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Qchaltungsanordnung zum Schutz von Bahnstrom-Versorgungs-
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anlagen vor Kurzschlußfolgen Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung
zum Schutz von Bahnstrom-Versorgungsanlagen vor Kurzschlußfolgen gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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Es ist bereits eine elektronische Prüf- und Wiedereinschaltautomatikeinrichtung
in Gebrauch, die in Fig. 1 dargestellt ist. Im linken und rechten Teil des Blockschaltbildes
ist der Aufbau der Zentrale dargestellt. Die Zentrale hat die Aufgabe der Verarbeitung.
von Funktionen, die für alle Fahrleitungsabschnitte gemeinsam sind.
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Hierzu werden folgende Zustandskriterien angeschlossen: "Alle Prüftrenner
Aus" (PT-A) "Prüfschutz Ein" (PS-E) "Fahrleitungsspannung gut/schlecht" (U#) Über
die Eingänge "Prüfautomatik Aus" und "zurückstellen" kann die gesamte Prüfeinrichtung
ein- und ausgeschaltet werden.
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An die Zentrale können die elektronischen Steuereinheiten für bis
zu 32 Fahrleitungsab zweige zur Uberprüfung und Wiedereinschaltung angeschlossen
werden.
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In mittleren Teil des Blockschaltbildes ist die Steuereinheit für
einen Fahrleitungsabschnitt dargestellt.
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Als Eingaben sind angeschlossen: Meldung "Leistungsschalter Ein" (LS-E)
Anregung "Kurzschlußauslösung" (I>> ) Anregung "Thermische Auslösung" (I>
) Befehl "Automatik Fahrleitungsabschnitt Aus" Befehl "Fehrlöschung".
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Folgende Befehle werden ausgegeben: "Prüftrenner Ein/Aus" (PT-E /
PT-A) "Leistungsschalter Ein" (LS-E).
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Weiterhin gibt die Zentrale folgende Meldungen ab: "Störung Automatik"
"Automatik Ein/Aus" "Prüfeinrichtung läuft" "Prüfergebnis schlecht/gut" rie Prüf-
und Wiedereinschalteinrichtung wird im folgenden nur soweit beschrieben, wie es
für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Ein in der Zentrale erzeugter
Richtimpuls gewährleistet, daß nach dem Einschalten der Versorgungsspannung alle
Flip-Flops in die richtige Lage gebracht werden und keine falschen Signale an die
Ausgänge gelangen. In der Zentrale ist ferner ein Ringzähler 1 vorgesehen, der aus
einem Oszillator 2, einem Binärzähler 3 und Schaltern 4 besteht. Der Ringzähler
ist
einstellbar und wird durch den Richtimpuls oder die Ruhestellung eines nicht dargestellten
Relais zurückgestellt. ,r kann auch über den Oszillator angehalten werden. Vom Ringzähler
werden die einzelnen Abschnitte abgefragt, ob eine Schutzabschaltung vorliegt. Die
einzelnen Abzweige werden zeitlich nacheinander abgefragt. Dabei kann man bei einem
beliebigen Abzweig anfangen, je nachdem, bei welchem internen Zählerstand das Signal
gerade ansteht. Danach werden fortlaufend aufwärts zählend alle anderen Ab zweige
abgefragt bis zum letzten. Die tbzwsiganzahl wird durch die Schalter 4 im Dualcode
eingestellt.
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Die Prüfeinrichtung kann durch den Befehl "Prüfautomatik Aus" über
das Flip-Flop 5 bis zu 5 Minuten abgeschaltet werden. Die Zeit ist über das mit
dem Flip-Flop verbundene Zeitglied T5 einstellbar. Durch den Befehl "zurückstellen"
ist die Einrichtung sofort wieder prüfbereit.
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Fier ist noch zu ergänzen, daß die Befehle am Eingang und die Meldungen
über Relais gegeben werden, die jedoch im Blockschaltbild nicht dargestellt sind.
rine Spennwlgsabfrage erfolgt in Verbindung mit der Meldung "PrüSschütz Ein." Ist
das Prüfergebnis "gut", wird der Befehl "Leistungsschalter Fin" gegeben. Ist das
Ergebnis "schlecht", wird die automatische Wiedereinschaltung des Leistungsschalters
blockiert. Ist eine Kurzschluß-Schutzauslösung (I>) erfolgt, so wird dieses Signal
auf dem entsprechenden Abzweig gespeichert, bis dieser Abzweig aufgerufen wird.
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Erreicht der Ringzähler den entsprechenden Abzweig, so wird der Oszillator
2 abgeschaltet und der Ringzähler bleibt stehen.
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Anschließend laufen folgende Schaltvorgänge ab: "Prüftrenner Ein"
"Prüfschutz Ein" "Prüfung Fahrleitungsspannung gut oder schlecht" "Prüfschutz Aus"
"Prüftrenner Aus" "Leistungsschalter Ein oder Aus-Blockierung".
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Nach Ablauf dieser Schaltvorgänge setzt der Ringzähler seine Abfrage
fort.
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*ie Aufgabe besteht nun darin, eine zusätzliche elektronische Steuereinrichtung
zu schaffen, die grundsätzlich bei jeder Zuschaltung eines Fahrleitungsabschnittes
zuvor eine Prüfung durchführt, um Kurzschlußschäden an den Transformatoren und Abnutzungsschäden
an Schaltgeräten zu vermeiden. Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch die in
den Patentansprüchen angegebenen Maßnahmen ge'öst.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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In jedem Ab zweig werden neue Anschlußstellen A-N geschaffen und erforderlichenfalls
Leitungen unterbrochen. Die e Tage dieser neuen Anschlußstellen ist aus Fig. 2 zu
ersehe. An diese Schaltpuidfte werden zwei Flip-Flops 6, 7 mit Ausgängen Q, Q, ein
Verzögerungsglied 8 und ein Netzwerk von logischen Gliedern 9 bis 24 angeschlossen.
Über die Punkt P gelangt der Befehl "Leistungsschütz Ein" in die Schaltungsanordnung.
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Dieser Befehl wird zunächst gespeichert. Nach Ablauf einer Zeitverzögerung,
die etwa eine Sekunde betragen kann, wird dann die bereits beschriebene Prüfung
des Fahrleitungsabschnittes eingeleitet. Dabei wird zunächst das Flip-Flop 6 durch
einen "Low-High"-Übergang am dynamischen Eingang gesetzt. Voraussetzung hierfiir
ist, daß die vorbereitenden Eingänge freigegeben sind, d. h. an "High" liegen. Dies
ist der Fall, wenn der Leistungsschalter ausgeschaltet und die Automatik des betreffenden
Fahrleitungsabschnittes eingeschaltet ist. Dann wird am NAND-Gatter 13 der Ausgang
"Low" und am NOR -Gatter 9 der Ausgang "High". Der zweite ODER-Eingang des NOR-Gatters
9 liegt an "Low", da das Flip-Flop 7 noch nicht gesetzt ist.
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Weiterhin darf der Rücksetzeingang des Flip-Flops 6 kein "High"-Signal
führen. Dies ist der Fall, wenn der Richtimpuls "High"-Signal führt und der Leistungsschalter
ausgeschaltet ist. Dann wird der Ausgang des NAND-Gatters 10 "Low".
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7er Richtimpuls blockiert nach äeder Spannamgszuschaltung für etwa
3 Sekunden alle Schaltvorgänge zu Normierungszwecken. Nit dem Umschalten der Ausgänge
des Flip-Flops 6 wird das Zeitglied 8 angeregt. Nach ca. 1 Sekunde wird über das
NOR-Gatter 11 und den nachgeschalteten Inverter 12 der Pnifvorgang eingeleitet.
Dadurch wird die Verzögerung (T 4 in Fig. 1) unwirksam geschaltet. Diese Verzögerung
soll bei Schutzauslösung verhindern, daß bei der Prüfung noch Verbraucher wie z.
B. Lokbügel oder Hilfsbetriebe an dem kurzschlußbehafteten Fahrleitungsabschnitt
anliegen und so das Prüfergehnis verfälschen. Die Überbrückung geschieht dadurch,
daß nach Ablauf der Zeitverzögerung von einer Sekunde des Zeitgliedes 8 ein Ausgang
"High"-Signal führt. Dadurch wird der Ausgang des NOR-Gatters 15
"Low"
und der Ausgang des nachgeschalteten Inverters 16 "High". Da das Zeitglied T 4 mit
"Low" angesteuert wird, erfolgt eine Blockierung des Zeitgliedes. Weiterhin wird
der Ausgang des NOR-Gatters 19 "Low" und der Ausgang des nachgeschalteten Inverters
18 "High". Damit wird der Prüfvorgang unverzögert weiter geleitet und läuft entsprechend
den bekannten Funktionen der Prüfeinrichtung ab.
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Liegt kein Kurzschluß vor, so wird der Leistungsschalter des Fahrleitungsabschnitts
eingeschaltet, bei Kurzschluß tritt eine zeitlich begrenzte Wiedereinschaltsperre
in Tätigkeit.
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Ist man jedoch sicher, daß kein Kurzschluß vorliegen kann, so ist
es möglich, den Fahrleitungsabschnitt auch ohne vorherige Pflifung zuzuschalten.
In diesem Falle wird der Einschalbefel innerhalb der Zeitverzögerung von einer Sekunde
noch einmal gegeben. Zunächst wird dabei das Flip-Flop 6, wie vorher beschrieben,
umgeschaltet. Durch den Wechsel der Ausgänge Q und < erhält der dynamische Eingang
von Flip-Flop 7 "Low"-Signal. Kommt unmittelbar danach ein zweiter Einschaltbefehl,
so wird zunächst das Flip-Flop 6 wieder zurückgesetzt. Das Zeitglied 8 fäilt zurück
und der dynamische Eingang von Flip-Flop 7 geht von "Low" nach "High", d. h. es
erfolgt eine Utaschaftung der Ausgänge Q und Q. Damit wird zunächst über den Ausgang
Q der Ausgang des NOR-Gatters 9 "Low" und damit die vorbereiteten Eingänge der Flip-Flops
6 und 7 gesperrt, d. h. weitere Einschaltbefehle verursachen keine Umschaltungen
mehr.
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Über den Ausgang Q des Flip-Flops 7 wird der Ausgang des NAND-Gatters
20 "High", der nachgeschaltete Inverterausgang 21 "Low" und damit erfolgt die unmittelbare
Einschaltung des Leistungsschalters.
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Bei einem Einschaltbefehl wird der Ausgang des Inverters 24 "Low".
Ist dabei gleichzeitig die Automatik des betreffenden Fahrleitungsabschnittes ausgeschaltet,
so wird der Ausgang des NOR-Gatters 23 "High" und der nachgeschaltete Inverterausgang
22 "Low". Damit erfolgt die sofortige Einschaltung des Leistungsschalters wie vorstehend
beschrieben über NQSD-Gatter 20 und Inverter 21.