DE2552414C3 - Verfahren zum Betrieb einer Überwachungsanordnung - Google Patents

Description

dauernde Ansteuerung einer Überwachungseinheit kenntlich gemacht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Rückstellsignal erst nach n+1 Triggerimpulsen abgegeben wird. Damit wird erreicht, daß nach serieller Ansteuerung aller Überwachungseinheiten am Ende eines Überwachungszyklus vor Abgabe des simultanen Rückstellsignals an alle Impulszähler alle Impulszähler noch um jeweils eine Einheit höher gesetzt werden, d. h. den Wert n+\ annehmen. Da kein Adreßspeicher mit diesem Speicherinhalt existiert, kann bei einwandfreier Funktion aller Ansteuereinheiten keine Ansteuerung einer Überwachungseinheit erfolgen. Wird trotzdem von einer der Überwachungseinheiten ein Rückmeldesigna! abgegeben, kann dies nur auf einen Fehler in einer Ansteuereinheit zurückzuführen sein. Damit wird jeweils am Ende eines Überwachungszyklus erkennbar, oh eine Ansteuereinheit fehlerhaft arbeitet Nach Erkennung eines solchen Fehlers können geeignete Maßnahmen ergnffen werden, um den aufgetretenen Fehler zu beseitigen. Dieses Verfahren ermöglicht somit bei geringfügigem Aufwand Fehler in den Ansteuereinheiten zu erkennen. Damit wird ein sicherer Betrieb der Überwachungsanordnung und eine einwandfreie Überwachung der Ventilthyristoren gewährleistet Der gesamte notwendige Aufwand besteht lediglich darin, die für die Abgabe der Rückstellsignale vorgesehene Einheit so auszulegen, daß das Rückstellsignal erst nach eimer Anzahl von Triggerimpulsen abgegeben wird, die größer ist als die Anzahl der Überwachungseinheiten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Die Figur zeigt ein Schaltschema für die Überwachung eines aus η Thyristoren zusammengesetzten Ventils in einem Brückenzweig eines Stromrichters für Hochspannungsgleichstromübertragung.

In der Figur ist mit V ein Ventil in einem Brückenzweig einer Drehstrombrückenschaltung bezeichnet Das Ventil V besteht besteht aus einer Serienschaltung von /!Thyristoren Tl, T2... Tn. Jedem der Ventile Tl bis Tn ist eine Funktionseinheit FfI bis FEn zugeordnet Alle Funktionseinheiten FE1 bis FEn sind baugleich.

Am Beispiel der dem Thyristor Tl zugeordneten Funktionseinheit FfI wird der Aufbau und die Funktionsweise der Funktionseinheiten FEI bis FEn erläutert

Die Funktionseinheit FEl besteht aus einem Impulsgeber UX, einer Ansteuereinheit ANX sowie einer Überwachungseinheit UE X.

In den Impulsgeber U1 mündet ein Lichtleiter eines Lichtleiterbündels LA. In das andere Ende des Lichtleiterbündels LA wird durch einen Lichtemitter L ein impulsförmiges optisches Signal eingespeist das über das Lichtleiterbündel allen Impulsgebern UX bis SS Un simultan zugeführt wird. Als Lichtemitter L kann beispielsweise ein Halbleiterlaser dienen. Dieser Lichtimpuls dient als Triggersignal für die simultane Abgabe von Zündimpulsen durch die Impulsgeber UX bis Un an die einzelnen Thyristoren Tl bis Tn des Ventils V. Dabei speist der Impulsgeber U1 die Steuerelektrode des Thyristors Tl, der Impulsgeber t/2 den Steuereingang des Thyristors T2 usw. Damit wird eine gleichzeitige Zündung aller das Ventil V bildenden Thyristoren Tl bis Tn erreicht Die Taktung des Lichtemitters L wird durch ein Steuerglied SG vorgegeben. Gleichzeitig mit der Abgabe eines Zündimpulses an den Thyristor Tl liefert der Impulsgeber U X einen Zählimpuls an den nachgeschalteten Impulszähler Z der Funktionseinheit Ff 1. Der Zählerstand des Impulszählers Z steht am Eingang des Vergleichsgliedes VG der Ansteuereinheit AN 1 an. Am zweiten Eingang des Vergleichsgliedes VG der Ansteuereinheit ANX steht der Inhalt eines Adreßspeichers S X an. Der Adreßspeicher enthält als feste Größe eine bei arithmetischer Zählung der Thyristoren sich ergebende ZahL Die dem Thyristor Tl zugeordnete Funktionseinheit FfI weist also einen Adreßspeicher S1 auf, in dem der Zahlenwert 1 fest abgespeichert ist Das Vergleichsglied VG prüft die Inhalte von Impulszähler Z und Adreßspeicher A X auf Gleichheit und steuert bei vorhandener Gleichheit die Überwachungseinheit UE1 an.

Den einzelnen Thyristoren Tl bis Tn sind Erfassungseinheiten f 1 bis En zugeordnet, die bei einwandfreiem Arbeiten der Thyristoren den Überwachungseinheiten UEX bis UEn ein das korrekte Arbeiten des zugehörigen Thyristors beslätigendes Meldesignal zuführen. Korrektes Arbeiten ist in diesem Zusammenhang gleichzusetzen mit einein einwandfreien Zünden des Thyristors. Jedoch könnten auch andere Arbeitswerte des Thyristors bei Einsatz einer angepaßten Erfassungseinheit abgefragt werden.

Ist die Überwachungseinheit UEX durch die Ansteuereinheit AN 1 angesteuert und geht von der Erfassungseinheit EX ein Meldesignal ein, das ein einwandfreies Arbeiten des Thyristors Tl anzeigt, wird in der Überwachungseinheit UE X ein impulsförmiges Lichtsignal erzeugt, das über einen Lichtleiter eines Lichtleiterbündels LB einem lichtelektrischen Sensor LEzugeführt wird. Als lichtelektrischer Sensor LEkann beispielsweise ein Fotowiderstand oder ein Fototransistor dienen. Das Signal am lichtelektrischen Sensor LE wird in einer Auswerteinheit AEweiterverarbeitet.

Im Laufe eines Überwachungszyklus werden durch die Arbeitsweise der vorgeschalteten Ansteuereinheiten AN 1 bis ANn die zugehörigen Überwachungseinheiten UEX bis UEn seriell angesteuert und damit die Thyristoren Tl bis Tn des Ventils V seriell auf ihre einwandfreie Funktion hin überwacht. Die serielle Ansteuerung wird durch die sukzessive Aktivierung der Ansteuereinheiten ANX bis ANn bewirkt. Durch den ersten gemeinsamen Triggerimpuls eines Überwachungszyklus an alle Impulsgeber U1 bis Un werden einerseits sämtliche Thyristoren Tl bis Tn gezündet, andererseits werden alle den Impulsgebern U1 bis Un nachgeschalteten Impulszähler Z, die vorher durch ein simultanes Rückstellsignal auf ihren Anfangswert zurückgesetzt wurden, auf den Wert Eins gesetzt. Der von den Vergleichsgliedern VG der verschiedenen Ansteuereinheiten ANX bis ANn vorgenommene Vergleich führt lediglich in der Ansteuereinheit AN 1 zu einem positiven Ergebnis, d. h, lediglich in der Ansteuereinheit AN 1 stimmen die Speicherinhalte von Impulszähler Z und Adreßspeicher 51 überun, so daß lediglich die Überwachungseinheit UEX angesteuert und damit das korrekte Arbeiten des Thyristors Tl überwacht wird. Durch den zweiten Lichtimpuls des Lichtemitters L im Rahmen des laufenden Überwachungszyklus werden erneut alle Thyristoren des Ventils Vgezündet und die Impulszähler aller Ansteuereinheiten Uin eine Einheit höher gesetzt. Somit steht in diesem Fall im Impulszähler Z der Ansteuereinheit AN2 der Wert 2. Derselbe Wert steht auch im Adreßspeicher S 2 der Ansteuereinheit AN2. In diesem Fall ist Gleichheit lediglich für die Ansteuereinheit AN2 gegeben, und

damit wird lediglich die Überwachungseinheit UE 2 angesteuert und der Thyristor 7*2 überwacht. So werden der Reihe nach sämtliche Überwachungseinheiten UE1 bis UEn angesteuert und die zugehörigen Thyristoren 7"! bis Tn im Laufeines Überwachungszykljs überwacht. Verliert einer der Thyristoren sein Sperrvermögen, wird dies durch die zugeordnete Erfassungseinheit wahrgenommen und wird, wenn im Rahmen eines Überwachungszyklus die zugehörige Überwachungseinheit angesteuert wird, durch das _t0 Ausbleiben des optischen Rückmeldesignals durch den lichtelektrischen Sensor LE wahrgenommen und von der Auswerteeinheit, beispielsweise durch eine optische oder akustische Störungsmeldung, nach außen hin kenntlich gemacht.

Bei dem herkömmlichen Verfahren zum Betrieb einer derartigen Überwachungsanordnung wurde jeweils nach einem Überwachungszyklus, d. h. nach Ansteuerung auch der letzten Überwachungseinheit UEn durch das Steuerglied SG, die Abgabe eines kodierten Rückstellsignals durch den Lichtemitter L veranlaßt, das über das Lichtleiterbündel LA allen Impulsgebern U1 bis Un zugeführt wurde und die gleichzeitige Rücksetzung auf den Anfangswert aller Impulszähler Z der Ansteuereinheiten ANi bis ANnbewirkt. Anschließend begann ein neuer Zählzyklus.

Trat bei dem herkömmlichen Verfahren ein Fehler in einer Ansteuereinheit AN 1 bis ANn auf, durch den eine permanente Ansteuerung der zugehörigen Überwachungseinheit erfolgte, so wurde bei jedem Triggerimpuls — vorausgesetzt der der permanent angesteuerten Überwachungseinheit zugeordnete Thyristor arbeitete einwandfrei — stets ein Rückmeldesignal von der Überwachungseinheit abgegeben, die zu der fehlerbehafteten Ansteuereinheit gehört. Dieses Rückmeldesignal überdeckte das ausbleibende Rückmeldesignal bei Ansteuerung einer zu einem zerstörten Thyristor gehörigen Überwachungseinheit. Damit war bei Auftreten eines derartigen Fehlers in einer Ansteuereinheit das Erkennen eines zerstörten Thyristors und damit eine einwandfreie Überwachung unmöglich gemacht.

Ein solcher Fehler in einer Ansteuereinheit kann beispielsweise dadurch zustande kommen, daß aufgrund einer Betriebsstörung im Vergleichsglied dieses andauernd die zugehörige Überwachungseinheit ansteuert. Eine weitere Ursache für einen derartigen Fehler kann darin liegen, daß der Impulszähler Z nach erreichter Gleichheit mit dem Adreßspeicherinhalt keine weiteren Impulse mehr verarbeitet, beispielsweise durch einen Leitungsbruch zwischen dem zugehörigen Impulsgeber und dem Impulszähler oder durch einen Leitungsbruch in dem zum zugehörigen Impulsgeber gehörigen Lichtleiter.

Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren demgegenüber beruht darauf, daß der Rückstellimpuls für alle Impulszähler am Ende eines Überwachungszyklus nicht bereits nach Ansteuerung der letzten, also der n-ten Überwachungseinheit abgegeben wird, sondern wenigstens einen Triggerimpuls später. Damit werden nach Ansteuerung der n-ten Überwachungseinheit UEn, die dem letzten Thyristor Tn des Ventils zugeordnet ist, die Inhalte der Impulszähler Znoch um eine Einheit auf den Wert n+ 1 erhöht. Der Adreßspeicher mit dem höchsten vorhandenen Zahlenwert ist der Adreßspeicher Sn. Er enthält als Wert die Zahl n. Damit ist in keiner der Ansteuereinheiten ANt bis ANn eine Gleichheit zwischen dem Inhalt des Impulszählers Z und des Adreßspeichers gegeben. Demzufolge darf bei normaler Funktion der Ansteuereinheiten keine der η Überwachungseinheiten angesteuert und damit auch kein optisches Rückmeldesignal an den lichtelektrischen Sensor LE abgegeben werden. Geht beim lichtelektrischen Sensor LE trotzdem beim n+ 1-ten Steuerimpuls in dem nunmehr verlängerten Überwachungszykkis ein Rückmeldesignal ein, dann muß notwendigerweise eine der Ansteuereinheiten ANi bis ANn fehlerhaft arbeiten, d.h. die zugehörige Überwachungseinheit dauernd ansteuern. Somit kann aus dem Eingang bzw. dem Ausbleiben eines Rückmeldesignals bei dem n+ !-ten Triggerimpuls ein eindeutiger Hinweis auf das Vorliegen eines Fehlers in einer Ansteuereinheit gewonnen werden.

Bei Auftreten eines solchen Fehlers kann dann in der Auswerteinheit AE eine Fehleranzeige erfolgen und, sofern aus Sicherheitsgründen die Ansteuereinheiten AN 1 bis ANn mehrfach vorhanden sind, die redundante Anordnung der Ansteuereinheiten in Betrieb genommen werden.

Nach dem n+ 1-ten Triggerimpuls werden die impulszähler Z in sämtlichen Ansteuereinheiten ANi bis ANn durch ein Rückstellsignal auf ihren Anfangswert zurückgesetzt. Anschließend beginnt ein neuer Überwachungszyklus.

Somit werden in kostengünstiger Weise bei nur geringfügiger Modifikation des Betriebsverfahrens am Ende jedes Überwachungszyklus die Ansteuereinheiten AN 1 bis A Nn auf Fehler hin überprüf t.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Betrieb einer Überwachungsanordnung für ein aus η seriengeschalteten Thyristoren bestehendes Ventil, die aus π jeweils einem Thyristor zugeordneten Funktionseinheiten besteht, wobei jede Funktionseinheit einen triggerbaren Impulsgeber, eine nachgeschaltete Ansteuereinheit und eine der Ansteuereinheit nachgeschaltete Überwachungseinheit umfaßt und wobei der Impulsgeber für die simultane Abgabe von Zündimpulsen für den zugeordneten Thyristor und von Zählimpulsen sowie für die Abgabe von Rückstellsignalen vorgesehen ist, und die Ansteuereinheit einen die Zählimpulse erfassenden Impulszähler mit Rückstelleingang, einen eine Zahl als Adresse der Funktionseinheit enthaltenden Adreßspeicher und ein Vergleichsglied umfaßt, das bei übereinstimmendem Inhalt von Impulszähler und Adreßspeicher ausgangsseitig an die Überwachungseinheit ein Ansteuersignal abgibt und wobei die Überwachungseinheit bei Ansteuerung und im Ansteuerungszeitraum eingehenden Meldesignal, das das einwandfreie Zünden des zugehörigen Thyristors bestätigt, ein Rückmeldesignal liefert und die Rückmeldesignalausgänge aller Funktionseinheiten einem gemeinsamen Sensor mit nachgeschalteter Auswerteinheit zugeführt sind und alle Impulsgeber durch simultane Triggerimpulse gesteuert werden und wobei jeweils nach einer Anzahl von η Triggerimpulsen alle Impulszähler ein Rückstellsignal erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellsignal erst nach n+1 Triggerimpulsen abgegeben wird.

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren üum Betrieb einer Überwachungsanordnung für ein aus η seriengeschalteten Thyristoren bestehendes Ventil, die aus η jeweils einem Thyristor zugeordneten Funktionseinheiten besteht, wobei jede Funktionseinheit einen triggerbaren Impulsgeber, eine nachgeschaltete Ansteuerein- heit und eine der Ansteuereinheit nachgeschaltete Überwachungseinheit umfaßt und wobei der Impulsgeber für die simultane Abgabe von Zündimpulsen für den zugeordneten Thyristor und von Zählimpulsen sowie für die Abgabe von Rückstellsignalen vorgesehen ist und die Ansteuereinheit einen die Zählimpulse erfassenden Impulszähler mit Rückstelleingang, einen eine Zahl als Adresse der Funktionseinheit enthaltenden Adreßspeicher und ein Vergleichsglied umfaßt, das bei übereinstimmendem Inhalt von Impulszähler und Adreßspei- eher ausgangsseitig an die Überwachungseinheit ein Ansteuersignal abgibt und wobei die Überwachungseinheit bei Ansteuerung und im Ansteuerungszeitraum eingehenden Meldesignal, das das einwandfreie Zünden des zugehörigen Thyristors bestätigt, ein Rückmeldesignal liefert und die Rückmeldesignalausgänge aller Funktionseinheiten einem gemeinsamen Sensor mit nachgeschalteter Auswerteinheit zugeführt sind und alle Impulsgeber durch simultane Triggerimpulse gesteuert werden und wobei jeweils nach einer Anzahl von π Triggerimpulsen alle Impulszähler ein Rückstellsignal erhalten.

   Ein derartiges Verfahren ist in Diskussionen der

   Fachkreise für Hochspannungsgleichstromübertragung bekanntgeworden. Bei solchen HGÜ-Stromrichtern ist es notwendig, ein in einem Brückenzweig liegendes elektrisches Ventil als eine Serienschaltung von η Thyristoren auszubilden, da ein einzelner Thyristor nur mit Sperrspannungen bis etwa 2 kV beaufschlagbar ist, die am Ventilzweig anliegende Spannung jedoch ein Vielfaches davon beträgt Alle zu einem Ventil gehörigen Thyristoren wenden durch simultane Zündimpulse gezündet um die Überlastung eines einzelnen Thyristors auszuschließen.

   Jedoch führt auch der Verlust der Sperrfähigkeit von mehreren Thyristoren des Ventils zu dessen Zerstörung, da die an den noch intakten Thyristoren anliegende Spannung dann über der maximalen Sperrspannung der Thyristoren liegt Aus diesem Grunde wird für ein jedes Ventil eine Überwachungsanordnung vorgesehen, die wie eingangs erläutert betrieben wird.

   Die den einzelnen Thyristoren zugeordneten Überwachungseinheiten werden durch die Wirkungsweise der jeder Überwachungseinheit vorgeschalteten Ansteuereinheit seriell angesteuert, wobei von der Überwachungseinheit ein Rückmeldesignal abgegeben wird, wenn der zugehörige Thyristor einwandfrei arbeitet

   Die Wirkungsweise der seriell Anfteuerimpulse abgebenden Ansteuereinheiten beruht darauf, daß bei Eingang jedes die Zündung der Ventilthyristoren auslösenden Triggersignals der Inhalt aller Impulszähler um eine Einheit erhöht wird, in den Adreßspeichern dagegen als Numerierung der Funktionseinheiten (und damit auch der Überwachungseinheiten) eine feste Zahl eingespeichert ist. Damit wird immer nur eine Überwachungseinheit angesteuert, nämlich die, deren Adreßspeicher mit dem momentanen Impulszählerinhalt übereinstimmt. So werden der Reihe nach alle Überwachungseinheiten, beginnend bei der ersten und endend bei der n-ten, angesteuert. Eine solche sukzessive Ansteuerung aller Überwachungseinheiten wird im !olgenden als Überwachungszyklus bezeichnet. Nach Ansteuerung der letzten, der η-ten Überwachungseinheit wird beim herkömmlichen Betrieb der Überwachungsanordnung an alle Impulszähler ein Rückstellsignal abgegeben, das alle Impulszähler auf ihren Anfangswert zurücksetzt

   Aus dem zeitlichen Eingang bzw. Ausbleiben des Rückmeldesignals sind Rückschlüsse auf Zahl und Lage der ausgefallenen Thyristoren eines Ventils möglich. Eine einwandfreie Auswertung der Rückmeldesignale kann jedoch durch fehlerhaftes Arbeiten einer Ansteuereinheit verhindert werden. Wird durch eine gestörte Ansteuereinheit die zugehörige Überwachungseinheit dauernd angesteuert, so wird — vorausgesetzt der zugehörige Thyristor zündet einwandfrei — die Überwachungseinheit bei jedem Triggerimpuls ein Rückmeldesignal abgeben. Dieses Rückmeldesignal tritt zusätzlich zu dem RUckmeldesignal der eigentlich durch diesen Triggerimpuls angesteuerten Überwachungseinheit auf. Da die Rückmeldesignalausgänge aller Übe. wachungseinheiten nur einem Sensor zugeführt sind, kann ein eventuell ausbleibendes Rückmeldesignal durch das Rückmeldesignal der fehlerhaft angesteuerten Überwachungseinheit überdeckt werden. Der Sensnr ist in einem solchen Fall nicht in der Lage zu erkennte, daß ein oder mehrere Thyristoren ausgefallen sind.

   Es besteht daher die Aufgabe, das eingangs genannte Verfahren so weiterzubilden, daß eine fehlerhafte