Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine
Anordnung zur Ermittlung der Restlebensdauer von Schalt
geräten.The invention relates to a method and a
Arrangement for determining the remaining service life of switching
devices.
Aus der DE 27 27 378 C2 ist eine Einrichtung zur
Kontrolle der Betriebsfähigkeit von elektrischen Schalt
geräten bekannt, bei der ein Augenblickswert des Ab
schaltstromes erfaßt und einem elektronischen Funktions
speicher, in dem der Abbrand der Schaltstücke in Abhängig
keit von der Höhe des abzuschaltenden Stromes gespeichert
ist, zugeführt wird. Dabei wird bei jeder Abschaltung ein
dem Stromaugenblickswert entsprechender Abbrandwert in
einen Summierspeicher eingegeben. Wenn die Summe der Ab
brandwerte einen vorgebbaren Sollwert überschreitet, kann
ein Signal abgegeben werden. Dieser bekannten Einrichtung
liegt dabei die Überlegung zugrunde, daß die Lichtbogen
zeiten und auch die Ströme und Stromflußzeiten bei allen
Abschaltungen einem statischen Mittelwert entsprechend
gleich sind.DE 27 27 378 C2 describes a device for
Check the operability of electrical switching
devices known in which an instantaneous value of the Ab
switching current detected and an electronic function
memory in which the erosion of the contact pieces depends on
speed of the current to be switched off
is fed. It turns on each time it is switched off
burn-up value corresponding to the current instantaneous value in
entered a summation memory. If the sum of the Ab
fire values exceeds a specifiable target value, can
be given a signal. This well-known establishment
is based on the consideration that the arc
times and also the currents and current flow times at all
Shutdowns according to a static mean
are the same.
Weiterhin ist aus der DE 26 40 921 A1 Vakuumschalt
gerät mit einer Einrichtung zur Überwachung der Schalt
stücke bekannt, bei dem ein Spannungsabfall an einem
Teil des Trägerbolzens eines Schaltstückes einer Zähl
schaltung zugeführt wird. Die Zählschaltung kann bei
spielsweise als Coulometer ausgebildet sein. Zum Ansteuern
der Zählschaltung wird der gesamte Strom erfaßt, der
während eines Abschaltvorgangs über die Schaltstücke
fließt.Furthermore, vacuum switching is known from DE 26 40 921 A1
device with a device for monitoring the switching
known pieces, in which a voltage drop across a
Part of the carrier bolt of a contact piece of a count
circuit is supplied. The counter circuit can be at
for example be designed as a coulometer. To control
the counting circuit detects the total current that
during a switch-off process via the contact pieces
flows.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ohne konstruktive Veränderung des Schaltgerätes mit hoher
Genauigkeit dessen Restlebensdauer zu bestimmen. Dabei
sollen nur Meßwerte verwendet werden, die in den Zulei
tungen gemessen werden können.In contrast, the invention is based on the object
without design changes to the switchgear with high
To determine the accuracy of its remaining life. Here
only measured values that are in the Zulei
measurements can be measured.
Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit
den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Restlebensdauer des
Schaltgeräts ergibt sich aus der Messung des Stromes und
der Spannung am Schaltgerät. Beim Ausschaltvorgang wird
der Strom integriert. Als Integrationsintervall kann die
Verharrzeit des Lichtbogens auf den Kontaktstücken gewählt
werden. Diese entspricht im wesentlichen der Zeit zwischen
dem Öffnen der Kontakte und dem Zeitpunkt, zu dem der
Lichtbogen die Kontakte verläßt. Das Integrationsintervall
ist beispielsweise durch einen vorgegebenen Bereich der
Schaltstreckenspannung festgelegt. Aus dem Stromintegral
wird bei jedem Ausschaltvorgang in einer Auswerteeinheit
die über die Kontakte geflossene Ladung berechnet und
aufsummiert. Die aufgelaufene Ladungssumme wird in der
Auswerteeinheit mit einem vorgegebenen schaltgeräte
typischen Ladungsgrenzwert verglichen und die Differenz
als Maß für die Restlebensdauer genommen. Der Ladungs
grenzwert erweist sich dabei als ein von der Belastung der
Kontakte und der Schaltzahl unabhängiges Maß für den
Abbrand. Eine Anpassung an unterschiedliche Schaltgeräte
erhält man durch experimentelle Bestimmung der jeweiligen
Ladungsgrenzwerte und deren Vorgabe an die Auswerteein
heit.The above object is achieved according to the invention with
the features of claim 1. The remaining life of the
Switchgear results from the measurement of the current and
the voltage at the switching device. When switching off
the electricity integrated. The integration interval can be the
Arcing time selected on the contact pieces
become. This corresponds essentially to the time between
the opening of the contacts and the time when the
Arc leaves the contacts. The integration interval
is, for example, by a predetermined range
Switching path voltage set. From the current integral
each time it is switched off in an evaluation unit
the charge flowing through the contacts is calculated and
added up. The accumulated load sum is in the
Evaluation unit with a given switching device
typical charge limit value compared and the difference
taken as a measure of the remaining life. The cargo
the limit value proves to be one of the burden of
Contacts and the switching number independent measure for the
Burn. An adaptation to different switching devices
is obtained by experimentally determining the respective
Charge limit values and their specification for the evaluation
Ness.
Aus der DE-PS 19 36 552 war zwar bereits ein Meßverfahren
zur Messung des bei Ausschaltungen entstehenden Schalt
stückabbrandes von Hochleistungsschaltern bekannt, bei dem
ebenfalls der über die Schaltkontakte fließende Aus
schaltstrom gemessen und durch Integration die Ladung
bestimmt wird. Eine Integrationszeit, die von einer oberen
und einer unteren Schwelle der gemessenen Schaltstrecken
spannung abhängt, ist aber dort nicht zu entnehmen. Die
Erfindung beruht dagegen auf der Erkenntnis, daß zwischen
dem Abbrand auf den Kontakten und der Ladung, die speziell
während der Brenndauer des Lichtbogens über die Kontakte
fließt, ein Zusammenhang besteht. Dabei stellt eine unter
maximaler Belastung der Kontakte bis zu deren Abnutzung
ermittelte Ladungssumme auch bei geringerer Belastung der
Kontakte und höherer Schaltzahl einen gültigen Grenzwert
dar.DE-PS 19 36 552 was already a measuring method
for measuring the switching that occurs when switching off
piece burn-off of high-performance switches known, in which
also the out flowing over the switch contacts
switching current measured and by integrating the charge
is determined. An integration time from an upper
and a lower threshold of the measured switching distances
voltage depends, but cannot be found there. The
In contrast, invention is based on the knowledge that between
the burn on the contacts and the charge that is specific
during the arc burning time via the contacts
flows, there is a connection. One places under
maximum load on the contacts until they wear out
determined total load even with less load on the
Contacts and higher switching number a valid limit
represents.
Eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver
fahrens, bei der ein Stromwandler aus Primär- und Sekun
därwicklung sowie ein Schaltgerät hintereinander in einer
Speiseleitung angeordnet sind, ist durch die Gesamtheit
der Merkmale des Anspruches 2 gekennzeichnet.An arrangement for performing the Ver
driving, in which a current transformer from primary and secondary
därwickung and a switching device in a row in one
Feed line are arranged by the entirety
of the features of claim 2 characterized.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung
Bezug genommen, in der eine Anordnung zur Durchführung des Ver
fahrens gemäß der Erfindung schematisch veranschaulicht ist.To further explain the invention, reference is made to the drawing
Reference, in which an arrangement for performing the Ver
driving according to the invention is illustrated schematically.
In der dargestellten Ausführungsform enthält eine Speiseleitung
2 eine Reihenschaltung eines Schaltgerätes 4 mit einem Strom
wandler 6. Diese Komponenten können ein- oder mehrphasig, vor
zugsweise dreiphasig, ausgebildet sein. An die Sekundärwicklung
des Stromwandlers 6 ist ein erster Gleichrichter 8a angeschlos
sen. Durch die Gleichrichtung des Wechselstromes ist die Mes
sung unabhängig davon, ob der Schaltvorgang in einer positiven
oder einer negativen Halbwelle des Stromes stattfindet. Der
gleichgerichtete Strom wird einer ersten Einrichtung 10a zur
Pegelanpassung zugeführt und dort auf einen zur weiteren
Auswertung geeigneten Pegel gebracht. Die Einrichtung 10a zur
Pegelanpassung ist mit einem Integrator 12 und der Integrator
12 ist mit einer Auswerteeinheit 16 verbunden. Die Auswerte
einheit 16 kann beispielsweise in einen in der Figur nicht
dargestellten Rechner integriert oder mit diesem verbunden
sein, der beispielsweise als Anzeigemedium einen Bildschirm in
einer zentralen oder dezentralen Warte verwendet. Parallel zum
Schalt gerät 4 wird ein zweiter Gleichrichter 8b an die Speise
leitung 2 angeschlossen, welcher die während eines Schaltvor
gangs am Schaltgerät 4 abfallende Spannung gleichrichtet und
einer zweiten Einrichtung 10b zur Pegelanpassung vorgibt. Die
zweite Einrichtung 10b zur Pegelanpassung ist mit einem Fen
sterdiskriminator 14 verbunden, dem beispielsweise von Hand
oder über einen Rechner ein Spannungsbereich vorgegeben ist,
innerhalb dessen der Strom im Integrator 12 integriert wird.
Dieser Spannungsbereich ist ein Maß für die Verharrzeit, in
welcher der Lichtbogen während des Schaltvorgangs zwischen den
Kontakten des Schaltgeräts 4 steht, und wird in Abhängigkeit
von der gewählten Spannungsebene und dem Aufbau des Schaltge
räts, beispielsweise der Zahl seiner Löschbleche, gewählt. Im
Niederspannungsbereich kann das Fenster dieser Lichtbogen
spannung beispielsweise zwischen 0,5 und 200 V, vorzugsweise
aber zwischen 10 und 60 V gewählt werden. Der Fensterdiskri
minator 14 ist mit einer Steuereinheit 18 verbunden, welche
dem Integrator 12 ein Startsignal S vorgibt, und damit die In
tegration des Stromes anstößt, wenn die Bogenspannung die
untere Schwelle, beispielsweise 10 V, überschreitet. Wenn die
Bogenspannung die obere Schwelle, beispielsweise 60 V, über
schreitet, gibt die Steuereinheit 18 dem Integrator 12 ein
Stopp-Signal S′ vor und der Integrationsvorgang ist beendet.
Der Integrator 12 gibt das Stromintegral der Auswerteeinheit 16
vor. Mit Hilfe eines Reset-Signals R stellt die Steuereinheit
18 den Integrator für den nächsten Schaltvorgang zurück. In der
Auswerteeinheit 16 werden bei jedem Schaltvorgang aus den je
weiligen Stromintegralen die entsprechenden Ladungswerte er
mittelt und aufsummiert. Aus der Differenz der aufgelaufenen
Ladungssumme zu einem vorgegebenen schaltgerätespezifischen
Ladungsgrenzwert kann dann die Restlebensdauer des Schaltgerä
tes ermittelt werden. Bei einer externen Anfrage, beispiels
weise nach der aktuellen Ladungssumme oder der verbleibenden
Lebensdauer gibt die Steuereinheit 18 der Auswerteeinheit 16
erst dann ein Freigabesignal F zur Ausgabe des Wertes vor, wenn
der Integrationsprozeß abgeschlossen ist und ein stabiler Meß
wert zur Verfügung steht.In the illustrated embodiment, a feed line 2 contains a series connection of a switching device 4 with a current converter 6 . These components can be single or multi-phase, preferably three-phase before. To the secondary winding of the current transformer 6 , a first rectifier 8 a is ruled out. By rectifying the alternating current, the measurement is independent of whether the switching process takes place in a positive or a negative half-wave of the current. The rectified current is fed to a first device 10 a for level adjustment and brought there to a level suitable for further evaluation. The device 10 a for level adjustment is connected to an integrator 12 and the integrator 12 is connected to an evaluation unit 16 . The evaluation unit 16 can, for example, be integrated into or connected to a computer (not shown in the figure), which uses a screen in a central or decentralized control room, for example, as a display medium. Parallel to the switching device 4, a second rectifier 8 b is connected to the feed line 2 , which rectifies the voltage drop during a switching operation on the switching device 4 and specifies a second device 10 b for level adjustment. The second device 10 b for level adjustment is connected to a window discriminator 14 , for example a voltage range is specified by hand or via a computer, within which the current is integrated in the integrator 12 . This voltage range is a measure of the dwell time in which the arc is during the switching process between the contacts of the switching device 4 , and is selected depending on the selected voltage level and the structure of the switching device, for example the number of its quenching plates. In the low voltage range, the window of this arc voltage can be selected, for example, between 0.5 and 200 V, but preferably between 10 and 60 V. The window discriminator 14 is connected to a control unit 18 , which gives the integrator 12 a start signal S, and thus triggers the integration of the current when the arc voltage exceeds the lower threshold, for example 10 V. If the arc voltage exceeds the upper threshold, for example 60 V, the control unit 18 gives the integrator 12 a stop signal S 'and the integration process is ended. The integrator 12 specifies the current integral of the evaluation unit 16 . With the aid of a reset signal R, the control unit 18 resets the integrator for the next switching operation. In the evaluation unit 16 , the corresponding charge values are averaged and summed up for each switching operation from the respective current integrals. The remaining service life of the switchgear can then be determined from the difference between the accumulated charge total and a predetermined switchgear-specific charge limit value. In the case of an external request, for example for the current charge total or the remaining service life, the control unit 18 of the evaluation unit 16 only then issues a release signal F for outputting the value when the integration process has been completed and a stable measured value is available.
In einer weiteren, vereinfachten Ausführungsform der Anordnung
kann zur Festlegung des Integrationsintervalls statt des Fen
sterdiskriminators 14 ein Photodetektor vorgesehen sein. Dieser
Photodetektor kann beispielsweise direkt an den Kontakten vor
gesehen sein oder aber auch das Licht des Lichtbogens über ei
nen Lichtwellenleiter erhalten, dessen ein Ende bei den Kontak
ten angeordnet ist. Dieser Photodetektor kann beispielsweise
der Auswerteeinheit 16 während der Verharrzeit des Lichtbogens
auf den Kontaktstücken ein Signal vorgeben, bei dessen steigen
der Flanke der Integrator 12 von der Auswerteeinheit 16 ein
Startsignal erhält und bei dessen fallender Flanke der Integra
tor 12 von der Auswerteeinheit 16 ein Stop-Signal erhält.In a further, simplified embodiment of the arrangement, a photodetector can be provided instead of the window discriminator 14 in order to determine the integration interval. This photodetector can, for example, be seen directly on the contacts or can also receive the light of the arc via an optical waveguide, one end of which is arranged at the contacts. This photodetector may, for example, the evaluation unit 16 during the Dwell time of the arc on the contact pieces specify a signal in which the edge of rise of the integrator 12 by the evaluation unit 16 a start signal is obtained and gate at the falling edge of the Integra 12 from the evaluation unit 16 a stop Receives signal.