DE19817942A1

DE19817942A1 - Control device for HV switch

Info

Publication number: DE19817942A1
Application number: DE1998117942
Authority: DE
Inventors: Axel Ostermann; Andreas Klisch; Frank Feinkohl; Ulf Katschinski; Werner Mock
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1998-04-17
Filing date: 1998-04-17
Publication date: 1999-10-28

Abstract

The control device (1) is used for a HV switch (2) with an electric motor (3) for the switch operating drive, allowing charging of an energy store or direct operation of the switch contacts, with an incorporated monitoring circuit (14) detecting the motor operating current. The latter is compared with a stored current characteristic, for supplying a signal to a supervision device (17) when the detected current characteristic is above or below the stored characteristic curve.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für ei nen Hochspannungsschalter, dessen Antrieb einen Elektromotor aufweist, welcher zum Aufladen eines Energiespeichers oder zum unmittelbaren Betätigen von Schaltkontakten dient.The invention relates to a control device for egg NEN high-voltage switch, whose drive is an electric motor has, which for charging an energy store or is used for direct actuation of switch contacts.

Da ein derartiger Hochspannungsschalter oft wartungsfrei über eine lange Zeit, beispielsweise Jahre, funktionieren muß, ist es notwendig, komfortable Überwachungseinrichtungen für die verschiedenen Komponenten des Hochspannungsschalters zu schaffen. Dies ist insbesondere für den Antrieb eines Hoch spannungsschalters wichtig, da dieser im Normalfall während des Betriebes nicht versuchsweise betätigt werden kann.Because such a high-voltage switch is often maintenance-free a long time, for example years, must work it is necessary to have convenient monitoring facilities for the various components of the high-voltage switch create. This is especially true for driving a high voltage switch is important, as this is normally during of the company cannot be operated on a trial basis.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art zu schaf fen, die eine zuverlässige laufende Information über den Zu stand des Antriebs des Hochspannungsschalters erlaubt.The present invention is therefore based on the object to create a control device of the type mentioned which provide reliable ongoing information about the future state of the drive of the high-voltage switch allowed.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Über wachungseinrichtung, die während der Betätigung die Be triebsstromstärke des Elektromotors erfaßt und den zeitlichen Verlauf der Betriebsstromstärke mit wenigstens einer in einem ersten Speicher gespeicherten Grenzwertkurve vergleicht und im Falle einer oberen Grenzwertkurve bei Überschreitung und/oder im Falle einer unteren Grenzwertkurve bei Unter schreitung der jeweiligen Grenzwertkurve ein Signal an eine übergeordnete Leiteinrichtung abgibt.The object is achieved by an over monitoring device that the Be Drive current strength of the electric motor detected and the temporal History of the operating current with at least one in one compares the first memory stored limit curve and in the case of an upper limit curve when exceeded and / or in the case of a lower limit curve at under a signal to one of the respective limit curve superordinate control device.

Außerdem wird die Aufgabe bezüglich eines Verfahrens zum Be treiben des Hochspannungsschalters der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß während der Betätigung die Betriebsstrom stärke des Elektromotors erfaßt und der zeitliche Verlauf mit wenigstens einer Grenzwertkurve verglichen wird und daß im Falle einer oberen Grenzwertkurve bei Überschreitung oder im Falle einer unteren Grenzwertkurve bei Unterschreitung der jeweiligen Grenzwertkurve ein Signal an eine übergeordnete Leiteinrichtung gegeben wird.In addition, the task regarding a method for loading drive the high-voltage switch of the type mentioned solved in that the operating current during operation strength of the electric motor detected and the time course with at least one limit curve is compared and that in In the case of an upper limit curve when exceeded or in In the case of a lower limit value curve when the value falls below the a signal to a superordinate limit curve Guide device is given.

Eine Störung im Bereich des Antriebs oder der angetriebenen Teile des Hochspannungsschalters äußert sich oft in einer Hemmung und Abbremsung der Antriebsbewegung. Es kann auch vorkommen, daß bei Aufladen eines Energiespeichers dieser schwieriger oder gar nicht aufzuladen ist als vorgesehen oder daß sich ein verändertes Kraftprofil beim Aufladen des Ener giespeichers ergibt.A malfunction in the area of the drive or the driven Parts of the high-voltage switch are often expressed in one Inhibition and braking of the drive movement. It can also occur that this when charging an energy store is more difficult or not to recharge than intended or that there is a change in the force profile when charging the Ener giespeicher results.

Eine solche Veränderung äußert sich beim Aufladen des Ener giespeichers oder beim Betätigen von Schaltkontakten dadurch, daß der Leistungsbedarf des Elektromotors während seiner Be wegung von dem Bedarf bei einer Referenzmessung mit einem un gestörten Elektromotor wenigstens kurzzeitig nach oben oder unten abweicht. Mittels der Erfindung wird eine solche Abwei chung der Betriebsstromstärke zu höheren oder geringeren Stromstärken registriert, und es wird ein Signal an eine Leiteinrichtung abgegeben mit dem Inhalt, daß der Zustand des Hochspannungsschalters sich geändert hat und ggf. daß eine Wartung notwendig ist.Such a change manifests itself when charging the Ener memory or when actuating switch contacts, that the power requirement of the electric motor during its loading movement of the need for a reference measurement with an un disturbed electric motor at least temporarily or deviates below. Such a deviation is achieved by means of the invention The operating current is increased or decreased Amperages registered, and there is a signal to one Guide issued with the content that the state of the High voltage switch has changed and possibly that one Maintenance is necessary.

Vorteilhaft kann außerdem vorgesehen sein, daß der erste Speicher sowohl eine obere Grenzwertkurve als auch eine unte re Grenzwertkurve enthält. Bei Vorliegen einer Grenzwertüber schreitung oder Unterschreitung der Betriebsstromstärke kann somit durch Überprüfen des Verhaltens der Versorgungsspannung festgestellt werden, ob die Störung auf einem Umbruch der Versorgungsspannung beruht oder auf einer nachzuweisenden Störung des Schalters.It can also be advantageously provided that the first Store both an upper limit curve and a lower one right limit curve contains. If there is a limit value above Above or below the operating current can thus by checking the behavior of the supply voltage determine whether the disruption is due to an upheaval of the Supply voltage is based on or to be proven Switch malfunction.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der erste Speicher sowohl eine obere Grenzwertkurve als auch eine untere Grenzwertkurve enthält.An advantageous embodiment of the invention provides that the first memory both an upper limit curve as well contains a lower limit curve.

Es ist einerseits denkbar, nur bei Überschreiten einer be stimmten Stromstärke der oberen Grenzwertkurve ein Signal ab zugeben, andererseits ist es auch denkbar, nur bei Unter schreiten der unteren Grenzwertkurve ein entsprechendes Si gnal abzugeben oder bei Berührung einer der beiden Grenz wertkurven.On the one hand, it is conceivable only when a be is exceeded matched current of the upper limit curve a signal admit, on the other hand, it is also conceivable, only with sub If the lower limit value curve passes a corresponding Si signal or when one of the two limits is touched value curves.

Insofern kann vorteilhaft vorgesehen sein, daß sowohl eine obere Grenzwertkurve als auch eine untere Grenzwertkurve vor gegeben ist.In this respect, it can advantageously be provided that both upper limit curve as well as a lower limit curve given is.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht einen zweiten Speicher vor, in dem die Stromstärke des in dem Elektromotor fließenden Stroms über die Zeit integriert wird und eine Vergleichseinrichtung, durch die, wenn die innerhalb eines vorgegebenen Zeitbereiches aufintegrierte Stromstärke eine vorgebbare Grenze überschreitet, der Elektromotor abge schaltet wird.A further advantageous embodiment of the invention provides a second memory in which the amperage in the Electric motor flowing electricity is integrated over time and a comparator, by which if the inside of a predetermined time range to integrated current exceeds a predetermined limit, the electric motor abge is switched.

Da die Betriebsstromstärke des Elektromotors ohnehin erfaßt wird, kann die Überwachung des Hochspannungsschalters zusätz lich eine Aufintegration der Betriebsstromstärke des Elektro motors umfassen, die eine Information über die Betriebstempe ratur des Elektromotors ermöglicht. Aus der Stromstärke kann auf die augenblickliche Leistung des Elektromotors und somit auf den Energieumsatz und indirekt auf die Verlustwärme ge schlossen werden. Diese Verlustwärme sammelt sich zum Teil in dem Körper des Elektromotors an und wird durch Wärmestrah lung, Konvektion und Wärmeleitung abgegeben. Überwiegt der Wärmeanfall über längere Zeit die Wärmeabfuhr, so ergibt sich eine Überhitzung des Elektromotors. Um dieser Erscheinung vorzubeugen, wird der Elektromotor abgeschaltet, wenn der In halt des zweiten Speichers eine vorgebbare Grenze überschrei tet.Since the operating current of the electric motor is detected anyway the monitoring of the high-voltage switch can additionally Lich an integration of the operating current of the electrical motors include information about the operating temperature rature of the electric motor enables. From the current strength can on the current performance of the electric motor and thus on energy turnover and indirectly on heat loss be closed. This heat loss is partly collected in the body of the electric motor and is radiated by heat tion, convection and heat conduction. Predominates Heat accumulation over a long period of time results in heat dissipation overheating of the electric motor. About this appearance prevent, the electric motor is switched off when the In hold of the second memory exceeds a predefinable limit tet.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah rens sieht außerdem vor, daß vom Inhalt des Speichers regel mäßig ein fester Wert pro Zeiteinheit abgezogen wird.An advantageous embodiment of the inventive method rens also provides that the contents of the memory rule a fixed value is subtracted per unit of time.

Durch diesen regelmäßig abgezogenen festen Wert wird die Wär meabfuhr des Elektromotors durch Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung berücksichtigt.Due to this regularly deducted fixed value, the heat removal of the electric motor by heat conduction, convection and Thermal radiation taken into account.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrie ben.In the following, the invention is illustrated by means of an embodiment shown in a drawing and then described ben.

Dabei zeigenShow

Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung und Fig. 1 shows schematically a control device according to the invention and

Fig. 2 schematisch in einem Graph die Betriebsstromstärke des Elektromotors über der Zeit aufgetragen. Fig. 2 shows schematically in a graph the operating current of the electric motor over time.

In der Fig. 1 ist eine Steuereinrichtung 1 für einen Hoch spannungsschalter 2 dargestellt, dessen Antrieb einen Elek tromotor 3 aufweist. In dem dargestellten Beispiel treibt der Elektromotor 3 mittels eines Antriebshebels 4 eine Schalt stange 5 an, die mit einem in Richtung der Pfeile 6 bewegli chen Schaltkontakt 7 verbunden ist. In Fig. 1, a control device 1 for a high voltage switch 2 is shown, the drive of which has an electric motor 3 . In the example shown, the electric motor 3 drives a switching rod 5 by means of a drive lever 4 , which is connected to a switch contact 7 movable in the direction of the arrows 6 .

Mittels der Schaltbewegung wird eine elektrisch leitende Ver bindung zwischen dem beweglichen Schaltkontakt 7 und dem fe sten Schaltkontakt 8 hergestellt bzw. unterbrochen.By means of the switching movement, an electrically conductive connection between the movable switching contact 7 and the most switching contact 8 is produced or interrupted.

Der bewegliche Schaltkontakt 7 ist mit einem elektrischen An schluß 9 versehen und der feststehende Schaltkontakt 8 ist mit einem Anschluß 10 versehen.The movable switch contact 7 is provided with an electrical circuit 9 and the fixed switch contact 8 is provided with a terminal 10 .

Die Steuereinrichtung 1 ist einerseits über eine Energiever sorgungsleitung 11 mit einer Spannungsquelle 12 verbunden und andererseits mittels einer Energieversorgungsleitung 13 mit dem Elektromotor 3. Die Steuereinrichtung 1 dient zur An steuerung des Elektromotors 3 und gleichzeitig zu dessen Überwachung.The control device 1 is connected on the one hand via a power supply line 11 to a voltage source 12 and on the other hand by means of a power supply line 13 to the electric motor 3 . The control device 1 serves to control the electric motor 3 and at the same time to monitor it.

Zu diesem Zweck weist die Steuereinrichtung eine Überwa chungseinrichtung 14 auf, die die Betriebsstromstärke des Elektromotors 3 laufend erfaßt.For this purpose, the control device has a monitoring device 14 which continuously detects the operating current of the electric motor 3 .

In einem ersten Speicher 15 ist eine obere und eine untere Grenzwertkurve in Form von Betriebsstrommaximalwerten und Be triebsstromminimalwerten abgespeichert, die bestimmten Zeit punkten während der Schaltbewegung zugeordnet sind.In a first memory 15 , an upper and a lower limit value curve are stored in the form of maximum operating current values and minimum operating current values, which are assigned to specific points in time during the switching movement.

Innerhalb der Überwachungseinrichtung wird die jeweils augen blick erfaßte Betriebsstromstärke des Elektromotors 3 mit den für den gegebenen Zeitpunkt maximalen bzw. minimalen zulässi gen Grenzwertstromstärken aus dem Speicher 15 verglichen und bei einer Überschreitung bzw. Unterschreitung wird mittels einer Signaleinrichtung 16 an eine übergeordnete Leiteinrich tung 17 ein Warnsignal abgegeben.Within the monitoring device, the respective instantaneous sensed operating current intensity of the electric motor 3 is maximum with the given time or the minimum admissible gen limit currents from the memory 15 is compared, and on exceeding or falling below by means of a signaling device 16 to a parent Leiteinrich tung 17 a Warning signal issued.

Zu dieser Zeit wird der Schalter jedoch nicht blockiert, da die Überwachungseinrichtung in der Lage ist, Störungen in der mechanischen Übermittlung der Kontaktbewegung so frühzeitig zu erkennen, daß der Schalter noch einige Zeit betriebsfähig ist.At this time, however, the switch is not blocked because the monitoring device is able to detect faults in the mechanical transmission of the contact movement so early to recognize that the switch is still operational for some time is.

Außerdem ist in der Steuereinrichtung 1 eine Vergleichsein richtung 18 vorgesehen, die einen zweiten Speicher 19 auf weist.In addition, a control device 18 is provided in the control device 1 , which has a second memory 19 .

Die erfaßte Betriebsstromstärke wird der Vergleichseinrich tung 18 zugeleitet und dort wird in dem zweiten Speicher 19 die Betriebsstromstärke zeitlich aufintegriert. Diese Stro mintegration wird näherungsweise durch regelmäßige Addition von Werten zu dem Speicherinhalt durchgeführt, wobei der je weils addierte Wert eine aktuell erfaßte Betriebsstromstärke repräsentiert.The detected operating current is supplied to the device 18 for comparison and the operating current is integrated in the second memory 19 over time. This current integration is carried out approximately by regularly adding values to the memory content, the value added in each case representing a currently recorded operating current.

Durch dieses Zeitintegral als Inhalt des zweiten Speichers 19 wird die in dem Elektromotor 3 in Verlustwärme umgesetzte Energie des Betriebsstromes repräsentiert, die zu einer Er wärmung des Elektromotors 3 führt.Through this time integral as the content of the second memory 19 , the energy of the operating current converted into dissipated heat is represented in the electric motor 3 , which leads to heating of the electric motor 3 .

Gleichzeitig wird die durch Abstrahlung, Konvektion und Wär meleitung abgeführte Wärmeenergie durch regelmäßiges Subtra hieren eines festen Wertes vom Speicherinhalt des zweiten Speichers 19 berücksichtigt.At the same time, the heat energy dissipated by radiation, convection and heat conduction is taken into account by regularly subtracting a fixed value from the memory content of the second memory 19 .

Der Speicherinhalt des zweiten Speichers 19 ist somit ein In dikator für die in dem Elektromotor 3 augenblicklich gespei cherte Wärmemenge und somit näherungsweise für die Temperatur des Elektromotors 3.The memory content of the second memory 19 is thus an indicator for the amount of heat currently stored in the electric motor 3 and thus approximately for the temperature of the electric motor 3 .

Übersteigt der Inhalt des zweiten Speichers 19 einen bestimm ten Wert, so entspricht dies dem Überschreiten einer Grenz temperatur des Elektromotors 3. In diesem Fall wird von der Vergleichseinrichtung, die regelmäßig den Speicherinhalt des Speichers 19 mit einem vorgegebenen Wert vergleicht, ein Warnsignal an die übergeordnete Leiteinrichtung 17 abgegeben, das dort weiterverarbeitet wird. Es kann in Abhängigkeit von der Dringlichkeit der Betätigung des Schalters 2 bei Vorlie gen eines Schaltkommandos zunächst die Betätigung gesperrt und auf einen späteren Zeitpunkt, nach Abkühlen des Elektro motors 3 verschoben werden.If the content of the second memory 19 exceeds a specific value, this corresponds to the exceeding of a limit temperature of the electric motor 3 . In this case, the comparison device, which regularly compares the memory content of the memory 19 with a predetermined value, emits a warning signal to the higher-level control device 17 , which is processed there. Depending on the urgency of the operation of the switch 2 in the case of a switching command, the operation can first be blocked and postponed to a later point in time after the electric motor 3 has cooled.

Außerdem kann ein Signal abgegeben werden, das das Betrieb spersonal zur Wartung des Elektromotors 3 oder der Steuerein richtung 1 veranlaßt.In addition, a signal can be emitted, which causes the operation personnel to maintain the electric motor 3 or the Steuerein device 1 .

In der Fig. 2 sind die obere Grenzwertkurve 20 und die unte re Grenzwertkurve 21 für die Betriebsstromstärke gezeigt. Zum Zeitpunkt Null wird der Elektromotor 3 angesteuert und zum Zeitpunkt t₁ ist die Schaltbewegung beendet. Die Kurve 22 stellt die tatsächlich erfaßte Betriebsstromstärke in Abhän gigkeit von der Zeit t dar.In FIG. 2, the upper limit value curve 20 and the unte re threshold curve 21 are shown for the operating current. The electric motor 3 is activated at the time zero and the switching movement is ended at the time t ₁ . The curve 22 represents the actually detected operating current as a function of time t.

Claims

1. Control device ( 1 ) for a high-voltage switch ( 2 ), the drive of which has an electric motor ( 3 ) which serves to charge an energy store or to directly actuate switching contacts ( 7 , 8 ), characterized by a monitoring device ( 14 ) which during the operation, the operating current of the electric motor ( 3 ) is detected and the time curve of the operating current is compared with at least one limit value curve stored in a first memory ( 15 ) and in the case of an upper limit curve ( 20 ) when exceeded and / or in the case of a lower one Limit curve ( 21 ) emits a signal to a higher-level control device ( 17 ) when the respective limit curve is undershot.

2. Control device according to claim 1, characterized, that the connection voltage of the electric motor is detected and at Exceeding or falling below a limit value the operating current in the presence of a voltage dip is checked.

3. Control device according to claim 1 or following, characterized in that the first memory ( 15 ) contains both an upper limit curve ( 20 ) and a lower limit curve.

4. Control device according to claim 1 or following, characterized by a second memory ( 19 ) in which the current intensity of the current flowing in the electric motor ( 3 ) is integrated over time and by a comparison device ( 18 ), by which if the the electric current ( 3 ) is switched off within a predetermined time range to an integrated current intensity.

5. A method of operating a high-voltage switch, the sen drive has an electric motor ( 3 ), which is used to charge an energy store or for direct actuation of switch contacts ( 7 , 8 ), characterized in that during operation, the operating current of the electromotor ( 3 ) recorded and the temporal course is compared with at least one limit value curve ( 20 , 21 ) and that in the case of an upper limit value curve ( 20 ) when exceeded or in the case of a lower limit value curve ( 21 ) when the respective limit value curve ( 20 , 21 ) is undershot a signal is given to a higher-level control device ( 17 ).

6. The method according to claim 5, characterized in that the detected operating current strength is compared both with an upper limit curve ( 20 ) and with a lower limit curve ( 21 ).

7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that the current intensity of the current flowing in the electric motor ( 3 ) is integrated over time in a second memory ( 19 ) and that if the current intensity integrated within a predetermined time range is a predefinable limit exceeded, the electric motor ( 3 ) is switched off.

8. The method according to claim 7, characterized in that a fixed value for the content of the second memory is deducted per unit of time.