DD248903A1

DD248903A1 - Verfahren zur synchronsteuerung des ausschaltzeitpunktes von wechselstromleistungsschaltern

Info

Publication number: DD248903A1
Application number: DD27845785A
Authority: DD
Inventors: Ekkehard Anke; Franz Thiede
Original assignee: Elektroprojekt Anlagenbau Veb
Priority date: 1985-07-10
Filing date: 1985-07-10
Publication date: 1987-08-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synchronsteuerung des Ausschaltzeitpunktes von Wechselstromleistungsschaltern, die waehrend des Nulldurchganges des Stromes schalten und einen relativ langsamen Antrieb besitzen, insbesondere von synchronschaltenden Blaskolbenschaltern. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Synchronsteuerung des Ausschaltzeitpunktes von Wechselstromleistungsschaltern mit langsamem Antrieb anzugeben, bei dem der Aufwand bei der Bestimmung des Nulldurchganges des Stromes bei groesseren Schalterausloesezeiten verringert und die Belastung des Leistungsschalters sowie die Ueberspannung bei kleinen induktiven Stroemen gesenkt werden. Erfindungsgemaess wird jeder Stromnulldurchgang erfasst und zu jedem Stromnulldurchgang ein von der Schaltereigenzeit und der Hoehe des Stromes abhaengiger verzoegerter Impuls erzeugt bzw. abgegeben, der zur Ausloesung fuehrt, wenn ein Ausschaltbefehl vorliegt. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synchronsteuerung des Ausschaltzeitpunktes von Wechselstromleistungsschaltern, die während eines Nulldurchganges des Stromes schalten.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Verringerung der Belastung von Leistungsschaltern während des Abschaltvorganges ist bereits bekannt, den Kontaktöffnungszeitpunkt durch eine geeignete Steuerung in die Nähe des Stromnulldurchganges des abzuschaltenden Stromes zu legen. Die Steuerschaltung muß dazu den zu erwartenden Zeitpunkt des folgenden Nulldurchganges im voraus bestimmen, um rechtzeitig die infolge seiner Eigenzeit erforderliche Vorauslösung des Schalters vornehmen zu können. Das heißt, die Schaltstückbewegung wird in Abhängigkeit von der Phase des Stromes so gesteuert, daß in einem ausgewählten Stromnulldurchgang die Kontaktstücke gerade die Löschdistanz erreicht haben.

Bei gegebenem Antrieb erhält man mit dieser Art der Steuerung die kürzeste Lichtbogenzeit. Das geschieht im allgemeinen dadurch, daß das Anteilen der Stromfunktion sowie Differentialen und evtl. Integralen davon eine stetige, zeitlich veränderliche Hilfsgröße gebildet wird, deren Nulldurchgänge um die erforderliche Vorauslösezeit gegenüber den zu erfassenden Stromnulldurchgängen vorauseilen. (DD-WP 62604 „Verfahren und Einrichtung zur synchronen Steuerung eines Wechselstromschalters, insbesondere eines Hochspannungsleistungsschalters"; DD-WP 81154 „Verfahren zur Synchronsteuerung von Wechselstromschaltern"; DE-OS 2118427 „Verfahren zur Steuerung von Leistungsschaltern".) Nachteilig bei diesen Verfahren ist, daß mit den Amplitudenwerten des Stromes und den daraus abgeleiteten Größen gearbeitet werden muß, was zu größeren Fehlern führen kann. Es sind auch Ausführungen von Synchronschaltern bekannt, die Steuerungen, welche erst wenige Millisekunden vor dem Stromnulldurchgang ein hinreichend genaues Signal abgeben, mit einem schnellen Antrieb kombinieren.

Dabei darf das Gewicht des beweglichen Kontaktes nur einige Kilogramm und die Antriebskraft muß einige Tonnen betragen. Nachteilig bei dieser Art von Steuerung ist, daß sie für Schalter mit relativ langsamen Antrieb wie z. B. für einen Blaskolbenschalter, bei dem die Löschmittelströmung unmittelbar während des Abschaltvorganges erzeugt wird und die Lichtbogenzeit entscheidende Bedeutung für die Dimensionierung des Antriebes hat bzw. der maximale Abschaltstrom maßgeblich durch die Leistungsfähigkeit des Antriebes bestimmt wird, nicht anzuwenden ist, da schon bei Antriebseigenzeiten von 10-20 ms Antriebskräfte von einigen Tonnen auftreten. Den Steuerungsverfahren, die es gestatten, jeweils im Nulldurchgang des Stromes den Zeitpunkt des nächstfolgenden Nulldurchganges anzugeben, haftet wiederum der Nachteil an, daß sie sich nur im Falle des rein sinusförmigen Stromes mit einem Antrieb mit einer Eigenzeit < 10ms kombinieren lassen. Diese Verfahren versagen jedoch, wenn der Kurzschlußstrom einen hohen Gleichstromanteil besitzt, wodurch Halbwellen mit einer Dauer < oder > 10ms entstehen, so daß auch in diesem Falle eine Kombination eines solchen Verfahrens mit Blaskolbenschaltern nicht möglich ist.

Es sind weiterhin Steuerungsverfahren bekannt, die auch bei asymmetrischen Kurzschlußstrom den Auslöseimpuls zeitlich so legen, daß der Nulldurchgang des Stromes zu Beginn der Löschzeit liegt. Realisiert wird dies durch vier genaue Messungen des Stromes innerhalb der Halbwelle und anschließender Berechnung der Stromnulldurchgänge. (DD-WP 144328 „Verfahren zur Synchronsteuerung des Ausschaltzeitpunktes von Wechselstromleistungsschaltern".) Bei diesem Verfahren ist jedoch ein aufwendiger Rechner und ein zusätzlicher Stromwandler, der auch im Bereich der Kurzschlußströme um « z.B. 6OkA genau mißt, erforderlich. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Steuerung besteht darin, daß erst nach dem Auslösebefehl die Messung und Berechnung des Auslösezeitpunktes beginnt, was eine zusätzliche Verzögerung um mindestens eine Halbwelle zur Folge hat.

Zusammenfassend kann so festgestellt werden, daß Synchronschaltungen von Blaskolben- oder ähnlichen Schaltern den bekannten Verfahren nicht möglich sind, da sie, um einen genauen Verlauf des Kurzschlußstromes angeben zu können, das Signal zu kurz vor dem Nulldurchgang des Stromes, d.h. also, zu spät für einen solchen Schalter abgeben oder bei Strömen mit hohem Gleichstromanteil die Vorauslösezeit dieser Art von Schaltern zu hoch ist, so daß auch Näherungslösungen und -werte nicht die erforderliche Genauigkeit gewährleisten, bzw. eines zu hohen gerätetechnischen rechnergestützten Aufwandes bedürfen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Genauigkeit der Nulldurchgangsvorherbestimmung des Stromes zu erhöhen, den Aufwand bei der Bestimmung des Nulfdurchganges bei größeren Schalterausiösezeiten zu senken sowie die Belastung des Leistungsschalters zu verringern und die Überspannung bei kleinen induktiven Strömen zu senken.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Synchronisierung des Ausschaltzeitpunktes von Wechselstromleistungsschaltern mit relativ langsamen Antrieb, insbesondere Blaskolbenschaltern, anzugeben.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß jeder Stromnulldurchgang erfaßt wird und hierzu d. h. zu jedem Stromnulldurchgang ein von der Schaltereigenzeit und der Höhe des Stromes abhängiger verzögerter Impuls erzeugt bzw. abgegeben wird, der zur Auslösung führt, wenn ein Ausschaltbefehl wie Handabschaltung, Netzschutz usw. vorliegt.

Es wird hier davon ausgegangen, daß die Ermittlung des Ausschaltzeitpunktes mit einer Toleranz von ±1 ms ausreichend ist. Die Streuung der Eigenzeit des Antriebes liegt ebenfalls bei ca. ±1 ms. Nicht größer ist auch die Streuung der PeriodendauerT des Wechselstromes. Nur in der ersten Periode des asymmetrischen Kurzschlußstromes kann eine wesentlich größere Abweichung auftreten. Im allgemeinen wird hier der Auslösebefehl des Netzschutzes noch nicht vorliegen. Grundlage dieses Verfahrens ist, daß von einem Stromnulldurchgang die weiteren 2 bis 3 Nulldurchgänge gleicher Richtung mit ausreichender Genauigkeit vorhergesagt werden können. Damit sind eine genaue Meßtechnik zur Ermittlung von Augenblickswerten des Stromes und ein Rechner nicht erforderlich.

Jeder Nulldurchgang erzeugt einen Impuls, der um t_v< 20 ms verzögert wird, so daß ein Stromnulldurchgang gleicher Polarität im optimalen Löschbereich des Schalters liegt. Der optimale Löschbereich des Schalters und damit t_s ist abhängig vom Strom.

Hier reicht eine Unterteilung in 2 bis 3 Strombereiche, wie kleinste induktive Ströme, kleine induktive Ströme und Nenn- bis Kurzschlußströme, wozu kein spezieller Stromwandler erforderlich ist, aus.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist gewährleistet, denn Auslöseimpuls so festzulegen, daß der Nulldurchgang des Stromes immer zu Beginn der Löschbereitschaft eintritt, wodurch eine Synchronsteuerung von Wechselstromleistungsschaltern mit relativ langsamen Antrieb möglich ist.

Das führt letztendlich auch dazu, daß der Kontaktabbrand reduz'ort und damit der Wartungsaufwand verringert wird.

Ausführungsbeispiel

An dem in der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: das Blockschaltbild zum erfindungsgemäßen Verfahren; Fig.2: das Impulsdiagramm zum erfindungsgemäßen Verfahren.

Der durch den Leistungsschalter 1 fließende Strom i wird im Stromwandler 2 auf eine für den Nulltrigger 3 und den Meßtrigger 4 geeignete Größe transformiert. Der Nulltrigger 3 gibt bei Stromnull einen Impuls a an ein Verzögerungsglied 5, z. B. Schieberegister, ab. Zu jedem Impuls a werden zwei verzögerte Impulse b und c abgegeben. Der Impuls b wird bei großen Strömen und der Impuls c bei kleinen induktiven Strömen wirksam. Hat der Leistungsschalter 1 vom Ansteuerimpuls g bis zur Löschbereitschaft eine Ausschaltzeit t_si von <40ms, so muß jeder Impuls a um die Verzögerungszeit t_vi = 40 — t_sl verzögert werden. Ist 40 < t_s1 < 60, so folgt t_v1 = 60 ms - t_s1. Bei kleinen induktiven Strömen soll der Stromnulldurchgang vorder Löschbereitschaft liegen, d.h. die Ausschaltzeitt_s2 des Schalters ist geringer; t_s2 < t_si. Auch hier muß jeder Impuls a um die Verzögerungszeit t_v2 = 40 ms — t_s2, bzw. t_v2 = 60 ms — t_s2 verzögert werden.

Der Meßtrigger 4 gibt einen Impuls d ab, wenn der Augenblickswert des Stromes einen vorgegebenen Wert, z. B. 200 A, überschreitet und schaltet zurück, wenn dieser Wert innerhalb von z. B. 20 ms nicht wieder überschritten wurde. Die Verarbeitungseinheit 6 schaltet in Abhängigkeit vom Impuls d, den Impuls b bei großen Strömen oder den Impuls c bei kleinen induktiven Strömen über den Impuls e an die Verarbeitungseinheit 7. Liegt an der Verarbeitungseinheit 7 ein Ausschaltbefehl f vor, z. B. Schutz, Handabschaltung usw., so wird dieser mit dem nächsten Impuls e über den Ansteuerimpuls g an den Antrieb 8 des Leistungsschalter 1 weitergegeben.

Claims

1. Verfahren zur Synchronsteuerung des Ausschaltzeitpunktes von während des Nulldurchganges des Stromes schaltenden Wechselstromleistungsschaltern mit relativ langsamem Antrieb, insbesondere Blaskolbenschalter, gekennzeichnet dadurch, daß jeder Stromnulldurchgang erfaßt wird und zu jedem Stromnulldurchgang ein in Abhängigkeit von der Schaltereigenzeit verzögerter Impuls erzeugt wird, der zur Auslösung führt, wenn ein Ausschaltbefehl wie Handabschaltung, Netzschutz usw. vorliegt.

2. Verfahren nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß der verzögerte Impuls zusätzlich in Abhängigkeit von der Höhe des Stromes erzeugt wird.