EP1807852B1 - Überwachungsverfahren für eine durch relativ zueinander bewegbare kontaktstücke begrenzte trennstrecke eines elektrischen schaltgerätes sowie zugehörige vorrichtung zur ausführung des überwachungsverfahrens - Google Patents

Überwachungsverfahren für eine durch relativ zueinander bewegbare kontaktstücke begrenzte trennstrecke eines elektrischen schaltgerätes sowie zugehörige vorrichtung zur ausführung des überwachungsverfahrens Download PDF

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EP1807852B1
EP1807852B1 EP05797275A EP05797275A EP1807852B1 EP 1807852 B1 EP1807852 B1 EP 1807852B1 EP 05797275 A EP05797275 A EP 05797275A EP 05797275 A EP05797275 A EP 05797275A EP 1807852 B1 EP1807852 B1 EP 1807852B1
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EP
European Patent Office
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monitoring method
contact pieces
switching device
determined
insulating medium
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Wojciech Olszewski
Peter Schmidt
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Siemens AG
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Siemens AG
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Publication date
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    • H01H33/563—Gas reservoirs comprising means for monitoring the density of the insulating gas
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    • H01H9/168—Indicators for switching condition, e.g. "on" or "off" making use of an electromagnetic wave communication

Definitions

  • the invention relates to a monitoring method for a limited by relatively movable contact pieces separation distance of an electrical switching device, wherein a position of the contact pieces is determined to each other and the insulation resistance of an insulating medium located in the separation path is determined.
  • Another monitoring method and a device for carrying out the method is, for example, from the German utility model DE 91 13 015.8 known.
  • There is an electrical switching device whose separation distance is limited by two relatively movable contact pieces, disposed within a capsule housing. In the encapsulating a viewing window for observing the separation distance is arranged. About the viewing window observation of the relative movement between the contact pieces of the electrical switching device is possible.
  • a kinematic chain which serves to drive a movable switching contact piece, a switch position indicator and so outside of a capsule housing depict the switching position of the electrical switching device.
  • switch position display When using a switch position display can be done in case of malfunction in the kinematic chain a false display. For example, an open switching position can be displayed, although the separation distance is closed.
  • the monitoring of the contacts by visual inspection know the disadvantage that the position of the switching contact pieces itself, although it is directly visible, but no statement about the insulation resistance of the separation distance is possible.
  • the invention has for its object to provide a monitoring method by which a reliable monitoring and a secure release of a separation path of an electrical switching device is made possible.
  • the object is achieved in a monitoring method of the type mentioned in that in the presence of a predetermined distance of the contact pieces to each other and the presence of a predetermined distance associated with predetermined insulation resistance of the insulating medium, a release signal is generated by which the separation path is classified as located in the disconnected position becomes.
  • the insulation resistance of the insulating medium for example, the internal atmosphere of an enclosed system can be monitored.
  • parameters to be monitored for example, the temperature and / or the humidity of an insulating fluid can be used.
  • the monitoring method can be used in pressure-gas-insulated encapsulated medium or high-voltage switchgear, in particular in circuit breakers or earthing switches, as well as in other switching devices such as circuit breakers.
  • the predetermined distance of the contact pieces to each other can vary depending on the application of the switching device. So For example, it may be provided that one and the same switching device construction is used in different voltage levels. Accordingly, the strokes to be observed depending on the voltage level are variable, so that the distance of the switching contact pieces relative to each other can also be variably specified.
  • the predetermined insulation resistance of the insulating medium is adjusted.
  • the insulating medium is placed under an increased pressure, so that the insulation resistance to be maintained is increased while maintaining a constant distance.
  • the monitoring of the positions of the contact pieces with respect to one another can be limited to reaching end positions of the movable contact piece (s). This end position is then associated with a certain insulation resistance of the insulating medium and only when reaching the end positions and the presence of the end positions associated with minimal insulation resistance of the insulating release of the disconnected position, so that the separation section can be classified as located in the disconnected position.
  • the density of the insulating medium is determined to determine the insulation resistance.
  • insulating medium for example, fluids such as insulating gases (SF 6 , N 2 and mixtures, etc.) or insulating fluids such as oils can be used.
  • insulating gases SF 6 , N 2 and mixtures, etc.
  • insulating fluids such as oils
  • the pressure of the insulating medium is determined to determine the insulation resistance.
  • the pressure of the insulating medium for determining the insulation resistance can be used. Since the insulation resistance, for example, also depends on the fluctuations in the ambient temperature, the minimum pressure to be maintained may vary. Then appropriate conversion factors are to be used to determine the insulation resistance of the insulating medium. This is particularly necessary when it comes to outdoor switching devices whose separation sections are exposed to the atmospheric pressure, which varies depending on the weather.
  • the position of the contact pieces is determined by two mutually independent position detection devices.
  • Independently operating position detection devices ensure that an error signal can be emitted in the event of a fault of one of the position detection devices. If the information contents supplied by the position detection devices match, it can be assumed that a specific position of the contact pieces relative to one another is present. This ensures that in the case of a fault of one of the position detection devices either an error signal is emitted or a release of the separation distance can not take place. It can be provided be that the two position detecting devices monitor one and the same contact piece in its movement. This is particularly advantageous if one of the contact pieces is designed as a fixed contact piece and the other contact piece as a movable contact piece. If both contact pieces are movable, each of the position detection devices must each monitor each of the contact pieces.
  • auxiliary contacts the position of a movable contact piece is represented by auxiliary contacts.
  • auxiliary contacts which map the movement of a contact piece. This makes it possible, for example, to control indicator lights or to process the information in control devices.
  • auxiliary contacts makes it possible to easily retrofit existing switch designs with a monitoring method according to the invention.
  • an optical sensor in particular a camera, in whose detection range the movable contact piece is arranged, is used.
  • a camera allows to obtain a real image of the switching contacts.
  • the state of the switching contacts can also be monitored.
  • optical sensors for example, photoelectric sensors or the like can be used, which registers the progress of a switching movement, for example, arranged on the switching contact markings.
  • an identification feature of the switching device is assigned at least one size to be determined in order to unambiguously assign the enable signal to a specific switching device.
  • an identification feature of the switching device By assigning an identification feature of the switching device to be determined size of the information about a state is additionally associated with a location information. This allows further processing of the state information together with the location information. As a result, it is unlikely that there will be any confusion or interchanging of individual information during processing.
  • a simple possibility of assigning an identification feature to a variable to be determined is the use of a camera for monitoring the movement of a movable contact piece.
  • a coding for example a color code, an alphanumeric code, a barcode, etc. may be arranged, which allows an association of monitored switching movement and switching device.
  • the position of a movable contact piece can be determined automatically, on the other hand, the information about the location of the monitored contact piece can be filtered out of the image. If now the further information on the insulation resistance or information of another alternative possibility of position monitoring is linked, the derived enable signal can also be assigned a specific switching device.
  • the object of the invention is a reliable device for monitoring specify a limited by relatively movable contact pieces separation distance of an electrical switching device.
  • a reliable simple monitoring device provides that the contact pieces are assigned a first and a second position monitoring device which operate independently of one another and a density sensor detects the density of an insulating medium located in the separation path, wherein a processing device of the first and the second position monitoring device and the density sensor determined quantities processed and from the processing means an enable signal can be generated.
  • the independently operating position monitoring devices give a great deal of security that the existing position of the contact pieces is displayed correctly. It is particularly advantageous if position monitoring devices are used, which operate on the one hand independently of each other and work on the other according to different principles. Thus, for example, a method based on an optical detection and another method based on a mechanical detection of the switching state.
  • a density sensor in particular a temperature-compensated density sensor can be used. Due to the temperature compensation, the density of the insulating medium can be monitored independently of external influences such as current heat effects or heat radiation.
  • the location of the arrangement of the density sensor can be chosen relatively freely, as set within the encapsulating a uniform distribution of the insulating medium.
  • the information output by the position monitoring devices or by the density sensor can be processed automatically and a release signal can be generated.
  • certain limit values are stored within the processing device, which are compared with the values supplied by the position monitoring devices or by the density sensor and an enable signal is generated only when certain minimum requirements are met.
  • the first position monitoring device is an optical sensor, in particular a camera, in whose detection range at least one movable contact piece is arranged.
  • optical sensor in particular by means of a camera, areas located far away from the touch can be monitored. This does not interfere with the insulation and the insulation resistance is not changed. Therefore, such position monitoring devices can be retrofitted to existing switching devices. For this purpose, only a suitable arrangement option for the optics is necessary.
  • a coding for identifying the switching device is arranged in the detection range of the optical sensor.
  • a coding such as a bar code, an alphanumeric code, a color code or the like.
  • This code can additional information, for example, which switching device it is, the location of the switching device, the time of the last maintenance, etc. are removed.
  • This coding makes it possible to unambiguously assign the information determined by the optical sensor to a specific switching device. As a result, the quantities to be determined during processing continue to be distinguishable. Confusions are avoided.
  • Figure shows a section through an electrical switching device with a drive device and monitoring devices.
  • the figure shows a section through an electrical switching device, which is arranged within a capsule housing 1.
  • the electrical switching device has an isolating distance 2, which is limited by relatively movable contact pieces.
  • the relatively movable contact pieces comprise a first movable contact piece 3 and a second non-stationary contact piece 4.
  • the movable contact piece 3 is displaceable by means of a drive device 5.
  • the drive device 5 is connected to the first movable contact piece 3 via a kinematic chain 6.
  • the kinematic chain 6 engages gas-tightly through the encapsulating housing 1.
  • a gas-tight implementation here offers a sealed rotatable shaft.
  • the kinematic chain 6 is shown only schematically.
  • the movement of kinematic Chain 6 is represented by an auxiliary contact 7.
  • the auxiliary contact 7 can be configured such that a continuous delivery of information about the movement of the drive means 5 or kinematic chain 6 or the movable contact piece 3 can be issued or that the auxiliary contacts 7 only work in the manner of Endlagenüberwachungs observed.
  • the auxiliary contact 7 thus represents a first position monitoring device for the position of the contact pieces 2, 3 to one another.
  • an optical sensor in the form of a camera 8 is integrated into the encapsulating housing 1.
  • the separation distance 2 is arranged so that a movement of the movable contact piece 3 and thus a monitoring of the position of the contact pieces 3 and 4 to each other is possible.
  • a coding 10 is arranged in the detection range of the camera 8.
  • the coding 10 in the present case is an alphanumeric coding and designates the electrical switching device.
  • the interior of the encapsulating housing 1 is monitored by a density sensor 9.
  • the interior of the encapsulating housing 1 is filled with an insulating gas under elevated pressure. The insulating gas spreads on all sides within the encapsulating housing 1 and also flows through the isolating section 2.
  • the information output of the auxiliary contact 7 acting as the first position monitoring device and the camera 8 and the density sensor 9 acting as the second position monitoring device are fed into a processing device 11. Prescribed limit values are stored in the processing device 11. Furthermore, a corresponding logical combination of the auxiliary contacts 7 of the camera 8 and the density sensor 9 is deposited. All information from the auxiliary contact 7 of the camera 8, the Density sensor 9 are linked by an AND operation, that is, only in the presence of a positive signal of the auxiliary contact 7, a presence of a positive signal from the camera 8 and a positive signal from the density sensor 9 is output from the processing means an enable signal 12 , The release signal 12 can for example be displayed accordingly or processed in other facilities.
  • positive information means both the auxiliary contact 7 and the camera image of the camera 8 signalize the presence of an opened separation point.
  • the density sensor 9 signals the presence of a minimum density of the insulating medium in the separation section 2. It can be provided that the monitoring of the separation section 2 takes place only in the end positions of the movable contact piece 3. However, it can also be provided that a continuous monitoring of the progress of a relative movement is monitored. Continuous monitoring offers the advantage that, for example, variable distances as well as variable minimum densities for different voltage levels can be stored in the processing device 11, so that the monitoring device and the monitoring method can be used universally in different voltage levels.
  • the processing device 11 is used for monitoring a plurality of contact pieces of a single or a plurality of different electrical switching devices.
  • the contact pieces can be arranged within a common encapsulating housing or in different encapsulating housings with different gas spaces.
  • monitoring devices such as position monitoring devices or density sensors can also be used multiple times. For example, a camera can monitor several contact pieces in their positions relative to one another.

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  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Abstract

Eine Trennstrecke (2) eines elektrischen Schaltgerätes ist durch zwei relativ zueinander bewegbare Kontaktstücke (3, 4) begrenzt. Die relative Position der Kontaktstücke (3, 4) wird durch eine erste Positionsüberwachungseinrichtung (7) sowie durch eine zweite Positionsüberwachungseinrichtung (8) erfasst. Zusätzlich wird die Isolationsfestigkeit eines im Bereich der Trennstrecke (2) befindlichen Isoliermediums ermittelt. Bei dem Vorliegen einer bestimmten Relativposition der Kontaktstücke (3, 4) sowie eines zu der Relativposition zugehörigen Isolationsfestigkeit des Isoliermediums wird ein Freigabesignal (12) erzeugt, welches die Trennstrecke (2) als in Trennstellung befindlich einstuft.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Überwachungsverfahren für eine durch relativ zueinander bewegbare Kontaktstücke begrenzte Trennstrecke eines elektrischen Schaltgerätes, wobei eine Position der Kontaktstücke zueinander ermittelt wird und die Isolationsfestigkeit eines in der Trennstrecke befindlichen Isoliermediums ermittelt wird.
  • Aus der EP 0 338 374 A2 ist bekannt, Drucksensoren, Temperatursensoren und Stellungsmelder zur Steuerung einer Antriebseinrichtung eines Mittel- oder Hochspannungsschaltgerätes zu verwenden.
  • Ein weiteres Überwachungsverfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 91 13 015.8 bekannt. Dort ist ein elektrisches Schaltgerät, dessen Trennstrecke durch zwei relativ zueinander bewegbare Kontaktstücke begrenzt ist, innerhalb eines Kapselungsgehäuses angeordnet. In dem Kapselungsgehäuse ist ein Sichtfenster zur Beobachtung der Trennstrecke angeordnet. Über das Sichtfenster ist eine Beobachtung der Relativbewegung zwischen den Kontaktstücken des elektrischen Schaltgerätes ermöglicht.
  • Darüber hinaus ist bekannt, an einer kinematischen Kette, die dem Antrieb eines bewegbaren Schaltkontaktstückes dient, eine Schaltstellungsanzeige anzuordnen und so außerhalb eines Kapselungsgehäuses die Schaltstellung des elektrischen Schaltgerätes abzubilden.
  • Bei der Verwendung einer Schaltstellungsanzeige kann bei einer Störung in der kinematischen Kette eine Fehlanzeige erfolgen. Beispielsweise kann eine geöffnete Schaltstellung angezeigt werden, obwohl die Trennstrecke geschlossen ist. Die Überwachung der Kontaktstücke durch in Augenscheinnahme weißt den Nachteil auf, dass die Position der Schaltkontaktstücke selbst zwar direkt einsehbar ist, jedoch keine Aussage über die Isolationsfestigkeit der Trennstrecke möglich ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Überwachungsverfahren anzugeben, durch welches eine zuverlässige Überwachung und eine gesicherte Freigabe einer Trennstrecke eines elektrischen Schaltgerätes ermöglicht wird.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Überwachungsverfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass bei dem Vorhandensein eines vorgegebenen Abstandes der Kontaktstücke zueinander und dem Vorhandensein einer dem vorgegebenen Abstand zugehörigen vorgegebenen Isolationsfestigkeit des Isoliermediums ein Freigabesignal erzeugt wird, durch welches die Trennstrecke als in Trennstellung befindlich eingestuft wird.
  • Durch eine Verknüpfung der Position der Kontaktstücke zueinander sowie einer Ermittlung der Isolationsfestigkeit eines in der Trennstrecke befindlichen Isoliermediums ist eine Zuverlässige Aussage über die Wirksamkeit der Trennstrecke gegeben. Dies ist insbesondere dann nötig, wenn verlässliche Aussagen über das Vorhandensein von Trennbedingungen benötigt werden. Dies ist beispielsweise bei Service- und Wartungsarbeiten an Schaltanlagen für den notwendigen Personenschutz von großer Wichtigkeit. Aber auch für den Anlagenschutz selbst ist das Einhalten von Trennbedingungen von großer Bedeutung, um das Auftreten von Störlichtbögen und die damit verbundenen Beschädigungen an Anlagenteilen wie Kontaktstücken oder Gehäusebaugruppen zu verhindern. Erst durch die Überwachung der Isolationsfestigkeit des Isoliermediums in der Trennstrecke werden die Nachteile der bisher lediglich auf das Vorhandensein einer bestimmten Lage bewegbarer Kontaktstücke gestützten Aussage über das Einhalten von Trennbedingungen überwunden. Beispielsweise kann bei einem Verlust von Isoliergas aus einem Kapselungsgehäuse einer gasisolierten Schaltanlage trotz des Erreichens der Ausschaltpositionen der relativ zueinander bewegbaren Kontaktstücke noch keine ausreichende Überschlagsfestigkeit der Trennstrecke garantiert werden. Zur Ermittlung der Isolationsfestigkeit des Isoliermediums kann beispielsweise die Innenatmosphäre einer gekapselten Anlage überwacht werden. Als zu überwachende Parameter sind beispielsweise die Temperatur oder/und die Feuchte eines Isolierfluides nutzbar. Mit den bisherigen Verfahren, die auf die bloße Schaltstellungsüberwachung zurückgreifen, konnte ein solcher Fehler nicht berücksichtigt werden. Durch das erfindungsgemäße Überwachungsverfahren mit einer Verknüpfung der dielektrischen Eigenschaften des Isoliermediums und der Lage der Kontaktstücke zueinander, ist die Überwachung einer mechanischen und dielektrischen Trennung zwischen den Kontaktstücken gewährleistet. Das Überwachungsverfahren kann in druckgasisolierten gekapselten Mittel- oder Hochspannungsschaltanlagen, insbesondere bei Trennschaltern oder Erdungsschaltern sowie bei anderen Schalteinrichtungen wie Leistungsschaltern, eingesetzt werden. Der vorgegebene Abstand der Kontaktstücke zueinander kann je nach Einsatzgebiet des Schaltgerätes variieren. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein und dieselbe Schaltgeräte-Konstruktion in unterschiedlichen Spannungsebenen Verwendung findet. Dementsprechend sind die je nach Spannungsebene einzuhaltenden Schlagweiten variabel, so dass der Abstand der Schaltkontaktstücke relativ zueinander ebenfalls variabel vorgegeben sein kann. Dementsprechend ist die vorgegebene Isolationsfestigkeit des Isoliermediums anzupassen. So kann es beispielsweise auch vorgesehen sein, dass zur Ertüchtigung eines Schaltgerätes auf eine höhere Spannungsebene das Isoliermedium unter einen erhöhten Druck gesetzt wird, so dass die einzuhaltende Isolationsfestigkeit bei einem unverändert bleibenden Abstand erhöht wird.
  • In einem einfachen Fall kann die Überwachung der Positionen der Kontaktstücke zueinander auf das Erreichen von Endlagen des oder der bewegbaren Kontaktstücke begrenzt werden. Dieser Endlage ist dann eine bestimmte Isolationsfestigkeit des Isoliermediums zugeordnet und erst bei Erreichen der Endlagen und dem Vorhandensein einer den Endlagen zugeordneten minimalen Isolationsfestigkeit des Isoliermediums erfolgt eine Freigabe der Trennstellung, so dass die Trennstrecke als in Trennstellung befindlich eingestuft werden kann.
  • Vorteilhaft kann weiterhin vorgesehen sein, dass zur Bestimmung der Isolationsfestigkeit die Dichte des Isoliermediums ermittelt wird.
  • Eine Überwachung der Dichte ermöglicht, unabhängig von äußeren Schwankungen, wie beispielsweise Temperaturschwankungen, die Isolationsfestigkeit des Isoliermediums zu bestimmen. Als Isoliermedium sind beispielsweise Fluide wie Isoliergase (SF6, N2 sowie Gemische usw.) oder auch Isolierflüssigkeiten wie Öle verwendbar.
  • Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass zur Bestimmung der Isolationsfestigkeit der Druck des Isoliermediums ermittelt wird.
  • Unter bestimmten Voraussetzungen, beispielsweise dem Vorliegen von konstanten Umgebungstemperaturen bzw. von Schaltgeräten die von einem Isoliermedium umgeben sind, welches unter erhöhtem Druck steht, kann auch der Druck des Isoliermediums zur Bestimmung der Isolationsfestigkeit Verwendung finden. Da die Isolationsfestigkeit beispielsweise auch von den Schwankungen der Umgebungstemperatur abhängig ist, kann der einzuhaltende Minimaldruck schwanken. Dann sind entsprechende Umrechungsfaktoren zur Bestimmung der Isolationsfestigkeit des Isoliermediums hinzuzuziehen. Dies ist insbesondere dann nötig, wenn es sich um Freiluftschaltgeräte handelt, deren Trennstrecken dem atmosphärischen Druck ausgesetzt sind, der je nach Witterungslage schwankt.
  • Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Position der Kontaktstücke zueinander von zwei unabhängig voneinander arbeitenden Positionserfassungseinrichtungen ermittelt wird.
  • Unabhängig voneinander arbeitende Positionserfassungseinrichtungen stellen sicher, dass bei einem Fehler einer der Positionserfassungseinrichtungen ein Störsignal abgegeben werden kann. Bei einem Übereinstimmen der von den Positionserfassungseinrichtungen gelieferten Informationsgehalte kann von dem Vorliegen einer bestimmten Position der Kontaktstücke zueinander ausgegangen werden. Damit ist sichergestellt, dass bei einem Fehler einer der Positionserfassungseinrichtungen entweder ein Fehlersignal abgegeben wird oder eine Freigabe der Trennstrecke nicht erfolgen kann. Dabei kann vorgesehen sein, dass die zwei Positionserfassungseinrichtungen ein und dasselbe Kontaktstück in seiner Bewegung überwachen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eines der Kontaktstücke als feststehendes Kontaktstück und das andere Kontaktstück als bewegbares Kontaktstück ausgeführt ist. Sollten beide Kontaktstücke bewegbar sein, so muss jede der Positionserfassungseinrichtungen jeweils jedes der Kontaktstücke überwachen.
  • Es kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Position eines bewegbaren Kontaktstückes durch Hilfskontakte abgebildet wird.
  • Wie eingangs erwähnt, ist es üblich, elektrische Schaltgeräte mit Hilfskontakten auszurüsten, welche die Bewegung eines Kontaktstückes abbilden. Dadurch ist es möglich, beispielsweise Meldeleuchten anzusteuern oder die Information in Leiteinrichtungen zu verarbeiten. Die Nutzung von Hilfskontakten gestattet es, bestehende Schalterkonstruktionen mit einem erfindungsgemäßen Überwachungsverfahren einfach nachzurüsten.
  • Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass zum Erfassen der Position eines bewegbaren Kontaktstückes ein optischer Sensor, insbesondere eine Kamera, in dessen Erfassungsbereich das bewegbare Kontaktstück angeordnet ist, verwendet wird.
  • Der Einsatz einer Kamera ermöglicht ein reales Abbild der Schaltkontakte zu erlangen. Dabei kann neben der Erfassung der Position auch der Zustand der Schaltkontakte überwacht werden. Als weitere optische Sensoren sind beispielsweise Lichtschranken oder ähnliches einsetzbar, die das Voranschreiten einer Schaltbewegung beispielsweise über am Schaltkontakt angeordnete Markierungen registriert. Vorteilhafterweise kann weiter vorgesehen sein, dass ein Identifikationsmerkmal des Schaltgerätes zumindest einer zu ermittelnden Größe zugeordnet ist, um das Freigabesignal eindeutig einem bestimmten Schaltgerät zuzuordnen.
  • Durch das Zuordnen eines Identifikationsmerkmales des Schaltgerätes zu einer zu ermittelnden Größe ist der Information über einen Zustand zusätzlich eine Ortsinformation zugeordnet. Dies gestattet ein Weiterverarbeiten der Zustandsinformation gemeinsam mit der Ortsinformation. Dadurch ist es unwahrscheinlich, dass während der Verarbeitung eine Verwechselung oder Vertauschung einzelner Informationen stattfindet. Eine einfache Möglichkeit des Zuordnens eines Identifikationsmerkmales zu einer zu ermittelnden Größe ist die Nutzung einer Kamera zur Überwachung der Bewegung eines bewegbaren Kontaktstückes. Zusätzlich kann in dem Erfassungsbereich der Kamera eine Codierung, beispielsweise ein Farbcode, ein alphanumerischer Code, ein Barcode usw. angeordnet sein, der eine Zuordnung von überwachter Schaltbewegung und Schaltgerät ermöglicht. Bei einer elektronischen Datenverarbeitung der aufgenommenen Kamerabilder kann so zum einen die Position eines bewegbaren Kontaktstückes automatisch ermittelt werden, zum anderen kann aus dem Bild die Information über den Ort des überwachten Kontaktstückes herausgefiltert werden. Werden nunmehr noch die weiteren Informationen zur Isolationsfestigkeit bzw. Informationen einer weiteren alternativen Möglichkeit der Positionsüberwachung verknüpft, so kann dem daraus abgeleiteten Freigabesignal auch ein bestimmtes Schaltgerät zugeordnet werden.
  • Neben der Angabe eines Überwachungsverfahrens ist es Aufgabe der Erfindung eine zuverlässige Vorrichtung zur Überwachung einer durch relativ zueinander bewegbare Kontaktstücke begrenzten Trennstrecke eines elektrischen Schaltgerätes anzugeben. Eine zuverlässige einfache Vorrichtung zur Überwachung sieht erfindungsgemäß vor, dass den Kontaktstücken eine erste und eine zweite Positionsüberwachungseinrichtung zugeordnet sind, welche unabhängig voneinander arbeiten und ein Dichtesensor die Dichte eines in der Trennstrecke befindlichen Isoliermediums erfasst, wobei eine Verarbeitungseinrichtung die von der ersten und der zweiten Positionsüberwachungseinrichtung und dem Dichtesensor ermittelten Größen verarbeitet und von der Verarbeitungseinrichtung ein Freigabesignal erzeugbar ist.
  • Die unabhängig voneinander arbeitenden Positionsüberwachungseinrichtungen geben ein großes Maß an Sicherheit, dass die vorhandene Position der Kontaktstücke korrekt abgebildet wird. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn Positionsüberwachungseinrichtungen zum Einsatz kommen, welche zum einen unabhängig voneinander arbeiten und zum anderen nach unterschiedlichen Prinzipien arbeiten. So kann beispielsweise ein Verfahren auf einer optische Erfassung und ein anderes Verfahren auf einer mechanischen Erfassung des Schaltzustandes beruhen. Bei der Verwendung eines Dichtesensors kann insbesondere ein temperaturkompensierter Dichtesensor zum Einsatz gelangen. Durch die Temperaturkompensation kann unabhängig von äußeren Einflüssen wie Stromwärmeeffekten oder Wärmeeinstrahlung die Dichte des Isoliermediums überwacht werden. Insbesondere bei einer Anordnung des Isoliermediums innerhalb eines Kapselungsgehäuses kann dabei der Ort der Anordnung des Dichtesensors relativ frei gewählt werden, da sich innerhalb des Kapselungsgehäuses eine gleichmäßige Verteilung des Isoliermediums einstellt.
  • Durch den Einsatz einer Verarbeitungseinrichtung können die von den Positionsüberwachungseinrichtungen bzw. von dem Dichtesensor abgegebenen Informationen automatisiert verarbeitet werden und ein Freigabesignal erzeugt werden. Dazu kann vorgesehen sein, dass innerhalb der Verarbeitungseinrichtung bestimmte Grenzwerte hinterlegt sind, die mit den von den Positionsüberwachungseinrichtungen bzw. von dem Dichtesensor gelieferten Werten verglichen werden und ein Freigabesignal erst dann erzeugt wird, wenn bestimmte Mindestanforderungen erfüllt sind.
  • Vorteilhafterweise kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die erste Positionsüberwachungseinrichtung ein optischer Sensor, insbesondere eine Kamera, ist, in dessen Erfassungsbereich zumindest ein bewegbares Kontaktstück angeordnet ist.
  • Mittels eines optischen Sensors, insbesondere mittels einer Kamera, können berührungslos weit entfernt liegende Bereiche überwacht werden. Dabei wird nicht in das Isoliermedium eingegriffen und die Isolationsfestigkeit wird nicht verändert. Daher können derartige Positionsüberwachungseinrichtungen an bestehenden Schaltgeräten nachgerüstet werden. Dazu ist lediglich eine geeignete Anordnungsmöglichkeit für die Optik nötig.
  • Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass im Erfassungsbereich des optischen Sensors eine Codierung zum Identifizieren des Schaltgerätes angeordnet ist.
  • In dem Erfassungsbereich kann man leicht eine Codierung, wie beispielsweise einen Barcode, einen alphanumerischen Code, einen Farbcode oder ähnliches anordnen. Diesem Code können Zusatzinformationen, beispielsweise um welches Schaltgerät es sich handelt, der Ort des Schaltgerätes, der Zeitpunkt der letzten Wartung usw. entnommen werden. Diese Codierung gestattet es, die von der dem optischen Sensor ermittelten Informationen eindeutig einem bestimmten Schaltgerät zuzuordnen. Dadurch sind die zu ermittelnden Größen während der Verarbeitung auch weiterhin unterscheidbar. Verwechselungen sind so vermieden.
  • Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und in einer Figur schematisch gezeigt.
    • Dabei zeigt die
  • Figur einen Schnitt durch ein elektrisches Schaltgerät mit einer Antriebseinrichtung und Überwachungseinrichtungen.
  • Die Figur zeigt einen Schnitt durch ein elektrisches Schaltgerät, welches innerhalb eines Kapselungsgehäuses 1 angeordnet ist. Das elektrische Schaltgerät weist eine Trennstrecke 2 auf, welche durch relativ zueinander bewegbare Kontaktstücke begrenzt ist. Die relativ zueinander bewegbaren Kontaktstücke umfassen ein erstes bewegbares Kontaktstück 3 und ein zweites ortsunveränderliches Kontaktstück 4. Das bewegbare Kontaktstück 3 ist mittels einer Antriebseinrichtung 5 verschiebbar. Dadurch sind das erste und das zweite Kontaktstück 3, 4 relativ zueinander bewegbar. Die Antriebseinrichtung 5 ist mit dem ersten bewegbaren Kontaktstück 3 über eine kinematische Kette 6 verbunden. Die kinematische Kette 6 greift durch das Kapselungsgehäuse 1 gasdicht hindurch. Als gasdichte Durchführung bietet sich hierbei eine abgedichtete drehbare Welle an. In der Figur ist die kinematische Kette 6 lediglich schematisch dargestellt. Die Bewegung der kinematischen Kette 6 wird von einem Hilfskontakt 7 abgebildet. Mittels des Hilfskontaktes 7 ist so eine Aussage über die Position des bewegbaren Kontaktstückes 3 ermöglicht. Dabei kann der Hilfskontakt 7 derart ausgestaltet sein, dass eine kontinuierliche Informationsabgabe über die Bewegung der Antriebseinrichtung 5 bzw. kinematischen Kette 6 bzw. des bewegbaren Kontaktstückes 3 abgebbar ist oder dass die Hilfskontakte 7 lediglich nach Art einer Endlagenüberwachungseinrichtung arbeiten. Der Hilfskontakt 7 stellt somit eine erste Positionsüberwachungseinrichtung für die Position der Kontaktstücke 2, 3 zueinander dar. Weiterhin ist ein optischer Sensor in Form einer Kamera 8 in das Kapselungsgehäuse 1 integriert. Im Erfassungsbereich der Kamera ist die Trennstrecke 2 angeordnet, so dass eine Bewegung des bewegbaren Kontaktstückes 3 und damit eine Überwachung der Position der Kontaktstücke 3 und 4 zueinander ermöglicht ist. Zusätzlich ist im Erfassungsbereich der Kamera 8 eine Codierung 10 angeordnet. Die Codierung 10 ist im vorliegenden Fall eine alphanumerische Codierung und bezeichnet das elektrische Schaltgerät. Weiterhin wird das Innere des Kapselungsgehäuses 1 von einem Dichtesensor 9 überwacht. Das Innere des Kapselungsgehäuses 1 ist mit einem unter erhöhtem Druck stehenden Isoliergas befüllt. Das Isoliergas breitet sich innerhalb des Kapselungsgehäuses 1 allseitig aus und durchflutet auch die Trennstrecke 2. Die abgegebenen Informationen des als erste Positionsüberwachungseinrichtung wirkenden Hilfskontaktes 7 sowie der als zweite Positionsüberwachungseinrichtung wirkenden Kamera 8 sowie des Dichtesensors 9 werden in eine Verarbeitungseinrichtung 11 eingespeist. In der Verarbeitungseinrichtung 11 sind vorgegebene Grenzwerte hinterlegt. Weiterhin ist eine entsprechende logische Verknüpfung der Hilfskontakte 7 der Kamera 8 sowie des Dichtesensors 9 hinterlegt. Sämtliche Informationen von dem Hilfskontakt7 der Kamera 8, dem Dichtesensor 9 sind durch eine UND-Verknüpfung miteinander verknüpft, das heißt, nur bei dem Vorliegen eines positiven Signals des Hilfskontaktes 7, eines Vorliegens eines positiven Signals von der Kamera 8 sowie eines positiven Signals von dem Dichtesensor 9 wird von der Verarbeitungseinrichtung ein Freigabesignal 12 abgegeben. Das Freigabesignal 12 kann beispielsweise entsprechend zur Anzeige gebracht oder in weiteren Einrichtungen verarbeitet werden. Positive Informationen bedeuten im vorliegenden Falle sowohl der Hilfskontakt 7 als auch das Kamerabild der Kamera 8 signalisieren das Vorhandensein einer geöffneten Trennstelle. Zusätzlich signalisiert der Dichtesensor 9 das Vorhandensein einer minimalen Dichte des Isoliermediums in der Trennstrecke 2. Es kann vorgesehen sein, dass die Überwachung der Trennstrecke 2 jeweils nur in den Endlagen des bewegbaren Kontaktstückes 3 erfolgt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass eine kontinuierliche Überwachung des Fortschreitens einer Relativbewegung überwacht wird. Ein kontinuierliches Überwachen bietet den Vorteil, dass beispielsweise variable Abstände sowie variable Mindestdichten für verschiedene Spannungsebenen in der Verarbeitungseinrichtung 11 hinterlegt sein können, so dass die Überwachungseinrichtung sowie das Überwachungsverfahren universell in verschiedenen Spannungsebenen Einsatz finden kann.
  • Bei einer Verknüpfung der Lage der Kontaktstücke 3, 4 zueinander sowie einer Codierung 10 wird der Information über den Zustand der Trennstrecke 2 eine Information über das Schaltgerät hinzugefügt. Dadurch ist ein Vertauschen von Informationen verschiedener Schaltgeräte leicht festzustellen. Bei dem Zusammenführen der weiteren Informationen von dem Dichtesensor 9 und dem Hilfskontakt 7 kann so dem gegebenenfalls abzugebenden Freigabesignal 12 eine eindeutige Codierung hinzugefügt werden, für welches Schaltgerät dieses Freigabesignal erzeugt wurde. Dadurch wird die Zuverlässigkeit des Überwachungsverfahrens zusätzlich erhöht.
  • Es kann weiter vorgesehen sein, dass die Verarbeitungseinrichtung 11 zur Überwachung mehrerer Kontaktstücke eines einzigen oder mehrerer verschiedener elektrischer Schaltgeräte verwendet wird. Die Kontaktstücke können dabei innerhalb eines gemeinsamen Kapselungsgehäuses oder in verschiedenen Kapselungsgehäusen mit verschiedenen Gasräumen angeordnet sein. Bei solchen Kombinationen können weiterhin Überwachungseinrichtungen wie Positionsüberwachungseinrichtungen oder Dichtesensoren mehrfach genutzt werden. So kann eine Kamera beispielsweise mehrere Kontaktstücke in ihren Positionen zueinander überwachen.
  • Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn zusätzlich Verriegelungsbedingungen verschiedener Schaltgeräte zueinander ebenfalls bei der Verarbeitung der Daten in der Verarbeitungseinrichtung berücksichtigt werden.

Claims (7)

  1. Überwachungsverfahren für eine durch relativ zueinander bewegbare Kontaktstücke (3, 4) begrenzte Trennstrecke (2) eines elektrischen Schaltgerätes, wobei
    eine Position der Kontaktstücke (3, 4) zueinander ermittelt wird und die Isolationsfestigkeit eines in der Trennstrecke (2) befindlichen Isoliermediums ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Vorhandensein eines vorgegebenen Abstandes der Kontaktstücke (3, 4) zueinander und dem Vorhandensein einer dem vorgegebenen Abstand zugehörigen vorgegebenen Isolationsfestigkeit des Isoliermediums ein Freigabesignal (12) erzeugt wird, durch welches die Trennstrecke (2) als in Trennstellung befindlich eingestuft wird.
  2. Überwachungsverfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Isolationsfestigkeit die Dichte des Isoliermediums ermittelt wird.
  3. Überwachungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Isolationsfestigkeit der Druck des Isoliermediums ermittelt wird.
  4. Überwachungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Kontaktstücke (3, 4) zueinander von zwei unabhängig voneinander arbeitenden Positionserfassungseinrichtungen (7, 8) ermittelt wird.
  5. Überwachungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Position eines bewegbaren Kontaktstückes durch Hilfskontakte (7) abgebildet wird.
  6. Überwachungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass zum Erfassen der Position eines bewegbaren Kontaktstückes (3) ein optischer Sensor, insbesondere eine Kamera (8), in dessen Erfassungsbereich das bewegbare Kontaktstück (3) angeordnet ist, verwendet wird.
  7. Überwachungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Identifikationsmerkmal (10) des Schaltgerätes zumindest einer zu ermittelnden Größe zugeordnet ist, um das Freigabesignal (12) eindeutig einem bestimmten Schaltgerät zuzuordnen.
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