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Schaltung zum selektiven Abschalten einer gestörten
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Stromversorgungseinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Wenn für Verbraucher, die von einem elektrischen Versorgungssystem
gespeist werden, gleichzeitig mehrere Versorgungssysteme verfügbar sind, dann spricht
man von einer gesicherten Stromversorgungsanlage. Diese Systeme arbeiten oft im
Teillastbetrieb auf eine gemeinsame Sammelschiene oder aber die Verbraucherlast
wird beim Ausfall der normalerweise speisenden Energiequelle mehr oder weniger unterbrechungsfrei
auf eine zweite, bereitstehende Anlage umgeschaltet. Eine solche gesicherte Stromversorgungsarlage
wird beispielsweise im Eisenbahnwesen für die Steuerung eines Stellwerks und der
von ihm gesteuerten Signalaußenanlagen benötigt. Beim Ausfall des üblicherweise
speisenden Netzes übernehmen dort die im Bereitschafts-/Parallelbetrieb geschalteten
Batterien unterbrechungsfrei die Speisung der 60V-Stellwerksinneneinrichtungen.
Die vom Stellwerk gesteuerten externen Verbraucher, insbesondere die Lichtsignalanlagen,
die üblicherweise mit einer anderen Spannung betrieben werden als die Stellwerksinneneinrichtungen,
werden bei Netzausfall kurzzeitig stromlos und erst wieder mit Spannung versorgt,
wenn im Stellwerk angeordnete batteriegespeiste Umformer angelaufen sind. Der kurzzeitige
Ausfall der Signalaußenanlage liegt in der Größenordnung von 0,6 sec. - 1,8 sec.
Anschließend .wird ein dieselgetriebenerNotstromgenerator hochgefahren, der nach
etwa
15 sec. die Speisung der Verbraucher übernimmt; die batteriegespeisten
Umformer werden dann abgeschaltet.
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Der Notstromgenerator übernimmt die Speisung der äußeren und durch
Laden der Stellwerksbatterie auch die Speisung der inneren Verbraucher eines Stellwerkes.
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Auch dann, wenn das üblicherweise speisende Netz wieder verfügbar
ist, bleibt der Notstromgenerator für die Volladung der Stellwerksbatterie noch
eine bestimmte Zeitlang angeschaltet.
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Solange mehrere Stromversorgungseinrichtungen zu einem Verbundsystem
zusammengeschaltet sind, besteht die Schwierigkeit, im Falle einer Betriebsstörung
zu erkennen, bei welcher Stromversorgungseinrichtung die aufgetretene Störung zu
suchen ist. Ein bekanntes Verfahren (DE-AS 27 40 704) zur Überwachung von in parallelen
Zweigen angeordneten Stromquellen auf Ausfall sieht vor, daß der Mittelwert aus
den Strömen der einzelnen Zweige gebildet wird, die Zweigströme laufend in zyklischer
Reihenfolge mit diesem Mittelwert verglichen und ein Alarmsignal erzeugt wird, wenn
das Ergebnis dieses Vergleiches einen Grenzwert unterschreitet. Dieses Verfahren
macht laufende Strommessungen in den einzelnen Speisezweigen des Verbundsystemes
und laufende Vergleichsvorgänge für die aufgenommenen Meßwerte erforderlich und
ist auch nur dort anzuwenden, wo eine gleichmäßige Aufteilung der Last vorgesehen
ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, eine Schaltung
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchesl anzugeben, mit der nach dem Erkennen
einer Störung durch einen das Verbundsystem insgesamt überwachenden Störungsmelder
ein selektives Abschalten der Jeweils gestörten Stromversorgungseinrichtung möglich
ist, wobei die Ein-
speisung durch das dann Jeweils nicht gestörte
Stromversorgungsgerät aufrechterhalten bleibt.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruches 1.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Die Zeichnung zeigt in Figur 1 ein aus zwei Stromversorgungseinrichtungen
bestehendes Verbundsystem und in Figur 2 die erfindungsgemäße Schaltung zum Abschalten
einer gestörten Stromversorgungseinrichtung.
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In Figur 1 ist die die nicht dargestellten Verbraucher normalerweise
speisende Stromversorgungseinrichtung mit I, eine Notstrombatterie mit III und eine
zusätzlich die Verbraucher bzw. die Notstrombatterie speisende Stromversorgungseinrichtung
mit II bezeichnet.Beide Stromversorgungseinrichtungen werden aus einem dreiphasigen
Netz gespeist. Zum An- und Abschalten der einzelnen Stromversorgungseinrichtungen
dienen die Kontakte Al bis A3 bzw. 31 bis B3 von Schaltschützen A bzw. B, deren
Steuerung später an Hand der Figur 2 näher erläutert ist.
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Das aus den Stromversorgungseinrichtungen I und II bestehende Verbundsystem
VS besitzt einen auf bestimmte Störungen reagierenden Störungsmelder M. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß der Störungsmelder M auf Uberspannungen
am Ausgang des Verbundsystems oder auf unzulässige Oberwellen reagiert.
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Figur 2 zeigt die zum An- und Abschalten der beiden Stromversorgungseinrichtungen
I und II dienenden
Schaltschütze A und B, die über Jeweils eigene
Schliesser A4 bzw. B4 -und einen Kontakt M1 des Störungsmelders an einer Versorgungsspannung
U liegen. Bei ordnungsgerechtem Funktionsverhalten der beiden Stromversorgungseinrichtungen
ist der Störungsmelder M abgefallen und hat seinen Kontakt M1 im Speisestromkreis
der beiden Schütze A und B geschlossen. In dieser Schaltstellung des Kontaktes M1
lassen sich die beiden Schütze durch Betätigen von Tastenkontakten RA bzw. RB anschalten.
Nach dem Anschalten der Schütze schließen die Kontakte A4 und B4 und schalten dabei
Haltestromkreise für die Schütze.
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Spricht nun der in Figur 1 dargestellte StörungsmelderM an, so öffnet
er seinen Kontakt Ml im Speisestromkreis der Schütze A und B. Das Schütz A fällt
daraufhin ab, während das Schütz B zunächst noch über ein RC-Glied für eine bestimmte
Verzögerungszeit, beispielsweise 0,1 sec. erregt bleibt. Beim Abfallen des SchUtzes
A wechseln dessen Kontakte, wobei die Kontakte A1 bis A3 die Stromversorgungseinrichtung
I abschalten, während der Kontakt A4 in dem bereits aufgetrennten Haltestromkreis
des Schützes A ein automatischen Wiederanschalten des Schaltschützes A bei einem
späteren Schließen des Störungsmeldekontaktes M1 verhindert. Wenn nämlich die Ursache
für das Ansprechen des Störungsmelders M in der Stromversorgungseinrichtung I zu
suchen war, so ist diese Störung nach dem Abschalten dieser Stromversorgungseinrichtung
nicht mehr feststellbar und der Störungsmelder M zieht wieder an. Dabei schließt
er seinen Kontakt M1 im Speisestromkreis der beiden Schütze A und B und das Schütz
A würde wieder ansprechen, wenn nicht der Haltestromkreis durch den SchlieBerkontakt
A4 inzwischen aufgetrennt wäre. Sobald der Störungsmelder M bei
dem
angenommenen Störfall (Stromversorgungseinrichtung 1 gestört)seinen Kontakt M1 im
Stromkreis der Schütze A und B wieder schließt, wird das noch über den RC-Kreis
erregte Schütz B wieder aus der Versorgungsspannung U betrieben; es bleibt über
seinen Haltekreis angeschaltet und veranlaßt die Speisung des Verbundsystems ausschließlich
aus der Stromversorgungseinrichtung II.
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Liegt die Ursache für das Ansprechen des Störungsmelders nicht in
der Stromversorgungseinrichtung I sondern in der Stromversorgungseinrichtung II,
so fällt nach Ablauf der vorgegebenen Verzögerungszeit auch das Schaltschütz B ab.
Dabei trennt es zunächst die Stromversorgungseinrichtung II vom Verbundsystem ab
und verhindert über seinen Schließerkontakt B4, daß das Schütz bei einem späteren
Schließen des Störungsmeldekontaktes M1 automatisch wieder anziehen kann. Wenn nun
also die vom Störungsmelder registrierte Störung in der Stromversorgungseinrichtung
II zu suchen ist, bedeutet dies, daß nach dem Abschalten dieser Stromversorgungseinrichtung
auch der Störungsmelder M abfällt und seinen Kontakt Ml in Figur 2 wieder schließt.
Bei dem angenommenen Störfall (Stromversorgungseinrichtung II gestört) soll das
Verbund system dann aus der Stromversorgungseinrichtung I gespeist werden. Es ist
deshalb ein automatisches Wiederanschalten dieser Stromversorgungseinrichtung erforderlich.
Hierzu dient ein Öffnerkontakt B5 des SchaltschUtzes B, welcher beim Abschalten
des Schützes B einen Anschaltstromkreis für das Schütz A vorbereitet hat.
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Beim Schließen des Störungsmeldekontaktes M1 zieht der Kondensator
C des dem abgeschalteten Schütz zugeordneten Verzögerungsgliedes über eine Entkopplungsdiode
D, den Öffner B5 des Schützes B und die Wicklung des Schützes A kurzzeitig einen
erheblichen Ladestrom.
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Dieser Ladestrom ist so bemessen, daß das Schütz A oberhalb seines
Ansprechwertes erregt wird. Sobald das Schütz A angesprochen hat, schaltet es sich
mit seinem Kontakt A4 einen Haltestromkreis, der es unabhängig macht von dem über
den Kondensator C fließenden Ladestrom und es schaltet ferner mit seinen Kontakten
A1 bis A3 die nicht gestörte Stromversorgungseinrichtung I wieder an. Damit ist
nach einer nur sehr geringen Schaltlücke von einem oder einigen wenigen Zentelsekunden
die Stromversorgung für das Verbundsystem wieder vorhanden und die Arbeiten zur
Beseitigung der Störung an der abgeschalteten Stromversorgungseinrichtung können
beginnen.
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Hat eine vom Störungsmelder erkannte Störung ihre Ursache nicht in
einer der Stromversorgungseinrichtungen, sondern in einer auf das Verbundsystem
wirkenden Fremdbeeinflussung, so werden die Schütze A und B durch den Kontakt M1
des Störungsmelders nacheinander abgeschalttet und damit die zugehörigen Stromversorgungseinrichtungen
von den Speiseleitungen getrennt. Ein automatisches Wiederanschalten einer der Stromversorgungseinrichtungen
ist wegen der auch nach ihrem Abschalten noch andauernden Störung nicht möglich.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel war angenommen worden, daß
der Störungsmelder auf Überspannungen oder Oberwellen der Stromversorgungseinrichtungen
reagieren sollte. Wenn der Störungsmelder auch auf andere Störgrößen reagieren kann,
beispielsweise auch auf das Absinken der Spannung eines der Stromversorgungseinrichtungen,
so ist über die erfindungsgemäße Schaltung auch ein Abschalten der mit dieser Störung
behafteten Stromversorgungseinrichtung möglich. Als Stromversorgungseinrichtungen
kommen nicht nur Gleichstromversorgungseinrichtungen in Frage, sondern die Erfindung
ist
auch anwendbar bei Wechselstromversorgungseinrichtungen.
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Der Störungsmelder hat dann ggf. nicht nur auf die Amplitude, sondern
auch auf die Phasenlage und ggf. die Frequenz der Versorgungsspannungen zu reagieren.
Wie dieser Störungsmelder auszusehen hat, ist aber nicht Gegenstand der vorliegenden
Erfindung; die erfindungsgemäße Schaltung geht vom Vorhandensein eines geeigneten
Störungsmelders aus.
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2 Figuren 2 Patentansprüche
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