DE1904259A1

DE1904259A1 - Verfahren zum unterbrechungsfreien Umschalten eines Verbrauchers von einem Stromversorgungsaggregat auf ein Bereitschaftsnetz oder ein Ersatzaggregat

Info

Publication number: DE1904259A1
Application number: DE19691904259
Authority: DE
Inventors: Werner Speckmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1969-01-29
Filing date: 1969-01-29
Publication date: 1970-09-10
Also published as: DE1904259B2

Description

"Verfahren zu zum unterbrechungsfreien Umschalten eines Verbrauchers von einem Stromversorgungsaggregat auf ein Bereitschaftsnetz- oder ein Ersatzaggregat" Zusatzanmeldung zu P 17 65 270.9 v. 26.4.1968 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum unterbrechungsfreien Umschalten eines Verbrauchers von einem Stromversorgungsaggregat auf ein Bereitschaftsnetz oder ein Ersatzaggregat bei einer Störung oder auch bei Ausfall des Stromversorgungsaggregates mittels eines dem Stromversorgungsaggregat nachgeschalteten Energiespeichers und bei Wechselstromversorgung mittels einer Einrichtung, die das Wechselstromversorgungsaggregat mit dem Ersatzaggregat in Gleichläuf hält sowie mittels Uberwachungsorgane des Stromversorgungsaggregates, welche bei Störung oder Ausfall desselben einen elektronischen Schalter ansteuern, wobei dieser den Verbraucher an das Bereitschaftsnetz oder das Ersatzaggregat umschaltet und einen weiteren elektronischen Schalter verzögert ansteuert, wobei dieser den Verbraucher vom Stromversorgungsaggregat trennt nach DBP (Patentanmeldung P 1 765 270.9).
Dieses Umschaltverfahren wird bei Versorgungsstromkreisen angewandt, in denen zwischen dem Stromversorgungsaggregat, dem Ersatzaggregat oder dem Bereitschaftsnetz und dem Verbraucher Schaltglieder angeordnet sind, und wird so durchgeführt, daß zuerst im Stromkreis des Ersatzaggregates oder des Bereitschaftsnetzes ein elektronischer Schalter und gegebenenfalls ein diesem Schalter vorangeschaltetes Schaltschütz geschlossen und sodann im Stromkreis des gestörten oder ausgefallenen Versorgungsaggregates ein weiterer elektronischer Schalter verzögert innerhalb der Wirkungsdauer des Energiespeichers geöffnet wird.
Für die Not stromversorgung ist wahlweise entweder ein Ersatzaggregat oder ein Bereitschaftsnetz vorgesehen. Als Bereitschaftsnetz dient z.B. ein öffentliches Netz und als Ersatzaggregat ein Stromrichter, der auch bei Normalversorgung des Verbrauchers ständig in Betrieb ist, d.h. ebenso wie ein Bereitschaftsnetz versorgungsbereit gehalten wird. Einem öffentlichen Netz, das bekanntlich oft fremden Störeinflüssen unterliegt, wird allgemein ein Ersatzaggregat vorgezogen Die Erfindung sieht davon ab, für die Notstromversorgung ein öffentliches Netz heranzuziehen, sondern hält ein solches nur für einen Totalausfall der Versorgungsaggregate in Bereitschaft. Im übrigen wird zur Stromversorgung des Verbrauchers von zwei getrennten Versorgungsaggregaten Gebrauch gemacht.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, mit diesen getrennten Versorgungsaggregaten die Stromversorgung des Verbrauchers unterbrechungsfrei zu sichern, d,k. bei einer Störung oder bei Ausfall' eines Bggregates das Umschalten des Verbrauchers auf das intakte Aggregat so vorzunehmen, daß die Kontinuität der Stromversorgung einwandfrei gesichert und gegenüber dem bekannten Verfahren verbessert ist.
Die Erfindung besteht darin, daß bei normaler Stromversorgung wenigstens zwei Versorgungsaggregate, nämlich das Stromversorgungs- und das Ersatzaggregat einzeln je gleiche Teilverbraucher, die zusammen den Verbraucher bilden, anteilig einspeisen und auch einzeln für die Stromversorgung des gesamten Verbrauchers ausgelegt sind, und daß bei einer Störung oder einem Ausfäll eines dieser Aggregate der betreffende Verraucher mit Hilfe von elektronischen Umschalteinrichtungen automatisch und unterbrechungsfrei auf das intakte Aggregat umgeschaltet wird, das dann die Stromversorgung des gesamten Verbrauchers übernimmt, während tei einer Störung oder bei Totalausfall der Versorgungsaggregate die Teilverbraucher mit Hilfe von elektronischen Umschalteinrichtungen automatisch und unterbrechungsfrei vom zuletzt gestörten oder ausgefallenen Aggregat auf das Bereitschaftsnetz umgeschaltet wird.
Nur bei Störung oder Totalausfall der Versorgungsaggregate, d.h. beider Versorgungsaggregate, wenn zwei solche Aggregate vorhanden sind, wird somit das Bereitschaftsnetz in Anspruch genommen, und die Verbraucher werden unterbrechungsfrei aufiesesNetz umgeschaltet. Bei Ausfall des-einen oder anderen Versorgun gsaggregates werden hingegen unter Umgehung des Bereitschaftsnetzes die Verbraucher auf das jeweils intakte Aggregat umgeschaltet (regul'äre Notstromversorgung).
Sehr vorteilhaft bei diesem Umschaltverfahren ist, daß der Spannungseinbruch in der Verbraucherspannung schon beim Aufschalten der ausgefallenen 50 % Versorgungsspannung wesentlich geringer wird-als wenn eine 100 ziege Lastübergabe durchgeführt wird. Im übrigen können hierbei alle bisher für eine 100 Xige stufenweise durchgeführte Lastübergabe erforderlichen Mittel eingesvnart werden.
Zur Durchführung der beiden Umschaltschritte ist das Verfahren gemäß der Erfindung einmal dadurch weiter ausgebildet, daß die Einspeisung der Verbraucher aus den Versorgungsaggregaten anteilig über je eine Anschlußschiene erfolgt und das Umschalten des aus dem ausgefallenen Aggregat versorgten Teilverbrauchers auf das oder die intakten Aggregat(e) mit Hilfe von einzeln zwischen den Aggregaten und den betreffenden Anschlußschienen in Reihe angeordneten elektronischen Schaltern und Schaltschützen sowie mit Hilfe eines alle Anschlußschienen miteinander verbindenden elektronischen Schalters in bekannter Weise vorgenommen wird. Zum anderen ist das Verfahren gemaß der Erfindung noch dadurch weiter ausgebildet, daß das Umschalten der Verbraucher von den oder dem noch intakten Aggregat(en) auf das Bereitschaftsnetz mit Hilfe des weiteren elektronischen Schalters und eines vorangeschalteten Hauptschützes sowie mit Hilfe von einzeln zusätzlich zwischen diesem elektronischen Schalter und den Anschlußschienen angeordneten Schaltschützen dadurch vorgenommen wird, das bei Störung oder Ausfall eines-Aggregates das Hauptschütz und die zusätzlichen Schaltschütze, die zwischen dem elektronischen Schalter und den Anschlußschienen der intakten Aggregate angeordnet sind, geschlossen werden', der weitere elektronische Schalter jedoch erst bei Totalausfall der Aggregate geschlossen-wird Eine weitere Ausbildung des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht schließlich noch darin, daß den Uberwachungsorganen der Stromversorgungsaggregate ein gemeinsames Steuergerät zugeordnet ist, das das Schalten der elektronischen Schalter und der Schaltschütze steuert.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im Folgenden auf die Figur Bezug genommen. Die Fig. zeigt das Blockschaltbild einer Schalteinrichtung-zur Durchführung des Verfahrens gem. der Erfindung als Ausführungsbeispiel, bei dem nur zwei Stromversorgungsaggregate vorgehen sind.
Als Stromversorgungsaggregate seien statische Wechselrichter verwendet, die in der Figur mit 1 und-1' bezeichnet sind. Zur Erzeugung einer Sinusspannung sei den Wechselrichtern eine an sich bekannte'Siebschaltung 4, 4', bestehend ,aus Drosseln und Kondensatoren, nachgeschaltet. Bei der vorliegenden Stromversorgungsumschalteinrichtung haben diese Siebschaltungen zugleich die Funktion von Energiespeichern.
Die Ausgänge der Energiespeicher 4, 4' können einzeln über je zwei gleichartige Schaltmittel, nämlich ein Schaltschütz 8 bzw. 8' und einen elektronischen Schalter 9, 9', mit zwei Wechselstromverbrauchern verbunden werden. Diese Wechselstromverbraucher sind zwei gleichgroße Teillasten 3, 3t, und jeder Teillast ist eine AnschluBschiene S, S' zugeordnet.
Mittels eines elektronischen Schalters 18, der zwischen den Anschlußschienen S, S' angeordnet ist, können die' beiden Teillasten 3, 3' miteinander verbunden werden. Die Umschalteinrichtung enthält ferner Schaltmittel für das Anschließen der Verbraucher an das Wechselstromnetz N, das nur heu einem Totalausfall der Aggregate 1 und 1' die Wechselstromversorgung der Verbraucher übernehmen soll (Bereitschaftsnetz).
Dem Ausgang des Bereitschaftsnetzes ist zunächst ein Hauptschütz 13 nachgeschaltet. Diesem folgt ein weiterer elektronischer Schalter 7. Hinter dem elektronischen Schalter 7 verzweigt sich die Versorgungsleitung aus dem Bereitschaftsnetz zu den Anschlußschienen S)ind 5'. In den Verzweigungsleitungen ist -je ein weiteres Schaltschütz 19 und 20 angeordnet.
Den beiden Stromversorgungsaggregaten 1 und 1' ist eine Uberwachungseinrichtung 14 gemeinsam zugeordnet, die alle möglichen Störungen und ein Ausfallen der Aggregate schon bei der Entstehung in bekannter Weise erfaßt und den Umschaltvorgang auslöst. Diese Uberwachungseinrichtung umfaßt auch Uberwachungsorgane 6, 6', 6'', die die Verbraucherausgänge der Aggregate 1 und 1' und den Netzausgang, letzteren hinter dem Schaltschütz 13, gesondert überwachen. Die Überwachungseinrichtung 14 enthält ferner ein Steuergerät, das das Schalten der elektronischen Schalter 7, 9, 9' und 18 und der Schältschütze 8, 8' sowie des Hauptschützes 13 und der Schaltschütze 19 und 20- steuert.
Brfindungsgemäß arbeiten bei normaler Stromversorgung die Wechselrichter 1 und 1' im Halblastbetrieb, d.h. jeder Wechselrichter speist die halbe Gesamtleistung in seine Teillast 3 bzw. 3' ein. Die Schaltschütze 8 und.8' sowie die elektronischen Schalter 9, und 9' sind dabei geschlossen.
Auf der Netzseite sind alle Schaltschütze und der elektronische Schalter 7 geöffnet. Fällt nun z.B. der Wechselrichter 1 aus, dann löst die Überwachungseinrichtung 14 mittels des Steuergerätes das Umschalten der Schalteinrichtung in der Weise aus, daß zuerst der elektronische Schalter 18 geschlossen und damit die beiden Teillasten 3 und 3' zusammengeschaltet und gleichzeitig auf der Netzseite das Hauptschütz 13 und das Schaltschütz 20 geschlossen werden, das den Netzausgang mit dem Ausgang des intakten Wechselrichters 1' verbindet. Anschließend wird der Wechselrichter 1' auf volle Leistungsabgabe gesteuert und zuletzt der elektronische Schalter 9 und das Schaltschütz 8 geöffnet, so daß jetzt der Wechselrichter 1' alle Verbraucher einspeist und 100 %ig belastet ist. Das Schließen der Schaltschütze 13 und 20 erfolgt zu dem Zweck, daß, falls auch der Wechselrichter 1' ausfällt, die Verbraucher 3, 3' automatisch und unterbrechungsfrei auf das Bereitschaftsnetz N umgeschaltet werden können. Nachdem in diesem Fall der elektronische Schalter 7 in den Schließzustand'gesteuert wurde, wird das Schaltschütz 19 geschlossen und der elektronische Schalter 9' sowie das Schaltschütz 8' geöffnet. Anschließend kann das Schaltschütz' 18 geöffnet werden.
Wenn bei regulärer Notstromversorgung, d.h.; wenn z.B.
der Wechselrichter 1' die Verbraucher einspeist, die volle Betriebsbereitschaft des Wechselrichters 1 wieder hergestellt ist, wird, ausgelöst durch die Uberwachungseinrichtung 14, das Rückumschalten der Verbraucher auf getrenntes Einspeisen bei Halblastbetrieb der Wechselrichter 1 und1' in richtiger Reihenfolge der einzelnen Umschaltschritte durch das Steuergerät gesteuert. Entsprechendes gilt auch für-das Rückumschalten der Verbraucher von der Notstromversorgung aus dem Bereitschaftsnetz auf ein wieder betriebsbereit gewordener Aggregat 1 oder 1'. Dieses Rückumschalten kann bei wiedererlangter Betriebsbereitschaft beider Aggregate 1- und 1' durch Entriegelung im Steuergerät 14 in Gang gesetzt werden. In diesem Falle wird zuerst der elektronische Schalter 18 geschlossen und die Aggregate oder Wechselrichter 1, 1' in Halblastbetrieb gesetzt. Anschließend werden die Schaltschütze 8 und 8' sowie die elektronischen Schalter 9 und 9' geschlossen und zuletzt die Schaltschütze 19, 20 und 13 sowie der elektronische Schalter 7 wieder geöffnet.
7 Seiten Beschreibung 5 Patent ansprüche' 1 Bl. Zeichnung

Claims

Patentansprüche: 1) Verfahren zum unterbrechungsfreien Umschalten eines Verbrauchers von einem Stromversorgungsaggregat auf ein Bereitschaftsnetz oder ein Ersatzaggregat bei einer Störung oder auch bei Ausfall des'Stroeversorgungsaggregates mittels eines dem Stromversorgungsaggregat nachgeschalteten Energiespeichers und bei Wechselstromversorgung mittels einer Einrichtung, die das Wechselstromversorgungsaggregat mit dem Ersatzaggregat in Gleichlauf- hält sowie mittels Uberwachungsorgane des Stromversorgungsaggregates, welche bei Störung oder Ausfall desselben einen elektronischen Schalter ansteuern, wobei dieser den Verbraucher an das Bereitschaftsnetz oder das Ersatzaggregat umschaltet und einen weiteren elektronischen Schalter verzögert ansteuert, wobei dieser den Verbraucher vom Stromversorgungsaggregat trennt nach DEP (Patentanmeldung P 1 765 ??0.9), d a d u r c h g e k e n'n z e i-c hnest, daß bei normaler Stromversorgung wenigstens- zwei Versorgungsaggregate, nämlich das Stromversorgungsm und das Ersatzaggregat (1, 1<) einzeln je gleiche Teilverbraucher (3, 3'), die zusammen den Verbraucher bilden, anteilig einspeisen und auch einzeln für die Stromversorgung des gesamten Verbrauchers ausgelegt sind und daß bei einer Störung oder einem Ausfall eines dieser Aggregate der betref'fende Verbraucher mit Hilfe von elektronischen Umschalteinrichtungen (9, 9', 18) automatisch und unterbrechungsfrei auf das intakte Aggregat umgeschaltet wird, das dann die Stromversorgung des gesamten Verbrauchers übernimmt, während bei einer Störung oder bei Totalausfall der Versorgungsaggregate (1, 1 1) die Teilverbraucher (3, 3') mit Hilfe von elektronischen Umschalteinrichtungen (9, 9', 18, 7) automatisch und unterbrechungsfrei vom zuletzt gestörten oder ausgefallenen Aggregat auf das Bereitschaftsnetz, (N) umgeschaltet wird.
2) Verfahren nach Anspruch 1, da d u r c h g e -k e ii n z e i c h n e t, daß die Einspeisung der Verbraucher aus den Versorgungsaggregaten anteilig über je eine Anschlußschiene erfolgt und das Umschalten des aus ,dem ausgefallenen Aggregat versorgten Teilverbrauchers auf das oder die intakten Aggregate mit Hilfe von einzeln zwischen den Aggregaten und betreffenden Anschlußschienen in Reihe angeordneten elektronischen Schaltern und Schaltschützen sowie mit Hilfe eines alle Anschlußschienen miteinander verbindenden elektronischen Schalters in bekannter Weise vorgenommen wird.
3) Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß das Umschalten der Verbraucher von den noch intakten Aggregaten auf das Bereitschaftsnetz mit Hilfe des weiteren elektronischen Schalters und eines vorangeschalteten Hauptschützes sowie mit Hilfe von einzeln, zusätzlich zwischen dem elektronischen Schalter und den Anschlußschienen angeordneten Schaltschützen dadurch vorgenommen wird, daß bei Störung oder Ausfall eines Aggregates das Hauptschütz und die zusätzlichen Schaltschütze, die zwischen dem elektronischen Schalter und den Anschlußschienen der intakten Aggregate angeordnet sind, geschlossen werden, der weitere elektronische Schalter jedoch erst bei Totalausfall der Aggregate geschlossen wird.
4) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mittels einer den Versorgungsaggregaten gemeinsam zugeordneten Überwachungseinrichtung (14), die ein Steuergerät enthält, Störungen und Ausfälle erfaßt und das Umschalten ausgelöst wird, und daß durch das Steuergerät das Schalten der elektronischen Schalter (9, 9', 7, 18) und der Schaltschütze (8, 8', 19, 20) gesteuert wird.
5) Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß mittels Ilberwachungsorgane (6, 6', 6") die Verbraucherausgänge und hinter dem Schaltschütz der Ausgang des Bereitschaftsnetzes gesondert überwacht werden.