WO2020229121A1 - Schalteranordnung mit antriebssystem und verfahren zum sicheren betrieb einer schalteranordnung - Google Patents

Schalteranordnung mit antriebssystem und verfahren zum sicheren betrieb einer schalteranordnung Download PDF

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WO2020229121A1
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motor
switch
switch arrangement
safety
power unit
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PCT/EP2020/061278
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Benjamin Dittmann
Eduard ZERR
Klaus IXMEIER
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Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh
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    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H2009/0061—Monitoring tap change switching devices

Definitions

  • the invention relates to a switch arrangement with a switch and a drive system for the switch and a method for safe operation of the switch arrangement.
  • switches for different tasks and with different requirements. To operate the respective switches, they must be driven by a drive system. These switches are, among other things, on-load tap-changers, diverter switches, selector switches, double-turners, reversers, preselectors, circuit-breakers, load switches or disconnectors.
  • On-load tap-changers are used, for example, for uninterrupted switching between different winding taps of electrical equipment, such as a power transformer or a controllable choke.
  • electrical equipment such as a power transformer or a controllable choke.
  • the transmission ratio of the transformer or the inductance of the choke can be changed.
  • Double turners are used to reverse the polarity of windings during operation of the power transformer.
  • the improved concept is based on the idea of designing the drive system as a servo drive system and equipping it with a power unit which initiates or executes a safety measure when a safety-relevant event occurs.
  • Security measures are usually implemented via separate, outside the power section arranged safety modules such as contactors implemented with hard wiring.
  • a switch assembly includes a switch and a servo drive system for the switch.
  • the servo drive system has a motor for driving the switch, a power unit for supplying energy, in particular a controlled or regulated energy supply, of the motor and a control unit for controlling the power unit as a function of at least one setpoint.
  • the control unit is set up to identify the presence of at least one safety-relevant event and, if the safety-relevant event is present, to generate at least one control signal and to transmit it to the power unit.
  • the power unit is set up to initiate or execute at least one safety measure as a function of the control signal.
  • a servo drive system is a drive system that controls the motor electronically, whereby the control can include a position, angle or position control, a speed or rotational speed control, an acceleration control and / or a torque control.
  • the term servo drive system therefore implies that the drive system has a device for detecting one or more of the mentioned control variables and for feeding back a corresponding feedback signal to the control unit and that the control is carried out using the feedback signal.
  • the activation of the power section as a function of the at least one setpoint value corresponds to regulation in this sense.
  • the operational safety of the switch arrangement is increased by initiating a safety measure when a safety-relevant event is present.
  • the motor for driving the switch is coupled to a shaft or some other component of the switch via one or more gears.
  • the switch can be configured as an on-load tap-changer or a diverter switch or a selector or a double turner or a reverser or a preselector or a circuit breaker or a load switch or a disconnector.
  • the power unit is designed as a converter, in particular a servo converter, or as an equivalent electronic, in particular fully electronic, unit for drive machines.
  • the power unit is designed to bring the motor to a standstill, in particular to safely shut it down, by a first of the at least one safety measure.
  • the standstill can also include a movement within a defined tolerance range.
  • the safe stopping of the motor includes a safety function which corresponds to a stop category according to the industrial standard EN 60204-1: 2006, the content of which is hereby incorporated by reference.
  • the safe stopping of the motor includes a safe torque-off, STO, safety function, safe-stop-1, SS1, safety function, safe-stop-2, SS2, safety function, or safe-operation-stop , SOS, safety function.
  • the safety measure includes the monitoring of a movement or a position of the motor, in particular a motor shaft of the motor.
  • the monitoring of the movement of the motor includes a Safely-Limited-Speed, SLS, safety function, a Safe-speed-monitor, SSM, safety function, a Safe-speed-range, SSR, safety function, a Safe-Iimit position, SLP, safety function, a safe position, SP, safety function or a safe direction, SDI, safety function.
  • the first safety measure includes an uncontrolled shutdown of the motor.
  • the power unit is set up to completely interrupt the power supply to the motor as a function of the control signal.
  • the first security measure includes immediately or immediately interrupting the energy supply. The power supply remains interrupted even when the motor is at a standstill, so that it can no longer provide any torque (corresponds to STO).
  • the power unit is set up to brake or shut down the motor in a controlled manner, depending on the control signal.
  • the power supply to the motor is maintained during this time.
  • the power unit is set up to completely interrupt the power supply of the motor, depending on the control signal after the controlled braking or stopping, so that it can no longer provide torque (corresponds to SS1).
  • the power unit is set up to maintain the power supply of the motor depending on the control signal after the controlled braking or stopping and to regulate a position of the motor, in particular the motor shaft, to a target position (corresponds to SS2).
  • the power unit is set up to initiate a further safety measure, in particular comprising an STO or an SS1 safety function, if a tolerance range is violated with respect to the target position.
  • the power part is set up to limit a speed or rotational speed of the motor shaft by a second of the at least one safety measure.
  • the power section is set up to restrict the speed in such a way that the speed is less than or equal to a predetermined maximum speed (corresponds to SLS or SSR).
  • the power unit is set up to restrict the speed in such a way that the speed is greater than or equal to a predetermined minimum speed (corresponds to SSM or SSR).
  • the power unit is set up to initiate a further safety measure, in particular comprising an STO or an SS1 safety function, when the maximum speed is exceeded or the minimum speed is not reached.
  • a further safety measure in particular comprising an STO or an SS1 safety function
  • the at least one safety-relevant event comprises a deviation of a direction of rotation of the motor, the motor shaft or a further shaft of the switch arrangement from a predetermined target direction of rotation (corresponds to SDI).
  • the direction of rotation is detected by an encoder device.
  • the servo drive system has an absolute value transmitter, which is arranged on the servo drive system or the switch, in particular on-load tap changer, diverter switch, selector, double turner, turner, preselector, power switch, load switch or disconnector, in order to determine an absolute position of the motor shaft or to detect the further wave of the switch assembly.
  • the control unit is set up to generate the control signal as a function of a feedback signal from the absolute encoder.
  • the at least one safety-relevant event occurs when the absolute position of the motor shaft or the further shaft falls below a predetermined minimum position or exceeds a predetermined maximum position (corresponds to SLP).
  • a method for the safe operation of a switch arrangement is also specified.
  • a power section of the switch arrangement is controlled as a function of at least one setpoint value.
  • the presence of at least one safety-relevant event is identified and, in the case of the safety-relevant event, at least one control signal is transmitted to the power unit.
  • At least one safety measure is initiated or carried out by the power unit as a function of the control signal.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a switch arrangement according to the improved concept
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a further exemplary embodiment of a switch arrangement according to the improved concept.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a switch arrangement 1 according to the improved concept with a switch 17 and a servo drive system 2 which is connected to the switch 17 via a drive shaft 16.
  • the servo drive system 2 includes a motor 12 which can drive the drive shaft 16 via a motor shaft 14 and optionally via a gearbox 15.
  • a control device 3 of the servo drive system 2 comprises a power unit 1 1, which contains, for example, a servo converter, for the controlled or regulated energy supply of the motor 12 and a control unit 10 for controlling the power unit 1 1, for example via a bus 18.
  • the servo drive system 2 can have an encoder system 13 which serves as a feedback system or is part of the feedback system and is connected to the power unit 11. Furthermore, the encoder system 13 is coupled directly or indirectly to the drive shaft 16.
  • the encoder system 13 is set up to detect a value for a position, in particular an angular position, for example an absolute angular position, of the drive shaft 16 and to generate a feedback signal based thereon.
  • the encoder system 13 can include an absolute encoder, in particular a multi-turn absolute encoder, which is attached to the drive shaft 16, the motor shaft 14 or another shaft whose position is clearly linked to the absolute position of the drive shaft 16.
  • the position of the drive shaft 16 can be clearly determined from the position of the motor shaft 14, for example via a gear ratio of the transmission 15.
  • the control device 3, in particular the control unit 10 and / or the power unit 11, is set up to control the motor 12 depending on the To control or regulate the feedback signal.
  • the attachment of the absolute value encoder is designed, for example, as a combination of a form-fitting connection with a non-positive or material connection.
  • the control unit 10 can identify the presence of a safety-relevant event, for example a malfunction or an error in the switch 17 or the drive system. If there is a safety-relevant event, the control unit 10 transmits a control signal to the power unit 1 1, which then initiates or executes a safety measure.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a further exemplary embodiment of a switch arrangement 1 according to the improved concept, which is based on the embodiment according to FIG.
  • the switch arrangement 1 here optionally has a switch cabinet 21 within which the control unit 10, the power unit 11 and an optional human-machine interface 19 are arranged.
  • the man-machine interface 19 is connected to the control unit 10 and can, for example, serve for control, maintenance or configuration purposes.
  • the motor 12, the motor shaft 14, the encoder system 13 and / or the gear 15 can be arranged inside or outside the control cabinet 21.
  • the switch arrangement 1, in particular the control unit 10, is coupled to a safety device 20 which, for example, includes a power switch or circuit breaker in order to disconnect the switch arrangement or an electrical device to which the switch arrangement is assigned from an energy network, for example in the case of an error or a malfunction of the switch arrangement.
  • a safety device 20 which, for example, includes a power switch or circuit breaker in order to disconnect the switch arrangement or an electrical device to which the switch arrangement is assigned from an energy network, for example in the case of an error or a malfunction of the switch arrangement.
  • a switch arrangement increases the operational reliability of the servo drive system, the switch and the operating means. This is achieved in particular by introducing the safety measure through the power unit.

Abstract

Eine Schalteranordnung (1 ) umfasst einen Schalter (17) und ein Servoantriebssystem (2) für den Schalter (17). Das Servoantriebssystem (2) weist einen Motor (14) zum Antreiben des Laststufenschalters (17), ein Leistungsteil (11) zur Energieversorgung des Motors (12) und eine Steuereinheit (10) zur Ansteuerung des Leistungsteils (11) in Abhängigkeit von wenigstens einem Sollwert auf. Die Steuereinheit (10) ist dazu eingerichtet, das Vorliegen wenigstens eines sicherheitsrelevanten Ereignisses zu identifizieren und, falls das sicherheitsrelevante Ereignis vorliegt, wenigstens ein Steuersignal zu erzeugen und an das Leistungsteil (11) zu übermitteln. Das Leistungsteil (11) ist dazu eingerichtet, abhängig von dem Steuersignal wenigstens eine Sicherheitsmaßnahme einzuleiten oder auszuführen.

Description

SCHALTERANORDNUNG MIT ANTRIEBSSYSTEM UND VERFAHREN ZUM SICHE REN BETRIEB EINER SCHALTERANORDNUNG
Die Erfindung betrifft eine Schalteranordnung mit einem Schalter und einem Antriebssys tem für den Schalter sowie ein Verfahren zum sicheren Betrieb der Schalteranordnung.
In Umspannwerken existiert eine Vielzahl an Schaltern für unterschiedliche Aufgaben und mit unterschiedlichen Anforderungen. Für die Betätigung der jeweiligen Schalter müssen diese über ein Antriebssystem angetrieben werden. Bei diesen Schaltern handelt es sich unter anderem um Laststufenschalter, Lastumschalter, Wähler, Doppelwender, Wender, Vorwähler, Leistungsschalter, Lastschalter oder Trennschalter.
So dienen Laststufenschalter beispielsweise zum unterbrechungsfreien Umschalten zwi schen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines elektrischen Betriebsmittels, wie etwa eines Leistungstransformators oder einer regelbaren Drossel. Dadurch können beispiels weise das Übersetzungsverhältnis des T ransformators oder die Induktivität der Drossel ver ändert werden. Doppelwender dienen zum Umpolen von Wicklungen während des Leis tungstransformatorbetriebs.
All diese Schalter stellen eine hochgradig sicherheitsrelevante Komponente des elektri schen Betriebsmittels dar, weil die Umschaltung während das Betriebsmittel im Betrieb ist erfolgt und dementsprechend beispielsweise an ein Energienetz angeschlossen ist. Störun gen beim Betrieb können in extremen Fällen gravierende technische und wirtschaftliche Folgen haben.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Konzept zum An treiben eines Schalters, insbesondere Laststufenschalters, Lastumschalters, Wählers, Dop pelwenders, Wenders, Vorwählers, Leistungsschalters, Lastschalters oder Trennschalters anzugeben, durch welches die Sicherheit des Betriebs erhöht wird.
Diese Aufgabe wird durch den jeweiligen Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das verbesserte Konzept beruht auf der Idee, das Antriebssystem als Servoantriebssystem auszulegen und mit einem Leistungsteil auszustatten, welches bei Vorliegen eines sicher heitsrelevanten Ereignisses eine Sicherheitsmaßnahme einleitet oder auszuführt.
Üblicherweise werden Sicherheitsmaßnahmen über separate, außerhalb des Leistungsteils angeordnete Sicherheitsmodule wie z.B. Schütze mit harter Verdrahtung realisiert.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird eine Schalteranordnung angegeben, die einen Schalter und ein Servoantriebssystem für den Schalter umfasst. Das Servoantriebssystem weist einen Motor zum Antreiben des Schalters, ein Leistungsteil zur Energieversorgung, insbesondere gesteuerten oder geregelten Energieversorgung, des Motors und eine Steu ereinheit zur Ansteuerung des Leistungsteils in Abhängigkeit von wenigstens einem Soll wert auf. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, das Vorliegen wenigstens eines sicher heitsrelevanten Ereignisses zu identifizieren und, falls das sicherheitsrelevante Ereignis vorliegt, wenigstens ein Steuersignal zu erzeugen und an das Leistungsteil zu übermitteln. Das Leistungsteil ist dazu eingerichtet, abhängig von dem Steuersignal wenigstens eine Sicherheitsmaßnahme einzuleiten oder auszuführen.
Als Servoantriebssystem wird ein Antriebssystem bezeichnet, welches den Motor elektro nisch regelt, wobei die Regelung eine Positions-, Winkel- oder Lageregelung, eine Ge- schwindigkeits- oder Drehzahlregelung, eine Beschleunigungsregelung und/oder eine Drehmomentregelung beinhalten kann. Der Begriff Servoantriebssystem impliziert daher, dass das Antriebssystem eine Vorrichtung zur Erfassung einer oder mehrerer der genann ten Regelgrößen und zur Rückführung eines entsprechenden Feedbacksignals an die Steu ereinheit aufweist und die Regelung anhand des Feedbacksignals erfolgt.
Die Ansteuerung des Leistungsteils in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Sollwert entspricht einer Regelung in diesem Sinne.
Durch Einleiten einer Sicherheitsmaßnahme bei Vorliegen eines sicherheitsrelevanten Er eignisses wird die Betriebssicherheit der Schalteranordnung erhöht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Motor zum Antreiben des Schalters über ein oder mehrere Getriebe mit einer Welle oder einer sonstigen Komponente des Schalters gekoppelt.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform kann der Schalter als ein Laststufenschalter o- der ein Lastumschalter oder ein Wähler oder ein Doppelwender oder ein Wender oder ein Vorwähler oder ein Leistungsschalter oder ein Lastschalter oder ein Trennschalter ausge bildet sein.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist das Leistungsteil als Umrichter, insbeson dere Servoumrichter, ausgestaltet oder als äquivalente elektronische, insbesondere voll elektronische, Einheit für Antriebsmaschinen. Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist das Leistungsteil dazu eingerichtet, durch eine erste der wenigstens eine Sicherheitsmaßnahme den Motor in Stillstand zu versetzen, insbesondere sicher stillzusetzen. Dabei kann der Stillstand auch eine Bewegung in einem definierten Toleranzbereich beinhalten.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform beinhaltet das sichere Stillsetzen des Motors eine Sicherheitsfunktion, welche einer Stoppkategorie nach der Industrienorm EN 60204- 1 :2006 entspricht, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform beinhaltet das sichere Stillsetzen des Motors eine Safe-torque-off, STO, Sicherheitsfunktion, eine Safe-stop-1 , SS1 , Sicherheitsfunktion, eine Safe-stop-2, SS2, Sicherheitsfunktion, oder eine Safe-operation-stop, SOS, Sicher heitsfunktion.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform beinhaltet die Sicherheitsmaßnahme die Über wachung einer Bewegung oder eine Position des Motors, insbesondere einer Motorwelle des Motors.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform beinhaltet das Überwachen der Bewegung des Motors eine Safely-limited-speed, SLS, Sicherheitsfunktion, eine Safe-speed-monitor, SSM, Sicherheitsfunktion, eine Safe-speed-range, SSR, Sicherheitsfunktion, eine Safe-Ii- mit-position, SLP, Sicherheitsfunktion, eine Safe-Position, SP, Sicherheitsfunktion oder eine Safe-direction, SDI, Sicherheitsfunktion.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform beinhaltet die erste Sicherheitsmaßnahme ein ungesteuertes Stillsetzen des Motors.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist das Leistungsteil dazu eingerichtet, die Ener gieversorgung des Motors abhängig von dem Steuersignal vollständig zu unterbrechen. Insbesondere beinhaltet die erste Sicherheitsmaßnahme, die Energieversorgung sofort be ziehungsweise unverzüglich zu unterbrechen. Die Energieversorgung bleibt dabei auch im Stillstand des Motors unterbrochen, so dass dieser kein Drehmoment mehr bereitstellen kann (entspricht STO).
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist das Leistungsteil dazu eingerichtet, abhän gig von dem Steuersignal den Motor gesteuert zu bremsen oder gesteuert stillzusetzen. Die Energieversorgung des Motors wird währenddessen aufrechterhalten. Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist das Leistungsteil dazu eingerichtet, abhän gig von dem Steuersignal nach dem gesteuerten Bremsen oder Stillsetzen die Energiever sorgung des Motors vollständig zu unterbrechen, so dass dieser kein Drehmoment mehr bereitstellen kann (entspricht SS1 ).
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist das Leistungsteil dazu eingerichtet, abhän gig von dem Steuersignal nach dem gesteuerten Bremsen oder Stillsetzen die Energiever sorgung des Motors aufrecht zu erhalten und eine Position des Motors, insbesondere der Motorwelle, auf eine Sollposition zu regeln (entspricht SS2).
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist das Leistungsteil dazu eingerichtet, bei Ver letzung eines Toleranzbereichs bezüglich der Sollposition eine weitere Sicherheitsmaß nahme einzuleiten, insbesondere umfassend eine STO oder eine SS1 Sicherheitsfunktion.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist das Leistungsteil dazu eingerichtet, durch eine zweite der wenigstens einen Sicherheitsmaßnahme eine Geschwindigkeit oder Dreh zahl der Motorwelle einzuschränken.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist das Leistungsteil dazu eingerichtet, die Ein schränkung der Geschwindigkeit dergestalt vorzunehmen, dass die Geschwindigkeit klei ner oder gleich einer vorbestimmten Maximalgeschwindigkeit ist (entspricht SLS oder SSR).
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist das Leistungsteil dazu eingerichtet, die Ein schränkung der Geschwindigkeit dergestalt vorzunehmen, dass die Geschwindigkeit grö ßer oder gleich einer vorbestimmten Minimalgeschwindigkeit ist (entspricht SSM oder SSR).
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist das Leistungsteil dazu eingerichtet, eine wei tere Sicherheitsmaßnahme einzuleiten, insbesondere umfassend eine STO oder eine SS1 Sicherheitsfunktion, wenn die Maximalgeschwindigkeit überschritten oder die Minimalge schwindigkeit unterschritten wird.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform umfasst das wenigstens eine sicherheitsrele vante Ereignis eine Abweichung einer Drehrichtung des Motors, der Motorwelle oder einer weiteren Welle der Schalteranordnung von einer vorbestimmten Solldrehrichtung (ent spricht SDI).
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform wird die Drehrichtung dabei von einer Geber vorrichtung erfasst. Gemäß wenigstens einer Ausführungsform weist das Servoantriebssystem einen Absolut wertgeber auf, welcher an dem Servoantriebssystem oder dem Schalter, insbesondere Laststufenschalter, Lastumschalter, Wähler, Doppelwender, Wender, Vorwähler, Leis tungsschalter, Lastschalter oder Trennschalter, angeordnet ist, um eine absolute Position der Motorwelle oder der weiteren Welle der Schalteranordnung zu erfassen. Die Steuerein heit ist dazu eingerichtet, das Steuersignal abhängig von einem Feedbacksignal des Abso lutwertgebers zu erzeugen.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform liegt das wenigstens eine sicherheitsrelevante Ereignis vor, wenn die absolute Position der Motorwelle oder der weiteren Welle eine vor bestimmte Minimalposition unterschreitet oder eine vorbestimmte Maximalposition über schreitet (entspricht SLP).
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein Verfahren zum sicheren Betrieb einer Schalteranordnung angegeben. Gemäß dem Verfahren wird ein Leistungsteil der Schalter anordnung in Abhängigkeit von wenigstens einem Sollwert angesteuert. Das Vorliegen we nigstens eines sicherheitsrelevanten Ereignisses wird identifiziert und im Falle des sicher heitsrelevanten Ereignisses wird wenigstens ein Steuersignal an das Leistungsteil übermit telt. Abhängig von dem Steuersignal wird wenigstens eine Sicherheitsmaßnahme durch das Leistungsteil eingeleitet oder ausgeführt.
Weitere Ausgestaltungsformen und Implementierungen des Verfahrens ergeben sich un mittelbar aus den verschiedenen Ausgestaltungsformen der Schalteranordnung. Insbeson dere können einzelne oder mehrere der bezüglich der Schalteranordnung beschriebenen Komponenten und/oder Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens entsprechend im plementiert sein.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen unter Bezug auf die Zeichnungen im Detail erklärt. Komponenten, die identisch oder funktionell identisch sind oder einen identischen Effekt haben, können mit identischen Bezugszeichen versehen sein. Identische Komponenten oder Komponenten mit identischer Funktion sind unter Um ständen nur bezüglich der Figur erklärt, in der sie zuerst erscheinen. Die Erklärung wird nicht notwendigerweise in den darauffolgenden Figuren wiederholt.
Es zeigen
Figur 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer Schalteranordnung gemäß dem verbesserten Konzept; und Figur 2 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Schalteranordnung gemäß dem verbesserten Konzept.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer Schalteranordnung 1 gemäß dem verbesserten Konzept mit einem Schalter 17 und einem Servoantriebssystem 2, welches über eine Antriebswelle 16 mit dem Schalter 17 verbunden ist. Das Servoantriebssystem 2 beinhaltet einen Motor 12, welcher über eine Motorwelle 14 und optional über ein Getriebe 15 die Antriebswelle 16 antreiben kann. Eine Steuervorrich tung 3 des Servoantriebssystems 2 umfasst ein Leistungsteil 1 1 , welches beispielsweise einen Servoumrichter enthält, zur gesteuerten oder geregelten Energieversorgung des Mo tors 12 sowie eine Steuereinheit 10 zur Ansteuerung des Leistungsteils 1 1 , beispielsweise über einen Bus 18.
Das Servoantriebssystem 2 kann ein Gebersystem 13 aufweisen, welches als Feedback system dient oder Teil des Feedbacksystems ist und mit dem Leistungsteil 1 1 verbunden ist. Ferner ist das Gebersystem 13 direkt oder indirekt mit der Antriebswelle 16 gekoppelt.
Das Gebersystem 13 ist dazu eingerichtet, einen Wert für eine Position, insbesondere eine Winkelposition, beispielsweise eine absolute Winkelposition, der Antriebswelle 16 zu erfas sen und basierend darauf ein Feedbacksignal zu erzeugen. Dazu kann das Gebersystem 13 beispielsweise einen Absolutwertgeber, insbesondere Multi-Turn-Absolutwertgeber, um fassen, welcher an der Antriebswelle 16, der Motorwelle 14 oder einer anderen Welle, deren Position eindeutig mit der absoluten Position der Antriebswelle 16 verknüpft ist, befestigt ist. Beispielsweise ist die Position der Antriebswelle 16 aus der Position der Motorwelle 14 eindeutig bestimmbar, beispielsweise über ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes 15. Die Steuervorrichtung 3, insbesondere die Steuereinheit 10 und/oder das Leistungsteil 1 1 , ist dazu eingerichtet, den Motor 12 abhängig von dem Feedbacksignal zu steuern oder zu regeln.
Die Befestigung des Absolutwertgebers ist beispielsweise als Kombination einer form schlüssigen Verbindung mit einer kraft- oder stoffschlüssigen Verbindung ausgeführt.
Die Steuereinheit 10 kann das Vorliegen eines sicherheitsrelevanten Ereignisses, beispiels weise einer Störung oder eines Fehlers des Schalters 17 oder des Antriebssystems, iden tifizieren. Wenn ein sicherheitsrelevantes Ereignis vorliegt, übermittelt die Steuereinheit 10 ein Steuersignal an das Leistungsteil 1 1 , welches daraufhin eine Sicherheitsmaßnahme einleitet oder ausführt. Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Schalteranordnung 1 gemäß dem verbesserten Konzept, welche auf der Ausfüh- rungsform nach Figur 1 basiert.
Die Schalteranordnung 1 weist hier optional einen Schaltschrank 21 auf innerhalb dessen die Steuereinheit 10, das Leistungsteil 1 1 und eine optionale Mensch-Maschine-Schnitt- stelle 19 angeordnet sind. Die Mensch-Maschine-Schnittsteile 19 ist mit der Steuereinheit 10 verbunden und kann beispielsweise Kontroll-, Wartungs- oder Konfigurationszwecken dienen.
Der Motor 12, die Motorwelle 14 das Gebersystem 13 und/oder das Getriebe 15 können innerhalb oder außerhalb des Schaltschranks 21 angeordnet sein.
Die Schalteranordnung 1 , insbesondere die Steuereinheit 10 ist an eine Sicherheitsvorrich tung 20 gekoppelt, welche beispielsweise einen Leistungsschalter oder Circuit breaker um fasst, um die Schalteranordnung oder ein elektrisches Betriebsmittel, welchem die Schal teranordnung zugeordnet ist, von einem Energienetz zu trennen, beispielsweise im Falle eines Fehlers oder einer Störung der Schalteranordnung.
Durch eine Schalteranordnung nach dem verbesserten Konzept wird die Betriebssicherheit des Servoantriebssystems, des Schalters und des Betriebsmittels erhöht. Dies wird insbe sondere durch das Einleiten der Sicherheitsmaßnahme durch das Leistungsteil erreicht.
Bezugszeichen
1 Schalteranordnung
2 Servoantriebssystem
3 Steuervorrichtung
10 Steuereinheit
1 1 Leistungsteil
12 Motor
13 Gebersystem
14 Motorwelle
15 Getriebe
16 Antriebswelle
17 Schalter
18 Bus
19 Mensch-Maschine-Schnittsteile
20 Sicherheitsvorrichtung
21 Schaltschrank

Claims

Patentansprüche
1. Schalteranordnung (1 ) umfassend einen Schalter (17) und ein Servoantriebssystem (2) für den Schalter (17), das Servoantriebssystem (2) beinhaltend
einen Motor (12) zum Antreiben des Schalters (17);
ein Leistungsteil (1 1 ) zur Energieversorgung des Motors (12); und
eine Steuereinheit (10) zur Ansteuerung des Leistungsteils (1 1 ) in Abhängigkeit von wenigstens einem Sollwert;
wobei
die Steuereinheit (10) dazu eingerichtet ist, das Vorliegen wenigstens eines sicher heitsrelevanten Ereignisses zu identifizieren und im Falle des sicherheitsrelevanten Ereignisses wenigstens ein Steuersignal an das Leistungsteil (1 1 ) zu übermitteln; und das Leistungsteil (1 1 ) dazu eingerichtet ist, abhängig von dem Steuersignal wenigs tens eine Sicherheitsmaßnahme einzuleiten oder auszuführen.
2. Schalteranordnung (1 ) nach Anspruch 1 , wobei das Leistungsteil (1 1 ) dazu eingerich tet ist, durch eine erste der wenigstens einen Sicherheitsmaßnahme den Motor (12) in Stillstand zu versetzen.
3. Schalteranordnung (1 ) nach Anspruch 2, wobei die erste Sicherheitsmaßnahme ein ungesteuertes Stillsetzen des Motors (12) beinhaltet.
4. Schalteranordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei das Leistungsteil (1 1 ) dazu eingerichtet ist, die Energieversorgung des Motors (12) abhängig von dem Steuersignal vollständig zu unterbrechen.
5. Schalteranordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Leistungsteil (1 1 ) dazu eingerichtet ist, abhängig von dem Steuersignal den Motor (12) gesteuert zu bremsen oder gesteuert stillzusetzen.
6. Schalteranordnung (1 ) nach Anspruch 5, wobei das Leistungsteil (1 1 ) dazu eingerich tet ist, abhängig von dem Steuersignal nach dem gesteuerten Bremsen oder Stillset zen die Energieversorgung des Motors (12) vollständig zu unterbrechen.
7. Schalteranordnung (1 ) nach Anspruch 5, wobei das Leistungsteil dazu eingerichtet ist, abhängig von dem Steuersignal nach dem gesteuerten Bremsen oder Stillsetzen die Energieversorgung des Motors (12) aufrecht zu erhalten; und eine Position des Motors (12) auf eine Sollposition zu regeln.
8. Schalteranordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Leistungsteil (1 1 ) dazu eingerichtet ist, durch eine zweite der wenigstens einen Sicherheitsmaß nahme eine Geschwindigkeit einer Motorwelle (14) des Motors (12) einzuschränken.
9. Schalteranordnung (1 ) nach Anspruch 8, wobei das Leistungsteil (1 1 ) dazu eingerich tet ist, die Einschränkung der Geschwindigkeit dergestalt vorzunehmen, dass die Ge schwindigkeit kleiner oder gleich einer vorbestimmten Maximalgeschwindigkeit ist.
10. Schalteranordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei das Leistungsteil
(1 1 ) dazu eingerichtet ist, die Einschränkung der Geschwindigkeit dergestalt vorzu nehmen, dass die Geschwindigkeit größer oder gleich einer vorbestimmten Minimal geschwindigkeit ist.
1 1 . Schalteranordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das wenigstens eine sicherheitsrelevante Ereignis eine Abweichung einer Drehrichtung des Motors
(12), einer Motorwelle (14) des Motors (12) oder einer weiteren Welle der Schalteran ordnung von einer vorbestimmten Solldrehrichtung umfasst.
12. Schalteranordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , wobei
das Servoantriebssystem (2) einen Absolutwertgeber aufweist, welcher an dem Ser voantriebssystem oder dem Schalter (17) angeordnet ist, um eine absolute Position einer Motorwelle (14) des Motors (12) oder einer weiteren Welle der Schalteranord nung zu erfassen; und
die Steuereinheit (10) dazu eingerichtet ist, das Steuersignal abhängig von einem Feedbacksignal des Absolutwertgebers zu erzeugen.
13. Schalteranordnung (1 ) nach Anspruch 12, wobei das wenigstens eine sicherheitsrele vante Ereignis vorliegt, wenn die absolute Position der Motorwelle (14) oder der wei teren Welle eine vorbestimmte Minimalposition unterschreitet oder eine vorbestimmte Maximalposition überschreitet.
14. Schalteranordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 - 13, wobei der Schalter (17) ein Laststufenschalter oder ein Lastumschalter oder Wähler oder ein Doppelwender oder ein Wender oder ein Vorwähler oder ein Leistungsschalter oder ein Lastschalter oder ein Trennschalter ist.
15. Verfahren zum sicheren Betrieb einer Schalteranordnung (1 1 ), das Verfahren beinhal tend
Ansteuern eines Leistungsteils (1 1 ) der Schalteranordnung (1 ) in Abhängigkeit von wenigstens einem Sollwert;
Identifizieren des Vorliegens wenigstens eines sicherheitsrelevanten Ereignisses; Übermitteln wenigstens eines Steuersignals an das Leistungsteil (1 1 ) im Falle des si cherheitsrelevanten Ereignisses;
Einleiten oder Ausführen wenigstens einer Sicherheitsmaßnahme durch das Leis tungsteil (1 1 ) abhängig von dem Steuersignal.
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