EP3830589A1 - Contact monitoring unit for a safety-critical triggering apparatus of a switching device - Google Patents

Contact monitoring unit for a safety-critical triggering apparatus of a switching device

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EP3830589A1
EP3830589A1 EP19778820.1A EP19778820A EP3830589A1 EP 3830589 A1 EP3830589 A1 EP 3830589A1 EP 19778820 A EP19778820 A EP 19778820A EP 3830589 A1 EP3830589 A1 EP 3830589A1
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EP
European Patent Office
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contact monitoring
monitoring device
triggering
switching
redundant electrical
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19778820.1A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Maier
Uwe Weiss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP3830589A1 publication Critical patent/EP3830589A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/54—Testing for continuity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/66—Testing of connections, e.g. of plugs or non-disconnectable joints
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/05—Details with means for increasing reliability, e.g. redundancy arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/002—Monitoring or fail-safe circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/123—Automatic release mechanisms with or without manual release using a solid-state trip unit

Definitions

  • the invention relates to a contact monitoring device for a safety-critical triggering device
  • Switchgear with a circuit diagram arranged on a first switching carrier medium for a triggering device and triggering electronics arranged on a second switching carrier medium as well as a method for monitoring this safety-critical triggering device of a switching device.
  • this object is achieved by a contact monitoring device for a safety-critical Auslettesvor direction of a switching device with a trigger device arranged on a first switching medium and a release electronics arranged on a second switching medium.
  • the invention is characterized in that the contact monitoring device has redundant electrical connections which are monitored in such a way that the failure of a redundant electrical connection is already known.
  • the invention is based on a redundant design of the electrical connections.
  • the connection is monitored so that the failure of a redundant connection is already recognized. This can either give a warning that the device needs to be replaced, or it can be triggered immediately via the remaining redundant connection.
  • the essence of the invention is monitoring the redundant connections with the possibility of detecting the failure of a single connection.
  • the release electronics and the magnetic release are not arranged on a structural unit, ie printed circuit board or switch carrier medium, but are coupled via a cable / plug / solder connection.
  • a transistor is driven so that a current flows through the magnetic release and unlocks it. If this connection is broken, can no longer trigger the switching device, which triggers a safety-critical state.
  • connection between the switch carrier media can be set up redundantly by using several cables for the connection via several plug contacts / solder connections. The failure of a single cable / contact then does not affect the function. Nevertheless, the connection must be monitored, as otherwise the individual failure can go unnoticed for a long time and ultimately lead to the failure of the device if another connection fails.
  • a transistor which normally drives the current to trigger the magnetic release is only activated with a short pulse which is not sufficient to trigger the unlocking of the magnetic release.
  • this short pulse is sufficient to lead to a current flow, the course of which depends on the total impedance of the current circuit.
  • This total impedance is formed in addition to the inductance and the resistance of the magnetic release by series resistors. If a connector or cable fails, the total impedance will increase and the current will be slightly smaller.
  • the current is measured and fed to a comparator or an analog-to-digital converter (ADC), for example, for evaluation.
  • ADC analog-to-digital converter
  • the resistors can also be omitted.
  • a capacitance can be connected in parallel to the magnetic release. The current will then rise rapidly, but will flow almost exclusively through this capacity and will not trigger the magnetic trigger.
  • the impedance of the magnetic release itself can also be monitored.
  • the behavior described can be observed in the simulation. With a suitable choice of a comparator threshold, the changed behavior can be registered. Such a comparator is included in many microcontrollers, so that no additional effort arises apart from the series resistors. If the electrical connections have a sufficiently high impedance, these can also be dispensed with.
  • a continuation of this concept according to the invention can consist in the fact that the trigger electronics on the second switching carrier medium have at least one transistor, which can be controlled via a short electrical pulse, which is not sufficient to implement the release of the trigger device.
  • the trigger electronics on the second switching carrier medium have a plurality of series resistors which are electrically connected to the transistor.
  • the total impedance of the tripping electronics is formed by the inductance, the resistance in the tripping device and the plurality of series resistors.
  • a continuation of this concept according to the invention may consist in the failure of a redundant electrical connection being characterized by an increase in the overall impedance or a reduction in the current flow.
  • a special embodiment shows that if a redundant electrical connection fails, the current flow is measured and fed to a comparator or an analog-digital converter (ADC) for evaluation.
  • ADC analog-digital converter
  • the plurality of series resistors is replaced by a suitable line if the impedance is sufficient.
  • a continuation of this concept according to the invention can consist in the fact that a capacitance is connected in parallel to the trigger device on the first switching medium, so that a short electrical pulse is sufficient to obtain an evaluable current.
  • the redundant electrical connections have to be controlled individually.
  • a teach-in function is formed in the contact monitoring device.
  • the object is also achieved by a method for monitoring a safety-critical tripping device of a switching device with a circuit diagram for a tripping device arranged on a first switching carrier medium and a tripping electronics arranged on a second switching carrier medium, the total impedance in the circuit, which is derived from the circuit diagram for the tripping device and the circuit diagram of the tripping electronics, which are connected to one another via redundant electrical connections, are determined and fed to a comparator or an analog-to-digital converter (ADC) for evaluation.
  • ADC analog-to-digital converter
  • the contact monitoring device for a safety-critical triggering device of a switching device has two switching carrier media which are connected to one another via redundant electrical connections.
  • the release electronics of a magnetic release device are arranged on the first switching carrier medium.
  • the Auslettevor direction is arranged on the second switching medium.
  • the trigger electronics has a transistor, which with a plurality of series resistors is electrically connected.
  • the plurality of series resistors is connected to the tripping device via the electrically redundant connections.
  • a capacitance can be connected in parallel to the triggering device on the switch carrier medium.
  • a shunt can be positioned in front of the transistor.
  • Figure 1 is a circuit diagram of a contact monitoring device according to the invention for a safety-critical tripping device of a switching device.
  • FIG. 2 shows a diagram of a current profile in a simulation with and without line defect of a redundant electrical connection.
  • FIG. 3 shows a circuit diagram of a contact monitoring device according to the invention for a safety-critical triggering device of a switching device with individual control.
  • Fig. 1 shows a contact monitoring device according to the invention for a safety-critical triggering device egg nes switching device.
  • This contact monitoring device has two switch carrier media 1, 2, which are connected to one another via redundant electrical connections 3.
  • the trigger electronics 4 of a magnetic trigger device 5 are arranged on the switching carrier medium 1.
  • the Auslettevor direction 5 is arranged on the second switching medium.
  • the trigger electronics 4 has a transistor 6 which is electrically connected to a plurality of series resistors 7. The majority of series resistors 7 are connected via the trically redundant connections 3 connected to the trigger device 5.
  • a capacitance 8 can be connected to the switching medium 2.
  • a shunt 9 can be positioned in front of the transistor 6.
  • Fig. 2 shows a current profile in a simulation with and without line defect of a redundant electrical connec tion.
  • the curve profile 10 shows the current profile of a clocked redundant electrical connection 3.
  • the curve profile 11 shows the current profile of a defective redundant electrical connection 3.
  • Fig. 3 shows a contact monitoring device according to the invention for a safety-critical triggering device egg nes switching device with individual control.
  • the contact monitoring device has two switch carrier media 12, 13 which are connected to one another via redundant electrical connections 14.
  • the trigger electronics 15 of a magnetic trigger device 16 are arranged on the switching carrier medium 12.
  • the trigger device 16 is arranged on the second switching medium 13.
  • the trigger electronics 15 has a plurality of transistors 17 which are individually electrically connected to the trigger device 16 via the redundant electrical connections 14. Shunts 18 can be positioned in front of the transistors 17.
  • the contact monitoring device according to the invention and the method for monitoring a safety-critical triggering device of a switching device are distinguished by the fact that they monitor the redundant connections the failure of individual redundant connections can be reliably and easily identified by measuring the total impedance.

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Abstract

The invention relates to a contact monitoring unit for a safety-critical triggering apparatus of a switching device with a connection diagram arranged on a first circuit carrier medium (1, 12) for a triggering apparatus (5, 16) and triggering electronics (4, 15) arranged on a second circuit carrier medium (2, 3). The invention is characterised in that the contact monitoring unit has redundant electrical connections (3, 14) that are monitored such that even the failure of a redundant electrical connection (3, 14) is detected.

Description

Beschreibung description
Kontaktüberwachungseinrichtung für eine sicherheitskritische Auslösevorrichtung eines Schaltgeräts Contact monitoring device for a safety-critical triggering device of a switching device
Die Erfindung betrifft eine Kontaktüberwachungseinrichtung für eine sicherheitskritische Auslösevorrichtung eines The invention relates to a contact monitoring device for a safety-critical triggering device
Schaltgeräts mit einem auf einem ersten Schaltträgermedium angeordneten Schaltbild für eine Auslösevorrichtung und einer auf einem zweiten Schaltträgermedium angeordneten Auslösee- lektronik sowie ein Verfahren für die Überwachung dieser si cherheitskritischen Auslösevorrichtung eines Schaltgeräts. Switchgear with a circuit diagram arranged on a first switching carrier medium for a triggering device and triggering electronics arranged on a second switching carrier medium as well as a method for monitoring this safety-critical triggering device of a switching device.
Für sicherheitskritische Funktionen, die über ein aktives Stromsignal ausgelöst werden, muss sichergestellt werden, dass sie nicht durch eine fehlerhafte Steckverbindung, einen Leitungsbruch oder Korrosion beeinträchtigt werden. Ein Bei spiel dafür ist die Auslösung eines Schaltgerätes über eine magnetische Verriegelung, welches auch als Maglatch bezeich net wird. Wenn dieses Maglatch und die zugehörige Auslösee- lektronik nicht auf derselben Leiterplatte untergebracht sind, müssen an die Zuverlässigkeit der Steck- oder Lötver bindungen hohe Anforderungen gestellt werden, da in jedem Fall eine Auslösung des Schaltgerätes über das Maglatch si chergestellt sein muss. For safety-critical functions that are triggered by an active current signal, it must be ensured that they are not impaired by a faulty plug connection, a line break or corrosion. An example of this is the triggering of a switching device via a magnetic lock, which is also known as Maglatch net. If this Maglatch and the associated trigger electronics are not housed on the same circuit board, high demands must be placed on the reliability of the plug or solder connections, since triggering of the switching device via the Maglatch must always be ensured.
Demgemäß besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung da rin, eine zuverlässige Kontaktüberwachungseinrichtung für ei ne sicherheitskritische Auslösevorrichtung eines Schaltgeräts zu schaffen sowie ein Verfahren für die Überwachung dieser sicherheitskritischen Auslösevorrichtung eines Schaltgeräts anzugeben . Accordingly, it is the object of the present invention to provide a reliable contact monitoring device for a safety-critical tripping device of a switching device and to provide a method for monitoring this safety-critical tripping device of a switching device.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kontaktüberwa chungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentan- Spruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This object is achieved by a contact monitoring device with the features of claim 1 and by a method with the features of the patent application. Proverb 12 solved. Advantageous training and further developments, which can be used individually or in combination with one another, are the subject of the dependent claims.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Kontaktüberwa chungseinrichtung für eine sicherheitskritische Auslösevor richtung eines Schaltgeräts gelöst mit einer auf einem ersten Schaltträgermedium angeordneten Auslösevorrichtung und einer auf einem zweiten Schaltträgermedium angeordneten Auslösee- lektronik. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Kontaktüberwachungseinrichtung redundante elektrische Verbin dungen aufweist, die derart überwacht werden, dass bereits der Ausfall einer redundanten elektrischen Verbindung zu er kennen ist. According to the invention, this object is achieved by a contact monitoring device for a safety-critical Auslösevor direction of a switching device with a trigger device arranged on a first switching medium and a release electronics arranged on a second switching medium. The invention is characterized in that the contact monitoring device has redundant electrical connections which are monitored in such a way that the failure of a redundant electrical connection is already known.
Die Erfindung basiert auf einer redundanten Ausführung der elektrischen Verbindungen. Dabei wird die Verbindung so über wacht, dass bereits der Ausfall einer redundanten Verbindung erkannt wird. Damit kann entweder eine Warnung ausgegeben werden, dass das Gerät getauscht werden muss, oder sofort ei ne Auslösung über die verbleibende redundante Verbindung durchgeführt werden. The invention is based on a redundant design of the electrical connections. The connection is monitored so that the failure of a redundant connection is already recognized. This can either give a warning that the device needs to be replaced, or it can be triggered immediately via the remaining redundant connection.
Der Kern der Erfindung ist eine Überwachung der redundanten Verbindungen mit der Möglichkeit, den Ausfall einer einzelnen Verbindung zu erkennen. The essence of the invention is monitoring the redundant connections with the possibility of detecting the failure of a single connection.
Für die erfindungsgemäße Kontaktüberwachungseinrichtung ist vorgesehen, dass die Auslöseelektronik und der magnetische Auslöser bspw. ein Maglatch nicht auf einer Baueinheit, d.h. Leiterplatte oder Schaltträgermedium, angeordnet sind, son dern über eine Kabel-/Steck-/Lötverbindung gekoppelt sind. Um das Schaltgerät auszulösen, wird ein Transistor angesteuert, so dass ein Strom durch den magnetischen Auslöser fließt und diesen entriegelt. Wenn diese Verbindung unterbrochen ist, kann das Schaltgerät nicht mehr auslösen, wodurch ein sicher- heitskritischer Zustand ausgelöst wird. For the contact monitoring device according to the invention, it is provided that the release electronics and the magnetic release, for example a maglatch, are not arranged on a structural unit, ie printed circuit board or switch carrier medium, but are coupled via a cable / plug / solder connection. In order to trigger the switching device, a transistor is driven so that a current flows through the magnetic release and unlocks it. If this connection is broken, can no longer trigger the switching device, which triggers a safety-critical state.
Zur Erhöhung der Sicherheit kann die Verbindung zwischen den Schaltträgermedien redundant aufgebaut werden, indem mehrere Kabel über mehrere Steckkontakte/Lötverbindungen für die Ver bindung genutzt werden. Der Ausfall eines einzelnen Ka bels/Kontaktes beeinträchtigt dann noch nicht die Funktion. Trotzdem muss die Verbindung überwacht werden, da andernfalls der Einzelausfall lange unbemerkt bleiben kann und schließ lich durch Ausfall einer weiteren Verbindung zum Versagen des Gerätes führt. To increase security, the connection between the switch carrier media can be set up redundantly by using several cables for the connection via several plug contacts / solder connections. The failure of a single cable / contact then does not affect the function. Nevertheless, the connection must be monitored, as otherwise the individual failure can go unnoticed for a long time and ultimately lead to the failure of the device if another connection fails.
Erfindungsgemäß wird ein Transistor, der normallerweise den Strom zum Auslösen des magnetischen Auslösers treibt, nur mit einem kurzen Impuls angesteuert, der nicht ausreicht, die Entriegelung des magnetischen Auslösers auszulösen. Dieser kurze Impuls ist aber ausreichend, um zu einem Stromfluss zu führen, dessen Verlauf von der Gesamtimpedanz des Stromkrei ses abhängt. Diese Gesamtimpedanz wird neben der Induktivität und dem Widerstand des magnetischen Auslösers durch Vorwider stände gebildet. Wenn nun eine Steckverbindung oder ein Kabel ausfällt, wird sich die Gesamtimpedanz erhöhen und der Strom etwas kleiner. Der Strom wird gemessen und zur Auswertung beispielsweise einem Komparator oder einem Analog-Digital- Wandler (ADC) zugeführt. According to the invention, a transistor which normally drives the current to trigger the magnetic release is only activated with a short pulse which is not sufficient to trigger the unlocking of the magnetic release. However, this short pulse is sufficient to lead to a current flow, the course of which depends on the total impedance of the current circuit. This total impedance is formed in addition to the inductance and the resistance of the magnetic release by series resistors. If a connector or cable fails, the total impedance will increase and the current will be slightly smaller. The current is measured and fed to a comparator or an analog-to-digital converter (ADC), for example, for evaluation.
Wenn die Leitungen selbst bereits eine ausreichende Impedanz aufweisen, um den Ausfall zu detektieren, können die Vorwi derstände auch entfallen. If the lines themselves already have sufficient impedance to detect the failure, the resistors can also be omitted.
Damit bereits ein sehr kurzer Impuls ausreicht, um einen aus wertbaren Strom zu erhalten, kann dem magnetischen Auslöser noch eine Kapazität parallel geschaltet werden. Der Strom wird dann schnell ansteigen, aber fast ausschließlich durch diese Kapazität fließen und den magnetischen Auslöser nicht auslösen . So that a very short pulse is sufficient to obtain a valuable current, a capacitance can be connected in parallel to the magnetic release. The current will then rise rapidly, but will flow almost exclusively through this capacity and will not trigger the magnetic trigger.
Mit einem längeren Impuls kann aber auch die Impedanz des magnetischen Auslösers selbst überwacht werden. With a longer pulse, the impedance of the magnetic release itself can also be monitored.
In der Simulation kann das beschriebene Verhalten beobachtet werden. Bei geeigneter Wahl einer Komparatorschwelle kann das geänderte Verhalten registriert werden. Ein solcher Kompara tor ist in vielen Microcontrollern enthalten, so dass außer den Vorwiderständen kein zusätzlicher Aufwand entsteht. Bei genügend großer Impedanz der elektrischen Verbindungen kann auch auf diese verzichtet werden. The behavior described can be observed in the simulation. With a suitable choice of a comparator threshold, the changed behavior can be registered. Such a comparator is included in many microcontrollers, so that no additional effort arises apart from the series resistors. If the electrical connections have a sufficiently high impedance, these can also be dispensed with.
Zu berücksichtigen ist auch, dass die Leitungswiderstände und die Induktivität des magnetischen Auslösers stark toleranzbe haftet sind, so dass die Differenz zwischen dem Normalbereich und der Auslöseschwelle zu gering ist, um eine vordefinierte Auslöseschwelle festzulegen. Daher kann es sinnvoll sein, zu Beginn den Normalbereich über eine Teach-in-Funktion bspw. über einen ADC zu ermitteln. It should also be taken into account that the line resistances and the inductance of the magnetic release are subject to strong tolerances, so that the difference between the normal range and the release threshold is too small to define a predefined release threshold. It may therefore make sense to determine the normal range at the beginning using a teach-in function, for example using an ADC.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Kontaktüberwachungseinrichtung kann es vorgese hen sein, dass bei Ausfall einer redundanten elektrischen Verbindung eine Warnung ausgegeben wird oder zeitnah eine Auslösung der Auslösevorrichtung über die verbleibenden re dundanten elektrischen Verbindungen durchgeführt wird. In a particularly advantageous embodiment of the contact monitoring device according to the invention, it can be provided that if a redundant electrical connection fails, a warning is issued or the triggering device is triggered promptly via the remaining redundant electrical connections.
Eine Weiterführung dieses erfindungsgemäßen Konzepts kann da rin bestehen, dass die Auslöseelektronik auf dem zweiten Schaltträgermedium mindestens einen Transistor aufweist, wel cher über einen kurzen elektrischen Impuls ansteuerbar ist, welcher nicht ausreichend ist, die Entriegelung der Auslöse vorrichtung umzusetzen. A continuation of this concept according to the invention can consist in the fact that the trigger electronics on the second switching carrier medium have at least one transistor, which can be controlled via a short electrical pulse, which is not sufficient to implement the release of the trigger device.
Als Weiterführung dieses Konzepts ergibt sich in einer spezi ellen Ausführungsform, dass die Auslöseelektronik auf dem zweiten Schaltträgermedium eine Mehrzahl an Vorwiderständen aufweist, welche mit dem Transistor elektrisch verbunden sind . As a continuation of this concept, it results in a special embodiment that the trigger electronics on the second switching carrier medium have a plurality of series resistors which are electrically connected to the transistor.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Kontaktüberwachungseinrichtung kann es vorgese hen sein, dass die Gesamtimpedanz der Auslöseelektronik durch die Induktivität, den Widerstand in der Auslösevorrichtung sowie der Mehrzahl an Vorwiderständen ausgebildet ist. In a particularly advantageous embodiment of the contact monitoring device according to the invention, it can be provided that the total impedance of the tripping electronics is formed by the inductance, the resistance in the tripping device and the plurality of series resistors.
Eine Weiterführung dieses erfindungsgemäßen Konzepts kann da rin bestehen, dass der Ausfall einer redundanten elektrischen Verbindung durch eine Erhöhung der Gesamtimpedanz bzw. eine Stromflussreduzierung gekennzeichnet ist. A continuation of this concept according to the invention may consist in the failure of a redundant electrical connection being characterized by an increase in the overall impedance or a reduction in the current flow.
Als Weiterführung dieses Konzepts ergibt sich in einer spezi ellen Ausführungsform, dass bei Ausfall einer redundanten elektrischen Verbindung der Stromfluss gemessen wird und zur Auswertung einem Komparator oder einem Analog-Digital-Wandler (ADC) zugeführt wird. As a continuation of this concept, a special embodiment shows that if a redundant electrical connection fails, the current flow is measured and fed to a comparator or an analog-digital converter (ADC) for evaluation.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Kontaktüberwachungseinrichtung kann es vorgese hen sein, dass die Mehrzahl an Vorwiderständen bei ausrei chender Impedanz durch eine geeignete Leitung zu ersetzen ist . In a particularly advantageous embodiment of the contact monitoring device according to the invention, it can be provided that the plurality of series resistors is replaced by a suitable line if the impedance is sufficient.
Eine Weiterführung dieses erfindungsgemäßen Konzepts kann da rin bestehen, dass eine Kapazität parallel zur Auslösevor richtung auf dem ersten Schaltträgermedium geschaltet ist, so dass bereits ein kurzer elektrischer Impuls ausreichend ist, um einen auswertbaren Strom zu erhalten. Als Weiterführung dieses Konzepts ergibt sich in einer spezi ellen Ausführungsform, dass die redundanten elektrischen Ver bindungen einzeln anzusteuern sind. A continuation of this concept according to the invention can consist in the fact that a capacitance is connected in parallel to the trigger device on the first switching medium, so that a short electrical pulse is sufficient to obtain an evaluable current. As a continuation of this concept, it results in a special embodiment that the redundant electrical connections have to be controlled individually.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Kontaktüberwachungseinrichtung kann es vorgese hen sein, dass für den Fall, dass die Leitungswiderstände und der Widerstand in der Auslösevorrichtung einen Toleranzbe reich aufweisen, eine Teach-In-Funktion in der Kontaktüberwa chungseinrichtung ausgebildet ist. In a particularly advantageous embodiment of the contact monitoring device according to the invention, it can be provided that, in the event that the line resistances and the resistance in the triggering device have a tolerance range, a teach-in function is formed in the contact monitoring device.
Die Aufgabe wird außerdem durch ein Verfahren für die Überwa chung einer sicherheitskritischen Auslösevorrichtung eines Schaltgeräts gelöst mit einer auf einem ersten Schaltträger medium angeordneten Schaltbild für eine Auslösevorrichtung und einer auf einem zweiten Schaltträgermedium angeordneten Auslöseelektronik, wobei die Gesamtimpedanz im Schaltkreis, welcher sich aus dem Schaltbild für die Auslösevorrichtung und dem Schaltbild der Auslöseelektronik zusammensetzt, wel che über redundante elektrische Verbindungen miteinander ver bunden sind, bestimmt wird und zur Auswertung einem Kompara tor oder einem Analog-Digital-Wandler (ADC) zugeführt wird. The object is also achieved by a method for monitoring a safety-critical tripping device of a switching device with a circuit diagram for a tripping device arranged on a first switching carrier medium and a tripping electronics arranged on a second switching carrier medium, the total impedance in the circuit, which is derived from the circuit diagram for the tripping device and the circuit diagram of the tripping electronics, which are connected to one another via redundant electrical connections, are determined and fed to a comparator or an analog-to-digital converter (ADC) for evaluation.
Als Weiterführung dieses Verfahrens ergibt sich in einer spe ziellen Ausführungsform, dass bei Ausfall einer redundanten elektrischen Verbindung eine Warnung ausgegeben wird oder zeitnah eine Auslösung der Auslösevorrichtung über die ver bleibenden redundanten elektrischen Verbindungen durchgeführt wird . As a continuation of this method, it results in a special embodiment that in the event of a failure of a redundant electrical connection, a warning is issued or the triggering device is triggered promptly via the remaining redundant electrical connections.
Die erfindungsgemäße Kontaktüberwachungseinrichtung für eine sicherheitskritische Auslösevorrichtung eines Schaltgeräts weist zwei Schaltträgermedien auf, welche über redundante elektrische Verbindungen miteinander verbunden sind. Auf dem ersten Schaltträgermedium ist die Auslöseelektronik einer magnetischen Auslösevorrichtung angeordnet. Die Auslösevor richtung ist auf dem zweiten Schaltträgermedium angeordnet. Die Auslöseelektronik weist einen Transistor auf, welcher mit einer Mehrzahl an Vorwiderständen elektrisch verbunden ist. Die Mehrzahl an Vorwiderständen ist über die elektrisch re dundanten Verbindungen mit der Auslösevorrichtung verbunden. Parallel zur Auslösevorrichtung kann eine Kapazität auf dem Schaltträgermedium geschaltet sein. Zudem kann vor dem Tran sistor ein Shunt positioniert sein. The contact monitoring device according to the invention for a safety-critical triggering device of a switching device has two switching carrier media which are connected to one another via redundant electrical connections. The release electronics of a magnetic release device are arranged on the first switching carrier medium. The Auslösevor direction is arranged on the second switching medium. The trigger electronics has a transistor, which with a plurality of series resistors is electrically connected. The plurality of series resistors is connected to the tripping device via the electrically redundant connections. A capacitance can be connected in parallel to the triggering device on the switch carrier medium. In addition, a shunt can be positioned in front of the transistor.
Weitere Vorteile und Ausführungen der Erfindung werden nach folgend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung näher erläutert. Further advantages and embodiments of the invention are explained in more detail below using an exemplary embodiment and the drawing.
Dabei zeigt: It shows:
Fig. 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Kontaktüberwa chungseinrichtung für eine sicherheitskritische Auslö sevorrichtung eines Schaltgeräts; Figure 1 is a circuit diagram of a contact monitoring device according to the invention for a safety-critical tripping device of a switching device.
Fig. 2 ein Diagramm eines Stromverlaufs bei einer Simulation mit und ohne Leitungsdefekt einer redundanten elektri schen Verbindung; 2 shows a diagram of a current profile in a simulation with and without line defect of a redundant electrical connection.
Fig. 3 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Kontaktüberwa chungseinrichtung für eine sicherheitskritische Auslö sevorrichtung eines Schaltgeräts mit Einzelansteue- rung . 3 shows a circuit diagram of a contact monitoring device according to the invention for a safety-critical triggering device of a switching device with individual control.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Kontaktüberwachungsein richtung für eine sicherheitskritische Auslösevorrichtung ei nes Schaltgeräts. Diese Kontaktüberwachungseinrichtung weist zwei Schaltträgermedien 1, 2 auf, welche über redundante elektrische Verbindungen 3 miteinander verbunden sind. Auf dem Schaltträgermedium 1 ist die Auslöseelektronik 4 einer magnetischen Auslösevorrichtung 5 angeordnet. Die Auslösevor richtung 5 ist auf dem zweiten Schaltträgermedium angeordnet. Die Auslöseelektronik 4 weist einen Transistor 6 auf, welcher mit einer Mehrzahl an Vorwiderständen 7 elektrisch verbunden ist. Die Mehrzahl an Vorwiderständen 7 ist über die elek- trisch redundanten Verbindungen 3 mit der Auslösevorrichtung 5 verbunden. Parallel zur Auslösevorrichtung 5 kann eine Ka pazität 8 auf dem Schaltträgermedium 2 geschaltet sein. Zu dem kann vor dem Transistor 6 ein Shunt 9 positioniert sein. Fig. 1 shows a contact monitoring device according to the invention for a safety-critical triggering device egg nes switching device. This contact monitoring device has two switch carrier media 1, 2, which are connected to one another via redundant electrical connections 3. The trigger electronics 4 of a magnetic trigger device 5 are arranged on the switching carrier medium 1. The Auslösevor direction 5 is arranged on the second switching medium. The trigger electronics 4 has a transistor 6 which is electrically connected to a plurality of series resistors 7. The majority of series resistors 7 are connected via the trically redundant connections 3 connected to the trigger device 5. In parallel to the triggering device 5, a capacitance 8 can be connected to the switching medium 2. In addition, a shunt 9 can be positioned in front of the transistor 6.
Fig. 2 zeigt einen Stromverlauf bei einer Simulation mit und ohne Leitungsdefekt einer redundanten elektrischen Verbin dung. Der Kurvenverlauf 10 zeigt den Stromverlauf einer in takten redundanten elektrischen Verbindung 3. Der Kurvenver lauf 11 zeigt den Stromverlauf einer defekten redundanten elektrischen Verbindung 3. Bei geeigneter Wahl einer Kompara torschwelle kann das geänderte Verhalten registriert werden. Ein solcher Komparator ist in vielen Microcontrollern enthal ten, so dass außer den Vorwiderständen kein zusätzlicher Auf wand entsteht. Bei genügend großer Impedanz der elektrischen Verbindungen kann auch auf diese verzichtet werden. Fig. 2 shows a current profile in a simulation with and without line defect of a redundant electrical connec tion. The curve profile 10 shows the current profile of a clocked redundant electrical connection 3. The curve profile 11 shows the current profile of a defective redundant electrical connection 3. With a suitable choice of a comparator threshold, the changed behavior can be registered. Such a comparator is included in many microcontrollers, so that there is no additional outlay apart from the series resistors. If the electrical connections have a sufficiently high impedance, these can also be dispensed with.
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Kontaktüberwachungsein richtung für eine sicherheitskritische Auslösevorrichtung ei nes Schaltgeräts mit Einzelansteuerung . Die Kontaktüberwa chungseinrichtung weist zwei Schaltträgermedien 12, 13 auf, welche über redundante elektrische Verbindungen 14 miteinan der verbunden sind. Auf dem Schaltträgermedium 12 ist die Auslöseelektronik 15 einer magnetischen Auslösevorrichtung 16 angeordnet. Die Auslösevorrichtung 16 ist auf dem zweiten Schaltträgermedium 13 angeordnet. Die Auslöseelektronik 15 weist eine Mehrzahl an Transistoren 17 auf, welche einzeln über die redundanten elektrischen Verbindungen 14 mit der Auslösevorrichtung 16 elektrisch verbunden sind. Vor den Transistoren 17 können Shunts 18 positioniert sein. Fig. 3 shows a contact monitoring device according to the invention for a safety-critical triggering device egg nes switching device with individual control. The contact monitoring device has two switch carrier media 12, 13 which are connected to one another via redundant electrical connections 14. The trigger electronics 15 of a magnetic trigger device 16 are arranged on the switching carrier medium 12. The trigger device 16 is arranged on the second switching medium 13. The trigger electronics 15 has a plurality of transistors 17 which are individually electrically connected to the trigger device 16 via the redundant electrical connections 14. Shunts 18 can be positioned in front of the transistors 17.
Die erfindungsgemäße Kontaktüberwachungseinrichtung sowie das Verfahren zur die Überwachung einer sicherheitskritischen Auslösevorrichtung eines Schaltgeräts zeichnen sich dadurch aus, dass über die Überwachung der redundanten Verbindungen der Ausfall einzelner redundanter Verbindungen durch Messung der Gesamtimpedanz zuverlässig und einfach erkannt werden kann . The contact monitoring device according to the invention and the method for monitoring a safety-critical triggering device of a switching device are distinguished by the fact that they monitor the redundant connections the failure of individual redundant connections can be reliably and easily identified by measuring the total impedance.
Bezugszeichenliste Reference list
1 Schaltträgermedium 1 switch carrier medium
2 Schaltträgermedium  2 switch carrier medium
3 redundante elektrische Verbindungen3 redundant electrical connections
4 AuslÖseelektronik 4 trigger electronics
5 Auslösevorrichtung  5 release device
6 Transistor  6 transistor
7 Vorwiderstand 7 series resistor
8 Kapazität 8 capacity
9 Shunt  9 shunt
10 Kurvenverlauf  10 curve shape
11 Kurvenverlauf 11 curve shape
12 Schaltträgermedium 12 switch carrier medium
13 Schaltträgermedium 13 switch carrier medium
14 redundante elektrische Verbindungen 14 redundant electrical connections
15 AuslÖseelektronik 15 trigger electronics
16 Auslösevorrichtung  16 release device
17 Transistor 17 transistor
18 Shunt 18 shunt

Claims

ll Patentansprüche ll claims
1. Kontaktüberwachungseinrichtung für eine sicher- heitskritische Auslösevorrichtung eines Schaltgeräts mit einer auf einem ersten Schaltträgermedium (1, 12) ange ordneten Schaltbild für eine Auslösevorrichtung (5, 16) und einer auf einem zweiten Schaltträgermedium (2, 13) angeordneten Auslöseelektronik (4, 15), dadurch gekenn zeichnet, dass die Kontaktüberwachungseinrichtung redun dante elektrische Verbindungen (3, 14) aufweist, die derart überwacht werden, dass bereits der Ausfall einer redundanten elektrischen Verbindung (3, 14) erkannt wird . 1. Contact monitoring device for a safety-critical triggering device of a switching device with a circuit diagram arranged on a first switching carrier medium (1, 12) for a triggering device (5, 16) and triggering electronics (4, 15) arranged on a second switching carrier medium (2, 13) ), characterized in that the contact monitoring device has redundant electrical connections (3, 14) which are monitored such that the failure of a redundant electrical connection (3, 14) is already detected.
2. Kontaktüberwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausfall einer redundan ten elektrischen Verbindung (3, 14) eine Warnung ausge geben wird oder zeitnah eine Auslösung der Auslösevor richtung (5, 16) über die verbleibenden redundanten elektrischen Verbindungen (3, 14) durchgeführt wird. 2. Contact monitoring device according to claim 1, characterized in that in the event of failure of a redundant electrical connection (3, 14) a warning is given or prompt triggering of the triggering device (5, 16) via the remaining redundant electrical connections (3, 14 ) is carried out.
3. Kontaktüberwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder3. Contact monitoring device according to claim 1 or
2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslöseelektronik (4, 15) auf dem zweiten Schaltträgermedium (2, 13) min destens einen Transistor (6, 17) aufweist, welcher über einen kurzen elektrischen Impuls ansteuerbar ist, wel cher nicht ausreichend ist, die Entriegelung der Auslö sevorrichtung (5, 16) umzusetzen. 2, characterized in that the trigger electronics (4, 15) on the second switching medium (2, 13) at least has a transistor (6, 17) which can be controlled via a short electrical pulse, which is not sufficient, the unlocking the triggering device (5, 16) to implement.
4. Kontaktüberwachungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslöseelektronik (4) auf dem zweiten Schaltträgermedium (2) eine Mehrzahl an Vorwiderständen (7) aufweist, welche mit dem Transistor (6) elektrisch verbunden sind. 4. Contact monitoring device according to claim 1 to 3, characterized in that the trigger electronics (4) on the second switching medium (2) has a plurality of series resistors (7) which are electrically connected to the transistor (6).
5. Kontaktüberwachungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtimpedanz der Aus löseelektronik (4, 15) durch die Induktivität, den Wi derstand in der Auslösevorrichtung (5, 16) sowie der Mehrzahl an Vorwiderständen (7) ausgebildet ist. 5. Contact monitoring device according to claim 1 to 4, characterized in that the total impedance of the release electronics (4, 15) by the inductance, the Wi the state in the triggering device (5, 16) and the plurality of series resistors (7) is formed.
6. Kontaktüberwachungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausfall einer redundan ten elektrischen Verbindung (3, 14) durch eine Erhöhung der Gesamtimpedanz bzw. eine Stromflussreduzierung ge kennzeichnet ist. 6. Contact monitoring device according to claim 1 to 5, characterized in that the failure of a redundant th electrical connection (3, 14) is characterized by an increase in the overall impedance or a current flow reduction.
7. Kontaktüberwachungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausfall einer redundan ten elektrischen Verbindung (3, 14) der Stromfluss ge messen wird und zur Auswertung einem Komparator oder einem Analog-Digital-Wandler (ADC) zugeführt wird. 7. Contact monitoring device according to claim 1 to 6, characterized in that in the event of failure of a redundant electrical connection (3, 14) the current flow is measured and is fed to a comparator or an analog-digital converter (ADC) for evaluation.
8. Kontaktüberwachungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl an Vorwider ständen (7) bei ausreichender Impedanz durch eine geeig nete Leitung zu ersetzen sind. 8. Contact monitoring device according to claim 1 to 7, characterized in that the plurality of series resistors (7) with sufficient impedance are to be replaced by a suitable line.
9. Kontaktüberwachungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kapazität (8) parallel zur Auslösevorrichtung (5) auf dem ersten Schaltträger medium (1) geschaltet ist, so dass bereits ein kurzer elektrischer Impuls ausreichend ist, um einen auswertba ren Strom zu erhalten. 9. Contact monitoring device according to claim 1 to 8, characterized in that a capacitance (8) is connected in parallel to the triggering device (5) on the first switching medium (1), so that even a short electrical pulse is sufficient to generate an evaluable current to obtain.
10. Kontaktüberwachungseinrichtung nach Anspruch 1 bis10. Contact monitoring device according to claim 1 to
9, dadurch gekennzeichnet, dass die redundanten elektri schen Verbindungen (14) einzeln anzusteuern sind. 9, characterized in that the redundant electrical connections (14) are to be controlled individually.
11. Kontaktüberwachungseinrichtung nach Anspruch 1 bis11. Contact monitoring device according to claim 1 to
10, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass die10, characterized in that in the event that the
Leitungswiderstände und der Widerstand in der Auslöse vorrichtung (5, 16) einen Toleranzbereich aufweisen, ei ne Teach-In-Funktion in der Kontaktüberwachungseinrich tung ausgebildet ist. Line resistances and the resistance in the trigger device (5, 16) have a tolerance range, ei ne teach-in function is formed in the contact monitoring device.
12. Verfahren für die Überwachung einer sicherheitskri tischen Auslösevorrichtung eines Schaltgeräts mit einer auf einem ersten Schaltträgermedium (1, 12) angeordneten12. A method for monitoring a safety-critical tripping device of a switching device with a arranged on a first switching medium (1, 12)
Schaltbild für eine Auslösevorrichtung (5, 16) und einer auf einem zweiten Schaltträgermedium (2, 13) angeordne ten Auslöseelektronik (4, 15), dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtimpedanz im Schaltkreis, welcher sich aus dem Schaltbild für die Auslösevorrichtung (5, 16) und dem Schaltbild der Auslöseelektronik (4, 15) zusammen setzt, welche über redundante elektrische Verbindungen (3, 14) miteinander verbunden sind, bestimmt wird und zur Auswertung einem Komparator oder einem Analog- Digital-Wandler (ADC) zugeführt wird. Circuit diagram for a tripping device (5, 16) and a tripping electronics (4, 15) arranged on a second switching carrier medium (2, 13), characterized in that the total impedance in the circuit which results from the circuit diagram for the tripping device (5, 16 ) and the circuit diagram of the trigger electronics (4, 15), which are connected to one another via redundant electrical connections (3, 14), is determined and is fed to a comparator or an analog-digital converter (ADC) for evaluation.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausfall einer redundanten elektrischen Verbin dung (3, 14) eine Warnung ausgegeben wird oder zeitnah eine Auslösung der Auslösevorrichtung über die verblei benden redundanten elektrischen Verbindungen durchge führt wird. 13. The method according to claim 12, characterized in that in the event of failure of a redundant electrical connection (3, 14) a warning is issued or a triggering of the triggering device is carried out promptly via the remaining redundant electrical connections.
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