DE2642464A1 - Schaltungsanordnung zur ausfallsicheren stromversorgung - Google Patents

Schaltungsanordnung zur ausfallsicheren stromversorgung

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Max Dipl Ing Schlichte
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Description

  • Schaltungsanordnung zur ausfallsicheren Stromversorgung
  • Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur ausfallsicheren Stromversorgung für eine Mehrzahl von an eine gemeinsame Versorgungsleitung angeschlossenen elektrischen Baueinheiten, die während des Betriebs zuschaltbar und abtrennbar sind, mit zwei alternativ wirksamen, jedoch dauernd betriebsbereiten Versorgungsgeräten, an deren Ausgang jeweils eine Uberwachungseinrichtung angeschlossen ist.
  • Bei den erwähnten Baueinheiten kann es sich beispielsweise um die peripheren Einrichtungen einer Vermittlungsstelle handeln.
  • In diesem wie in anderen Fällen muß u.U. gewährleistet sein, daß der Ausfall einer Stromversorgungseinrichtung bzw. ein Defekt der Versorgungsleitung zu einer Unterbrechung des Betriebs der elektrischen Baueinheiten führt. Darüber hinaus muß gewährleistet sein, daß ein Defekt bei einer oder mehreren der Baueinheiten nicht zu einer Beeinträchtigung des Betriebs der intakten Baueinheiten führt.
  • Bei einer bekannten Schaltungsanordnung (DT-PS 1 919 344) sind zwar für die Versorgung wenigstens einer Last ein Betriebsverstärker sowie ein Ersatzverstärker vorgesehen, die jeweils von einer gesonderten Uberwachungseinheit überwacht werden,wobei die Uberwachungseinheit des Betriebsverstärkers dessen Ausfall signalisiert und die Umschaltung auf den Ersatzverstärker bewirkt, und die Überwachungseinheit des Ersatzverstärkers dessen Be- triebsbereitschaft signalisiert, im Umschaltfall also damit gerechnet werden kann, daß ein intakter Ersatzverstärker vorliegt.
  • Eine Überwachung der Versorgungsleitung sowie der elektrischen Verbraucher ist bei dieser Schaltungsanordnung nicht vorgesehen.
  • Bei einer anderen bekannten Schaltungsanordnung (DT-AS 1 762 390), die ebenfalls zwei alternativ wirksame Versorgungsgeräte aufweist, die jeweils durch individuelle Uberwachungseinrichtungen überwacht werden, erstreckt sich die Uberwachung auch auf eine gemeinsame Versorgungsleitung. Zu diesem Zweck müssen die Uberwachungseinrichtungen jedoch, zumindest was ihren Eingangsteil anbetrifft, jeweils gedoppelt sein, wobei der erste Eingangsteil an das zu überwachende Versorgungsgerät und der andere Eingangsteil an die gemeinsame Versorgungsleitung angeschlossen ist. Eine Unterbrechung oder ein Kurzschluß der gemeinsamen Versorgungsleitung wird zwar angezeigt, führt aber auch hier zu einem Ausfall der Stromversorgung der Verbraucher.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Stromversorgung anzugeben, die nicht nur bezüglich der Funktion der eigentlichen Versorgungsgeräte ausfallsicher ist, sondern dabei auch einen relativ geringen Aufwand bei den benötigten Uberwachungseinheiten erfordert, und die darüber hinaus auch einen störungsarmen Betrieb der zu versorgenden Baueinheiten gewährleistet.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Versorgungsleitung gedoppelt ist, wobei ihre beiden Leitungsteile jeweils über eine gesonderte Schaltstrecke an jeweils ein anderes der Versorgungsgeräte anschaltbar sind,und daß die Schaltstrecken jeweils durch einen hochohmigen Widerstand überbrückt sind, der zusammen mit einem Widerstand gleichen Widerstandswertes, über den der betreffende Leitungsteil an Bezugspotential liegt, einen Spannungsteiler bildet, an dessen Teilerpunkt die betreffende Uberwachungseinrichtung angeschlossen ist.
  • Aufgrund der doppelt ausgeführten Versorgungsleitung, die an sich in anderem Zusammenhang bekannt ist, (siehe DT-OS 24 60 259), führt die Unterbrechung eines Leitungsteils der Versorgungsleitung noch nicht zwangsläufig zur Unterbrechung der Versorgung der elektrischen Baueinheiten, da auf die Versorgung über den jeweils anderen Versorgungsleitungsteil durch das jeweils andere Versorgungsgerät umgeschaltet werden kann. Die erfindungsgemäße Art der Anschaltung der Überwachungseinrichtungen an die betreffenden Versorgungsgeräte bzw. an die Versorgungsleitung ermöglicht einen relativ einfachen Aufbau der Uberwachungseinrichtungen, insbesondere vermeidet sie die Notwendigkeit, für die Uberwachung der Versorgungsgeräte und der Versorgungsleitung gesonderte bzw, gedoppelte Bestandteile der Uberwachungseinrichtungen vorsehen zu müssen.
  • Da durch die erfindungsgemäße Anschaltung der Uberwachungseinrichtungen außerdem auch die zu versorgenden elektrischen Baueinheiten überwacht werden können, ist ein störungsarmer Betrieb der Gesamtanordnung möglich, indem die Störung von Baueinheiten erkannt werden kann, diese gegebenenfalls außer Betrieb genommen werden können und dann Betrieb der intakten Baueinheiten nicht mehr störend beeinflussen.
  • Bei einer Schaltungsanordnung der Art, von der hier ausgegangen wird, und die während des Betriebs zuschaltbare und abtrennbare Baueinheiten aufweist, gehört es zu einem störungsarmen Betrieb auch, daß das Zuschalten und Abtrennen sowohl die jeweils unmittelbar betroffenen als auch die übrigen Baueinheiten möglichst wenig in störender Weise beeinflußt.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erfolgt daher der Anschluß der Baueinheiten an die Leitungsteile der Versorgungsleitung in besonderer Weise, nämlich jeweils über Paare von einseitig miteinander verbundenen Entkopplungsdioden, sowie über ein LC-Glied, das den Baueinheiten vorgeschaltet ist, und dessen Spule im Längszweig zwischen dem Verbindungspunkt der betreffenden Dioden und dem Baueinheiteneingang liegt, und dessen Kondensator den Querzeig bildet und an dem dem Verbindungspunkt der Dioden abgewendeten Ende der Spule angeschlossen ist. Auf die Wirkung dieser Schaltmaßnahmen im einzelnen wird weiter unten noch näher eingegangen.
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in einer Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Die in der Figur dargestellte Schaltungsanordnung weist zwei Versorgungsgeräte in Form von Spannungsreglern SpR1 und SpR2 auf. Uber jeweils eine Schaltstrecke, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel zu einem Schütz Sch1 bzw. Sch2 gehören, sind diese Spannungsregler jeweils an den Leitungsteil LTl bzw. LT2 einer Versorgungsleitung angeschlossen.
  • Die beiden Leitungsteile LT1 und LT2 liegen über jeweils einen hochohmigen Widerstand Rb an Bezugspotential. Diese Widerstände bilden zusammen mit gleichgroßen Widerständen Ra, die jeweils die Schaltstrecken der Schütze Schl und Sch2 überbrücken, einen Spannungsteiler. Am Verbindungspunkt dieses Spannungsteilers ist jeweils eine Uberwachungseinrichtung Ul und U2 angeschlossen. Die zu versorgenden elektrischen Baueinheiten Be sind jeweils über Paare von einseitig miteinander verbundenen Entkopplungsdioden D1 und D2 an die Leitungsteile LT1 und LT2 der Versorgungsleitung angeschlossen.
  • Zwischen dem Verbindungspunkt der Dioden eines Paares und dem eigentlichen Eingang der betreffenden Baueinheit Be liegt jeweils ein LC-Glied, wobei dessen Spule L im Längszweig liegt und zwischen dem erwähnten Verbindungspunkt und dem Eingang der Baueinheit Be angeschlossen ist, und dessen Kondensator C im Querzweig gegen Bezugspotential liegt und mit seiner einen Belegung an das dem Verbindungspunkt der Dioden abgewendete Ende der Spule L angeschlossen ist.
  • Wenn beispielsweise der Spannungsregler SpR1 für die Stromversorgung der Baueinheiten Be wirksam ist und dementsprechend die Schaltstrecke des Schützes Sch2 nicht leitet, dann tritt an dem Teilerpunkt des Spannungsteilers Ra/Rb, der dem Spannungsregler SpR2 zugeordnet ist, bei ungestörtem Betrieb der Schaltungsanordnung die Spannung U/2 auf, die von der Uberwachungseinrichtung U2 überwacht wird. Der Sparmungsregler SpR2 ist nämlich dauernd betriebsbereit und liefert die Spannung U.
  • Wenn nun der Spannungsregler SpR2 eine zu kleine, unterhalb U liegende Spannung abgibt, oder der Leitungsteil LT2 der gemeinsamen Versorgungsleitung kurzgeschlossen ist, oder wenn bei einer oder bei mehreren der Baueinheiten Be Kurzschlüsse bzw.
  • Feinkurzschlüsse auftreten, dann sinkt die Spannung am erwähnten Teilerpunkt unter den Wert U/2 ab, woraufhin die Uberwachungseinrichtung Ü2 ein entsprechendes Signal abgibt.
  • Gibt dagegen der Spannungsregler SpR2 fälschlicherweise eine höhere Spannung als U ab, oder ist der Leitungsteil LT2 unterbrochen, oder liegt bei einer der Dioden D2 der Baueinheiten, die an den Leitungsteil LT2 angeschlossen sind, ein Kurzschluß vor, oder aber besteht eine direkte Verbindung zwischen den beiden Leitungsteilen LT1 und LT2, dann steigt die Spannung am Teilerpunkt über den Wert U/2 an, woraufhin die Überwachungseinrichtung U2 ebenfalls ein entsprechendes Signal abgibt. Es können also auch Defekte, die denjenigen Teil der Schaltungsanordnung betreffen, der im Augenblick nicht wirksam ist, unmittelbar nach ihrem Auftreten erkannt werden und vor der Notwendigkeit des Einsatzes dieser Teile bei einem Defekt der jeweils anderen, gerade wirksamen Teile behoben werden.
  • Ein derartiger zur Umschaltung führender Defekt wird durch die jeweils andere Überwachungseinrichtung, hier die Uberwachungseinrichtung Ü1, festgestellt.
  • Die Spulen L der LC-Glieder bei den Baueinheiten Be verhindern, daß beim Anschalten einer Baueinheit während des Betriebs der Schaltungsanordnung, was gewöhnlich durch Einstecken geschehen wird, zu hohe Einschaltstromstöße entstehen, die zu einer unzulässig hohen Strombelastung der Steckerstifte führen könnte.
  • Durch die Kondensatoren C der LC-Glieder ist verhindert, daß die bei Einstecken einer Baueinheit Be unvermeidliche Stromüberhöhung zu Spannungseinbrüchen bei den übrigen Baueinheiten führt.
  • Bei einem derartigen Einstecken einer Baueinheit während des Betriebs erfolgt eine Resonanzumladung zwischen den Kondensatoren C der dauernd im Betrieb befindlichen Baueinheiten und demjenigen der gerade eingesteckten Baueinheit. Durch entsprechende Wahl L/C-Verhältnisse der LC-Glieder kann die erwähnte Stromüberhöhung beim Einstecken in gewünschter Weise beeinflußt werden. Eine Rückwirkung auf benachbart angeschlossene Baueinheiten aufgrund dieser Umladungsvorgänge ist durch die Wirkung des zweigliedrigen Tiefpasses, den LC-Glieder jeweils zweier Baueinheiten bilden, praktisch vermieden.
  • 1 Figur 2 Patentansprüche L e e r s e i t e

Claims (2)

  1. Patentansprüche 3 Schaltungsanordnung zur ausfallsicheren und störungsarmen Stromversorgung für eine Mehrzahl von an eine gemeinsame Versorgungsleitung angeschlossenen elektrischen Baueinheiten, die während des Betriebs zuschaltbar und abtrennbar sind, mit zwei alternativ wirksamen, jedoch dauernd betriebsbereiten Versorgungsgeräten, an deren Ausgang jeweils eine Überwachungseinrichtung angeschlossen ist, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Versorgungsleitung gedoppelt ist, wobei ihre beiden Leitungsteile (LT1, LT2) jeweils über eine gesonderte Schaltstrecke (Schl, Sch2) an jeweils ein anderes der Versorgungsgeräte (SpR1, SpR2) anschaltbar sind, und daß die Schaltstrecken jeweils durch einen hochohmigen Widerstand (Ra) überbrückt sind, der zusammen mit einem Widerstand (Rb) gleichen Widerstandswertes, über den der betreffende Leitungsteil (LT1, LT2) an Bezugspotential liegt, einen Spannungsteiler bildet, an dessen Teilerpunkt die betreffende Uberwachungseinrichtung (Ü1, U2) angeschlossen ist.
  2. 2. Schaltungsanordnung 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 die Baueinheiten (Be) jeweils über Paare von einseitig miteinander verbundenen Entkopplungsdioden (D1, D2) an die Leitungsteile (LT1, LT2) der Versorgungsleitung angeschlossen sind, daß ihnen jeweils ein LC-Glied (LC) vorgeschaltet ist, dessen Spule (L) im Längszweig zwischen dem Verbindungspunkt der betreffenden Diode (D1, D2) und ihrem Eingang liegt, und dessen Kondensator (C) den Querzweig bildet und an dem dem Verbindungspunkt der Dioden (D1, D2) abgewendeten Ende der Spule (L) angeschlossen ist.
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