DE19546628A1 - Einrichtung zur Steuerung der Antriebe von Hochspannungsschaltgeräten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Steuerung der Antriebe mehrerer Hochspannungsschaltgeräte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In Schaltanlagen der Mittel- und Hochspannungsebene befinden sich mehrere Schaltgeräte in einem Schaltfeld. Diesen zur Energieübertragung und Verteilung eingesetzten Schaltgeräten ist jeweils ein elektrischer Antrieb zugeordnet. Die Schalterantriebe werden von einem Schaltanlagen-Leitsystem angesteuert.

Fig. 3 zeigt eine gemäß dem Stand der Technik übliche Anordnung zur Schalteran­ steuerung. An eine Kommunikationsleitung, z. B. ein Bussystem 31 sind Rechner 32 angeschlossen, wobei z. B. je Schaltfeld 33 ein Rechner 32 angeordnet sein kann. Die Rechner 32 kommunizieren untereinander und stehen mit einer Leitwarte in Verbindung. Mehrere Schaltgeräte-Antriebe 34, d. h. alle Antriebe eines Schaltfeldes 33 sind jeweils über je eine Kontrolleinheit 35 mit dem Rechner 32 verbunden.

Jede Kontrolleinheit 35 enthält zumindest einen Leistungsteil 351 mit Leistungshalb­ leitern, die den Antriebsmotorstrom führen, sowie eine zugehörige Steuerung und Überwachungselektronik 352 und eine Schnittstelle 353 für Kommunikation mit dem Rechner 32.

Es ist also in jedem Schaltfeld je Schalterantrieb eine Kontrolleinheit vorhanden. Dieses bekannte Konzept zur Schalterantriebssteuerung bedeutet, daß in jedem Schaltfeld eine erhebliche Anzahl von Kontrolleinheiten erforderlich ist, insbesonde­ re wenn sich die Anzahl noch wegen geforderter Redundanz verdoppelt. Dies ist z. B. in Doppelsammelschienenanordnungen mit Bypass und einschaltfesten Erdern auf den Sammelschienen des letzten Feldes der Fall. Soweit die Kontrolleinheiten nicht als Einzelgeräte ausgeführt sind, sind zumindest je Antrieb Leistungshalblei­ terbauelemente in einer größeren Kontrolleinrichtung angeordnet.

Die bekannte Antriebssteuerung verursacht nicht nur erhebliche Kosten, sondern führt auch zu einem Raumbedarf, der besonders bei kompakt aufgebauten gasiso­ lierten Schaltanlagen nachteilig ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Steuerung von Schaltgeräteantrieben anzugeben, die zu einem reduzierten Raum- und Kostenbe­ darf führt.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung zur Steuerung der Antriebe mehrerer Hochspannungsschaltgeräten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in weiteren Ansprüchen angegeben und der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung zu entnehmen.

Es zeigen:

Fig. 1 Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Antriebs­ steuerung,

Fig. 2 eine mögliche Ausführungsform der Antriebssteuereinrichtung,

Fig. 3 Prinzipdarstellung zur Antriebssteuerung gemäß dem Stand der Tech­ nik.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß die Schaltgeräte, wie Leistungs­ schalter, Lasttrenner, Trenner, Erder usw. eines Feldes oder gar der gesamten Schaltanlage niemals gleichzeitig betätigt werden. Es genügt daher eine Kontroll­ einheit, die auf die einzelnen Schalterantriebe eines Feldes umschaltbar ist.

Fig. 1 zeigt als Prinzipdarstellung eine entsprechende Anordnung, wobei je Schalt­ feld 13 ein Rechner 12 vorhanden ist, der über ein Bussystem 11 mit anderen Rech­ nern 12 und einer nicht dargestellten Leiteinrichtung kommuniziert, wie beim Stand der Technik. An dem Rechner 12 ist eine Antriebssteuereinrichtung 15 angeschlos­ sen, an der wiederum alle Schaltgeräteantriebe 14 angeschlossen sind. Die An­ triebssteuereinrichtung 15 enthält eine Kontrolleinrichtung 16, die mittels eines Mul­ tiplexers 17 wahlweise auf einen der Antriebe 14 wirken kann, also auf einen Antrieb 14 durchgeschaltet werden kann.

Eine Sonderstellung unter den Schaltgeräten nimmt der Leistungsschalter ein, da er infolge seiner Schutzfunktion ständig betriebsbereit sein muß. Wenn sich die auf den Leistungsschalter bezogenen Anforderungen an Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und vor allem Reaktionsgeschwindigkeit nicht mit einer vorgesehenen Multiplexer­ anordnung vereinbaren läßt, kann der Leistungsschalter ausgeklammert, d. h. wie bisher angesteuert werden.

Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung, wobei Leistungsschalter nicht betrachtet werden. Es sind keine Schaltgeräte dargestellt, sondern nur deren Antriebe 24. Die dargestellte Anordnung bezieht sich auf ein Schaltfeld einer Schaltanlage.

Eine Steuereinheit 22, die einen Rechner enthält, ist an ein Bussystem 21 ange­ schlossen und kann auf diesem Weg mit anderen Steuereinheiten und mit einer Leiteinrichtung kommunizieren. Die Steuereinheit 22 hat etwa die Funktionalität ei­ nes in Fig. 1 bzw. in Fig. 3 gezeigten Rechners und teilweise Funktionen der dort gezeigten Kontrolleinheit. Dieser Teil der Kontrolleinheitfunktionen bezieht sich auf Überwachungsfunktionen, die nicht im Multiplexbetrieb erfolgen sollen; beispielswei­ se die Berücksichtigung von Stellungsrückmeldungen oder sonstiger Zustandsmel­ dungen der Antriebe 24 oder von Meldungen bezüglich des Zustands von Gasräu­ men (bei gasisolierten Schaltanlagen). Die Erfassung, Speicherung und Auswertung solcher Meldungen und Messungen erfolgt in einer Speicher- und Auswerteeinrich­ tung 23, die jedoch auch Bestandteil der Steuereinheit 22 sein kann.

Andere Teile der ursprünglichen Kontrolleinheit-Funktion (vgl. Fig. 3, 35 bzw. Fig. 1, 16) sind in einer Antriebssteuereinrichtung 25 enthalten. Es sind dies insbesondere ein Leistungsteil 251 und eine Kontroll- und Treiberelektronik 252. Die Kontroll- und Treiberelektronik 252 dient zur Ansteuerung des Leistungsteils 251 und enthält Meßeinrichtungen, wie z. B. einen Strommesser. Der Leistungsteil 251 ist ein Gleichstromsteller - hier eine Brückenschaltung aus unipolaren abschaltbaren Halbleitern -, der über seine Anschlüsse 255 aus einer nicht dargestellten Gleich­ spannungsquelle gespeist wird.

Sowohl die Kontroll- und Treiberelektronik 252, wie auch der Leistungsteil 251 kön­ nen im Bedarfsfall zur Erhöhung der Verfügbarkeit redundant ausgeführt sein, wie durch gestrichelte Linien angedeutet ist.

Die Antriebssteuereinrichtung 25 enthält einen Vorwahler 253, der mit der Steuer­ einrichtung 22 verbunden ist. Der Vorwähler 253 wirkt einerseits auf die Kontroll- und Treiberelektronik 252 und andererseits auf Steuereingänge von Schaltern 254, die gesteuert durch den Vorwähler 253 den Leistungsteil 251 jeweils mit einem der Antriebe 24 verbindet.

Der Vorwahler 253 liefert zu Diagnosezwecken Rückmeidungen an die Steuerein­ richtung 22; die Steuereinrichtung 22 liefert Steuersignaie zur Antriebssteuerung an den Vorwähler 253.

Die Schalter 254 können auf unterschiedliche Weise ausgeführt sein, z. B. mit elek­ tromechanischen Schaltern oder bipolaren Halbleitern.

Den Antrieben 24 ist jeweils ein Stellungssensor 26 zur Erfassung des Schaltgerä­ te-Schaltzustandes zugeordnet.

Die beschriebene Anordnung gemäß Fig. 2 ermöglicht es, mit nur einer Antriebs­ steuereinrichtung 25 mehrere Schalterantriebe 24 anzusteuern, wobei zur Durchfüh­ rung einer Schalthandlung, jeweils durch den Vorwähler 253 und die Schalter 254 gesteuert, einer der Antriebe 24 mit dem Leistungsteil 251 verbunden wird.

Mit der Reihenschaltung von Leistungsteil 251 und einem Schalter 254 wird eine zusätzliche Sicherheit erreicht, da für den Fall, daß in einer der beiden Komponen­ ten ein Halbleiterbauelement durchschlägt, noch eine Abschaltung des Stroms durch die andere Komponente erfolgen kann.

Vorteilhaft - gegenüber einer Anordnung mit über Kontrolleinheiten geschleiften Stellungssensorsignalen - ist auch die gemäß Fig. 2 vorgeschlagene Ankopplung der Stellungssensoren 26 an die Speicher- und Auswerteeinrichtung 23 bzw. direkt an die Steuereinrichtung 22. Die wesentliche Aufgabe der Stellungssensoren ist ein Ersatz der früher vorhandenen Hilfsschalter zur Schalthandlungsverriegelung; diese Verriegelung muß ohnehin vom Rechner in der Steuereinrichtung 22 koordiniert werden.

Auch die Verwaltung sonstiger Meldungen und Meßwerte (z. B. Gasraumüberwa­ chung, sogenannte Fingerprints der Antriebe, usw.) kann direkt von der Steuerein­ richtung 22 durchgeführt werden.

Claims (6)

1. Einrichtung zur Steuerung der Antriebe (14, 24) mehrerer Hochspan­ nungsschaltgeräte eines Schaltfeldes einer Schaltanlage, wobei eine an ein Schalt­ anlagen-Bussystem (11, 21) angeschlossene Steuereinheit (12, 22) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß, abgesehen von einer möglicherweise davon unab­ hängigen Ansteuerung der Antriebe von Leistungsschaltern und von möglicherweise redundant angeordneten Einrichtungen, nur eine an die Steuereinrichtung (12, 22) angeschlossene Antriebssteuereinrichtung (15, 25) angeordnet ist, die mittels eines Multiplexers (17) eine Kontrolleinheit (16) gesteuert mit jeweils einem der Schalter­ antriebe (24) verbindet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebs­ steuereinheit (25) einen Vorwähler (253), vom Vorwähler (253) angesteuerte Schal­ ter (254), einen Leistungsteil (251) und eine dem Leistungsteil (251) zugeordnete und vom Vorwähler (253) angesteuerte Kontroll- und Treiberelektronik (252) auf­ weist, wobei jeweils ein Schalter (254) in Reihe mit einem Antrieb (24) geschaltet ist, und diese Reihenschaltungen (24, 254) in Parallelschaltung an den Leistungsteil (251) angeschlossen sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (254) als elektromechanische Schalter oder als bipolare Halbleiterschalter ausge­ führt sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsteil (251) als Halb- oder Vollbrückenschaltung mit unipolaren abschaltba­ ren Halbleiterschaltern ausgeführt ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsteil (251) und die Kontroll- und Treiberelektronik (252) redundant ausgeführt sind.

6. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Meßsignale und Meldungen, insbesondere Schaltgeräte-Stellungsmel­ dungen über eine Speicher- und Auswerteeinrichtung (23) oder direkt der Steuer­ einrichtung (22) zugeführt sind.