DE3640643A1 - Einrichtung und verfahren zur ueberpruefung eines steuerstromkreises eines fernwirkgeraetes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Überprüfung eines Steuerstromkreises eines Fernwirkgerätes, wel­ ches von einer Zentralstation einen Fernsteuerbefehl empfängt und diesen durch Anschaltung des Steuerstromkreises an eine Steuerspannungsquelle ausführt, wobei der Steuerstromkreis vor der Anschaltung auf Einhaltung eines oberen und eines unteren Grenzwertes seines ohmschen Widerstandes überprüft wird.

Fernwirkgeräte zur Ausführung zentral ausgegebener Fernsteuer­ befehle werden z. B. von Energieversorgungsunternehmen eingesetzt, um in Umspannwerken, Trafostationen oder ähnlichen dezentralen Einrichtungen Schalthandlungen auszulösen. An die Zuverlässig­ keit solcher Fernsteuerungen werden hohe Anforderungen gestellt. So etwa werden die von der Zentralstation ausgehenden Fernsteuer­ befehle (Telegramme) mittels eines hochredundanten, störsicheren Codes zum jeweiligen Fernwirkgerät übertragen. Dort wird der empfangene Fernsteuerbefehl erst einmal auf seine Plausibilität überprüft; z. B. darf die Anweisung aus sicherheitstechnischen Gründen normalerweise nur auf die Anschaltung eines einzigen Steuerstromkreises (oder einer einzigen Gruppe von Steuerstrom­ kreisen) lauten. Unstimmigkeiten, die von seiten des Fernwirk­ gerätes festgestellt werden, führen zur Annahmeverweigerung und Störungsrückmeldung an die Zentralstation.

Aber auch wenn ein Befehl vom Fernwirkgerät als akzeptabel er­ kannt und quittiert worden ist, werden vor seiner Ausführung, z. B. der Betätigung von Leistungsschaltern, Trennern usw., weitere Kontrollen vorgenommen, die sich auf den Zustand des anzuschaltenden Stromkreises (bzw. der anzuschaltenden Gruppe von Stromkreisen) beziehen. Diese abschließende Prüfung vor der eigentlichen Befehlsausführung ist auch unter der Bezeich­ nung Schaltstromkontrolle bekannt. Ihre Aufgabe ist es, den (die) ausgewählten Steuerstromkreis(e) auf Kurzschluß, Schluß mit dem positiven oder negativen Potential der Steuerspannung, Schluß zwischen zwei Steuerstromkreisen oder, als allgemeines Kriterium, die Einhaltung eines vorgegebenen Widerstandswertes zu überprü­ fen. Wenn nämlich z. B. aufgrund mechanischer Effekte, wie ver­ schweißter Relaiskontakte, überbrückter Ausgangsklemmen, zu­ sammengebogener Lötfahnen, beschädigter Adernisolierung o. ä., zwei Steuerstromkreise, die normalerweise nur einzeln aktiviert werden dürfen, unzulässigerweise parallel geschaltet sind, läßt sich dieser Zustand an dem herabgesetzten Widerstandswert er­ kennen. Umgekehrt führt z. B. ein Leiterbruch zu einem unzulässig hohen Widerstandswert.

Die bekannten Einrichtungen zur Überprüfung des Widerstandes von Steuerstromkreisen in Fernwirkgeräten arbeiten mit einer Widerstandsmeßbrücke. Der zu überprüfende Steuerstromkreis wird dabei in einen Zweig der Meßbrücke geschaltet. In einen anderen Zweig werden zwei verschieden dimensionierte Widerstände nach­ einander eingefügt, um die Einhaltung eines oberen und eines unteren Grenzwertes des ohmschen Widerstandes des zu prüfenden Steuerstromkreises festzustellen. Der absolute Widerstandswert wird nicht gemessen; die Meßbrückenmethode liefert als Ergebnis der beiden aufeinanderfolgenden Meßschritte lediglich eine Ja/ Nein-Aussage, nämlich ob der Widerstandswert in einem bestimm­ ten Toleranzband liegt oder nicht.

Da die in den bekannten Einrichtungen eingesetzte Meßbrücke zur Überprüfung aller in Frage kommender Steuerstromkreise geeignet sein soll, dürfen dort die Widerstände der Steuerstromkreise, d. h. der Steuerorgane inklusive ihrer Zuleitungen, nicht zu stark voneinander abweichen. Anderenfalls müssen entweder Steuer­ zwischenrelais mit vergleichbaren Widerstandswerten oder zusätz­ liche Meßwiderstände eingeführt werden, was bei der in der Praxis oftmals hohen Zahl von Steuerstromkreisen einen erheb­ lichen Aufwand bedeutet. Das gleiche gilt für den Versuch eines Abgleichs der Widerstandswerte der Steuerstromkreise durch An­ passung der jeweiligen Zuleitungslängen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Bereitstellung gattungsgemäßer Einrichtungen und Verfahren, die die Überprüfung eines Steuerstromkreises oder einer Gruppe von Steuerstromkrei­ sen auf Einhaltung eines individuellen Toleranzbereiches des zu­ gehörigen ohmschen Widerstandes ohne einen individualisierenden Hardware-Aufwand erlauben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbil­ dungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche.

Der Hauptvorteil der Erfindung besteht darin, daß jeder Steuer­ stromkreis bzw. jede Gruppe von Steuerstromkreisen individuell auf die Einhaltung eines oberen und eines unteren Grenzwertes des ohmschen Widerstandes überprüft werden kann. Dadurch ent­ fallen aufwendige Maßnahmen zur Symmetrierung der Steuerstrom­ kreise. Außerdem kann der Zustand der Steuerstromkreise zu­ verlässiger diagnostiziert werden. Auch kann die Breite des Toleranzbandes für jeden Steuerstromkreis unterschiedlich ge­ wählt werden.

Die Einleitung eines Konstantstroms in einen zu prüfenden Steuer­ stromkreis, gemäß Anspruch 3 bzw. 9, liefert in vorteilhafter Weise unmittelbar ein zum Widerstandswert des Steuerstromkreises proportionales Spannungssignal. Dessen störsichere Digitalisie­ rung ist Gegenstand der Ansprüche 4 bzw. 10. Die Ansprüche 5 bzw. 11 demonstrieren den Vorzug der Erfindung im Zusammenhang mit der Überwachung einer Mehrzahl von Steuerstromkreisen, die unter­ schiedliche Widerstandswerte aufweisen dürfen. Die individuali­ sierten Toleranzbereiche können gemäß den Ansprüchen 6 bzw. 14 auch noch in Abhängigkeit von der Eigen- oder Umgebungstemperatur der Steuerstromkreise verschoben werden. Die Zusammenfassung einer Teilmenge paralleler Steuerstromkreise zu einer Steuer­ stromkreisgruppe, entsprechend Anspruch 12, spart Speicherplatz und Meßzeit. Schließlich kann noch der Aufwand zur Inbetrieb­ setzung oder Aktualisierung der Prüfeinrichtung gemäß Anspruch 13 dadurch reduziert werden, daß der in einem Startzustand ge­ messene Widerstand mindestens eines Steuerstromkreises als zu­ gehöriger Sollwert abgespeichert wird (Selbstparametrierung).

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. Die Figur zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Fernwirkgerätes.

Das Fernwirkgerät FWG erhält von einer Zentralstation 7 über einen drahtlosen oder drahtgebundenen Fernsteuerkanal 8 einen Fernsteuerbefehl, dessen Zusammensetzung und Überprüfung be­ reits eingangs geschildert wurden. Zur weiteren Beschreibung wird daher davon ausgegangen, daß ein bereits als zulässig er­ kannter Fernsteuerbefehl an die Recheneinheit 6 gelangt. Dies sei z. B. ein Befehl, der die (ausschließliche) Anschaltung des Schaltschützes A 1 verlangt. Bevor nun die Recheneinheit 6 die Steuerspannungsquelle P, N über die Freigabekontakte FR -, FR + des Freigaberelais 3 und über den Relaiskontakt k 1 des Steuer­ relais K 1 an die Steuerspule des Schaltschützes A 1 anschaltet, wird der Widerstand R 1 des beschriebenen Steuerstromkreises k 1, A 1 gemessen und mit einem Sollwert S 1 verglichen, um im Fall eines irregulären Widerstandswerts R 1 Rückschlüsse auf etwa vor­ liegende fehlerhafte Zustände ziehen zu können. Als letztere kommen Kurzschlüsse im Steuerstromkreis (Wicklungsschluß des Schaltschützes A 1), unzulässigerweise anliegende Potentiale oder unzulässige Parallelscaltungen mit Nachbarsteuerstromkreisen, z. B. aufgrund eines verschweißten Relaiskontaktes kn, in Be­ tracht.

Die Messung des Widerstands R 1 des Steuerstromkreises k 1, A 1 geschieht in folgender Weise. Aus der Steuerspannungsquelle P, N wird eine Konstantstromquelle 1 mit einer Eingangsspannung U gespeist. Die Recheneinheit 6 veranlaßt über den Treiber TK das Anziehen des Steuerrelais K 1, d. h. das Schließen des Relaiskon­ takts k 1, und über den Treiber T 2 das Schließen der von dem Prüfrelais 2 betätigten Kontakte, während die vom Freigaberelais 3 betätigbaren Kontakte FR -, FR + in der gezeichneten Stellung verharren. Dadurch ist die Steuerspannungsquelle P, N vom Steuer­ stromkreis k 1, A 1 getrennt, während die Konstantstromquelle 1 den Konstantstrom IK durch den Steuerstromkreis k 1, A 1 treibt. Die Steuerspannungsquelle P, N soll erst nach erfolgter positi­ ver Prüfung an den Steuerstromkreis k 1, A 1 angeschaltet werden.

Die Konstantstromquelle 1 bezieht ihre Energie nicht notwendiger­ weise aus der Steuerspannungsquelle P, N, und zur Dimensionierung des Konstantstroms IK ist zu bemerken, daß er selbstverständ­ lich kleiner als der zur Betätigung des Schaltschützes A 1 er­ forderliche Steuerstrom sein muß, damit nicht bereits beim Meß­ vorgang das Schaltschütz A 1 anspricht. Um mehrere Meßbereiche und damit eine entsprechend breitere Meßspanne bei gleicher Meßgenauigkeit zu beherrschen, kann vorgesehen sein, daß die Höhe des Konstantstroms IK von der Recheneinheit 6 über die Steuerleitung 9 wählbar, insbesondere z. B. in mehrere Stufen umschaltbar ist.

Der von der Konstantstromquelle 1 durch den Steuerstromkreis k 1, A 1 getriebene Konstantstrom IK erzeugt am Eingang des Analog- Digital-Wandlers ADW nach dem ohmschen Gesetz eine zum Wider­ stand R 1 des Steuerstromkreises k 1, A 1 proportionale Analogspan­ nung U 1. Diese wird vom Analog-Digital-Wandler ADW in ein Digi­ talsignal d umgewandelt und der Recheneinheit 6 zugeführt. Dort wird das Digitalsignal d mit einem in einem Speicher der Rechen­ einheit 6 gespeicherten digitalen Sollwert S 1 für den Widerstand R 1 verglichen. Mit dem digitalen Sollwert S 1 können Parameter für die zulässige Toleranz abgespeichert sein. Liegt das Digi­ talsignal d außerhalb eines solchen vorgegebenen Toleranzberei­ ches, setzt die Recheneinheit 6 über den Fernsteuerkanal 8 eine Störungsmeldung an die Zentralstation 7 ab. Dabei können auch bereits Diagnosedaten mitgeliefert werden, die einer in der Zentralstation 7 tätigen Bedienperson Rückschlüsse auf den Fehler und die gegebenenfalls zu ergreifenden Maßnahmen ermögli­ chen.

Befindet sich das Digitalsignal d innerhalb des zulässigen Tole­ ranzbereiches, veranlaßt die Recheneinheit 6 über den Treiber T 2 das Öffnen der vom Prüfrelais 2 betätigten Kontakte, d. h. die Abschaltung der Konstantstromquelle 1, und über den Treiber T 3 die Umschaltung der vom Freigaberelais 3 betätigten Freigabe­ kontakte FR -, FR +, so daß die Steuerspannungsquelle P, N schließ­ lich an den Steuerstromkreis k 1, A 1 angeschaltet und der Fern­ steuerbefehl damit ausgeführt wird.

Eine besonders störsichere Umwandlung der Analogspannung U 1 in das Digitalsignal d kann dadurch geschehen, daß die Analogspan­ nung U 1 in einem Spannungs-Frequenz-Wandler 4 in eine Impulsfolge, z. B. Rechteckpulsfolge, deren Frequenz f proportional zur Anlalog­ spannung U 1 ist, umgesetzt wird und daß ein Digitalzähler 5 die innerhalb eines von der Recheneinheit 6 vorgegebenen Zeitinter­ valls anfallenden Impulse zählt. die Recheneinheit 6 startet und stoppt den Digitalzähler 5 über die Steuerleitung 10. Das frei­ gegebene Zeitfenster für den Zählvorgang hat eine definierte Breite, so daß der Stand des Digitalzählers 5 am Ende eines Zählintervalls ein digitales Maß für die Analogspannung U 1 und damit wiederum für den Widerstand R 1 des Steuerstromkreises k 1, A 1 ist. Durch die Doppeldiagonale im Spannungs-Frequenz-Wandler 4 ist eine Potentialtrennung, z. B. durch Optokoppler, zum Aus­ druck gebracht, die zwischen dem Steuerstromkreis k 1, A 1 und der Recheneinheit 6 vorgesehen sein kann.

Anstelle des Vergleichs des Digitalsignals d mit dem digitalen Sollwert S 1 kann das Digitalsignal d eines bestimmten Startzu­ standes in den Speicher der Recheneinheit 6 als zukünftiger digitaler Sollwert S 1 übernommen werden, so daß sich die Prüf­ einrichtung selbst parametriert.

Da ohmsche Widerstände temperaturabhängig sind, kann zur Ver­ meidung von Fehlentscheidungen der Prüfeinrichtung in solchen Fällen, in denen die Steuerstromkreise starken Temperaturschwan­ kungen ausgesetzt sind, ein Temperatursensor Y vorgesehen sein, der über eine Meldeleitung 11 der Recheneinheit 6 Informationen über die Eigen- oder Umgebungstemperatur des Schaltschützes A 1 liefert. Die Recheneinheit 6 berücksichtigt dann den Temperatur­ zustand in Form einer Verschiebung des Toleranzbandes für den Widerstand R 1 des betroffenen Steuerstromkreises k 1, A 1.

Ein Steuerstromkreis im Sinne der Erfindung muß nicht notwendi­ gerweise aus einem einzigen Schaltschütz A 1 bestehen. Er kann auch eine ganze Gruppe von Schaltschützen umfassen. Jedenfalls können mit der erfindungsgemäßen Einrichtung eine Vielzahl von Steuerstromkreisen bzw. Gruppen von Steuerstromkreisen indivi­ duell überprüft werden, ohne daß für jeden möglichen Widerstands­ wert eine eigene Meßschaltung oder ein eigenes Vergleichsnormal erforderlich wäre. Die differenzierte Überwachung der Steuer­ stromkreise erhöht gleichermaßen die Zuverlässigkeit und die Wirtschaftlichkeit eines damit ausgestatteten Fernwirkgerätes.

Claims (14)

1. . Einrichtung zur Überprüfung eines Steuerstromkreises (k 1, A 1) eines Fernwirkgerätes (FWG), welches von einer Zentralstation (7) einen Fernsteuerbefehl empfängt und diesen durch Anschaltung des Steuerstromkreises (k 1, A 1) an eine Steuerspannungsquelle (P, N) ausführt, wobei der Steuerstromkreis (k 1, A 1) vor der An­ schaltung auf Einhaltung eines oberen und eines unteren Grenz­ werts seines ohmschen Widerstandes (R 1) überprüft wird, gekennzeichnet durch

   • a) eine Meßanordnung (1, ADW) zur Erzeugung eines den Widerstand (R 1) des Steuerstromkreises (k 1, A 1) repräsentierenden Digi­ talsignals (d);
   • b) eine digitale Recheneinheit (6) zum Vergleich des Digital­ signals (d) mit einem in einem Speicher der Recheneinheit (6) gespeicherten digitalen Sollwert (S 1) für den Widerstand (R 1).
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

   • a1) einen ersten Meßanordnungsteil (1) zur Erzeugung eines den Widerstand (R 1) des Steuerstromkreises (k 1, A 1) repräsentieren­ den Analogsignals (U 1);
   • a2) einen zweiten Meßanordnungsteil (ADW) zur Umwandlung des Analogsignals (U 1) in das Digitalsignal (d).
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Meßanordnungsteil (1) eine Konstantstromquelle (1) zur Lieferung eines inbesondere vorgeb­ baren Konstantstromes (IK) ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Meßanordnungsteil (ADW) einen Spannungs-Frequenz-Wandler (4) zur Erzeugung einer Impulsfolge, deren Frequenz (f) proportional zum Analogsignal (U 1) ist, und einen Digitalzähler (5) zum Zählen der innerhalb eines vorgege­ benen Zeitintervalls anfallenden Impulse enthält.
5. 5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der zu über­ prüfende Steuerstromkreis (k 1, A 1) einer aus einer Mehrzahl (n) von Steuerstromkreisen (k 1, A 1; . . .; kn, An) oder Steuerstromkreis­ gruppen ist, für deren Widerstände (R 1, . . ., Rn) digitale Sollwerte (S 1, . . ., Sn) im Speicher der Recheneinheit (6) gespeichert sind.
6. 6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge­ kennzeichnet, durch einen Temperatursensor (Y) zur Rückmeldung der Eigen- und/oder Umgebungstemperatur minde­ stens eines im Steuerstromkreis (k 1, A 1) liegenden Steuerorgans (A 1), dessen Widerstandswert temperaturabhängig ist, an die Recheneinheit (6).
7. 7. Verfahren zum Überprüfen eines Steuerstromkreises (k 1, A 1) eines Fernwirkgerätes (FWG), welches von einer Zentralstation (7) einen Fernsteuerbefehl empfängt und diesen durch Anschalten des Steuerstromkreises (k 1, A 1) an eine Steuerspannungsquelle (P, N) ausführt, wobei der Steuerstromkreis (k 1, A 1) vor dem An­ schalten auf Einhaltung eines oberen und eines unteren Grenz­ werts seines ohmschen Widerstandes (R 1) überprüft wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (R 1) des Steuerstromkreises (k 1, A 1) als Digitalsi­ gnal (d) erfaßt und mit einem gespeicherten digitalen Sollwert (S 1) verglichen wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Widerstand (R 1) des Steuerstrom­ kreises (k 1, A 1) als Analogsignal (U 1) erfaßt wird, das in das Digitalsignal (d) umgewandelt wird.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein insbesondere vorgebbarer Konstant­ strom (IK) durch den Steuerstromkreis (k 1, A 1) geleitet wird.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Analogsignal (U 1) in eine Impuls­ folge mit zum Analogsignal (U 1) proportionaler Frequenz (f) umge­ setzt wird und daß die innerhalb eines vorgegebenen Zeitinter­ valls anfallenden Impulse digital gezählt werden, wobei das am Ende des Zeitintervalls erreichte Zählergebnis als Digitalsignal (d) verwendet wird.
11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zu überprüfende Steuer­ stromkreis (k 1, A 1) aus einer Mehrzahl (n) von Steuerstromkrei­ sen (k 1, A 1; . . .; kn, An) ausgewählt wird.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens eine Teilmenge paralleler Steuerstromkreise (k 1, A 1; . . .; kn, An) zu einer Steuerstromkreis­ gruppe zusammengefaßt wird, deren resultierender Gesamtwider­ stand überprüft wird.
13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der in einem Startzustand gemessene Widerstand (R 1) mindestens eines Steuerstromkreises (k 1, A 1) als zugehöriger Sollwert (S 1) abgespeichert wird.
14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgebungstemperatur oder/und Eigentemperatur mindestens eines im Steuerstromkreis (k 1, A 1) liegenden Steuerorgans (A 1), dessen Widerstandswert temperaturabhängig ist, überwacht wird und daß beim Vergleich zwischen dem gemessenen Widerstand (R 1) des Steuerstromkreises (k 1, A 1) und dem zugehörigen Sollwert (S 1) der Temperaturgang des Widerstands (R 1 ) berücksichtigt wird.