DE2602110C2 - Dezentralisierte Steuer- und Überwachungseinrichtung für Energieversorgungsanlagen - Google Patents

Description

Die Technik der Steuerung und Überwachung von Einrichtungen der Energieverteilung, insbesondere von Schalt- und Umspann-Anlagen, hat sich bisher in drei Stufen entwickelt:

In der ersten Stufe war in jeder Schalt- oder Umspann-Anlage (im folgenden nur noch kurz Anlage genannt) eine Schaltwarte vorhanden, in der Tag und Nacht Personal anwesend war, um fernmündlich übermittelte Anweisungen auszuführen oder auf Vorkommnisse in der Anlage wie Schutzauslösungen oder Störungen anderer Art zu reagieren. Die von den Meßeinrichtungen an den verschiedenen Stellen der Anlage ermittelten Meßwerte wurden ebenso wie die Stellungsmeldungen der Schaltgeräte über direkte Verbindungen in die Schaltwarte übertragen. Die üblichen Spannungen für die Stellungsmeldungen waren 110 oder 220 V Gleichspannung, für den 100%-Wert der Meßwerte 100 Volt

In der zweiten Entwicklungsstufe wurde die Fernübertragung von Meßwerten und Stellungsmeldungen über Fernwirkeinrichtungen eingeführt wofür unterschiedliche Techniken entwickelt wurden, z. B. die festverdrahtete Einzeiwertübertragung (zeitgleich, parallel), die Vielfach-Übertragung (zyklische Abfrage oder nach Prioritäten, seriell) und die für diese Techniken verwendeten unterschiedlichen Übertragungswege, d. h. Telefonleitungen, Hochfrequenzübertragung über Hochspannungsleitungen oder die drahtlose Übertragung über Richtfunkstrecken.

In der dritten Stufe hat sich teilweise parallel zur zweiten Stufe eine Entwicklung innerhalb der Anlage selbst vollzogen, die durch die mit der Einführung höherer Spannungsebenen, insbesondere 420 kV, sich ergebende zunehmende Ausdehnung der Anlagen hervorgerufen wurde, nämlich die Dezentralisierung von Steuer- und Überwachungseinrichtungen, um die Verbindungen zwischen den Einrichtungen des einzelnen Felds und der Fernsteuer-Zentrale der Anlage, die ja nun nicfit mehr vom Personel selbst besetzt war, zu reduzieren. Der wesentlichste Schritt hierbei war die Auslagerung der Schutzeinrichtungen aus dem nun wesentlich kleineren Wartengebäude in den einzelnen Feldern zugeordnete Kleinwarten, in denen alle aus einem Feld kommenden Meßwerte und Meldungen angezeigt und verarbeitet werden. Von hier aus werden nur noch ausgewählte Signale und Meßwerte gegebenenfalls als Sammelmeldungen zur Schaltwarte und von dort gegebenenfalls über Fernwirkeinrichtungen zur Netzleitstelle übertragen.

Kleinwarten nach dem Stand der Technik beinhalten Einrichtungen in Relaistechnik mit Arbeitsspannungen zwischen 48 Volt und 220 Volt. Die Übertragung von Meldungen und Meßwerten von hier in die Schaltwarte erfolgt in der Regel bei den Meldungen mit 60 Volt Gleichspannung, bei den Meßwerten mit den Meßwerten proportionalen eingeprägten Strömen. Die für die Übertragung verwendeten metallischen Leiter, die ausgelegten Antennen gleichend alle Störbeeinflussungen sammeln und als Störspannungen oder Beeinflussungsspannungen sowohl in die Kleinwarte zurückübertragen als auch weiterleiten in die Einrichtungen der Schaltwarte, erzwingen immer aufwendigere Abriegelungs- und Umsetzeinrichtungen, um schon bei der bisher verwendeten konventionellen Relaistechnik häufige Störungen von den Signaleinrichtungen fernzuhalten.

Die höhere Auslastung der Energieversorgungsnetze macht es heute erforderlich, wesentlich umfangreichere Datenmengen aus jedem einzelnen Schaltfeld und aus jeder Schaltanlage in die Netzleitstelle zu übertragen. Nach Möglichkeit sollen sogar Belastungskurven, die sich aus vielen Einzelmeßwerten zusammensetzen, aufgenommen und übertragen werden. Das Sammeln dieser Daten in den Schaltwarten ist aufgrund der Entwicklung bei den elektronischen Bauelementen technisch und wirtschaftlich realisierbar, die Übertragung größerer Datenmengen von der Schaltanlage zur Netzleitstelle aufgrund der Weiterentwicklung bei den Fernwirkeinrichtungen ebenfalls.

Ungelöst sind bisher die Probleme der dezentralen Datenspeicherung in den Kleinwarten und ihre Übertragung in die Schaltwarte, da hierfür die sehr aufwendigen Fernwirkeinrichtungen, wie sie zwischen Schaltwarte

und Netzleitstelle installiert werden, entweder aus technischen oder wirtschaftlichen Gründen nicht einsetzbar sind. Preiswertere Einrichtungen sind den insbesondere in Schaltanlagen auftretenden hohen Beeinflussungsspannungen, wie sie speziell beim Schalten der Trennschalter aufgrund der hochspannungsseitigen Ausgleichvorgänge und auch aufgrund der Schaltüberspannungen in den Motorstromkreis auftreten, nicht geeignet, während besonders beeinflussungssiere Einrichtungen sus preislichen Gründen nicht angewendet werden können.

Diese Probleme vergrößern sich noch ganz wesentlich, wenn wie im vorliegenden Fall die Aufgabe darin gesehen wird, elektronische Einrichtungen in den Kleinwarten für die Speicherung umfangreicher Daten einzusetzen und auf entsprechende zentrale Speicher und Datensichtgeräte in der Schaltwarte zu übertragen.

Ausgehend von dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik betrifft die Erfindung eine Kleiriwarte für dezentralisierte unmittelbare Anordnung in Hochspannungsschalt- und Umspannanlagen, mit Einrichtungen zur Meldung, Messung, Steuerung und/oder Überwachung, sowie zur beeinflussungsfreien Datenübertragung in eine übergeordnete zentrale Schaltwarte, Kleinwarten dieser Art sind aus dem praktischen Einsatz und in einer Sonderausführung aus P 24 32 055.6-34 bekannt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kleinwarte der in Rede stehenden Art anzugeben, die die beeinflussungssichere Bereitstellung 3ü umfangreicher Daten und dersn beeinflussungssichere Übertragung zur Schaltwarte gestattet.

Die Kleinwarte der oben genannten Art, bei der die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in ihrem Inneren Baugruppen einer elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung und eine Sendeeinrichtung in PCM-Technik für die beeinflussungsfreie, drahtlose Datenübertragung in einer Zentraleinheit zusammengefaßt und einschließlich der zwischen ihnen erforderlichen Verbindungen innerhalb einer Abschirmung angeordnet sind.

Bei der erfindungsgemäßen Kleinwarte ist also für die drahtlose Übertragung der Daten eine Einrichtung der PCM-Technik (Puls-Code-Modulation) verwendet. Diese Übertragungstechnik ist besonders störsicher, was im Hinblick auf die hochfrequenten Slörimpulse, die von den verschiedenen Schalthandlungen und Fehlermöglichkeiten in Schaltanlagen hervorgerufen werden, von besonderer Bedeutung ist.

Im einzelnen gibt es verschiedene Möglichkeiten, die 5« erfindungsgemäße Kleinwarte auszugestalten und weiterzubilden, was im folgenden beispielhaft erläutert wird:

Vorteilhaft ist es, anstelle anderer drahtloser Übertragungsmöglichkeiten die Datenübertragung über eine Richtfunkstrecke mittels einer Sendeantenne auszubilden. Die Verbindung zwischen der Sendeeinrichtung und der Antenne ist abgeschirmt auszuführen und die Metallteile des Kleinwartengebäudes sind zweckmäßigerweise zur Verbesserung der Abstrahlcharakteristik der Sendeantenne, bei deren Auslegung und Anordnung hinsichtlich Lage, Form und Abmessung zu berücksichtigen.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung ergibt sich dadurch, daß die Datenverarbeitungseinrichtung der e>5 Zentraleinheit aus einem Speicher, einem Steuerwerk und einem Datensichtgerät besteht und das Datensichtgerät in Einschubtechnik ausgeführt ist Es braucht sich hierbei nicht um einen Bildschirm zu handeln, sondern die einfachste Ausführung in Form einer einzelnen Zeile eines alpha-numerischen Displays erfüllt bereits einen großen Teil der Anforderungen. Für die Sicherheit der Datenspeicherung ist es empfehlenswert, die Speichereinheit aus Speichern aufzubauen, die auch bei Stromausfall die Daten nicht verlieren. Deshalb ist die Verwendung von Magnetspeichern zweckmäßig. Die Speichereinheit ist darüber hinaus vorteilhaftenveise mit einer Kapselung aus einem Werkstoff mit hoher Permeabilität versehen, wodurch besonders große äußere Magnetfelder, wie sie durch über die Kleinwarte hinweggeführte Leitungen auftreten können, wenn im Kurzschlußfall sehr große Ströme fließen, abgeschirmt werden.

Wenn auch durch den Einsatz der Datenverarbeitung in der Zentraleinheit die sonst übliche Verdrahtung zwischen den verschiedenen Baugruppen verringert wird, so sind doch zwischen den einzelnen Gestellen nach deren Einbringung in die Kleinwarte noch Montagearbeiten erforderlich. Um diese Arbeiten auf der Baustelle zu vermeiden und sie im Werk mit den dort vorhandenen Hilfseinrichtungen schneller ausführen zu können, ist es vorteilhaft, die gesamte Kleinwarte als transportable Einheit in Coniainer-Bauart auszuführen.

B i 1 d 1 zeigt als Beispiel eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kleinwarte 1 im Schnitt.

Die Kleinwarte 1 besteht aus einem Gebäudeteil 2, aufgestellt auf einem Fundament 6 und den im Inneren des Gebäudes angeordneten elektrotechnischen Einrichtungen für die Überwachung und Steuerung sowie den allgemeinen Einrichtungen der Stromversorgung, Beleuchtung, Telefon und Heizungsüberwachung, die in Form von Gestellen, Schränken, Schwenkrahmen oder einfachen Wandtafeln — alle mit der Ziffer 4 bezeichnet — angeordnet sind. Zu diesen Einrichtungen gehört auch die Zentraleinheit 3, mit dem in Tafel- oder Magazin-Bauweise ausgeführtem Speicher 13, mit dem Steuerwerk 11, dem Datensichtgerät 12 und der Sendeeinrichtung iO für die drahtlose Datenübertragung. Soll die drahtlose Übertragung nach Art einer Richtfunkstrecke erfolgen, so führt von der Sendeeinrichtung 10 eine abgeschirmte Verbindung zur Antenne 5, die an einer Wand der Kleinwarte so angeordnet ist, daß günstige Abstrahlverhältnisse gegeben sind und die Beeinflussung durch evtl. elektrische Felder von hochspannungsführenden Teilen der Schaltanlage vermieden wird. Dies wird dadurch erreicht, daß die Antenne so angeordnet ist, daß sie nicht nennenswert über das Dach der Kleinwarte hinausragt.

Die Baugruppen der dezentralisierten Datenverarbeitungseinrichtung sind einzeln und/oder gemeinsam unter Einbeziehung der Sendeeinrichtung 13 und z. B. der Antenne 5 mit einer Abschirmung 8 gegen elektrische und magnetische Felder geschützt, um Störeinflüsse in diesem Bereich auszuschließen Der Datenspeicher 13 ist als Magnetspeicher ausgeführt, um auf diese Weise eine Datensicherung auch bei Spannungsausfall zu gewährleisten. Er ist gegen das Eindringen magnetischer Felder mit einer Kapselung 7 aus Mu-Metall oder ähnlich wirkenden Werkstoffen mit hoher Permeabilität gesichert.

Hierzu ) Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Kleinwarte für dezentralisierte unmittelbare Anordnung in Hochspannungsschah- und Umspannanlagen, mit Einrichtungen zur Meldung, Messung, Steuerung und/oder Überwachung sowie zur beeinflussungsfreien Datenübertragung in eine übergeordnete zentrale Schaltwarte, dadurch gekennzeichnet, daß in ihrem Inneren Baugruppen einer elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung (11, 12, 13) und eine Sendeeinrichtung (10) in PCM-Technik für die beeinflussungsfreie, drahtlose Datenübertragung in einer Zentraleinheit (3) zusammengefaßt und einschließlich der zwischen ihnen erforderlichen Verbindungen innerhalb einer Abschirmung (8) angeordnet sind.

2. Klein warte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, άα& die Datenverarbeitungseinrichtung der Zentraleinheit (3) aus einem Speicher (13), einem Steuerwerk (11) und einem Datensichtgerät (12) besteht

3. Kleinwarte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Datensichtgerät (12) in Einschubtechnik ausgeführt ist.

4. Kleinwarte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Datensichtgerät (12) aus mindestens einer Zeile eines alphanumerischen Displays besteht.

5. Kleinwarte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinheit (13) mit Speichern bestückt ist, die auch bei Stromausfall die gespeicherten Daten nicht verlieren.

6. Kleinwarte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinheit (13) mit einer Kapselung (7) aus einem Werkstoff mit hoher Permeabilität abgeschirmt ist.

7. Kleinwarte nach einen, der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Abstrahlcharakteristik der Sendeantenne (5) in ihrer Nähe befindliche Metallteile des Kleinwartengebäudes hinsichtlich Lage, Form und Abmessung entsprechend gestaltet bzw. angeordnet sind.

8. Kleinwarte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie als transportable Einheit in Container-Bauart ausgeführt ist.

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