SE468574B - Metod och anordning foer att saekerstaella mot obehoerig funktion hos elkopplare - Google Patents

Description

468 574 Obehörig manöver av brytare kan medföra kostsamma kraftbortfall och därmed driftavbrott för t ex processindustrier av olika slag.

Obehörig manöver av frànskiljare och jordningskopplare kan inträffa när dessa är strömförande eller när de blir strömförande pà grund av manövern. Normalt är sådana elkopplare dimensionerade för att endast manövreras i strömlöst tillstånd. En felmanöver kan därför leda till haveri hos elkopplaren.

En havererande fränskiljare eller jordningskopplare vid en obehörig manöver kan dessutom åstadkomma ljusbàgar med stort energiinnehåll med stor risk för allvarliga personskador som följd.

Uppfinningen så som den kommer att beskrivas nedan kommer bland annat att innefatta reläer av sá kallad säkerhetstyp. Detta är reläer som har den egenskapen att om en kontakt svetsas ihop kommer reläets övriga kontakter, oberoende av om reläet är i till- eller fråntillstånd, att fixeras i det läge det befinner sig i dä kontakten svetsas ihop.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning består i att i samband med manöver av elkopplare via dator införa ett förfarande som säkerställer att obehörig funktion ej kan ske. Förfarandet omfattar ett utvals- förfarande, ett övervakningsförfarande och ett verkställighets- förfarande. Utvalsförfarandet och verkställighetsförfarandet utnyttjar externa reläer av nämnda säkerhetstyp. Reläerna har även till uppgift att vara störbarriär mellan dator och elkopplare.

Anordningen för genomförande av förfarandet omfattar en övervakningsenhet som lämpligen kan vara implementerad i datorn och en yttre reläenhet.

Enligt uppfinningen är varje elkopplare tilldelad ett sá kallat utvalsrelä UR.

Då en elkopplare skall manövreras, dvs antingen vid till- eller frånslag sker först ett utval av aktuell elkopplare genom att operatören vid dataterminalen markerar elkopplaren i fråga. Därvid aktiveras elkopplarens UR. Eftersom endast en elkopplare i taget får manövreras blockeras övriga elkopplare via ett för samtliga elkopplare gemensamt blockeringsrelä BR . ....-- 3 468 574 För att säkerställa korrekt funktion sker alltid, även i ett felfritt tillstànd, en kontroll av de styrsignaler som datorn avger.

Styrsignalerna samordnas i reläenheten till två àterläsnings- signaler som kopplas till två återläsningsingångar hos övervakningsenheten. Innan en manöver beordras, och i felfritt tillstånd, erhåller dessa ingångar via UR och BR komplementära återläsningssignaler, t ex uttryckt i binära termer som "1" och "O".

Då UR för någon elkopplare aktiveras byter via UR och BR återläsningssignalerna till "O" och "1". Via logik inbyggd i övervakningsenheten erhåller nu, då samtidig order om utval och verkställighet av manöver av en elkopplare ges, via verk- ställighetsreläer VR manöverpuls till elkopplarens manöverorgan.

Ett flertal olika enstaka fel kan tänkas förekomma. Om t ex datorn felaktigt ger en signal för utval av en elkopplare sker, som vid en manöverbeordring via UR och BR, en växling av de komplementära àterläsningssignalerna. Via den interna logiken konstateras nu att detta är fel eftersom ingen beordring har skett. Datorn signalerar nu felets existens och i programvaran blockeras för fortsatta steg av manövern.

Uppfinningen omfattar även kontroll av att utvalsförfarandet och verkstälIighetsförfarandet sker i rätt turordning och att två eller flera utval ej kan göras samtidigt.

En närmare beskrivning av de felfall som enligt uppfinningen kan bemästras kommer att beskrivas närmare under den följande beskrivningen av utförandeformer.

RITNINGSFÖRTECKNING Figur 1 är ett översiktsschema som visar de olika enheterna som behövs för manöverering av elkopplare och för att förhindra obehörig funktion. De i figuren angivna beteckningarna som kommer att användas i den följande utförliga beskrivningen av utförandeformerna har följande innebörd: TB = tangentbord, DS = dataskärm, DA = dator, SU = övervaknings- enhet, RU = reläenhet, B1 = brytare 1, F1 = frånskiljare 1, F2 = frånskiljare 2 osv, UB1 = signal för utval av B1, UF1 = signal för utval av F1, UF2 = signal för utval av F2 osv, VT = verkställ TILL, VF = verkställ FRÅN, A och B är återläsningssignaler, UR = utvalsrelä, BR = blockeringsrelä och VR = verkställighetsrelä.

Figur 2 visar ett detaljerat schema för reläenheten RU. Förutom de i figur 1 ingående beteckningarna ingår dessutom: 4 468 574 URB1 = utvalsrelä för brytare B1 med slut- och brytkontakter UFiB1:1, URB1:2 osv, URF1 = utvalsrelä för frånskiljare 1 med slut- och brytkontakter URF1:1, URF1:2 osv, URF2 = utvalsrelä för från- skiljare F2 med slut- och brytkontakter URF2:1, URF2:2 osv, VFiT = verkställighetsrelä för TILL av brytare eller frånskiljare med slut- och brytkontakter VFiT:'l, VRT:2 .osv samt VRF = verkställighets- relä för FRÅN av brytare eller frånskiljare med slut- och bryt- kontakter VRF:1, VRF:2 osv.

Figur 3 visar en utföringsform av den i uppfinningen ingående övervakningsenheten.

BESKRIVNING AV UTFÖRANDEFORMER Manövrering av elkopplare med dator i enlighet med uppfinningen framgår av figur 1. Operatören kan avläsa elkopplarnas tillståndsstatus på dataskärmen DS. Dä en elkopplare skall manövreras begärs detta via tangentbordet TB genom att först trycka på tangenten för utval av aktuell elkopplare. Detta initierar via datorn DA en signal, exempelvis UB1 till reläenheten RU att med hjälp av ett utvalsrelä UR förbereda för verkställighetsorder. Med hjälp av ett blockeringsrelâ BR sker en blockering så att ingen annan elkopplare kan förberedas för manöver förrän den begärda manövern har verkställts. Genom att medan utvalsreläet är aktiverat även trycka på tangentbordets tangent för t ex TILL initieras via datorn en signal VT för att via reläenheten med hjälp av ett verkställighetsrelä VR verkställa den begärda TlLL- manövern av brytaren B1.

Innan verkstâllighetsmanövern exekveras kontrolleras dock att så kan ske. Denna kontroll baseras på återläsning till datorn av signaler' A och B som anger tillstàndstatus hos reläerna i relä- enheten. Med hjälp av logisk behandling i en företrädesvis i datorn implementerat övervakningsenhet SU av dessa återläsningssignaler samt med information om att utval har gjorts erhålles besked via dataskärmen och/eller på annat sätt om datorn felaktigt ger beordringssignal eller om det har uppstått ett fel på reläenheten.

Hur denna kontroll går till kommer att redovisas i samband med beskrivning av figur 2.

Både figur 1 och 2 visar ett utföringsexempel för manövrering av tre elkopplare. I princip kan förfarandet enligt uppfinningen täcka ett mycket stort antal elkopplare under förutsättning att relä- enheten förses med ett utvalsrelä för varje elkopplare. -..ne 5 Azo E74 'TUU J Säkerställningsförfarandet skall nu beskrivas mera i detalj med hjälp av figur 2 som visar ett tillstånd där samtliga elkopplare befinner sig i FRÅN-läge och där inget utval har skett respektive att ingen verkställighetsorder har begärts. Det förutsättes vidare att ingen obehörig order finnes på datorns utgångar och att reläenheten är intakt. Detta innebär att ingång A tiil övervakningsenheten har spänning medan ingång B är spänningslös. l fortsättningen kommer spänningsförande ingång att betecknas med "1" respektive spänningslös att ingång betecknas med "0". Det framgår i övrigt av figur 2 att A = 1 om ingen av UR eller VR är aktiverade A = 0 om någon av UR eller VR är aktiverade B = 1 om någon av UR eller VR är aktiverade och BR samtidigt är aktiverad B = 0 om ingen av UR, VR eller BR är aktiverade eller om någon av UR eller VR är aktiverade men ej BR Då en manöver skall exekveras görs först som redan omtalat ett utval av aktuell elkopplare. Om nu exempelvis brytare B1 skall manövreras erhåller via tangentbord och dator sålunda reläenheten signalen UB1. Därvid drar relä URB1 som erhåller hållning via URB1:1. Samtidigt slutes även. URB1:2 och :3 vilket innebär att B1 kan manövreras så fort verkställighetsordern kommer. Nu kommer också URB1:4 att öppnas och :5 att slutas vilket i sin tur har till följd att blockeringsreläet BR drar. Därvid förhindras utval av annan elkopplare. Eftersom BR:4 nu är sluten "0"-ställs övervakningsenhetens ingång A och ingång B "1"-ställs.

Det sker nu en logisk kontroll i övervakningsenheten om ett utval har gjorts och om A och B har bytt från "1" och "0" till "O" och "1“.

Om så är fallet kommer, medan utvalsreläet för B1 är aktiverat, då tangenten för verkställ TILL trycks ned, signalen VT att från datorn föras till reläenheten. Därvid drar reläet VRT och brytaren B1 manövreras till TILL-läge. Eftersom brytarens manöverorgan har hållkretsar kan nu både signalerna UB1 och VT upphöra.

Frånkoppling av brytaren sker på samma sätt genom utval, logisk kontroll och verkställighet. Manövrering av övriga elkopplare sker på motsvarande sätt.

Uppfinningens uppgift är att säkerställa mot obehörig funktion, t ex om datorn ger utvalssignal eller verkställighetssignal utan att detta beordrats. Denna typ av fel kommer i fortsättningen att omtalas som utgångsfel och betecknas med "U". En annan typ av fel kan härröra från reläenheten, t ex om både "A" och "B" samtidigt visar ”O” eller "1". Denna typ av fel kommer i fortsättningen att e 468 574 omtalas som ingángsfel (till övervakningsenheten) och betecknas med "I".

Om datorn felaktigt ger utvalssignal UB1 kommer vid i övrigt felfri reläenhet de redan beskrivna reläsekvenserna att utföras, dvs bl a att "A" och "B" byter från "1" och "0" till ."0" och "1". Men den logiska bedömningen .i övervakningsenheten konstaterar nu att ingen beordring har skettoch därför kommer från datorn besked om att det finnes ett utgångsfel.

Om det uppstår ett fel på datorns utvalsutgångar eller på någon av reläerna i relâenheten, som t ex utebliven funktion vid beordring, kommer inte ingångarna A och B att ändras från "1" och "0" till "0" och "1". Vid fastsvetsade kontakter återgår ej A och B efter en manöver fràn "0" och "1" till "1" och "0". Datorn skall då signalera utgångsfel.

För att beskriva övervakningsenhetens beslutslogik kommer förutom tidigare definierade återläsningssignaler A och B följande beteckningar att användas: UV = 1 om utval begärts, UV = 0 om utval ej begärts A =1 om reläenhet ej aktiverad, A = 0 om reläenhet aktiverad B = 0 om reläenhet ej aktiverad, B = 1 om reläenhet aktiverad I = ingångsfel, dvs felaktiga återläsningssignaler U = utgångsfel., dvs obehörig eller utebliven aktivering av reläenhet K = korrekt fungerande dator och reläenhet För att kunna beskriva beslutslogiken enligt uppfinningen uttryckt i boolsk algebra med bokstavsbeteckningar kommer ïtverterad A att betecknas med A, inver_t_erad B att betecknas med B och inverterat UV att betecknas med UV. Beslutslogiken blir då som följer: |=(A-B)+(Ã-š) u=(Ü\7-Ã-e)+(uv-A-Ta) i<=(uv-K-B)+(tï\7-Afš) Det logiska sambandet kan också uttryckas med hjälp av följande tabell: .få CN CO m -1 -i> Detta innebär att vid följande felfall förhindrar logiksystemet manövrering av någon elkopplare eftersom - obehörig eller utebliven aktivering " av utvalsreläer UR upptäcks vid àterläsning -obehörig aktivering av verkställighetsreläer VR upptäcks vid åter- läsning -fel pä en av de komplementera ingångarna A eller B för àterläsning upptäcks antingen direkt eller vid aktivering av utvalsrelä -vid deaktivering av ett relä upptäcks svetsning av manöver- kontakter vid àterläsning tack vare bruken av säkerhetsreläer.

Vid följande felfall förhindrar blockeringsrelä BR manövrering eftersom -aktivering av verkställighetsrelä VR före utvalsrelä UR medför blockering av utvalsreläerna -aktivering av ett utvalsrelä medför blockering av övriga utvalsreläer, dvs att samtidig aktivering av flera utvalsreläer ej kan utföras. i Den implementerade övervakningsenheten kan utformas pà ett flertal olika sätt. I figur 3 visas ett utförande med konventionella logiska element. Efter vad som redan beskrivits skall övervakningsenheten förutom de binära signalerna A och B också tillföras binär information om ett utval UV har gjorts eller ej.

Efersom konstaterande av om att ett ingångsfel finnes eller ej är oberoende av om ett utval av elkopplare har gjorts eller ej räcker det för den boolska ekvationen för "I" med ett "och"-element 1, ett ”och"-element 2 med negerande ingångar och ett "el|er"-element 3. 468 574 Vid ett logiskt beslut om det finnes ett utgångsfel ”U” fràn datorn krävs tillgång till samtliga tre parametrar A, B och UV. Som det framgår av figuren kan den boolska ekvationen för "U" exekveras med hjälp av två "och"-element 4 och 5 med tre ingångar samt ett två ingångars "eller"-element 6.

I vissa sammanhang kan det vara bra att ha tillgång till en bekräftelse på att datorns utgångar år felfria. Den boolska ekvationen för "K" kan som det framgår av figur 3 exekveras med samma logiska element som vid exekveringen av "U", dvs med två “och"-element 7 och 8 och ett "eller"-element 9.

Claims (4)

468 574 PATENTKRAV

1. Metod för att säkerställa mot obehörig funktion hos elkopplare (B1, F1, F2) som manövreras med hjälp av tangentbord (TB), dataskärm (DS) och dator (DA), vilken metod k ä n n e t e c k n a s av att den omfattar ett utvalsförfarande, ett övervaknings- förfarande och ett verkställighetsförfarande och att utvals- förfarandet innebär att via ett utvalsrelä (UR) för varje elkopplare aktuell elkopplare utväljes och förberedes för manöver, att samtliga övriga elkopplare som kan manövreras från datorn via ett blockeringsrelä (BR) blockeras och att information om att utval har skett, A, eller att utval ej har skett, A, och att information om blockering har skett, B, eller att blockering ej har skett, B återläses till övervakningsförfarandet där det kontrolleras om order för utval, UV, har begärts eller om order för utval ej har begärts, ÜV, om övriga elkopplare är blockerade, om aktuell elkopplare är förberedd för manöver och att då övervaknings- förfarandet ger klartecken för manöver via verkställighetsreläer (VR) verk-ställighetsförfarandet aktiveras varvid aktuell elkopplare manövreras.

2. Metod enligt patentkrav 1 för att säkerställa mot obehörig funktion hos elkopplare, vilken metod k ä n n e t e c k n a _s av att den till övervakningsförfarandet àterlästa informationen A, A, B, B tillsammans med information om :rival UV, UV används dels för att se om ett ingàngsfel l = (A-B) + (A-B) förefinnes_,__de_ls för att se om datorn är behäftad med ett utgángsfel U = (UV-A-B) + (UV-A-B) genom obehörig eller utebliven aktivering av utvalsreläer (UR), blockringsrelä (BR) eller verkställighetsreläer (VR) och dels _f_ör att b_e_kräft_a_l korrekt funktion hos reläer och dator om K = (UV-A-B) + (UV-A- ).

3. Anordning för genomförandet av förfarandet enligt patentkrav 1 för att säkerställa mot obehörig funktion hos elkopplare, vilken anordning är k ä n n e t e c k n a d av att den omfattar en reläenhet (RU) och en övervakningsenhet (SU) och att reläenheten omfattar ett utvalsrelä (UR) för varje elkopplare, ett blockeringsrelä (BR) för blockering av utval av övriga elkopplare och verkställighets- reläer (VR) för TILL- och FRÅN-funktion av elkopplare oclL att reläenheten är anordnad att avge àterläsningssignaler A, A, B, B till övervakningsenheten om tillstàndsstatus hos de ingående reläerna samt att övervakningsenheten innefattar logiska element i form av ”och"-element (1, 2, 4, 5, 7, 8), och ”eller"-element (3, 6, 9), dels kopplade för att agg information l om ett fel uppstår i reläenheten om I = (A-B) + (A-B), dels kopplade för att tillsammans med information om att utval UV, UV av elkopplare har skett avge 468 574 10 information U om att da_torn avger felaktig order till reläenheten då U = (UV-A-B) + (UV-A-B) och dels avge information K om__dator, r_e_lê_ie@et och övervakningsenhet är felfria då K = (UV-A-B) + (UV-A-B).

4. Anordning för att säkerställa mot obehörig funktion hos elkopplare enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d av att återläsningssignal A = 1 om ingen av utvalsrelâerna (UR) eller verkställighetsrelâerna (VR) är aktiverade, att A = 0 om någon av utvalsrelâerna (UR) eller verkställighetsrelâerna (VR) är aktiverade, att B = 1 om någon av utvalsrelâerna (UR) eller verkställighetsrelâerna (VR) är aktiverade och samtidigt blockeringsreläet (BR) är aktiverat och att B = 0 om ingen av utvalsrelâerna (UR), verkställighetsrelâerna (VR) eller blockeringsreläet (BR) är aktiverade eller om någon av utvalsrelâerna (UR) eller verkställighetsrelâerna är aktiverade men ej blockeringsreläet.