DE4442603C2 - Antriebseinrichtung für ein elektrisches Schaltgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein elektrisches Schaltgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Antriebseinrichtung für ein bewegliches Kontaktstück eines elektrischen Schaltgerätes ist aus der DE 38 12 734 A1 bekannt. Das Schaltgerät wird immer dann für Schalthandlungen gesperrt, wenn bei einer programmgesteuerten Eigendiagnose einer zu dem Schaltgerät gehörigen Meßeinrichtung ein Mangel festgestellt wird. Durch Messungen verschiedener Werte sollen fehlerhafte Zustände erkannt und gemeldet werden. Die Art und Weise der Sperrung des Schaltgerätes wird nicht im einzelnen erläutert. Es ist grundsätzlich möglich, zum Betätigen des Schaltgerätes eine elektronische Steuerung einzusetzen. Beim Ausfall der elektronischen Steuerung muß ein sicherer Zustand für das Schaltgerät hervorgerufen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine programmgesteuerte Antriebseinrichtung für ein elektrisches Schaltgerät verfügbar zu machen, mit Hilfe derer bei einer Störung im Programmlauf selbsttätig mit einfachen Mitteln eine sichere Sperrung des Schaltgerätes für weitere Schalthandlungen erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Antriebseinrichtung für ein Auslöseorgan eines elektrischen Schaltgerätes nach Anspruch 1.

Bei einem elektrischen Schaltgerät ist der sichere Zustand, der bei Ausfall der elektronischen Steuerung eingenommen werden muß, die Sperrung einer Schalterbetätigung. Dies wird durch Einbau eines Schalters in den Stromkreis des Auslösers erreicht. Der Schalter unterbricht beim Öffnen die zum Auslösen einer Schalthandlung erforderliche Stromzufuhr. Ein Auslösen ist dann nicht möglich. Die Überwachung der elektronischen Steuerung wird von einer Watchdog-Schaltung übernommen, deren Funktionsweise in der EP 0 479 806 B1 erläutert ist.

Durch Ausgabe eines Meldesignals gemäß Anspruch 2 wird das Bedienpersonal auf einen Fehler beim Programmablauf aufmerksam gemacht und kann dann rasch für eine Wiederherstellung des ordnungsgemäßen Betriebs sorgen.

Das im Mikroprozessor ablaufende Programm kann gemäß Anspruch 3 unterschiedlichen Aufgaben dienen. Die erfindungsgemäße Herbeiführung eines sicheren Zustandes für das Schaltgerät erfordert folglich kein ausschließlich für diesen Zweck ablaufendes Programm.

Bei einem elektronisch gesteuerten Schaltgerät ohnehin vorhandene Komponenten können also zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe genutzt werden.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand zweier Zeichnungen, aus denen sich weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben, näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 einen Federenergieantrieb eines Hochspannungsschalters mit zwei Auslöseorganen und

Fig. 2 einen dreipoligen Hochspannungsschalter mit elektronischen Schaltungen unter den Polsäulen.

Gemäß Fig. 1 enthält ein Hochspannungsschalter 1 eine Schaltkammer 2, in der sich ein festes Schaltstück 3 und ein bewegliches Schaltstück 4 befinden. Das bewegliche Schaltstück 4 wird über ein Isolierrohr 5 von einer Stange 6 angetrieben. Der Hochspannungsschalter 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 Kolben-Zylinder-Anordnung oder durch den Lichtbogen selbst erzeugt.

Der Hochspannungsschalter 1 wird unter dem Einfluß eines in einem (nicht dargestellten) Mikroprozessor laufenden Programms ein- und ausgeschaltet. Der ordnungsgemäße Ablauf des Programms wird von einer Watchdog-Schaltung überwacht. Dazu wird von dem Programm diese Watchdog-Schaltung zu bestimmten Zeitpunkten angesteuert. Wenn diese Ansteuerung unterbleibt, veranlaßt die Watchdog-Schaltung, daß der Hochspannungsschalter 1 - bis zur Behebung des Fehlers - nicht mehr durch (unvorhersehbare) fehlerhafte Signale des Mikroprozessors ein- oder ausgeschaltet werden kann. Mit anderen Worten sorgt in einem solchen (Fehler-)Fall die Watchdog-Schaltung dafür, daß der Hochspannungsschalter in einem sicheren Zustand verbleibt. Näheres wird weiter unten noch ausgeführt.

Die für den Ausschaltvorgang notwendige Arbeitsenergie wird von einer 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 ist über nicht näher bezeichnete Stangen ein Ende einer Kette 12 befestigt die über ein Umlenkrad 13 verläuft und mit dem Ende einer Einschaltfeder 14 verbunden ist. Eine Ein-Klinke 15 verriegelt das Kettenrad 11 und - über die Einschaltkette 12 - die Einschaltfeder 14 im gespannten Zustand. Zum Entriegeln ist eine Auslöse-Spule 16 vorgesehen, die auf die Ein-Klinke 15 einwirkt, wenn sie von einem Strom durchflossen wird. In Reihe zu der Auslöse-Spule 16 liegt ein elektrischer Schalter 16a, der von einer Watchdog-Schaltung 16b geöffnet wird, wenn aufgrund eines Fehlers beim Programmablauf - wie oben ausgeführt - die Watchdog-Schaltung 16b zu dem an sich vorgesehenen Zeitpunkt von dem Mikroprozessor kein Ansteuerungssignal erhalten hat. Bei geöffnetem Schalter 16a kann der Hochspannungsschalter 1 nicht eingeschaltet werden.

Mit dem Kettenrad 11 ist über nicht näher bezeichnete Stangen eine Kurvenscheibe 17 verbunden, die auf der gleichen Welle sitzt wie das Kettenrad 11. Die Kurvenscheibe 17 wirkt über eine mit einer Rolle 25 versehene Nocke 18 auf einen Haupthebel 19, an dem die Nocke 18 befestigt ist. Der Haupthebel 19 ist über ein Verbindungsgestänge 20 an einen Hebel 21 des Leistungsschalters 1 angeschlossen. Über den Hebel 21 wird die Stange 6 angetrieben. An einem Vorsprung 22, der an dem Haupthebel 19 befestigt ist, greift eine Aus-Klinke 23 ein, die von einer Auslöse-Spule 24 steuerbar ist. In Reihe zu dieser Auslösespule 24 liegt ein Schalter 24a, der unter der Beeinflussung durch die Watchdog-Schaltung 16b geöffnet wird. Die (bei einer Realisierung nur einmal vorhandene) Watchdog-Schaltung 16b ist der Übersichtlichkeit wegen in der Fig. 1 zweimal dargestellt, und zwar neben dem Schalter 16a und neben dem Schalter 24a.

Vor dem Einschalten ist die Schraubenfeder 14 gespannt und die Ausschaltfeder 7 ist entspannt. Durch Betätigen der Auslösespule 16, was nur bei geschlossenem Schalter 16a möglich ist, wird die Ein-Klinke 15 entriegelt.

Die Einschaltfeder 14 löst eine schnelle Drehung der Kurvenscheibe 17 aus, die die Energie über den Haupthebel 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 14 nach.

Vor dem Ausschalten sind die Einschaltfeder 14 und die Ausschaltfeder 7 gespannt. Durch Betätigung der Auslöse-Spule 24 wird die Aus-Klinke 23 entriegelt. Die Energie der Ausschaltfeder 7 schaltet den Hochspannungsschalter 1 aus und bringt über das Verbindungsgestänge 20 den Haupthebel 19 in die Ausgangsstellung zurück. Die Nocke 18 mit der Rolle 25 legt sich wieder in die für den Einschaltvorgang erforderliche Ausgangslage. Ein hydraulischer Dämpfer 26 nimmt überschüssige Ausschaltenergie auf.

Fig. 2 zeigt einen Hochspannungsschalter mit drei Polen 27, 28, 29, die senkrecht auf einem Gehäuse 30 angebracht sind. In dem Gehäuse 30 befindet sich ein Gestänge, mit Hilfe dessen die beweglichen Schaltstücke der drei Pole 27, 28, 29 zum Öffnen und Schließen des Hochspannungsschalters 1 synchron bewegt werden. Unter dem Gehäuse 30 ist für jeden Pol 27, 28, 29 jeweils ein weiteres Gehäuse mit einer elektronischen Schaltung 31 mit einem Mikroprozessor angeordnet. Die elektronischen Schaltungen 31 sind über Kabel 32, 33 miteinander verbunden. Sie übernehmen Meß- und Überwachungsfunktionen für den Hochspannungsschalter 1. In dem Mikroprozessor der zu der rechten Polsäule 29 gehörigen elektronischen Schaltung 31 läuft ein Programm ab, das das Ein- und Ausschalten des Hochspannungsschalters 1 steuert. Der ordnungsgemäße Programmablauf wird von einer Watchdog-Schaltung 34 überwacht.

Über eine zwischen den Polen 28 und 29 angebrachte Empfangsstation 35 werden von einem zentralen Sender ausgestrahlte Zeitsignale empfangen, die zu der elektronischen Schaltung 31 der rechten Polsäule 29 geleitet werden. Dadurch wird ein Schalten des Hochspannungsschalters 1 zu genau festlegbaren Zeitpunkten ermöglicht.

Claims (9)

1. Antriebseinrichtung für ein elektrisches Schaltgerät mit einem durch einen elektrischen Strom programmgesteuert betätigbaren Auslöser, der eine Verschiebung eines beweglichen Kontaktstücks des Schaltgerätes in die Einschaltstellung bzw. die Ausschaltstellung hervorruft, wobei im Falle einer selbsttätig festgestellten Störung jegliche Schalthandlung des Schaltgeräts gesperrt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auch mehrere Auslöser zu der Antriebseinrichtung gehören können, daß der Strom zur Betätigung jedes Auslösers über jeweils einen Schalter (16a, 24a) geleitet wird, daß jeder Auslöser entweder eine Ein-Klinke (15) oder eine Aus-Klinke (23) enthält, daß bei einem Stromfluß die Ein-Klinke (15) bzw. die Aus-Klinke (23) gelöst wird, daß dadurch mindestens ein unter der Wirkung einer gespannten Einschaltfeder (14) bzw. einer gespannten Ausschaltfeder (7) stehendes Element freigegeben und damit das bewegliche Kontaktstück (4) in die Einschaltstellung bzw. die Ausschaltstellung bewegt wird, daß der Programmablauf durch einen Mikroprozessor gesteuert wird, daß der Mikroprozessor bei störungsfreiem Lauf des Programms in bestimmten Zeitabständen eine Watchdog-Schaltung (16b) ansteuert und daß beim Ausbleiben dieser Ansteuerung jeder Schalter (16a, 24a) geöffnet wird.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ausbleiben der Ansteuerung ein akustisches und/oder ein optisches Meldesignal ausgegeben wird.

3. Antriebseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Programm Meß- und/oder Überwachungs- und/oder Steuerungsaufgaben für das Schaltgerät ausführt.

4. Antriebseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgerät ein Hochspannungsschalter (1) ist.

5. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgerät ein Mittelspannungsschalter ist.

6. Antriebseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslöser mit der Aus-Klinke (23) eine Auslöse-Spule (24) enthält und daß bei einem Stromfluß durch die Auslöse-Spule (24) die Aus-Klinke (23) entriegelt wird.

7. Antriebseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach ihrer Entriegelung die Aus-Klinke (23) eine an einem Haupthebel (19) befestigte, unter der Wirkung der gespannten Ausschaltfeder (7) stehende Nocke (18) zu einer Drehbewegung freigibt, so daß der Haupthebel (19) sich in eine zur Ausschaltstellung des Hochspannungsschalters (1) gehörige Endlage bewegt.

8. Antriebseinrichtung nach Anspruch 4, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslöser mit der Ein-Klinke (15) eine Auslöse-Spule (16) enthält und daß bei einem Stromfluß durch die Auslöse-Spule (16) die Ein-Klinke (15) entriegelt wird.

9. Antriebseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach ihrer Entriegelung die Ein-Klinke (15) durch die Energie der Einschaltfeder (14) eine Drehbewegung einer Kurvenscheibe (17) freigibt, welche einen an dem Haupthebel (19) befestigten Drehhebel bewegt, so daß zum einen das bewegliche Kontaktstück (4) in die Einschaltstellung bewegt und dabei eine Ausschaltfeder (7) gespannt wird und zum andern ein an dem Haupthebel (19) befestigter Vorsprung (22) in eine/die Aus-Klinke (23) einrastet.