-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Prüfvorrichtung
für eine elektrische Schutzrelaisanordnung in einer Anlage,
wobei die Prüfung während deren Betrieb stattfinden soll.
-
Aus der Druckschrift FR-A-23 44 947 ist eine
Prüfvorrichtung für elektrische Schutzrelais in einer Anlage bekannt,
-
- mit einer Einspeiseschaltung, die Mittel zur Bildung von
Strömen kalibrierter Werte und Spannungen eines gegebenen
Werts besitzt,
-
- mit einer Einspeisebox, die ein Einspeiserelais mit einer
Spule besitzt, die Kontakte zum Durchschalten und Einspeisen
eines kalibrierten Prüfstroms oder einer Prüfspannung
betätigt, welche von der Einspeiseschaltung geliefert werden,
-
- mit einer Folgeschaltung, die einen programmierte Automaten
zur Erzeugung einer vorgegebenen Prüf sequenz enthält,
-
- mit einer Meldeschaltung, die ggf. den Ausfall des Relais
meldet.
-
Bisher erfordert die Überprüfung der Relais die
Unterbrechung des Betriebs der Anlage. Ein Ziel der Erfindung ist
es, eine Vorrichtung anzugeben, die eine Gruppe von
Schutzrelais zu prüfen erlaubt, ohne daß der Betrieb der Anlage
unterbrochen werden müßte.
-
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine
Prüfvorrichtung anzugeben, die eine automatische Prüfung
verschiedener Relais und gemäß einer vorgegebenen Sequenz abwickelt.
-
Erfindungsgemäß werden die Relais einzeln und
nacheinander gemäß einer vorgegebenen Sequenz überprüft. Die Prüfung
liefert als Ergebnis die Meldung "Bestanden" oder "Nicht
bestanden". Während der Prüfung ist der Nutzkreis des geprüften
Relais offen, um eine unbeabsichtigte Auslösung zu vermeiden.
Ein Arbeitskontakt des Relais ist für die Meldung des
Prüfergebnisses reserviert.
-
Gegenstand der Erfindung ist eine Prüfvorrichtung für
Schutzrelais einer elektrischen Anlage, wobei die Prüfung ohne
Unterbrechung des Betriebs der Anlage erfolgt und jedes Relais
mindestens eine Spule und von ihr gesteuerte Kontakte enthält,
von denen einige mit einem Nutzkreis verbunden sind, der
insbesondere einen Trennschalter und/oder ein Meldeorgan
aufweist, während ein anderer Kontakt in einen Meldekreis
eingefügt ist, der den korrekten Betrieb des Schutzrelais anzeigt,
wobei die Vorrichtung weiter eine Folgeschaltung mit einem
programmierte Automaten, um eine vorgegebene Prüfsequenz zu
erstellen, eine Einspeiseschaltung mit Mitteln, um kalibrierte
Stromwerte und Spannungen eines gegebenen Werts zu erzeugen,
und Einspeiseboxen enthält, die je einem der getesteten
Schutzrelais zugeordnet sind und je ein Einspeiserelais mit
einer Spule enthalten, die durch die Folgeschaltung gespeist
wird und Kontakte betätigt, über die ein kalibrierter
Prüfstrom oder eine Prüfspannung eingespeist werden kann, der bzw.
die von der Einspeiseschaltung geliefert wird, im wesentlichen
dadurch gekennzeichnet, daß jede der Einspeiseboxen ein
Verriegelungsrelais mit einer Spule und Kontakten in Reihe mit
den Nutzkreis des entsprechenden gepüften Schutzrelais
enthält, daß der kalibrierte Prüfstrom oder die Prüfspannung
parallel an die eine oder andere der Spulen des geprüften
Schutzrelais ohne Schaltung des normalen Erregungskreises
dieser Spule geliefert wird und daß diese Spulen der
Verriegelungsrelais durch die Folgeschaltung gespeist werden.
-
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen näher erläutert.
-
Figur 1 ist ein Übersichtsschaltbild einer Gruppe von
Relais mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
-
Figur 2 ist ein detailliertes Schaltbild der
Einspeiseschaltung.
-
Figur 3 zeigt das Schaltbild der Sicherheitsschaltung,
die sich in der Spannungseinspeisebox befindet.
-
Figur 4 ist ein Flußdiagramm für eine automatische
Prüfung mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
-
Das zur Darstellung der Erfindung gewählte Beispiel
zeigt drei Schutzrelais 10, 20 und 30. Natürlich wird die
Erfindung normalerweise auf die Überwachung einer Einheit
angewandt, die sehr viel mehr Relais enthalten kann, von
einigen zehn bis zu einigen hundert Relais.
-
Das Relais 10 ist ein stromempfindliches
Zweiphasenrelais. Man erkennt die beiden Relaisspulen 11 und 12 (Phasen (φ1
und (φ2), die mit der Sekundärwicklung eines
Stromtransformators 41 bzw. 42 verbunden sind, deren Primärwicklungen 43 und
44 von zwei Phasen des Stroms der geschützten Anlage
durchflossen werden.
-
Die Spulen 11 und 12 betätigen einen Kontaktsatz mit
Kontakten 13 und 14, die in Reihe in einem Nutzkreis liegen,
der natürlich ein Trennorgan sowie verschiedene Meldeorgane
enthält, die nicht im einzelnen dargestellt sind und das
Bezugszeichen ut10 tragen.
-
Der Kontaktsatz enthält einen weiteren Kontakt 15, der
zur Meldung des Prüfergebnisses an eine Folgeschaltung 120
verwendet wird, deren Aufgabe und Betriebsweise weiter unten
erläutert werden.
-
Das zweite Relais 20 ist ein weiteres einphasiges
stromempfindliches Relais, das eine mit dem Stromtransformator
41 verbundene Spule 21 enthält.
-
Die Spule 21 betätigt Kontakte 23 und 24, die sich in
Reihe im Nutzkreis ut20 des Relais befinden, und einen Kontakt
25, der an die Folgeschaltung 120 angeschlossen ist, um das
Prüfergebnis zu melden.
-
Das dritte Relais 30 ist ein Spannungsrelais, das
beispielsweise die Phase φ1 des Verbrauchers schützt und eine
Spule 31 enthält, die von der Sekundärwicklung eines
Potentialtransformators 50 gespeist wird, dessen Primärwicklung die
Spannung U der zu überwachenden Anlage empfängt. Wie oben
betätigt die Spule 31 einen Kontaktsatz mit zwei Kontakten 33
und 34 eines Nutzkreises ut30 und einen Kontakt 35, der von
der Folgeschaltung 120 zur Meldung des Prüfergebnisses
verwendet wird.
-
Der Prüf der Relais erfolgt wie bereits angegeben,
indem in die Relaisspule ein geeigneter Strom oder eine
geeignete Spannung eingespeist wird und indem die
Ausgangskontakte des Verbrauchers aufgetrennt werden.
-
Jedes der Relais ist einer Einspeisebox zugeordnet,
die diese Funktionen erfüllt.
-
Mit 60, 70 und 80 sind die den Relais 10, 20 und 30
zugeordneten Einspeiseboxen bezeichnet.
-
Die Einspeisebox 60 enthält ein Einspeiserelais mit
einer Spule 61, die zwei Paare von Einspeisekontakten 62, 63;
64, 68 in Reihe mit den Spulen 11 und 12 betätigt, die von
Strömen eines gegebenen Werts durchflossen werden, die von
einem weiter unten im einzelnen beschriebenen Einspeisekreis
100 geliefert werden. Die Spule 61 wird von der Folgeschaltung
120 gespeist.
-
Die Einspeisebox 60 enthält außerdem ein zweites
Relais, Verriegelungsrelais genannt, mit einer Spule 65, die in
Serie im Nutzkreis ut10 des zu testenden Relais 10 liegende
Kontakte 66 und 67 betätigt.
-
Die Kontakte 66 und 67 sind normalerweise geschlossen
und öffnen nur, wenn die Spule 65 von Strom durchflossen wird.
-
Die Einspeisebox 70 enthält in gleicher Weise ein
Einspeiserelais mit einer Spule 71, die Kontakte 72 und 73 in
Reihe mit der Spule 21 betätigt und von der Einspeiseschaltung
100 mit Strom versorgt wird. Die Einspeisebox enthält ein
Verriegelungsrelais mit einer Spule 75, die Kontakte 76 und 77
in Reihe mit dem Nutzkreis ut20 des Relais 20 betätigt.
-
Die Einspeisebox 80, die dem Spannungsrelais 30
zugeordnet ist, enthält zwei Widerstände 91 und 92, die mit dem
Kreis des Transformators 50 in Reihe liegen und deren Wert so
gewählt ist, daß nur die eingespeiste Spannung das Relais
während der Prüfung funktionieren läßt.
-
Die Widerstände haben beispielsweise Werte in der
Größenordnung von 1000 X. Die Einspeisebox 80 enthält wie die
anderen Boxen ein Einspeiserelais mit einer Spule 81, die zwei
Kontakte 82 und 83 in Reihe mit der Spule 31 des zu testenden
Relais besitzt, die an die Einspeiseschaltung 100
angeschlossen sind. Die Box enthält weiter ein Verriegelungsrelais mit
einer Spule 85, die Kontakte 86 und 87 in Reihe mit dem
Nutzkreis ut30 des Relais 31 betätigt. Die Spulen 81 und 85 werden
von der Folgeschaltung 120 gespeist.
-
In Figur 1 ist nur oberflächlich die
Einspeiseschaltung gezeigt, da nur die Speisedrähte der verwendeten Phasen
(φ1, φ2 und des verwendete Kalibers eingetragen wurden.
-
Eine vollständigere Darstellung wird später anhand der
Figur 2 erfolgen.
-
In Figur 1 sieht man, daß die Einspeiseschaltung einen
Stromgenerator mit einem Potentialtransformator 101
(beispielsweise von 220 V Wechselstrom auf der Primärseite zu 12 V
Wechselstrom auf der Sekundärseite) enthält, dessen
Sekundärkreis in Reihe mit einem Widerstand 102 liegt und einen Strom
eines gegebenen Werts liefert.
-
Dieser Strom wird an eine der beiden Phasen φ1 bzw. φ2
über zwei Relais durchgeschaltet, wobei die Spule 111 des
einen Relais zwei Kontakte 112 und 113 betätigt (Phase φ1) und
die Spule 121 des anderen Relais zwei Kontakte 122 und 123
betätigt (Phase φ2).
-
Die Spulen 111 und 121 werden von der Folgeschaltung
120 gespeist. Der Einspeisekreis 100 enthält weiter zur
Einspeisung von Prüfspannungen einen Potentialtransformator,
dessen Sekundärseite mit von der Spule 111 betätigten
Kontakten 142 und 143 versehen ist, um die Prüfspannung auf die
Phase φ1 durchzuschalten.
-
Die Folgeschaltung 120 ist ein Automat mit
programmierbarer Logik. Sie enthält an ihrer Stirnseite eine
Flüssigkristallanzeige 150 und eine gewisse Zahl von Tasten wie z.B.
151, 152 und 153.
-
Abhängig vom gewählten Prüfprogramm richtet die
Folgeschaltung
Steuerbefehle an die Spulen 111, 121 der Relais der
Einspeiseschaltung, um die zu speisende Phase auszuwählen,
sowie an die Spulen 61, 65, 71, 75, 81, 85 der Einspeise- und
Verriegelungsrelais.
-
Vor der detaillierten Erläuterung einer Prüfsequenz
soll der Aufbau der Einspeiseschaltung 100 erläutert werden.
-
Letztere ist im einzelnen in Figur 2 dargestellt.
-
Man sieht, daß die Stromeinspeisung durch den
Transformator 101 aufgrund mehrerer auf der Sekundärseite liegender
Widerstände 102A, 102B, 102C mehrere Stromeichwerte ergibt
(z.B. 3 A, 10 A, 30 A), die auf die drei Phasen über die
Relais mit den Spulen 111, 121, 131 verteilt werden.
-
Die Spannungseinspeisung durch den
Potentialtransformator erfolgt in entsprechender Weise auf die drei Phasen.
-
Das Relais 111, 121, 131 kann auch einen Kontaktsatz
151, 152, 153 so steuern, daß Spulen eines nicht dargestellten
Spannungsminimum-Relais 230 kurzgeschlossen werden.
-
Die Einspeiseschaltung kann auch Generatoren für
Rechteckimpulse enthalten, wie z.B. den Generator 241, der
einen Revhteckimpuls von +24 V mit einer Frequenz fn + 10 Hz
erzeugt (fn ist die Frequenz des Speisekreises der Anlage),
und den Generator 242, der Rechteckimpulse einer Frequenz fn -
10 Hz erzeugt.
-
Diese Generatoren speisen die eine oder andere der
beiden Phasen (φ1 oder φ2) eines nicht dargestellten
Frequenzrelais 240 über Kontaktsätze 243, 244, 245, 246, die von den
Spulen 111 und 121 gesteuert werden.
-
Figur 3 zeigt, wie mit Sicherheit in der Einspeisebox
vermieden wird, daß die Einspeisespannung eingespeist wird,
solange die Verriegelung des Relais zur Abtrennung des
Nutzkreises nicht gewährleistet ist.
-
Wie Figur 3 zeigt, wird das Einspeiserelais 81
parallel mit dem Verriegelungsrelais 85 gespeist.
-
Ein Kontakt 88, der vom Verriegelungsrelais 85
gesteuert wird, liegt in Reihe mit der Spule 81.
-
Eine Diode 95 ist in den Speisekreis der Spule 85
eingeschaltet, und eine Diode 96 liegt parallel an den Spulen
81 und 85.
-
Die Betriebsweise ist folgende: Um eine Prüfung des
Relais 31 durch Einspeisen einer von der Einspeiseschaltung
gelieferten Prüfspannung durchzuführen, erregt man das
Verriegelungsrelais 85 (über die Folgeschaltung 120); die Spule
85 schließt dann die Kontakte 86 und 87, wodurch der Nutzkreis
ut30 des Relais 31 sowie der Kontakt 88 abgetrennt werden.
-
Das Relais 81 zieht dann an und schließt die Kontakte
82 und 83, wodurch die Prüfspannung eingespeist werden kann.
-
Solange das Relais 81 angezogen hat, wird die Spule
des Verriegelungsrelais durch den Kreis 81, 85, 96 gespeist
und die Verriegelung bzw. die Abtrennung des Nutzkreises ut30
aufrechterhalten.
-
Das Verriegelungsrelais reagiert zeitverzögert auf das
Verschwinden der Erregungsspannung (Zeitverzögerung von mehr
als einer Sekunde).
-
Die Sicherheit ist gewährleistet, da das
Einspeiserelais nur bei Verriegelung anziehen kann.
-
Wie bereits oben erwähnt, ist die Folgeschaltung 120
ein Automat mit Festwertspeichern, in denen die verschiedenen
Typen von Prüfprogrammen definiert sind.
-
Die Folgeschaltung hat folgende Aufgaben:
-
- Bestimmung des geeigneten Zeitpunkts für die Prüfung eines
Relais,
-
- Überprüfung von Betriebsstörungen aufgrund von Fehlern des
betreffenden Relais,
-
- Einleiten der Verriegelungssequenz des Relais (Abtrennen des
Nutzkreises),
-
- Einleiten des Einspeisens der Meßgrößen (Strom oder
Spannung),
-
- Überprüfung des richtigen Verhaltens des Relais,
-
- Beendigung des Einspeisens der Meßgröße (Strom oder
Spannung),
-
- Überprüfung der Rückkehr der Kontakte des Schutzrelais in
die Ruhestellung,
-
- Beendigung der Verriegelung.
-
Wenn das Relais als fehlerhaft erklärt wurde, dann
bleibt die Verriegelung erhalten. Sie kann dann nur durch eine
örtliche Steuerung aufgehoben werden.
-
- Übergang zur nächsten Sequenz.
-
Die Zeit zwischen den verschiedenen Phasen einer
Sequenz hängen von dem überpüften Schutzrelais ab.
-
Die Folgeschaltung enthält eine Sicherheitslogik und
drei Melderelais für folgende Meldungen:
-
. Fehler des Automaten,
-
. Verriegelungsschleife (mindestens ein Relais ist
verriegelt),
-
. kein Relaisfehler (alle getesteten Relais sind in
Ordnung).
-
Die Sicherheitslogik hat die Aufgabe, die
Folgeschaltung zu überwachen. Sie besteht aus zwei "watch-dogs", nämlich
-
. einem schnellen Watch-dog (20 ms) zur Kontrolle der
Software,
-
. einem langen Watch-dog (mehrere 10 s) zur Kontrolle
der Prüfdauer jedes Schutzrelais.
-
Wenn eine der Verzögerungen der Watch-dogs abläuft,
dann wird das Alarmrelais erregt und die Einspeisung wird
abgebrochen.
-
Die Software überwacht auch den Automaten:
-
. Prüfsumme der Festwertspeicher (ROM),
-
. Prüfsumme der Arbeitsspeicher (RAM),
-
. Überwachung des Ablaufs der verschiedenen Phasen in
der Software.
-
Auch in diesem Fall wird das Alarmrelais erregt.
-
Die Inbetriebnahme des automatischen Prüfsystems führt
über einen Dialog zur Programmierung
-
- des Automaten:
-
. Ein- oder Ausschalten,
-
. Start der Prüfung aller zu überprüfenden Relais
entweder örtlich von Hand oder aus der Ferne durch Kontakte
oder örtlich automatisch aufgrund einer internen
programmierbaren Uhr von 1 bis 999 Stunden,
-
- der Relais:
-
. Auswahl der zu testenden Relais,
-
. Einzeltest von Hand (wobei der Automat in Betrieb
ist oder nicht),
-
. örtliche Entriegelung eines Relais nach Erfassung
des Fehlers und nach dem Ersatz,
-
- des Auslesens der Listen:
-
. Relais als gut befunden,
-
. Relais für die Prüfung vorgesehen,
-
. Relais außerhalb der Prüfung.
-
- einer allgemeinen Rücksetzung, durch die das System
in den Ursprungszustand gelangt:
-
. Aufhebung aller Verriegelungen,
-
. Ausschalten des Automaten (wobei die Wahl der für
die Prüfung vorgesehenen Relais erhalten bleibt).
-
Für diese Programmierung verfügt man über
-
- eine Flüssigkristallanzeige 150,
-
- eine Taste "Funktion" 152 zum Durchlaufen des
Programms,
-
- eine Bestätigungstaste 153 zur Bestätigung der
angezeigten Funktion.
-
Im übrigen kann mit einer allgemeinen
Rücksetzungstaste 151 das System in den Ursprungszustand gebracht werden:
-
- Aufhebung aller Verriegelungen,
-
- Ausschalten des Automaten.
-
Die Betätigung dieser Taste löscht die Wahl der für
die Prüfung vorgesehenen Relais.
-
Ein Beispiel für das Flußdiagramm des automatischen
Prüfprogramms ist in Figur 4 dargestellt.