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Elektronische Schalt-, Schutz- und Überwachungs-
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vorrichtung für Niederspannungs-Verteileranlagen Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Schalt-, Schutz- und Uberwachungsvorrichtung
für Niederspannungs-Verteileranlagen, deren Ab zweige mit Leistungssicherungen sowie
Leistungsschütze ausgerüstet und an die Leistungsverbraucher geschaltet sind, wobei
die Abzweige und gegebenenfalls die Leistungsverbraucher Schutzfunktionen zugeordnete
Meßgeber aufweisen, deren elektrische analoge Signale der Vorrichtung zugeführt
sind.
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Stand der Technik Es ist bereits eine Schalt-, Schutz- und Überwachungsvorrichtung
in einer Kompakt station für den Bergbau bekannt, die aus bis zu neun als Bausteine
ausgebildeten Blockeinschüben besteht, die im druckfesten Raum der Kompaktstation
ausfahrbar angeordnet sind; jeder Blockeinschub ist einem Abzweig zugeordnet und
besteht aus einer Mehrzahl von Schutz-Relaisschaltungen, wie beispielsweise Sicherungs-Uberwachungsrelais,
Erdschlußrelais, elektronische Überstrom- und Kurzschlußrelais, Schutzleiter-Überwachungsrelais,
Kaltleiter-Auslöserelais (Druckschrift t'Blockeinschübe. Eine neue Technik für Niederspannungs-Kompaktstationent
der Fa. AEG-TELEFUNKEN, S4.05.42/1079VI3).
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Bei dieser bekannten Schaft-, Schutz- und Überwachungs vorrichtung
sind die Blockeinschübe fest verdrahtet und die Verdrahtung (Steuerleitungen) ist
über eine Mehrzahl von Durchführungen in einen Nebenraum mit erhöhter Sicherheit
(sch/e) der Kompaktstation an Klemmleisten geführt.
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Jeder Blockeinschub hat eine Vielzahl von mit den Relaisschaltungen
verbundene Anzeigelampenl die durch im Bereich des Blockeinschubs befindliche Sichtlöcher
in einer Panzer-Frontplatte der Kompaktstation beobachtbar sind; diese Lampen leuchten
auf 1 wenn von den Schutzrelais erfaßte Fehler auftreten. Eine Kontrolle des Zustandes
der Betriebsanlage ist dadurch nur visuell an der Sompaktstation durch die Beobachtung
der Anzeigelampen möglich, die lediglich eine Gut- oder Schlecht-Meldung liefern,
wobei mit einer Schlecht-Meldung die Auslösung einer bestimmten Schutzfunktion angezeigt
ist und der entsprechende Abzweig stromlos geschaltet wird.
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In vielen Fällen reicht nur eine Gut-Schlecht-Meldung für eine richtige
Einschätzung des Zustandes der Betriebsanlage nicht aus; beispielsweise bei einem
Erdschluß hängt es von der Größe desselben ab, ob dieser als Fehler anzusehen ist
und ob nicht trotz dieses Erdschlusses der Betrieb vorübergehend (bis Schichtende)
aufrechterhalten werden kann.
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Aufgabe Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische
Schalt-, Schutz- und Überwachungsvorrichtung zu schaffen, die über die vorstehend
genannten Schutzfunktionen hinaus Fehlerdiagnosen erlaubt, mit der ferner eine Sammlung
aller Einzelmeldungen der Schutzfunktionen und der Fehlerdiagnosen an zentraler
Stelle mit Sichtbarmachung derselben erfolgt und mit der schließlich von dieser
zentralen Stelle aus eine Einflußnahme auf die Schutzfunktionen möglich ist.
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Lösung Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die folgenden Merkmale
gelöst: a) jedem Abzweig ist eine Steuereinheit zugeordnet mit einer die analogen
Meßsignale digitalisierenden Meßwerterfassungseinrichtung, mindestens einem mit
dieser verbundenen Mikroprozessor, welcher über die,Abschaltung des Leistungsschützes
des Abzweigs entscheidet und eine Mitteilung über einen gestörten Abzweig und den
Abschaltgrund bereitstellt, einem dem Mikroprozessor zugeordneten, den aktuellen
Iststand des Abzweigs aufnehmenden und Soll- und Grenzwerte enthaltenden Arbeitsspeicher,
einem dem Mikroprozessor zugeordneten Programmspeicher mit Schutzfunktionsprogrammen
für die Erfassung von Fehlern und Ausfällen des Abzweigs1 b) eine mit allen Steuereinheiten
über einen Datenkanal verbundene Zentralsteuereinrichtung mit mindestens einem die
Daten der Steuereinheiten auswertenden Mikroprozessor, einem diesem zugeordneten
Arbeitsspeicher1 welcher ein Abbild der im Telegrammverkehr über den Datenkanal
einlaufenden Inhalte der Arbeitsspeicher der Steuereinheiten enthält, einem dem-Mikroprozessor
zugeordneten Programmspeicher für den gegenseitigen Telegrammverkehr zwischen Zentralsteuereinrichtung
und Steuereinheiten, einem dem Mikroprozessor zugeordneten Speicher, in welchem
die von den Mikroprozessoren der Steuereinheiten bereitgestellten Mitteilungen über
an den Abzweigen aufgetretene Fehler und Ausfälle sowie über die Zentralsteuereinrichtung
für die Arbeitsspeicher der Steuereinheiten vorgebbare und veränderbare Soll- und
Grenzwerte gespeichert sind.
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Weitere zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen
zu entnehmen.
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Vorteile Wird die Schalt-, Schutz- und Überwachungsvorrichtung in
einer Kompaktstation angeordnet, so ist in der Trennwand zwischen dem Raum mit der
Schutzart sch(d) und dem Raum mit der Schutzart sch(i) der Kompaktstation trotz
erhöhten Datentransfers nur eine einzige Durchführung erforderlich, so daß Erweiterungen
der Schutzfunktionen und auch des Telegrammverkehrs ohne konstruktive Änderungen
und Änderungen der optischen Trennstelle in der Trennwand möglich sind; da die bisherigen
Anzeigelampen der ,Blockeinschübe entfallen, sind die nur unter erheblichem technischen
Aufwand herstellbaren Sicht löcher in der Panzer-Frontplatte der Kompaktstation
nicht mehr erforderlich; durch die zentrale Bedienung können die Abzweig-Baueinheiten
freigegeben oder gesperrt werden, so daß eine beliebige Auswahl möglich ist; mittels
Übermittlung von Daten von der Zentralsteuereinrichtung können die Parameter für
die Schutzfunktionen geändert werden, ohne den schlagwettergeschützten Teil der
Kompaktstation zu öffnen; den bisherigen Verdrahtungsraum sch(i) der Kompaktstation
nimmt nunmehr die den Abzweig-Steuereinheiten übergeordnete Zentralsteuereinrichtung
mit Bedienungsmitteln für die Abzweig-Steuereinheiten, Übersichtsmitteln für die
Schutzfunktionen sowie Fehlerdiagnose und Mitteln für eine Datenfernüberträgung
auf; durch die Sammlung aller Informationen an einer zentralen Stelle ist die Aussagefähigkeit
über den Zustand der Abzweige wesentlich erhöht; Schutzparameter können über eine
Fernübertragung eingegeben werden.
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Darstellung der Erfindung Die Erfindung wird nachstehend anhand eines
in der Zeichnung schematisch dargestellten Auführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 eine prinzipielle Ausbildung einer elektronischen, aus St eu' er,
einheiten und einer Zentralsteuereinrichtung
bestehenden Schalt-,
Schutz-und Überwachungsvorrichtung, die beispielsweise in einer Kompaktstation angeordnet
ist, Fig. 2 eine genauere Ausbildung eines in dem einen Raum einer Kompaktstation
befindlichen Abzweigs mit diesem zugeordneten Meßmitteln und an den Abzweig geschalteten
Drehstrommotor mit Kaltleiter sowie einer diesem Abzweig zugeordneten Steuereinheit,
welcher die Signale aller Meßmittel zugeführt sind, Fig. 3 ein Diagramm, welches
den Signalablauf in einer Steuereinheit bei der Kurzschluß-, Schieflast-und Überstromüberwachung
zeigt, Fig. 4 ein Diagramm, welches den Signalablauf in einer Steuereinheit bei
der Erdschlußüberwachung zeigt, Fig. 5 ein Diagramm, welches den Signalablauf in
einer Steuereinheit bei der Schutzleiterüberwachung zeigt, Fig. 6 ein Diagramm,
welches den Signalablauf in einer Steuereinheit bei der Kaltleiterüberwachung zeigt,
Fig. 7 ein Diagramm, welches den Signalablauf in einer Steuereinheit bei der Sicherungs-
und Schützüberwachung zeigt, Fig. 8 eine genauere Ausbildung der Zentralsteuereinrichtung,
Fig. 9 ein Diagramm mit dem Programmablauf von Steuereinheit und Zentralsteuereinrichtung,
Fig. 10, 10a ein Diagramm, aus welchem der Ablauf der Überwachungsprogramme und
der beiderseitige Telegrammverkehr von Zentralsteuereinrichtung und Steuereinheiten
ersichtlich ist, Fig. 11 eine genauere Ausbildung der bei der Vorrichtung verwendeten
Vorortbedienungs-Tastatur und des Sichtanzeigefeldes,
Fig. 12 eine
prinzipielle Ausbildung einer zusätzlich über ein Kabel an die < Vorrichtung
zlnschaltbar«^n Vorortsteuereinrichtung.
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Schalt-, Schutz- und Überwachungsvorrichtung; Fig 1 In der Fig. 1
ist angenommen, daß sich die Vorrichtung in einer Kompaktstation befindet.
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Wie ersichtlich, ist in der Kompakt station 100 in den beiden .Räumen
101, 102 die elektronische Schalt-, Schutz-und Überwachungsvorrichtung El bis En,
ZST angeordnet.
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Der Raum 101 weist Dreiphasen-Abzweige Al bis An auf, wobei je Abzweig
Leistungssicherungen S bis Sn, Meßmittel W bis Wn und ein Leistungsschütz SZ bis,SZn
vorgesehen sind. An die nach außen geführten Abgänge Vt bis Vn sind, wie aus Fig.
2 ersichtlich, als Verbraucher beispielsweise Drehstrommotore geschaltet; die Abzweige
sind über einen nach außen geführten Strang SG an ein nicht weiter dargestellt es
Energieversorgungsnetz geführt.
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Die Ausbildung der Abzweige mit den in diesen liegenden Meßmitteln
ist bekannt.
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Jedem Abzweig Al bis An ist eine als Baustein ausgebildete elektronische
Steuereinheit El bis En zugeordnet, die von den Meßmitteln des jeweiligen Abzweiges
und gegebenenfalls Verbrauchers elektrische analoge Signale erhält und'für diesen
Abzweig und Verbraucher aufgrund der Meßsignale Schalt-, Schutz- und Überwachungsfunktionen,
w,ie Sicherungsüberwachung, Schützüberwachung, Erdschlußüberwachung, Überstromauslösung,
Schutzleiterüberwachung, Kaltleiterüberwachung und Leistungsschützabschaltung im
Fehlerfall, durchführt,
Alle diese Schutzfunktionen für einen Abzweig
mit Verbraucher sind also in einer autarken Steuereinheit zusammengefaßt.
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Die von einem Abzweig kommenden analogen Meßsignale werden von der
zugeordneten Steuereinheit digitalisiert und weiterverarbeitet; jede Steuereinheit
erstellt aus der Schütz-Kontaktstellung, den Meßsignalen und Zustand meldungen den
Ist zustand des jeweiligen Abzweiges in digitaler Form.
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Wie ersichtlich, sind alle Steuereinheiten EI bis En über ein einziges
Datenkabel K mit der im Raum 102 angeordneten Zentralsteuereinrichtung ZST verbunden,
welche aus einem Mikroprozessor CPU mit einer Vorortbedienung VB und Sicht anzeige
AZ sowie einer Datenfernübertragung FÜ besteht.
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Die Steuereinheiten EI bis En und die Zentralsteuereinrichtung ZST
stehen über das Kabel K'im gegenseitigen Telegrammverkehr; auf Anforderung der Zentralsteuereinrichtung
ZST senden die Steuereinheiten El bis En an diese die von ihnen erstellten digitalisierten
Ist-Zustände einzelner oder aller AbzweigeAi bis An, die in der Sichtanzeige AZ
der Zentralsteuereinrichtung ZST abgebildet werden1 so daß ein Gesamtüberblick bezüglich
des Ist-Zustandes der Kompaktstation vorliegt. Mittels der Datenfernübertragung
FÜ kann dieser in der Zentralsteuereinrichtung anstehende digitalisierte Kompaktstation-Ist-Zustand
an beliebige Orte (Schaltwarte) weitergeleitet werden.
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Der Informationsverkehr zwischen den Steuereinheiten EI bis Es und
der Zentralsteuereinrichtung ZST erfolgt durch serielle Übertragung von Bitfolgen
über das Kabel K, so
daß in der Trennwand TW der beiden Räume 101,
102 nur eine einzige Durchführung DG erforderlich ist, in welcher Optokoppler OK
(beispielsweise.Typ CNY21 der Firma AEG-TELEFUNKEN) angeordnet sind, welche eine
Spannungsfestigkeit von etwa 10 kV haben.
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Die Zentralsteuereinrichtung ZST gestattet eine direkte Einflußnahme
auf, die Steuereinheiten El bis En; Befehle und Meßwerte können an diese über die
Vorortbedienung VB und Datenfernübertragung FÜ gegeben werden, wodurch unter Beachtung
der betrieblichen Erfordernisse eine beliebige Ein- oder Abschaltung von Schutzfunktionen
und Abzweigen möglich ist; unter Heranziehung der Vorortbedienung VB und der Sichtanzeige
AZ der Zentralsteuereinrichtung ZST erfolgt auch eine Fehlerdiagnose.
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Steuereinheit E; Fig. 2 In der Fig. 2 ist ein Abzweig A mit den drei
Phasenleitungen R, S, T angedeutet; in jeder Phasenleitung liegt eine Leistungssicherung
21, 22, 23, ein Stromwandler 24, 25, 26 und Schaltkontakte 27, 28, 29 eines Leistungsschützes
SZ; ferner sind vorgesehen ein alle drei Phasenleitungen umfassender Summenstromwandler
30, drei an die Phasenleitung-en geschaltete Ankopplungsdrosseln 31, 32, 33 und
eine Verlagerungsspannungseinrichtung 34. An den Abgang V des Abzweigs A ist ein
Drehstrommotor 35 geschaltet, dessen Wicklung ein Kaltleiter 36 zugeordnet ist.
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Die kurzen Querstriche geben die Anzahl der Leitungen der genannten
Meßmittel an. Es sind ferner ein Schutzleiter SL und ein Überwachungsleiter ÜL vorgesehen,
die über einen Widerstand 37 und eine Diode 38 verbunden sind.
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Die vorstehend genannten Meßmittel des Abzweigs A und des Motors 35
sowie die Schutz- und Überwachungsleiter sind auch bei den bisherigen Kompaktstationen
verwendet.
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Zur Feststellung des Zustandes der Leistungssicherungen 21, 22, 23
ist eine Überwachungseinrichtung 39 vorgesehen, die aus drei Reihenschaltungen eines
Kondensators 40 mit einem Widerstand 41 sowie einer Diode eines Optokopplers 42
besteht (in der Fig. 2 ist nur eine dieser Reihenschaltungen dargestellt); diese
Reihenschaltungen sind parallel zu den Leistungssicherungen 21 bis 23 angeordnet.
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Zur Überwachung der Kontakte 27 bis 29 des Leistungsschützes SZ ist
ebenfalls eine aus drei Reihenschaltungen eines Kondensators 44 und eines Widerstandes
45 sowie einer Diode eines Optokopplers 46 bestehende Überwachungseinrichtung 43
vorgesehen; die Reihenschaltungen sind den Schaltkontakten 27 bis 29 parallelgeschaltet.
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Die Reihenschaltungen der beiden Überwachungseinrichtungen 39, 43
haben folgende Wirkungsweise. Haben die Sicherungen 21 bis 23 Durchgang und ist
die Kontaktierung der Kontakte 27 bis 29 einwandfrei, so sind die parallel angeordneten
Reihenschaltungen kurzgeschlossen und an den jeweils drei Ausgängen der Überwachungseinrichtungen
39, 43 tritt kein Signal auf; ist eine-der Sicherungen' defekt bzw. die Kontaktierung
der Kontakte nicht einwandfrei, so fließt der Leitungsstrom über die entsprechende,
Reihenschaltung und an deren Optokoppler tritt ein Signal auf.
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Die vorstehend genannten Meßmittel von Abzweig A und Motor 35 sowie
die Sicherungs- und die Schützüberwachungseinrichtungen 39, 43 und die Schutz- und
Überwachungsleiter SL, ÜL sind mit Anpassungsstufen 50 bis 58 der
Steuereinheit
E verbunden; die Stufen 50 51 sind als Spannungsteiler (Pegelanpassung) ausgebildet,
die Stufen 52, 53 sind RC-Glieder, die Stufe 54 ist ein Verstärker, die Stufen 55,
57, 58 sind als Optokoppler ausgebildete Potentialtrennstufen und Stufe 56 ist ein
Vollweggleichrichter.
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Die Steuereinheit E umfaßt ferner eine Meßwerterfassungseinrichtung
DAS, welcher die analogen Signale der Anpassungsstufen 53 bis 58 zugeführt sind
und die aus einem Multiplexer M und diesem nachgeschalteten Halte-Speicherglied
HS sowie einem diesem nachgeschalteten Analog-Digitalwandler DA besteht (beispielsweise
Baustein ADC 0816 der Firma Nat. Semiconductor); die Steuerung der Elemente M, HS
und DA erfolgt mittels eines weiter vorgesehenen Mikroprozessors MP (beispielsweise
Typ i8039 der Fa.IrLtel mit einem Arbeitsspeicher RAM und einem Programmspeicher
ROM; die mittels der Meßwerterfassungseinrichtung DAS digitalisierten Meßsignale
werden im Arbeitsspeicher RAM gespeichert und vom Mikroprozessor MP ausgewertet
dieser führt beispielsweise einen Vergleich mit im Arbeitspeicher RAM befindlichen
Sollwerten durch1 die über die Vorortbedienung VB der Zentralsteuereinrichtung ZST
in den Arbeitsspeicher RAM eingelesen werden und auch über die Bedienung VB geändert
werden können.
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Der Programmspeicher ROM enthält auf die Schutzfunktionen bezogene
Überwachungs-Algorithmen.
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Der Mikroprozessor MP nimmt also sämtliche Schutzfunktionen wahr;
spricht der Mikroprozessor MP auf eine oder mehrere der Schutzfunktionen an (Fehler,
Ausfall), so erfolgt durch diesen eine direkte Abschaltung des Leistungsschützes
SZ und eine Meldung der aufgetretenen Fehler in Telegrammform an die Zentralsteuereinrichtung
ZST.
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Die vom Mikroprozessor MP als bit serielle digitale Wörter ausgegebene
Meldungen gelangen an einen Schnittstellenbaustein SEA, über den die Verbindung
zum Datenkanal K hergestellt wird (beispielsweise Baustein i8251 der Fa.
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Intel). Jede Steuereinheit El bis En hat für den Telegrammverkehr
ein Codezeichen und die von der Zentralsteuereinrichtung ZST kommenden Telegramme
für die Steuereinheiten sind mit entsprechenden Codezeichen versehen; jede Steuereinheit
nimmt dabei nur die ihr Codezeichen aufweisenden Teiegramme auf.
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Die Entscheidung über die Abschaltung eines Abzweiges Al bis An wird
also unmittelbar am Abzweig durch die zugeordnete Steuereinheit getroffen.
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Neben der Erkennung der Schutzfunktionenfehler ist die Steuereinheit
E darüber hinaus in der Lage, etwa auftretende Defekte an den Abzweig-Meßmitteln
oder sonstigen Abzweigteilen zu erkennen und entsprechend zu reagieren sowie derartige
Ausfallmeldungen der Zentralsteuereinrichtung ZST zuzuleiten. Als Beispiel sei die
ErdRchlußüberwachung genannt; tritt hier ein Defekt auf 1 so wird u. U. ein nicht
vorhandener Erdschlußfehler signalisiert, so daß die Steuereinheit das Leistungsschütz
abschaltet, trotzdem sich der Abzweig in einwandfreiem Zustand befindet.
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Um diese unnötige und den Betrieb störende Abschaltung zu vermeiden,
sind im Programmspeicher,ROM bestimmte, auf etwa auftretende Defekte bezogene Plausibilitäts-Kenngrößen,
wie beispielsweise Anstiegsverlauf der Meßsignale, gespeichert; tritt die zugeordnete
Istgröße nicht auf 1 entsprechend einer Abweichung des Anstiegverlaufs, so wird
dies vom Mikroprozessor MP erkannt und nur die entsprechende Uberwachungsfunktion,
im ange-
nommenen Fall Erdschlußüberwachung, vom Bedienungspersonal
bei Bedarf über die Zentralsteuereinrichtung ZST aus dem Überwachungszyklus herausgenommen
, während das Leistungsschütz nicht abgeschaltet wird; der Zentralsteuereinrichtung
ZST wird eine entsprechende Ausfallmeldung gesandt.
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Nachstehend wird näher auf den Ablauf der oben genannten Schutzfunktionen
eingegangen.
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Überstrom-, Kurzschluß- und Schieflastüberwachung; Fig.3 Hierfür sind
die Stromwandler 24 bis 26 herangezogen, deren Sekundärströme der Doppelweg-Gleichrichterstufe
56 zugeführt werden; die Strom-Istwerte werden, wie im Diagramm nach der Fig. 3
angedeutet, beispielsweise alle 1,6 ms von der Meßwerterfassungseinrichtung DAS
erfaßt; damit liegen je Netz-Halbwelle sechs Ist-Strommeßwerte IS vor" die mit im
Arbeitsspeicher RAM abgelegten Kurzschlußstrom-Grenzwerten SS verglichen werden.
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Im Programmspeicher ROM befindet sich ein Programm, mittels welchem
die Analog-Digitalwandlung der in die Steureinheit E gelangenden analogen Meßwerte
eingeleitet wird und durch welches nach der Istwertermittlung ein Vergleich mit
dem Grenzwert SS erfolgt sowie die Entscheidung, ob ein Kurzschluß vorliegt oder
nicht, wobei im Fehlerfall FF das Leistungsschütz SZ abgeschaltet wird, wie in Fig.
3 angedeutet ist.
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Die Strom-Istwerter:Cassung erfolgt für jede Halbwelle jeder Phase
R, S, T.
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Für da e die Schieflastüberwachung werden von der Mel3werterfassungseinrichtung
DAS die Spitzenwerte SW (Fig. 3) gemessen, worauf die Schieflastermitt-lung SE durch
den Mikroproze;ssor MP erfolgt, an deren Ende entschieden
wird,
ob das Leistungsschütz SZ wegen Schieflast SL abgeschaltet werden muß; es schließt
sich eine Wärmemodellberechnung WM über etwa 200 ms an, an deren Ende entschieden
wird, ob das Leistungsschütz SZ wegen Überstrom ÜS abgeschaltet werden muß; hierauf
erfolgt wieder eine Spitzenwertmessung usw. Es erfolgt auch eine Anzeige der Phasenströme
in der Sichtanzeige AZ.
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Mit der Überstrom-Kurzschluß-Schieflastüberwachung ist auch deren
Defekt (Ausfall) feststellbar und es wird eine entsprechende Ausfallmeldung abgegeben.
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Erdschlußüberwachung; Fig. 4 Für die Erdschlußüberwachung ist ein
Gleichstrom- und ein Wechselstrommeßkreis vorgesehen; der Gleichstrommeßkreis ist
durch die Phasendrosseln 31 bis 33 gebildet und der Wechselstrommeßkreis durch den
Summenstromwandler 30 und die Verlagerungsspannungseinrichtung 34.
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Der Gleichstrommeßkreis wirkt in der "Aus-Schalterstellung des Leistungsschützes
SZ, während der Wechselstrommeßkreis in dessen t'Ein"-Schalterstellung wirkt.
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Dem Gleichstrommeßkreis ist das Filter 53 zugeordnet, an welchem eine
Gleichspannung auftritt, die mittels der Meßwerterfassungseinrichtung DAS digitalisiert
wird; wie in der Fig. 4 angedeutet, wird der Erdschlußwiderstand EW unter Heranziehung
eines im Speicher ROM befindlichen Überwachungsprogramms ÜP1 mehrmals gemessen und
ein Mittelwert gebildet; am Ende des Überwachungsprogramms ÜP1 wird eine Entscheidung
El'getroffen, ob das Leistungsschütz SZ eingeschaltet werden darf oder nicht, wobei
im Fehlerfall das Schütz SZ nicht einschaltbar ist.
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Ist die Erdschlußüberwachung fehlerfrei, so kann das Leistungsschütz
SZ eingeschaltet werden, wie durch SE' angedeutet ist.
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Mit der Einschaltung SE' des Schützes SZ wird der Wechselstrommeßkreis
wirksam.
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In der Fig. 4 ist angenommen, daß ein Fehler vorliegt, so daß vom
Summenstromwandler 30 ein Fehlerstrom FS abgegeben wird, dessen Amplitude gemessen
wird. Abgeschaltet soll nur werden, wenn der Erdschlußstrom rerbraucherseitig auftritt,
was mittels der Verlagerungsspannungseinrichtung 34 feststellbar ist; liegt ein
Fehler vor, so besteht zwischen Fehlerstrom FS und Verlagerungsspannung VS eine
Phasenverschiebung von etwa 90° el.
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Mit der Meßwert erfassungs einrichtung DAS wird zur Fehlerbestimmung
die Phasenlage PL ermittelt, indem festgestellt wird, ob die Verlagerungsspannung
VS den Pegel "high" oder "lowt hat; dann wird das Maximum EM des Fehlerstromes FS
ermittelt und im Speicher RAM abgelegt.
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Am Ende E2'des entsprechenden Überwachungsprogramms ÜP2 erfolgt ein
Vergleich des abgespeicherten maximalen Fehlerstroms EM mit einem im Speicher RAM
befindlichen Grenzwert und es wird entschieden, ob das Leistungsschütz SZ abzuschalten
ist.
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Fehlerstrom FS und Verlagerungsspannung VS treten periodischauf. Erdschlußwiderstand
und Erdschlußstrom werden in der Sichtanzeige AZ angezeigt.-Mit der Erdschlußüberwachung
ist auch deren Defekt (Ausfall) feststellbar. Im Fehlerfall wird außer dem Maximum
des Fehlerstroms auch dessen Nullpunkt herangezogen und erkannt; die Kurvenform
zwischen diesen beiden Punkten
dient der Ausfallerkennung (Abweichung
von der Sinusform).
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Schutzleiterüberwachung; Fig. 5 Für die Schutzleit erüberwachung ist.ein
Transformator TR vorgesehen, wobei die eine Leitung 70 der Sekundärwicklung an den
Schutzleiter SL und die andere Leitung 71 über die Optokoppler 57, 58 an den Überwachungsleiter
ÜL geschaltet ist. Wie aus der Fig. 5 ersichtlich, tritt an den Ausgängen der Optokoppler
57, 58 eine begrenzte sinusförmige Wechselspannung auf. Zur- Überwachung wird die
positive Halbwelle 72, die negative Halbwelle 73 und der Nullpunkt NP herangezogen.
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In der positiven Halbwelle 72 ist bei nicht unterbrochenem Schutzleiter
SL die Diode- 38 leitend und ein entsprechendes Signal wird über die Optokoppler
57, 58 an die Meßwerterfassungseinrichtung DAS gegeben. ist der Schutzleiter SL
unterbrochen, so ist die Diode 38 nichtleitend und es tritt keine positive Halbwelle
auf; die Meßwerterfassungseinrichtung DAS erkennt diese Unterbrechung UB.
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Tritt ein Kurzschluß zwischen Schutzleiter SL und Überwachungsleiter
ÜL auf, so ist die Diode 38 in der negativen Halbwelle 73 über den Widerstand 38
dem Kurzschluß parallelgeschaltet und es fließt durch sie ein Strom, der als Schluß
SM erkannt wird. Es wird auch die Höhe des Kurzschlußstromes erfaßt und bei zu kleinem
Wert erfolgt am Ende des Überwachungsprogramms ÜP3 eine Ab.schaltung AS des Leistungsschützes
SZ, wie angedeutet ist. Kurzschluß und Unterbrechung werden als Meldung abgegeben.
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Die Verwendung der Optokoppler ergibt eine potentialmäßige Entkopplung
der einzelnen Meßkreise. Mit der,
Schutzleiterüberwachung ist auch
deren Defekt (Ausfall) feststellbar.
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Kaltleiterüberwachung; Fig. 6 Bei der Überwachung des Kaltleiters
36 wird die an diesem abfallende Spannung herangezogen, die ein Maß für den Widerstand
des Kaltleiters ist; dessen Leitungen liegen, wie bekannt, im Leistungskabel für
den Verbraucher 35. Um Fehlmessungen durch über dieses Kabel gelangende spannungsinduzierte
Impulse zu vermeiden, 5 ist dem Kalt leiter 36 däs Filter 52- zugeordnet; wie in
der Fig. 6 angedeutet, ist für diese Überwachung ein entsprechendes Überwachungsprogramm
ÜP4 vorgesehen und. die Meßwerterfassungseinrichtung DAS mißt die dem Kaltleiterwiderstand
proportionale Spannung KM am Filter'52. Die Messung erfolgt mehrmals und es wird
der Mittelwert gebildet.
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Tritt-ein Fehler auf, so wird das Leistungsschütz ZS geöffnet, wie
mit ASt angedeutet. Der Wert des Kaltleiterwiderstandes wird in der Sichtanzeige
AZ angezeigt.
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Die Kaltleiterüberwachung spricht auch an, wenn an ihr ein Defekt
(Ausfall) auftritt und es wird eine entsprechende Meldung abgegeben.
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Sicherungen- und Schütz überwachung; Fig. 7 Die Überwachung für die
Sicherungen 21 bis 23 und das Leistungsschütz SZ arbeiten nach dem gleichen Prinzip,
wie aus der Fig. 7 ersichtlich.
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Gemessen wird jeweils für eine Periode, wobei der jeweilige Optokoppler
42 bzw. 46 in einer Halbwelle leitend und in der anderen Halbwelle nichtleitend
ist.
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Sind die Sicherungen 21 bis 23 in Ordnung bzw. die gontakte des Schützes
SZ einwandfrei geschlossen, so treten
auch an den Optokopplern
42, 46 keine Spannungen auf; ist beispielsweise die Sicherung 21 der Phase R defekt
bzw. der Kontakt 29 des Schützes SZ offen, so werden die Optokoppler 42, 46 bei
der positiven Halbwelle der Phase R leitend und am dieser Phase zugeordneten Spannungsteiler
50 tritt ein Signal entsprechend 0 auf, wie aus der Fig. 7 ersichtlich; hier ist
angenommen, daß auch die Sicherungen 22, 23 defekt sind bzw. die Kontakte 27, 28
des Schützes SZ nicht einwandfrei schließen; entsprechend treten an den Spannungsteilern
50, 51 bei den positiven Halbwellen der Phasen S, T ebenfalls Signale entsprechend
0 auf. Treten für eine Phase eine bestimmte Anzahl von Signalen entsprechend- 0
auf 1 so wird dies von der Meßwerterfassungseinrichtung DAS erkannt und als Fehler
ausgewiesen und am Ende des entsprechenden Überwachungsprogramms ÜP5 erfolgt eine
Abschaltung AS des Schützes SZ.
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Sind die Sicherungen 21 bis 23 in Ordnung bzw. schließen die Kontakte
27 bis 29 des Schützes SZ einwandfrei, so tritt an den Spannungsteilern 50, 51 ein
dauerndes Signal entsprechend L auf, das von der Meßwerterfassungseinrichtung DAS
erkannt wird.
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Die Sicherungsüberwachung gibt bei Ansprechen eine Meldung'ab, welche
der Sicherungen ausgefallen ist (R oder S oder T); auch wenn sie selbst ausfällt,
gibt sie eine entsprechende Meldung ab.
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-Die Schützüberwachung gibt bei Ansprechen eine Meldung ab, welche
Schaltkontakte ausgefallen sind; ferner'gibt sie eine Melsung bei an ihr auftretendem
Defekt (Ausfall) ab.
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Zentralst euereinri chtung ZST; Fig. 8 Die Zentraist euereinrichtung
ZST umfaßt einen Mikroprozessor CPU (beispielsweise i8085 der Fa. Intel) mit einem
Arbeitsspeicher AS und einem Programmspeicher PS, ferner einen netzausfallsicheren
Speicher NS, eine als Tastatur ausgebildete Vorortbedienung VB, einen Tastatur-Anzeige-Daustein
TA (beispielsweise Typ i8279 der Fa. Intel), ein Sichtanzeigefeld AZ sowie eine
Datenfernübertragung FÜ und einen Parallel-Seriell-Umse1;zer PSU für den Telegrammverkehr
zwischen der Zentralsteuereinrichtung ZST und den Steuereinheiten El bis En.
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Im Arbeitsspei.cher AS ist ein Abbild der über den Telegrammverkehr
einlaufenden Inhalte aller Arbeitsspeicher RAM der Steuereinheiten enthalten.
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Im Programmspeicher PS befinden sich Programme1 die mit dem TeIegrammverkehr
und mit der Vorortbedienung VE zusammenhängen, wie weiter unten ausführlicher erläutert
wird.
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Im netzausfallsicheren Speicher NS werden die auftretenden Fehler
und Zustandsmeldungen über die Ab zweige in Form einer Liste gespeichert; ferner
enthält der Speicher NS Sollwerte und Grenzwerte, die den Arbitsspeichern RAM der
Steuereinheiten zugeführt werden und dort für die verschiedensten Vergleiche,wie
vorstehend beschrieben,herangezogen werden. Die Steuereinheiten El bis En weisen
selbst also keine netzausfallsicheren Soll- bzw. Grenzwerte auf, sondern diese sind
für alle Steuereinheiten zentral im netzausfallsicheren Speicher NS enthalten, und
gelangen von diesem zu den Speichern RAM; bei einem Ausfall der Netzversorgung gehen
dann 2;war alle in den Speichern RAM der Steuereinheiten befindlichen Soll- und
Grenzwerte verloren, bleiben jedoch
im Speicher NS der'Zentralstauereinrichtung
ZST erhalten und werden nach Behebung der Netzstörung aus diesem Speicher wieder
an die Speicher 1?AM gegeben.
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Durch diese Ausbildung ist erreicht, daß auf ein nichtflüchtiges Speichern
der Parameter in den Steuereinheiten verzichtet werden kann; alle Parameter, die
innerhalb einer Verteileranlage wirksam werden können, werden somit zentral von
einer einzigen Stelle vorgegeben.
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Die Zentralsteuereinrichtung ZST erhält also die Daten aller Steuereinheiten
El bis En, wertet diese Daten aus und bringt diese entsprechend verarbeitet zur
Anzeige im Anzeigefeld AZ und leitet diese an die Datenfernübertragung FÜ; ferner
gibt die Zentralsteuereinrichtung ZST den Steuereinheiten El bis E:n Soll- und Grenzwerte
für die verschiedensten Schutzfunktionen vor und von ihr aus sind auch die Leistungsschütze
SZ der Abzweige betätigt bar. Die Soll- und Grenzwertvorgabe und deren Anderung
sowie die Einflußnahme auf die Steuereinheiten El bis En erfolgt über die Vorortbedienung
VB oder die Datenfernübertragung FÜ.
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Programmablauf von Steuereinheiten und Zentralsteuereinrichtung; Fig.
9, 10 Wie. in der Fig. 9 schematisch dargestellt, erfolgt der Ablauf des Uberwachungsprogramms
P der Steuereinheit E in Form einer Endlosschleife und beginnt beispielsweise mit
dem Programmteil "Überstrom-, Schieflast- und Kurzschlußüberwachung ÜÜ", worauf
der Programmteil ?Erd schlußüberwachung EÜ" folgt, dem sich der Programmteil "Schutzleiterüberwachung
LÜtt anschließt, dem der Programmteil t§Kaltleiterüberwachung KÜtt folgt, worauf
sich der Programmteil "Sicherungsüberwachung SÜ" anschließt, dem der Programmteil
'7Schütziiberwachung TÜtW folgt, wo-
rauf wieder der Programmteil
"ÜÜ" folgt usw.
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Es erfolgt durch die Steuereinheiten also eine zyklische Überwachung
und im Fehlerfall wird von diesen das zugeordnete Leistungsschütz abgeschaltet.
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Dieser zyklische Schutzfunktions-Programmablauf kann mittelsParameter
beeinflußt werden und wird durch den Telegrammverkehr mit der Zentralsteuereinrichtung
unterbrochen; dies ist der Fall, wenn die Zentralsteuereinrichtung ZST Anforderungen
an die Steuereinheiten stellt.
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Zu dem Programm P läuft daher parallelgeordnet ein weiteres Programm
"Telegrammverkehr TEs' mit dem Ziel ab, die aus den Schutzfunktionen der Steuereinheiten
ermittelten Daten und Meldungen einerseits an die Zentralsteuereinrichtung ZST zu
übertragen und die von der Zentralsteuereinrichtung kommenden Daten und Meldungen
an die Steuereinheiten zu übertragen. Mittels des Programms t'TE" werden von der
Zentralsteuereinrichtung Ssommende-Telegramme von den Steuereinheiten erkannt und
gelesen, wie Befehlsübernahme, Sollwertübernahme, Istwertübergabe, sowie von den
Steuereinheiten abgehende Telegramme, wie Ausfall meldung, Fehlermeldung, aufgebaut
und die Daten an die Zentralsteuereinrichtung übermittelt.
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Dem Programm "Telegrammverkehr TE" liegt in bezug auf den Ablauf des
Programms P eine bestimmte Zeitsteuerung zugrunde. Wie bereits vorstehend erwähnt,
werden die Informationen für ein Telegramm in serielle Bitfolgen zerlegt, die in
einer bestimmten Bitrate übertragen werden, welche durch einen nicht weiter dargestellten
Zeitgeber vorgegeben wird.
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Für die Zentralsteuereinrichtung ZST liegt ein Programm ttTelegrammverkehr
TZtl mit den Programmteilen §'Vorort-
steuerung", Zentrale Warte",
"Vorortbedienung", "Zyklische Kurzabfrage", I.twertübernahme" 1 ?l5ollwertübergabe1
vor. Mittels des Prograrruntei.ls "Vorortsteuerung" werden über die Vorortsteuereinrichtung
VS nach der Fig. ,12 EIN- oder AUS-Befehle für die Schütze SZ an die St euereinheiten
über die Zentralsteuereinrichtung ZST gegeben; beim Programmteil "Zentrale Warte"
werden Meldungen und Daten von einer zentralen Warte über die Datenfernübertragung
FÜ in die Zentralsteuereinrichtung eingegeben; diese Eingaben werden in Telegramme
umgewandelt. Mittels des Programmteils "Vorortbedienung" werden über die Tastatur
VB der Zentralsteuereinrichtung ZST eingegebene Daten bzw. Anforderungen in eiii
Telegramm umgewandelt.
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Nachstehend wird anhand des Diagramms nach der Fig. 10 der zeitliche
Ablauf der Überwachungsprogramme P und der Telegrammverkehre TE, TZ näher erläutert.
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Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind lediglich drei Steuereinheiten
El bis E3 herangezogen1 wobei angenommen ist 1 daß insgesamt neun Steuereinheiten
vorhanden sind.
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Die Zent,ralsteuereinrichtung ZST sendet über den Datenkanal K laufend
Telegramme in Form von Adressenaufrufen AR1 bis AR9, AR1' bis AR9' usw. als zyklische
Kurzabfrage mit einem folgenden Istwertaufruf IR1 bis IR9 für die Steuereinheiten
El bis E9. Das Diagramm geht nur bis zum Istwertaufruf IR3 für die Steuereinheit
E3. Die ersten von der Zentralsteuereinrichtung ZST durchgeführten Abfragen AR1
bis AR9 werden von den Steuereinheiten als Telegramme El/T bis E3/T usw. über den
Kanal lC zur Zentralsteuereinrichtung ZST beantwortet, wobei in dieser Antwort AAl1
AA2, AA3 usw. gegebenenfalls eine Fehler-und Ausfallmeldung steht.
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Wie weiter aus dem Diagramm ersichtlich1 werden die zum Telegrammverkehr
parallel und zyklisch ablaufenden Schutzfunktionsprogramme UU bis TÜ aller Steuereinheiten
bei jedem Adressenaufruf AR1 bis AR9 kurz2;eitig unterbrochen; im Diagramm sind
wi.eder nur die Unterbrechungen für die Programme E1/P bis E3/P der Steuereinheiten
El bis E3 dargestellt.
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Bei den Istwertaufrufen IRt bis IR9 gibt die gemäinte Steuereinheit
eine Antwort, beispielsweise bei IR1 erfolgt eine'Istwertantwort IA1 der Steuereinheit
E1, die als Telegramm E1/T zur Zentralsteuereinrichtung gelangt; ,die Istwertübernahme
durch die Zentralsteuereinrichtung ZST ist ini Diagramm nach der Fig. 10 durch .IÜ1
bis IÜ3 angedeutet. In der Istwertantwort lAl ist der Zustand des jeweiligen Abzweigs
enthalten, wie beispielsweise Augenblickswert der Erdschlußüberwachung EÜ, Schütz
zustand, Sicherungszustand usw.
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Bei den Istwertaufrufen IR werden die Programme der betroffenen Steuereinheiten
unterbrochen und bleiben dies bis zum Ende der Istwertantwort IA; wie aus dem Diagramm
ersichtlich, wird das Programm E1/P fiir die Zeit des Auftretens des Istwertaufrufs
IR1 und der Istwertantwort IA1 unterbrochen. Die Programme E2/P, E3/P usw. der nicht
betroffenen Steuereinheiten werden nur kurz zur Adressenerkennung unterbrochen und
laufen dann für die Zeit von IR1/IA1 ununterbrochen weiter. Danach erfolgt eine
zweite Serie von Adressenaufrufen AR1' bis AR9', die wieder zu entsprechenden Antworten
AAl1 bis AA92 der Steuereinheiten E an die Zentralsteuereinrichtung führt, worauf
von dieser der Istwertaufruf IR2 für die Steuereinheit E2 erfolgt, welche die IstwertantwortIA2
als Telegramm E2/T an die Zentralsteuereinrichtung gibt; im Zeitbereich des Istwertaufrufes
IR2 und der entsprechen-
den Istwertantwort IA2 wird nunmehr das
dieser Steuereinheit E2 zugeordnete Programm E2/P unterbrochen, während alle anderen
Programme E1/P bis E9/P nur kurzzeitig unterbrochen werden, wie vorstehend näher
erläutert. Darauf erfolgt eine dritte Serie von Adressenaufrufen AR1" bis AR9",
an die sich wieder ein Istwertaufruf IR3 und eine Istwertantwort IA3 der Steuereinheit
E3 als Telegramm E3/T für die Zentralsteuereinrichtung anschließt, wobei für diese
Zeit das zugeordnete Programm E3/P unterbrochen wird, während die Programme E1/P,
E2/P usw.
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aller anderen Steuereinheiten nur kurzzeitig unterbrochen werden und
dann weiterlaufen. Anschließend erfolgt eine vierte Serie von Adressenaufrufen,
wobei im Diagramm nur die Aufrufe AR1"' bis AR3"' mit den entsprechenden Adressenantworten
AA1"' bis AA3"' dargestellt sind.
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Es folgen dann bei neun Steuereinheiten fünf weitere Serien von Adressenaufrufen
AR mit nachfolgenden Istwertaufrufen IR und Istwertantworten; darauf erfolgt wieder
die erste Serie von Adressenaufrufen ARl bis AR9 und nachfolgendem, Istwertaufruf
IRt usw., wie vorstehend beschrieben.
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Die durch die Adressenaufrufe AR auftretenden Unterbrechungen AU in
den Programmteilen ÜÜ bis TÜ sind so kurz, daß sie auf die Gesamtzeit der jeweiligen
Überwachung bezogen vernachlässigt werden können; die durch den jeweiligen Istwertaufruf,
beispielsweise IRl, und die zugeordnete Istwertantwort, beispielsweise IA1, auftretenden
Unterbrechungen, beispielsweise IU, kommen bereits etwa in die Gesamtzeit der Überwachung,
im Programm E1/P also für die Überwachung Schutzleiter "LÜ". In diesem Fall wird
die Überwachungsdauer verlängert, wie aus dem Diagramm ersichtlich ist. Am Anfang
der Überwachung wird
beispielsweise ein Merker M gesetzt; erfolgt
danach eine Unterbrechung IU, so setzt das Telegra}mulrerkelbrsprogramm den Merker
M in diesem Programmteil LÜ zurück, wodurch der Überwachungszyklus bis zum Zeitpunkt
PE verlängert wird, worauf die Kaltleiterüberwachung KÜ mit normaler Dauer abläuft,
der die Überwachungen der Sicherungei SÜ, des Schützes TÜ, des Überstromes ÜÜ, des
Erschlusses Ü, des Schutzleiters LÜ und des Kalt leiters KÜ mit normaler Dauer folgen.
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Wie- aus dem Diagramm weiter ersichtlich, wird beim Programm E2/P
die Dauer des Programmteils Sicherungsüber wachung SÜ wegen der längeren Programmunterbrechung
IU' infolge des Auftretens des Istwertaufrufs IR2 und der Istwertantwort IA2 der
Steuereinheit E2 entsprechend verlängert; gleiches gilt für den Programmteil ÜÜ
beim Auftreten der durch den Istwertaufruf IR3 und die Istwert antwort IA3 der Steuereinheit
E3 verursachten Unterbrechung IU" des Programmteils ÜÜ des Programms E3/P.
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Reihenfolge und Vorhandensein der Schutzüberwachungsprogrammteile
in den Programmen E1/P bis E9/P sind mittels über die Vorortbedienungs-Tastatur
VB eingebbarer Parameter beeinflußbar; beispielsweise bei an die Abzweige geschalteteten
Motoren ohne Kaltleiter kann auf den Programmteil "Kaltleiterüberwachung KÜ"' verzichtet
werden, wodurch sich ein Programmablauf ergibt, wie dieser im Diagramm nach der
Fig. 10 beispielsweise für das Programm E3/P dargestellt ist.
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Der Telegrammverkehr TE, TZ und die Überwachungsprogramme P laufen
also normalerweise zyklisch ab und es erfolgt eine stäiidige Abzweigprüfung.
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Besteht der Wunsch oder die Forderung, über die Vorortsteuereinrichtung
VS nach Fig. 12 oder über die Vorortbedienung VB der Zentralsteuereinrichtung einen
Befehl an einen der Ab zweige zu geben (beispielsweise Einschaltung eines Schützes),
so wird der normale Ablauf von Telegrammverkehr und Überwachung nach dem Diagramm
der Fig. 10 unterbrochen, und dieser Befehl wird in ein von der Zentralsteuereinrichtung
ZST gesendetes Telegramm umgewandelt und in den Ablauf eingefügt, wie dem Diagrammausschnitt
nach der Fig. 10t zu entnehmen ist.
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Die Zentralsteuereinrichtung ZST gibt zwischen den A,dressenaufrufen
AR eine Befehlsübernahme Btu als Telegramm beispielsweise an die Steuereinheit El,
welche eine Befehlsübernahmeantwort BA als Telegramm E1/T an die Zentralsteuereinrichtung
gibt; die Programme E2/P, E3/P usw.
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der nicht betroffenen Steuereinheiten werden nur kurzzeitig unterbrochen,
während die Unterbrechung BU des Programms E1/P der Steuereinheit El über die Zeitdauer
von BÜ und BA reicht.
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Wie in den Diagrammen nicht weiter dargestellt, erfolgt nach der Inbetriebnahme
der Vorrichtung eine Übergabe der Sollwerte aus dem nichtflüchtigen Speicher NS
der Zentralsteuereinrichtung ZST in die Arbeitsspeicher RAM der Steuereinheiten
E; nach Empfang der Sollwerte geben die Steuereinheiten ein Empfangsbestätigungstelegramm
an die Zentralsteuereinrichtung ZST, worauf dann die Überwachungsroutine beginnt.
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Tastatur VB und Anzeigefeld AZ; Fig. li Die Vorortbedienung VB ist
außer für die Einflußnahme auf die Steuerei nheiten El bis En auch für die Fehlerdiagnose
mit herangezogen; nachstehend wird die Wirkungsweise der Vorortbedienung VB in Verbndung
mit dem Sichtanzeigefeld AZ näher erläutert.
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Die Tasten 1 bis 5 der Vorortbedienung VU sind einer seits den Schutzfunktionen
Schutzleiter SL, Erdschluß ES, Kaltleiter CL, Sicherungsüberwachung SI, Leistungsschützüberwachung
SC und Überstromauslösung UA zugeordnet, an dererse'its dienen sie auch zur Eingabe
der codierten Ziffern 1 bis 6; es sind weiter zur Zifferneingabe die Tasten Ound
7 bis 9 vorgesehen.
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Die Taste F ist zur Sichtbarmachung von Fehlern herangezogen; die
Taste A dient zur Anzeige von Soll- und Istwerten, die" in den Anzeigen SW und IW
des Anzeigefeldes AZ sichtbar gemacht werden; die Taste P ist für Testroutinen vorgesehen;
mittels der mit einem 1tomma versehenen Taste erfolgt eine Werteausgabe und die
mit einen' Punkt versehene Taste gibt den Abschluß einer Eingabe an.
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Im Anzeigefeld AZ sind entsprechend der Abzweige Lampen 10 bis 18
vorgesehen, durch die der Eigenzustand des jeweiligen Abzweigs gekennzeichnet ist;
eine leuchtende Lampe zeigt an, daß der Abzweig eingeschaltet ist. Der "Ein"-Befehl
für das Leistungsschütz des Abzweigs ird über die Zentralsteuereinrichtung ZST gegeben
und gelangt über den Telegrammverkehr an die entsprechende Steuereinheit, bei welcher
zyklisch das Überwachungsprogramm P abläuft; nur wenn das zugeordnete Leistungsschütz
in einwandfreiem Zustand ist, wird dies über Telegrammverkehr der Zentralsteuereinrichtung
mitgeteilt und die entsprechende Abzweig-Larepe leuchtet auf.
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Eine Überprüfung der Abzweige unter Zuhiifenahme der Anzeigen des
lUzeigefelde3 und der Vorortbedienung wird in folgender Weise vorgenommen: Es wird
die Taste A (Abzweig) betätigt, worauf in der 7-Segmentanzeige An' zunächst der
Buchstabe A erscheint; wird darauf eine der Tasten 1 bis 9 betätigt, die neun
Abzweigen
zugeordnet sind, so erscheint in der Anzeige die der betätigten Taste entsprechende
Nummer, beispielsweise , wie angedeutet ist. Damit ist angezeigt, daß der Abzweig
4 zur Abfrage ansteht. Es wird dann die jeweilige Schutzfunktion gewählt, beispielsweise
"Erdschluß", indem die Taste ES betätigt wird; in der Doppelanzeige FU erscheint
damit in FU1 der Buchstabe E und in FU2 der Buchstabe S, wie angedeutet ist. Damit
ist die Erdschlußüberwachuiig des Abzweigs 4 angewählt.
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Wird darauf die Komma-Taste betätigt, so erscheinen in der dreifach
vorgesehenen Doppelanzeige SW der Schutzfunktion zugeordnete Sollwerte. Die Schutzfunktionen
haben eine unterschiedliche Anzahl von Sollwert-Parametern. Die Schutzfunktion Erdschluß
hat zwei, 1 nämlich den über den Gleichstrommeßkreis und den über den Wechselstrommeßkreis
ermittelten Erdschlußwiderstand bzv.
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E:rdscillußstrom, wie oben näher ausgeführt wurde; die beiden Sollwerte
hierfür erscheinen damit beispielsweise in den Anzeigen SW3, 4 und SW5, 6. Bei der
Überstromerfassung liegen drei Sollwert-Parameter vor und entsprechend werden dann
in den Anzeigen SW3, 4 und SW5, 6 sowie SW7, 8 drei Sollwerte angezeigt.
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Gegebenenfalls kann der angezeigte Sollwert durch eine Zahleneingabe
über die Tasten t bis 9 geändert werden.
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Wird die Komma-Taste betätigt, so erscheint in der Anzeige SW der
nachste Sollwert,usf. Nachdem alle Sollwerte der angewählten Schutzfunktion angezeigt
wurden, werden durch weitere Betätigung der Komma-Taste in der Anzeige IW die anstehenden
Istwerte angezeigt.
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Den Anzeigen SW und IW sind Dimensionen der angezeigten Werte, wie
kS2, V und mA, zugeordnet.
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Wird darauf die Punkt-Taste betätigt, so ist damit das Ende der Eingabe
festgelegt.
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Eine Überprüfung auf Fehler erfolgt auf folgende Weise.
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Es sind zwei Lampen "Fehler" FR und "Ausfall" AL vorgesehen, die sofort
aufleuchten, wenn eine Fehlernleldung oder eine Ausfallmeldung von einem der Abzweige
vorliegt; gegebenenfalls wird dieser Abzweig auch sofort abgeschaltet.
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Zur Feststellung, welcher. Abzweig betroffen ist1 wird die Taste F
betätigt und in der Anzeige An erscheint ein , beim Drücken der Taste Komma erscheint
die Abzweig nummer, beispielsweise 1; in der Anzeige FU1, 2 erscheint eine Buchstaben-Ziffernkombination,
die einen bestimmten Fehler kennzeichnet. Nachstehend sind die auftretenden Fehlermeldungen
mit den ihnen zugeordneten Buchstaben-Ziffernkombinationen aufgeführt: Fehler BZ-Kombination
Sicherungsüberwachung ausgelöst FO Schutzüberwachung " F1 Erdschlußüberwachung "
Gleichstromkreis F2 Erdschlußüberwachung " Wechselstromkreis F3 Schutzleiterüberwachung
" Kurzschluß F4 Schutzleiterüberwachung " Unterbrechung F5 Kalt leiterüberwachung
" F6 Üb erst romaus lösung Kurzschluß F7 Überstromauslösung Übertemperatur F8 Überstromauslösung
Schieflast F9 Durch Fortschalten mittels Taste Komma können so alle Ab zweige nach
Fehlern abgefragt werden.
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Wird der Ausfall einer Schutzfunktion erkannt, so leuchtet die Lampe
AL auf; das jeweilige Leistungsschütz muß dabei nicht zwangsweise abgeschaltet werden.
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Zur Lokalisierung des Ausfalls wird die Taste P (Test) betätigt und
in der Anzeige An erscheint ein P, beim Drücken der Taste Komma erscheint die Abzweignummer1
beispielsweise 2; in der Anzeige FU1, 2 erscheint eine gegenüber der vorstehend
genannten Buchstaben-Ziffernkombination unterschiedliche Buchstaben-Ziffernkombination,
die einen bestimmten Fehler kennzeichnet; nachstehend sind die möglichen Ausfallmeldungen
mit den ihnen zugeordneten Buchstaben-Ziffernkombinationen aufgeführt: Ausfall BZ-Kombination
Sicherungsüberwachung defekt HO Schützüberwachung 't H1 Erdschlußüberwachung " H2
Schutzleiterüberwachung " H4 Kaltleiterüberwachung " H6 Überstromauslöser " H7 Durch
eine wiederholte Betätigung der Taste Kommt werden alle Abzweige nach eventuellen
Ausfällen abgefragt.
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Wie bereits im Zusammenhang mit der Beschreibung der Zentralsteuereinrichtung
ZST nach Fig. 8 erwähnt, werden die aufgetretenen Fehler und Ausfälle im netzausfallsicheren
Speicher NS gespeichert.
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Die vorstehenden Ausführungen zeigen, daß vom Bedienungspersonal der
Vorrichtung auf die Steuereinheiten Ei bis En unmittelbar keine Einflußnahme möglich
ist Befehle und Daten können an diese nur über die Zentralsteuereinrichtung ZST
eingegeben werden.
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Separate Vor,ortsteuereinrirhtung; Fig. 12 Wie vorstehend zugeführt,
ist bei Benutzung der Vorortbedienung VB für die Einstellung und Bedienung der Steuereinheiten
E eine bestimmte Eingabesequenz einzuhalten. Beispielsweise muß bei einer Ein- oder
Abschaltung eines Schützes SZ erst der zugeordnete Abzweig und dann das Schutz angewählt
werden1 dessen Zustand signaligiert wird, worauf dann das Schütz ein- oder abgeschaltet
werden kann.
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Es gibt ferner Betriebsfülle, bei denen beispielsweise ein an einen
Abzweig geschalteter Antrieb über einen bestimmte Zeitraum'in AbstRnden ein- und
abgeschaltet werden soll.
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Schließlich ist es auch erwünscht, derartige Ein- und Abschaltungen
von-Antrieben von einem von der Vorrichtung abgesetzten Ort vornehmen zu können.
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Wie aus der Fig. 12 ersichtlich, ist ein zusätzliches Steuerpult SP
vorgesehen, welches eine Vorortsteuereinrichtung VS mit Tastenschaltern ETS, ATS
enthält, die über ein Mehrfach-Leitungskabel LK (etwa bis, zu 30 m lang) mit einer
in der Zentralsteuereinrichtung ZST vorhandenen Auswertestufe AP verbunden ist,
welche über einen Bus AB an den Hauptbus BS angekoppelt ist.
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Im Bergbau besteht nun bei miteinander über größere Entfernungen verbundenen
elektrischen Baugruppen die Forderung einer Leitungsüberwachung, damit Leitungsbrüche
oder Kurzschlüsse sicher erkannt werden.
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Entsprechend der Anzahl der vorhandenen Schütze SZ weist die Vorortsteuereinrichtung
VS EIN-Tastenschalter ETS1 bis ETSn mit Umschaltkontakten al, b1 und AUS-Tastenschalter
ATS1 bis ATSn mit Umschaltkontakten a2, b2 äuf;
die durch Tastendruck
bewegten Schalterteile BT sind an den Pluspol einer Versorgungsspannung gelegt.
Jedem Schalterpaar ETS1, ATS1 bis ETSn, ATSn ist eine Signallampe SL1 bis SLn zugeordnet.
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Zwei feststehende Schaltkontakte bl, b2 jeweils eines Schalterpaares
(ETS1, ATS1) sind miteinander verbunden und an die Kontakte al, bl/b2, a2 sind je
eine Signalleitung L1 bis L3 geschaltet, die über Widerstände R1 bis 1t3 mit einer
am Minuspol der Spannungsquelle (Masse) liegenden Versorgungsleitung L4 verbunden
sind.
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Je nach Betätigung der Tasten ergeben sich an den drei Leitungen L1
bis L3 eines Tastenschalterpaares unterschiedliche Signalkombinationen, die über
das Kabel LK und die Auswertestufe AP der Zentralsteuereinrichtung ZST zugeführt
und von dieser weiterverarbeitet werden. Bei neun angenommenen Steuereinheiten 13
ergeben sich an der Auswertestufe AP 9 x 3 Signaleingänge, die vom Mikroprozessor
CPU der Zentralsteuereinrichtung ZST zyklisch abgefragt werden und bei gültigen
Signalkombinationen wird das entsprechende Schütz ein- oder ausgeschaltet.
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Dargestellt ist die Ausgangsstellung der Tastenschalter (keine Betätigung);
in diesem Fall treten an den drei Leitungen L1 bis L3 die Signale entsprechend logisch
101 auf. Von den möglichen acht Signalkombinationen e,ines rastenschalterpaares
werden beispielsweise vier als zulässig, angesehen: keine Tastenbetätigung entsprechend
101, EXN-Tastenschalter ETS1 betätigt entsprechend 011 an den Leitungen L1 bis L3,
AUS-Tastenschalter ATS1 betätigt entsprechend 110 an den Leitungen L1 bis L3, beide
Tastenschalter ETSI, ATS1 betätigt entsprechend 010 an den Leitungen L1 bis L3.
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Treten an den Leitungen L1 bis L3 die weiteren vier möglichten Signalkombinationen
000, 001, 100, 111 auf, so sind damit Fehler angezeigt. Alle acht Signalkombinationen
werden mit einer beispielsweise im Programmspeicher PS der Zentralsteuereinrichtung
ZST abgelegten Signal kombinationsliste verglichen und bei Leitungsfehlern erfolgt
durch die Zentralsteuereinrichtung keine WeBtnrgabe an das jeweilige Schütz.
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Die den Schalterpaaren ETS1, ATS1 bis ETSn, ATSn zugeordneten. Signallampen
SL1 bis .SLn werden über eine Leitung LAl bis LAn von der Zentralsteuereinrichtung
ZST angesteuert und- leuchten bei einer Betätigung einer der EIN-Tastenschalter
ETS1 bis ETSn nur auf, wenn das Schütz eingeschaltet ist (Rückmeldung des "EIN"-Status
des Schützes von der Steuereinheit an die Zentralsteuereinrichtung).
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Treten Fehler-Signalkombinationen auf, 8o wird von der Zentralsteuereinrichtung
eine Ausfallmeldung erzeugt.
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