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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Schaltgerät-Betätigungsvorrichtung, die Spulen aufweist, um einen EIN/AUS-Betrieb eines Schaltgeräts durchzuführen, sowie ein Drei-Phasen-Schaltgerät. Insbesondere betrifft die Erfindung die Erfassung von Stromkreisunterbrechungen in derartigen Schaltungen und Vorrichtungen.
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Stand der Technik
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Die Druckschrift
DE 10 2007 054 860 B4 betrifft eine Steuervorrichtung für ein Schaltgerät zum Steuern des Öffnungs-/Schließvorganges eines Leistungsschalters eines Schaltgeräts, der eine Energieübertragungsleitung unter Leerlaufbedingungen trennt und wieder einschaltet. Die herkömmliche Steuervorrichtung weist folgendes auf: einen Spannungssensor zum Detektieren einer Wechselspannung an einer Energiequellenseite des Leistungsschalters; eine Stromerfassungseinheit zum Detektieren eines durch den Leistungsschalter fliesenden Stroms eines Hauptstromkreises; einen Kontaktöffnungszeitpunktsensor zum Detektieren des Kontaktöffnungszeitpunkts eines Hauptkontakts des Leistungsschalters bei Unterbrechung der Energieübertragungsleitung; einen Unterbrechungszeitpunktsensor zum Detektieren des Unterbrechungszeitpunkts, zu dem der durch den Leistungsschalter fließenden Strom des Hauptstromkreises unterbrochen worden ist; und einen Wiederschließzeitpunktentscheider zum Bestimmen des Wiederschließzeitpunkts, zu dem der Hauptkontakt des Leistungsschalters zum Wiedereinschalten der Energieübertragungsleitung wieder geschlossen werden sollte.
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Die Druckschrift
DE 93 20 915 U1 betrifft eine Einrichtung zur Überwachung eines Auslösekreises eines elektrischen Betriebsmittels, insbesondere eines Leistungsschalters in Mittel- oder Hochspannungsschaltanlagen, dessen Auslösespule über eine Zuleitung mit entfernt angeordneten Auslösekontakten verbunden ist.
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Eine herkömmliche Schaltgerät-Betätigungsvorrichtung zum Durchführen des EIN/AUS-Betriebs eines Schaltgeräts unter Verwendung von Spulen weist folgendes auf: Spulen zum Antreiben von EIN/AUS-Schaltern für eine Hauptschaltung, beispielsweise Vakuum-Leistungsschalter zum Öffnen bzw. Schließen; eine Stromversorgung zur Zuführung von elektrischer Energie zu den Spulen; sowie einen Schalter zum Steuern der Energiezuführung zu den Spulen. Die Spulen werden erregt, wenn der Schalter geschlossen ist, so dass das Schaltgerät betrieben wird, um zu öffnen oder zu schließen, vgl. beispielsweise das nachstehend angegebene Patentdokument 1.
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Dokumente zum Stand der Technik
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Patentveröffentlichungen
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Patentdokument 1: Japanische Offenlegungsschrift
JP 2003-016 887 A .
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Zusammenfassung der Erfindung
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Mit der Erfindung zu lösende Probleme
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Eine herkömmliche Schaltgerät-Betätigungsvorrichtung, bei der ein Schaltgerät im Betrieb direkt mit Spulen angetrieben wird, ist üblicherweise nicht mit irgendwelchen Einrichtungen ausgerüstet, um das Auftreten einer Stromkreisunterbrechung zu detektieren, falls eine solche in einer Treiberschaltung auftritt, die eine Stromversorgung, einen Schalter sowie Spulen aufweist. Daher ist das Problem aufgetreten, dass man das Auftreten einer Stromkreisunterbrechung in der Treiberschaltung erst später bemerkt, nachdem ein Betriebsfehler beim Öffnungs- oder Schließbetrieb aufgetreten ist, und zwar nach dem Auftreten der Stromkreisunterbrechung.
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Die Erfindung zielt darauf ab, derartige Schwierigkeiten zu vermeiden. Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltgerät-Betätigungsvorrichtung sowie ein Drei-Phasen-Schaltgerät anzugeben, mit denen eine anormale Situation erfasst und detektiert werden kann, die dann auftritt, wenn ein vollständiger Öffnungs- oder Schließbetrieb verhindert wird, beispielsweise im Falle einer Stromkreisunterbrechung in einer Treiberschaltung.
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Mittel zum Lösen des Problems
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Ansprüche 1 und 3 gelöst, wobei eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung im Anspruch 2 angegeben ist.
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Dabei wird gemäß der Erfindung eine Schaltgerät-Betätigungsvorrichtung angegeben, die mit einer Schalteinrichtung ausgerüstet ist, die an die negative Seite einer Gleichstrom-Versorgung sowie eine Vielzahl von Betätigungsspulen angeschlossen ist, die von der Schalteinrichtung gleichzeitig erregt und gesteuert werden, um einen EIN/AUS Betrieb eines Drei-Phasen-Schaltgeräts durchzuführen, wobei die Schaltgerät-Betätigungsvorrichtung folgendes aufweist: Gleichrichtungseinrichtungen, die zwischen die einzelnen Betätigungsspulen und die Schalteinrichtung geschaltet sind; sowie eine Abtasteinrichtung zum Detektieren von Potenzialdifferenzen, die an den einzelnen Gleichrichtungseinrichtungen und der Schalteinrichtung anliegen.
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Die Erfindung gibt ferner ein Drei-Phasen-Schaltgerät an, das eine Schaltgerät-Betätigungsvorrichtung umfasst, die mit einer Schalteinrichtung ausgerüstet ist, welche an die negative Seite einer Gleichstrom-Versorgung sowie eine Vielzahl von Betätigungsspulen angeschlossen ist, die von der Schalteinrichtung gleichzeitig erregt und gesteuert werden, um einen EIN/AUS-Betrieb des Drei-Phasen-Schaltgeräts durchzuführen.
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Die Schaltgerät-Betätigungseinrichtung weist folgendes auf: Gleichrichtungseinrichtungen, die zwischen die einzelnen Betätigungsspulen und die Schalteinrichtung geschaltet sind; sowie eine Abtasteinrichtung zum Detektieren von Potenzialdifferenzen, die an den einzelnen Gleichrichtungseinrichtungen und der Schalteinrichtung anliegen.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Eine Schaltgerät-Betätigungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist mit einer Schalteinrichtung ausgerüstet, die an die negative Seite einer Gleichstrom-Versorgung sowie eine Vielzahl von Betätigungsspulen angeschlossen sind, die von der Schalteinrichtung gleichzeitig erregt und gesteuert werden, um den EIN/AUS-Betrieb eines Drei-Phasen-Schaltgeräts durchzuführen.
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Die Schaltgerät-Betätigungsvorrichtung weist Gleichrichtungseinrichtungen, die zwischen die einzelnen Betätigungsspulen und die Schalteinrichtung geschaltet sind, sowie eine Abtasteinrichtung auf, um Potenzialdifferenzen zu detektieren, die an den einzelnen Gleichrichtungseinrichtungen und der Schalteinrichtung anliegen. Auf diese Weise ist es möglich, einen großen Bereich von Anomalien zu detektieren, die beispielsweise durch eine Stromkreisunterbrechung hervorgerufen werden.
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Ein Drei-Phasen-Schaltgerät gemäß der Erfindung weist eine Schaltgerät-Betätigungsvorrichtung auf, die mit einer Schalteinrichtung versehen ist, welche an die negative Seite einer Gleichstrom-Versorgung sowie eine Vielzahl von Betätigungsspulen angeschlossen ist, welche von der Schalteinrichtung gleichzeitig erregt und gesteuert werden, um den EIN/AUS-Betrieb des Drei-Phasen-Schaltgeräts durchzuführen.
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Die Schaltgerät-Betätigungsvorrichtung weist Gleichrichtungseinrichtungen, die zwischen die einzelnen Betätigungsspulen und die Schalteinrichtung geschaltet sind, sowie Abtasteinrichtungen auf, um Potenzialdifferenzen zu detektieren, die an den einzelnen Gleichrichtungseinrichtungen und der Schalteinrichtung anliegen. Auf diese Weise ist möglich, einen großen Bereich von Anomalien zu detektieren, die beispielsweise durch eine Stromkreisunterbrechung hervorgerufen werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Konfiguration einer Schaltgerät-Betätigungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
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Realisierung der Erfindung
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Erste Ausführungsform
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Eine Realisierung der vorliegenden Erfindung wird nachstehend näher erläutert. 1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Konfiguration einer Schaltgerät-Betätigungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform. Diese Schaltgerät-Betätigungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform weist folgendes auf: eine Treiberschaltung, die mit einer Energieversorgung ausgerüstet ist; Betätigungsspulen sowie einen Treiberschalter, um den EIN/AUS-Betrieb eines Drei-Phasen-Schaltgeräts durchzuführen.
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Wie aus der 1 ersichtlich, weist die Schaltgerät-Betätigungsvorrichtung folgendes auf: eine Ladeschaltungseinheit 1, die an Energieversorgungs-Eingangsanschlüsse 1a angeschlossen ist; einen Kondensator 2 zum Speichern von elektrischer Energie, der als Gleichstromversorgung dient und an die Ladeschaltungseinheit 1 angeschlossen ist; eine elektronische Schalteinrichtung 7, die als Schalteinrichtung dient und an die negative Seite des Kondensators 2 angeschlossen ist; sowie Betätigungsspulen 4a, 4b und 4c für jede Phase von drei Phasen, die gleichzeitig erregt und von der elektronischen Schalteinrichtung 7 gesteuert werden.
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Die Schaltgerät-Betätigungsvorrichtung weist ferner Dioden 6a, 6b und 6c auf, die zwischen die einzelnen Betätigungsspulen 4a, 4b und 4c sowie die elektronische Schalteinrichtung 7 geschaltet sind, um als Gleichrichtungseinrichtungen zu dienen, um die drei Phasen voneinander zu trennen. Ein erster Verbinder 3 dient zum Verbinden der positiven Seite des Kondensators 2 mit den einzelnen Betätigungsspulen 4a, 4b und 4c, während ein zweiter Verbinder 5 dazu dient, die Betätigungsspulen 4a, 4b und 4c mit den jeweiligen Dioden 6a, 6b und 6c zu verbinden, wie es in der Zeichnung dargestellt ist.
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Die Ladeschaltungseinheit 1 weist folgendes auf: einen Rauschfilter 1b, der externes Rauschen sowie Überspannungen blockiert, um einen Fehlbetrieb sowie Unterbrechungen zu verhindern; einen DC-DC-Wandler 1c, der die Eingangsspannung in eine Spannung umwandelt, mit der der Kondensator 2 geladen wird; und eine Spannungs-Überwachungsschaltung 1d, die das Maß der in den Kondensator 2 geladenen elektrischen Ladungen überwacht, und zwar unter Berücksichtung der Spannung, und diese Spannung rückkoppelt, um das Ausgangssignal des DC-DC-Wandlers 1c zu regulieren.
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Die Schaltgerät-Betätigungsvorrichtung gemäß 1 weist ferner eine Schaltsteuerung 8 zum Steuern der elektronischen Schalteinrichtung 7, einen Eingangsanschluss 8a, über den ein Steuersignal in die Schaltsteuerung 8 eingegeben wird, sowie einen Spannungsdetektor 9 auf, der als Abtasteinrichtung dient und die Potenzialdifferenzen detektiert, welche an die einzelnen Dioden 6a, 6b und 6c sowie an die elektronische Schalteinrichtung 7 angelegt werden. Beim Erfassen, dass eine detektierte Spannung von einem vorgegebenen Spannungswert abweicht, liefert der Spannungsdetektor 9 ein Anomalie-Abtastsignal, basierend auf der Annahme, dass eine anormale Situation eingetreten ist.
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Es darf darauf hingewiesen werden, dass der oben erwähnte „vorgegebene Wert” sich auf einen Spannungswert oder einen Bereich von Spannungswerten bezieht, die normalerweise detektiert werden sollten. Die Schaltgerät-Betätigungsvorrichtung kann auch in der Weise konfiguriert sein, dass elektrische Energie zum Treiben des Spannungsdetektors 9 von dem Kondensator 2 geliefert wird.
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Nachstehend wird erläutert, wie eine Anomalie von der Schaltgerät-Betätigungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform mit der obigen Konfiguration detektiert wird. Zunächst überwacht der Spannungsdetektor 9 Spannungen der Schaltungen der einzelnen Phasen durch Detektieren von Potenzialdifferenzen, die an den einzelnen Dioden 6a, 6b und 6c sowie der elektronischen Schalteinrichtung 7 anliegen.
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Wenn dann eine Stromkreisunterbrechung an einer Stelle 10 eines offenen Stromkreises auftritt, geht die Spannung an der Betätigungsspule 4b und der stromabwärts davon vorhandenen Diode 6b von der Stelle der relevanten offnen Schaltung verloren. Der Einfachheit halber ist in 1 die Stelle 10 des offenen Stromkreises mit einem entsprechenden stromabwärtigen Bereich mittels gestrichelter Linien dargestellt, um anzuzeigen, dass die Spannung unterbrochen ist bzw. nicht zugeführt wird.
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Beim Erfassen dieser Spannungsunterbrechung detektiert der Spannungsdetektor 9, dass die detektierte Spannung sich von dem vorgegebenen Wert unterscheidet und sendet ein Anomalie-Abtastsignal in Form eines Alarms, basierend auf der Annahme, dass eine anormale Situation eingetreten ist. Außerdem sendet der Spannungsdetektor 9 ein Signal zum Sperren des Betriebs, um zu verhindern, dass ein unvollständiger Öffnungs- oder Schließbetrieb stattfindet, als weiteres Anomalie-Abtastsignal nach außen (nicht dargestellt) und/oder an die Schaltsteuerung 8.
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Ein Grund, warum der Spannungsverlust mit dem Spannungsdetektor 9 auf diese Weise detektiert werden kann, besteht darin, dass die Anbringung der Diode 6b dazu dient, eine Situation zu verhindern, in der Potenziale der Schaltungen der einzelnen Phasen, einschließlich der Betätigungsspulen 4a und 4c, in denen kein offener Stromkreis oder Phasenausfall aufgetreten ist, gleich dem Potenzial der Schaltung der Phase, einschließlich der Betätigungsspule 4b wird, in der der offene Stromkreis aufgetreten ist. Diese Anordnung macht es möglich, den offenen Stromkreis bzw. den Phasenausfall an der Stelle 10 des offenen Stromkreises zu detektieren.
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Anomalien, die detektiert werden können, umfassen eine Situation, in der „ein offener Stromkreis in einer Betätigungsspule oder einer Schaltung mit einer solchen Betätigungsspule aufgetreten ist”, eine Situation, in der „ein Verbinder in einer Schaltung mit einer Spule getrennt worden ist (lose Verbindung)”, sowie eine Situation, in der „eine Versorgungsspannung verloren gegangen ist”. Es darf darauf hingewiesen werden, dass eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass eine Trennung eines Verbinders auftritt und dass eine derartige Anomalie erfasst werden kann.
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Bei der erfindungsgemäßen Schaltgerät-Betätigungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, detektiert der Spannungsdetektor einen Spannungsverlust, der durch einen offenen Stromkreis hervorgerufen worden ist, beispielsweise durch das Detektieren von Potenzialdifferenzen, die an den einzelnen Betätigungsspulen sowie der elektronischen Schalteinrichtung anliegen und durch Überwachen der Spannungen der Schaltungen der einzelnen Phasen.
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Wenn Spannungsverluste dieser Art detektiert werden, kann der Spannungsdetektor einen Alarm aussenden und ein Signal nach außen abgeben, um den Betrieb zu sperren, um einen unvollständigen Öffnungs- oder Schließbetrieb zu verhindern, und/oder derartige Signale an die Schaltsteuerung abzugeben. Daher ist es möglich, einen weiten Bereich von Anomalien zu detektieren, die beispielsweise durch eine Stromkreisunterbrechung oder eine Trennung hervorgerufen werden.
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Es ist auch möglich, Energie zum Betreiben des Spannungsdetektors vom Kondensator zuzuführen. Auf diese Weise ist es nicht erforderlich, eine gesonderte Antriebsstromversorgung vorzusehen.
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Die Erfindung ist in gleicher Weise anwendbar bei Schaltgerät-Betätigungseinrichtungen nicht nur für Leistungsschalter, wie z. B. Vakuum-Leistungsschalter (VCB) oder Gas-Leistungsschalter (GCB), sondern auch bei Schaltgeräten, die direkt mit Betätigungsspulen betrieben werden, so dass sich entsprechende vorteilhafte Wirkungen erzielen lassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ladeschaltungseinheit
- 1a
- Eingangsanschlüsse
- 1b
- Rauschfilter
- 1c
- DC-DC-Wandler
- 1d
- Spannungs-Überwachungsschaltung
- 2
- Kondensator
- 3
- Erster Verbinder
- 4a, 4b, 4c
- Betätigungsspulen
- 5
- Zweiter Verbinder
- 6a, 6b, 6c
- Dioden
- 7
- Schalteinrichtung
- 8
- Schaltsteuerung
- 8a
- Eingangsanschluss
- 9
- Spannungsdetektor
- 10
- Stromkreisunterbrechung
