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Die Erfindung bezieht sich auf einen Schaltfehlerschutz mit Schaltfehlerhinweiseinrichtung
mit ruhenden elektronischen Steuergliedern, insbesondere bei der elektronischen
Schaltwartensteuerung. Eine Schalthandlung darf nur dann erfolgen, wenn sie die
Stellung der anderen Schalter zuläßt. Bezeichnet man die Schalterstellungen bzw.
die Schalterstellungsmeldungen mit x11, x12 ... , so kann man in der Schreibweise
der Schaltungsalgebra die Schaltbedingungen in folgender Form schreiben: (x11 &x12.&
. . .) V (x21 &x22 & . . .) V . . . = F . Die Schalthandlung ist
zulässig, wenn F = L, und unzulässig, wenn F = 0.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die obige Bedingung
elektrisch mit ruhenden Steuerelementen nachzubilden und Schaltvorgänge nur dann
auszulösen, wenn das Ergebnis dieses zuläßt.
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Die Kontrolle der Schaltungsbedingungen ist beispielsweise bei der
Schaltwartensteuerung wichtig, da bei dieser Fehlschaltungen zu erheblichen Betriebsstörungen
führen können. Aber auch bei anderen industriellen Schaltanlagen können Fehlschaltungen
zu so großen Störungen Anlaß geben, daß sie unter allen Umständen vermieden werden
müssen. Die Erfindung zeigt nun einen Weg, der dieses gestattet. Bei einer Anordnung
zur Auslösung von Schaltvorgängen mit ruhenden Steuerelementen als Schaltfehlerschutz,
insbesondere bei der elektronischen Schaltwartensteuerung wird dieses nach der Erfindung
dadurch erreicht, daß die Schaltvorgänge über Vorwablschalter eingestellt werden,
die mit ihrem einen Pol an ,die Eingänge von so viel Und-Gliedern geführt sind,
wie Möglichkeiten für das unterschiedliche Vorliegen von Schaltbedingungen vorhanden
sind und die mit ihren anderen Eingängen an denjenigen Initiatoren liegen, an denen
bei Vorliegen von Schaltbedingungen Spannungen auftreten, wobei die Und-Glieder
ausgangsseitig an Oder-Glieder mit antivalentem Ausgang angeschlossen sind; an deren
Normalausgang je ein Schaltervorwahlrelais liegt, das bei zulässigen Schaltbedingungen
durch sein Ansprechen die Auslösung des Schaltvorganges vorbereitet, die über Ausschaltrelais
bewirkt wird, während die antivalenten Ausgänge der Oder-Glieder über die Ruhekontakte
der Schaltervorwahlrelais mit einer Anzeigeeinrichtung zur Anzeige der Unzulässigkeit
verbunden ist. Dabei kann es in Einzelfällen auch zweckmäßig sein, daß zur wahlweisen
Auslösung von Schaltvorgängen über den in einer zentralen Steuerstelle untergebrachten
Vorwahlschalter und durch unmittelbares Betätigen des Schalters selbst an die Und-Glieder
nur die Initiatoren geführt sind und der Normalausgang des an sie angeschlossenen
Oder-Gliedes an ein Verstärkerglied zur Auslösung eines Sperrmagneten für die Bewegung
des Schalters selbst und ein Und-Glied geführt ist, an dessen zweitem Eingang der
Vorwahlschalter und an dessen Ausgang das Schaltervorwahlrelais liegt. Die Anordnung
kann man vorteilhafterweise dabei in der Weise auslegen, daß zum wahlweisen Ein-
oder Ausschalten der vorgewählten Schalter ein für alle Schalter gemeinsamer Einschaltkontakt
und ein für alle Schalter gemeinsamer Ausschaltkontakt vorgesehen ist, durch deren
Betätigung über das angesprochene Schaltervorwahlrelais entweder das Ein- oder das
Ausschaltrelais des Schalters anzieht. Häufig wird es angebracht sein, daß zur Anzeige
der Zulässigkeit bzw. Durchführung einer beabsichtigten Schalthandlung jedem Vorwahlschalter
eine Signallampe zugeordnet ist, die an den Ausgang eines Oder-Gliedes angeschlossen
ist, auf das die Ausgänge von zwei Und-Gliedern wirken, die beide mit einem Eingang
an einem Kontakt des Vorwahlschalters liegen und von denen das eine mit seinem zweiten
Eingang über einen bei angesprochenem Vorwahlrelais geschlossenen Kontakt an dem
Normalausgang des dem Vorwahlrelais vorgeschalteten Oder-Gliedes liegt und das andere
mit seinem zweiten Eingang über einen bei nicht angesprochenem Vorwahlrelais geschlossenen
Kontakt an den antivalenten Ausgang dieses Oder-Gliedes geführt ist und mit einem
dritten Eingang an einer ein Blinksignal gebenden Spannung liegt. Die weitere Ausbildung
dieser Anordnung kann in der Art erfolgen, daß dem Einschaltkontakt und dem Ausschaltkontakt
Signallampen zugeordnet sind, die an die Kontakte aller Vorwahlschalter geführt
sind, die bei geschlossenem Vorwahlschalter an den Initiatoren liegen, die zu den
dem Vorwahlschalter entsprechenden Schalter gehören und bei geöffnetem bzw. geschlossenem
Schalter eine Spannung abgeben.
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In der F i g. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung nach der
Erfindung dargestellt. Ihm liegt die Steuerung einer Hochspannungsschaltanlage mit
Dreifach-Sammelschienen zugrunde. Im oberen Teil dieser F i g. 1 ist der Hochspannungsabzweig
1 dargestellt, dessen Fernsteuerung erläutert werden soll. Die Hochspannungsschaltanlage
besteht aus drei Sammelschienentrennern 2, 3, 4, einem Leistungsschalter 5; einem
Kabeltrenner 6, einem Umgehungstrenner 7 und einem Erdungstrenner B. Von den Meldeschaltern
dieser Hochspannungsabzweige fÜhren Hilfsleitungen zu einer Gruppe 10 von
Initiatoren für die Schalterstellungsmeldung des Hochspannungsabzweiges. Da bekanntlich
die Hochspannungs-Sammelschienen-Trennschalter von Hochspannungsabzweigen auch bei
eingeschaltetem Leistungsschalter ein- und ausgeschaltet werden können, wenn der
dazugehörige Kuppelschalterstromkreis geschlossen ist, werden die Stellungen der
Trenn- und Leistungsschalter dieses Kuppelschalterstromkreises 9 an die Gruppe 22
von Initiatoren gemeldet. Die innerhalb eines Steuerpultes 12 montierten Steuergeräte
sind links in dem Schaltplan dargestellt. Sie bestehen im wesentlichen aus den Vorwahlschaltern
52, 53 mit den in deren Tasten eingebauten Signallampen 54, 55. Die von diesen Vorwahlschaltern
ausgehenden Betätigungsleitungen 15 und 16 führen über Schaltfehlerschutz
und Schaltfehlerhinweisglieder zu den Schaltervorwahlrelais 18, 19, deren Arbeitskontakte
die Ein- und Ausschaltrelais 56, 56 bzw. 58, 59 des jeweils vorgewählten Hochspannungstrennschalters
2 oder 3 vorbereiten. Für die übrigen Schalter des Abzweiges 1 sind entsprechende
Glieder vorzusehen.
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Der Schaltfehlerschutz- und Schaltfeblerhinweis besteht aus einer
großer Zahl von logischen Schaltelementen, die in vier Gruppen aufgeteilt sind.
Die mit 20 bezeichnete Gruppe wird im Zusammenhang mit der in der Vorwahltaste eingebauten
Signallampe benötigt. Die Gruppe 10 hat die Aufgabe, die Schalterstellungen
der Trenn- und Leistungsschalter des Hochspannungsabzweiges 1 an die Schaltfehlerschutz-
und Schaltfehlerhinweisglieder weiterzugeben. Die Gruppe 21 besteht aus Und-Gliedern,
die festzustellen
haben, ob die Entriegelungsbedingungen für die
Zulassung der Fernschaltung des betreffenden Hochspannungsschalters erfüllt sind.
Es sind in der Gruppe 21 fünf derartige Und-Glieder untergebracht, deren Eingänge
in bestimmter Weise von den Initiatorengruppen 10 und 22 abhängig sind.
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Die fünf Und-Glieder der Gruppe 21 bestimmen, in welchen Fällen die
Fernsteuerung des Hochspannungsschalters zulässig ist. Die in die Und-Glieder hineinführenden
Leitungen entsprechen in ihrer Kombination einer Liste von Schalterstellungsabhängigkeiten,
bei denen eine Schaltung erfolgen kann. In derselben Weise, wie es für den Hochspannungstrennschalter
2 geschildert ist, sind auch die Schaltervorwahltasten und deren Signallampen für
die anderen Hochspannungsschalter mit anderen Gruppen von logischen Schaltelementen
in Verbindung gebracht.
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Im unteren linken Teil der F i g. 1, sind die für den gesamten Hochspannungsabzweig
gemeinsame Einschalttaste 25 und Ausschalttaste 26 angeordnet. Diesen Ein- und Ausschalttasten
sind Signallampen 60 und 61 zugeordnet, die anzeigen, ob der vorgewählte Schalter
ein- oder ausgeschaltet ist. Nach erfolgter Vorwahl zeigen die in den Steuertasten
25, 26 eingebauten Signallampen. 60 und, 61 die augenblickliche Stellung des vorgewählten
Schalters an, und zwar leuchtet bei ausgeschaltetem Schalter die Lampe 60 und bei
eingeschaltetem Schalter die Lampe 61.
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Die von den Ein- und Ausschalttasten ausgehenden _ Verbindungsleitungen
27 führen über die Relaisanordnung 62 zu einer Hilfsschiene 28. An diese Hilfsschiene
sind die Steuerstromkreise für die Betätigung der Ein- und Ausschaltspulen sämtlicher
Hochspannungsschalter des behandelten Hochspannungsabzweiges auf dem Wege über die
Schaltervorwahlrelais 18, 19 angeschlossen.
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Die Steuerung eines Hochspannungsschalters, beispielsweise des Hochspannungstrennschalters
2 spielt sich in der folgenden Weise ab: Der Schaltwärter betätigt die Schaltervorwahltaste
52. Falls die Schalter des eigenen Hochspannungsabzweiges 1 und die Schalter des
Kuppelschalterstromkreises 9 so geschaltet sind, daß die beabsichtigte Fernsteuerung
des Hochspannungstrennschalters 2 nicht zu einem Schaltfehler führt, wird eine der
fünf Leitungen, die von der Und-Gliedergruppe 21 ausgehen, leitend mit dem Erfolg,
daß das Oder-Glied 35 eine Spannung abgibt.
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Die Folge hiervon ist, daß erstens über die Leitung 33 das Vorwählrelais
18 betätigt und daß zweitens über die Leitung 32 die Signallampe 54 in dem Schaltervorwahlschalter
52 zum ruhigen Aufleuchten gebracht wird. Gleichzeitig werden damit die Relais 56,
57 an die Hilfsschienen 28 angeschlossen. Der Trenner 2 wird ein- oder ausgeschaltet,
je nachdem, ob er sich in der Aus- oder Einschaltstellung befindet und ob auf dem
Steuerpult die Einschalttaste 25 oder die Ausschalttaste 26 betätigt wurde.
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Die soeben erläuterten Verbindungsleitungen zu der Signallampe 54
in der Schaltervorwahltaste 52 führen über den Kontakt 36. Dadurch wird erreicht,
daß die Signallampe 54 in der Schaltervorwahltaste 52 bei Zulässigkeit der beabsichtigten
Schalthandlung erst aufleuchtet, wenn das Vorwahlrelais 18 angesprochen hat. Auch
die Leitung 34, die an dem antivalenten Ausgang des Oder-Gliedes 35 liegt und die
bei Unzulässigkeit der Schalthandlung die Signallampe 54 zum Blinken bringen würde,
ist über einen Kontakt 37 des Vorwahlrelais 18 geführt. Die Lampe kann also in diesem
Falle auch nur blinken, wenn sich das Vorwahlrelais im Ruhestand befindet.
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In dem Beispiel ist der Schaltfehlerschutz für den Trennschalter 3
so ausgeführt, daß er auch bei einer Schalterbetätigung vor Ort wirksam bleibt.
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Die fünf Und-Glieder der Gruppe 23 entscheiden über die Zulässigkeit
oder Unzulässigkeit der Schalthandlung nicht erst nach der Betätigung der Schaltervorwahltaste
53, sondern die Entscheidung wird bei Zulässigkeit der Schalthandlung ständig über
das Oder-Glied 45 und die Leitung 38, einem Und-Glied 39 und einem Verstärkerglied
40 zugeführt. Das Verstärkerglied betätigt den Sperrmagneten des Hochspannungsschalters,
der den Schalter für Schalthandlungen vor Ort freigibt.
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Das Oder-Glied 35 bzw. 45 besteht aus einem Oder-Geber und einem nachgeschalteten
Torverstärker in Emitterschaltung. Dieser Verstärker enthält eine Kippstufe mit
drei Toren, von denen die beiden letzten für die antivalenten Ausgänge benutzt werden.
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Bei Fernbetätigung wird der Vorwahlschalter 53. niedergedrückt. Hierdurch
wird der zweite Eingang des Und-Gliedes 39 über die Leitung 41 an Spannung gelegt
und somit der Ausgang 42 spannungsführend. Das Schaltervorwahlrelais 19 zieht an,
und der Trenner 3 kann von .der Warte. aus, ein- oder ausgeschaltet werden. Gleichzeitig
wird über den Kontakt 46 des Schaltervorwahlrelais 19 und über einen Kontakt des
Vorwahlschalters 53. die Signallampe 55 zum Aufleuchten gebracht.
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Bei Unzulässigkeit der beabsichten Schalthandlung ist die Leitung
43, die am antivalenten Ausgang des Oder-Gliedes 45 liegt, ständig spannungsführend
und versorgt das Und-Glied 44, an dessen zweiten Eingang ständig eine Blinkspannung
liegt.
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Der Ausgang des Und-Gliedes 44 wird im Rhythmus der Blinkfrequenz
spannungsführend und läßt über den Kontakt 47 des Vorwahlrelais 19 und den Vorwahlschalter
53 die Signallampe 55 blinken.
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Diese Schaltung enthält noch keine Sicherheitsmaßnahmen gegen Fehlschaltungen
im Falle von Betriebsstörungen in den logischen Schaltelementen.
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Durch die Weiterbildung des Erfindungsgedankens läßt sich auch dieses
erreichen. Zu diesem Zweck wird die Anordnung in der Weise ausgebildet, daß zur
Verhinderung von Fehlschaltungen bei Störungen in den logischen Schaltelementen
ein zweites System logischer Schaltelemente vorgesehen ist, das eine zur Ausgangsgröße
des ersten Systems antivalente Ausgangsgröße liefert, beide Ausgangsgrößen auf ihre
Antivalenz geprüft werden und nur bei deren Vorhandensein das Vorwahlrelais anspricht.
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Erfüllt das erste System die Bedingung (xii&x12&...)V(x21&x22&...)V...
=F1, dabei sind x11, x12 die Schalterstellungsmeldungen, die in Form von Binärsignalen
an den Ausgängen der Schalterstellungsinitiatoren zur Verfügung stehen, so ist eine
Schaltung erlaubt, wenn F1 = L. Dem zweiten System werden dann die antivalenten
Schalterstellungsmeldungen 3e11, 212 ... zugeführt. Dieses zweite System
wird dann so ausgelegt, daß es die Gleichung nachbildet.
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(x11Vx12V...) &(3e21Vx22V...@... =F2.
Durch
die Anwendung des de Morgenschen Theorems findet man: F2 ,.= F1.
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Diese Gleichung bedeutet, da13 der Ausgang des Systems 1 ein Signal
führt, das stets antivalent ist zum Signal des Ausgangs des Systems 2.
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Diese Antivalenz wird mit weiteren Gliedern geprüft, welche die Antivalenzbedingung
(F1 V FJ & #F1 & F2) _ .1Z nachbilden. Nur wenn diese
Bedingung erfüllt ist, kann die vorgesehene Schaltung ausgeführt werden. Um diese
Bedingung zu prüfen, kann man die Anordnung in der Weise ausführen, daß das erste
System aus so viel Und-Gliedern besteht, wie Möglichkeiten für das Vorliegen von
Schaltbedingungen bestehen, die mit ihren Eingängen an denjenigen Initiatoren liegen,
an denen bei Vorliegen entsprechender Schaltbedingungen Spannung auftreten und mit
ihren Ausgängen an ein Oder-Glied geführt sind, und daß das zweite System aus so
viel Oder-Gliedern besteht, wie Möglichkeiten für das Vorliegen von Schaltbedingungen
bestehen, die mit ihren Eingängen an den antivalenten Ausgängen der genannten Initiatoren
liegen und mit ihren Ausgängen an ein Und-Glied geführt sind, und daß der Vorwahlschalter,
der Normalausgang des Ausgangs-Odergliedes des ersten Systems und der antivalente
Ausgang des Ausgangs-Und-Gliedes des zweiten Systems an die Eingänge eines Und-Gliedes
geführt sind, an dessen Ausgang das Vorwahirelais liegt. Die eigentliche Prüfung
der Antivalenzbedingungen erfolgt dabei dadurch, daß der Normalausgang des Ausgangs-Oder-Gliedes
des ersten Systems und der Normalausgang des Ausgangs-Und-Gliedes des zweiten Systems
den Eingängen eines Oder-Gliedes und eines Und-Gliedes zugeführt werden, und der
Normalausgang des Oder-Gliedes und der antivalente Ausgang des Und-Gliedes an einem
Und-Glied liegen, dessen Ausgang mit einer Fehleranzeigelampe und einem Eingang
des ausgangsseitig auf das Vorwahlrelais wirkenden Und-Gliedes verbunden ist.
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In F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel dieser Weiterbildung des Erfindungsgedankens
dargestellt. Dabei ist zur Vereinfachung nicht das vollständige Schaltbild der F
i g.1 wiederholt. Es sind viehmehr nur die Schaltelemente symbolisch herausgezogen
worden, die entsprechend zu ergänzen sind. Es sei angenommen, daß die Weiterbildung
des Erfindungsgedankens zur Schaltung des Trennschalters 3 angewendet wird. Diese
Schaltung erfordert die Betätigung des Vorwahlschalters 53. Es ist mit einem Eingang
des Und-Gliedes 70 verbunden, dessen anderer Eingang an dem antivalenten
Ausgang der Prüftaste 71 liegt. Der Ausgang des Und-Gliedes 70 liegt
an einem Eingang des Und-Gliedes 39. Wie bei der Ausführung nach F i g.1 wirken
die Schalter, deren Schalterstellungen bei der Ausführung einer neuen Schaltung
zu beachten sind, über Initiatoren auf die Gruppe 32 von Und-Gliedern, deren Ausgänge
an das Oder-Glied 45
geführt sind, das ausgangsseitig mit einem Eingang des
Und-Gliedes 39 verbunden ist. zusätzlich liegen nun diese Initiatoren mit ihren
antivalenten Ausgängen an der Gruppe 73 von Oder-Gliedern, die - i ausgangsseitig
an das Und-Glied 75 geführt sind, das mit seinem antivalenten Ausgang ebenfalls
an einem Eingang des Und-Gliedes 39 liegt. Die Ausgänge des Oder-Gliedes 35 und
des Und-Gliedes 75 führen ferner zu den Eingängen des Oder-Gliedes 72 und des Und-Gliedes
74. Das Oder-Glied 72 ist mit. seinem Normalausgang und das Und-Glied 74 mit seinem
antivalenten Ausgang an das Und-Glied 76 geführt, dessen Ausgang an einem Eingang
des Und-Gliedes 39 und an der Fehleranzeigelampe 77 liegt.
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Durch Betätigen des Vorwahlschalters 53 wird über die Und-Glieder
70 und 39 das Schaltervorwahlrelais 19 zum Ansprechen gebracht, wenn gleichzeitig:
auch die Schaltbedingungen erfüllt sind. Dies ist der Fall, wenn an allen Eingängen
des Und-Gliedes 39 Spannungen vorhanden sind.
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Nach Ansprechen des Vorwahlrelais 39 wird die Zulässigkeit der Schalterbetätigung
durch die Signallampe 55 gemeldet. Durch Drücken der Taste 25 für die Schalterbetätigung
wird das Betätigungssignal über einen Kontakt des Vorwahlrelais 19 durchgeschaltet
und über Verstärker oder weitere Relaiskontakte die Spannung für die Betätigungsspule
des Hochspannungstrennschalters 3 eingeschaltet.
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Die Funktion des Und-Gliedes 39 kann mit Hilfe der Prüftaste 71 und
des Und-Gliedes 70 überprüft werden. Drückt man Vorwahlschalter 53, so muß die Signallampe
55 aufleuchten. Betätigt man anschließend die Prüftaste 71, so ist die Und-Bedingung
des Und-Gliedes 39 nicht mehr erfüllt, und die Signallampe 55 erlischt.
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Die Schalterstellungsmeldungen x11, x12 ... leitet man zweckmäßigerweise
von der Einschaltstellung der Hochspannungsschalter, die Stellungsmeldungen xli,
.`x1. ... von deren Ausschaltstellung ab. Dann ist die Äntivalenz auch gestört
wenn der Hochspannungsschalter von der einen in die andere Stellung übergeht, und
mit Hilfe der Fehleranzeigelampe 77 kann kontrolliert werden, ob der Schalter die
befohlene Endstellung erreicht.
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Die Hilfsschiene 78 ist für die Versorgung des Blinklichtes vorgesehen.
über die Milfsschienen 79
und 80 wird die positive und negative Steuerspannung
eingespeist. über die Hilfsschiene erhalten die Blinklampen 60 und 61 das negative
Potential. Die Vorwahl wird über die Hilfsschiene 82 vorgenommen, während die Schaltervorwahl
über die Hilfsschiene 83 getroffen wird.