeibewegen des Setzmagneten an den Wiegand-Modulen eine gleichsinnige Magnetisierung des Kernes in Richtung der Schale der Wiegand-Liodule nacheinander vorgenommen wird, so daß die Sensorspulen der Wiegand-Liodule einen Spannungsimpuls abgeben, der in einem optischen Sender in einen Lichtimpuls umgewandelt, danach über das Lichtleitkabel einem Empfänger zugeleitet und nachdem er dort wieder in einen Spannungsimpuls umgewandelt wird, dem Rechner zugeführt wird.

Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Netzfehleranalyse durch Messen von Strom und Spannung durch den Distanzschutz der elektrischen Schaltanlage vorgenommen wird·

Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die im Rechner gespeicherten n-=digitalen Weg-Zeit-Kennlinien des einwandfrei funktionierenden Leistungsschalters vor Inbetriebnahme des Leistungsschalter im Hochleistungsprüffeld aufgenommen und danach entsprechend codiert im Rechner gespeichert werden.

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