DE19916778A1 - Verfahren zur Steuerung der Schaltvorgänge von Lastschaltern - Google Patents
Verfahren zur Steuerung der Schaltvorgänge von LastschalternInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Schaltvorgänge von Lastschaltern. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zur Steuerung der Schaltvorgänge, das die mögliche Schalthäufigkeit und damit die Lebensdauer von Lastschaltern erhöht sowie bei einer gleichen Schaltleistung der Einsatz kleinerer Lastschalter ermöglicht wird. DOLLAR A Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß DOLLAR A a) Werte des Stromverlaufes zum Verbraucher und die zugehörigen Werte des Spannungsverlaufes erfaßt werden, DOLLAR A b) die Zeit ermittelt wird, die zwischen Ein- und Ausschalten der Spule des Lastschalters und dem Ein- und Ausschalten der Kontakte des Lastschalters liegt, dadurch, daß der Startzeitpunkt des Schaltvorganges durch Vergleich der erfaßten Werte des Strom- und Spannungsverlaufes mit Sollwerten und bei Übereinstimmung der Stromfluß zur Spule des Lastschalters nach Ablauf der Vorhaltezeit ausgeschaltet bzw. eingeschaltet wird und während der dadurch beginnenden Abfallzeit bzw. bei beginnender Einschaltzeit des Lastschalters der Stromfluß zum Verbraucher in vorgegebenen Zeitabständen überwacht wird, während des Ausschaltvorganges der letzte Meßwert und während des Einschaltvorganges der erste Meßwert, der einen Wert ungleich Null aufweist, als Vergleichswert für den zeitlichen Abstand des Schaltzeitpunktes zum Nullpunkt zwischen den elektrischen Polaritäten des Signalverlaufes dient und DOLLAR A c) eine erforderliche Korrektur der Vorhaltezeit entsprechend der Größe und ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Schaltvorgänge von Lastschaltern,
insbesondere von Schützen. Lastschalter wie beispielsweise Schütze und Relais haben den
Vorteil der galvanischen Trennung von Steuer- und Laststromkreis. Nachteilig ist jedoch die
begrenzte Schalthäufigkeit und die dadurch begrenzte zeitliche Funktionsfähigkeit. Diese
Funktionsfähigkeit wird bei Kraftschützen insbesondere durch den beim Ausschalten
entstehenden Lichtbogen begrenzt. Dieser Lichtbogen verursacht extreme Veränderungen des
Kontaktmateriales und eine damit verbundene Verschlechterung der Kontakt- und
Schaltfähigkeit. Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb in der Schaffung eines
Verfahrens zur Steuerung der Schaltvorgänge, das die mögliche Schalthäufigkeit und damit
die Lebensdauer von Lastschaltern erhöht sowie bei einer gleichen Schaltleistung der Einsatz
kleinere Lastschalter ermöglicht wird. Gelöst wird diese Aufgabe durch den kennzeichnenden
Teil des Anspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens werden durch die
Ansprüche 2 bis 4 beschrieben. Nachfolgend soll das erfindungsgemäße Verfahren anhand
eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 den Stromverlauf zum Verbraucher beim Ausschalten,
Fig. 2 den zugehörigen Spannungsverlauf beim Ausschalten,
Fig. 3 die Signalfolge des Stromverlaufes bei der Anwendung von Optokopplern,
Fig. 4 eine prinzipielle Steueranordnung,
Fig. 5 den Spannungsverlauf zum Verbraucher beim Einschalten,
Fig. 6 den Stromverlauf zum Verbraucher beim Einschalten und
Fig. 7 die Signalfolge des Spannungsverlaufes bei der Anwendung von Optokopplern.
In der Fig. 1 ist der Strom/Zeit-Verlauf des Laststromkreises innerhalb eines
Einphasennetzes dargestellt. Die sinusförmige Darstellung des Wechselstromes zeigt die
Perioden des Stromverlaufes. Darin ist das Maximum 1 einer erfaßten Halbperiode, ein erster
Nulldurchgang 2, der Sollschaltpunkt 4 und der Zeitpunkt 5 an dem das Schütz geschaltet hat.
Nach Ablauf der Vorlaufzeit beginnt die Abfallzeit des Schützes. Zuvor wird ein immer
wiederkehrender Startpunkt ermittelt. Der Startpunkt wird beispielsweise so festgelegt. Zuerst
wird eine positive Halbwelle ermittelt und danach der Nullpunkt 2 ausgetastet. Der ermittelte
Nullpunkt 2 wird als Startzeitpunkt für den Schaltablauf festgelegt. Dazu wird der Strom
wiederkehrender Startpunkt ermittelt. Der Startpunkt wird beispielsweise so festgelegt. Zuerst
wird eine positive Halbwelle ermittelt und danach der Nullpunkt 2 ausgetastet. Der ermittelte
Nullpunkt 2 wird als Startzeitpunkt für den Schaltablauf festgelegt. Dazu wird der Strom
mittels eines Strommeßgerätes gemessen, durch einen Analog-Digital Wandler digitalisiert
und einem Mikrorechner zugeführt. Im Mikrorechner wird der gemessene Wert mit einem
vorzeichenbehafteten Sollwert solange verglichen, bis eine hohe Übereinstimmung erreicht
ist. Der Startpunkt (Nulldurchgang 2) ist damit für den Ablauf der Vorhaltezeit festgelegt.
Nach dem Startpunkt wird die Vorhaltezeit zwischen den Zeitpunkten 2 und 3 rückgezählt
und nach deren Ablauf zum Zeitpunkt 3 der Stromfluß zur Schützspule im Schütz durch den
Mikrorechner unterbrochen. Während der Abfallzeit wird mittels der Strommeßeinrichtung
der Stromfluß in vorgegebenen kurzen Zeitabschnitten überwacht. Registriert der
Mikrorechner mehrfach keinen Stromfluß mehr, so ist der Zeitpunkt des Endes der Abfallzeit
erreicht. In der Darstellung nach Fig. 1 liegen die Zeitpunkte dieser Messungen nach dem
Zeitpunkt 5. Der letzte Meßwert mit dem Wert ungleich "Null" dient als Vergleichswert für
die Nähe des Schaltzeitpunktes zum Nulldurchgang 4. Der Mikrorechner verringert jetzt die
Vorhaltezeit um einen vorgegebenen Bruchteil der Periodendauer der Netzfrequenz (bei 50 Hz
z. B. um 0,5 ms). Beim nächsten Schaltvorgang kommt man somit dem Nulldurchgang 4
näher. Diese Zeit darf aber nie kleiner werden, als die Periodendauer der Netzfrequenz, da
sonst die gewollte Wirkung nicht mehr entstehen kann. Durch diesen Verfahrensschritt wird
nach einigen Schaltvorgängen der optimale Schaltzeitpunkt für die Ausschaltung der
Schützwicklung gefunden und alle folgenden Schaltvorgänge erfolgen in der Nähe des
Nulldurchganges 4. Wenn gewährleistet werden kann, daß der Strom während des
Schaltvorganges nie höher als 10% des Spitzenstromes ist, wird gegenüber des ungünstigsten
Falles das Schütz nur mit 1% der Schaltleistung und 10% des Schaltstromes belastet.
Wie in der Fig. 6 dargestellt, erfolgt der Einschaltvorgang analog dem Ausschaltvorgang.
Für die Festlegung des Startzeitpunktes ist es jedoch erforderlich, den zugehörigen
Spannungsverlauf nach Fig. 2 bzw. 5 zu messen. Auch bei dem Einschaltvorgang wird nach
dem gleichen Verfahren ein immer wiederkehrender Schaltzeitpunkt in der Nähe des
Nulldurchganges ermittelt. Der erste gemessene Wert der Stromstärke nach dem Einschalten
der Schützspule zum Zeitpunkt 5 dient als Vergleichswert für die Nähe des Schaltzeitpunktes
zum Nulldurchgang 4. Der Zeitabschnitt zwischen den Zeitpunkten 3 und 5 stellt die
Anzugszeit der Schützkontakte dar.
In der Fig. 3 ist die an den Mikrorechner geleitete Signalfolge abgebildet, die durch
Optokoppler mit Strombegrenzung erzeugt wird. Bei dieser Variante wird mittels der
Mikrorechner geleitet und dort hinsichtlich des optimalen Schaltzeitpunktes ausgewertet. Ein
Signal über das "Abfallen" des Schützes wird über einen Hilfsschalter an den Mikrorechner
gesandt. Die Signalfolge des Spannungsverlaufes bei der Anwendung von Optokopplern ist in
der Fig. 7 abgebildet. Sie dient zur Festlegung des Einschaltvorganges durch den
Mikrorechner.
Eine Ausführung der Steuereinrichtung ist in der Fig. 4 abgebildet. Bei dieser Variante wird
der Strom- und Spannungsverlauf durch den Strom- und Spannungsmesser 6, 9 am Schütz 7
gemessen. Der Strom- und Spannungsmesser 6, 9 sind mit dem Mikrorechner 8 verbunden.
Der Mikrorechner 8 ist zur Auslösung des Ausschalt- und Einschaltvorganges mit dem Schütz
7 verbunden.
1
Maximum einer Halbperiode
2
Nulldurchgang
3
Zeitpunkt des Endes der Vorhaltezeit
4
Sollschaltpunkt des Schützes
5
Schaltzeitpunkt des Schützes .
6
Strommesser
7
Schütz
8
Mikrorechner
9
Spannungsmesser
Claims (5)
1. Verfahren zur Steuerung der Schaltvorgänge von Lastschaltern, dadurch
gekennzeichnet, daß
- a) Werte des Stromverlaufes zum Verbraucher und die zugehörigen Werte des Spannungsverlaufes erfaßt werden,
- b) die Zeit ermittelt wird, die zwischen Ein- und Ausschalten der Spule des Lastschalters und dem Ein- und Ausschalten der Kontakte des Lastschalters liegt, dadurch, daß der Startzeitpunkt des Schaltvorganges durch Vergleich der erfaßten Werte des Strom- und Spannungsverlaufes mit Sollwerten und bei Übereinstimmung der Stromfluß zur Spule des Lastschalters nach Ablauf der Vorhaltezeit ausgeschaltet bzw. eingeschaltet wird und während der dadurch beginnenden Abfallzeit bzw. bei beginnender Einschaltzeit des Lastschalters der Stromfluß zum Verbraucher in vorgegebenen Zeitabständen überwacht wird, während des Ausschaltvorganges der letzte Meßwert und während des Einschaltvorganges der erste Meßwert, der einen Wert ungleich Null aufweist, als Vergleichswert für den zeitlichen Abstand des Schaltzeitpunktes zum Nullpunkt zwischen den elektrischen Polaritäten des Signalverlaufes dient und
- c) eine erforderliche Korrektur der Vorhaltezeit entsprechend der Größe und Polaritätsrichtung des Abstandes vom Schaltzeitpunkt zum Nullpunkt des Signalverlaufes mehrmalig bis zur Erreichung eines vorgegebenen optimalen Sollwertes des Schaltzeitpunktes vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromverlauf und der
zugehörige Spannungsverlauf mittels Strom- und Spannungsmeßgeräte gemessen wird,
die gemessenen Werte digitalisiert und einem Rechner zugeführt werden, der die
Vorhaltezeit für den Schaltzeitpunkt ermittelt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromverlauf und der
zugehörige Spannungsverlauf mittels Optokoppler erfaßt werden und die binären Signale
einem Rechner zugeführt werden, der die Vorhaltezeit für den Schaltzeitpunkt ermittelt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichbleibender
Vorhaltezeit der Parameter des Startpunktes für den Schaltvorgang ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anziehen und Abfallen des
Lastschalters durch einen Hilfsschalter signalisiert wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999116778 DE19916778A1 (de) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | Verfahren zur Steuerung der Schaltvorgänge von Lastschaltern |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999116778 DE19916778A1 (de) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | Verfahren zur Steuerung der Schaltvorgänge von Lastschaltern |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19916778A1 true DE19916778A1 (de) | 2000-11-02 |
Family
ID=7904493
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1999116778 Ceased DE19916778A1 (de) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | Verfahren zur Steuerung der Schaltvorgänge von Lastschaltern |
Country Status (1)
Country | Link |
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