DE4440423A1 - Verfahren und Einrichtung zum Überwachen einer Schaltstange - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zum Überwachen einer SchaltstangeInfo
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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Description
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Überwachung einer
Schaltstange eines elektrischen Schalters, insbesondere eines
Hochspannungs-Leistungsschalters, auf Schäden und/oder Bruch
während des betriebsgemäßen Einsatzes nach der Montage.
Es sind dynamische und statische Bruchlastermittlungsverfah
ren bekannt, die zur Qualitätssicherung und Prüfung von Bau
elementen während der Herstellung, d. h. vor ihrer Montage
und Inbetriebnahme eingesetzt werden. Diese Verfahren sind
jedoch zur Überwachung einer montierten Schaltstange während
des Betriebs nicht geeignet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Einrichtung zum Überwachen einer Schaltstange am
Einsatzort während des Betriebs zu schaffen, um mit geringem
Aufwand auch bei schwer zugänglicher und bewegter Schalt
stange zuverlässig eine Schädigung oder einen Bruch zu erken
nen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an einem Ende der
Schaltstange ein Überwachungssignal eingespeist wird, daß das
Überwachungssignal über das Material der Schaltstange zu ei
nem Empfangsort geleitet und dort als Empfangssignal ausge
koppelt wird, daß das Empfangssignal mit einem Referenzsignal
verglichen wird, das dem Empfangssignal bei unversehrter
Schaltstange entspricht, und daß bei Ungleichheit von Emp
fangssignal und Referenzsignal ein Schaltstangenschaden ange
zeigt wird.
Um geringfügige, z. B. schaltungs- oder auswertungstechnisch
bedingte Abweichungen zwischen Empfangssignal bei intakter
Schaltstange und Referenzsignal zu tolerieren, wird vorzugs
weise erst beim Überschreiten eines vorgebbaren Toleranzwer
tes auf Ungleichheit und damit auf Schaltstangenschaden er
kannt. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin,
daß das Material der überwachten Schaltstange selbst unmit
telbar eine Überwachungsstrecke bildet, so daß sich durch
Bruch oder Beschädigungen hervorgerufene Veränderungen des
Signalweges unmittelbar erkennen lassen. Bei Anzeige einer
beschädigten Schaltstange kann der Betreiber des Schalters
rechtzeitig Wartungsmaßnahmen ergreifen und vor einem endgül
tigen Ausfall der Schaltstange für Ersatz oder Reparatur sor
gen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß
nur das oder die Ende(n) der Schaltstange zur Überwachung zu
gänglich sein müssen. Die Schaltstange ist deshalb mit gerin
gem Kapselungsvolumen vollständig kapselbar, was insbesondere
in der Hochspannungstechnik vorteilhaft ist.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin,
daß das Überwachungssignal und das Empfangssignal an demsel
ben Ende der Schaltstange eingespeist bzw. empfangen werden.
Das andere Ende der Schaltstange bildet einen Reflexionsort
für das Überwachungssignal, das dadurch das Schaltstangenma
terial zweimalig durchläuft. Dadurch treten bei beschädigter
Schaltstange die beim Signaldurchlauf zu beobachtenden Wan
derwelleneffekte und Reflexionseffekte besonders deutlich
hervor. Diese Ausgestaltung der Erfindung bietet zudem den
besonderen Vorteil, daß nur ein Ende der Schaltstange für
Überwachungszwecke zugänglich sein muß.
Als besonders vorteilhaft wird es im Rahmen der vorliegenden
Erfindung angesehen, wenn als Überwachungssignal Impulse be
kannter Form und Dauer, vorzugsweise Rechteckimpulse oder
Dreieckimpulse, verwendet werden. Eine Überwachungssignalver
änderung bei einem Schaden der Schaltstange ist nämlich auf
grund der besonders gut detektierbaren Impulslaufzeit-Unter
schiede bezüglich an der Schadensstelle reflektierter Impulse
besonders gut erkennbar.
Eine weitgehende Unabhängigkeit von den elektrischen Leiter
eigenschaften des Schaltstangenmaterials läßt sich gemäß ei
ner vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch errei
chen, daß als Überwachungssignal Ultraschallimpulse verwendet
werden.
Um einen angezeigten Schaden hinsichtlich seiner Entwicklung
untersuchen zu können, wird vorzugsweise bei jedem Schaltvor
gang die Endposition der Schaltstange erfaßt und dem Emp
fangssignal zugeordnet. Je nachdem, ob die Schaltstange vor
der Schadensanzeige die bei dem Schaltvorgang vorgesehene
Endposition erreicht hat, läßt sich auf eine (noch) korrekte
Ausführung des Schaltvorgangs schließen.
Eine Einrichtung zum Überwachen einer Schaltstange eines
elektrischen Schalters, insbesondere eines Hochspannungs-Lei
stungsschalters, während des Betriebs, sieht erfindungsgemäß
vor, daß ein Sender an einem Ende der Schaltstange ein Über
wachungssignal einspeist, das über das Material der Schalt
stange als Empfangssignal zu einem Empfänger gelangt, und daß
ein Vergleicher das Empfangssignal mit einem Referenzsignal
vergleicht, das dem Empfangssignal bei unversehrter Schalt
stange entspricht, und bei Ungleichheit von Empfangssignal
und Referenzsignal einen Schaltstangenschaden anzeigt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung bei
spielhaft weiter erläutert; es zeigen:
Fig. 1 ein Flußdiagramm zur Verfahrenserläuterung und
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Einrichtung.
Gemäß Fig. 1 wird zumindest beim erstmaligen Einsatz des er
findungsgemäßen Verfahrens - z. B. nach der Montage und Inbe
triebnahme einer Schaltstange in einer Hochspannungsschaltan
lage - bei nachweislich unversehrter Schaltstange ein Überwa
chungssignal ÜS in nachfolgend noch näher erläuterter Weise
in ein Ende der Schaltstange eingespeist. An einem Empfangs
ort desselben oder des anderen Schaltstangenendes wird infol
ge des Überwachungssignals ÜS ein Empfangssignal ES empfan
gen. Dieses Empfangssignal wird als Referenzsignal RS gespei
chert. Die Gewinnung des Referenzsignals RS ist in Fig. 1
mit dem Verfahrensschritt 1 bezeichnet.
Um die montierte Schaltstange im Betrieb zu überwachen, wird
das Überwachungssignal ÜS periodisch in die Schaltstange ein
gespeist und das am Empfangsort auftretende Empfangssignal ES
mit dem Referenzsignal RS verglichen. Dieser Verfahrens
schritt ist in Fig. 1 mit 2 bezeichnet. Wenn das Empfangssi
gnal ES und das Referenzsignal RS gleich sind - oder ihre Ab
weichung innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt,
der umgebungsindividuelle, schaltstangenspezifische oder
schaltungstechnisch bedingte geringe Abweichungen des Emp
fangssignals bei einer unversehrten Schaltstange von dem Re
ferenzsignal berücksichtigt -, wird die überwachte Schalt
stange als unversehrt eingestuft (Verfahrensende 3). Sind
Empfangssignal und Referenzsignal dagegen unter Berücksichti
gung des Toleranzbereichs ungleich, wird auf einen Schaden,
z. B. Bruch, der Schaltstange erkannt (Verfahrensende 4).
Fig. 2 zeigte eine Einrichtung zur Anwendung des erfindungs
gemäßen Verfahrens bei einer Schaltstange 10, die in einer
Kapselung 11 einer Hochspannungsschaltanlage 12 verläuft. Ei
ne vertikale Bewegung der Schaltstange in Pfeilrichtung A, B
dient in an sich bekannter Weise zum Öffnen bzw. Schließen
eines nicht näher gezeigten Hochspannungs-Leistungsschalters.
Ein Sender 13 koppelt wahlweise von einem Generator 14 er
zeugte Rechteckimpulse 15 oder Dreieckimpulse 16 als Überwa
chungssignal ÜS in das untere Ende 18 der Schaltstange 10
ein. Die Impulse durchlaufen das Schaltstangenmaterial 19 bis
zum anderen Ende 20 der Schaltstange, werden dort aufgrund
des Schaltstangenendes reflektiert und zu einem Empfangsort
22 als Empfangssignale ES zurückgeworfen. Die Empfangssignale
ES gelangen über eine Verbindung zu einem Empfänger 24; ein
diesem nachgeschalteter Vergleicher 26 wird eingangsseitig
mit dem Empfangssignal ES und mit dem Referenzsignal RS be
aufschlagt. Das Referenzsignal RS entspricht dem bei intakter
Schaltstange 10 am Empfangsort 20 empfangenen unverzerrten
Überwachungssignal und kann in der im Zusammenhang mit Fig.
1 erläuterten Weise gewonnen werden. Alternativ kann das Re
ferenzsignal RS bei Kenntnis der Signalübertragungseigen
schaften der überwachten unversehrten Schaltstange 10 auch
unmittelbar von dem Generator 14 generiert und in dem
Speicher 27 abgelegt werden; dies ist durch den gestrichelten
Pfeil 29 angedeutet. Der Vergleicher 26 vergleicht das Emp
fangssignal ES mit dem Referenzsignal RS unter Berücksichti
gung einer vorgebbaren Toleranz Δ. Wenn die Schaltstange 10
unversehrt ist, gibt der Vergleicher einen die Schaltstange
als intakt kennzeichnendes Signal (=) ab (Verfahrensende 3 in
Fig. 1). Bei der in Fig. 2 gezeigten Situation weist die
Schaltstange 10 eine Bruchstelle 30 in ihrem mittleren Be
reich auf. Von dem Sender 13 eingespeiste Rechteckimpulse als
Überwachungssignal ÜS werden an der Bruchstelle 30 zum Teil
reflektiert und zu dem Empfänger 24 zurückgeworfen. Das Über
wachungssignal ÜS gelangt zum anderen Teil über die Bruch
stelle 30 zu dem reflektierenden Ende 20 und von dort erneut
über die Bruchstelle 30 unter weiterer Überwachungssignalver
zerrung schließlich zu dem Empfänger 24 zurück. Aufgrund der
erheblichen Abweichung des Empfangssignals ES von dem Refe
renzsignal RS gibt der Vergleicher 26 ausgangsseitig ein Si
gnal (≠) ab, das einen Bruch bzw. Schaden der Schaltstange 10
anzeigt (vgl. Verfahrensende 4 in Fig. 1).
Zusätzlich sind Sensoren 35, 36 vorgesehen, die die Position
des unteren Schaltstangenendes 18 detektieren und damit
Schaltstangenstellungen "EIN" bzw. "AUS" anzeigen. Die aktu
elle Schaltstangenstellung wird dem Vergleicher 26 zugeführt,
der einen Speicher SP und einen Mikroprozessor µP umfaßt. Der
Mikroprozessor ordnet den Empfangssignalen ES die jeweils de
tektierte Schaltstangenstellung zu. Wenn beispielsweise erst
dann eine Schädigung der Schaltstange 10 detektiert wird,
nachdem die Schaltstangenstellung "EIN" erreicht und das ent
sprechende Signal des Sensors 35 vorliegt, kann daraus abge
leitet werden, daß zumindest der Einschaltvorgang durch die
Schaltstange 10 noch ordnungsgemäß ausgeführt worden ist.
Wenn dagegen das erheblich von dem Referenzsignal RS abwei
chende Empfangssignal ES vor dem Erreichen der Schalterstel
lung "EIN" aufgetreten ist, wird daraus für den Betreiber ein
zusätzlicher Hinweis abgeleitet, daß womöglich die durch den
Sensor 35 angezeigte Schalterstellung "EIN" aufgrund der be
schädigten Schaltstange tatsächlich nicht erreicht worden
ist. Der Betreiber kann dadurch vorteilhafterweise die zu er
greifenden Maßnahmen vorab geeignet auswählen.
Die bevorzugt eingesetzten impulsartigen Überwachungssignale
vorgegebener Form und Dauer lassen sich wegen der an Bruch
stellen und Schädigungen auftretenden Reflexionseffekte und
der daraus resultierenden Laufzeitunterschiede besonders prä
zise detektieren. Die durch Schädigungen oder Bruchstellen
erzeugten Wanderwelleneffekte führen zu einer gut detektier
baren Verschleierung des Überwachungssignals, so daß das in
folge einer Schädigung beeinflußte Empfangssignal äußerst zu
verlässig detektierbar ist. Statt elektrischer Signale kann
der Sender auch Ultraschallsignale, bevorzugt in Impulsform
in die Schaltstange einspeisen und ein entsprechender Ultra
schallempfänger anstelle des elektrischen Empfängers vorgese
hen werden. Der Empfänger kann bei entsprechendem Bauraum
auch am anderen Ende 20 der Schaltstange 10 angeordnet sein.
Claims (6)
1. Verfahren zum Überwachen einer Schaltstange (10) eines
elektrischen Schalters, insbesondere eines Hochspan
nungsleistungsschalters, während des Betriebs,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß an einem Ende (18) der Schaltstange (10) ein Überwachungssignal (ÜS) eingespeist wird,
- - daß das Überwachungssignal (ÜS) über das Material (19) der Schaltstange (10) zu einem Empfangsort (22) geleitet und dort als Empfangssignal (ES) ausgekoppelt wird,
- - daß das Empfangssignal (ES) mit einem Referenzsignal (RS) verglichen wird, das dem Empfangssignal bei unversehrter Schaltstange (10) entspricht, und
- - daß bei Ungleichheit von Empfangssignal (ES) und Refe renzsignal (RS) ein Schaltstangenschaden (4) angezeigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Überwachungssignal (ÜS) und das Empfangssignal (ES) an
demselben Ende (18) der Schaltstange (10) eingespeist bzw.
empfangen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
als Überwachungssignal (ÜS) Impulse bekannter Form und Dauer,
vorzugsweise Rechteckimpulse (14) oder Dreieckimpulse (16),
verwendet werden.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
als Überwachungssignal (ÜS) Ultraschallimpulse verwendet
werden.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei jedem Schaltvorgang die Endposition (EIN; AUS) der
Schaltstange (10) erfaßt und dem Empfangssignal (ES)
zugeordnet wird.
6. Einrichtung zum Überwachen einer Schaltstange (10) eines
elektrischen Schalters, insbesondere eines
Hochspannungsleistungsschalters, während des Betriebs,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß ein Sender (13) an einem Ende (18) der Schaltstange (10) ein Überwachungssignal (ÜS) einspeist, das über das Material (19) der Schaltstange (10) als Empfangssignal (ES) zu einem Empfänger (24) gelangt, und
- - daß ein Vergleicher (26) das Empfangssignal (ES) mit einem Referenzsignal (RS) vergleicht, das dem Empfangssignal bei unversehrter Schaltstange (10) entspricht, und bei Un gleichheit von Empfangssignal (ES) und Referenzsignal (RS) einen Schaltstangenschaden (4) anzeigt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944440423 DE4440423A1 (de) | 1994-11-07 | 1994-11-07 | Verfahren und Einrichtung zum Überwachen einer Schaltstange |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944440423 DE4440423A1 (de) | 1994-11-07 | 1994-11-07 | Verfahren und Einrichtung zum Überwachen einer Schaltstange |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4440423A1 true DE4440423A1 (de) | 1996-05-09 |
Family
ID=6533132
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944440423 Withdrawn DE4440423A1 (de) | 1994-11-07 | 1994-11-07 | Verfahren und Einrichtung zum Überwachen einer Schaltstange |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4440423A1 (de) |
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-
1994
- 1994-11-07 DE DE19944440423 patent/DE4440423A1/de not_active Withdrawn
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US6750567B1 (en) | 1999-07-14 | 2004-06-15 | Abb Research Ltd | Actuation and control device for electric switchgear |
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