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Elektronische Auslösekreis-Oberwachungsgeräte
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8 Seiten Beschreibung mit 7 Patentansprüchen 2 Blatt Zeichnungen
Die
Erfindung betrifft elektronische Auslösekreis-Oberwachungsgeräte gemäß dem Oberbegriff
des Hauptanspruchs.
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Derartige Uberwachungsgeräte sind vielseitig einsetzbar und dienen
zum Beispiel bei Elektrizitätsversorgungsunternehmen für die Oberwachung von inaktiven
Schutzeinrichtungen wie Leistungsschaltersteuerungen, elektrischen Turbinenschutzeinrichtungen
und wichtigen Sicherheitsschalüungen. Fehler können in diesenStromkreisen etwa durch
Aderbruch, Oxydation.
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von LS-Hilfskontakten, gelockerte Klemmenverbindungen u. dgl.
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auftreten.
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Bekannt ist die optische Anzeige im Steuerschrank der Anlage mittels
Lampen. Hierbei sind Fehler nur durch visuelle Kontrolle erkennbar, was regelmässige
Kontrollgänge erforderlich macht und zur verspäteten Information über den fehlerhaften
Zustand der Anlagen führt.
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Bekannt ist auch die akustische Fernmeldung auf der Warte.
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Hierbei erfolgt die Information über einen fehlerhaften Zustand der
Anlage zwar zeitgleich mit Eintritt des Fehlers, jedoch ohne selektive Anzeige des
gestörten Schalterpoles durch Meldeleuchten im Steuerschrank, wobei Gerätefehler
durch die Art der Anschaltung zur Fehlauslösung von Leistungsschaltern führen können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein überwachungsgerät zu
schaffen, das sowohl die optische Selektivanzeige im Steuerschrank als auch die
Fernmeldung auf der Warte ermöglicht, wobei nicht nur mehrere parallelgeschaltete
Auslösekreise
eines gemeinsamen Stromkreises, sondern auch Auslösekreise
unterschiedlicher GS-Stromkreise selektiv überwacht werden sollen.
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Darüber hinaus sollen extreme Gerätefehler am elektronischen Auslösekreis-Oberwachungsgerät
nicht zu Fehlfunktionen der überwachten Steuerungen führen und dauernd anstehende
Ausbefehle im überwachten Steuerstromkreis nicht zum Ansprechen des Gerätes und
damit zur Meldung führen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Hauptanspruchs
angegebenen Mitteln gelöst.
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Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Einzelheiten, Vorteile und Anwendungen der Erfindung werden nachstehend
anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des Erfindungsgegenstandes
näher erläutert. Es zeigen: Abb. 1 den Aufbau bzw. die Beschaltung des erfindungsgemässen
Geräts in Verbindung mit einem Leistungsschalter mit dreipoliger Steuerung; Abb.
2 den Aufbau bzw. die Beschaltung des gleichen Geräts in Verbindung mit einem Leistungsschalter
mit einpoliger Steuerung.
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In beiden Abbildungen sind durch strichpunktierte Linien voneinander
getrennte Bereiche angedeutet, und zwar ein Schutzschrank im Wartenbereich W, eine
Kabel strecke K, ein llO~kV-Leistungsschalter LS, ein Steuerschrank S des Leistungsschalters,
eine Eingangsstufe E und eine Meldestufe M des elektrischen Auslösekreis-Oberwachungsgeräts
EAO.
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Das neue Gerät enthält drei Oberwachungssysteme, die nach dem Prinzip
der Stromüberwachung arbeiten. Durch Verwendung von optoelektronischen Koppelelementen
(Optokopplern) 10 zwischen den Eingangsstufen und der nachgeschalteten Meldestufe
erfolgt bei allen drei Systemen eine galvanische Trennung zwischen dem zu überwachenden
Auslösestromkreis und der Meldestufe. Infolge der galvanischen Trennung der Eingangsstufen
können nicht nur - wie bei Leistungsschaltern mit Einzelpolsteuerung - drei parallelgeschaltete
Auslösekreise eines gemeinsamen Stromkreises, sondern auch Auslösekreise unterschiedlicher
GS-Stromkreise selektiv überwacht werden.
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Jedem der drei Oberwachungssysteme ist eine rote Leuchtdiode und eine
Prüftaste 7 zugeordnet, die in der Fronttafel des Steuerschrankes angeordnet sind
(s.Abb.1). Das Aufleuchten einer Diode signalisiert, daß der betreffende Auslösekreis
gestört ist. Gleichzeitig erfolgt mittels einer logischen Oder-Stufe durch verzögerte
Anregung des Ausgangsrelais (tv = 3 sek) eine optische und akustische Fernmeldung
auf der Warte. Der Schaltzustand des Ausgangsrelais, das im ungestörten Betrieb
stets erregt ist, wird ebenfalls in der Frontplatte mittels einer roten und einer
grünen
Leuchtdiode angezeigt. Bei ungestörtem Betrieb leuchtet die grüne LeuchtQiodey bei
einer Störung nach 3 Sekunden die rote Leuchtdiode. Durch Anwendung des Ruhestromprinzipes
bei der Ansteuerung des Ausgangsrelais überwacht sich die Meldestufe selbst, d.h.
auch bei defekter Feinsicherung 9 sowie bei starken Spannungseinbrüchen bzw.
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Spannungsausfall erfolgt eine Störmeldung zur Warte.
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Mit den Prüftasten 7, die auf die Eingangsstufen wirken, kann die
Funktion des Gerätes während des Betriebes risikolos geprüft werden.
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Der für die Funktionsüberwachung im Auslösekreis notwendige Strom
von ca. 20 mA ("Meßstrom") wird durch Beschaltung der Schutz-Auslösekontakte 21
sowie der Leistungsschalter-Hilfskontakte 22 mit glasierten Drahtwiderständen("Meßwiderstände")
1 bzw. 2 erzeugt. Die Meldestufe spricht an, wenn der Meßstrom in einer der drei
Eingangsstufen ca. 12 mA unterschreitet. Die Dimensionierung der Meßwiderstände
erfolgt in Abhängigkeit der Auslegungsdaten des Auslösek-reises (Betriebsspannung,
Ohm'scher Widerstand etc.). Die Widerstände 1 werden normalerweise im Schutzschrank,
die Widerstände 2 am Leistungsschalterantrieb angeordnet. Mit der Auslösespule jedes
Auslösekreises sind außerdem zwei Leistungsdioden ("Primär-Dioden") 3 in Reihe geschaltet.
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Diese Dioden 3 können zusammen mit den Widerständen 2 am Leistungsschalterantrieb
angeordnet werden. Die Anschlußpunkte der beiden Primär-Dioden 3, an denen bei unterschiedlichsten
Belastungszuständen eine annähernd konstante Spannung abfällt, sind jeweils mit
einer der drei Eingangsstufen des Gerätes verbunden, von denen nur eine eingezeichnet
ist.
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Die wichtigsten Komponenten der Eingangsstufe sind eine Leistungszenerdiode
5 und die mit einem Vorwiderstand 8 in -Reihe geschaltete Optokopplerdiode 10.
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Durch die Charakteristiken der Primär-Dioden 3 und der Zenerdiode
5 bedingt, fließt der Mßstrom bis zu einer Stromstärke von ca. 50 mA im wesentlichen
nur über den Optokoppler 10. Erst bei Primär-Strömen größer als 50 mA, wie z.B.
bei einer Betätigung des Leistungsschalter-Auslösers 24,fließt Uber die Primär-Dioden
3 ein entsprechend großer Anteil des Auslösestromes. Vorsorglich dient ein Kondensator
6 zur Bedämpfung transienter Überspannung in der Eingangsstufe.
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Sollten im Fehlerfalle die Primärdioden 3 durchlegieren, würde dies
im Extremfall zu einem Kurzschluß am Eingang der Eingangsstufe und somit zum Ansprechen
des Oberwachungsgerätes führen. Die Funktion des Leistungsschalter-Auskreises ware
mithin nicht beeinträchtigt. Für den nach allgemeinen Erfahrungen bedeutend unwahrscheinlicheren
Fall, daß eine der Primär-Dioden 3 im Fehlerfalle hochohmig wird, übernimmt die
Zenerdiode 5 der Eingangsstufe, die durch entsprechende Dimensionierung und Leiterbahnges-taltung
für Kurzzeitströme von 10 A bemessen ist, bei Betätigung des Auslösers 24 den Primärstrom.
Auch in diesem Falle ist somit die einwandfreie Funktion des LS-Auslösvekrises sichergestellt.
Primär-Dioden 3 und Zenerdiode 5 der Eingangsstufe bilden folglich ein redundantes
Teilsystem der elektronischen Auslösekreis-Überwachung, das den funktionssicherheitstechnischen
Erfordernissen des EVU-Bereiches gerecht wird. Infolge der Zenerdioden-Charakteri-stik,
\di im letztgenannten Fall anstelle der Primär-Dioden-Charakteristik wirksam wird,
vergrößert
sich bei der Ausschaltung des Leistungsschalters der Teilstrom im Optokopplerpfad
so wesentlich, daß die leicht auswechselbare Feinsicherung 9 der Eingangsstufe nach
ca. 20-40 ms schmilzt. Dadurch wird nicht nur der Optokoppler 10 vor thermischer
Überlastung geschützt, sondern auch dieser Fehler bereits bei der ersten Ausschaltung
des überwachten Leistungsschalters durch Ansprechen des Überwachungsgerätes gemeldet.
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Auch Fehler in der Eingangs- oder Meldestufe des Gerätes bleiben ohne
Auswirkung auf die Funktion des LS-Auslösekreises und führen nicht zu Fehlauslösungen
des Leistungsschalters. Die Stromaufnahme der Meldestufe des Gerätes beträgt bei
Nenn-Betriebsspannung und ungestörten Auslösekreisen nur ca. 85 mA. Beim Ansprechen
eines Uberwachungssystem erhöht sich der Betriebsstrom auf ca. 100 mA.
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Bei Leistungsschaltern mit einpoliger Steuerung (Abb.2) sind Aufbau
und Wirkungsweise des Gerätes im wesentlichen gleich demjenigen mit dreipoliger
Steuerung (Abb.l).
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Die Abb.2 wäre lediglich analog der Abb.l rechts von den Steckkontakten
4 mit den Eingangsstufen und der angedeuteten Meldestufe zu ergänzen. Zur Meldestufe
gehören u.a. die Zenerdiode 11 und der Kollektorwiderstand 12.