DE3828015C2

DE3828015C2 -

Info

Publication number: DE3828015C2
Application number: DE19883828015
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing. Stegmueller (Fh), 8401 Wiesent, De
Original assignee: Sachsenwerk AG
Current assignee: Schneider Electric Sachsenwerk GmbH
Priority date: 1988-08-18
Filing date: 1988-08-18
Publication date: 1991-06-13
Also published as: DE3828015A1

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Steuereinrichtungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to methods and control devices according to the preamble of claim 1.

Bei einer bekannten druckgasisolierten Schaltanlage (DE 34 28 322 A1) sind mehrere Überwachungsräume vorgesehen, welchen je ein Sensor zur Drucküberwachung, zur Temperaturüberwachung und zur Lichtbogenüberwachung zugeordnet sind. Die Signale dieser Sensoren werden von einer Steuereinrichtung mit Mikroprozessor in einem vorgegebenen Rhythmus abgefragt und Ist-Werten verrechnet. Diese Ist-Werte können über eine Tastatur manuell abgefragt und über eine entsprechende Anzeigeeinrichtung angezeigt werden. Unabhängig davon werden die Ist-Werte mit einem Sollwertbereich verglichen, wobei beim Unterschreiten des unteren Grenzwertes des Sollwertbereichs durch den momentanen Ist-Wert ein Alarmsignal ausgegeben und/oder zumindest der betroffene Teil der Schaltanlage abgeschaltet wird. Hinsichtlich der Steuerungstechnik muß dabei der jeweilige Prüfspannungswert unter Berücksichtigung der Eigenschaften des Überwachungsraumes in einen Gasdichtewert umgerechnet werden. Eine daraus folgende überraschende Abschaltung einer Schaltanlage zieht aber erfahrungsgemäß für die davon versorgten Abnehmer eine beachtliche Beeinträchtigung nach sich.In a known compressed gas-insulated switchgear (DE 34 28 322 A1) several surveillance rooms are planned, which each have a sensor for pressure monitoring, for Temperature monitoring and for arc monitoring assigned. The signals from these sensors are from a control device with a microprocessor in one given rhythm and actual values offset. These actual values can be done using a keyboard manually queried and via a corresponding Display device are displayed. Independently of the actual values are compared with a setpoint range, when falling below the lower limit of Setpoint range by the current actual value Alarm signal issued and / or at least the affected Part of the switchgear is switched off. With regard to the Control technology must have the respective test voltage value taking into account the properties of the Interstitial space converted into a gas density value will. A resulting surprising shutdown experience has shown that a switchgear pulls for them supplied customers a considerable impairment yourself.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs so weiterzubilden, daß mit vereinfachten Überwachungsmaßnahmen eine Erhöhung der Verfügbarkeit erreicht wird.The invention has for its object a method according to the preamble of the first claim to train that with simplified monitoring measures an increase in availability is achieved.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.This object is achieved according to the invention by the characterizing features of claim 1.

Bei einer Verfahrensweise gemäß der Erfindung wird für jeden Überwachungsraum eine Kennlinie vorgegeben, in der die von der Gasdichte abhängige Durchschlagsspannung abgelegt ist. Diese Kennlinienwerte berücksichtigen unterschiedliche Ausbildungen des elektrischen Feldes in den Überwachungsräumen. Diese im Betrieb über die Sensorsignale aufgerufenen Kennlinienwerte der tatsächlich im Schottraum herrschenden Durchschlagspannungsfestigkeit werden mit einem Prüfspannungswert verglichen, der sich aus den einschlägigen Vorschriften ergibt. Es genügt hierbei, die Kennlinie der Durchschlagsspannungsfestigkeit des jeweiligen Überwachungsraumes aufzunehmen und abhängig von den jeweiligen Betriebsbedingungen für den Vergleich mit dem vorgegebenen Prüfspannungswert bereitzustellen. Die aus diesen Vergleichen sich ergebenden Signale werden dann so weiterverrechnet, daß bei Unterschreitung des unteren Spannungsgrenzwertes eine begrenzte Gaszufuhr zum gesteuerten Überwachungsraum gesteuert wird. Durch diese Gaszufuhr wird die abgesenkte Durchschlagsspannungsfestigkeit zumindest vorübergehend wieder erhöht. Die Begrenzung der Gaszufuhr kann dabei dadurch erreicht werden, daß soviel Gas zugeführt wird, bis ein oberer maximaler Durchschlagsspannungswert erreicht ist oder, wenn das infolge eines sehr großen Lecks nicht möglich ist, eine zeitlich gesteuerte Abschaltung durchgeführt wird. Es kann jedoch auch innerhalb einer definierten Zeitspanne festgestellt werden, ob wenigstens zweimal eine Wiederauffüllung des Gasvolumens stattgefunden hat. Dann erfolgt eine endgültige Unterbrechung des gestörten Überwachungsraumes. Es kann aber auch die Zeitspanne zwischen zwei Auffüllvorgängen oder die Spannungsabsenkung pro Zeiteinheit ausgewertet und gegebenenfalls als Maß für das Abschalten des gestörten Überwachungsraumes und die Unterbrechung der Gaszuführung herangezogen werden. Wird der Mikroprozessor mit einem elektronischen Netzleitsystem verbunden, zu dem die Fehlermeldungen übertragen und von dem die Maßnahmen zur Fehlereingrenzung oder Fehlerbeseitigung eingeleitet werden, dann können dadurch automatisch Umschaltungen im übrigen Netz eingeleitet werden, die einer mangelhaften Versorgung durch Ausfall der gestörten Schaltanlage entgegenwirken. Der Mikroprozessor weist zu diesem Zweck einen digitalen Ausgang zur Übertragung der erforderlichen Störungsmeldung an eine Störungszentrale auf. Als Koppelstelle eignet sich hierfür beispielsweise eine aus der EDV-Hardwaretechnik bekannte V24- Schnittstelle. In a procedure according to the invention for a characteristic curve is specified for each interstitial space in which the breakdown voltage dependent on the gas density is filed. Take these characteristic values into account different training of the electric field in the surveillance rooms. This in operation over the Sensor signals called characteristic values of the actually dielectric strength prevailing in the compartment are compared with a test voltage value that results from the relevant regulations. It is sufficient here the characteristic of the dielectric strength of the the respective surveillance room and depending on the respective operating conditions for comparison with to provide the specified test voltage value. From signals resulting from these comparisons are then so charged that if the value falls below the lower Voltage limit a limited gas supply to the controlled Control room is controlled. Through this gas supply the reduced dielectric strength at least temporarily increased again. Limiting the gas supply can be achieved by using as much gas is fed until an upper maximum Breakdown voltage value is reached or if that is not possible due to a very large leak, one timed shutdown is performed. It can however also within a defined period of time determine whether there is at least two The gas volume has been replenished. Then there is a final interruption of the disturbed Interrogation room. But it can also be the time span between two refills or the voltage drop evaluated per unit of time and, if necessary, as a measure for switching off the disturbed surveillance room and the Interruption of the gas supply can be used. Becomes the microprocessor with an electronic network control system connected to which the error messages are transmitted and from which measures to isolate or correct errors can then be initiated automatically Switchings are initiated in the rest of the network, the one inadequate supply due to failure of the disrupted Counteract switchgear. The microprocessor assigns this purpose a digital output for transmission of the required fault report to a fault center on. A suitable coupling point is, for example a V24- known from EDP hardware technology Interface.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von bildlichen Dar stellungen erläutert. So zeigen:The invention is illustrated below with the aid of pictorial Dar positions explained. So show:

Fig. 1 schematische Darstellung des Auf baus und der Wirkungsweise der Er findung. Fig. 1 shows a schematic representation of the construction and operation of the invention.

Fig. 2 Abhängigkeit der Durchschlag spannung U_D von der Gasdichte ρ_G. Fig. 2 dependence of the breakdown voltage U _D on the gas density ρ _G.

Fig. 3 Aufbau bei modifiziertem Schaltan lagenaufbau. Fig. 3 structure with modified Schaltan layer structure.

Die druckgasisolierte Schaltanlage nach Fig. 1 besteht da bei aus drei, je einen Überwachungs raum bildenden Schotträumen 1, in die Sensoren 2 für Druck und Temperatur bzw. je ein temperaturkompensierter Drucksensor 15 eingebaut ist. Die Sensoren sind mit der Eingangseite der Steuereinrichtung 3 verbunden, die mit einem Mikroprozessor 10 bestückt ist. Der Gasspeicher 4 ist über eine Rohrlei tung 5 und Ventile 6 mit jedem Schottraum 1 in Verbindung, wobei der Nachfülldruck des Gasspeichers 4 den Nenndruck der Schaltanlage um 10 bis 20% übersteigt. Als Gasspeicher 4 können auch eine oder mehrere Gasflaschen mit hohem Speicher druck eingesetzt werden, wobei ihnen ein Druckminderventil 14 nachgeschaltet ist, das den Gasdruck auf den Nachfülldruck re duziert. Die Ausgangsseite der Steuereinrichtung 3 führt Ver bindungen zu einem Alarmgerät, gegebenenfalls zu einem elek tronischen Leitsystem oder direkt zu den zur Störungsbeseiti gung vorgesehenen Schaltgeräten. Außerdem ist eine Tastatur 9 zur willkürlichen Überprüfung der Durchschlag-Spannungsfestigkeit der ein zelnen Schott (1)- oder Überwachungsräume 13 vorgesehen. Die ermittelten Werte lassen sich mit einer Anzeigeeinheit (12) ablesen oder in der Steuereinheit 3 speichern.The compressed gas-insulated switchgear according to Fig. 1, since in three, each monitoring a space forming Schott spaces 1, the sensors 2 for pressure and temperature or, depending on a temperature compensated pressure sensor 15 is installed. The sensors are connected to the input side of the control device 3 , which is equipped with a microprocessor 10 . The gas storage device 4 is connected via a pipe 5 and valves 6 to each compartment 1 , the refill pressure of the gas storage device 4 exceeding the nominal pressure of the switchgear by 10 to 20%. As gas storage 4 , one or more gas bottles with high storage pressure can also be used, with a pressure reducing valve 14 downstream of them, which reduces the gas pressure to the refilling pressure. The output side of the control device 3 leads connections to an alarm device, possibly to an electronic control system or directly to the switching devices provided for fault elimination. In addition, a keyboard 9 is provided for arbitrarily checking the dielectric strength of an individual bulkhead ( 1 ) - or monitoring rooms 13 . The determined values can be read off with a display unit ( 12 ) or stored in the control unit 3 .

Zum besseren Verständnis des erfindungsgemäßen Überwachungs systems ist dabei nach Fig. 2 angenommen, daß der Schott raum I relativ scharfkantige aktive Einbauteile enthält, seine Kennlinie der Spannungsfestigkeit U_I also eine geringere Stei gung aufweist als U_II, die zu einem Schottraum II mit einer nur geringfügig inhomogenen Feldausbildung gehört. Anderer seits darf auf Grund nationaler und internationaler Bestimmun gen die Schaltanlage nur oberhalb eines festgelegten, als unterer Spannungsgrenzwert U_p dienenden Spannungspegels betrieben werden, der die genormten Prüfspannungswerte berücksichtigt. Wegen der angenommenen unterschiedlichen Elektrodenkon figuration ist dem Spannungspegel U_p eine unterschiedliche Gasdichte ρ_I bzw. ρ_II zugeordnet. Bei Inbetriebnahme der Schaltanlage kann von einer gleichen Anfangsdichte ρ_A des Gases ausgegangen werden, die unterschiedliche Spannungs festigkeiten in den Räumen I und II zur Folge hat.For a better understanding of the monitoring system according to the invention, it is assumed according to FIG. 2 that the bulkhead I contains relatively sharp-edged active built-in parts, its characteristic of the dielectric strength U _I thus has a lower slope than U _II , which leads to a bulkhead II with only one slightly inhomogeneous field training. On the other hand, due to national and international regulations, the switchgear may only be operated above a specified voltage level serving as the lower voltage limit value U _p , which takes into account the standardized test voltage values. Because of the assumed different electrode configuration, the voltage level U _{p is assigned} a different gas density ρ _I or ρ _II . When the switchgear is put into operation, the same initial density ρ _{A of} the gas can be assumed, which results in different dielectric strengths in rooms I and II.

Bei einem Absinken der Gasdichte beispielsweise in Raum II durch ein kleines Leck wird erst nach langer Zeit der zum Spannungspegel U_p gehörende Wert ρ_II erreicht. Es wird dabei über den Mikroprozessor der Steuereinrichtung 3 (Fig. 1) das Ventil 6 des Raumes II angesteuert und geöffnet. Aus dem Gasspeicher 4 wird nun Gas nachgefördert, bis über den Mi kroprozessor bei Erreichen der Spannung U_R das Ventil 6 ge schlossen und die Nachfüllung beendet wird. Die Gasdichte ρ′_II ist dabei wegen der kennlinienorientierten Programmie rung geringer als bei der Inbetriebnahme der Schaltanlage. Bei Weiterbestehen des Lecks wird sich der Vorgang bis zu einer Abschaltung des betroffenen Schottraums wiederholen.If the gas density drops, for example in room II, due to a small leak, the value ρ _II belonging to the voltage level U _p will only be reached after a long time. It is controlled and opened the valve 6 of room II via the microprocessor of the control device 3 ( Fig. 1). Gas is now replenished from the gas reservoir 4 until the valve 6 is closed via the microprocessor when the voltage U _{R is} reached and the refilling is ended. Due to the characteristic-oriented programming, the gas density ρ ′ _II is lower than when the switchgear was commissioned. If the leak persists, the process will repeat itself until the affected compartment is switched off.

Bei einem plötzlich auftretenden größeren Leck in einem Schottraum erreicht der Dichteverlust und der Verlust der Spannungsfestigkeit hohe Werte, die über eine entsprechende Programmierung des Mikroprozessors zu einer unverzögerten Unterbrechung des betroffenen Schottraums führt.If there is a sudden major leak in one Bulkhead loss of density and loss of Dielectric strength high values that have a corresponding Programming the microprocessor to an instantaneous Interruption of the affected compartment leads.

Die Schaltanlage nach Fig. 3 besteht aus einer Reihe von Schotträumen 1, die durch Durchtritte 11 miteinander ver bunden sind und einen gemeinsamen Überwachungsraum 13 bil den, der im Falle eines kleinen Lecks eine geringe Druck änderungsgeschwindigkeit aufweist. Die Eigenschaften sol cher Schaltanlagen sind bereits in der DE 34 12 403 C2 be schrieben. Auch hier kann die Erfindung mit Vorteil ange wendet werden, da für den gesamten Überwachungsraum nur ein Drucksensor 15 und ein Anschluß für einen Gasspeicher (4) vorzusehen ist und folglich durch die Steuereinrichtung eine wesentlich größere Anzahl von Schotträumen gesteuert und kontrolliert werden kann.The switchgear according to FIG. 3 consists of a number of Schott spaces 1, the ver each other through passages 11 and connected, having a common monitoring space 13 to the bil in the event of small leaks a low rate of pressure change. The properties of such switchgear are already described in DE 34 12 403 C2. Again, the invention can be used with advantage, since only one pressure sensor 15 and a connection for a gas storage ( 4 ) is to be provided for the entire interstitial space and consequently a much larger number of compartments can be controlled and controlled by the control device.

Im Falle der Einbindung des erfindungsgemäßen Überwachungs systems in ein elektronisches Netzleitsystem ist die Steuer einrichtung 3 mit Verbindungsleitungen 7 am besten in Form einer V24-Schnittstelle an die Feld- oder Stationsbedien einheit angekuppelt. Sehr vorteilhaft kann auch die Über nahme der verschiedenen Funktionen in einen Mikroprozessor des Leitsystems sein, das führt dann zum Wegfall der de zentralen Steuereinrichtungen 3.In the case of the integration of the monitoring system according to the invention in an electronic network control system, the control device 3 with connecting lines 7 is best coupled in the form of a V24 interface to the field or station control unit. The takeover of the various functions in a microprocessor of the control system can also be very advantageous, which then leads to the elimination of the central control devices 3 .

Liste der BezugsziffernList of reference numbers

1 Schottraum
2 Sensor
3 Steuereinrichtung
4 Gasspeicher
5 Rohrleitung
6 Ventil
7 Verbindungsleitungen zum Netzleitsystem, V24-Schnittstelle
8 Alarmeinrichtung
9 Tastatur zur Abfrage
10 Mikroprozessor
11 Durchtritt
12 Anzeigeeinheit
13 Überwachungsraum
14 Druckminderventil
15 temperaturkomp. Drucksensor 1 compartment
2 sensor
3 control device
4 gas storage tanks
5 pipeline
6 valve
7 connecting cables to the network control system, V24 interface
8 alarm device
9 Keyboard for querying
10 microprocessor
11 passage
12 display unit
13 interrogation room
14 pressure reducing valve
15 temperature comp. Pressure sensor

Claims

1.Procedure for monitoring compressed gas-insulated switchgear systems for functionality, taking into account the gas densities in monitoring rooms consisting of one or more switching rooms connected to one another by openings, by measuring the gas pressure of the respective monitoring rooms as a function of temperature, the signals of which from a control device with a microprocessor in a predetermined rhythm are queried and calculated to actual values, which are displayed at least in the case of a manual query and are each independently compared with a setpoint range, whereby falling below the lower limit of the setpoint range by the current actual value leads to the initiation of measures for eliminating the impermissible deviation, characterized in that An individual breakdown voltage characteristic curve is stored in the memory of the microprocessor for each monitoring space, with the aid of which the instantaneous calculated in each case is calculated n gas density value, an instantaneous value of the breakdown voltage (U _D ) is assigned, which is compared with a lower voltage limit value (U _p ) and that the measures consist in a limited gas supply in the affected compartment.

2. The method according to claim 1, characterized in that upon falling below the lower voltage limit value (U _p ), a replenishment of the gas volume in the monitoring room affected by the fault is initiated from a gas storage via a valve controlled by the microprocessor and when the 10 to 20% is reached. upper voltage limit value (U _R ) above the voltage limit value (U _p ) is interrupted.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized characterized in that within a defined Period of replenishment repeated at least twice of the gas volume a permanent interruption of the disturbed Monitoring room is initiated.

4. The method according to claim 1, characterized in that in the microprocessor the voltage drop per unit time for the disturbed interrogation space is evaluated and when the voltage falls below a predetermined limit (U _p ) an undelayed separation of the interfered interrogation space is initiated.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the microprocessor with a electronic network control system to which the Transfer error messages and from which the measures for Fault isolation or troubleshooting initiated will.

6. The method according to claim 1, characterized in that as a sensor a temperature compensated pressure sensor is used.

7. Control device with a microprocessor for performing one of the methods according to claims 1 to 6, characterized in that in the microprocessor ( 10 ) for each interstitial space ( 1, 13 ) the individual characteristic of the breakdown voltage (U _p ) and the respective upper and lower limit values (U _R , U _p ) of the setpoint range of the breakdown voltage (U _D ) are stored and that the microprocessor ( 10 ) calculates the instantaneous gas density (ρ _G ) from the sensor measured values and assigns it the instantaneous value of the breakdown voltage (U _D ) and on the one hand compares with the lower voltage limit value (U _p ) and, if the value falls below it, compares a signal or a command to refill gas from a gas store ( 4 ) and, on the other hand, compares it with the upper voltage limit value (U _R ) and, if the same is exceeded, compares a signal or a command to abort the gas supply outputs.

8. Control device according to claim 7, characterized in that the gas storage ( 4 ) one or more combined into a battery, under high filling pressure, commercial gas bottles ( 4 ) are used, the refilling of the gas volume via a pressure reducing valve ( 14 ), the lower the gas pressure to the level corresponding to the upper voltage limit (U _R ).

9. Control device according to claim 7 or 8, characterized in that the microprocessor ( 10 ) is connected to the same via a digital output which is adapted to the network control system (V24 interface).

10. Control device according to one of claims 7, 8 or 9, characterized in that at least part of the control and operating functions of the method by the microprocessor ( 10 ) of the field or station control unit of the switchgear can be carried out.

11. Control device with a microprocessor for performing one of the methods according to claims 1 to 6, characterized in that the keyboard ( 9 ) and the display unit ( 12 ) are part of the field or station control unit of the switchgear.