DE3325474A1

DE3325474A1 - Rechnergesteuertes schaltgeraet

Info

Publication number: DE3325474A1
Application number: DE19833325474
Authority: DE
Inventors: Hubert Laurenz 6612 Ascona Naimer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-07-29
Filing date: 1983-07-14
Publication date: 1984-02-09
Also published as: BE897389A; SE451652B; FR2531239B1; FI80816B; AU563539B2; AU1697683A; IT8367815A0; GB2127242A; SE8303422D0; FI831966L; FI80816C; IT1168809B; NL8302400A; FR2531239A1; DK346683D0; JPS5941113A; CA1198799A; DK346683A; GB8320280D0; FI831966A0

Description

Beschreib u η g

Die Erfindung bezieht sich auf ein rechnergesteuertes Schaltgerät zur Steuerung von Leistungsschaltelementen, wie Schützen, Motorschutzschaltern od.dgl. zur Steuerung von Geräten oder Anlagen bei dem ein Mikroprozessor über Analog-Digitalwandler mit mindestens einem die Stromaufnahme des zu überwachenden Gerätes, z.B. eines Motors, Transformators od.dgl. überwachenden, gegebenenfalls im Gehäuse des Schaltgerätes angeordneten Fühler verbunden ist und nach mindestens einem bestimmten Modell Kenndaten errechnet und bei Über- bzw. Unterschreiten bestimmter vorgegebener Werte Schaltbefehle' abgibt.

Ein derartiges Schaltelement ist z.B. durch die DE-AS 2 609 654 bekannt geworden. Dabei errechnet der Rechner nach den erfaßten Stromwerten die Temperatur des zu überwachenden Gerätes, vergleicht diese mit einem vorbestimmten Wert und gibt im Bedarfsfalle ein Auslösesignal ab.

Der Nachteil dieses bekannten Schaltgerätes liegt darin, daß es den Betriebszustand des überwachten Gerätes allenfalls im Hinblick auf den Schaltzustand anzeigt. Außerdem ist nur eine Anzeige des Schaltzustandes am Schaltgerät selbst vorgesehen.

Für größere und komplexere Anlagen ist es jedoch wünschenswert auch den Belastungs- und Erwärmungszustand der verschiedenen überwachten Geräte an einer zentralen Stelle erkennen zu können. Dabei solljjedoch mit möglichst wenigen Leitungen, insbesondere

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Hauptstromleitungen das Auslangen gefunden werdeii.

Ziel der Erfindung ist es, ein Schaltgerät der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, das auch eine Fernanzeige Verschiedener den Betriebszustand des zu überwachenden Gerätes charakterisierender Daten ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Mikroprozessor aus den von den den Strom in jeder zu einer Stromquelle führenden Verbindung des zu überwachenden Geräts erfassenden Fühlern erfaßten Daten nach verschiedenen Modellen sequentiell
Werte ermittelt und diese mit vorwählbaren Grenz— und bzw. oder V/arnwerten vergleicht und daß der Mikroprozessor eine Codiereinrichtung umfaßt, welche die errechneten Werte adressencodiert, an einem Ausgang abgibt, der über eine Übertragungsstrecke mit einer einen gegebenenfalls durch einen Mikroprozessor gebildeten Dekodierer aufweisende Anzeigeeinrichtung verbunden ist, die gegebenenfalls auch Warn- und Quittiereinrichtungen aufweist.

Auf diese Weise ist es möglich, das zu überwachende Gerät nicht nur im Hinblick auf dessen Erwärmung zu überwachen, sondern auch andere mögliche Fehler oder unerwünschte Betriebszustände wie z.B. ungleiche Phasenbelastung, Unterlast od.dgl. zu erfassen und dementsprechende Warnanzeigen zu aktivieren bzw. eine Abschaltung auszulösen. Außerdem ist eine Fernanzeige der jeweiligen Betriebswerte wie z.B. Temperatur, die einzelnen Phasenströme u.dgl. möglich, wobei mit maximal zwei Übertragungsleitungen, die im Hinblick auf ihren Widerstandswert weitgehend unkritisch sind, so daß auch eine Anzeige über größere Entfernungen möglich ist, das Auslangen gefunden wird. Außerdem kann dadurch das Schaltgerät nahe den Stromwandlern angeordnet werden bzw. es können diese auch im Schaltgerät selbst eingebaut sein, wodurch für die Stromwandler ohne besonderen Aufwand eine i>«hr ninunrohmige Belastung möglich v/ird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der Mikroprozessor neben den errechneten Werten auch noch den Betriebszustand kennzeichnende und gegebenenfalls auch noch die eingegebenen Nenn- und Grenzwerte kennzeichnende adressencodierte Signale sequentiell abgibt. Dadurch ist es z.B. auch möglich die Ursache für eine Abschaltung z.B. aufgrund einer ungleichen Phasenbelastung oder Unterlast od.dgl. zur Anzeige zu bringen bzw. auch von einer zentralen Schaltwarte aus, die einem bestimmten Schaltgerät eingegebenen Werte abfragen zu können.

In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Anzeigeeinrichtung eine gegebenenfalls in einem Mikroprozessor integrierte, über ein Schaltelement z.B. einen Taster mit Befehlssignalen beaufschlagbare Steuereinrichtung aufweist, welche mit einem ausgewählten Code versehene Signale zur Anzeige durchschaltet. Dies ermöglicht es mit einer einzigen Anzeige das Auslangen zu finden, auf der wahlweise die verschiedensten Daten zur Anzeige bringbar sind.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Anzeigeeinrichtung zwei miteinander verbundene Signalweichen aufweist, von denen die eine die einlagenden codierten Signale, dem Code entsprechend, auf einen von mehreren Ausgängen durchschaltet und die zweite einen der mit den Ausgängen der ersten verbundenen Eingänge'mit ihrem Ausgang wahlweise verbindet, wobei ein Steuereingang dieser Signalweiche mit einem Befehlsgeber verbunden ist. Damit läßt sich auf eine sehr einfache Weise die Durchschaltung bestimmter codierter Signale zur Anzeige erreichen.

Eine weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß an bestimmten Verbindungen zwischen den Signalweichen Schaltungen zur Aktivierung von Warnanzeigen und zur Durchschaltung dieser Verbindung zur Anzeige angeschlossen sind. Damit ist es möglich,

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unabhängig von den momentan zur Anzeige durchgeschalteten Signalen bei Erreichung bestimmter Werte Warnanzeigen zu aktivieren .

In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, daß die Schaltung zur Aktivierung einer Warnanzeige eine Vergleichsschaltung aufweist, deren Ausgang direkt und über ein Zeitglied dessen Ablaufzeit größer als die Zeitdauer zwischen dem Eintreffen von den gleichen Adressencode aufweisenden Signalen ist, mit einem UND-Gatter verbunden ist, dessen Ausgang mit dem Steuereingang der der Anzeige vorgeschalteten Signalweiche und dessen beide Eingänge mit einem die Warnanzeige steuernden Flip-Flop verbunden ist, wobei der Ausgang des Zeitgliedes mit dem Reset-Eingang des Flip-Flops verbunden ist, wobei vorzugsweise das dem UND-Gatter vorgeschaltete Zeitglied durch einen wiedertriggerbaren monostabilen Multivibrator und vorzugsweise einem dessen Eingang vorgeschaltetes Verzögerungsglied gebildet ist. Damit ist sichergestellt, daß bei Erreichen eines bestimmten Wertes z.B. Erreichung von 90% der maximal zulässigen Temperatur, die Warnanzeige aktiviert werden und bei einer entsprechenden Änderung dieser Werte wieder deaktiviert werden.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt

Figur 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Schaltgerätes und

Figur 2 ein Blockschaltbild einer zugehörigen Anzeigeeinrichtung.

Das Schaltgerät weist gemäß Figur 1 drei Stromwandler 1 auf, die über Justierwiderstände 2 und Schutzeinrichtungen 3 gegen Überspannungen sowie Filter 4 mit einer Signalweiche 5 sowie einer Erdschlußüberwachungsschaltung 6 verbunden sind. Diese addiert geometrisch die von den Stromwandlern 1 kommenden, den Phasenströmen entsprechenden Signale und ist mit ihrem Ausgang mit der Signalweiche 5 verbunden.

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Der Steuereingang der Signalweiche 5 ist mit einem Mikrocomputer 7 verbunden und wird ■. von diesem im Betrieb in der Weise gesteuert, daß die Eingänge der Signalweiche 5 einzeln zum Ausgang durchgeschaltet werden. Die zum Ausgang der Signalweiche 5 durchgeschalteten Signale gelangen zu einem vom Mikrocomputer 7 gesteuerten Untersetzer 8, der je nach Ansteuerung die analogen Signale um einen bestimmten Faktor, z.B. 1 : 10 untersetzt oder sie einfach von seinem Eingang zum Ausgang durchschaltet. Damit ist es möglich, Signale deren Amplituden stark unterschiedliche Größen haben, zu verarbeiten und so einen sehr weiten Einsatzbereich des Schaltgerätes zu ermöglichen.

Die vom steuerbaren Untersetzer kommenden Signale gelangen über einen Analog-Digitalwandler 9 zum Mikrocomputer 7, an dem noch eine Korrekturschaltung 10 angeschaltet ist, welche die durch Abweichungen von der Linearität der Stromwandler 1 bedingten Meßfehler kompensiert.

Der Mikrocomputer 7 rechnet nach verschiedenen Modellen aus den eingehenden Daten sequentiell Werte aus, wie z.B. die Motorerwärmung in Prozenten von der maximal zulässigen Erwärmung, wobei hiezu vorteilhafterweise zur Errechnung dieses Wertes nur die beiden höchsten Phasenströme herangezogen werden. Dadurch wird auch erreicht, daß die Erwärmung der am stärksten belasteten Wicklungen errechnet wird. Weiters ■errechnet der Mikrocomputer noch andere V/erte, z.B. den durchschnittlichen Strom od.dgl. und vergleicht die errechneten Werte mit vorgegebenen Warn- und Grenzwerten, die mittels zweier Einstelleinrichtungen 11, 12 eingebbar sind. So ist z.B. mittels der Einstelleinrichtung 12 der Nennstrom des zu schüteznden Gerätes einstellbar und mit der Einstelleinrichtung 11 den Betriebsbedingungen, wie Anlaufbedingungen, Grenzen des Unterlastschutzes, der Phasenungleichheit entsprechende sowie für bestimmte Auslösekurven charakteristische Codes eingebbar, wobei diese Daten die entsprechenden Warn- und Auslösegrenzen festlegen.

Der Mikrocomputer 7 steuert außerdem einen Stern-Dreieck-Anlauf eines Motors, wobei durch die ständige Ermittlung der Phasenströme das Absinken der Ströme unter einen bestimmten Wert erfaßt und das Sternrelais 13 abgeschaltet werden kann, wobei nach erfolgtem Absinken der Ströme auf Null das Dreieckrelais 14 durchgeschaltet . werden kann. Auf diese Weise läßt sich ein rascher und sicherer Anlauf bewerkstelligen, bei dem die Gefahr eines Kurzschlusses sicher vermieden ist.

Die vom Mikrocomputer 7 errechneten Werte v/erden mit dem durch die über die Eingabevorrichtungen 11,12 eingegebenen Daten festgelegten Warn- und Grenzwerten verglichen.

Bei Überschreiten eines Grenzwertes wird ein Auslösesignal abgegeben, welches über ein Verzögerungsglied 15 zu einem bistabilen Multivibrator 16 gelangt und diesen kippt, wodurch das Auslöserelais 17 angesteuert wird und das zu schützende Gerät vom Netz trennt sowie eine Auslöseanzeige 18 aktiviert.

Die errechneten Werte sowie einer allfälligen Auslösung und deren Ursache und die am Schaltgerät eingestellten Daten charakterisierende Signale werden sequentiell und mit einem Adressencode versehen über eine Anpassungsschaltung 19 und Übertragungsleitungen 20 der Anzeigevorrichtung zugeführt.

In der Anzeigeeinrichtung gelangen die codierten digitalen Signale über eine Anpassungs- und Verstärkerschaltung 21 zu einer Signalweiche 22, welche die einlangenden Signale gemäß ihrem Code zu einem bestimmten Ausgang durchschaltet.

Die Ausgänge dieser Signalweiche 22 sind mit den Eingängen einer weiteren Signalweiche 23 verbunden, die einen ihrer Eingänge zum Ausgang, an dem die Anzeige 24 angeschlossen ist, durchschaltet. Durch jeden mittels des Tasters 25 abgegebenen Impuls wird der jeweils nächste Eingang der Signalweiche ?3 vm cK-ron Au:;;
durchgeschalte t.

An dem für die Übertragung der einer allfälligen Auslösung und deren Grundes charakterisierenden Signale vorgesehenen Ausgang der Signalweiche 22 und an deren für die Übertragung der die Erwärmung des überwachten Gerätes anzeigenden Signale vorgesehenen Ausgang ist noch je eine Schaltung zur Aktivierung einer Warn- bzw. Auslöseanzeige 26 bzw. 27 und zur Durchschaltung dieser Signale zur Anzeige 24 angeschlossen.

Jede dieser Schaltung besteht aus einem Schwellwertschalter 28, dem bestimmte Refereizwerte eingegeben sind, z.B. 90% der zulässigen Erwärmung. Der Ausgang dieses Schwellwertschalters 28 ist direkt sowie über ein Verzögerungsglied 29 und einen wiedertriggerbaren monostabilen Multivibrator 30 mit den Eingängen eines UND-Gatters 31 verbunden. Der Multivibrator 30 gibt in seinem Ruhezustand ein L-Signal ab und v/ird durch ein einem Überschreiten des dem vorgegebenen Schwellwert entsprechenden Signals des Schv/ellwertschalters 28 gekippt. Die Ablaufzeit dieses Multivibrators 30 ist deutlich länger als jene Zeit, in der die entsprechenden Signalblöcke vom Mikrocomputer 7 abgegeben werden, z.B. die Zeit nach der wieder der Erwärmung des überwachten Gerätes entsprechende Signale vom Mikrocomputer abgegeben werden. Die Verzögerungszeit des Verzögerungsgliedes 29 ist sehr kurz und dient nur zur Sicherstellung einer eindeutigen Schaltfolge.

Weiters ist der Schwellwertschalter 28 noch mit einem Flip-Flop 32 verbunden, dessen Rücksetzeingang mit dem Ausgang des monostabilen Multivibrator 30 verbunden ist und der die Warn- bzw. Auslöseanzeige 26,27, z.B. unterschiedliche Färbung aufweisende Lampen oder Leuchtdioden, steuert.

Der Ausgang eines jeden UND-Gatters 31 ist mit einem zugeordneten Steuereingang der Signalweiche 23 verbunden, die im Falle des Einlangens eines Impulses auf diesen Steuereingang einen bestimmten Eingang zum Ausgang durchschaltet.

Gelangen nun über dem Referenzwert des Schwellwertschalters 28 liegende Signale zu dessen Eingang so gibt dieser an seinem Ausgang ein L-Signal ab, welche: zum UND-Gatter 31 gelangt, an dessen'zweitem Eingang ebenfalls ein von dem noch im Ruhezustand befindlichen Multivibrator 30 geliefertes L-Signal ansteht. Damit gibt dieses Gatter ein Signal an die Signalweiche 23 ab und diese schaltet den von dem betreffenden Schwellwertschalter 28 überwachten· Eingang zum Ausgang der Signalweiche 23 und damit zur Anzeige 24 durch.

Nach dem Ablauf der Verzögerungszeit des Verzögerungsgliedes 29

ändert sich der Schaltzustand des Multivibrators 30, wodurch auch das entsprechende Flip-Flop 32 an dessen Setzeingang auch das vom Schwellv/ertschalter 28 gelieferte L-Signal ansteht, kippt und die Warn- oder Auslöseanzeige 26 bzw. 27 aktiviert wird.

Sinkt nun z.B. die Temperatur des überwachten Gerätes ab oder wird das Schaltgerät nach einer Auslösung die noch später erläutert werden wird, zurückgesetzt, so gelangen keine über dem Sctuvellwert liegende Signale zum Schwellv/ertschalter 28 und dieser triggert daher den Multivibrator 30 nicht mehr, so daß dieser abläuft und das Flip-Flop 32 zurücksetzt, wodurch die Warnbzw. Auslöseanzeige 26 bzw. 27 deaktiviert v/ird.

An dem UND-Gatter 31, das von dem an der Verbindungsleitung 40 über welche die der Erwärmung des überwachten Gerätes entsprechenden Signale geführt sind, angeschlossenen Schwellwertschalter 28 gesteuert ist, ist noch ein weiteres Flip-Flop 33 angeschlossen, dessen Rücksetzeingang vom Taster 25 und über eine Entkopplungsdiode 34 mit dem Multivibrator 30 verbunden ist.· Dieses Flip-Flop 33 steuert einen an die Anzeige 24 angeschlossenen Blinkgeber 35 der die Anzeige auf Blinken schaltet, sobald am Ausgang des entsprechenden UND-Gatters 31 ein L-Signal erscheint.

¥ird nach dem Aktivieren des Blinkgebers 35 der Taster 25 gedruckt, so wird das Flip-Flop 33 zurückgesetzt und gleichzeitig der nächste Eingang der Signalweiche 23 zu deren Ausgang durchgeschaltet, wodurch die den Warnwert überschreitende Anzeige verschwindet. Die Warnanzeige 26 bleibt aber trotzdem aktiviert und verschwindet erst bis der entsprechende Wert z.B. die Erwärmung des überwachten Gerätes entsprechend abgesunken ist.

Im Falle einer Auslösung des Schaltgerätes wegen Überschreitung eines Grenzwertes, wird die Auslöseanzeige 27 der .Anzeigeeinrichtung über die an der Leitung 41 angeschlossene Schaltung, u.zw. Schwellwertschalter 28, Verzögerungsglied 29, monostabiler Multivibrator 30, UND-Gatter 31, Flip-Flop 32, aktiviert und gleichzeitig die über die Leitung 41 zur Signalweiche 23 gelangenden Signale zu deren Ausgang und damit zur Anzeige 24 durchgeschaltet. Auch, in diesem Falle ist durch Drücken des Tasters 25 eine V/eiterschal tung der Signalweiche 23 möglich, wodurch andere Informationen zur Anzeige gebracht werden. Die Auslöseanzeige 27 bleibt auch in diesem Falle aktiviert und erlischt erst, wenn das Schaltgerät rückgesetzt wird und daher keine einer Auslösung entsprechenden Signale mehr zur Anzeigeeinrichtung gelangen.

Die Rücksetzung des Schaltgerätes nach einer Auslösung erfolgt durch Drücken des im Schaltgerät gehaltenen Tasters 50 oder

des in der Anzeigeeinrichtung gehaltenen Tasters 51. Dadurch werden die beiden Leitungen 20 kurzgeschlossen und es gelangen keine Signale zu dem wiedertriggerbaren monostabilen Multivibrator 52, sodaß dieser in seine Ruhelage zurückkehrt und ein Signal an seinem Ausgang abgibt, welches den Multivibrator 16 zurücksetzt, wodurch die Auslöseschalteinrichtung 17 deaktiviert wird und gleichzeitig die im Mikrocomputer 7 gespeicherte Auslöseursache gelöscht wird.

Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE MÖLLER-BORE- DEUFEL SCHÖN

HERTEL ■ LEWALQ · OTTO

ISARTORPLATZ 6 - 8 MÜNCHEN 2
Ta. (089) 221483 - TX. 5-24285

Hubert Laurenz Naimer in Ascona (Schweiz)

Rechnergesteuertes Schaltgerät

Patentansprüche:

( 1.!Rechnergesteuertes Schalt gerät zur Steuerung von Leistungsschaltelementen wie Schützen, Motorschutzschaltern od.dgl. zur Steuerung von Geräten oder Anlagen bei dem ein Mikroprozessor über Analog-Digitalwandler mit mindestens einem die Stromaufnahme des zu überwachenden Gerätes, z.B. eines Motors, Transformators od.dgl. überwachenden gegebenenfalls im Gehäuse des Schaltgerätes angeordneten Fühler (1) verbunden ist und nach mindestens einem bestimmten Modell Kenndaten errechnet und bei Über- bzw- Unterschreiten bestimmter vorgegebener Werte Schaltbefehle abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (7) aus den von den den Strom in jeder zu einer Stromquelle führenden Verbindung dor.; zu überwachenden Geräts erfassenden Fühlern (1) erfaß Lon Daten nach verschiedenen Modellen riequenfcio 11 Vl^rtn »tw i 1.1<- ι l. uri'I <Ίί «■:·,'.·

mit vorwählbaren Grenz- und bzw. oder Warnwerten vergleicht und daß der Mikroprozessor eine Codiereinrichtung umfaßt, welche die errechneten Werte adressencodiert, an einem Ausgang abgibt, der über eine Übertragungsstrecke (19,20,21) mit einer einen gegebenenfalls durch einen Mikroprozessor gebildeten Dekodierer (22) aufweisende Anzeigeeinrichtung verbunden ist, die gegebenenfalls auch Warn- und Quittiereinrichtungen aufweist.
2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (7) neben den errechneten Werten auch noch den Betriebszustand kennzeichnende und gegebenenfalls auch noch die eingegebenen Nenn- und Grenzwerte kennzeichnende adressencodierte Signale sequentiell abgibt.
3. Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung eine gegebenenfalls in einen Mikroprozessor integrierte, über ein Schaltelement z.B. einen Taster (25) mit Befehlssignalen beaufschlagbare Steuereinrichtung (22,23) aufweist, welche mit einem ausgewählten Code versehene Signale zur Anzeige (24) durchschaltet.
4. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung zwei miteinander verbundene Signalweichen (22,23) aufweist, von denen die eine die einlangenden codierten Signale, dem Code entsprechend auf einen von mehreren Ausgängen durchschaltet und die zweite einen der mit den Ausgängen der ersten verbundenen Eingänge mit ihrem Ausgang wahlweise verbindet, wobei ein Steuerein-, gang dieser Signalweiche (23) mit einem Befehlsgeber (25) verbunden ist.
5. Schaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an bestimmten Verbindungen (40,41) zwischen den Signalweichen (22,23) Schaltungen zur Aktivierung von Wamanzeigen und zur Durchschaltung dieser Verbindung zur Anzeige (24) angeschlossen sind.
6. Schaltgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Aktivierung einer V/arnanzeige eine Vergleichsschaltung (28) aufweist, deren Ausgang direkt und über ein Zeitglied dessen Ablaufzeit größer als die Zeitdauer zwischen dem Eintreffen von den gleichen Adressencode aufweisenden Signalen ist, mit einem UND-Gatter (31) verbunden ist, dessen Ausgang mit dem Steuereingang der der Anzeige (24) vorgeschalteten Signalweiche (23) und dessen beide Eingänge mit einem die Warnanzeige (26,27) steuernden Flip-Flop (32) verbunden ist, wobei der Ausgang des Zeitgliedes mit dem Reset-Eingang des Flip-Flops (32) verbunden ist.
7. Schaltgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das dem UND-Gatter (31) vorgeschaltete Zeitglied (30) durch einen wiedertriggerbaren monostabilen Multivibrator (30) und vorzugsweise einem dessen Eingang vorgeschalteten Verzögerungsglied (29) gebildet ist.