DE3905822A1 - Verfahren zum betrieb eines leistungsschalters - Google Patents
Verfahren zum betrieb eines leistungsschaltersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Leistungs
schalters, insbesondere eines Vakuumschalters, unter Verwendung
eines Auslösesteuergerätes, das unabhängig vom Zeitpunkt einer
Befehlsgabe zum Ausschalten die Öffnung der Schaltstücke zu
einem in fester Beziehung zum Nulldurchgang des Stromes
stehenden Zeitpunkt veranlaßt.
Ein Verfahren dieser Art ist beispielsweise durch die
US-A-35 55 354 bekannt geworden. Zweck dieses Verfahrens ist
es, die Dauer der Lichtbogenentladung zwischen den Schalt
stücken des Leistungsschalters möglichst zu beschränken,
andererseits zum Zeitpunkt des Stromnulldurchganges eine aus
reichende Kontaktöffnung sicherzustellen. Das Auslösesteuer
gerät erfaßt hierzu über Wandler den fließenden Strom und ge
winnt hieraus periodische Impulse jeweils beim Nulldurchgang
des Stromes und im Maximum bzw. Minimum der Stromkurve. Beide
Impulse werden über ein Zeitglied einem UND-Glied zugeführt,
das zusätzlich durch ein Signal beaufschlagbar ist, das von
der absoluten Höhe des Stromes abgeleitet ist. Das von dem
UND-Glied ausgehende Auslösesignal gelangt in üblicher Weise
zu einem Auslösemagneten, der ein Ventil oder eine Verklinkungs
anordnung zur Freigabe des Schaltmechanismus bzw. des Schalter
antriebes betätigt.
Vakuumschalter haben in ähnlicher Weise wie bestimmte Arten von
Druckgasschaltern die Eigenschaft, daß ihre Schaltstrecken
nach einer Stromunterbrechung in außerordentlich kurzer Zeit
eine hohe dielektrische Festigkeit erlangen. Sie neigen daher
insbesondere in stark induktiven Stromkreisen zu sogenannten
multiplen Wiederzündungen, die eine rasche Folge von Lösch-
und Zündvorgängen zwischen den geöffneten Schaltstücken dar
stellen. Mit diesem Vorgang können hohe Überspannungen ver
bunden sein. In Drehstromnetzen kann es darüberhinaus aufgrund
multipler Wiederzündungen im erstlöschenden Pol des Leistungs
schalters zu einem virtuellen Stromabriß in den letztlöschen
den Polen des Leistungsschalters kommen, wodurch gleichfalls
Überspannungen erzeugt werden.
Zur Vermeidung solcher Überspannungen ist bereits versucht
worden, in Vakuumschaltern Kontaktwerkstoffe einzusetzen, die
aufgrund des relativ hohen Dampfdruckes einzelner Komponenten
einen Schaltlichtbogen bis möglichst nahe dem Nulldurchgang
des Stromes aufrechtzuerhalten. Dieser vorteilhaften Eigen
schaft steht jedoch ein vermindertes Vermögen zur Unterbrechung
hoher Schaltleistungen gegenüber, woraus sich die Schwierigkeit
ergibt, einen zur Unterbrechung hoher Schaltleistungen ge
eigneten Leistungsschalter zu schaffen, der gleichzeitig die
Entstehung von Überspannungen vermeidet.
Ferner ist es bekannt, die insbesondere beim Schalten von
Motorstromkreisen aufretenden Überspannungen durch Überspan
nungsbegrenzer oder durch Kombinationen von Widerständen,
Kondensatoren und Drosselspulen mit ähnlichen Eigenschaften zu
vermeiden. Abgesehen von der Schwierigkeit, solche Elemente an
einer zur Sicherstellung ihrer Wirksamkeit geeigneten Stelle
einer Schaltungsanordnung unterzubringen, müssen diese Bauteile
auch individuell an die Eigenschaften des jeweils vorliegenden
Stromkreises angepaßt werden.
Mit dem Ziel einer Vermeidung der vorstehend beschriebenen
Schwierigkeiten ist bereits ein Schaltverfahren bekannt, bei
dem zwei der Schaltstrecken eines dreipoligen Leistungs
schalters mindestens um ein Drittel eines Zyklus der Netz
frequenz später geöffnet werden, als die erste Schaltstrecke,
zuzüglich der minimalen Lichtbogendauer in der ersten Schalt
strecke (DE-C-28 54 092). Dieses Verfahren verhindert grund
sätzlich das Auftreten des sogenannten virtuellen Stromab
risses in den beiden letztlöschenden Polen des Leistungs
schalters. Aufgrund der Tatsache, daß der Schaltvorgang zu
einem beliebigen Zeitpunkt beginnen kann, lassen sich jedoch
nicht die multiplen Wiederzündungen im erstlöschenden Pol ver
hindern, die ebenfalls Ursache von Überspannungen sind.
Wird ein Leistungsschalter unter Verwendung eines Auslöse
steuergerätes betrieben, so ist es prinzipiell möglich, auch
in Drehstromnetzen Schalthandlungen ohne Überspannungen vorzu
nehmen, wenn die Steuerung derart erfolgt, daß im Stromnull
durchgang aller Pole des Leistungsschalters ein solcher Ab
stand zwischen den Kontaktstücken besteht, daß der Lichtbogen
unter dem Einfluß der wiederkehrenden Spannung nicht neu
zünden kann. Ein solches Schaltverfahren erweist sich als
außerordentlich schwierig durchführbar, weil das sogenannte
Öffnungsfenster, d. h. der Zeitraum, in welchem die Öffnung
der Schaltstücke erfolgen muß, in einem Netz mit einer Frequenz
von 50 Hz eine Breite von lediglich etwa 2 ms hat. Übliche
Leistungsschalter sind nicht in der Lage, einen Öffnungsvorgang
mit einer solchen Präzision durchzuführen. Hinzu kommt, daß
sich die mechanischen Eigenschaften von Leistungsschaltern im
Laufe ihrer Benutzungsdauer soweit ändern können, daß sie das
Öffnungsfenster nach längerer Betriebsdauer und veränderten Um
gebungsbedingungen nicht mehr einzuhalten vermögen, selbst wenn
sie dazu im Neuzustand geeignet sind.
Der Erfindung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde, das
Verfahren zum Betrieb eines Leistungsschalters so auszugestalten,
daß im Laufe der Benutzungsdauer eines Leistungsschalters auf
tretende Änderungen von Eigenschaften selbsttätig berücksichtigt
werden und hierdurch das Öffnungsfenster auch nach langer Be
triebszeit eingehalten werden kann.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß dem
Auslösesteuergerät ein Meßwert des Auslöseverzuges des Leistungs
schalters vom Zeitpunkt der Abgabe des Auslösesignals bis zum
Zeitpunkt der Trennung der Kontaktstücke bei einer vorange
gangen Ausschaltung als Korrekturgröße zugeführt wird. Der
Auslöseverzug stellt nämlich das Ergebnis einer ganzen Reihe
mechanischer Einflußgrößen dar, die einzeln nur schwierig zu
erfassen sind. Der Auslöseverzug dagegen ist auf unterschied
liche Weise mit ausreichender Genauigkeit bei verhältnismäßig
geringem Aufwand zu ermitteln. Damit ist die Möglichkeit ge
schaffen, das von Überspannungen freie Schalten insbesondere
von Motorstromkreisen und Drosselspulen mit Vakuumschaltern mit
wirtschaftlich vertretbarem Aufwand durchzuführen.
Im Rahmen der Erfindung eignet sich zur Durchführung des neuen
Verfahrens ein Leistungsschalter, dem zur Ermittlung des Aus
löseverzuges eine Meßeinrichtung zugeordnet ist, die durch den
Empfang eines Auslösesignals in Lauf gesetzt und bei der Tren
nung der Kontaktstücke angehalten wird und daß eine Speicher
einrichtung vorgesehen ist, die den Meßwert des Auslöseverzuges
wenigstens bis zum nächsten Ausschaltvorgang speichert. Obwohl
somit als Korrekturgröße für die Steuerung des Leistungs
schalters unter Umständen ein Auslöseverzug herangezogen wird,
der auf einer bereits eine gewisse Zeit zurückliegenden Aus
schaltung beruht, so erweist es sich dennoch, daß diese Vor
gehensweise geeignet ist, daß relativ schmale Öffnungsfenster
bei der Ausschaltung zutreffen.
Zur Messung des Auslöseverzuges sind sowohl elektrische als
auch elektromechanisch bzw. elektronisch-mechanisch wirkende
Auswerteeinrichtungen geeignet. Insbesondere kann beim Schalten
mit Strom das Aufreten einer Lichtbogenspannung zwischen den
Kontaktstücken als Kriterium für die Kontakttrennung herange
zogen werden.
Anstelle der vorstehend erläuterten Meßeinrichtung oder zusätz
ich zu dieser kann die Auswerteeinrichtung zur Erfassung der
Kontaktöffnung eine Schaltungsanordnung zur Messung der Kapa
zität zwischen den Kontaktstücken enthalten. Auch dieses Meß
verfahren arbeitet berührungslos und erfordert somit keine
Änderungen am Kontaktsystem selbst.
Es ist jedoch auch möglich, den zur Ermittlung des Auslösever
zuges zu ermittelnden Zeitpunkt der Kontaktöffnung unmittelbar
aus der Relativbewegung der Kontaktstücke zu ermitteln. Hierzu
kann ein unmittelbar mit einem bewegbaren Kontaktstück ver
bundenes Antriebsorgan mit einem Reflektor versehen und diesem
mit geringem Abstand gegenüberstehend ein Lichtwellenleiter
ortsfest angebracht sein, der an seinem dem Reflektor abge
wandten Ende mit einer Lichtquelle und einer Empfangsschaltung
für reflektiertes Licht zusammenwirkt.
Wie bereits eingangs dargelegt, wird durch die Messung des Aus
löseverzuges bereits eine Vielzahl miteinander verknüpfter
Einflußgrößen für den mechanischen Ablauf des Schaltvorganges
berücksichtigt. Ist aber beispielsweise damit zu rechnen, daß
ein Leistungsschalter an seinem Aufstellungsort stark wechseln
den Temperaturen ausgesetzt ist, so kann sich die einmal er
mittelte Größe des Auslöseverzuges als nicht ausreichend genau
zur Steuerung des Leistungsschalters erweisen. In diesem Fall
kann es vorteilhaft sein, dem Auslösesteuergerät als weitere
Korrekturgröße die Temperatur der Antriebsvorrichtung des
Leistungsschalters zuzuführen. Dies kann auf verhältnismäßig
einfache Weise durch einen in dem Antriebsgehäuse angebrachten
Temperaturfühler geschehen. Wird nun durch eine Versuchsreihe
ermittelt, welchen Einfluß die Temperatur auf den Auslöseverzug
hat, so kann durch eine Zuordnung der jeweils vorliegenden
Temperatur zu einem Standardwert des Auslöseverzuges die vor
aussichtliche positive oder negative Abweichung von dem Standard
wert ermittelt werden.
Ein weiteres Kriterium für den mechanischen Ablauf des Schalt
vorganges bildet die seit der letzten Schalthandlung verstrichene
Zeit. Grundsätzlich hält ein regelmäßig benutzter Leistungs
schalter den einmal bestimmten Wert des Auslöseverzuges eher
bei als ein nur selten und möglicherweise nur im Abstand
von Monaten oder Jahren betätigter Leistungsschalter. Dieser
Einfluß kann durch eine geeignete Korrekturgröße berücksichtigt
werden. Hierzu kann die seit der letzten Schalthandlung ver
gangenen Zeit gemessen werden, wobei auch hier durch Versuche
festzustellen ist, wie sich der Auslöseverzug ausgehend von
einem Standardwert in Abhängigkeit von der Stillstandszeit
verändert.
Die Freigabe des Schaltmechanismus von Leistungsschaltern er
folgt im allgemeinen durch einen Elektromagnet, der aus einem
Hilfsnetz gespeist wird. Da die Spannung dieses Hilfsnetzes
schwanken kann und die Ansprechgeschwindigkeit des Auslöse
magneten hiervon abhängig ist, hat auch der Wert der Ver
sorgungsspannung des Auslösemagneten eine unmittelbaren Ein
fluß auf den Auslöseverzug. Nach einer Weiterbildung der Er
findung kann auch dieser Einfluß berücksichtigt werden, indem
die Versorgungsspannung des Auslösemagneten dem Auslösesteuer
gerät zur Gewinnung einer weiteren Korrekturgröße zugeführt
wird. Ebenso kann die Temperatur der Wicklung des Auslösemag
neten erfaßt werden, da hiervon der Widerstand und somit bei
gegebener Spannung der Strom durch die Wicklung abhängt.
Alle genannten Meßwerte bzw. Korrekturgrößen können zweckmäßig
einem Echtzeitmikroprozessor zugeführt werden, der durch Ver
gleich mit aus einem Speicher entnommenen Meßwerten bzw.
Standardwerten ein Auslösesignal für den Leistungsschalter
bereitstellt. Im Zusammenhang hiermit können Schwellwertglieder
vorgesehen sein, die bei einer Unterschreitung eines unteren
Grenzwertes des Stromes oder bei einer Überschreitung eines
oberen Grenzwertes des Stromes eine unverzögerte Auslösung
bewirken.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dar
gestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt als Blockschaltbild die grundsätzliche Anord
der Komponenten eines Leistungsschalters.
Die Fig. 2 zeigt vereinfacht eine Anordnung zur Messung des
Auslöseverzugs, bei der die Änderung der Kapazität von Schalt
stücken bei deren Trennung ausgewertet wird.
In der Fig. 3 ist das Prinzip der Erfassung des Zeitpunktes
der Trennung von Schaltstücken mittels der Lichtbogenspannung
dargestellt.
Die Fig. 4 zeigt die Anordnung einer opto-elektronischen Meß
einrichtung zur Erfassung der Trennung der Kontaktstücke.
Die Fig. 5 zeigt schematisch einen Antriebskasten eines
Vakuum-Leistungsschalters mit einem Auslösesteuergerät, dem
wahlweise eine oder mehrere Korrekturgrößen zuführbar sind.
In der Fig. 6 ist ein Blockschaltbild des Programmablaufes
bei der Auslösung eines Leistungsschalters unter Verwendung
eines Echtzeit-Mikroprozessors dargestellt.
In der Fig. 1 ist ein Drehstrommotor 1 gezeigt, der mittels
eines dreipoligen Vakuum-Leistungsschalters 2 ein- und aus
schaltbar ist. Mit dem Symbol für ein Schaltschloß ist eine
Verklinkungseinrichtung 3 bezeichnet, der die Freigabe der
Schaltkontakte des Leistungsschalters 2 zum Ausschalten
obliegt. Die Verklinkungseinrichtung 3 ist nur durch ein Aus
lösesteuergerät 4 betätigbar, das seinerseits durch einen Aus
löser 5 oder handbetätigte Befehlsgeber 6 zu beaufschlagen ist.
Dem Auslösesteuergerät 4 werden stromabhängige Signale zuge
führt, die an Stromwandlern 7 gewonnen werden.
Das Auslösesteuergerät 4 enthält eine Speichereinheit 10, die
zur Speicherung wenigstens eines Meßwertes für den Auslösever
zug des Leistungsschalters 2 bei der vorangehenden Ausschaltung
vorgesehen ist. Darüber hinaus kann die Speichereinheit 10 so
ausgebildet sein, daß sie sowohl weitere Meßwerte des Auslöse
verzuges von früheren Schaltvorgängen als auch zusätzliche, für
den mechanischen Ablauf des Schaltvorganges wesentliche Größen
aufnehmen kann.
Ein Beispiel für die Messung des Zeitpunktes der Öffnung der
Schaltstücke des Leistungsschalters 2 ist in der Fig. 2 dar
gestellt. Über Schutzwiderstände 14 und Stützisolatoren 11 und
12, deren Eigenkapazität mit dem Symbol für einen Kondensator
gestrichelt dargestellt ist, wird an die Schaltstrecke des
Leistungsschalters 2 eine hochfrequente Meßspannung aus einer
Spannungsquelle 13 angelegt. Geeignet ist beispielsweise eine
Spannung mit einer Frequenz von 5 MHz. An den Klemmen 15 wird
eine Hochfrequenzspannung zur Auswertung abgenommen. Im zeit
lichen Verlauf dieser Hochfrequenzspannung entsteht ein
charakteristischer Sprung durch die Änderung der Kapazität des
Meßkreises infolge der Öffnung der Schaltstücke des Leistungs
schalters 2. Zum Verständnis dieses Vorganges sei erwähnt, daß
die Schaltstücke eines Vakuumschalters ebene Kontaktflächen
aufweisen, die entweder kreis- oder kreisringförmig beschaffen
sein können. Während im geschlossenen Zustand der Schaltstücke
keine Kapazität vorhanden ist, entsteht eine solche durch die
Bildung eines Plattenkondensators, sobald sich die Schaltstücke
voneinander trennen. Die Einschaltung dieser Kapazität in den
Meßkreis wird in einem mit einer Schutzeinrichtung 17 ver
sehenen Auswertegerät 16 durch Vergleich mit dem Zeitpunkt der
Freigabe der Verklinkungseinrichtung 3 ausgewertet und ergibt
den Auslöseverzug des Leistungsschalters 2.
In der Fig. 3 ist ein weiteres Beispiel für die Messung des
Auslöseverzuges des Leistungsschalters 2 schematisch darge
stellt. Hierbei wird mittels geeigneter Trennglieder 20 und 21,
bei denen es sich beispielsweise um optoelektronische Ein
richtungen handeln kann, die an der Schaltstrecke des Leistungs
schalters 2 liegende Spannung einer Meßeinrichtung 22 zuge
führt. Diese erhält somit das Spannungssignal "0", wenn die
Schaltstücke des Leistungsschalters 2 geschlossen sind und ein
der Lichtbogenspannung entsprechendes Spannungssignal, wenn die
Schaltstücke des Leistungsschalters 2 bei fließendem Strom ge
öffnet werden. Der Auslöseverzug des Leistungsschalters 2 er
gibt sich durch Vergleich der Zeitpunkte des Auftretens
dieser Lichtbogenspannung und dem Zeitpunkt der Entklinkung des
Schaltschlosses 3. Durch die gestrichelte Verbindung zwischen
dem Schaltschloß 3 und der Meßeinrichtung 22 ist der Vergleich
der genannten Zeitpunkte angedeutet.
Während die anhand der Fig. 2 und 3 erläuterten Einrichtungen
den Auslöseverzug auf elektrischem Wege messen, kommt auch eine
opto-elektronische Erfassung in Betracht. Diese hat den Vorteil,
daß kein Aufwand für die galvanische Trennung zwischen der an
dem Leistungsschalter liegende Hochspannung und der Meßein
richtung erforderlich ist. Anhand der Fig. 4 wird dieses Meß
verfahren erläutert. Diese Figur zeigt teilweise im Schnitt
einen Vakuum-Leistungsschalter bekannter Bauart (vgl. DE-B-
27 17 958), dessen Schaltröhren 25 durch je eine isolierende An
triebsstange 26 betätigbar sind. Diese Antriebsstangen greifen
über einen Winkelhebel 27 an einem geradlinig verschiebbaren
Tragbolzen 30 des bewegbaren Schaltstückes 31 an. Wird bei
spielsweise dieser Tragbolzen mit einer reflektierenden
Markierung versehen und dieser gegenüberstehend ein Sensor an
gebracht, so kann eine Bewegung des Tragbolzens und damit des
Schaltstückes 31 festgestellt werden. In der Fig. 4 ist hierzu
angedeutet, daß die Zuführung des Lichtes und die Rückleitung
der Reflektion durch einen Lichtwellenleiter 32 erfolgt, der
mit einer aus Sender und Empfänger bestehenden Auswerteeinheit
33 verbunden ist. Die Auswerteeinheit 33 ermittelt den Auslöse
verzug wiederum durch Vergleich des Zeitpunktes einer Bewegung
des Tragbolzens 30 mit dem Zeitpunkt der Freigabe der Ver
klinkung im Antriebskasten des Leistungsschalters 2. Die Aus
werteeinheit 33 kann im Auslösesteuergerät 4 (Fig. 1) inte
griert sein.
In der Fig. 5 ist teilweise im Schnitt ein Vakuum-Leistungs
schalter 2 ähnlich der Fig. 4 gezeigt, der ein Auslösesteuer
gerät 4 sowie Sensoren für Einflußgrößen aufweist, die den Aus
löseverzug beeinflussen können. Das Auslösesteuergerät 4 ist
in dem Antriebskasten 35 des Leistungsschalters 2 unterge
bracht. In der eingeschalteten Stellung ist die Schaltröhre 25
durch einen Klinkenhebel 36 gehalten, der am einen Ende eines
auf einer Schaltwelle 37 sitzenden zweiarmigen Hebels 40 an
greift. Wie bereits anhand der Fig. 4 erläutert wurde, wird das
bewegliche Schaltstück 31 durch eine Antriebsstange 26 sowie
einen Winkelhebel betätigt. In der dargestellten Einschaltstel
lung ist die Schaltwelle 37 mittels des zweiarmigen Hebels 40
und des Klinkenhebels 36 gegen eine Drehung im Sinne des Aus
schaltens gesperrt.
Der Klinkenhebel 36 ist durch einen Ausschaltmagnet 41 in die
strichpunktiert gezeigte Ausschaltstellung bewegbar, in der die
Schaltwelle 37 zum Ausschalten freigegeben ist. Durch nicht
dargestellte Ausschaltfedern wird dann die Schaltwelle 37 ent
gegen dem Uhrzeigersinn gedreht und dabei die Antriebsstange
26 mitgenommen. Der Ausschaltmagnet 41 ist, wie durch einen
Pfeil 42 angedeutet, durch das Auslösesteuergerät 4 zu be
tätigen. Dies geschieht dann, wenn durch den Auslöser 5 oder
durch einen von Hand eingegebenen Befehl (Pfeil 42) die Durch
führung eines Ausschaltvorganges angefordert worden ist und das
Auslösesteuergerät 4 den hierfür geeigneten Zeitpunkt ermittelt
hat. Hierzu bestimmt das Auslösesteuergerät 4 zunächst die
Zeitpunkte der folgenden Stromnulldurchgänge aufgrund der von
den Stromwandlern 7 übermittelten Meßwerte. Die Weitergabe des
Auslösebefehles an den Auslösemagneten 41 geschieht nun unter
Berücksichtigung des in dem Auslösesteuergerät 4 gespeicherten
Wertes des Auslöseverzuges bei der vorangegangen Ausschaltung
sowie weiterer, durch Sensoren bereitgestellter Größen. Hierzu
gehört ein Temperaturgeber 44 für die gerade vorhandene
Temperatur im Antriebskasten des Leistungsschalters 2 sowie ein
weiterer Temperaturgeber 24 für die Temperatur der Wicklung des
Auslösemagneten 41. Ferner wird durch einen weiteren Sensor die
zur Speisung des Auslösemagneten 41 zu Verfügung stehende
Spannung erfaßt. Ein Zeitgeber 47 als Bestandteil des Auslöse
steuergerätes 4 stellt die seit der letzten Ausschalthandlung
verstrichene Zeit zur Korrektur des Auslöseverzuges bereit.
Je nach für einen bestimmten Leistungsschalter gewonnenen Er
gebnissen können alle erwähnten Sensoren oder nur ein Teil
derselben eingesetzt werden. Ist beispielsweise ein Leistungs
schalter nur geringen Temperaturänderungen ausgesetzt, so kann
der Einfluß der Temperatur auf den Zustand der Schaltmechanik
vernachlässigt werden und der Sensor 44 ist demgemäß entbehr
lich.
Beim nun folgenden Ausschalten wird der Auslöseverzug mittels
eines Sensors 50 erneut festgestellt und dem Auslösesteuergerät
zum Vergleich mit dem in dem Speicher 10 des Auslösesteuerge
rätes 4 befindlichen Wert des Auslöseverzuges eingegeben. Dabei
kann entweder der vorherige Speicherwert durch den neuen Meß
wert ersetzt werden oder aber der neue Meßwert kann zusätzlich
gespeichert werden, um im Verlauf mehrerer Schaltungen die Ver
änderung des Auslöseverzuges festzustellen und durch Extra
polation der gespeicherten Meßwerte den jeweils zu erwartenden
Auslöseverzug mit möglichst großer Wahrscheinlichkeit zu be
rechnen.
Der Auslösemagnet 41 kann sowohl ein Arbeitsstromauslöser als
auch ein Unterspannungsauslöser sein. Da Unterspannungsauslöser
nach dem Prinzip des Haltemagneten arbeiten, läßt sich im
allgemeinen eine höhere Ansprechgeschwindigkeit als bei einem
Arbeitsstromauslöser erreichen. Jedoch hängt es von dem jeweils
gegebenen Zusammenwirken zwischen dem Auslösemagneten und dem
Schaltmechanismus ab, ob die eine oder andere Art eines Mag
neten geeigneter ist.
In der Fig. 6 ist ein Blockschaltbild des Programmablaufes
dargestellt, wie er mit Hilfe eines Echtzeit-Mikroprozessors
durchgeführt wird. Der Funktionsablauf ist aus der eingetra
genen Beschriftung der Blöcke unmittelbar ersichtlich. Es sei
jedoch erwähnt, daß anhand der von den Stromwandlern über
mittelten Signale zunächst mittels eines Schwellwertgliedes Iu
ermittelt wird, ob ein sehr kleiner Strom vorliegt bzw. dieser
unter einer bestimmten niedrigen Grenze liegt. Der Funktions
ablauf für diesen Fall ist in dem Blockschaltbild mit "A" be
zeichnet. In dem Fall, daß der gemessene Strom oberhalb eines
bestimmten Grenzwertes liegt (Schwellwertglied Io), der einem
Kurzschluß zugeordnet werden kann, erfolgt die Auslösung ent
sprechend dem mit B bezeichneten Funktionsablauf unverzögert.
Für die zwischen diesen Grenzwerten liegende Ströme wird in der
schon beschriebenen Weise der Zeitpunkt der Weitergabe des
Auslösebefehles an den Auslösemagneten berechnet.
Wie schon einleitend bemerkt, ist das sogenannten Öffnungs
fenster für überspannungsfreie Abschaltungen in Drehstromnetzen
sehr schmal. Wird jedoch von der Möglichkeit Gebrauch gemacht,
die Pole eines Leistungsschalters nicht, wie gewöhnlich aus
mechanischen Gründen gegeben, gleichzeitig, sondern gestaffelt
oder versetzt öfnnen zu lassen, so kann das Öffnungsfenster bis
auf etwa 8,5 msec verbreitert werden. Dementsprechend werden
die Anforderungen an die Genauigkeit der mechanischen Steuerung
und die elektronische Erfassung von Veränderungen des Auslöse
verzuges gemildert. Das Verfahren des versetzten Schaltens ist
an sich bekannt (DE-C-28 54 092).
Claims (11)
1. Verfahren zum Betrieb eines Leistungsschalters, insbesondere
eines Vakuumschalters (2), unter Verwendung eines Auslöse
steuergerätes (4), das unabhängig vom Zeitpunkt einer Befehls
gabe zum Ausschalten die Öffnung der Schaltstücke (31) zu einem
in fester Beziehung zum Nulldurchgang des Stromes stehenden
Zeitpunkt veranlaßt, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Auslösesteuergerät (4)
ein Meßwert des Auslöseverzuges des Leistungsschalters vom
Zeitpunkt der Abgabe des Auslösesignals bis zum Zeitpunkt der
Trennung der Kontaktstücke bei einer vorangegangenen Aus
schaltung als Korrekturgröße zugeführt wird.
2. Leistungsschalter für das Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß dem
Leistungsschalter (2) zur Ermittlung des Auslöseverzuges eine
Auswerteeinrichtung (16; 22; 33) zugeordnet ist, die durch den
Empfang eines Auslösesignals in Lauf setzbar und bei der
Trennung der Kontaktstücke (31) stillsetzbar ist und daß eine
Speichereinrichtung (10) zur Speicherung des Meßwertes des
Auslöseverzuges wenigstens bis zum nächsten Ausschaltvorgang
vorgesehen ist.
3. Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung
(22) eine Schaltungsanordnung zur Erfassung des Auftretens
einer Lichtbogenspannung zwischen den Kontaktstücken (31)
enthält.
4. Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung
(16) zur Erfassung der Kontaktöffnung eine Schaltungsanordnung
zur Messung der Kapazität zwischen den Kontaktstücken (31)
enthält.
5. Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Zeit
punktes der Trennung der Kontaktstücke (31) eine Einrichtung
(33) zur Erfassung einer Relativbewegung der Kontaktstücke
vorgesehen ist.
6. Leistungsschalter nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß ein unmittelbar mit einem
bewegbaren Kontaktstück (31) verbundenes Antriebsorgan (30) mit
einem Reflektor versehen und diesem mit geringem Abstand gegen
überstehend ein Lichtwellenleiter (32) ortsfest angebracht ist,
der an seinem dem Reflektor abgewandten Ende mit einer Licht
quelle und einer Empfangsschaltung für reflektiertes Licht (33)
zusammenwirkt.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Aus
lösesteuergerät (4) als weitere Korrekturgröße die Temperatur
(Sensor 44) der Anriebsvorrichtung des Leistungsschalters (2)
zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß dem
Auslösesteuergerät (4) als weitere Korrekturgröße die seit der
letzten Schalthandlung vergangene Zeit (Zeitgeber 47) zugeführt
wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,daß dem Aus
lösesteuergerät (4) die Versorgungsspannung (Spannungs-Sensor 45)
eines Auslösemagneten (41) des Leistungsschalters (2) zur Ge
winnung einer weiteren Korrekturgröße zugeführt wird.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Aus
lösesteuergerät (4) die Temperatur der Wicklung eines Auslöse
magneten (41) zur Gewinnung einer weiteren Korrekturgröße zuge
führt wird (Temperatur-Sensor 46).
11. Auslösesteuergerät für das Verfahren nach einem der voran
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Echtzeitmikroprozessor (P) mit Eingangssignalen ent
sprechend einer oder mehrerer Korrekturgrößen beaufschlagt ist
und durch Vergleich mit aus einem Speicher entnommenen Meßwerten
bzw. Standardwerten ein verzögertes Auslösesignal für den
Leistungsschalter bereitstellt und daß Schwellwertglieder
(Iu; Io) eine Unterschreitung eines unteren Grenzwertes des
Stromes und eine Überschreitung eines oberen Grenzwertes des
Stromes erfassen und eine unverzögerte Auslösung bewirken.
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