DE4326640C2 - Meßeinrichtung für den Weg eines beweglichen Teils an einem elektrischen Schaltgerät und Verfahren zum Betrieb eines Schaltgeräts mit einer Meßeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßeinrichtung für einen von einem Drehantriebsteil über ein Gestänge bewegbaren Schaltkontakt eines elektrischen Schaltgeräts mit einem ersten Meßfühler, der einen Lichtsender und einen optoelektrischen Lichtempfänger sowie einen inkrementalenn Rastermaßstab aufweist, der auf einem an das Drehantriebsteil angekoppelten Träger angeordnet ist und die Weiterleitung des vom Lichtsender über einen Lichtwellenleiter zum Rastermaßstab und von diesem über einen Lichtwellenleiter zum Lichtempfänger übertragenen Lichts moduliert.

Diese bekannte Meßeinrichtung dient zur Ermittlung von Bewegungsvorgängen an bewegbaren Teilen eines Schaltgeräts sowohl für labormäßige Untersuchungen als auch zur ständigen Überwachung im Betrieb. Durch die Anordnung von Lichtwellenleitern zwischen dem Rastermaßstab und dem Lichtsender und Lichtempfänger ist es möglich, den Lichtsender und -empfänger entfernt vom Rastermaßstab anzuordnen, so daß Probleme hinsichtlich Raumbedarf und Nachbarschaft zu spannungsführenden Teilen vermieden werden können (DE 41 31 819 A1).

Bekannt ist auch ein faseroptischer Absolutstellungsmelder, der eine Scheibe mit mehreren Spuren zur Absolutpositionsmeldung der Stellung eines Schaltelements aufweist. Die Spuren sind zur Gewinnung einer binären Zahl mit mehreren Stellen bestimmt. Diese Zahl entspricht jeweils einem bestimmten Drehwinkel (DE 37 11 958 A1).

Schließlich ist ein Positionsfühler für eine Nadel bekannt, die von einer Spindel angetrieben wird. Der Positionsfühler weist zwei Scheiben mit Markierungen auf. Für jede Endlage ist eine eigene Scheibe vorgesehen. Die Scheiben sind zueinander relativ drehbar auf der Spindel gelagert (DE 40 20 892 A1).

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Meßeinrichtung der eingangs beschriebenen Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß im laufenden Betrieb des Schaltgeräts einerseits der Ablauf der Bewegung des beweglichen Schaltkontakts erfaßt und auf Änderungen hin überprüft und andererseits eine Störung der Meßeinrichtung und des den beweglichen Schaltkontakt enthaltenden Bewegungsmechanismus festgestellt werden kann.

Das Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Träger eine Scheibe ist, auf der der inkrementale Rastermaßstab als erste Spur angeordnet ist und die eine zweite und eine dritte Spur jeweils für einen zweiten und dritten Meßfühler enthält, daß der zweite und dritte Meßfühler jeweils Lichtsender und optoelektrische Lichtempfänger sowie Lichtwellenleiter zwischen den Lichtsendern und den Spuren und zwischen den Spuren und den Lichtempfängern aufweisen, daß die zweite Spur nur in der einen Endstellung und die dritte Spur nur in der anderen Endstellung des beweglichen Schaltkontakts eine für die Endstellung typische Beeinflussung des zwischen Lichtsender und Lichtempfänger übertragenen Lichts hervorruft und daß die Lichtempfänger in einer Auswertanordnung angeordnet sind, in der in der einen oder anderen Endlage des beweglichen Schaltkontakts die Ausgangssignale der Lichtempfänger der zweiten und dritten Spur auf das Vorliegen von gleichzeitig zwei, keiner der Endlagen des Schaltkontakts zugeordneten Signalen überwacht werden, und daß im zutreffenden Fall eine Störungsmeldung erzeugt wird.

Diese Meßeinrichtung arbeitet rotatorisch. Der Weg oder die Position des beweglichen Schaltkontakts wird indirekt über einen Drehwinkel der Scheibe gemessen. Rotatorische Meßeinrichtungen sind einfacher und wirtschaftlicher herstellbar als translatorisch arbeitende Meßsysteme. Bei der Umsetzung einer Drehung in eine Längsbewegung kann ein günstiges Übersetzungsverhältnis durch einen entsprechenden Aufbau der Scheibe eingestellt werden. Hierdurch wird der Abtastvorgang erleichtert. Die Führung und Halterung der Scheibe ist einfacher, wodurch eine bessere Konstanz der Abstände der Stirnseiten der Lichtwellenleiter von der Scheibe erreicht wird. Die Scheibe kann leicht ausgebildet sein. Durch den kreisförmigen Scheibenaufbau ergibt sich bei gleicher Masse wie bei einen für den gleichen Weg ausgelegten translatoren Meßeinrichtung ein stabilerer Aufbau. Diese Eigenschaften wirken sich in einer geringeren Störanfälligkeit bei Erschütterungen des Schaltgeräts aus. Neben der Erfassung der Bewegung des beweglichen Schaltkontakts wird dessen Ruhelage in der einen oder anderen Endstellung erfaßt und kann angezeigt oder anderweitig ausgewertet werden. Bei dieser Anordnung sind keine Hilfsschalter für die Stellungsanzeige notwendig.

Wenn sich der bewegliche Schaltkontakt in der Ruhelage befindet, was z. B. durch das Ausbleiben von Impulsen, die auf der Bewegung des inkrementalen Rastermaßstabs beruhen, festgestellt wird, und zwei der Dunkelstellung der zweiten und dritten Spur entsprechende Signale vorhanden sind, beruht dies auf einer Schalterstörung einer Unterbrechung der Lichtwellenleiter oder einer Störung in einem Lichtsender bzw. in beiden Lichtempfängern. Liegt dieser Fall vor, so wird eine Störungsmeldung erzeugt, so daß die Störungsursache ermittelt und die Störung behoben werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist nur ein Lichtsender für die Einspeisung von Licht in die Lichtwellenleiter des ersten, zweiten und dritten Meßfühlers vorgesehen. Bei dieser Anordnung läßt sich der Aufwand für Lichtsender wesentlich reduzieren.

Es ist günstig, wenn bei jedem Meßfühler die Enden des Lichtwellenleiters zwischen dem Lichtsender und der Scheibe und des Lichtwellenleiters zwischen der Scheibe und dem Lichtempfänger nebeneinander angeordnet und auf die mit reflektierenden Spuren versehene Scheibe gerichtet sind. Die Abtastung der Spuren geschieht bei dieser Anordnung nach dem Auflichtverfahren. Die Anordnung der Lichtwellenleiter ist raumsparend, da auf einer Seite der Scheibe keine Lichtwellenleiter vorhanden sind. Außerdem können die Lichtwellenleiter von einer Seite in ein die Scheibe enthaltendes Gehäuse eingeführt und auf kurzem Wege bis nahe an die Scheibe verlegt sein.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform werden die Amplituden der bei der Bewegung der Scheibe durch den inkrementalen Rastermaßstab vom Lichtempfänger des ersten Meßfühlers erzeugten Signale festgestellt und zur Erzeugung von Zählimpulsen verwendet, die in der Auswerteeinheit mit einer vorab gespeicherten Pulsfolge verglichen. Die Feststellung der Amplituden stellt sicher, daß die Zählimpulse zum richtigen Zeitpunkt unabhängig von Identitätsschwankungen des Lichts erzeugt werden. Die gespeicherte Impulsfolge ist bei ordnungsgemäßer Arbeitsweise des Schaltgeräts, z. B. im Neuzustand, festgestellt worden.

Die Feststellung der Amplituden geschieht insbesondere durch Vergleich aufeinanderfolgender Abtastwerte. Die Maximale sind erreicht, wenn nach ansteigenden Abtastwerten abfallende Abtastwerte oder umgekehrt ermittelt werden.

Zweckmäßigerweise werden die bei der Bewegung der Scheibe durch den inkrementalen Rastermaßstab vom Lichtempfänger des ersten Meßfühlers erzeugten Signale einem Schmitt-Trigger zugeführt, wobei die Zeiten beim Ansprechen des Schmitt-Triggers an einer ansteigenden und abfallenden Signalflanke gemessen und zur Bestimmung des Zeitpunkts der Amplitude arithmetisch gemittelt werden. Auf diese Weise lassen sich indirekt die Zeitpunkte der Amplituden feststellen, um die Zählimpulse zu erzeugen. Auch in diesem Fall wird die Feststellung der Amplitudenzeitpunkte nicht durch Intensitätsschwankungen beeinflußt.

Es ist günstig, wenn die Intensität der Ausgangssignale der Lichtempfänger wenigstens des zweiten und dritten Meßfühlers in zeitlichen Abständen gemessen und in bezug auf zulässige Grenzwerte ausgewertet wird. Insbesondere beaufschlagen die Ausgangssignale einen Analog-Digita- Wandler, dessen Ausgangssignale in der Auswerteeinheit mit den Grenzwerten verglichen werden. Die Grenzwerte können bestimmten zulässigen Werten zugeordnet sein, die bereits eine Überprüfung oder einen Austausch von Bauelementen empfehlenswert erscheinen lassen, um einem nicht funktionsfähigen Zustand der Einrichtung vorzubeugen. Es kann eine Warnmeldung mit zeitlichem Vorlauf für die den Austausch der Lichtsender und/oder Lichtempfänger erzeugt werden.

Es werden vorzugsweise Lichtsender und Lichtempfänger, die Licht im Bereich von 600-700 nm senden, bzw. in diesem Bereich eine hohe Empfindlichkeits haben, in Verbindung mit Lichtwellenleiter aus Kunststoff verwendet. Bei dieser Anordnung ergeben sich geringe Dämpfungen der Lichtsignale. Bevorzugt werden etwa 650 nm.

Es ist zweckmäßig, die Scheibe mit der Antriebsweile eines Federenergieantriebs eines Hochspannungs-Leistungsschalters zu verbinden, dessen Antriebsweile über ein Verbindungsgestänge mit dem beweglichen Schaltkontakt verbunden ist. Die Meßvorrichtung ist bei dieser Anordnung außerhalb des Löschgasbereichs und wird von diesem nicht beeinträchtigt.

Außerdem sind keine Durchführungen für Lichtwellenleiter im Löschgasgehäuse des Leistungsschalters erforderlich.

Vorteilhaft ist es auch, eine Meßeinrichtung der oben beschriebenen Art mit der Welle eines Kettenrads zu verbinden, mit dem die Einschaltfeder des Federspeicherantriebs gespannt wird. Mit dieser Vorrichtung kann die Einschaltfeder und der für das Spannen der Einschaltfeder erforderliche Antriebsmechanismus überwacht werden.

Über die Auswerteanordnung können die Auslösesignale an die Auslösespule für die Ausschaltfeder und die Einschaltsignale an die Antriebe gegeben werden. Der zeitliche Vorgang beim Ausschalten ist genau bekannt. Auch die elektrischen Verzögerungszeiten, z. B. die Ansprechverzögerung der Auslösespule, können bestimmt werden.

Die elektrischen Signallaufzeiten des Auslösesignals dürften demgegenüber vernachlässigbar sei. Der Strom, der über den Schalter fließt wird zweckmäßigerweise gemessen. Auf der Basis der fortlaufend gemessenen Augenblickswerte und der vorhandenen Verzögerungszeiten zwischen dem Auslösesignal und dem Öffnen der Schalterkontakte wird vorzugsweise der Auslösebefehl nur zu Zeitpunkten erzeugt, bei denen die Dauer des Schaltlichtbogens und damit der Abbrand der Schaltkontakte minimiert wird.

Mit der oben beschriebenen Vorrichtung lassen sich gegenüber der konventionellen Sekundärtechnik bei Hochspannungsschaltgeräten eine Reihe von potentialfreien Kontakten für die Realisierung verschiedener Steuer- und Überwachungsfunktionen einsparen.

Ein Verfahren zum Betrieb eines Hochspannungsschalters mit einer Meßeinrichtung der oben beschriebenen Art besteht erfindungsgemäß darin, daß die Zeitpunkte des Auftretens der Amplituden der bei der Bewegung des Rastermaßstabs erzeugten Signale bestimmt werden und daß aus den Zeitpunkten die Gesamtzeit der Bewegung des Rastermaßstabs bzw. des beweglichen Kontakts gebildet wird, bei dessen Über- und Unterschreiten eine Meldung erzeugt wird. Mit diesem Verfahren lassen sich Störungen am Hochspannungsschalter zuverlässig erkennen.

Die Einhaltung einer bestimmten Schaltdauer bzw. Schaltgeschwindigkeit ist bei einem Hochspannungsleistungsschalter ein entscheidendes Mermal der einwandfreien Arbeitsweise. Diese Schaltdauer bzw. Schaltgeschwindigkeit läßt sich mit der vorstehend beschriebenen Methode überwachen.

Darüberhinaus ist es günstig, die Gesamtzeit mit einem zweiten Grenzwert zu vergleichen, bei dessen Erreichen oder überschreiten eine weitere Meldung erzeugt und der Hochspannungsschalter blockiert oder in einen vorgebbaren Schaltzustand versetzt wird. Dieser Grenzwert wird unter Berücksichtigung der Tatsache festgelegt, daß ein Hochspannungsleistungsschalter bei Schaltzeiten, die über dieser zweiten Grenze liegen, die Anforderungen an eine einwandfreie Arbeitsweise nicht mehr erfüllen kann.

Der über den beweglichen Kontakt fließende Strom wird vorzugsweise gemessen, wobei die Zeit zwischen dem Beginn der Bewegung des Rastermaßstabs und dem Auftreten des Lichtbogens bestimmt und für die Bestimmung des Abbrands an den Kontakten mit mindestens einer vorgebbaren Grenze verglichen wird. Der Abbrand kann durch diese Maßnahmen für jede Ausschaltung bestimmt werden. Damit steht eine Information zur Verfügung, die für Wartungszwecke ausgenutzt werden kann.

Darüberhinaus kann ein Leistungsschalter mit der oben beschriebenen Meßeinrichtung zum synchronen Schalten verwendet werden, wenn zusätzlich die am Leistungsschalter anstehenden Spannungen und die im Einschaltzustand über den Leistungsschalter fließende Ströme gemessen werden. Unter Berücksichtigung der elektrischen und mechanischen Verzögerungszeiten beim Einschalten und Ausschalten wird der Schaltbefehl in Abhängigkeit von der jeweiligen Spannung oder dem jeweiligen Strom zu Zeitpunkten gegeben, die bewirken, daß geringe Beanspruchungen des Löschsystems und der Betriebsmittel im Netz auftreten.

Für die Bestimmung der Zeitintervalle eignet sich z. B. ein Taktimpulsgeber, der mit konstanter, hoher Frequenz arbeitet, und ein Zähler in der Auswerteinheit. Nach der Feststellung der Zeitpunkte, zu denen die Amplituden auftreten, können die Zeitintervalle zwischen aufeinanderfolgenden Amplituden bzw. Zählimpulsen bestimmt und mit vorgegebenen Werten verglichen werden, die einer einwandfreien Arbeitsweise des Leistungsschalters entsprechen.

Es ergibt sich hieraus eine Bewegungskurve, die mit einer Sollbewegungskurve verglichen wird. Bei Abweichungen zwischen den beiden Bewegungskurven wird in Abhängigkeit von der Größe gemeldet, ob die Abweichungen noch zulässig sind oder nicht.

Durch den Einsatz von auf optischer Basis arbeitenden Sensoren mit Lichtwellenleiterübertragung der Sensorsignale ist eine unmittelbare Kopplung der Sensor-Peripherie von Hochspannungsleistungsschaltern mit Mikrocomputersystemen möglich, ohne daß elektromagnetische Störungen in die Sensoren oder die Lichtwellenleiter eingekoppelt werden. Es können daher aufwendige Maßnahmen zur Unterdrückung von elektromagnetischen Störungen entfallen. Im Vergleich zu der herkömmlichen, auf Schaltkontakten basierenden Sekundärtechnik lassen sich zusätzliche Funktionen ausführen. Neben einer Diagnose können von den Mikrocomputern auch Aufgaben der konventionellen Peripherie übernommen werden. Durch die Überwachung der Schaltermechanik mit den oben beschriebenen Bewegungssensoren können nicht nur die Bewegungskurven beim Ein- und Ausschalten laufend analysiert, sondern auch die im Antrieb gespeicherte Energie überwacht werden. Außerdem werden von den Bewegungssensoren Informationen für Steuerfunktionen abgeleitet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, aus dem sich weitee Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen mit Bewegungssensoren versehenen Hochspannungs-Lei­ stungsschalter im Schema;

Fig. 2 Einzelheiten der Bewegungssensoren gem. Fig. 1;

Fig. 3a eine Codierscheibe von einer Seite aus;

Fig. 3b die Codierscheibe gem. Fig. 3a von der anderen Seite aus und

Fig. 4 ein Schaltbild einer Anordnung mit Bewegungssensoren und einer Auswerteeinheit.

Ein Hochspannungs-Leistungsschalter 1 enthält eine Schaltkammer 2, in der sich ein fester Kontakt 3 und ein beweglicher Kontakt 4 befindet, der über ein Isolierrohr 5 von einer Stange 6 angetrieben wird. Der Hochspannungs- Leistungsschalter 1 ist ein SF₆-Eindruckschalter.

Die Schaltkammer 2 steht unter einem Gasdruck von einigen bar. Die für die Lichtbogenlöschung notwendige SF₆-Strömung wird während des Ausschaltvorgangs in einer Kolbenzylinderanordnung oder durch den Lichtbogen erzeugt.

Die für den Ausschaltvorgang notwendige Antriebsenergie wird von der im Polunterteil 8 angeordneten Ausschaltfeder 7 aufgebracht. Die Ausschaltfeder 7 wird während des Einschaltvorgangs durch einen Motorfederantrieb gespannt, der nachstehend näher beschrieben ist.

Ein Motor 9 treibt über ein Getriebe 10 ein Kettenrad 11 an, das sich um 180° dreht. Am Kettenrad 11 sind über nicht näher bezeichnete Stangen die Enden einer Kette 12 befestigt, die über ein Umlenkrad 13 verläuft und mit dem Ende einer Schraubenfeder 14 verbunden ist. Eine "Ein"-Klinke 15 verriegelt das Kettenrad 11 und damit die Schraubenfeder 14 über die Einschaltkette 12 im gespannten Zustand. Zum Entriegeln ist eine Auslöse- Spule 16 vorgesehen, die auf die "Ein"-Klinke 15 einwirkt, wenn an sie eine entsprechende Spannung angelegt wird. Mit dem Kettenrad 11 ist über die nicht näher bezeichneten Stangen eine Kurvenscheibe 17 verbunden, die auf der gleichen Welle sitzt wie das Kettenrad 11. Die Kurvenscheibe 17 wirkt über Nocken 18 mit Rollen 25 auf eine Antriebswelle 19, die über ein Verbindungsgestänge 20 an einen Hebel 21 des Leistungsschalters 1 angeschlossen ist. Über den Hebel 21 wird die Stange 6 angetrieben. In Vorsprüngen 22, die an der Antriebswelle 19 befestigt sind, greift eine "Aus"-Klinke 23 ein, die von einer Auslösespule 24 steuerbar ist.

Vor dem Einschalten ist die Schraubenfeder 14 gespannt und die Ausschalt­ feder 7 ist entspannt. Durch Betätigen der Auslösespule 16 wird die "Ein"- Klinke 15 entriegelt. Die Einschaltfeder 14 löst eine schnelle Drehung der Kurvenscheibe 17 aus, die die Energie über die Antriebswelle 19 auf das Verbindungsgestänge 20 und die Stange 6 überträgt. Hierdurch schaltet der Leistungsschalter 1 ein, wobei die Ausschaltfeder 7 gespannt und über die Klinke 23 verriegelt wird. Der Motor 9 spannt dann automatisch die Einschaltfeder 9 nach. Vor dem Ausschalten sind die Einschaltfeder 14 und die Ausschaltfeder 7 gespannt. Durch Betätigung der Auslösesignale 16 wird die "Aus"-Klinke 15 entriegelt. Die Energie der Ausschaltfeder 7 schaltet den Leistungsschalter 1 aus und bringt über das Verbindungsgestänge 20 die Antriebswelle 19 in die Ausgangsstellung zurück.

Die Rolle 25 legt sich wieder in die für den Einschaltvorgang erforderliche Ausgangslage. Ein hydraulischer Dämpfer 26 nimmt die überschüssige Ausschaltenergie auf.

Mit der Antriebswelle 19 ist eine erste Meßeinrichtung 27 verbunden. Die Fig. 1 zeigt die Meßeinrichtung 27 auf der Antriebswelle 19 zwischen den Antriebselementen für den hydraulischen Dämpfer 26 und dem Nocken mit der Rolle 25.

Diese Anordnung wurde lediglich aus Gründen der übersichtlichen Darstellung gewählt. Die Meßeinrichtung 27 befindet sich insbesondere an je einem Ende der Antriebswelle 19. Eine zweite Meßeinrichtung 28 ist mit dem einen Ende der Welle der Umlenkrolle 13 verbunden. Beide Meßeinrichtungen 27, 28 sind als Lichtwellenleiter-Reflexsensoren ausgebildet, deren Aufbau im folgenden näher beschrieben wird.

Die Meßeinrichtung 27 enthält eine drehbar mit der Antriebswelle 19 verbundene Scheibe 29, die auf einer Welle 30 sitzt, die am Ende der Antriebsweile 19 befestigt ist. Die Meßeinrichtung 27 ist mit drei Meßfühlern versehen, die in Fig. 2 mit gestrichelten Linien angedeutet sind. Der erste Meßfühler 31 besteht aus einer auf der Scheibe 29 aufgebrachten inkrementalen Skala, einem Lichtsender 32, einem zwischen Lichtsender 32 und der Scheibe 29 verlaufenden Lichtwellenleiter 33, der in kurzem Abstand vor der Scheibe 29 endet, einem optoelektrischen Lichtempfänger 34 und einem zwischen dem Lichtempfänger 34 und der Scheibe 29 angeordneten Lichtwellenleiter 35, der nahe an der Scheibe 29 parallel zum Lichtwellenleiter 33 verläuft und den gleichen Abstand von der Scheibe 29 hat wie dieser.

Der zweite Meßfühler 36 hat den gleichen Aufbau wie der Meßfühler 31 und enthält einen Lichtsender, der mit dem Lichtsender 32 des ersten Meßfühlers 31 identisch ist. Zwischen dem Lichtsender 32 und der Scheibe 29 verläuft ein Lichtwellenleiter, der in kurzem Abstand vor der Scheibe 29 endet. Weiterhin weist der zweite Meßfühler einen optoelektrischen Lichtempfänger 38 und einen zwischen dem Lichtempfänger 38 und der Scheibe 29 verlaufenden Lichtwellenleiter 39 auf, der nahe an der Scherbe 29 parallel zum Lichtwellenleiter 37 verläuft und den gleichen Abstand von der Scheibe 29 hat wie dieser.

Den Enden der Lichtwellenleiter 37, 39 stehen auf der Scheibe 29 eine Spur mit lichtreflektierenden und nicht lichtreflektierenden Abschnitten gegenüber. Der inkrementale Rastermaßstab des Meßfühlers 31 besteht ebenfalls aus lichtreflektierenden und nicht lichtreflektierenden Abschnitten und befindet sich gegenüber der Spur des Meßfühlers 36 radial außen auf der Scheibe 29.

Der dritte Meßfühler 40 hat den gleichen Aufbau wie die Meßfühler 31, 36 und enthält auch den gleichen Lichtsender 32 wie diese beiden Meßfühler.

Zwischen dem Lichtsender 32 und der Scheibe 29 verläuft ein weiterer Lichtwellenleiter 41, der in kurzem Abstand von der Scheibe 29 endet. Der dritte Meßfühler 40 enthält weiterhin einen optoelektrischen Lichtemp­ fänger 42 und einen zwischen dem Lichtempfänger 42 und der Scheibe 20 verlaufenden Lichtwellenleiter 43, der nahe an der Scheibe 29 parallel zum Lichtwellenleiter 41 verläuft und dessen Ende den gleichen Abstand von der Scheibe 29 hat wie der Lichtwellenleiter 41. Die Enden der Licht­ wellenleiter 41, 43 stehen auf der Scheibe einer dritten Spur gegenüber, die gegenüber der Spur des zweiten Meßfühlers 36 radial innen auf der Scheibe 29 angeordnet ist.

Die Fig. 3 zeigt die Scheibe 29 in einer Ansicht von vorne. Auf der Scheibe befinden sich die oben erwähnten drei Spuren, die mit 43, 44 und 45 bezeichnet sind. Die Spur 43 hat einen Abschnitt mit äquidistanten lichtreflektierenden und nicht lichtreflektierenden Markierungen. Die Markierungen sind vorzugsweise spiegelnd abgebildet, während die an­ deren Bereiche schwarz sind. Die Markierungen sind besonders fein ausge­ bildet und erstrecken sich über einen Winkelbereich, der insbesondere zwischen 1 und 2° liegt. Die Spur 43 erstreckt sich über einen Kreisbogenabschnitt, der etwas größer als derjenige ist, den die Antriebswelle 19 zwischen den Endstellungen der Stange 6 bzw. des Kontakts 4 zurücklegt. Die Markierung 44a der Spur 44 befindet sich auf der Scheibe in einer Winkelposition, die der einen Endstellung der Stange 6 bzw. des Kontakts 4 entspricht. Beispielsweise befindet sich die Markierung 44a der Spur 44 in der Einschaltstellung des Kontakts. Die Markierung 44a hat eine Ausdehnung, die den Abbrand der Kontakte berücksichtigt, d. h. bei dem maximal zulässigen oder möglichen Abbrand zeigt der Meßfühler 36 noch die Einschaltstellung an.

Die Markierung 45a der Spur 45 befindet sich in einer Winkelposition auf der Scheibe 29, die der anderen Endstellung der Stange 6 bzw. des Kontakts 4 entspricht. In dieser Endstellung ist der Schalter ausgeschaltet.

Aus Toleranzgründen ist der Winkel zwischen den äußeren Rändern der Markierungen 44a und 45a größer als der Winkel α zwischen den äußeren Rändern der äußeren Markierungen der Spur 43, d. h. die äußeren Ränder der Markierungen 44a und 44b stimmen in bezug auf den eingeschlossenen Winkel nicht mit den äußeren Rändern der äußeren Markierungen der Spur 43 überein.

Die Scheibe 29 besteht aus lichtundurchlässigem Material. Die Markierungen der Spur 43 und die Markierungen 44a, 45 sind spiegelnd ausgebildet. Im übrigen ist die Scheibe 29 wenigstens im Bereich der Spuren 43, 44, 45 und ein Stück über diese Spuren hinaus schwarz ausgebildet. Die Scheibe trägt auf ihrer anderen Seite einen sichtbaren Pfeil 29a, dessen Winkelstellung die Schaltstellung des Leistungsschalters kennzeichnet. Die Scheibe wird so am Federspeicherantrieb befestigt, daß der Pfeil 29a gut sichtbar ist. Damit wird die Scheibe 29 zugleich für eine Sichtkontrolle des Schaltzustands vor Ort ausgenutzt.

Die Meßeinrichtung 28 hat den gleichen Aufbau wie die Meßeinrichtung 27. Mit der Meßeinrichtung 28 wird allerdings die Einschaltfeder 14 überwacht. Den Spuren 44 und 45 entsprechen daher die Endlagen der Einschaltfeder 14. Es ist auch zweckmäßig, die Meßeinrichtung mit der Achse des Kettenrads 11 drehfest zu verbinden. In diesem Fall ergibt sich der Vorteil, daß die Spuren 43 bis 45 nur einen Teil eines Kreises beanspruchen, da sich das Kettenrad nicht um 360° dreht.

Wenn die Scheibe 29 unmittelbar mit der Antriebswelle 19 verbunden ist, dreht sich die Scheibe 29 um den gleichen Winkelabschnitt wie die Antriebswelle 19. Dieser Winkelabschnitt steht dann für die Teilung der Spur 43 zur Verfügung. Die Teilung legt die Genauigkeit der Messung der Bewegungsbahn fest. Die Teilung hängt unter anderem vom Scheibenradius und von den Abmessungen der Stirnseiten der Lichtwellenleiter 33, 35, 37, 39, 41 und 43 auf. Daher kann die Teilung aus praktischen Gründen nicht beliebig fein ausgebildet werden.

Um trotz dieser Einschränkungen die Meßgenauigkeit zu erhöhen, wird die Scheibe 29 insbesondere über ein Getriebe mit der Antriebswelle 29 verbunden. Hierdurch läßt sich ein größerer Winkelbereich der Scheibe erreichen. Der Schwenkbereich der Scheibe 29 wird dann größer als der Schwenkbereich der Antriebswelle 29, so daß mehr Raum für die Teilung zur Verfügung steht. Bei gleich großen Rasterabständen lassen sich mehr Rasterteilungen vorsehen, so daß die Auflösung und damit die Meßgenauigkeit verbessert wird.

Es ist auch günstig, wenn neben der Spur 43 eine weitere Spur 43a mit gleicher Teilung vorgesehen wird, die gegen die Spur 43 um eine halbe Rasterteilung verschoben ist. Bei Abtastung der Spuren 43, 43a und Auswertung der Signale läßt sich die Auflösung verdoppeln. Damit ist es auch möglich, sehr genaue Wegmessungen auszuführen. Außerdem können die Signale beider Spuren 43, 43a hinsichtlich ihrer Aufeinanderfolge erfaßt werden, wodurch die Bewegungsrichtungen bei der Schalterbewegung festgestellt werden kann. Die Spur 43a ist durch einen nicht dargestellten Lichtwellenleiter beleuchtbar und reflektiert Licht in einen weiteren Lichtwellenleiter. An den anderen Enden dieser Lichtwellenleiter sind jeweils ein Lichtsender und ein Lichtempfänger angeordnet. Die Anordnung entspricht derjenigen der Spur 43.

In Fig. 4 ist schematisch ein Hochspannungs-Leistungsschalter mit drei Polen 46, 47, 48, dargestellt, die jeweils einen eigenen Federspeicherantrieb aufweisen, die in drei Gehäusen 49, 50, 51 angeordnet sind. In den Gehäusen 49, 50, 51 sind schematisch die Meßeinrichtungen 27, 28 dargestelt. Von den Meßeinrichtungen 27, 28 in jedem Gehäuse 49, 50, 51 verlaufen die Lichtwellenleiter 33, 35, 37, 39, 41 und 43 zu einer Auswerteanordnung 52. In dieser Auswertanordnung sind die Lichtsender 32 und die Lichtempfänger 34, 38, 42 angeordnet. Die Auswertanordnung 52 kann, wie in Fig. 4 dargestellt, den drei Polen 46, 47, 48 gemeinsam sein. Es ist aber auch möglich, für jeden der Pole eine eigene Auswertanordnung vorzusehen. In Fig. 4 sind nur für zwei Meßeinrichtungen, nämlich der Meßeinrichtung 27 im Gehäuse 50 und die Meßeinrichtung 28 der Übersichtlichkeit halber die Lichtwellenleiter mit Bezugszeichen versehen. Die Verbindungen der Lichtwellenleiter der übrigen Meßeinrichtungen zu der Auswertanordnung 52 sind entsprechend angeordnet.

Die Auswertanordnung 52 enthält einen Mikrocomputer mit wenigstens einem Mikroprozessor. Der Mikrocomputer ist über nicht näher bezeichnete Eingabe-, Ausgabebausteine mit den Lichtsendern 32 und den Lichtempfängern 34, 38, 42 verbunden. Bei den Lichtsendern 32 kann es sich um Lumineszenzdioden handeln. Die Lichtempfänger 34, 38, 42 sind z. B. Phototransistoren.

Die Lichtwellenleiter 33, 35, 37, 39, 41 und 43 bestehen insbesondere aus Kunststoff von etwa 1 mm Durchmesser. Als Lichtsender werden Lumineszenzdioden eingesetzt, die vorzugsweise Licht mit etwa 600-700 nm, insbesondere 250 nm Wellenlänge, also sichtbares Licht, aussenden. Hierbei ergibt sich eine geringe Dämpfung in den Lichtwellenleitern. Dies bedeutet, daß die optische Sendeleistung relativ gering sein kann. Die Spuren 43 bis 45 sind vorzugsweise etwa 2 mm breit. Die Stirnseiten der Lichtwellenleiter 33, 35, 37, 39, 41 und 43 sind einige Millimeter von der Oberfläche der Scheibe 29 in nicht näher dargestellten Haltern angeordnet.

Die Auswertanordnung 52 ist insbesondere in einem der Gehäuse 49, 50, 51 untergebracht und erfaßt die von den Lichtwellenleitern ausgegebenen Meßsignale. Auf der Grundlage dieser Meßsignale übt die Auswerteanordnung Schutz-, Steuer- und Überwachungsfunktionen aus. Die Auswerteanordnung 52 ist mit einer übergeordneten Einheit verbunden.

Bei der Bewegung des Kontakts 4 erzeugt der Meßfühler infolge der Modulation des Lichts durch die Markierungen der Spur 43 eine Reihe von Lichtimpulsen, die in der Auswertanordnung in elektrische Signale umgewandelt werden. Den Lichtempfängern 34, 38, 42 sind in der Auswertanordnung 52 nicht näher dargestellte Schmitt-Trigger nachgeschaltet, die eine Impulsformung bewirken.

Die während der Bewegung des Kontakts 4 erzeugte Impulsfolge wird in der Auswertanordnung 52 gezählt und mit einer abgespeicherten Impulsfolge verglichen, die einer der einwandfreien Arbeitsweise des Schalters zugeordneten Sollimpulsfolge mit einer Toleranzgrenze entspricht. Da sowohl beim Ein- als auch beim Ausschalten Beschleunigungs- und Verzögerungszeiten die Zeitpunkte des Auftretens der Impulse beeinflussen, sind die zeitlichen Abstände der Irrpulse zu Beginn und am Ende der Impulsfolge unterschiedlich.

Um die genauen Zeitpunkte der Amplituden der Ausgangssignale der Lichtempfänger festzustellen, werden in der Auswertanordnung die Zeitpunkte des Ansprechens der Schmitt-Trigger gemessen und die arithmetischen Mittelwerte der beiden jeweils aufeinanderfolgeden Zeitpunkte berechnet. Auf diese Weise können die Anzahl der Amplituden und deren Auftreten genau festgestellt werden. Es ist auch möglich, die Amplituden der Signale und die Zeitpunkte ihres Auftretens dadurch festzustellen, daß durch fortlaufenden Vergleich aufeinanderfolgender Werte der Signale das Maximum dann erkannt wird, wenn die Werte nach Zunahme abnehmen. Entsprechendes gilt für das Minimum, wenn die Werte nach der Abnahme wieder zunehmen. Jeder Amplitude entspricht dann ein Zählimpuls. Wenn die positiven und negativen Amplituden Zählimpulse auslösen, ergibt sich die doppelte Impulszahl.

Anhand der ermittelten Zeitpunkte der Amplituden lassen sich die Zeitintervall zwischen benachbarten Amplituden mit der Auswerteinheit 52 bestimmen. Diese Zeitintervalle sind während der Beschleunigungsphase und der Verzögerungsphase verschieden von denjenigen, in denen sich der bewegliche Kontakt mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Durch die Zeitintervalle ist also eine Bewegungskurve festgelegt, die mit einer Sollbewegungskurve verglichen wird. Abweichungen zwischen Soll- und Istbewegungskurve, die während jeder Schaltmaßnahme neu festgestellt wird, werden auf zulässige Toleranzen hin geprüft.

Es ist zweckmäßig, wenn die an den Hochspannungs-Leistungsschaltern 46, 47, und 48 anstehenden Spannungen und die über die Hochspannungsleistungsschalter fließenden Ströme gemessen werden. Im allgemeinen sind die Leistungsschalter in Schaltanlagenabzweigen angeordnet, die mit Strom- und Spannungswandlern bestückt sind.

Deren Meßwerte werden von der Auswerteinheit 52 wie folgt verarbeitet. Es wird bei einer Einschaltung die Zeitspanne zwischen dem Beginn der Bewegung des beweglichen Kontakts und dem Beginn des Stromflusses gemessen. Die Zeitspanne ist umso größer, je größer der Abbrand ist. Aus der Zeitspanne kann also auf die Größe des Abbrands der Kontakte des jeweiligen Leistungsschalters geschlossen werden.

Durch Vorgabe entsprechender Grenzwerte können zweistufige Warnmeldungen von der Auswertanordnung erzeugt werden. Diese Warnmeldungen beziehen sich z. B. auf die Größe des festgestellten Abbrands der Schaltkontakte. Die erste Warnmeldung weist beispielsweise nur auf die erforderliche Wartung des Geräts hin, während die zweite Warnstufe eine bestimmte gefahrlose Stellung des Schaltgeräts hervorruft und das Schaltgerät blockiert.

Mit der Meßeinrichtung 27 werden über die Spuren 44 und 45 auch die Endstellungen der Hochspannungs-Leistungsschalter überwacht. Es ist also immer erkennbar, ob der Leistungsschalter ein- oder ausgeschaltet ist. Eine Sichtkontrolle der Ein- bzw. Ausschaltstellung ist ebenfalls möglich.

Damit können aufwendigere Mittel wie Hilfskontakte entfallen. Da die Signale der Stellungs- und Bewegungssensoren optisch zu der Auswert­ anordnung 52 übertragen werden, entfallen die Einflüsse elektromagne­ tischer Störungen. Die Auswertanordnung 52 selbst ist in einem gegen elektromagnetische Störungen abgeschirmten Gehäuse angeordnet. Die Meßeinrichtung 28 wird zur Feststellung des Federwegs der Einschaltfeder ausgenutzt, um durch die gemessene Impulsfolge und den Vergleich mit einem vorgegebenen Sollwert innerhalb zulässiger Toleranzen die Arbeits­ weise der Einschaltfeder zu überwachen. Die Endlagenmeldungen der Ein­ schaltfeder werden ebenfalls überwacht. Die oben erwähnten Meßeinrich­ tungen 27, 28 werden daher zu Diagnosezwecken des Leistungsschalters und für Aufgaben ausgenutzt, die bisher von konventionellen Peripheriegeräten ausgeübt wurden. Auch die Einschaltfelder kann mit einer entsprechend markierten Scheibe visuell auf ihre beiden Endstellungen hin geprüft werden.

Die Ausgangssignale der Lichtempfänger 38 und 42 werden nicht nur zur Feststellung der Schalterposition sondern auch zur Überwachung der Meßeinrichtungen selbst ausgenutzt.

In der Auswertanordnung 52 wird jeweils festgestellt, ob in der Ruhestellung des Leistungsschalters 1 einer der Lichtempfänger 38, 42 ein Signal erzeugt, das von der Scheibe 29 reflektiertem Licht entspricht. Wenn kein entsprechendes Signal vorliegt, kann dies verschiedene Störungsursachen haben.

Es ist möglich, daß der Lichtsender ausgefallen ist. Weiterhin kann eine Unterbrechung in einem Lichtwellenleiter vorhanden sein. Oder einer oder beide Lichtempfänger 38, 42 sind ausgefallen. Wenn in einer der Ruhelagen des Leistungsschalters von beiden Lichtempfängern 38, 42 zugleich keine Signale erzeugt werden, die reflektiertem Licht auf der Scheibe 29 entsprechen, wird eine Störungsmeldung erzeugt. Die Ursache der Störung kann dann untersucht und die Störung beseitigt werden.

Eine Eingrenzung von Störungsursachen kann durch eine weitere Überwachung erreicht werden, die sich auf den Lichtsender und die Lichtempfänger bezieht. Es ist vorteilhaft, die Lichtintensität des reflektierten Lichts auf der Basis der Ausgangssignale der Lichtempfänger 38, 42 zu überwachen.

Je nachdem, in welcher Endlage sich der Leistungsschalter befindet, wird das Ausgangssignal des Lichtempfängers 38 oder 42 mit einem Analog/Digital-Umsetzer von der Auswertanordnung in einen digitalen Wert umgesetzt, der mit wenigstens einem vorgegebenen Wert verglichen wird. Dieser vorgegebene Wert entspricht einer einwandfreien Arbeitsweise der Anordnung.

Bei dem Wert handelt es sich um einen Grenzwert. Falls dieser erreicht wird, wird eine Meldung erzeugt, die als Anlaß für eine Überprüfung der Meßeinrichtung 27 bzw. 28 verwendet wird. Es können auch mehrere Grenzwerte vorgesehen werden, um eine zweistufige Überwachung und Meldung zu erzeugen. Wenn der erste Grenzwert erreicht wird, erfolgt lediglich eine Meldung, jedoch ist der Grenzwert so gewählt, daß eine Beeinträchtigung der Arbeitsweise der Meßeinrichtung noch nicht vorhanden ist. Wird der zweite Grenzwert erreicht, dann wird z. B. die Betätigung des Leistungsschalters blockiert oder der Leistungsschalter wird in eine bestimmte Endlage versetzt, sofern er sich nicht bereits in dieser Endlage befindet.

Es können auch in zeitlichen Abständen die Intensitäten gemessen, registriert und gemeldet werden. Auf diese Weise ergibt sich eine Trendermittlung des Intensitätsabfalls, die ebenfalls zu einer Meldung ausgenutzt werden kann, um rechtzeitig vor Erreichen einer kritischen Intensitätsschwelle eine Überprüfung bzw. einen Austausch und Komponenten zu veranlassen.

Die Auswertanordnung 52 übernimmt zweckmäßigerweise auch Steuerungsaufgaben, d. h. es bildet eine autonome Einheit, die in ein Hochspannungsschaltgerät eingebaut wird.

Um Aufgaben der Steuerung durchführen zu können, sind die Strom- und Spannungswandler vorgesehen, mit denen die über den jeweiligen Leistungsschalter fließenden Ströme gemessen und die Spannungen am Leistungsschalter erfaßt werden. Die Strommeßwerte und Spannungsmeßwerte werden in der Auswertanordnung erfaßt und mittels Analog/Digital-Umwandlung digitalisiert.

Auf der Grundlage der Ströme und Spannungen und der elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Signalwege können die Schaltsignale zu Zeitpunkten erzeugt werden, die ein synchrones Schalten ermöglichen. Auf dieser Basis können die Beanspruchungen in der Schaltstrecke und im Netz minimiert werden.

In der Praxis ist ein bestimmter minimaler Abstand zwischen den Schaltkontakten für die Löschung von Lichtbögen erforderlich. Mit der oben beschriebenen Meßvorrichtung läßt sich die Zeitdauer zwischen der Freigabe der Ausschaltung durch Beaufschlagung der entsprechenden Schalterauslösespule und dem Beginn der Trennung der Kontakte bestimmen. Weiterhin kann die Zeitdauer zwischen dem Beginn der Kontakttrennung und dem günstigsten Kontaktabstand festgelegt werden. Diese Zeitdauer ist im allgemeinen bekannt und konstant und wird Lichtbogenzeit genannt. Eine Abschaltung wird unter Berücksichtigung dieser Zeitdauern dann eingeleitet, wenn die Strommessung, z. B. mittels mehrerer Abtastwerte, ergibt, daß der Strom nach Ablauf der beiden Zeitdauern seinen Nulldurchgang hat. Aus den Abtastwerten des Stroms läßt sich der zeitliche Stromverlauf und damit die Zeitdauer bis zum Nulldurchgang des Stroms vorbestimmen und mit der vom Hochspannungsleistungsschalter bei einem Abschaltvorgang benötigten Zeit bis zum Erreichen des günstigsten Kontaktabstands vergleichen. Bei Übereinstimmung der Zeiten wird, z. B. im Falle eines Kurzschlußstroms, die Abschaltung eingeleitet.

Der für die Abschaltung von Lichtbögen günstigste Abstand und die Zeit, die bei der Einleitung des Abschaltvorgangs bis zum Erreichen des Abstands vergeht, läßt sich mit der oben beschriebenen Vorrichtung auch selbsttätig feststellen. Dies geschieht durch Messung des Stroms und Auswertung der Zeitdauern von Abschaltvorgängen ab Einleitung des Abschaltvorgangs bis zum Beginn der Trennung der Kontakte. Aufgrund der Wegmessung steht der Abstand zwischen den Schaltkontakten zum Zeitpunkt der Lichtbogenlöschung zur Verfügung. Das Erlöschen des Lichtbogens wird durch die Strommessung erfaßt. Der Auslösezeitpunkt wird bei aufeinanderfolgenden Abschaltungen relativ zur Phasenanlage des Troms so variiert, daß sich minimale Lichtbogenzeiten ergeben.

Da sich im Laufe der Zeit die Verhältnisse bei der Abschaltung durch Kontaktabbrand oder Veränderung der Eigenzeiten verändern, wird die oben beschriebene Optimierung im Laufe des Betriebswährend der Betriebszeit fortgesetzt, d. h. es wird nach jeder Kurzschlußabschaltung oder Überstromabschaltung geprüft, ob das Erlöschen des Lichtbogenstroms zu einem ungünstigeren Zeitpunkt eingetreten ist oder nicht. Falls sich die Lichtbogen Zeit erhöht hat, wird die folgende Abschaltung bei einer solchen Phasenlage des Stroms ausgelöst, daß das Erlöschen des Lichtbogenstroms wieder in kürzerer Zeit und näher an der minimalen Lichtbogenzeit erfolgt.

Die oben beschriebene Anpassung des Beginns der Abschaltungen an die Gegebenheiten der Schaltkontakte oder die Veränderung der Eigenzeiten hat einen eigenständigen erfinderischen Charakter.

Beim Abschalten von kapazitivem Strom ergeben sich andere Verhältnisse, da in diesem Fall größere Lichtbogenzeiten günstiger sind. Bei kapazitiven Strömen läßt sich ebenfalls die Messung der Phasenlage erfassen. Bei einem kapazitiven Strom wird z. B. die Abschaltung zu einem Zeitpunkt bzw. einer Phasenlage des Stroms eingeleitet, bei dem sich große Lichtbogenzeiten ergeben. Der günstigste Zeitpunkt ist das Strommaximum. Es ist deshalb lediglich die Zeit des Strommaximums, z. B. durch Messung der Zeit ab einem Stromnulldurchgang, zu bestimmen.

Die Erfassung der Phasenlagen der Ströme zu Beginn der Abschaltung und die Messung der Lichtbogenzeiten geschieht mit Mikroprozessoren oder Mikrorechnern, die die Schaltvorgänge steuern. Die Prozessoren speichern auch die Meßergebnisse und führen die Vergleiche durch.

Claims (21)

1. Meßeinrichtung für einen von einem Drehantriebsteil über ein Gestänge bewegbaren Schaltkontakt eines elektrischen Schaltgeräts mit einem ersten Meßfühler, der einen Lichtsender und einen optoelektrischen Lichtempfänger sowie einen inkrementalen Rastermaßstab aufweist, der auf einem an das Drehantriebsteil angekoppelten Träger angeordnet ist und die Weiterleitung des vom Lichtsender über einen Lichtwellenleiter zum Rastermaßstab und von diesem über einen Lichtwellenleiter zum Lichtempfänger übertragenen Lichts moduliert, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger eine Scheibe (29) ist, auf der der inkrementale Rastermaßstab als erste Spur (43) angeordnet ist und die eine zweite und eine dritte Spur (44, 45) jeweils für einen zweiten und dritten Meßfühler (36, 40) enthält, daß der zweite und dritte Meßfühler (36, 40) jeweils Lichtsender und optoelektrische Lichtempfänger (34, 38) sowie Lichtwellenleiter (37, 41, 39, 43) zwischen den Lichtsendern und den Spuren (44, 45) und zwischen den Spuren und den Lichtempfängern (34, 38) aufweisen, daß die zweite Spur (44) nur in der einen Endstellung und die dritte Spur (45) nur in der anderen Endstellung des beweglichen Schaltkontakts (4) eine für die Endstellung typische Beeinflussung des zwischen Lichtsender und Lichtempfänger übertragenen Lichts hervorruft und daß die Lichtempfänger (34, 38, 42) in einer Auswertanordnung (52) angeordnet sind, in der in der einen oder anderen Endlage des beweglichen Schaltkontakts (4) die Ausgangssignale der Lichtempfänger (38, 42) der zweiten und dritten Spur (44, 45) auf das Vorliegen von gleichzeitig zwei, keiner der Endlagen des Schaltkontakts zugeordneten Signalen überwacht werden, und daß im zutreffenden Fall eine Störungsmeldung erzeugt wird.

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein gemeinsames Lichtsender (32) für die Einspeisung von Licht in die Lichtwellenleiter (33, 37, 41) des ersten, zweiten und dritten Meßfühlers (31, 36, 40) vorgesehen ist.

3. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Meßfühler (31, 36, 43) die Enden des Lichtwellenleiters (33, 37, 41) zwischen dem Lichtsender (32) und der Scheibe (29) und des Lichtwellenleiters (35, 39, 43) zwischen der Scheibe (29) und dem Lichtempfänger (34, 38, 42) nebeneinander angeordnet und auf die mit reflektierenden Markierungen versehene Scheibe (29) gerichtet sind.

4. Meßeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplituden der bei der Bewegung der Scheibe (29) durch den inkrementalen Rastermaßstab vom Lichtempfänger des ersten Meßfüh­ lers (31) erzeugten Signale festgestellt und zur Erzeugung von Zähl­ impulsen verwendet werden, die in der Auswerteinheit (52) mit minde­ stens einem vorab gespeicherten Wert der Impulsfolge verglichen werden.

5. Meßeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplituden durch Vergleich aufeinanderfolgender Meßwerte bei Umkehr des Vorzeichens der Meßwerte festgestellt werden.

6. Meßeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Bewegung der Scheibe (29) durch den Rastermaßstab vom Lichtempfänger (34) der ersten Spur (43) erzeugten Signale einem Schmitt-Trigger zugeführt werden und daß die Zeiten beim Ansprechen des Schmitt-Triggers an einer ansteigenden und abfallenden Signalflanke arithmetisch gemittelt werden.

7. Meßeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der Ausgangssignale der Lichtempfänger (38, 42) we­ nigstens des zweiten und dritten Meßfühlers (36, 40) in zeitlichen Ab­ ständen gemessen und in Bezug auf zulässige Grenzen ausgewertet wird.

8. Meßeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der Lichtempfänger (38, 42) einem Analog/Digital-Umsetzer zuführbar sind, dessen Ausgangswerte in der Auswerteanordnung (52) mit mindestens einem Grenzwert verglichen werden.

9. Meßeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Lichtsender (32) und Lichtempfänger (34, 38, 42), die Licht im Bereich von 600-700 nm senden oder in diesem Bereich eine hohe spektrale Empfindlichkeit haben, in Verbindung mit Lichtwellenleitern aus Kunststoff eingesetzt sind.

10. Meßeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (29) mit der Antriebswelle (19) eines Federenergieantriebs eines Hochspannungs-Leistungsschalters (1) verbunden ist, dessen Antriebswelle über das Verbindungsgestänge (20) mit dem beweglichen Schaltkontakt (4) verbunden ist.

11. Meßeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (29) mit der Welle eines Kettenrads (11) verbunden ist, mit dem die Einschaltfeder des Federenergieantriebs gespannt wird.

12. Meßeinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Scheibe (29) durch ein Übersetzungsgetriebe mit der Antriebswelle (19) oder der Weile des Kettenrads (11) verbunden ist.

13. Meßeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Scheibe (29) eine den gleichen inkrementalen Rastermaßstab wie die erste Spur (43) aufweisende zweite Spur (43a) gegen die erste Spur um eine halbe Rasterteilung versetzt angeordnet und über Lichtwellenleiter mit einem Lichtsender und einem Lichtempfänger verbunden ist.

14. Verfahren zum Betrieb eines Hochspannungsschalters mit einer Meßeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitpunkte des Auftretens der Amplituden der bei der Bewegung des Rastermaßstabs erzeugten Signale bestimmt werden und daß aus den Zeitpunkten die Gesamtzeit der Bewegung des Rastermaßstabs bzw. des beweglichen Kontakts gebildet und mit wenigstens einem vorab festgelegten Grenzwert verglichen wird, bei dessen Über- oder Unterschreiten eine Meldung erzeugt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtzeit mit einem zweiten Grenzwert verglichen wird, bei dessen Erreichen der Hochspannungsschalter blockiert oder in einen vorgebbaren Schaltzustand versetzt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der über den beweglichen Kontakt fließende Strom gemessen wird, daß die Zeit zwischen dem Beginn der Bewegung des Rastermaßstabs und der Kontakttrennung gemessen und für die Bestimmung des Abbrands an den Kontakten mit mindestens einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird.

17. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die über den Hochspannungsschalter anstehenden Spannungen gemessen werden und daß auf der Grundlage der gemessenen Ströme und Spannungen unter Berücksichtigung der elektrischen und mechanischen Verzögerungszeiten des Hochspannungsschalters bei einem Schaltbefehl der Auslösezeitpunkt so gewählt wird, daß sich bei Kurzschlußströmen geringe Lichtbogenzeiten und bei kapazitiven Strömen große Lichtbogenzeiten einstellen.

18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Lichtempfängern der zweiten und dritten Spur erzeugten Ausgangssignale in beiden Ruhelagen des Hochspannungsschalters auf Gleichheit innerhalb vorgegebener Toleranzen überwacht werden und daß bei Gleichheit eine Fehlermeldung erzeugt wird.

19. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Lichtempfängern der zweiten und dritten Spur erzeugten Ausgangssignale auf Langzeitabnahme überwacht werden und daß bei Unterschreitung wenigstens eines Grenzwerts eine Meldung erzeugt wird.

20. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Abschaltungen von Kurzschluß- oder überströmen die Phasenlagen der Kurzschluß- oder überströme beim Einleiten der Abschaltungen und die Zeitdauern zwischen der Einleitung und dem Erlöschen des über die Schaltkontakte fließenden Stroms gemessen und miteinander verglichen werden und daß die Einleitung aufeinanderfolgender Abschaltungen bei verschiedenen Phasenlagen der Kurzschluß- oder überströme derart erfolgt, daß die Lichtbogenzeiten möglichst klein werden.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß bei jeder Abschaltung die Phasenlage der Über- oder Kurzschlußströme so ausgewählt wird, daß die Lichtbogenzeit möglichst kurz wird.