ITTO970405A1 - Procedimento e dispositivo per la sorveglianza automatica di interrut- tori di protezione a corrente di dispersione. - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Procedimento e dispositivo per la sorveglianza àutomatica di interruttori di protezione a corrente di dispersione"
DESCRIZIONE
L'invenzione si riferisce ad un procedimento e ad un dispositivo per la sorveglianza automatica della funzionalità di 'un interruttore di protezione a corrente di dispersione (o di guasto), comprendente rispettivamente un convertitore di corrente diisomma, un dispositivo di scatto ed un dispositivo di agganciò, in cui impulsi di prova vengono alimentati in una sequenza al convertitore di corrente di somma da una sorgente di corrente pilotabile in passi predeterminati con intensità crescente,mentre nelcontempo la bobina del dispositivo di scatto viene sorvegliata riguardo all'insorgere di un impulso di indùzione che insorge allo scostamento dell'ancora del dispositivo di scatto a partire da una sua posizione terminale, in cui il valore della corrente alimentata disponibile all 'insorgere dell'impulso di induzione viene confrontato con un valore corrispondente al funzionamento normale dell'interruttore di protezione a corrente di dispersione per riconoscere la dispersione (o guasto).
Con le misure descritte in DE-A-195 29 474 CI viene resa possibilecon pochi dispositivi aggiuntivi per la verifica della funzionalità una sorveglianza automatica di interruttori di protezione a corrente di dispersione, il procedimento sfrutta i caratteri costruttivi degli elementi di scatto dell'interruttore di protezione a corrente di dispersione.Questi elementi sono costituiti ad esempio da un componente magnetico permanente con nucleo a forma di catino che forma un circuito magnetico circa chiuso con una piastra di copertura realizzata di ferro dolce. All'interno del componente sono integrati una bobina ed un elemento a molla che preme contro la piastra)di copertura. Quando la bobina non è attraversata da corrente, il circuito magnetico rimane chiuso. Se invece si fa attraversare la bobina da corrente in modo che il corrispondente campo magnetico agisca contro il magnete permanente, la piastra di copertura si solleva. Questo evento ha come conseguenza il fatto che il circuito magnetico circa chiuso si apre, percui nela bobina si sviluppa un impulso di induzione più forte. Con l'alimentazione della corrente in verso opposto subito dopo ciascun impulso di prova l'ancora si solleva soltanto di frazioni minimali di un millimetro, per cui non ha luogo alcun scatto dell'interruttore di protezione a corrente di dispersione.
Sono noti un procedimento ed un dispositivo per la sorveglianza automatica di un interruttore di protezione a corrente di dispersione comprendente un dispositivo di scatto ed un dispositivo di agganciò, m cui nel convertitore di corrente di somma vengono periodicamente alimentati per simulare correnti di dispersióne brevi impulsi di corrente (DE 3835 677 Al).In questo procedimento la corrente di scatto viene misurata con l'aiuto di una corrente di prova crescente. Nel contempo nel dispositivo di misura noto viene determinata la tensione di contatto che insorge all'istante di scatto, viene inoltre miaurata la tensione di contatto riferita alla corrente di dispersione nominale e quindi innalzata lajcorrente di prova in passi predeterminati fino a quando scatta linterruttore a corrente di dispersione.Vengono contati ι passi. Il numero dei passi al 'istante di scatto, riferito al numero complessivo dei passi, corrisponde alla corrente di scatto. Per le misure ed i calcoli è necessario un processore.
E' inoltre noto un interruttore di protezione a corrente di dispersione che si autosorveglia, in cui nel funzionamento normale un dispositivo di ritegno elettromagnetico per i contatti viene attraversato dalla corrente ed impedisce lo scatto dell'interruttore di protezione a corrente di dispersione. Un convertitore di corrente di somma presenta un avvolgimento aggiuntivo, in cui per simulare una corrente di dispersione vengono alimentati picchi di corren ίte di breve durata. Gli impulsi di tensione prodotti:dagli impulsi di corrente vengono rilevati tramite ,un interruttore di valore di soglia e valutati. Alla diseccitazione della bobina, ad esempio per effètto di una dispersione o di un guasto nel circuito della corrente elettrica dell'interruttore di protezione a corrente di dispersione, il flusso di corrente nel dispositivo di ritegno viene interrotto, per cui l'interruttore di protezione a corrente di dispersione scatta (EP 0220 408 B1).
Alla base dell'invenzione sta il problema di sviluppare il procedimento ed il dispositivo,secondo la tecnica citata in precedenza in modo tale da poter raggiungere una maggiore precisione di misura nella determinazione della corrente di reazione.
Il problema viene risolto con il procedimento secondo l'invenzione per il fatto che gli impulsi di prova vengono condotti attraverso il circuito in parallelo della bobina del dispositivo di scattoe dell'avvolgimento secondario del convertitore di corrente di somma e regolati nella loro ampiezza.Questo procedimento ha il vantaggio che grandezze perturbative come ad esempio eventuali correnti di dispersione ammissibili, non possono falsare il risultato della misura. Viene quindi sempre rilevato il valore di misura esatto della corrente di dispersione.
Il procedimento secondo l'invenzione consente la prova automatica delle funzionalità di interruttori di protezione a corrente di dispersione. L' entità della corrente di reazione può essere determinata sulla base del valore di riferimento dell'ampiezza in modo semplice e confrontata con il valore nominale. Qualora il valore nominale venga superato dall'effettiva corrente di scatto di un valore dì tolleranza ammissibile, viene,prodotta una segnalazionedi guasto.
Preferibilmente, dopo ciascun impulso di prova nel circuito in parallelo viene alimentato un impulso di recupero di segno opposto e ampiezza costante. Si evita così in modo semplice che l'interruttore di protezione a corrente di dispersione possa scattare in condizioni normali.
E' vantaggioso che l'insorgere dell'impulso di induzione venga determinato confrontando con unvalore di riferimento una tensione proporzionale alla corrente nel circuito in parallelo. L'insorgere dell'impulso di induzione può essere associato in modo rapido e semplice alla corrente da cui viene indotto l'impulso di induzione.
E' particolarmente vantaggioso il fatto che la tensione ai capi delicircuito in parallelo venga confrontata eventualmente dopo amplificazione con un valore di soglia corrispondente alla massima corrente di dispersione ammissibile e che al superamento della stessa nel circuito,in parallelo venga alimentata una corrente con un'ampiezza situata al disopra del vaiore di reazione dell'interruttore di protezione, al fine di portare l'interruttore di protezione a corrente di dispersione a reagire. Questa forma di attuazione ha un suo contenuto inventivo autonomo.
Qualora l'interruttore di protezione a corrente di dispersione non scatti a seguito della corrente, viene azionato un dispositivo interruttore a forzamento così da ottenere l'apertura dei circuiti di corrente. L'interruttore a forzamento è in particolare un attuatore piroelettrico.
Un dispositivo per l'attuazione del procedimento sopra richiamato presenta secondo l'invenzione una resistenza di misura disposta in serie con il circuìto in parallelo della bobina secondaria del convertitore di corrente disomma e della bobina del magnete di scatto, la quale è collegata tramite un filtro con un comparatore cui è collegata una logica di pilotaggio ed un generatore di valori di riferimento per ampiezza crescenti per passi, di impulsi di corrente,i quali vengono confrontati in una posizione di somma con segnali desunti dal circuito in parallelo ed eventualmente amplificati, per cui lo scostamento di regolazione attiva un amplificatore di regolazione che, in quanto elemento di regolazione, alimenta correnti nel circuito in serie della resistenza di misura e del circuito in parallelo.
Di preferenza la logica di pilotaggio genera dopo ciascun valore di riferimento per la corrente di prova un valore di riferimento per una corrente di recupero di ampiezza costante.
In una forma di attuazione preferita, c1he presenta contenuto inventivo autonomo, il circuito in parallelo della bobina del dispositivo di s!catto e dell'avvolgimento secondario è collegato con un amplificatore, al quale è associato un comparatore, la cui tensione di riferimento è regolata sulla corrente di dispersione massima ammissibile ed al quale è associato un dispositivo di valutazione che alimenta nel circuito in parallelo una corrente al disopra della corrente di dispersione massima ammissibile e sorveglia lo scatto dell'interruttore di protezione a corrente di dispersione nell'ambito di un intervallo di tempo regolabile, dopodiché in presenza di un mancato scatto viene attivata una segnalazionee/o un elemento per l'interruzione forzata della sezione di linea con l'interruttore di protezione a corrente di dispersione. Con questa forma di attuazione in presenza del mancato funzionamento dell'elemento di scatto si perviene con sicurezza ad un'interruzione della sezione di linea. L'interruttore di proiezione a corrente di dispersione viene sorvegliato automaticamente.
L'invenzione verrà descritta in maggior,dettaglio sulla base di un esempio di attuazione illustrato nei disegni, da cui derivano ulteriori particolarità, caratteristiche e vantaggi.
Illustrano:
- la figura 1: lo schema a blocchi di un interruttore di protezione a corrente di dispersione; - la figura 2: l'andamento temporale della tensione su una bobina di un dispositivo di scatto dell'interruttore di protezione a corrente di dispersione secondo la figura;1, in presenza di una corrente di prova che è più piccola della corrente di scatto;
- la figura 3: l'andamento temporale della tensione sulla bobina del dispositivo di scatto dell'interruttore di protezione a corrente di dispersione secondo la figura 1,' in presenza di una corrente di prova corrispondente alla corrente di scatto;
- la figura 4: l'andamento temporale della tensione sulla bobina del dispositivo di scatto dell'interruttore di protezione a corrente di dispersione in presenza di un'interruzione di linea sull'avvolgimento secondario del convertitore di corrente disomma;
- la figura 5: un segnale all'uscita di un comparatore alimentato con la tensione secondo la figura 2;
- la figura 6: un segnale all'uscita delcomparatore alimentato con la tensione secondo la'figura 3; e
- la figura 7: il segnale all'uscita del comparatore alimentato con la tensione secondo la figura 5.
Nella figura 1 è rappresentato lo schemala blocchi di un interruttore di protezione a corrente di dispersione (o di guasto) comprendente, in modo noto, un convertitore di corrente di somma, di cui sono rappresentati schematicamente il nucleo e l'avvolgimento secondario, indicati con 1 e 2. Le linee destinate all'alimentazione di corrente ed almeno un utilizzatore elettrico, di cui nella figura sono rappresentati tre conduttori di fase ed uno del neutro, sono indicati con 3, 4, 5 e 6.
in parallelo alla bobina secondaria 2 è collegata la bobina 7 di un .elemento di scatto, descritto in maggior dettaglio in DE 19529 474 CI. L'elemento di scatto, chiamato nel seguito anche dispositivo di scatto, viene realizzato sotto forma di un reilè di scatto e opera, attraverso un meccanismo a leve non rappresentato su contatti indicati con 8 disposti lungo le linee conduttrici. L'interruttore di;protezione a corrente di dispersione, denominato nel seguito interruttore , FI, comprende un'elettronica di interruttore 9.Componenti dì questa elettronica dell'interruttore sono un oscillatore 10, che produce oscillazioni a bassa frequenza ed alimenta un generatore ad impulsi 12, il quale genera impulsi di corrente di prova. Un ingresso di pilotaggio delgeneratore ad impulsi 12 è collegato con un generatore di alori di riferimento 13, il quale produce segnali di pilotaggio che determinano l'ampiezza degli impulsi di corrente di prova. Il generatore di valori di riferimento genera una sequenza di impulsi di corrente di prova crescenti per passi.
Il generatore di impulsi è collegato sul suo lato di uscita con una posizione di somma 15, alla quale è associato un amplificatore di regolazione 14 la cui uscita è collegata alla bobina 7 attraverso una resistenza di misura 16.
La tensione desunta dalla bobina 7 viene applicata ad un amplificatore di misura 17, collegato sul suo lato di uscita attraverso un interruttore18 con la posizione di somma 15. Il generatore ad impulsi 12, la posizione di somma 15, l'amplificatore di regolazione 14, la resistenza di misura 16 e l'amplificatore di misura 17 costituiscono componenti di un circuito di regolazione le cui grandezze di regolazione sono le ampiezze degli impulsi di corrènte di prova e degli impulsi di ricupero.
La resistenzadi misura 16 è collegata agli ingressi 19 di un filtro attivo 20, a cui è associato un comparatore 21,un ingresso del quale viene alimentato con un valore di riferimento adattatoall'impulso di induzione nella bobina 7 al distaccodel dispositivo di scatto. L’uscita del comparatore è collegata a un circuito logico 22 che pilota il generatore dei valori di riferimento 13 e l'oscillatore 10. Al circuito logico 22 è associato un elemento di visualizzazione 23.
All'uscita dell'amplificatore di misura 17 è collegato un comparatore 24, ad un ingresso delquale viene alimentato un valore di soglia, regolato sulla corrente di dispersione massima ammissibile. Con il comparatore 24 è collegato un circuito di valutazione nel tempo 25, collegato sul suo lato di ingresso all'oscillatore 10. L'uscita del circuito di valutazione nel tempo 25 è collegata con la logica 22, che in caso di una reazione induce un impulso di prova di massima ampiezza senza impulso di recupero. Un'ulteriore uscita del circuito di valutazione nel tempo 25 è collegata con uno stadio terminale di potenza 26 cui è associato un interruttore a forzamento 27, realizzato i particolare come attuatore piroelettrico.
Il generatore ad impulsi 12 produce in corrispondenza di ciascun impulso di corrente di prova un impulso di ricupero di polarità opposta e ampiezza costante. Il generatore dei valori di riferiménto 13 è in particolare una sorgente di tensione regolabile con un convertitore digitale/analogico, che rappresenta il generatore dei valori di riferimento per il circuito di regolazione. Tramite questa sorgente di tensione regolabile vengono regolate le ampiezze degli impulsi di prova; L'impulso di recupero presenta rispetto all'impulso di provauna polarità opposta e un'ampiezza costante. Il generatore ad impulsi 12 funge da generatore dei valori di riferimento per il regolatore 14, la cui uscita è collegata all'unità da sottoporre a prova, costituita dall'elemento di scatto 7 e dell'avvolgimento 2 del convertitore di corrente di somma. Inoltre all'unità da sottopórre a prova è collegato 1,'amplificatore di misura 17 , la cui uscita viene portata all'unità di confronto valore di riferimento/valore effettivo 15.
Tramite la regolazione dell'impulso di prova e di recupero, i disturbi provenienti dall'esterno, prodotti ad esempio da una corrente di dispersione ammissibile,vengono esclusi dalla regolazioneovvero compensati.
In corrispondenza della resistenza di misura 16 viene rilevato un segnale proporzionale alla corrente di regolazione, trasferito al filtro attivo 20.
La valutazione del segnale di regolazione si realizza attraverso il comparatore 21 e l'unità logica 22. Il risultato della prova viene presentato tramite la visualizzazione ottica 23. Nel caso di un allar e (l'interruttore di protezione a corrente di dispersione è al di fuori dei suoi valori ammissibili) può determinarsi in aggiunta a quella ottica urla segnalazione acustica.
A seconda del passo di prova e delle condizioni all'uscita del filtro attivo insorgono tre forme d'onda di segnale diverse.
La figura 2 fa vedere il segnale con l'avvolgimento secondario del convertitore di corrente di somma collegato senza che sia stato ancora raggiunto il punto di distacco dell'elemento di scatto.
La figura 3 fa vedere il segnale con l'avvolgimento secondario del convertitore di corrente di somma collegato al raggiungimento del punto di distacco dell'elemento di scatto.
La figura 4 fa vedere il segnale in presenza di un'interruzione di linea sull'avvolgimento secondario del convertitore di corrente di somma.
I segnali vengono resi dal comparatore 21 in una forma elaborabile in forma digitale. Le figure 5 e 7 fanno vedere i segnali secondo le figure 2 a 4 all'uscita del comparatore 21.
Lo sviluppo vero e proprio della prova si realizza nel modo seguente.
Il generatore dei valori di riferimento 13 viene regolato su un valore basso, in presenza del quale l'elemento di scatto 7 sicuramente non si distacca. Successivamente segue un ciclo di misura costituito da un impulso di prova ed un impulso di recupero. Se qui, tramite un segnale corrispondente,viene stabilito che il collegamento all'avvolgimento primario del convertitore di corrente di somma non è disponibile, allora viene di preferenza attivato un dispositivo di interruzione a forzamento {questa fase verrà descritta i maggior dettaglio nel seguito) oppure prodotta una segnalazione di allarme. Se non è così, il valore di riferimento viene aumentato ed avviato il successivo ciclo di misura. Questo modo di procedere viene ripetuto tante volte fino a quando sul comparatore 21 appare il segnale di distacco.Quando viene raggiunto questo punto la prova viene conclusa.L'ampiezza dell'ultimo impulso di prova è direttamente proporzionale alla corrente di scatto dell'interruttoredi pròtezione a corrente di dispersione.
L'intero processo di prova dura alcuni secondi e può essere condotto quanto spesso si voglia. La di -stanza fra due processi di prova in pratica sarà da alcune ore fino ad una settimana.
Scatto di un dispositivo interruttore a forzamento a fronte del mancato funzionamento dell'elemento di scatto o del gruppo interruttore tramite sorveglianza aggiuntiva della corrente di dispersione.
L'amplificatore di misura 17 associato all'unità da sottoporre a prova viene utilizzato (quando non si procede ad una prova) per la sorveglianza della corrente di dispersione. A questo fine all'amplificatore viene associato un comparatore 24. Il valore di soglia del comparatore 24 è regolato sulla corrente di dispersione massima ammissibile. Se questo vialore viene superato, il comparatore commuta e abilita l'unità di valutazione 25 pilotata nel tempo, in una prima fase questa emette un impulso di prova di ampiezza massima senza impulso di recupero al fine di aprire il gruppo interruttore. Se questo non porta ad un sezionamento che ha successo, il che è riconoscibile da una corrente di dispersione ancora presente, in un secondo passo viene azionato un dispositivo interruttore a forzamento. Questo dispositivo interruttore a forzamento (che non costituisce oggetto di questa domanda) deve essere configurato (ad esempio con un attuatore piroelettrico) in modo tale che in ogni caso abbia luogo un sezionamento e che successivamente l'interruttore di protezione a corrente di dispersione non poss:a essere più riattaccato, Il procedimento secondo l'invenzione èd il circuito che opera sulla base dello stesso si differenziano fra l'altro così come deriva dalle considerazioni fatte in precedenza, per una caratteristica fondamentale, ossia la regolazione delle ampiezze delle correnti di prova, mentre in base a DE 19529 474 CI le correnti di prova vengono fornite da una sorgente di corrente costante. I vantaggi dell'invenzione possono essere riassunti nel seguito.
1. Prova automatica dell'elemento di scatto con compensazione dell'eventuale passaggio di una corrente di dispersione ammissibile.
2. Sorveglianza automatica dell'av olgimento secondario del convertitore di corrente di somma.
3. Sorveglianza della corrente di dispersione al fine di azionare un dispositivo interruttore a forzamento in presenza di un mancato funzionamento dell'elemento di scatto o del gruppo interruttore.
4. Prescindendo dall'alimentazione di corrente, il dispositivo richiede soltanto due linee per ì circuiti di pilotaggio e di prova del circuito.
Claims (5)
- RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la sorveglianza automatica della funzionalità di un interruttore di protezione a corrente di dispersione, comprendente rispettivamente un convertitore di córrente di somma, un dispositivo di scatto ed un dispositivo di aggancio, in cui una sequenza di impulsi di prova viene alimentata al convertitore di corrente di somma da una sorgente di corrente pilotabile in passi predeterminati con intensità crescente, mentre nel contempo la bobina del dispositivo di scatto viene sorvegliata riguardo all' insorgere di un impulso di induzione che insorge allo scostamento dell'ancora del dispositivo di scatto da una sua posizione terminale, in cui il valore della corrente alimentata disponibile all'insorgere dell'impulso di induzione viene confrontato con un valore corrispondente al funzionamento normale dell'interruttore di protezione a corrente di dispersione per riconoscere la dispersione, caratterizzato dal fatto che gli impulsi di prova vengono condotti attraverso il circuito in parallelo della bobina (7) del dispositivo di scatto e dell'avvolgimento secondario (2) del convertitore di corrente di somma (1) e regolati nella loro ampiezza.
- 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dopo ciascun impulso di corrente di prova nel circuito in parallelo viene alimentato un impulso di recupero con segno opposto e ampiezza costante.
- 3. Procedimento secondo le rivendicazioni 1 o 2, caratterizzato dal fatto che l'insorgere dell'impulso dì induzione viene determinato tramite il confronto di una tensione proporzionale alla corrente nel circuito in parallelo con un valore di riferimento.
- 4. Procedimento, in particolare secondo una ò più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che la tensione ai capi del circuito in parallelo viene confrontata, eventualmente dopo amplificazione, con un valore di soglia che corrisponde alla corrente di dispersione massima ammissibile, e al superamento dello stesso viene alimentata una corrente con un'ampiezza al disopra del valore di reazione dell'interruttore di protezione a corrente di dispersione e che viene sorvegliato il distacco dell'interruttore di protezione a corrente di dispersione. 5. Procedimento secondo la rivendicazione 4,caratterizzato dal fatto che al mancato scatto dell'interruttore di protezione a corrente di dispersione un dispositivo interruttore a forzamento interrompe i conduttori di fase. Dispositivo circuitale per realizzare il procedimento secondo una opiù delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che una resistenza di misura (16) è disposta in serie con il circuito in parallelo della bobina secondaria (2) del convertitore di corrente di somma (1) e della bobina (7) del dispositivo di scatto è collegata tramite un filtro (20) con un comparatore (21), che è collegato ad una logica di pilotaggio (22) e ad un generatore di valori di riferimento per ampiezze crescenti per passi di impulsi di corrente di prova, i quali vengono confrontati in una posizione di somma (15) con segnali desunti dal circuito in parallelo ed eventualmente amplificati, e che lo scostamento di regolazione alimenta un amplificatore di regolazione (14) che, in quanto elemento di regolazione, alimenta correnti di prova nel circuito in serie della resistenza dimisura (16) e del circuito in parallelo dell'avvolgimento secondario (2) e della bobina (7). Dispositivo circuitale secondo la rivendicazione 6 , caratterizzato dal fatto che la logica di pilotag gio genera dopo ciascun valore di riferimento della corrente di prova un valore di riferimento per una corrente di recupero di ampiezza costante.
- 5. Dispositivo circuitale, in particolare secondo le rivendicazioni 6 o7, caratterizzato dal fatto che il circuito in parallelo della bobina (7) del dispositivo di scatto e dell'avvolgimento secondario (2) è collegato con un amplificatore (17) al quale è assod ato un comparatore (24) la cui tensione diriferimento è regolata ad un valore corrispondente alla corrente di dispersione massima ammissibile ed al quale è associato un dispositivo di valutazione che alimenta nel circuito in parallelo una corrente al disopra della corrente di dispersione massima àmmissibile e sorveglia lo scatto dell'interruttore di protezione a correntei di dispersione nell'ambito di un intervallo di tempo regolabile, dopodiché in presenza di un mancato scatto segue una segnalazione e/o un'interruzione forzata della sezione di linea in cui si trova l'interruttore di protezione a corrente di dispersione.
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