DD269040A1

DD269040A1 - Anordnung zur ermittlung der schaltstellung elektrischer schaltgeraete

Info

Publication number: DD269040A1
Application number: DD28527085A
Authority: DD
Inventors: Peter Spangenberg; Knut Tischer; Olaf Seifert; Uwe Ziebold
Original assignee: Zittau Ing Hochschule
Priority date: 1985-12-23
Filing date: 1985-12-23
Publication date: 1989-06-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ermittlung der Schaltstellung von elektrischen Hochspannungsschaltgeraeten. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass mittels einer faseroptischen Reflexlichtschranke Reflektoren, die am Schaltgeraeteantrieb angebracht werden, abgetastet werden. Durch die in der Auswertelogik realisierten Signalverknuepfungen ist eine Selbstueberwachung des gesamten Systems gegeben. Moegliche Anwendungsgebiete der Erfindung sind die Schaltstellungsmeldung, der Einsatz als Endlagenschalter und die binaere Erfassung von Weg- oder Winkelaenderungen.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ermittlung der Schaltstellung besonders von Hochspannungs-Schaltgeräten und der störöicheren Übertragung dieser Information zu einer Steuerzentrale. Weiterhin ist diese Erfindung allgemein als Endschalter und zur binären Erfassung von Wegänderungen einsetzbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei bekannten technischen Lösungen erfolgt die Erfassung der Schaltstellung von Hochspannungs-Schaltgeräten entweder durch das mechanische, hydraulische oder pneumatische Betätigen von elektrischen Hilfskontakten, durch berührungslos arbeitende induktive oder magnetische Näherungsschalter od^Qr optisch, indem Lichtschranken durch Blenden unterbrochen bzw. optische Bauelemente zur Lichtemission angeregt werden

Die angeführten Lösungen weisen folgende Mangel auf:

— Die elektromechanischen Systeme unterliegen einem Verschleiß, wodurch eine sichere Stellungserfassung nicht gewährleistet ist.

— Magnetische oder induktive Näherungsschalter erfordern amSchaltgerät eine stabile Versorgung mit elektrischer Hilfsenergie.

— Die bekannten optischen Verfahren benötigen ebenfalls eine Hilfsonergieversorgung am Schaltgerät. Bei der in WP 206260 dargelegten Lösungen wird die Zuverlässigkeit der Stellungserfassung aufgrund der großen Luftstrecken sehr stark durch dio Witterung beeinträchtigt. Weiterhin ergibt sich ein großer Aufwand bei dei Juytage und Wartung dieser Anordnung.

Bei allen Verfahren erfolgt die Übertragung der Stellungsmeldung zur Warte elektrisch, das bedeutet, daß eine elektromagnetische Störbeeinflussung der Übertragungsleitung gegeben ist. Die beschriebenen Lösungen weisen keine Möglichkeit der technischen Diagnostik auf.

Die in WP 216352 vorgeschlagene Variante gestattet nur die Stellungsmeldung im Augenblick des Schaltens. Der stationäre Zustand des Schaltgerätes kann nicht erfaßt werden. Ein weiterer Nachteil ist die mechanische Kopplung mit der Schaltkinematik und die damit verbundene Unzuverlässigkeit durch deren Verschleiß.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zur Schaltstellungserfassung von Schaltgeraten zu entwickeln, die o.g. Nachteile vermeidet und die durch folgende Vorteile gekennzeichnet ist:

1. Die Erfassung der Schaustellung erfolgt berührungslos durch einen optischen Sensor. Dadurch wird eine verschleißfreie, langzeitstabüe Arbeitsweise gesichert.

2. Die Informationsübertragung vom Schaltgerät zur Steuerzentrale erfolgt über Lichtwellenleiter (LWL) und ist somit störsicher gegenüber elektromagnetischer Beeinflussung.

3. Am Schaltgerät bofinden sich keine aktiven Bauelemente für die Stellungsmeldung, d. H., es wird keine elektrische Hilfsenergie benötigt.

4. Die Einrichtung ist so konstruiert, daß eine weitgehendeSelbdtüberwachung auf Funktionssicherheit in jedem Betriebszustand gegeben ist.

5. Durch den Einsatz der Lichtwellenleitertechnik wird eine Materialsubstitution und Materialeinsparung erzielt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Ertindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Erfassung der Schaltstellung des Schaltgerätes berührungslos durch einen faseroptischen Sensor erfolgt, der am Schaltgerät fest montiert ist und mit enem an der Schalterwelle befestigten Reflektor eine Reflexlichtschranke bildet. Dazu wird der „Ein"- bzw. „Ausstellung des Schaltgerätes jeweils ein Reflektor zugeordnet, wobei die konstruktive Gestaltung der Reflektoren soausgeführt wurde, daß sich die reflektierten Lichtleistungen betragsgemäß voneinander unterscheiden, einen bestimmten Mindestwert, der kennzeichnend für die Funktionsfähigkeit der Anordnung ist, jedoch nicht unterschreiten. Die Abtastung der Reflektoren erfolgt über zwei Lichtwellenleiter, deren Enden im Sensorkopf fixiert sind bzw. in einer Steuerzentrale mit einem optischen Sendemodul und einem Auswertemodul verbunden sind. Damit entfällt die Hüisenergieversorgung aktiver Bauelemente am Schaltgerät sowie die Möglichkeit der Störung der Informationsgewinnung und -Übertragung durch elektromagnetische Felder oder Umwelteinflüsse. Die Auswertung der Höhe des reflektierten Lichtes erfolgt mit Hilfe von zwei Komparatoren mit unterschiedlichen Schwellwerten. In der Auswerteelektronik werden die Ausgangssignale der Komparatoren und die Schaltbefehlsignale so miteinander verknüpft, daß außer der Erfassung des Schaltzustandes eine Selbstüberwachung der gesamten Anordnung gewährleistet ist.

Die stabile Arbeitsweise der Anordnung wird dadurch erreicht, daß in jeder Schaltstellung Licht zum Auswertemodul reflektiert wird und damit langsame Pegeländerungen durch temperaturbedingte Kabeldämpfungsänderungen, alterungsbedingter Lichtleistungsabfall der Sendedioden o. ä. mittels einer Regelschaltung im optischen Sendemodul kompensiert werden. Zur Verbesserung der Ein- und Auskoppelbedingungen des Lichtes und zur Vereinfachung der Justage des Sensorkopfos sind die Lichtwellenleiterenden im Sensorkopf mit Linsen, vorzugsweise Stablinsen, versehen.

Eine Modifikation der beschriebenen Anordnung besteht darin, daß unter Verwendung eines geeigneten Strahlteilers nur ein Lichtwellenleiter für die Hin- und Rückleitung des Lichtes benötigt wird.

Ausführungsbeispiel An dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden.

Ein optisches Sendemodul (2) koppelt Licht mit konstanter Leistung über einen Strahlteiler (3) in einen Lichtwellenleiter (4) ein. Das andere Ende des LWL (4) befindet sich in einem Sensorkopf (5), der am Schaltgorät (9) so befestigt ist. daß sich ihm gegenüber je nach Stellung der Kinematik des Schaltgerätes (8) der Reflektor für die „Ein"-Stellung (7a) bzw. „Aus"· Stellung (7 b) befindet. Der vom Reflektor reflektierte Lichtstrahl wird wieder in die Faser (4) eingekoppelt und über den Strahlteiler (3) dem Auswertemodul (1) zugeführt. Im optischen Empfänger (1 a) erfolgt die Umwandlung des optischen Signals in ein elektrisches sowie eine Verstärkung und Pegelauswertung durch die Kompara.toren.

Die Logikschaltung (1 b) verknüpft das Schaltbefehlsignal mit den Ausgangssignalen der Komparatoren. Außerdem erfolgt ein Vergleich der ankommenden Lichtleistung mit einem vorgegebenen Mindestpegel. Das Erteilen eines Schaltbefehls („Ein" oder „Aus") wird durch das Blinken der entsprechenden Anzeige quittiert. Bei erfolgter Rückmeldung vom Schaltgerät geht das Blinken in ein Dauersignal über. Beim Üb' rschreiten einer vorgegebenen Schaltzeit, bei Lichtwellenleiterbruch (4), Ausfall des Sende- (2) oder Empfangsmoduls (1 a) u. ä. wird die Anzeige „Störung" aktiviert, womit eine weitgehende Selbstüberwachung des Systems gegeben ist. Zur Verbesserung der Ein- und Auskopplung des Lichtes aus dem Sensorkopf (5) ist eine Stablinse (6) vorgesehen.

Claims

1. Anordnung zur Ermittlung der Schaltstellung elektrischer Schaltgeräte, gekennzeichnet dadurch, daß ein am Schaltgerät befestigter Sonsorkopf (5) mit einem an der Schaltwelle befestigten Reflektor (7a oder7b) eine faseroptische Reflexlichtschranke bildet, wobei der Reflektor von einem Lichtwellenleiter, der mit einer Lichtquelle (2) verbunden ist, angestrahlt wird und das reflektierte Licht über einen zweiten Lichtwellenleiter einem Auswertemodul (1), bestehend aus einem optischen Empfänger (1 a) und einer Auswertelogik (1 b), zugeführt wird, in welchem das Licht in ein elektrisches Signal umgewandelt, verstärkt, detektiert und logisch verknüpft wird, so daß dadurch sowohl die Stellung der Schaltkontakte eindeutig angezeigt wird als auch eine ständige Überwachung der Funktionssicherheit der gesamten Anordnung erfolgt.

2. Anordnung nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die Befestigung und konstruktive Gestaltung der Reflektoren (7 a u. b) so erfolgt, daß eine eindeutige Zuordnung zur Kontaktstellung gegeben ist und die bei der „Ein"-, und „Aus"-Stellung reflektierten Lichtleistungen sich im Betrag unterscheiden.

3. Anordnung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der optische Empfänger (1 a) aus einer Eingangsstufe zur Signalwandlung und Verstärkung sowie zwei Komparatoren mit unterschiedlichen Schaltschwellen besteht.

4. Anordnung nach Punkt 1,2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß zur Vereinfachung der Justage und Verbesserung der Einkoppelbedingungen die Faserendflächen im Sensorkopf mit Linsen, vorzugsweise Stablinsen, versehen sind.

5. Anordnung nach Punkt 1,2,3 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß unter Verwendung eines Stahiieüers (3) die Hin- und Rückleitung des Lichtes über einen Lichtwellonleiter erfolgt.

6. Anordnung nach Punkt 1,2,3,4 und 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Funktion der Auswertelogik von einem Mikrorechner übernommen wird und dabei mehrere Schaltgeräte überwacht werden.