DE102010036288A1

DE102010036288A1 - Verfahren zur Feststellung von fehlerhaften Verbindungsleitungen einer Schalteranordnung

Info

Publication number: DE102010036288A1
Application number: DE102010036288A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Krauss Andreas; Dipl.-Ing. Müller Gerd
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2012-03-01
Anticipated expiration: 2030-08-28
Also published as: DE102010036288B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feststellung von fehlerhaften Verbindungsleitungen, insbesondere auf Unterbrechung und Kurzschluss, die einen von der Einspeisung aus gesehen vorgeordneten und einen nachgeordneten Schalter eines Stromverteilungssystems verbinden, wobei jeweils ein Strom durch die Schalter fließt, welche bei Überschreitung eines vorgegebenen Stromgrenzwerts selbsttätig öffnen, insbesondere bei einem Über- und/oder Kurzschlussstrom, wobei der durch den nachgeordneten Schalter fließende Strom auch über den vorgeordneten Schalter fließt, wobei der nachgeordnete Schalter jeweils ein Sperrsignal auf die Verbindungsleitungen gibt, um dem vorgeordneten Schalter zu signalisieren, dass sein Stromgrenzwert überschritten ist und er den Strom unterbrechen wird, und wobei der vorgeordnete Schalter jeweils geschlossen bleibt, wenn das Sperrsignal vorhanden ist. Um Störungen der Schutzfunktionen der Schalter einer Schalteranordnung zu vermeiden, wird vorgeschlagen, dass zur Prüfung der Verbindungsleitungen der nachgeordnete Schalter einen elektrischen Prüfimpuls (PI) mit einer vorgegebenen Impulslänge (Tmin) und der Empfang des Prüfimpulses (PI) dem vorgeordneten Schalter signalisiert, dass die Verbindungsleitungen störungsfrei sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feststellung von fehlerhaften Verbindungsleitungen einer Schalteranordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Schalteranordnungen in einem Stromverteilungssystem mit einem von der Einspeisung aus gesehen vorgeordneten und nachgeordneten Schaltern, insbesondere Leistungsschalter für Niederspannungen, sind bekannt. Dabei fließt der Strom jeweils durch die Schalter, welche bei Überschreitung eines Stromgrenzwerts im Über- und Kurzschlussstromfall selbsttätig öffnen. Der durch den nachgeordneten Schalter fließende Strom fließt dabei jeweils auch durch den vorgeordneten Schalter. Die Schalter sind mittels Verbindungsleitungen in Form einer verdrillten Zweidrahtleitung miteinander verbunden, wobei die Verbindungsleitungen zusammen mit einer Strom- bzw. Spannungsquelle einen geschlossenen Stromkreis bilden. Wird ein vorgegebener Stromgrenzwert überschritten, so gibt der nachgeordnete Schalter jeweils ein Sperrsignal auf die Verbindungsleitungen. Das Sperrsignal ist im einfachsten Fall ein Strompegel, der durch Verringerung des Innenwiderstands des geschlossenen Stromkreises bewirkt wird. Auf diese Weise signalisiert der nachgeordnete Schalter dem vorgeordneten, dass sein vorgegebener Stromgrenzwert überschritten ist und er den Strom unterbrechen wird. Ist kein Strompegel vorhanden, öffnet der vorgeordnete Schalter selbst. Diese Funktionalität bezeichnet man als Selektivität, d. h. im Fehlerfall unterbricht der dem Fehlerort am nächsten liegende Schalter den Strom, während der vorgeordnete nicht auslöst. Das Verfahren mit über Verbindungsleitungen miteinander verbundenen Schaltern und einem Sperrsignal wird als Zonenselektivität bezeichnet.
Der Vorteil der Zonenselektivität ist eine hohe Störfestigkeit und Auslösesicherheit.
Nachteilig ist aber, dass, wenn in den Verbindungsleitungen ein Drahtbruch auftritt, der übergeordnete Schalter bei Überschreitung des Stromgrenzwerts kein Sperrsignal empfängt und bei einem Über- und Kurzschlussstrom sofort öffnet. Bei einem Kurzschluss in den Verbindungsleitungen detektiert der vorgeordnete Schalter möglicherweise ein nicht vorhandenes Sperrsignal, nimmt keine Trennung vor und bleibt bis zum Ablauf einer voreingestellten Verzögerungszeit geschlossen. Dies kann zu erheblichen Schäden im Stromverteilungssystem führen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, Störungen der Schutzfunktionen der Schalter einer Schalteranordnung zu vermeiden.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Lösung sieht vor, dass zur Prüfung der Verbindungsleitungen, insbesondere auf Unterbrechung und Kurzschluss, der nachgeordnete Schalter einen elektrischen Prüfimpuls mit einer vorgegebenen Impulslänge und der Empfang des Prüfimpulses dem vorgeordneten Schalter signalisiert, dass die Verbindungsleitungen störungsfrei sind. Zur Überwachung der Verbindungsleitungen wird der Umstand genutzt, dass eine Mindestdauer der Prüfimpulse ausreichend dafür ist, sie als gültig anzusehen.
Auf die Verbindungsleitungen wird zweckmäßigerweise in regelmäßigen Abständen ein Prüfimpuls gegeben. Die zeitliche Länge des Prüfimpulses ist jeweils so kurz bemessen, dass eine Verwechselung z. B. mit Informationsimpulsen auf den Verbindungsleitungen, die den Schutz der Anlage beeinflussen sollen, sicher ausgeschlossen ist. Der Abstand zwischen den einzelnen Prüfimpulsen kann gemäß der Anforderungen an die Qualität der Leitungsüberwachung gewählt werden, sollte aber so bemessen sein, dass Wechselwirkungen mit den Informationsimpulsen sicher ausgeschlossen werden können.
Ein entsprechend konfigurierter Leistungssachalter überwacht die Verbindungsleitungen und erwartet in den regelmäßigen Abständen einen Prüfimpuls. Bleibt der Prüfimpuls länger als eine festgelegte Zeit aus, wird ein aufgetretener Fehler, nämlich Leitungsunterbrechung oder Kurzschluss, der bzw. zwischen den Verbindungsleitungen signalisiert. Das kann, je nach Ausführung, mit Hilfe optischer Signalisierungsmittel (LED, Starlampe, Meldung auf einem Display) erfolgen oder eine über einen Kommunikationsbus zur Leitstelle gesendete Alarmmeldung sein. Alternativ kann auch eine Auslösung des Leistungsschalters erfolgen.
Bei fehlendem Prüfimpuls wird in jedem Fall eine vorgegebene Fehleraktion ausgeführt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben, deren einzige Figur den Ablauf eines Verfahrens zur Feststellung von fehlerhaften Verbindungsleitungen zeigt. Dies betrifft insbesondere unterbrochene und kurzgeschlossene Verbindungsleitungen, die einen von einer Einspeisung aus gesehen vorgeordneten und einen nachgeordneten Schalter eines Stromverteilungssystems verbinden, wobei der durch den nachgeordneten Schalter fließende Strom auch über den vorgeordneten Schalter fließt. Bei Überschreitung eines vorgegebenen Stromgrenzwerts öffnen die Schalter selbsttätig, was jeweils bei einem Über- und Kurzschlussstrom erfolgt. Der nachgeordnete Schalter gibt jeweils ein Sperrsignal auf die Verbindungsleitungen, wenn sein Stromgrenzwert überschritten ist, um dem vorgeordneten Schalter zu signalisieren, dass er den Strom unterbrechen wird. Der vorgeordnete Schalter bleibt jeweils geschlossen, wenn das Sperrsignal vorhanden ist.
Zur Prüfung der Verbindungsleitungen gibt der nachgeordnete Schalter außerdem regelmäßig einen elektrischen Prüfimpuls PI auf die Verbindungsleitungen. Der Prüfimpuls PI hat eine vorgegebene Impulslänge T, damit ihn der vorgeordnete Schalter eindeutig als Prüfimpuls PI des nachgeordneten Schalters identifizieren kann. Die Messung der Impulslänge T wird in einer Verarbeitungseinheit mit Hilfe eines Mikrocontrollers durchgeführt, es kann aber auch eine entsprechende analoge Schaltung benutzt werden. Sobald ein Impuls am Eingang der Verarbeitungseinheit erkannt wurde (Schritt PI?), erfolgt zuerst die Prüfung, ob es sich um einen Prüfimpuls PI und damit um eine relevante Information handelt, wobei geprüft wird, ob dessen Impulslänge T mindestens die vorgegebene Impulslänge aufweist (Schritt T >= Tmin). Ist dies der Fall, wird die Information sofort verarbeitet (Ja: Schritt V). Auf jeden Fall wird bei Erkennen eines Prüfimpulses PI die Zeit, die Überwachungszeit tü, die seit dem letzten Prüfimpuls PI vergangen ist, zurückgesetzt (Schritt Z). Außerdem wird die Überwachungszeit tü ständig auf Überschreiten einer vorgegebenen Alarmverzögerungszeit tAV überwacht (Schritt tü > tAV). Wird diese überschritten, erfolgt eine entsprechende Reaktion, hier: Eine Alarmmeldung wird generiert (Schritt AG). Eine entsprechende Reaktion kann auch eine Kommunikationsmeldung, eine Auslösung des Schalters und dgl. sein.
Durch die ständige Überwachung auf weitere Prüfimpulse PI wird sichergestellt, dass die Alarmmeldung bei Wiedereintreffen von Prüfimpulsen PI wieder gelöscht wird (Schritt AZ).
Der Empfang des Prüfimpulses PI signalisiert dem vorgeordneten Schalter jeweils, dass die Verbindungsleitungen störungsfrei sind.

Claims

Verfahren zur Feststellung von fehlerhaften Verbindungsleitungen, insbesondere auf Unterbrechung und Kurzschluss, die einen von der Einspeisung aus gesehen vorgeordneten und einen nachgeordneten Schalter eines Stromverteilungssystems verbinden, wobei jeweils ein Strom durch die Schalter fließt, welche bei Überschreitung eines vorgegebenen Stromgrenzwerts selbsttätig öffnen, insbesondere bei einem Über- und/oder Kurzschlussstrom, wobei der durch den nachgeordneten Schalter fließende Strom auch über den vorgeordneten Schalter fließt, wobei der nachgeordnete Schalter jeweils ein Sperrsignal auf die Verbindungsleitungen gibt, um dem vorgeordneten Schalter zu signalisieren, dass sein Stromgrenzwert überschritten ist und er den Strom unterbrechen wird, und wobei der vorgeordnete Schalter jeweils geschlossen bleibt, wenn das Sperrsignal vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Prüfung der Verbindungsleitungen der nachgeordnete Schalter einen elektrischen Prüfimpuls (PI) mit einer vorgegebenen Impulslänge (Tmin) und der Empfang des Prüfimpulses (PI) dem vorgeordneten Schalter signalisiert, dass die Verbindungsleitungen störungsfrei sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei fehlendem Prüfimpuls (PI) eine vorgegebene Fehleraktion ausgeführt wird.