DE19743499C2 - Verfahren zur Überwachung von Zustandsparametern bei einem Schaltgerät und zugehörige Einrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung der Zustandsparameter bei einem Schaltgerät, vorzugsweise Überwachung von Schaltstellung, Auslöseursachen und/oder Ge­ rätestörungen, durch Erfassung und Auswertung geeigneter Sig­ nale. Daneben bezieht sich die Erfindung auf die zugehörige Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wobei einem Schaltgerät Mittel zur Überwachung von Zustandsparametern, wie Schaltstellung, Auslöseursachen und/oder Gerätestörungen zugeordnet sind, wozu geeignete Mittel vorhanden sind.

Aus der WO 96 07 192 A2 ist ein Schaltgerät mit Mitteln zur Zustandserkennung vorbekannt. Bei solchen Schaltgeräten, bei­ spielsweise Leistungsschaltern, können durch eine geeignete Sensorik verschiedenste Zustandsparameter, wie beispielsweise die Schaltstellung "Ein" oder "Aus" erfaßt werden. Weiterhin ist auch die Möglichkeit gegeben, daß spezifischen Auslöseur­ sachen, wie beispielsweise "Kurzschluß" oder "Überstrom" bzw. auch allgemeine Gerätestörungen, wie "Schaltkontakte ver­ schweißt" erfaßt werden. Dabei wird angestrebt, daß im Rahmen von kommunikationsfähigen Schaltgeräten solche Zustände bei­ spielsweise über ein Bussystem verarbeitet und gemeldet wer­ den können.

Die in der Praxis bisher eingesetzten Einrichtungen zur Schaltgeräteüberwachung beispielsweise Hilfsschalter und Feh­ lersignalschalter bei Leitungsschutzschaltern oder Kurz­ schlußmeldeschalter bei Leistungsschaltern, arbeiten durchweg elektromechanisch und sind demzufolge gegen elektromagneti­ sche Störeinflüsse unempfindlich. Probleme ergeben sich hier allenfalls erst aus der Umsetzung der elektrischen Kontakt­ signale in bus- und elektronikkompatible Steuersignale. Wenn jedoch spezifische elektrische Sensoren verwendet werden, liegt entsprechend den verwendeten Sensoren je nach Sensor­ prinzip eine unterschiedliche Störcharakteristik vor. Diese Sensoren müssen jeweils gegen spezifische Störungen geschützt werden.

Aus der DE 28 13 451 A1 ist eine Schaltung zur exakten Er­ mittlung des Schaltzustandes von Schaltern bekannt, bei der hochfrequente Störungen ausgeblendet werden sollen und bei dem das anstehende Sensorsignal sukzessive in eine Flip-Flop- Kaskade eingespeichert und eine Speicherung im Ausgangs-Flip- Flop nur dann erfolgt, wenn in allen Registern der Flip-Flop- Kaskade derselbe Wert eingeschrieben ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, das bekannte Verfahren zur Überwachung von Zustandsparametern derart zu bessern, daß eine sichere Anzeige des Schaltzustandes gewährleistet ist, und eine zugehörige Einrichtung zu schaffen.

Die Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die Abfolge der Verfahrensschritte gemäß Patentan­ spruch 1 gelöst. Eine zugehörige Einrichtung ist Gegenstand des Patentanspruches 2. Weiterbildungen, insbesondere Ergän­ zungen der Einrichtung mit Mitteln zur Entstörung sind Ge­ genstand der Unteransprüche.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist wesentlich, daß von jedem stationären Sensorsignal ein Zustandssignal ab­ geleitet wird, das nach einem vorgegebenen Zeitintervall ei­ nem Zustandswechsel folgt, wenn der neue Zustand innerhalb dieses Zeitintervalls unverändert bestehen bleibt und das ein entstörtes, stationäres Zustandssignal bildet, wozu das sta­ tionäre Sensorsignal an eine Kaskade von n - 1 Eingangs-Flip- Flops sowie an ein Ausgangs-Flip-Flop einer Dual-D-Flip-Flop- Schaltung angelegt wird, wobei ein Wechsel des stationären Sensorsignals am ersten Eingangs-Flip-Flop mit den nachfol­ genden Setzimpulsen durch die gesamte Kaskade geschoben wird, und der Clock-Eingang des Ausgangs-Flip-Flops freigegeben und das stationäre Sensorsignal im Ausgangs-Flip-Flop gespeichert wird, wenn es sich bei n aufeinanderfolgenden Speicherzeit­ punkten nicht geändert hat.

Insbesondere durch letztere Maßnahmen ist ein entscheidender Unterschied zum Stand der Technik gewährleistet und fehler­ hafte Signalanzeigen werden vermieden. Bei der erfindungsge­ mäßen Einrichtung sind als technische Mittel im wesentlichen eine Dual-D-Flip-Flop-Schaltung aus einer Kaskade mit n - 1 Eingangs-Flip-Flops sowie einem Ausgangs-Flip-Flop vorhanden.

Mit der Erfindung ist es möglich, daß die von der Sensorik erfaßten Änderungen der Zustandsparameter vorübergehend ge­ speichert werden und bei der Erkennung einer Störung inner­ halb eines vorgebbaren Zeitintervalles die alten Werte der Zustandsparameter beibehalten werden. Damit wird sicherge­ stellt, daß bei der weiteren Kommunikation keine unrichtigen Aussagen über Zustandsparameter verarbeitet werden.

Besonders vorteilhaft ist, daß durch die Erfindung und die Kombinationsmöglichkeit mit passiver und aktiver Entstörung eine selektive Bewertung der charakteristischen Vorgänge mög­ lich wird. Dies ist sowohl in der Einfachheit und der Zuver­ lässigkeit bei der Entstörung stationärer Sensorsignale als auch bei der komplexen Form der Entstörung der transienten Sensorsignale gegeben. Damit ist gegenüber den bisher verwen­ deten Konzepten, die mit Reflexlichtschranken arbeiten, ein beachtlicher Fortschritt erzielt. Für die Zukunft kommt der Entstörung von Sensorschaltungen bei Anwendungen in der Schalttechnik eine besondere Bedeutung zu.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsbei­ spielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Patentan­ sprüchen. Dabei dient die Fig. 3 der Erläuterung der Erfindung, obgleich dort die erfindungs­ gemäße Flip-Flop-Kaskade gemäß Patentanspruch 1 nicht gezeigt ist.

Im Einzelnen zeigen

Fig. 1 und 2 eine Einrichtung zur Überwachung von Zu­ standsparametern mit einem Schaltgerät mit Sensoren und dafür geeigneten Abschirmmaßnahmen,

Fig. 3 eine Entstörschaltung zur Speicherung eines Zustands­ signals, wenn sich dieses bei zwei hintereinander folgenden Setzpulsen nicht ändert, wobei als Setzpuls ein Kommando zur Speicherung des Signals verstanden wird,

Fig. 4 eine Entstörschaltung zur Speicherung eines Zustands­ signals, wenn sich dieses bei fünf hintereinander folgenden Setzpulsen nicht ändert,

Fig. 5 eine Entstörschaltung zur Speicherung eines Kurz­ schlußereignisses bei einer Close-Open- oder einer Open-Kurzschlußausschaltung und

Fig. 6 eine Schaltung zur Schaltzustandserkennung eines be­ kannten Schalters.

Gleiche bzw. gleichwirkende Teile haben in den Figuren glei­ che Bezugszeichen. Die Figuren werden teilweise gemeinsam be­ schrieben.

Als Schaltgeräte werden im vorliegenden Fall insbesondere Leistungsschalter betrachtet.

In Fig. 1 bedeutet 100 ein nicht im einzelnen dargestelltes Schaltgerät, das in unterschiedlichster Ausbildung vom Stand der Technik vorbekannt ist. An einer Seite 101 des Schaltge­ rätes ist ein Gehäuse 110 angebaut, das auf der Anbauseite zwei zylindrische Durchführungen enthält, aus denen Verbin­ dungswellen 115, 116 zur Ankopplung einerseits an die Schalt­ welle 105 und andererseits an die Kurzschlußauslösewelle 106 hervorragen.

Das Gehäuse 110 bildet also ein vom Schaltgerätegehäuse ab­ nehmbares Bauteil, welches nur über die Verbindungswellen 115 und 116 gekoppelt ist. Im Gehäuse 110 sind Drehhebel 125 und 126 vorhanden, die mit den Wellen 105 und 106 fest verbunden sind und an ihrem freien Ende jeweils Permanentmagnete 121 tragen. Den Permanentmagneten 121 sind im Gehäuse an geeigne­ ter Stelle Magnetfeldsensoren 131 zugeordnet, die jeweils nach Stellung der Drehhebel 125 bzw. 126 elektrische Signale erzeugen, die für einen bestimmten Schaltzustand des Schalt­ gerätes 100 charakteristisch sind. Damit können die Funktion "Elektrisch Ein-Aus", "Kurzschluß" oder auch "Ver­ schweißt" erkannt und angezeigt werden.

Insbesondere aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß das Gehäuse 110 einen innenliegenden Abschirmbecher 111 zur Aufnahme zumin­ dest der Sensorik 121, 131 aufweist. Gleichermaßen kann die nachfolgend anhand der Fig. 3 bis 6 im einzelnen beschrie­ bene Auswerteelektronik ebenfalls innerhalb des Abschirm­ bechers 111 angeordnet sein.

Die für letzteren Zweck verwendeten Sensoren haben je nach Sensorprinzip eine unterschiedliche Störcharakteristik und müssen gegen spezifische Störungen geschützt werden. Bei­ spielsweise können Magnetfeldsensoren durch das Magnetfeld von Permanentmagneten oder stromdurchflossenen Leitern gestört werden, während optoelektronische Sensoren insbe­ sondere auf elektromagnetische Störfelder, wie beispielsweise Schaltspannungen ansprechen.

Eine erste Entstörmaßnahme ist daher im allgemeinen das Abschirmen der verwendeten Sensoren und der zugehörigen Auswerteschaltung sowie die Verwendung geschirmter Leitungs­ verbindungen. Mit derartigen Abschirmmaßnahmen können zwar Störwirkungen abgeschwächt werden, es gelingt jedoch in der Regel nicht, sehr starke Störungen zu unterdrücken. Insbe­ sondere bei der Schaltzustandserkennung für einen Leistungs­ schalter ist es allerdings notwendig, die dort vorteilhafter­ weise eingesetzte Magnetosensorik gegen Magnetfelder benach­ barter, kurzschlußschaltender Leistungsschalter zu schützen. Im Kurzschlußfall können beispielsweise Kurzschlußströme von 20 kA bei einem Abstand der Strombahn zum Sensor von 2 bis 5 cm ein Magnetfeld von etwa 0,1 T erzeugen. Da die Ansprech­ schwelle solcher Sensoren bei üblicherweise ca. 1 mT liegt, reichen passive Abschirmmaßnahmen nicht aus. Es sind darüber hinaus elektronisch aktive Entstörmaßnahmen für die Sensorik notwendig.

Es wird daher vorgesehen, neben der passiven Entstörung gemäß den Fig. 1 und 2 zusätzlich mit einer geeigneten Entstör­ logik die erhöhte Störfestigkeit durch eine elektronisch aktive Entstörung der Sensorik zu gewährleisten. Wesentlicher Punkt ist dabei, daß sich im ungestörten Betrieb der Sensorik bestimmte, der Funktion des Schaltgerätes folgende Signal­ muster ergeben, deren zeitlicher Verlauf sich durch die Störeinflüsse signifikant verändert. Dabei ist wesentlich, daß durch die passive Störfestigkeit infolge der geeigneten Abschirmungen die notwendige Störstärke nur von kurz dauern­ den Ereignissen stammen kann. So muß beispielsweise der Kurzschlußstrom in einer benachbarten Strombahn < 2 kA sein, um den Sensor zum Ansprechen zu bringen, was zu einer Kurz­ schlußdauer von sicher < 100 ms führt. Dieses Zeitmaß wird bei der anhand der Fig. 3 bis 5 beschriebenen Entstör­ methode zur elektronischen aktiven Entstörung benutzt. Ge­ meinsam ist den Figuren jeweils eine Schaltung aus Eingangs- Flip-Flops 1, 1' . . ., und Eingangsgliedern 2, 2' . . . und Aus­ gangs-Flip-Flops 3, 3' . . . die mit entsprechenden Widerständen R und Kapazitäten verschaltet sind. Die Setzpulse ergeben am Ausgang die gewünschte Aussage.

Speziell in Fig. 6 ist dargestellt, wie die einzelnen Aus­ sagen Schaltstellung "Aus" oder Schaltstellung "Ein", "Kurz­ schluß" oder "Überstrom" sowie die Funktion Schaltwelle in "Stellung verschweißt" parallel ausgewertet werden können. Dabei zeigt jeweils der Bereich I der elektronischen Schal­ tung die Impulsformung mit einer RC-Dämpfung von Spannungs­ spitzen, der Bereich II die elektronische Speicherung tran­ sienter Zustandssignale mit dem D-Flip-Flop für Kurzschluß und Überstrom, der Bereich III die Zeitglieder für zeit­ begrenzte Ansteuerung und Signalverknüpfung, der Bereich IV die UND-NAND-Schaltglieder für Signalverknüpfung und der Bereich V die optische Zustandsanzeige. Letztere Figur lehnt sich an Fig. 3 der WO 9607192 A1 an, worauf weiter unten noch eingegangen wird.

Am Beispiel der Schaltzustandserkennung an einem Leistungs­ schalter werden die vorbeschriebenen Maßnahmen zur elektroni­ schen Entstörung im einzelnen dargestellt. Für die sensori­ sche Erfassung werden die folgenden Zustandsgrößen ausge­ wählt:
"Ein"
"Aus"
"Verschweißt"
"Überstromauslösung"
"Kurzschlußauslösung".

Die Realisierung erfolgt durch die Positionsüberwachung

• - der Schaltwelle hinsichtlich der Zustände mechanisch "Ein", "Aus" und "Verschweißt",
• - der Klinke des Unterspannungsauslösers hinsichtlich einer Überstromauslösung und
• - der Kurzschlußauslösewelle hinsichtlich der Kurzschluß­ auslösung.

Zur Überwachung wird die Position mechanisch angekoppelter, mitbewegter Gebermagnete mit anisotropen magnetoresistiven Sensoren erfaßt. Die überwachte Position wird durch das Sensorsignal repräsentiert, wobei - im ungestörten Fall - der Sensor bei ausreichender Annäherung eines Gebermagneten am Signalausgang von 0 auf 1 - Signal schaltet und beim Ent­ fernen des Gebermagneten wieder 0 - Signal anzeigt.

Die zur Erfassung der Schaltzustände notwendigen Schaltungs­ änderungen der Fig. 6 gegenüber Fig. 3 der WO 9607192 A1 betreffen im einzelnen den Schaltungsbereich 500 mit der elektronischen Entstörung und Signalinvertierung der Sensor­ signale, die zusätzliche Erfassung der "Aus"-Schaltstellung und die Sperrung der Überstromanzeige während der Schalt­ stellung "Ein".

Bei Schaltvorgängen werden diese Sensorsignale in einer bestimmten zeitlichen Reihenfolge durchlaufen. Eine gestörte und daher nicht korrekte Anzeige eines oder mehrerer Sensoren wird daran erkannt, daß die vorgegebene zeitliche Signalfolge nicht eingehalten wird.

Von den 5 aufgeführten Schaltzuständen werden die 3 ersten Zustände als stationäres Signal erfaßt, während die Überstrom - und die Kurzschlußauslösung als transiente Signalzustände auftreten und zu ihrer Erfassung gespeichert werden müssen. Die elektronische, aktive Entstörung der stationären und der transienten Sensorsignale erfolgt auf unterschiedliche Weise. Gemeinsam ist eine passive Entstörung, bei der die räumlichen Sensorbereiche durch eine metallische Abschirmung (Fe/Cu) gegen elektromagnetische Felder geschützt werden. Der Zweck der passiven Entstörung besteht darin, daß erst bei einem genügend starken Störsignal das Sensorsignal verfälscht wird. Bei der Abschirmung der verwendeten magnetoresistiven Sensoren erzeugt das Magnetfeld von kurzschlußstromdurchflos­ senen, benachbarten Stromleitern eine Störung des Sensorsi­ gnals. Derartige Störereignisse treten aber nur für kurze Zeit auf und können durch die, im folgenden für zwei separate Anwendungen beschriebene Schaltlogik eliminiert werden.

1. Entstörung der stationären Sensorsignale "Ein", "Aus" und "Verschweißt"

Der stationäre Charakter dieser Signale wird dadurch berück­ sichtigt, daß bei der Ausgabe auf einer optischen Anzeige oder einem Bussystem während eines zurückliegenden Zeitintervalls kein Signalwechsel aufgetreten sein darf. Hierzu wird das Sensorsignal mit einer vorgegebenen Taktfrequenz abge­ tastet und das Ausgabesignal dem Sensorsignal gleichgesetzt, wenn sich dieses über eine bestimmte Anzahl von Takten nicht verändert hat.

Gemäß Fig. 3 enthält eine einfache, digitale Entstörschal­ tung ein Dual-D-Flip-Flop, das über ein EXKLUSIV-ODER-Glied verknüpft ist und alle 100 ms durch einen Setzpuls ange­ steuert wird. Diese Flip-Flop-Schaltung speichert das am Dateneingang anliegende Signal nur dann, wenn zwischen dem vorhergehenden und dem momentanen Speicherzeitpunkt kein Signalwechsel erfolgt.

Die Schaltung besteht aus dem "Eingangs"-Flip-Flop 1 mit einem R-C-Verzögerungsglied am Q-Ausgang, einem EXKLUSIV- ODER-Schaltglied und dem "Ausgangs"-Flip-Flop 3. Das EXKLUSIV-ODER-Schaltglied dient dem Vergleich des aktuellen und des vorletzten gespeicherten Datensignals des "Eingangs"- Flip-Flops 1. Unterscheiden sich beide Datensignale, so wird der Clock-Eingang des "Ausgangs"-Flip-Flops 3 gesperrt und sein Speicherinhalt bleibt unverändert. Nimmt man für die Schaltzustandserkennung an, daß eine Störung weniger als 100 ms andauert, so kann man für die am Clock-Eingang an­ liegenden Setzpulse zum Beispiel eine Pulslänge von 50 µs und eine Wiederholfrequenz von 10 Hz sowie für die R-C-Verzöge­ rungszeit 1 ms vorgeben. Die angezeigten Zustandssignale sind dann mit den ungestörten Zustandssignalen identisch. Bei einem regulären Wechsel der Zustandssignale wird dieser 100-­ 200 ms später angezeigt.

In Fig. 4 ist die Flip-Flop-Schaltung gemäß Fig. 3 durch eine Kaskade von "Eingangs"-Flip-Flops 1', 1'', . . ., erwei­ tert. Bei n - 1 "Eingangs"-Flip-Flops und einem "Ausgangs"- Flip-Flop 3 wird das am Dateneingang anliegende Signal dann vom "Ausgangs"-Flip-Flop 3 gespeichert, wenn es sich bei n aufeinanderfolgenden Speicherzeitpunkten nicht geändert hat.

Ein Wechsel des Datensignals am ersten "Eingangs"-Flip-Flop 1 wird mit den nachfolgenden Setzpulsen durch die gesamte Kaskade der weiteren "Eingangs"-Flip-Flops 1', 1'', . . . geschoben. Bei einem gestörten Datensignal . . . . 1-1-1-0- -1-1 . . . . (anstatt 1-1-1-1-1-1 . . . .) sperrt das erste "Eingangs"-Flip-Flop 1 über das zugehörige EXKLUSIV- ODER-Schaltglied 2 den Clock-Eingang des "Ausgangs"-Flip- Flop's 3 beim Signalwechsel 1-0 und 0-1. Bei den nach­ folgenden Setzpulsen sperrt nun das jeweils nächste "Ein­ gangs"-Flip-Flop 1' über sein EXKLUSIV-ODER-Schaltglied 21 den Clock-Eingang des "Ausgangs"-Flip-Flops 2. Die Aus­ gänge der EXKLUSIV-ODER-Schaltglieder 2, 2', 2'', . . . sind so über Dioden 5, 5', 5'', . . . am Clock-Eingang angeschlossen, daß "Tiefsignal" dominiert. Nach dem Durchlauf aller "Ein­ gangs"-Flip-Flops wird der Clock-Eingang für den folgenden Setzpuls freigegeben und das Datensignal im "Ausgangs"-Flip- Flop 3 gespeichert.

Eine gleichwertige, prozessorgesteuerte Entstörlogik besteht aus n Eingangs-Speicherzellen, die den aktuellen und (n - 1) zurückliegende Signalzustände enthalten, und einer Ausgangs- Speicherzelle. Bei jedem Meßtakt werden die Speicherinhalte der erste bis (n - 1)te Speicherzelle in die Speicherzellen 2 bis n weitergeschoben und das aktuelle Datensignal im voran­ gehenden Speicher abgelegt. Stimmen die Speicherinhalte aller n Speicherzellen überein, so wird das aktuelle Datensignal auch im Ausgangs-Speicher abgelegt.

Meßtakt und Zahl der Eingangs-Speicher sind so gewählt, daß eine angenommene, maximale Stördauer von zum Beispiel 100 ms überstrichen wird. Der Ausgangs-Speicher zeigt daher das un­ gestörte Schaltzustandssignal an.

2. Entstörung der transienten Sensorsignale "Überstromaus­ lösung" und "Kurzschlußauslösung" 2.1. Überstromauslösung

Überwacht der Überstromsensor direkt oder indirekt die - zeitlich träge - Bimetallauslenkung, so erhält man eine störsichere Anzeige, indem das Sensorsignal durch eine Schal­ tung gemäß Fig. 3 oder 4 entstört wird. Dieser Fall liegt bei der realisierten Schaltzustandserkennung des Leistungs­ schalters vor. Das entstörte Sensorsignal wird in einer Auswerteschaltung gemäß Fig. 6 von einem zugeordneten Flip- Flop dauerhaft gespeichert und angezeigt, sofern nicht gleichzeitig ein Kurzschlußereignis erfaßt wurde.

Die Erfassung eines Überstroms kann u. U. auch an erheblich schneller reagierenden Komponenten des Schaltschlosses als einem Bimetall erfolgen. Ein Beispiel ist die Klinkenbewegung eines Leitungsschutzschalters, die innerhalb eines Zeitintervalls von weniger als 10 ms erfolgt. Eine einfache Entstörung, wie bei stationären Signalen durch Auswertung des zeitlichen Signalverhaltens, ist hier nicht mehr möglich. Vielmehr erfolgt eine vorübergehende Speicherung einer möglichen Überstromauslösung, welche bei Nichtbestätigung wieder gelöscht wird.

Dazu wird das Überstrom-Sensorsignal mit dem gemäß Fig. 3 bzw. 4 entstörten "Ein"-Signal UND-verknüpft, um im Aus­ schaltzustand des Schaltgerätes ein fehlerhaftes Ansprechen der Überstromanzeige auszuschließen. Im Ansprechzustand des Überstromsensors setzt die Auswerteschaltung gemäß Fig. 6 beim Signalwechsel (ja → nein) des nichtentstörten "Ein"- Signals das zugehörige Flip-Flop. Damit erfolgt eine vor­ läufige Speicherung einer möglichen Überstromauslösung bei gleichzeitiger Unterbrechung der Signalausgabe während eines Zeitintervalls. Dieses ist (mit zum Beispiel 300 ms) so be­ messen, daß bei tatsächlicher Überstromauslösung sicher ein Signalwechsel (ja → nein) des entstörten "Ein"-Signals ein­ tritt. Fällt dieser Signalwechsel aus, so wird am Ende dieses Zeitintervalls das "Überstrom"-Flip-Flop zurückgesetzt und die Überstromerfassungseinrichtung in Bereitschaft gebracht.

2.2. Kurzschlußauslösung

Eine Kurzschlußauslösung kann im Einschaltzustand (Schaltung 0) oder beim Einschaltvorgang (Schaltung C-0) erfolgen. Dabei wird der Kurzschlußsensor kurzzeitig angesteuert, das heißt beim Leistungsschalter durch die Positionserfassung der Kurzschlußauslösewelle, bei einem Leitungsschutzschalter zum Beispiel durch Magnetfelderfassung am Magnetauslöser. Eine Entstörung durch mehrfache Abfrage des Sensorsignals inner­ halb eines vorgegebenen Zeitintervalls nach Fig. 3 bzw. 4 ist daher hier nicht möglich.

Im Fall der Kurzschlußschaltung 0 (entspr. open) wird das Sensorsignal in einem zugeordneten Flip-Flop vorübergehend gespeichert, jedoch die Signalausgabe während eines vor­ gegebenen Zeitintervalls gesperrt. Durch die Abfrage des entstörten "Ein"-Signals am Ende dieses Zeitintervalls wird geprüft, ob sich das Schaltgerät noch im Einschaltzustand befindet. Bei Bestätigung wird das "Kurzschluß"-Flip-Flop zurückgesetzt und die Kurzschlußerfassungseinrichtung in Bereitschaft gebracht.

Im Fall der Kurzschlußschaltung C-0 (entspr. close - open) wird beim Leistungsschalter die Schaltwelle von der Aus- Position in die Zwischenposition "verschweißt" bewegt, bei welcher die Schaltkontakte die Hauptstrombahnen schließen und den Kurzschluß einleiten. Dieser, zum Beispiel durch Handbetätigung ausgeführte Vorgang benötigt eine Zeitspanne von 30-40 ms. Diese Eigenschaft kann zur Entstörung eingesetzt werden, indem bei einem Signalwechsel "ja → nein" des "Aus"- Sensors ein um 20 ms verzögert wechselndes Signal zur weite­ ren Signalverknüpfung abgeleitet wird. Fällt in das 20 ms- Zeitintervall ein Kurzschlußsignal des Sensors, so liegt eine Störung des Kurzschlußsensors vor. In diesem Fall wird der Signalpfad zum "Kurzschluß"-Flip-Flop für ein vorgegebenes Zeitintervall (zum Beispiel 200 ms) gesperrt.

In Fig. 5 sind zur besseren Übersichtlichkeit die einzelnen Einheiten mit 500'er Bezugszeichen versehen. Im einzelnen bedeuten hier 510, 520 und 550 Sensoren für elektrisch "Ein", "Kurzschluß" und elektrisch "Aus", die den Einheiten 10, 20 und 50 der Fig. 6 entsprechen. Zwei identischen Entstör­ schaltungen 560 mit jeweils nachgeschalteten invertierenden Buffern 561 sind gemäß Fig. 3 oder Fig. 4 ausgebildet und liefern Ausgangssignale zur Weiterverarbeitung. In Fig. 5 werden die Signale zusätzlich mit dem Signal für Kurzschluß verknüpft.

Den drei Signalwegen sind vier Multivibratoren 501 bis 504 zugeordnet, die jeweils in geeigneter Weise über Und-Glieder 521, 522 und 526 verknüpft sind. Es sind Und-Glieder 521, 523 (Und-Glied I), 524 (Und-Glied II), ein EXKLUSIV-Oder-Glied 525 und ein Flip-Flop 505 vorhanden, der mit dem vierten Multivibrator 504 über das Und-Gliedern 526 verknüpft ist. Vom Und-Glied 527 wird das entstörte Ausgangssignal aus­ gegeben.

Bei der Schaltung zur Entstörung der Kurzschlußanzeige gemäß Fig. 5 wird im bekannten Blockschaltbild durch die UND- Schaltglieder 523 und 524 das Signal des Kurzschlußsensors entweder mit einer "C-0"-Schaltung (I) oder einer "0"- Schaltung (II) verknüpft.

I. "C-0"-Schaltung

Der Signalwechsel des "Aus"-Sensors (ja → nein) wird durch eine nachfolgende Zeitstufe mit 100 ms auf 1 Mal pro 100 ms begrenzt. Dadurch wird vermieden, daß bei einer tatsächlichen Kurzschlußschaltung der Signalpfad zum Flip-Flop-Speicher 505 gesperrt wird.

Durch eine weitere Zeitstufe mit 20 ms und ein RC-Glied, beispielsweise RC = 1 ms, wird eine lückenlose Signalver­ schiebung um 20 ms erreicht. Während dieser Zeit ist der Signalpfad durch das UND-Glied 523 gesperrt. Über den Q-Aus­ gang der Zeitstufe 502 wird ein Kurzschluß-Signalpfad über das nachgeschaltete UND-Glied 521 freigegeben und bei Auf­ treten eines Kurzschlußsignals durch eine dritte Zeitstufe 503 ein 200 ms-Sperrpuls erzeugt, da in diesem Fall das Kurzschlußsignal als Störung zu betrachten ist. Während des Einschaltzustandes des Schaltgerätes ist das UND-Schaltglied 523 über eine Signalleitung vom entstörten "Ein"-Sensor dauerhaft gesperrt.

"0"-Schaltung

Im Einschaltzustand des Schaltgerätes werden über den "Ein"- Sensor die Signalpfade des UND-Schaltgliedes 524 und des UND- Gliedes 526 für das Rücksetzen des "Kurzschluß"-Flip-Flop's 505 freigegeben, sowie das UND-Glied 527 für die Kurzschluß­ anzeige gesperrt. Liefert der Kurzschlußsensor nun ein Kurz­ schlußsignal, so wird das Flip-Flop 505 gesetzt. Das Flip- Flop 505 schaltet eine Zeitstufe 504, die 300 ms später einen Rücksetzpuls ausgibt. Ist zu diesem Zeitpunkt das entstörte und invertierte "Ein"-Signal im Zustand "nein", so wird das Rücksetzsignal über das der Zeitstufe 504 nachgeschaltete UND-Glied 526 gesperrt und das Flip-Flop 505 bleibt "gesetzt". Im anderen Fall wird das Flip-Flop 505 "zurück­ gesetzt" und die Kurzschlußanzeige zeigt weiterhin "nein" an.

Bei Anwendung der Entstörschaltungen der Fig. 3 bis 5 auf die an sich bekannte Schaltung gemäß Fig. 6 ergeben sich entsprechende Modifikationen der einzelnen Überwachungsein­ heiten. Am Beispiel der Fig. 5 sind hierzu Entstörschal­ tungen 560 zwischen den Sensoren und den einzelnen invertie­ renden Buffern 561 zwischengeschaltet.

Allgemein gilt, daß jedes der genannten Sensorsignale "Ein", "Aus", "Verschweißt", "Überstrom" und "Kurzschluß" über eine zugeordnete Entstörschaltung und einen invertierenden Buffer geführt wird. Dies ist in Fig. 6 durch den Schaltungsbereich 500 symbolisch dargestellt. Die bereits erwähnte Strukturie­ rung in den Ebenen I bis V der Fig. 6 gilt parallel für die Einheit 10 zur Erfassung der Schaltstellung "Ein", für die Einheit 20 zur Erfassung von "Kurzschluß", für die Einheit 30 zur Erfassung von "Überstrom", für die Einheit 40 zur Erfas­ sung der Schaltwellenstellung "Verschweißt" und für die Ein­ heit 50 zur Erfassung der Schaltstellung "Aus". Im einzelnen sind dem der Signalentstörung dienenden Schaltungsbereich 500 jeweils Impulsformer 11, 21, 31, 41, 51 nachgeschaltet. Es sind Multivibratoren 12, 60, 64, 70 vorhanden, die gemäß Fig. 6 mit FLIP-FLOPS 22, 32, UND-Schaltgliedern 52, 62, 63, 74 und NAND-Schaltgliedern 53, 61 verschaltet sind. Den Buffern 13, 23, 33, 43, 53 folgen die Anzeigeeinheiten 14, 24, 34, 44, 54 mit Leuchtdioden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Überwachung von Zustandsparametern bei einem Schaltgerät, vorzugsweise Überwachung von Schaltstellung, Auslöseursachen und/oder Gerätestörungen, durch sensorische Erfassung und Auswertung geeigneter Signale, wobei Sensoren verwendet werden, die durch elektrische und/oder magnetische Felder beeinflußbar sind, mit folgenden Schritten:

• - die Sensoren erfassen stationäre und transiente Signale der Schaltzustände des Schaltgerätes,
• - von jedem stationären Sensorsignal wird durch elektroni­ sche Verarbeitung ein Zustandssignal abgeleitet, das nach einem vorgegebenen Zeitintervall einem Zustandswechsel folgt, wenn der neue Zustand innerhalb dieses Zeitinter­ valls unverändert bestehen bleibt und das ein entstörtes, stationäres Zustandssignal bildet, wozu das stationäre Sensorsignal an eine Kaskade von n - 1 Eingangs-Flip-Flops (1, 1', 1'', . . .) sowie an ein Ausgangs-Flip-Flop (3) einer Dual-D-Flip-Flop-Schaltung angelegt wird, wobei ein Wechsel des stationären Sensorsignals am ersten Eingangs- Flip-Flop (1) mit den nachfolgenden Setzimpulsen durch die gesamte Kaskade geschoben wird, und der Clock-Eingang des Ausgangs-Flip-Flops (3) freigegeben und das stationäre Sensorsignal im Ausgangs-Flip-Flop (3) gespeichert wird, wenn es sich bei n aufeinanderfolgenden Speicherzeitpunk­ ten nicht geändert hat,
• - von jedem transienten Sensorsignal, das von langsamen Kom­ ponenten, z. B. Bimetall, erfaßt wird, wird durch elektro­ nische Verarbeitung ein Zustandssignal abgeleitet, das nach einem vorgegebenen Zeitintervall einem Zustandswech­ sel folgt, wenn der neue Zustand innerhalb dieses Zeit­ intervalls unverändert bestehen bleibt und das ein ent­ störtes, transientes Zustandssignal bildet,
• - die transienten Sensorsignale schneller Komponenten werden mit entstörten Zustandssignalen und mit nicht entstörten, stationären Sensorsignalen logisch verknüpft,
• - durch die logische Verknüpfung wird der Signalpfad des transienten Zustandssignals freigegeben oder gesperrt und/oder es wird ein vorübergehend gespeichertes, transientes Zustandssignal dauerhaft gespeichert oder gelöscht.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit Mitteln zur Überwachung von Zustandsparametern, wie Schaltstellung, Auslöseursachen und/oder Gerätestörungen, wobei eine Kaskade von n - 1 Eingangs-Flip-Flops (1, 1', 1'', . . .) sowie ein Ausgangs-Flip-Flop (3) einer Dual-D-Flip-Flop-Schaltung vorhanden ist, wobei am ersten Eingangs-Flip-Flop (1) Setz­ impulse anlegbar und die Signale durch die gesamte Kaskade schiebbar sind und wobei ein Clock-Eingang des Ausgangs-Flip- Flops (3) freigebbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass Mittel für eine passive Entstörung vorgesehen sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Mittel für eine passive Ent­ störung geeignete Abschirmungen (111) sind.