EP1006537B1 - Vorrichtung zur Regelung der Öffnung und Schliessung eines elektrisches Schaltgerätes und verwandtes Verfahren - Google Patents

Vorrichtung zur Regelung der Öffnung und Schliessung eines elektrisches Schaltgerätes und verwandtes Verfahren Download PDF

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EP1006537B1 EP98204083A EP98204083A EP1006537B1 EP 1006537 B1 EP1006537 B1 EP 1006537B1 EP 98204083 A EP98204083 A EP 98204083A EP 98204083 A EP98204083 A EP 98204083A EP 1006537 B1 EP1006537 B1 EP 1006537B1
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Claims (16)

  1. Steuervorrichtung für eine elektrische Schalteinrichtung (4) umfassend:
    einen Aktuator (2) mit einstellbarem Bewegungsgesetz;
    eine kinematische Kette (5), welche den Aktuator (2) mit der Schalteinrichtung (4) verbindet;
    eine Verarbeitungs- und Steuereinheit (100), welche einen Operationsbefehl (1) empfängt und ein erstes Steuersignal (3) an den Aktuator (2) sendet, wobei die Verarbeitungs- und Steuereinheit (100) Steuermittel (10) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (10) umfasst:
    Berechnungsmittel (11), welche ein direktes oder indirektes Signal (7) empfangen, welches anzeigend für die Position, oder Geschwindigkeit, oder Beschleunigung in Echtzeit der beweglichen Kontakte der Schalteinrichtung ist und ein Signal (14) senden, welches anzeigend für das Bewegungsgesetz der beweglichen Kontakte ist;
    erste geschlossene Regelkreissteuermittel (12), welche das Signal (14) empfangen, welches anzeigend für das Bewegungsgesetz der beweglichen Kontakte ist, das Signal (14), welches anzeigend für das Bewegungsgesetz der beweglichen Kontakte ist, mit einem vorherbestimmten nominellen Verhalten des gesamten Systems Aktuator-kinematische Kette-Schalteinrichtung (200) vergleichen, und ein entsprechendes Referenzsignal (16) senden;
    zweite geschlossene Regelkreissteuermittel (13), welche das Signal (14), das anzeigend für das Bewegungsgesetz der beweglichen Kontakte ist, und das Referenzsignal (16) empfangen, und ein Korrektursignal (18) senden;
    Vergleichsmittel (15), welche das Referenzsignal (16), das anzeigend für das Bewegungsgesetz der beweglichen Kontakte ist, und das Korrektursignal (18) empfangen, und ein zweites Steuersignal (19) senden, um ein gewünschtes Bewegungsgesetz der beweglichen Kontakte zu verwirklichen.
  2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (2) mit einstellbarem Bewegungsgesetz ein elektromagnetischer Aktuator ist.
  3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es Feedback-Mittel (6) umfasst zum Bewerten durch direkte oder indirekte Messung der Position des beweglichen Teils des Systems (200).
  4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feed-back-Mittel (6) einen Positions- oder Geschwindigkeits- oder Beschleunigungssensor umfassen, welcher die Position oder Geschwindigkeit oder Beschleunigung irgendeines Punktes des Systems (200) erkennt und das Signal (7), das anzeigend für die Position, oder Geschwindigkeit, oder Beschleunigung in Echtzeit der beweglichen Kontakte der Schalteinrichtung (4) ist, sendet.
  5. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feed-back-Mittel (6) ein mathematisches Modell des Systems (200) umfassen, welches ein Signal in Eingang empfängt, das eine Funktion der Messungen von Steuerparametern des Aktuators ist und ein Signal (7) sendet, welches anzeigend für die geschätzte Position der beweglichen Kontakte der Schalteinrichtung (4) ist, an die Verarbeitungs- und Steuereinheit (100) in Echtzeit.
  6. Steuervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Konvertermittel (20) umfasst, welche in Eingang das zweite Steuersignal (19) empfangen, wobei die Konvertermittel (20) umfassen:
    Stromversorgungsmittel (21) für den Aktuator (2); und
    Mittel (22) zum Modulieren des Flusses von Energie, welche dem Aktuator (2) durch die Stromversorgungsmittel (21) bereitgestellt wird, in Beziehung auf das zweite Steuersignal (19), welches in Eingang empfangen wurde.
  7. Steuervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Synchronisationsmittel (33) umfasst, die dazu geeignet sind, die Verarbeitungs- und Steuereinheit (100) mit Information zu versehen zum Öffnen oder Schließen der Schalteinrichtung (4) in einem Modus, der synchron mit dem elektrischen Netzwerk ist.
  8. Steuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisationsmittel (33) umfassen:
    Mittel (30, 31) zum Erkennen der Strom- und Spannungsphasen des elektrischen Netzwerks;
    Mittel zum Vorhersagen der Nulldurchgänge und Maxima der Strom- und Spannungsphasen, nachfolgend zu den erkannten;
    Mittel zum Berechnen der Zeitperiode zwischen den erkannten und den vorhergesagten Nulldurchgängen und Maxima.
  9. Steuervorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisationsmittel (33) umfassen:
    Tabellenmittel (34), welche vorherbestimmte Information enthalten bzgl. des Zustands des Neutralleiters, der Art der Last und der Art des elektrischen Netzwerks, wobei die Tabellenmittel (34) geeignet sind zum Senden eines Signals (35), das anzeigend für die ideale Ende-der-Operationszeit in Beziehung zu der vorherbestimmten Information ist, an eine Timereinheit (36) zu senden.
  10. Steuervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Timereinheit (36) in Eingang empfängt:
    den Operationsbefehl (1), der asynchron in Beziehung zu dem elektrischen System ist;
    das Signal (35), welches anzeigend für die ideale Ende-der-Operationszeiten ist;
    ein Signal anzeigend für die nachfolgend vorhergesagten Nulldurchgänge oder Maxima;
    und an die Steuermittel (10) einen entsprechenden synchronen Startoperationsbefehl (37) senden, der verzögert ist in Beziehung auf den asynchronen Befehl (1) um eine Zeitperiode (50), die eine Funktion einer vorherbestimmten nominellen Operationszeit (51) und des Signals (35), das anzeigend für die ideale Ende-der-Operationszeiten ist, und des Signals, welches anzeigend für die nachfolgend vorhergesagten Nulldurchgänge oder Maxima ist, ist.
  11. Elektrisches Verteilungs- und/oder Übertragungsnetzwerk, umfassend eine Vielzahl von Trennschaltern, welche in einer Kaskadenanordnung installiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Trennschalter aus der Vielzahl eine Steuervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche umfasst, und dass das Öffnen/Schließen des wenigstens einen Trennschalters in einer Weise erfolgt, die koordiniert mit anderen übergeordneten oder nachfolgenden Trennschaltern ist, um die Öffnungs- oder Schließoperation zu unterbrechen oder umzukehren.
  12. Elektrische Schalteinrichtung für elektrische Verteilungs- und/oder Übertragungsnetzwerke, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Steuervorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 umfasst, und darin, dass der Betrag der abgegebenen Leistung während einer Öffnungs-/Schließoperation eine Funktion, Augenblick um Augenblick, des Restwegs der beweglichen Kontakte ist.
  13. Elektrische Schalteinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der einstellbare Aktuator auf den beweglichen Teil Kraft anwendet, welche Augenblick um Augenblick einstellbar ist, und in der Lage ist, den Betrag der Energie zu minimieren, welche in dem Anschlag in einer Schließoperation umgesetzt wird.
  14. Steuerverfahren für das Öffnen/Schließen von elektrischen Schalteinrichtungen (4), wie Trennschalter, Isolatoren, Kurzunterbrechern und ähnlichem, in einem elektrischen Versorgungs- und/oder Übertragungsnetzwerk, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Phasen umfasst:
    a) Senden eines Operationsbefehls (1) an eine Verarbeitungs- und Steuereinheit (100) der Schalteinrichtung (4);
    b) direktes oder indirektes Erfassen von Information (7) der Bewegung oder Geschwindigkeit oder Beschleunigung in Echtzeit der beweglichen Kontakte der Schalteinrichtung (4) und Senden eines Signals (14), welches anzeigend für das Bewegungsgesetz der beweglichen Kontakte ist;
    c) Vergleichen des Signals (14), das anzeigend für das Bewegungsgesetz der beweglichen Kontakte ist, mit einem Signal, welches anzeigend für ein vorherbestimmtes Bewegungsgesetz ist, und Senden eines entsprechenden Referenzsignals (16);
    d) Vergleichen des Referenzsignals (16) mit dem Signal (14), welches anzeigend für das Bewegungsgesetz der beweglichen Kontakte ist, und, in Beziehung auf diesen Vergleich, Senden eines Korrektursignals (18);
    e) Vergleichen des Korrektursignals (18) mit dem Referenzsignal (16) und, in Beziehung auf dieses Vergleichen, Senden eines zweiten Steuersignals (19);
    f) Modulieren des Flusses von Energie, welche an den Aktuator (2) mit einstellbarem Bewegungsgesetz bereitgestellt wird, in Beziehung auf das zweite Steuersignal (19), um die Kraft, die er auf das kinematische Kette-Schalteinrichtungssystem ausübt, anzupassen, um ein gewünschtes Bewegungsgesetz der beweglichen Kontakte zu erhalten;
    g) Senden eines ersten Steuersignals (3) an den Aktuator.
  15. Steuerverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass, die Phase a) umfasst:
    Erkennen der Strom- (30) und Spannungsphasen (31) des elektrischen Netzwerks;
    Vorhersagen der Nulldurchgänge und Maxima der Strom- und Spannungsphasen, nachfolgend zu den erkannten;
    Berechnen der Zeitperiode zwischen den erkannten und den vorhergesagten Nulldurchgängen und Maxima;
    Verarbeiten und Senden eines Operationsbefehls (37), um die Operation synchron mit dem elektrischen Netzwerk zu machen.
  16. Steuerverfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Phase des Verarbeitens und Sendens eines Operationsbefehls (37) um die Oparation synchron mit dem elektrischen Netzwerk zu machen umfasst:
    Erfassen eines Signals (35), welches anzeigend für die idealen Ende-der-Operationszeiten in Beziehung auf vorherbestimmte Information bzgl. des Zustands des Neutralleiters, der Art der Last und der Art des elektrischen Netzwerks ist;
    Senden des Operationsbefehls (37), verzögert in Beziehung auf einen asynchronen Befehl (1) um eine Zeitperiode (50), welche eine Funktion einer vorherbestimmten nominalen Operationszeit (51) ist, des Signals (35) anzeigend für die ideale Ende-der-Operationszeiten und von nachfolgenden vorhergesagten Nulldurchgängen oder Maxima.
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