DE4318188A1

DE4318188A1 - Vorrichtung zur Überwachung einer Schalterstellung

Info

Publication number: DE4318188A1
Application number: DE4318188A
Authority: DE
Inventors: Ron Dijk; Markus Meng
Original assignee: ABB Management AG
Current assignee: ABB Management AG
Priority date: 1993-06-01
Filing date: 1993-06-01
Publication date: 1994-12-08

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Schutztech nik und der Stationsleittechnik.

Sie geht aus von einer Vorrichtung zur Überwachung der Schalterstellung eines Schalters nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Solche Stand der Technik

Solche Überwachungsvorrichtungen werden beispielsweise für Hochspannungsschalter verwendet. Der Hochspannungs schalter weist zu diesem Zweck eine Reihe von z. B. mecha nisch mit dem Hochspannungsschalter gekoppelten Hilfs schaltern auf. Die Hilfsschalter stehen in Verbindung mit einer Hilfsspannungsquelle. Die Hilfsspannungsquelle ist vorzugsweise als Niederspannungsquelle ausgeführt. Aus der Schalterstellung des Hilfsschalters kann wegen der mechanischen Kopplung direkt auf die Schalterstellung des Hochspannungsschalters geschlossen werden. Dies bringt den großen Vorteil mit sich, daß für die Überwachung keine hohen Spannungen gehandhabt werden müssen.

Die Hilfsschalter sind normalerweise nicht in einem Ge bäude untergebracht, sondern stehen zusammen mit dem Hochspannungsschalter auf dem freien Feld. Dadurch sind sie natürlich auch Witterungseinflüssen ausgesetzt. Ein häufiger Störfall bei Einrichtungen zur Überwachung der Schalterstellung ist deshalb darin begründet, daß sich auf den Kontakten der Schalter eine Oxidationsschicht bildet, welche die Kontaktqualität erheblich vermindert. Im Extremfall ist sogar überhaupt kein elektrischer Kon takt mehr möglich. Deshalb müssen diese Oxidationsbeläge entfernt werden. Üblicherweise geschieht dies mit einem externen Shuntwiderstand, welcher parallel zur Überwa chungsvorrichtung geschaltet ist. Nach dem Schließen des Schalters fließt ein relativ großer, dauernder Verlust strom durch den Shuntwiderstand und die Kontakte des Schalters. Der Shuntwiderstand wird so dimensioniert, daß der Strom so hoch wird, daß die Oxidationsbeläge weggebrannt werden. Dieser Brennstrom fließt so lange, wie der Schalter geschlossen ist. Dadurch wird unnötig viel Leistung verbraucht, auch nachdem die Oxidationsbe läge schon weggebrannt worden sind. Zudem nimmt der ex terne Shuntwiderstand vergleichsweise viel Platz weg und der Bauteilaufwand ist beträchtlich.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zur Überwachung der Schalterstellung eines Schalters anzugeben, bei welcher eine Oxidationsschicht auf den Kontakten des Schalters entfernt werden kann, ohne daß ein externer Shuntwiderstand mit all seinen oben dargelegten Nachteilen verwendet werden muß.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs ge nannten Art durch die Merkmale des ersten Anspruchs ge löst.

Kern der Erfindung ist es also, daß die Vorrichtung Mit tel umfaßt, welche jedesmal wenn der Schalter geschlos sen wird, eine Oxidationsschicht auf den Kontakten des Schalters entfernen.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfassen diese Mittel einen Schalter und eine Ansteuerlogik. Der Schal ter ist dabei mit einer Hilfsspannungsquelle der Vorrich tung derart verbunden, daß nach dem Schließen des mit einer Oxidationsschicht behafteten Kontakts mindestens einmal während einer bestimmten Zeit ein verhältnismäßig großer Strom durch diese Kontakte fließt, wodurch die Oxidationsschicht weggebrannt wird.

Vorzugsweise werden die Mittel zum Wegbrennen der Oxida tionsschicht zusammen mit einem Signalwandler in einem ASIC integriert.

Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich aus den Un teransprüchen.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Aufbaus besteht also darin, daß die Oxidationsschicht auf den Kontakten eines Schalters nicht mehr mittels eines externen Shuntwider standes entfernt wird, sondern die Mittel für diesen Zweck direkt in der Überwachungsvorrichtung integriert sind. Zudem kann der Leistungsverbrauch dadurch verrin gert werden, daß der Strom nur während einer gewissen Zeit fließt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei spielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläu tert.

Es zeigen:

Fig. 1 Ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 Eine schematische Darstellung der Mittel zum Entfernen der Oxidationsschicht;

Fig. 3 Ein Schaltschema der Detektions- und Umwand lungsmittel mit integrierten Oxidationsschicht- Entfernungsmitteln.

Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen und de ren Bedeutung sind in der Bezeichnungsliste zusammenge faßt aufgelistet. Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Überwachung der Schalterstellung eines Schalters (1). Beim Schalter (1) kann es sich beispielsweise um einen Hilfsschalter eines Hochspannungsschalters handeln. Der Hochspannungsschalter und sein Hilfsschalter sind übli cherweise auf freiem Feld aufgestellt und werden somit dauernd Witterungseinflüssen ausgesetzt. Dadurch kann sich auf den Kontakten des Hilfsschalters eine Oxidati onsschicht bilden, welche den zuverlässigen Betrieb der Überwachungsvorrichtung beeinträchtigt. Deshalb muß diese Oxidationsschicht von Zeit zu Zeit entfernt werden.

Bei der vorliegenden Erfindung muß dies nun nicht mehr mittels eines externen Shuntwiderstands erfolgen, sondern es sind Mittel (12) vorgesehen, welche die Oxidations schicht während dem Betrieb der Vorrichtung jedesmal ent fernen, wenn der Schalter (1) geschlossen ist.

Die Vorrichtung umfaßt neben den Mitteln zur Entfernung einer Oxidationsschicht (12) eine Hilfsspannungsquelle (2), welche mit dem Schalter (1) in Verbindung steht so wie Mittel (3) zur Umwandlung der Schalterstellung in ein elektrisches Signal, Übertragungsmittel (4) und Auswert mittel (5). Die Mittel (3) zur Detektion und Umwandlung der Schalterstellung in ein elektrisches Signal sind der art mit der Hilfsspannungsquelle (2) verbunden, daß an ihrem Eingang die Spannung Uo der Hilfsspannungsquelle (2) anliegt, falls der Schalter (1) geschlossen ist. Die ersten (3) und zweiten Mittel (4) werden demgemäß direkt von der Hilfsspannungsquelle (2) gespeist.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfassen die Mittel (12) zum Entfernen einer Oxidationsschicht eine Ansteuerlogik (13) und einen Schalter (T3) (Fig. 2). Der Schalter (T3) ist vorzugsweise als Feldeffekttransistor ausgeführt. Die Mittel (12) können zudem in den Mitteln (3) integriert ausgeführt sein (Fig. 3).

Wird nun der Schalter (1) geschlossen, so liegt an den ersten Mitteln (3) und den Mitteln (12) eine Spannung an, und die Ansteuerlogik (13) schließt den Schalter (T3) für eine gewisse Zeit (t1). Damit fließt ein vergleichs weise hoher Strom (I1) durch den Schalter (1), und die Oxidationsschicht auf den Kontakten des Schalters (1) wird weggebrannt.

Die Mittel (3) umfassen außerdem ein Anpassungsnetzwerk (6) und einen Signalwandler (7). Das Anpassungsnetzwerk (6) hat die Aufgabe, den Signalwandler (7) vor Überspan nung zu schützen und die Spannung Uo der Hilfsspannungs quelle (2) auf einen bearbeitbaren Pegel zu bringen. Zu diesem Zweck sind ein Spannungsbegrenzer (T1), welcher die Spannung Uo auf einen Maximalwert begrenzt, und ein Spannungsteiler (R1, R2, C1), welcher die Spannung Uo auf den Wert U1 reduziert, vorgesehen.

Der reduzierte Wert U1 wird im Signalwandler in ein elek trisches Signal, welches z. B. sowohl Informationen über die Schalterstellung des Schalters (1) als auch die Höhe der Hilfsspannungsquelle (2) enthält, umgewandelt. Die Übertragungsmittel (4) übertragen dieses elektrische Si gnal schließlich zu den Auswertmitteln (5), wo die In formation ausgewertet wird.

Das Anpassungsnetzwerk umfaßt weiter einen Spannungsreg ler, welcher im wesentlichen aus einer Stromquelle (T2, R3), einer Zenerdiode (D2) sowie Glättungskondensatoren (C2-C3) und einem Anpassungswiderstand (R4) besteht. Die so geregelte Spannung U2 dient zur Spannungsversorgung des Signalwandlers (7) und der Übertragungsmittel (4).

Die Mittel zum Wegbrennen einer Oxidationsschicht sind über einen relativ kleinen Widerstand (R5) mit dem Span nungsregler verbunden.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sind der Signalwandler (7) und die Vorrichtung (12) in einem IC, genauer in einem ASIC integriert. Zum Wegbrennen der Oxidationsschicht schließt die Ansteuerlogik (13) den Schalter (T3) während einer Zeit t1 von ca. 10 msec. Da mit wird ein Strom I1 von einigen mA, vorzugsweise bis 60 mA, eingeprägt. Dadurch wird die Oxidationsschicht wirk sam weggebrannt jedesmal, wenn der Schalter (1) geschlos sen ist. Nach der Brennzeit (t1) wird der relativ hohe Strom I1 abgeschaltet, d. h. der Schalter (T3) geöffnet. Somit wird für das Wegbrennen der Oxidationsschicht keine Leistung mehr unnötig verbraucht. Die Verlustleistung nimmt ab und damit kann auch die Hilfsspannungsquelle und die Vorrichtung preisgünstiger dimensioniert werden. Gleichzeitig mit dem Wegbrennen erfolgt die Detektion der Schalterstellung und deren Umwandlung in ein elektrisches Signal, sowie dessen Übertragung. Zu diesem Zweck ist eine Logik-Schaltung (power-up-Logik) vorhanden, welche die Steuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zusammen mit der Ansteuerlogik (13) vornimmt. Diese Logik-Schal tung ist vorzugsweise auch im ASIC integriert.

Vorteilhafterweise wird der Schalter (T3) direkt nach dem Schließen des Schalters (1) geschlossen. Damit wird die Oxidationsschicht kurz vor bzw. gleichzeitig mit der Um wandlung der Schalterstellung in ein elektrisches Signal entfernt. Es ist aber auch denkbar, daß dieser Vorgang wiederholt oder erst zu einem späteren, frei bestimmbaren Zeitpunkt erfolgt.

Insgesamt steht also mit der Erfindung eine Vorrichtung zur Überwachung der Schalterstellung eines Schalters zur Verfügung, welche an Stelle eines externen Shuntwider standes integrierte Mittel zum Wegbrennen einer Oxidati onsschicht auf den Kontakten des Schalters aufweist. Die Mittel werden so gesteuert, daß der Leistungsverbrauch minimiert wird.

Bezugszeichenliste

1 Schalter
2 Hilfsspannungsquelle
3 erste Mittel
4 zweite Mittel
5 dritte Mittel
6 Anpassungsnetzwerk
7 Signalwandler
12 Mittel zum Wegbrennen einer Oxidationsschicht
13 Ansteuerlogik
A, G Anschlüsse der Vorrichtung 12
T1 Spannungsbegrenzer
T2, T3 MOSFET
R1-R4 Widerstände
C1-C3 Kondensatoren
D1 Gleichrichterdiode
D2 Zenerdiode
Uo Hilfsspannung
U1 reduzierte Hilfsspannung
U2 geregelte Spannung
t1 Brennzeitspanne
I1 Brennstrom

Claims

1. Vorrichtung zur Überwachung der Schalterstellung eines Schalters (1), welcher mindestens zwei Kontakte auf weist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (12) vorge sehen sind, welche jedesmal wenn der Schalter (1) ge schlossen wird eine Oxidationsschicht auf den Kontak ten des Schalters (1) entfernen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Entfernen einer Oxidationsschicht eine Ansteuerlogik (13) und einen Schalter (T3) umfas sen, welcher von der Ansteuerlogik (13) gesteuert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerlogik (13) den Schalter (T3) nach dem Schließen des Schalters (1) mindestens einmal für eine bestimmte Zeitspanne (t1) schließt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schalter (T3) einen Feldeffekttran sistor umfaßt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vorrichtung nebst den Mitteln (12) zum Entfernen einer Oxidationsschicht umfaßt:

a) eine Hilfsspannungsquelle (2), welche in Verbindung mit dem Schalter (1) steht und bei geschlossenem Schalter (1) eine bestimmte Spannung Uo abgibt;
b) erste Mittel (3) zur Detektion der Schalterstellung sowie zur Umwandlung der detektierten Schalterstel lung in ein elektrisches Signal, wobei die ersten Mittel (3) mit dem Schalter (1) und der Hilfsspan nungsquelle (2) verbindbar sind, derart daß bei geschlossenem Schalter die Spannung Uo an den er sten Mitteln (3) anliegt;
c) zweite Mittel (4) zur Übertragung des elektrischen Signals, welche zweiten Mittel (4) mit den ersten (3) verbindbar sind, wobei
d) die ersten und zweiten Mittel (3 bzw. 4) von der Hilfsspannungsquelle (2) mit elektrischer Energie versorgt werden;
e) dritte Mittel (5) zur Auswertung des von den zwei ten Mitteln (4) übertragenen elektrischen Signals; wobei
f) die Mittel (12) zum Entfernen einer Oxidations schicht in den ersten Mitteln (3) integriert sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Mittel (3) nebst den Mitteln (12) zum Entfernen einer Oxidationsschicht ein Anpassungsnetz werk (6) und einen Signalwandler (7) umfassen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

a) das Anpassungsnetzwerk (6) umfaßt:
i) einen Spannungsbegrenzer (T1), einen Spannungs teiler (R1-R2, C1), welcher die Spannung Uo auf den Wert U1 reduziert, sowie eine Diode (D1);
ii) einen Spannungsregler, im wesentlichen beste hend aus einer Stromquelle (T2, R3), einer Zenerdiode (D2) sowie Glättungskondensatoren (C2-C3) und einen Anpaßwiderstand (R4), wel cher Spannungsregler eine geregelte Spannung U2 abgibt; wobei
iii) der Spannungsbegrenzer mit der Hilfsspannungs quelle verbunden ist, und der Spannungsregler über die Diode (D1) mit dem Spannungsbegrenzer verbunden ist;
b) der Signalwandler (7) vom Spannungsregler gespeist wird und zudem mit dem Ausgang des Spannungsteilers verbunden ist;
c) die Mittel (12) zum Entfernen einer Oxidations schicht einerseits über einen Widerstand (R5) mit dem Spannungsregler und andererseits direkt mit den Schalter (1) verbunden sind; und
c) die Ansteuerlogik (13) nach dem Schließen des Schalters (1) den Schalter (T3) derart ansteuert, daß für die Zeitspanne (t1) ein vergleichsweise großer Strom (I1) von der Hilfsspannungsquelle (2) über den Spannungsregler und durch den Schalter (T3) zum Schalter (1) fließt, so daß die Oxidati onsschicht auf den Kontakten des Schalters (1) weg gebrannt wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch ge kennzeichnet, daß der Signalwandler (7) und die Vor richtung (12) in einem ASIC integriert sind.