DE3612090A1 - Einrichtung zur optoelektronischen erfassung von stoerlichtboegen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrich­ tung zur optoelektronischen Erfassung von Störlichtbögen in metallgekapselten Hochspannungsschaltanlagen unter Verwendung von Lichtwellenleitern.

Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art, wie sie z.B. in der Zeitschrift Brown Boveri Mitteilungen 1/2-83, Seite 79 beschrieben sind, mußten zur Unterscheidung, ob eine Lichterscheinung von einer Störung oder vom norma­ len Schalterbetrieb herrührt, externe Kriterien heran­ gezogen werden, wie z.B. das gleichzeitige Vorliegen bestimmter Schalterstellungen oder Befehlseingaben bei Lichtbogenmeldungen. Dies machte eine recht aufwendi­ ge Peripherieverdrahtung und zusätzliche Entkopplungs­ relais in den Befehlskreisen erforderlich, wodurch deren Störanfälligkeit erhöht wurde.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, bei Einrichtungen der eingangs genannten Art auf einfache Weise ohne externe Kriterien betriebsmäßig auftretende Schaltlichtbogen von Störlichtbögen zu unterscheiden und nur letztere zur An­ zeige zu bringen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merk­ male gelöst. Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, sich zunutze zu machen, daß der Störlichtbogen sich in einer länger dauernden permanenten Lichterscheinung äu­ ßert, während betriebsmäßig auftretende Schaltlichtbögen aus einer Reihe von einzelnen Lichtimpulsen bestehen,wel­ che jeweils eine bestimmte maximale Impulsdauer aufweisen. Die Erfindung samt ihren weiteren Ausgestaltungen, wel­ che in den Unteransprüchen wiedergegeben sind, soll nach­ stehend anhand der Figuren erläutert werden.

In der Fig. 1 ist mit 1 eine metallgekapselte, gasisolier­ te Hochspannungsschaltanlage bezeichnet, in deren Wandung gasdicht ein Lichtaufnehmer eingebracht ist. Das Ende dieses Lichtaufnehmers besteht in einem in das Gehäuse­ innere hineinragenden Glaskörper 2, dem an seinem ande­ ren Ende ein Lichtwellenleiter 3 zugeordnet ist. Das von diesem aus dem Innern der Schaltanlage 1 übertragene Lichtsignal beaufschlagt eine Fotodiode 4, deren Strom in einem Verstärker 5 in ein entsprechendes Spannungs­ signal umgewandelt wird. Eine dem Verstärker 5 nachge­ schaltete Impulsformerstufe 6 dient dazu, die mehr oder weniger zerklüfteten Ausgangssignale des Verstärkers 5 in entsprechend andauernde Rechtecksignale mit konstanter Amplitude umzuformen. Als derartige Impulsformer eignen sich bekannte Komparator- bzw. Schmitt-Trigger-Schaltun­ gen.

Im elektronischen Signalkanal sind zur Ausfilterung der Störimpulse Zeitstufen 7 bzw. 8 vorgesehen. Die Zeit­ stufe 7 weist eine Verzögerungszeit von 2 msec auf. Da­ mit können Impulse, welche kleiner als 2 msec sind und betriebsmäßig beim Öffnen des Trennschalters der Hoch­ spannungsschaltanlage entstehen, unterdrückt werden, wäh­ rend die Zeitstufe 8 mit einer Verzögerungszeit von 20 msec dazu bestimmt ist, betriebsmäßige Lichtbögen, welche beim Öffnen des Leistungsschalters auftreten, zu unter­ drücken. Die Wirkungsweise dieser Zeitstufen besteht in einer Verzögerung der Vorderflanken der ihnen zugeführten Impulssignale um eine definierte, für diese Zeitstufe charakteristische Zeit, wobei für den Fall, daß der am Eingang eintreffende Impuls von kürzerer Dauer ist als diese charakteristische Zeit, überhaupt kein Ausgangssi­ gnal erscheint, so daß dieser Impuls vollständig unter­ drückt wird, während er sonst zeitlich um die charakteri­ stische Zeit der Zeitstufe verkürzt an deren Ausgang er­ scheint.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel sei zunächst an­ genommen, daß der Lichtaufnehmer 2 einem Trennschalter zugeordnet ist. Die Schaltbrücke 9 befindet sich dann in der gezeichneten, waagrechten Stellung und das von einem Störlichtbogen hervorgerufene Signal passiert die Zeitstufe 7 und versetzt ein rückstellbares Speicherglied 11, beispielsweise in Form einer bistabilen Kippstufe, in den Zustand, in dem eine an ihrem Ausgang angeschlossene Anzeige oder Warnlampe 12 aufleuchtet. Man wird üblicher­ weise das am Ausgang des Speichergliedes 11 verfügbare Auswertesignal mittels Melderelais auch an die Schaltwar­ te bzw. die Fernsteuerzentrale weitergeben. Nachdem auf diese Weise von dem Auftreten eines Störlichtbogens Kennt­ nis genommen werden konnte, läßt sich durch Betätigen eines den Reset-Eingang R des Speichergliedes 11 mit einer Spannungsquelle H verbindenden Kontaktes, bei­ spielsweise in Form eines Tasters 13, das Speicherglied 11 rücksetzen und so zum Anzeigen eines erneuten Stör­ falles vorbereiten.

Ist dagegen der Lichtaufnehmer einem Leistungsschalter zugeordnet, so wird die Schaltbrücke 9 in die gestri­ chelt dargestellte Stellung gebracht und damit die Zeit­ stufe 8 aktiviert. Auch hier ist der Ausgang der Zeit­ stufe 8 mit dem Set-Eingang S eines rückstellbaren Spei­ chergliedes 14 verbunden, welches durch Betätigung eines Tasters 15 wieder rückgesetzt werden kann. Eine Anzeige­ lampe 16 ist mit dem Ausgang des Speichergliedes 14 ver­ bunden und zeigt das Auftreten eines Störfalles bei einem Leistungsschalter an. Wesentlich ist, daß bei beiden Varianten betriebsmäßig auftretende Lichtbögen nicht zu einer Anzeige führen, da deren Impulse eine zeitliche Dauer aufweisen, die mit Sicherheit kleiner ist als die Verzögerungszeiten der Zeitstufen 7 bzw. 8.

Bei Hochspannungsschaltanlagen ist es üblich, diese von Zeit zu Zeit einer Blitzstoßspannungsprüfung zu unter­ ziehen. Hierbei wird die Anlage mit kurzen Impulsen sehr hoher Spannung beaufschlagt und es treten infolge von Spannungsüberschlägen Lichterscheinungen von relativ kur­ zer Zeitdauer auf. Um diese Überschläge anzeigen zu kön­ nen, ist es zweckmäßig, wenn für diesen Spezialfall die von den Zeitgliedern 7 und 8 bewirkte Impulsunterdrückung wirkungslos gemacht werden kann. Dies erfolgt mittels Betätigung der Taste 17, wobei das auf das Zeitglied 9 bzw. 8 zur Wirkung gebrachte Signal H bewirkt, daß die am Eingang der Zeitstufen 7 bzw. 8 eintreffenden Impulse unverändert durchgelassen werden.

Fig. 2 zeigt den Aufbau des erfindungsgemäß verwendeten Zeitgliedes 7 (bzw. 8) unter Benutzung einer handels­ üblichen flankengetriggerten monostabilen Kippstufe 18. Wechselt das Eingangssignal e des Zeitgliedes 7 von Low (L)- nach High-Signal (H), dann erscheint daraufhin am oberen Ausgang der monostabilen Kippstufe 18 ein H-Signal von 2 mses Dauer. Für genau die gleiche Zeitdauer er­ scheint am unteren, antivaienten Ausgang der monostabi­ len Kippstufe 18 ein L-Signal, welches ein UND-Gatter 19 für diese Zeit für das Eingangssignal e sperrt. Damit diese Sperrfunktion der monostabilen Kippstufe 18 sicher­ gestellt ist, wird das Eingangssignal e dem UND-Gatter 19 über ein Verzögerungsglied 20 zugeführt, dessen Verzöge­ rungszeit sehr klein ist - im Nanosekundenbereich - und in der Größenordnung der Umschaltzeit der monostabilen Kippstufe 18 liegt. Endet der Eingangsimpuls vor Ablauf der Kippzeit der monostabilen Kippstufe 18 (im darge­ stellten Beispiel 2 msec), dann weist der Eingang e ein L-Signal auf und bewirkt am Ausgang des ODER-Gatters 21 ein H-Signal, welches über den Reset-Eingang R der bi­ stabilen Kippstufe diese vorzeitig in ihre Ruhelage zu­ rückzwingt. Der gleiche Effekt, nämlich ein ständiges Offenhalten des UND-Gatters 19 für ein H-Eingangssignal e kann erreicht werden, wenn durch Schließen des Schal­ ters 17 ein High-Signal (H) auf den zweiten Eingang des ODER-Gatters 21 gegeben wird.

Claims (5)

1. Einrichtung zur optoelektronischen Erfassung von Stör­ lichtbögen in metallgekapselten Hochspannungsschaltanlagen unter Verwendung von Lichtwellenleitern, dadurch gekennzeichnet, daß im elektronischen Signal­ kanal ein Zeitglied (7 bzw. 8) zur Unterdrückung von durch betriebsmäßig auftretende Lichterscheinungen verursachten Impulsen vorgesehen ist, dem ein rückstellbares Speicher­ glied (11 bzw. 14) nachgeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf die beim Öffnen des Trennschalters auftretenden Impulse abgestimm­ tes Zeitglied (7) vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf die beim Öffnen des Leistungsschalters auftretenden Impulse abge­ stimmtes Zeitglied (8) vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekenn­ zeichnet durch zum Zwecke der Stoßspannungsprü­ fung außer Tätigkeit setzbare Zeitglieder.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitglieder jeweils aus einer flankengetriggerten mono­ stabilen Kippstufe (18) mit einem Reset-Eingang (R) be­ stehen, welcher vom invertierten Eingangssignal beauf­ schlagt ist, wobei das über ein Verzögerungsglied (20) verzögerte Eingangssignal (e) zusammen mit dem dem Reset- Eingang zugeordneten Ausgangssignal einem UND-Gatter (19) zugeführt ist und der Reset-Eingang zusätzlich über einen Schalter (17) mit einem Rücksetzsignal (H) beaufschlag­ bar ist.