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WO2015150469A1 - Prüfgerät und verfahren zum prüfen eines schalters - Google Patents

Prüfgerät und verfahren zum prüfen eines schalters Download PDF

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WO2015150469A1
WO2015150469A1 PCT/EP2015/057208 EP2015057208W WO2015150469A1 WO 2015150469 A1 WO2015150469 A1 WO 2015150469A1 EP 2015057208 W EP2015057208 W EP 2015057208W WO 2015150469 A1 WO2015150469 A1 WO 2015150469A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
polarity
switch
test signal
voltage
test
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2015/057208
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Klapper
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omicron Electronics GmbH
Original Assignee
Omicron Electronics GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omicron Electronics GmbH filed Critical Omicron Electronics GmbH
Publication of WO2015150469A1 publication Critical patent/WO2015150469A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
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    • G01R31/3271—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of high voltage or medium voltage devices
    • G01R31/3272—Apparatus, systems or circuits therefor
    • G—PHYSICS
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    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2801—Testing of printed circuits, backplanes, motherboards, hybrid circuits or carriers for multichip packages [MCP]
    • G01R31/281—Specific types of tests or tests for a specific type of fault, e.g. thermal mapping, shorts testing
    • G01R31/2813—Checking the presence, location, orientation or value, e.g. resistance, of components or conductors
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    • G01R31/2607—Circuits therefor
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    • G01R31/3271—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of high voltage or medium voltage devices
    • G01R31/3275—Fault detection or status indication

Definitions

  • the invention relates to a test device and a method for testing a switch, in particular a load or circuit breaker, wherein the switch should not be damaged by this test.
  • electrical switchgear In electrical switchgear, as used in particular for energy transmission systems, electrical switches, such as load or circuit breaker, are used. In tests of these switches, which are to be performed at regular intervals, the switch are supplied via electrical signals for switching off and on. In this case, for example, times which the switch requires for opening or closing are measured in order to judge, depending on these times, whether the switch is in a sufficiently good state or whether the switch is defective. Energy required for moving the switch is usually stored at the time of switching within the switch with a spring or pressurized gas.
  • the signals for switching the switch on and off act via a switch-on or switch-on coil (also referred to as trip coil) on a mechanism which releases the stored energy and thereby moves or switches the switch.
  • trip coils often have free-wheeling diodes, which serve to protect against overvoltage when switching off and are arranged parallel to the tripping coil.
  • the present invention has the object to provide a method and a test apparatus for testing a switch, with which the presence of a free-wheeling diode is detected. According to the invention this object is achieved by a test device according to claim 1 and by a method for testing a switch according to claim 11.
  • a test device for testing a switch, wherein the switch has one or more trip coils for triggering a switching operation.
  • the tester includes a measuring device and a control unit.
  • the control unit is designed to apply a test signal with a first polarity and then a test signal with a second polarity opposite to the first polarity to the switch (and thus to the trip coil (s) and possibly at least one free-wheeling diode present).
  • the test device with the measuring device for the test signal with the first polarity and for the test signal with the second polarity in each case at least one measured variable of the switch, wherein the respective measured variable is dependent on the respective test signal.
  • the control unit is further configured to determine, based on a comparison depending on the measured variables, whether a freewheeling diode is connected to the tripping coil (s). On the basis of the measured variable, in particular an electrical resistance of the tripping coil or of the switch can be determined.
  • the test signal may be a voltage or a current. If the test signal is the current, the current is applied to the switch (and thus to the tripping coil (s) and possibly at least one ner existing freewheeling diode) impressed. It is quite possible that the test signal of the first polarity is a voltage (a current) and the test signal of the second polarity is a current (a voltage).
  • the measurand may be a current or a voltage.
  • the current is a current which flows through the trip coil (s) (and possibly through at least one free-wheeling diode in parallel with the trip coil (s)).
  • the voltage is, for example, a voltage which can be tapped off at the switch and from which, in particular, a voltage which drops across the tripping coil (and possibly via at least one free-wheeling diode that is parallel to the tripping coil (s)), is derivable.
  • the control unit is designed to determine by the comparison that at least one freewheeling diode is connected to the trip coil (s) when two electrical resistances, which are determined depending on the respective measured variable, are different.
  • At least one freewheeling diode is connected to the tripping coil (s) when a first electrical resistance is different from a second electrical resistance.
  • the first electrical resistance depends on the test signal of the first polarity and the measurement variable dependent thereon
  • the second electrical resistance depends on the test signal of the second polarity and the measurement variable dependent thereon.
  • this electrical resistance is the resistance of the at least one trip coil or the resistance of a parallel circuit of the at least one trip coil and the possibly present free-wheeling diode, said resistor in the latter case depending on the mounting direction of the freewheeling diode and the polarity of the Test signal is.
  • control unit is designed to generate the test signal at both polarities with the same amount.
  • control unit can determine that a freewheeling diode is connected to the tripping coil (s) when the magnitudes or amplitudes of the two detected measured variables are different.
  • the further embodiment describes the simplified case that the two test signals have the same amount. While two electrical resistances are to be compared in the general case, it is sufficient in the simplified case to compare only the magnitudes or amplitudes of the detected measured quantities.
  • the test signal is applied in a magnitude (ie, magnitude or amplitude) such that in the event a flywheel diode is connected to the trip coil (s), a voltage across that flywheel diode that is greater than that would drop Forward voltage of the freewheeling diode would be.
  • the free-wheeling diode when present and when the test signal of the corresponding polarity is applied, is operated in its passband in which the free-wheeling diode has only a low electrical resistance , This advantageously ensures that the electrical resistance introduced by the possibly present free-wheeling diode differs greatly depending on the polarity of the test signal.
  • the test signal is generated in a magnitude (i.e., magnitude or amplitude) which is less than the threshold of the switch.
  • the test signal is applied with a strength so that the switch position of the switch does not due to the application of the test signal changes.
  • it is advantageously not necessary to recharge an energy store in the switch, which must be charged for switching the switch.
  • the inventive test by means of the tester does not wear the switch, which would be the case if the switch were to switch during the test. If the trip coil were triggered, this would additionally influence the measured variables, which would make the evaluation more difficult.
  • the test signal is applied in particular in a strength (ie with an amount or an amplitude), so that in the event that a freewheeling diode is connected to the trip coil (s), only one current at a time through the possibly existing freewheeling diode flows, which leads to no damage to the freewheeling diode.
  • the test signal is adjusted so that a possibly existing free-wheeling diode suffers no damage by the test according to the invention with the tester.
  • the voltage drop across the freewheeling diode should not be so great that it lies above the breakdown voltage of the freewheeling diode.
  • the control unit is designed to determine a so-called correct polarity of the test signal.
  • the correct polarity the first polarity of the test signal is determined when the electrical resistance when applying the test signal having the first polarity is greater than the electrical resistance when applying the test signal having the second polarity.
  • the second polarity of the test signal is determined to be the correct polarity if the electrical resistance at the application of the test signal of the first polarity is less than the electrical resistance in the application of the test signal of the second polarity.
  • a test apparatus not only makes it possible to determine whether or not a freewheeling diode is connected to the trip coil (s), but also to determine the installation timing of the trip coil (n).
  • Direction (Durchlass rect) of the freewheeling diode and thus the to be used when testing the switch polarity of a test voltage, if a freewheeling diode is connected to the trip coil (s).
  • the testing device comprises a warning device.
  • the control unit is designed to apply a test voltage for testing the switching behavior of the switch to the switch and to check whether a polarity of this test voltage applied to the switch corresponds to the correct polarity determined beforehand by the tester.
  • the control unit issues a warning by means of the warning device if the polarity of the voltage applied to the switch does not correspond to the correct polarity.
  • the test device which is a warning lamp or a display device of a user or a device which generates an acoustic warning tone or an error message.
  • the test device according to the invention may well be designed in order to carry out a test, for example, of the switching behavior of the switch with the test voltage applied with the wrong polarity despite the issued warning.
  • a method for testing a switch comprises the following steps, which are carried out in particular automatically:
  • the advantages of the method according to the invention correspond to the advantages of the test device according to the invention, which are carried out in advance in detail, so that a repetition is dispensed with here.
  • the different embodiments of the test device according to the invention described above also define embodiments of the method according to the invention.
  • the present invention is particularly suitable for testing load and power switches used in power transmission networks.
  • the present invention is not limited to this preferred application, since the present invention could be applied to switches used outside a power transmission network.
  • FIGURE schematically illustrates a tester according to the invention with a circuit breaker.
  • an inventive test device 1 is shown, which is connected for testing with a circuit breaker 4.
  • the circuit breaker comprises a tripping coil 2 and a freewheeling diode 3, which is arranged parallel to the tripping coil 2.
  • the test device 1 comprises a control unit 7, a voltage source 5, an ammeter 6 and a warning device 8.
  • a DC voltage of different polarity eg +10 and -10V
  • the measuring device 6 a current, which through the switch 4 and thus by the parallel Circuit of trip coil 2 and freewheeling diode 3 flows to be measured.
  • the warning device 8 a warning can be given to a user if, for example, a test voltage applied to the circuit breaker 4 via the test device 2 is to be applied for testing the switching behavior of the circuit breaker 4 with the wrong polarity.
  • a first voltage Ui with a first polarity to the circuit breaker 4 and thus to the parallel circuit of trip coil 2 and freewheeling diode 3 is applied.
  • the magnitude or amplitude of this first voltage Ui is greater than the forward voltage of the freewheeling diode 3 and smaller than the breakdown voltage of the freewheeling diode 3. Since the polarity of the applied first voltage Ui corresponds to the reverse direction of the free-wheeling diode 3, almost no current flows through the freewheeling diode 3 , In other words, the current h flowing through the power switch 4 due to the applied first voltage Ui flows almost exclusively through the trip coil 2. In other words, the resistance of the parallel circuit of trip coil 2 and freewheel diode 3 corresponds to the resistance of the trip coil 2 when the first voltage Ui is applied.
  • the testing device 1 applies a second voltage U 2 to the power switch 4, the polarity of the second voltage U 2 being opposite to the polarity of the first voltage U 1 .
  • the second voltage U 2 has an amount or an amplitude which is greater than the forward voltage of the freewheeling diode 3, but smaller than the breakdown voltage of the freewheeling diode 3. Since the polarity of the second voltage U 2 coincides with the forward direction of the free-wheeling diode 3, the current I 2 flowing through the power switch 4 due to the applied second voltage U 2 is decisively determined by the current flowing through the freewheeling diode 3.
  • the resistance of the parallel connection of the tripping coil 2 and the freewheeling diode 3 at the applied second voltage U 2 essentially determined by the freewheeling diode 3 operated in the passband. Therefore, the electrical resistance of the circuit breaker 4 (ie, the parallel circuit of the tripping coil 2 and the freewheeling diode 3) at the landing gen the second voltage U 2 is substantially smaller than the electrical resistance of the circuit breaker 4 when applying the first voltage Ui.
  • the switch 4 comprises a freewheeling diode 3.
  • the electrical resistances differ significantly depending on the polarity of the applied voltage Ui and U 2 , respectively, when a freewheeling diode 3 is present, as shown in the single FIGURE.
  • the electrical resistance of the circuit breaker 4 is the same regardless of the polarity of the applied voltage Ui or U 2 .
  • the circuit breaker 4 has a freewheeling diode 3, when the electrical resistance of the circuit breaker 4 when applying the first voltage Ui from the electrical resistance of the circuit breaker 4 when applying the second voltage U 2 is different.
  • the forward direction (and thus the reverse direction) of an existing freewheeling diode 3 can be determined.
  • the electrical resistance of the circuit breaker 4 is significantly lower when a voltage (greater than the forward voltage) is applied in the forward direction of the freewheeling diode 3, as when the voltage in the reverse direction of the freewheeling diode 3 is applied. Accordingly, if the electrical resistance of the circuit breaker 4 during application of the first voltage Ui is greater than when the second voltage U 2 is applied, the freewheeling diode 3 is in the manner shown in the single FIGURE (ie, the forward direction corresponds to the polarity of the second voltage U 2 ). available.
  • the amount of applied voltage Ui or U 2 is the same irrespective of the polarity, only the two currents and l 2 need to be measured in order to detect both the presence of freewheeling diode 3 and the forward direction of freewheeling diode 3 (in the event that the freewheeling diode 3 is present) to determine. Similarly, the measurement of the falling voltage Ui or U 2 is sufficient if the impressed currents and l 2 each have the same amount.
  • the test apparatus 1 is connected in a specific manner to the circuit breaker 4, which determines the polarity of the test voltage to be applied for testing the switching behavior.
  • the control unit 7 controls the control unit 7 to the warning device 8, which is a user of the Tester 1 perceptible warning generated.
  • the user now has the option of connecting the tester in the opposite manner to the circuit breaker 4 in order to apply the correct polarity test voltage to test the switching behavior.
  • the user also has the option to ignore the issued warning to reset the test voltage with the wrong polarity. to the test device 4. In this case, however, could damage the freewheeling diode 3 occur.

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Abstract

Ein Prüfgerät (1) zum Prüfen eines Schalters (4) umfasst eine Messeinrichtung (6) und eine Steuereinheit (7). Der Schalter (4) weist mindestens eine Auslösespule (2) zum Auslösen eines Schaltvorgangs auf. Die Steuereinheit ist ausgestaltet, um nacheinander ein Prüfsignal (U1; U2) mit einer ersten Polarität und einer entgegengesetzten zweiten Polarität an den Schalter (4) anzulegen, um mit der Messeinrichtung (6) jeweils eine Messgröße (I1; l2) des Schalters (4) abhängig von dem jeweiligen Prüfsignal (U1; U2) zu erfassen und um durch einen Vergleich auf Basis der Messgrößen (I1, l2) festzustellen, ob eine Freilaufdiode (3) an die mindestens eine Auslösespule (2) angeschlossen ist.

Description

Prüfgerät und Verfahren zum Prüfen eines Schalters
Die Erfindung betrifft ein Prüfgerät und ein Verfahren, um einen Schalter, ins- besondere einen Last- oder Leistungsschalter, zu prüfen, wobei der Schalter durch diese Prüfung nicht beschädigt werden soll.
In elektrischen Schaltanlagen, wie sie insbesondere für Energieübertragungsanlagen eingesetzt werden, kommen elektrische Schalter, beispielsweise Last- oder Leistungsschalter, zum Einsatz. Bei Tests dieser Schalter, welche in regelmäßigen Abständen durchzuführen sind, werden dem Schalter über elektrische Signale Befehle zum Aus- und Einschalten zugeführt. Dabei werden beispielsweise Zeiten, welche der Schalter zum Öffnen bzw. Schließen benötigt, gemessen, um abhängig von diesen Zeiten zu beurteilen, ob der Schalter in einem ausreichend guten Zustand ist oder ob der Schalter defekt ist. Eine Energie, welche zum Bewegen bzw. Schalten des Schalters benötigt wird, ist dabei in der Regel zum Zeitpunkt des Schaltens innerhalb des Schalters mit einer Feder oder durch ein unter Druck gesetztes Gas gespeichert. Die Signale zum Aus- und Einschalten des Schalters wirken dabei über eine Aus- bzw. Ein- schaltspule (wird auch als Auslösespule bezeichnet) auf einen Mechanismus, welcher die gespeicherte Energie freisetzt und dadurch den Schalter bewegt bzw. schaltet. Diese Auslösespulen weisen häufig Freilaufdioden auf, welche zum Schutz vor einer Überspannung beim Ausschalten dienen und parallel zur Auslösespule angeordnet sind.
Prüfgeräte nach dem Stand der Technik verwenden zum Prüfen der Schalter häufig die Spannung so genannter Stationsbatterien, um den Schalter mit der Nennspannung des Schalters zu prüfen. Dies birgt jedoch erhebliche Nachteile, da manche Fehler nicht gefunden werden können. Modernere Prüfgeräte ver- wenden daher eine eigene Spannungsquelle. Eine Prüfung des Schalters mit einer externen Spannungsquelle weist allerdings das Risiko auf, dass eine eventuell vorhandene Freilaufdiode zerstört werden könnte, wenn die Spannung mit der falschen Polarität an den zu testenden Schalter angelegt wird. Daher stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren und ein Prüfgerät zum Prüfen eines Schalters bereitzustellen, mit welchen das Vorhandensein einer Freilaufdiode erfasst wird. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Prüfgerät nach Anspruch 1 und durch ein Verfahren zum Prüfen eines Schalters nach Anspruch 11 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Prüfgerät zum Prüfen eines Schalters bereitgestellt, wobei der Schalter eine oder mehrere Auslösespulen zum Auslösen eines Schaltvorgangs aufweist. Das Prüfgerät umfasst dabei eine Messeinrichtung und eine Steuereinheit. Die Steuereinheit ist ausgestaltet, um ein Prüfsignal mit einer ersten Polarität und anschließend ein Prüfsignal mit einer zu der ersten Polarität entgegengesetzten zweiten Polarität an den Schalter (und damit an die Auslösespule(n) und eventuell zumindest eine vorhandene Freilaufdiode) anzulegen. Anschließend erfasst das Prüfgerät mit der Messeinrichtung für das Prüfsignal mit der ersten Polarität und für das Prüfsignal mit der zweiten Polarität jeweils zumindest eine Messgröße des Schalters, wobei die jeweilige Messgröße abhängig von dem jeweiligen Prüfsignal ist. Die Steuereinheit ist weiter ausgestaltet, um anhand eines Vergleichs abhängig von den Messgrößen festzustellen, ob eine Freilaufdiode an die Auslösespule(n) angeschlossen ist. Anhand der Messgröße kann insbesondere ein elektrischer Widerstand der Auslösespule bzw. des Schalters bestimmt werden.
Durch das Anlegen von zwei Prüfsignalen unterschiedlicher Polarität und das Erfassen der jeweils davon abhängigen Messgröße kann durch einen einfachen Vergleich von zwei Größen (insbesondere Widerständen), welche jeweils von der jeweiligen Messgröße abhängen, festgestellt werden, ob eine Freilauf- diode an die Auslösespule(n) angeschlossen ist oder nicht.
Bei dem Prüfsignal kann es sich um eine Spannung oder um einen Strom handeln. Wenn es sich bei dem Prüfsignal um den Strom handelt, wird der Strom dem Schalter (und damit der/den Auslösespule(n) und eventuell zumindest ei- ner vorhandenen Freilaufdiode) eingeprägt. Dabei ist es durchaus möglich, dass es sich bei dem Prüfsignal der ersten Polarität um eine Spannung (einen Strom) und bei dem Prüfsignal der zweiten Polarität um einen Strom (eine Spannung) handelt.
In ähnlicher Weise kann es sich bei der Messgröße um einen Strom oder um eine Spannung handeln. Bei dem Strom handelt es sich insbesondere um einen Strom, welcher durch die Auslösespule(n) (und eventuell durch mindestens eine parallel zu der/den Auslösespule(n) liegende Freilaufdiode) fließt. Bei der Spannung handelt es sich beispielsweise um eine an dem Schalter abfallende bzgl. abgreifbare Spannung, aus welcher insbesondere eine Spannung, welche über der/den Auslösespulen (und eventuell über mindestens eine parallel zu der/den Auslösespule(n) liegende Freilaufdiode) abfällt, ableitbar ist. Gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Steuereinheit ausgestaltet, um durch den Vergleich festzustellen, dass zumindest eine Freilaufdiode an die Auslösespule(n) angeschlossen ist, wenn zwei elektrische Widerstände, welche abhängig von der jeweiligen Messgröße bestimmt werden, unterschiedlich sind.
Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß festgestellt, dass zumindest eine Freilaufdiode an die Auslösespule(n) angeschlossen ist, wenn ein erster elektrischer Widerstand von einem zweiten elektrischen Widerstand verschieden ist. Dabei hängt der erste elektrische Widerstand von dem Prüfsignal der ersten Polarität und der davon abhängigen Messgröße ab, während der zweite elektrische Widerstand von dem Prüfsignal der zweiten Polarität und der davon abhängigen Messgröße abhängt. Bei diesem elektrischen Widerstand handelt es sich insbesondere um den Widerstand der mindestens einen Auslösespule oder um den Widerstand einer Parallelschaltung aus der mindestens einen Auslösespule und der eventuell vorhandenen Freilaufdiode, wobei dieser Widerstand im letzteren Fall abhängig von der Einbaurichtung der Freilaufdiode bzw. von der Polarität des Prüfsignals ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Steuereinheit ausgestaltet, um das Prüfsignal bei beiden Polaritäten mit demselben Betrag zu erzeugen. In diesem Fall kann die Steuereinheit feststellen, dass eine Freilaufdiode an die Auslösespule(n) angeschlossen ist, wenn die Beträge bzw. Amplituden der beiden erfassten Messgrößen unterschiedlich sind.
Während die vorab beschriebene Ausführungsformen quasi den allgemeinen Fall beschreibt, bei welchem die beiden Prüfsignale auch unterschiedliche Beträge aufweisen können, beschreibt die weitere Ausführungsform den verein- fachten Fall, dass die beiden Prüfsignale denselben Betrag aufweisen. Während bei dem allgemeinen Fall zwei elektrische Widerstände zu vergleichen sind, reicht es bei dem vereinfachten Fall aus, nur die Beträge oder Amplituden der erfassten Messgrößen zu vergleichen. Das Prüfsignal wird insbesondere in einer Stärke (d.h. mit einem Betrag oder einer Amplitude) angelegt, so dass für den Fall, dass eine Freilaufdiode an der/den Auslösespule(n) angeschlossen ist, eine Spannung über dieser Freilaufdiode abfallen würde, welche größer als die Durchlassspannung der Freilaufdiode wäre.
Indem das Prüfsignal mit der vorab beschriebenen Stärke angelegt wird, ist sichergestellt, dass die Freilaufdiode, wenn sie vorhanden ist und wenn das Prüfsignal mit der entsprechenden Polarität angelegt ist, in ihrem Durchlassbereich, in welchem die Freilaufdiode nur einen geringen elektrischen Widerstand aufweist, betrieben wird. Dadurch ist vorteilhafterweise sichergestellt, dass sich der von der eventuell vorhandenen Freilaufdiode eingebrachte elektrische Widerstand stark abhängig von der Polarität des Prüfsignals unterscheidet.
Vorzugsweise wird das Prüfsignal in einer Stärke (d.h. mit einem Betrag oder einer Amplitude) erzeugt, welche kleiner als die Ansprechschwelle des Schalters ist.
Anders ausgedrückt wird das Prüfsignal mit einer Stärke angelegt, so dass sich die Schalterstellung des Schalters aufgrund des Anlegens des Prüfsignals nicht ändert. Dadurch ist es vorteilhafterweise nicht notwendig, einen Energiespeicher im Schalter, welcher zum Schalten des Schalters geladen sein muss, nachzuladen. Darüber hinaus erfolgt durch die erfindungsgemäße Prüfung mittels des Prüfgeräts keine Abnutzung des Schalters, was der Fall wäre, wenn der Schalter während der Prüfung schalten würde. Würde die Auslösespule auslösen, würde das zusätzlich eine Beeinflussung der Messgrößen bewirken, was die Auswertung erschweren würde.
Darüber hinaus wird das Prüfsignal insbesondere in einer Stärke (d.h. mit ei- nem Betrag oder einer Amplitude) angelegt, so dass für den Fall, dass eine Freilaufdiode an der/den Auslösespule(n) angeschlossen ist, zu jeder Zeit nur ein Strom durch die eventuell vorhandene Freilaufdiode fließt, welcher zu keiner Beschädigung der Freilaufdiode führt. Mit anderen Worten wird das Prüfsignal so eingestellt, dass eine eventuell vorhandene Freilaufdiode durch die erfindungsgemäße Prüfung mit dem Prüfgerät keinen Schaden erleidet. Beispielsweise sollte die über der Freilaufdiode abfallende Spannung nicht so groß sein, dass sie oberhalb der Durchbruchspan- nung der Freilaufdiode liegt.
Gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Steuereinheit ausgestaltet, um eine so genannte korrekte Polarität des Prüfsignals zu bestimmen. Dabei wird als die korrekte Polarität die erste Polarität des Prüfsignals bestimmt, wenn der elektrische Widerstand bei dem Anlegen des Prüf- Signals mit der ersten Polarität größer als der elektrische Widerstand bei dem Anlegen des Prüfsignals mit der zweiten Polarität ist. Die zweite Polarität des Prüfsignals wird als die korrekte Polarität bestimmt, wenn der elektrische Widerstand bei dem Anlegen des Prüfsignals mit der ersten Polarität kleiner als der elektrische Widerstand bei dem Anlegen des Prüfsignals mit der zweiten Polarität ist.
Mit anderen Worten ermöglicht ein Prüfgerät gemäß dieser Ausführungsform nicht nur die Feststellung, ob eine Freilaufdiode an die Auslösespule(n) angeschlossen ist oder nicht, sondern zusätzlich noch die Bestimmung der Einbau- richtung (Durchlass chtung) der Freilaufdiode und damit die beim Prüfen des Schalters einzusetzende Polarität einer Prüfspannung, falls eine Freilaufdiode an die Auslösespule(n) angeschlossen ist. Gemäß einer Variante der vorab beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst das Prüfgerät eine Warneinrichtung. Dabei ist die Steuereinheit ausgestaltet, um eine Prüfspannung zum Prüfen des Schaltverhaltens des Schalters an den Schalter anzulegen und um zu überprüfen, ob eine Polarität dieser an den Schalter angelegten Prüfspannung der vorab von dem Prüf- gerät ermittelten korrekten Polarität entspricht. Die Steuereinheit gibt mit Hilfe der Warneinrichtung eine Warnung aus, wenn die Polarität der an dem Schalter angelegten Spannung nicht der korrekten Polarität entspricht.
Bei dieser Variante wird der Benutzer des Prüfgeräts über eine falsche Polarität der angelegten Prüfspannung mit Hilfe der Warneinrichtung informiert, bei welcher es sich um eine Warnleuchte oder um eine Anzeigevorrichtung einer Benutze rschnittste He oder um eine Einrichtung, welche einen akustischen Warnton oder eine Fehlermeldung erzeugt, handeln kann. Dabei kann das erfindungsgemäße Prüfgerät durchaus ausgestaltet sein, um trotz der ausgegebe- nen Warnung eine Prüfung beispielsweise des Schaltverhaltens des Schalters mit der mit falscher Polarität angelegten Prüfspannung durchzuführen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zum Prüfen eines Schalters bereitgestellt. Dabei umfasst das Verfahren folgende Schritte, welche insbesondere automatisch durchgeführt werden:
• Anlegen eines Prüfsignals mit einer ersten Polarität und einer zu der ersten Polarität entgegengesetzten zweiten Polarität an den Schalter und damit insbesondere an die Auslösespule.
• Erfassen einer Messgröße in Abhängigkeit von dem jeweiligen Prüfsig- nal.
• Bestimmen abhängig von einem Vergleich auf Basis der Messgrößen, ob an die Auslösespule(n) eine Freilaufdiode angeschlossen ist oder nicht. Im Wesentlichen entsprechen die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens den Vorteilen des erfindungsgemäßen Prüfgeräts, welche vorab im Detail ausgeführt sind, so dass hier auf eine Wiederholung verzichtet wird. Erfindungsgemäß definieren die vorab beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Prüfgeräts auch erfindungsgemäße Ausführungsformen des Verfahrens.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere zum Prüfen von Last- und Leis- tungsschaltern, welche bei Energieübertragungsnetzen eingesetzt werden, geeignet. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich eingeschränkt, da die vorliegende Erfindung auch bei Schaltern eingesetzt werden könnte, welche außerhalb eines Energieübertragungsnetzes eingesetzt werden.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungsformen mit Bezug zu der einzigen Fig. im Detail beschrieben. Die einzige Fig. stellt schematisch ein erfindungsgemäßes Prüfgerät mit einem Leistungsschalter dar.
In der einzigen Fig. ist ein erfindungsgemäßes Prüfgerät 1 dargestellt, welches zum Prüfen mit einem Leistungsschalter 4 verbunden ist.
Der Leistungsschalter umfasst eine Auslösespule 2 und eine Freilaufdiode 3, welche parallel zu der Auslösespule 2 angeordnet ist.
Das erfindungsgemäße Prüfgerät 1 umfasst eine Steuereinheit 7, eine Span- nungsquelle 5, ein Strommessgerät 6 und eine Warneinrichtung 8. Mit Hilfe der Spannungsquelle 5 kann eine Gleichspannung verschiedener Polarität (z.B. +10 und -10V) an den Leistungsschalter 4 und damit an die Parallelschaltung aus Auslösespule 2 und Freilaufdiode 3 angelegt werden. Mit dem Messgerät 6 kann ein Strom, welcher durch den Schalter 4 und damit durch die Parallel- Schaltung aus Auslösespule 2 und Freilaufdiode 3 fließt, gemessen werden. Mit der Warneinrichtung 8 kann eine Warnung an einen Benutzer abgegeben werden, wenn beispielsweise eine über das Prüfgerät 2 an den Leistungsschalter 4 angelegte Prüfspannung zum Prüfen des Schaltverhaltens des Leistungsschal- ters 4 mit der falschen Polarität angelegt werden soll.
Um festzustellen, ob der Leistungsschalter 4 eine Freilaufdiode 3 besitzt, wird in einem ersten Schritt von dem Prüfgerät 1 eine erste Spannung Ui mit einer ersten Polarität an den Leistungsschalter 4 und damit an die Parallelschaltung aus Auslösespule 2 und Freilaufdiode 3 angelegt. Der Betrag bzw. die Amplitude dieser ersten Spannung Ui ist größer als die Durchlassspannung der Freilaufdiode 3 und kleiner als die Durchbruchspannung der Freilaufdiode 3. Da die Polarität der angelegten ersten Spannung Ui der Sperrrichtung der Freilaufdiode 3 entspricht, fließt durch die Freilaufdiode 3 nahezu kein Strom. Mit anderen Worten fließt der aufgrund der anliegenden ersten Spannung Ui durch den Leistungsschalter 4 fließende Strom h nahezu ausschließlich durch die Auslösespule 2. Anders ausgedrückt entspricht der Widerstand der Parallelschaltung aus Auslösespule 2 und Freilaufdiode 3 beim Anlegen der ersten Spannung Ui dem Widerstand der Auslösespule 2.
In einem zweiten Schritt wird von dem Prüfgerät 1 eine zweite Spannung U2 an den Leistungsschalter 4 angelegt, wobei die Polarität der zweiten Spannung U2 der Polarität der ersten Spannung Ui entgegengerichtet ist. Auch die zweite Spannung U2 weist einen Betrag bzw. eine Amplitude auf, welche größer als die Durchlassspannung der Freilaufdiode 3, aber kleiner als die Durchbruchspannung der Freilaufdiode 3 ist. Da die Polarität der zweiten Spannung U2 mit der Durchlassrichtung der Freilaufdiode 3 übereinstimmt, wird der aufgrund der angelegten zweiten Spannung U2 durch den Leistungsschalter 4 fließende Strom l2 maßgeblich durch den Strom durch die Freilaufdiode 3 bestimmt. An- ders ausgedrückt entspricht der Widerstand der Parallelschaltung aus der Auslösespule 2 und der Freilaufdiode 3 bei der angelegten zweiten Spannung U 2 im Wesentlichen von der im Durchlassbereich betriebenen Freilaufdiode 3 bestimmt. Daher ist der elektrische Widerstand des Leistungsschalters 4 (d.h. der Parallelschaltung aus der Auslösespule 2 und der Freilaufdiode 3) beim Anle- gen der zweiten Spannung U2 wesentlich kleiner als der elektrische Widerstand des Leistungsschalters 4 beim Anlegen der ersten Spannung Ui .
Durch einen Vergleich des elektrischen Widerstands des Leistungsschalters 4 beim Anlegen der ersten Spannung Ui , wobei der Widerstand aus dem Quotienten aus der angelegten ersten Spannung Ui und dem dadurch erzeugten Strom berechnet wird, mit dem elektrischen Widerstand des Leistungsschalters 4 beim Anlegen der zweiten Spannung U2, wobei der Widerstand aus dem Quotienten aus der angelegten zweiten Spannung U2 und dem dadurch er- zeugten zweiten Strom l2 berechnet wird, kann festgelegt werden, ob der Schalter 4 eine Freilaufdiode 3 umfasst. Wie vorab ausgeführt ist, unterscheiden sich die elektrischen Widerstände abhängig von der Polarität der angelegten Spannung Ui bzw. U2 deutlich, wenn eine Freilaufdiode 3 vorhanden ist, wie es in der einzigen Fig. dargestellt ist. Wenn dagegen keine Freilaufdiode 3 vorhanden ist, ist der elektrische Widerstand des Leistungsschalters 4 unabhängig von der Polarität der angelegten Spannung Ui bzw. U2 gleich. Mit anderen Worten besitzt der Leistungsschalter 4 eine Freilaufdiode 3, wenn sich der elektrische Widerstand des Leistungsschalters 4 beim Anlegen der ersten Spannung Ui von dem elektrischen Widerstand des Leistungsschalters 4 beim Anlegen der zweiten Spannung U2 unterscheidet.
Neben der Bestimmung, ob der Leistungsschalter 4 eine Freilaufdiode 3 umfasst oder nicht, kann auch die Durchlassrichtung (und damit die Sperrrichtung) einer vorhandenen Freilaufdiode 3 bestimmt werden. Wie vorab ausgeführt ist, ist der elektrische Widerstand des Leistungsschalters 4 wesentlich geringer, wenn eine Spannung (größer als die Durchlassspannung) in Durchlassrichtung der Freilaufdiode 3 angelegt wird, als wenn die Spannung in Sperrrichtung der Freilaufdiode 3 angelegt wird. Wenn demnach der elektrische Widerstand des Leistungsschalters 4 beim Anlegen der ersten Spannung Ui größer ist als beim Anlegen der zweiten Spannung U2 ist die Freilaufdiode 3 in der in der einzigen Fig. dargestellten Weise (d.h. die Durchlassrichtung entspricht der Polarität der zweiten Spannung U2) vorhanden. Wenn dagegen der elektrische Widerstand des Leistungsschalters 4 beim Anlegen der ersten Spannung Ui kleiner ist als beim Anlegen der zweiten Spannung U2, ist die Freilaufdiode 3 mit der entge- gengesetzten Durchlassrichtung (d.h. die Durchlassrichtung entspricht der Polarität der ersten Spannung Ui) vorhanden.
Anstelle des Anlegens einer Spannung kann auch ein Strom bzw. I2 einge- prägt werden und die über dem Leistungsschalter 4 abfallende Spannung L^ bzw. U2 gemessen werden, um anhand des elektrischen Widerstands das Vorhanden sein der Freilaufdiode 3 und die Durchlassrichtung der Freilaufdiode 3 zu bestimmen. Dabei sind auch Mischformen, d.h. Anlegen einer Spannung und Messen des Stroms zur Bestimmung des ersten Widerstands und Einprä- gen des Stroms und Messen der Spannung zur Bestimmung des zweiten Widerstands möglich.
Wenn der Betrag der angelegten Spannung Ui bzw. U2 unabhängig von der Polarität derselbe ist, müssen nur die beiden Ströme und l2 gemessen wer- den, um sowohl das Vorhandensein der Freilaufdiode 3 als auch die Durchlassrichtung der Freilaufdiode 3 (für den Fall, dass die Freilaufdiode 3 vorhanden ist) zu bestimmen. In ähnlicher Weise reicht das Messen der abfallenden Spannung Ui bzw. U2, wenn die eingeprägten Ströme und l2 jeweils denselben Betrag aufweisen.
Um nun das Schaltverhalten des Leistungsschalters 4 mit dem erfindungsgemäßen Prüfgerät 1 zu testen, wird das Prüfgerät 1 in einer bestimmten Weise an den Leistungsschalter 4 angeschaltet, welche die Polarität der zur Prüfung des Schaltverhaltens aufzubringenden Prüfspannung festlegt. Wenn nun in der vorab beschriebenen erfindungsgemäßen Weise vor der eigentlichen Prüfung des Schaltverhaltens des Leistungsschalters 4 festgestellt wird, dass die Polarität der zur Prüfung des Schaltverhaltens aufzubringenden Prüfspannung gerade falsch gewählt worden ist, steuert die Steuereinheit 7 die Warneinrichtung 8 an, welche eine vom Benutzer des Prüfgeräts 1 wahrnehmbare Warnung er- zeugt. Der Benutzer hat nun die Möglichkeit, das Prüfgerät in der entgegengesetzten Weise an den Leistungsschalter 4 anzuschließen, um die zur Prüfung des Schaltverhaltens aufzubringende Prüfspannung mit der richtigen Polarität anzulegen. Selbstverständlich hat der Benutzer auch die Möglichkeit, die ausgegebene Warnung zu ignorieren, um die Prüfspannung mit der falschen Pola- rität an das Prüfgerät 4 anzulegen. In diesem Fall könnte allerdings eine Beschädigung der Freilaufdiode 3 auftreten.
BEZUGSZEICHENLISTE
Prüfgerät
Auslösespule
Freilaufdiode
Schalter
Spannungsgenerator
Strommesser
Steuereinheit
Warneinrichtung
Strom
Spannung

Claims

P A T E N TA N S P R Ü C H E 1 . Prüfgerät zum Prüfen eines Schalters (4),
wobei der Schalter (4) mindestens eine Auslösespule (2) zum Auslösen eines Schaltvorgangs aufweist,
wobei das Prüfgerät (1 ) eine Messeinrichtung (6) und eine Steuereinheit (7) umfasst,
wobei die Steuereinheit (7) ausgestaltet ist, um nacheinander ein Prüfsignal (U-i ; U2) mit einer ersten Polarität und einer entgegengesetzten zweiten Polarität an den Schalter (4) anzulegen, um mit der Messeinrichtung (6) jeweils eine Messgröße (h; l2) des Schalters (4) abhängig von dem jeweiligen Prüfsignal (U-i ; U2) zu erfassen und um durch einen Vergleich auf Basis der Messgrößen (Ι-ι ; l2) festzustellen, ob eine Freilaufdiode (3) an die mindestens eine Auslösespule (2) angeschlossen ist.
2. Prüfgerät nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Prüfsignal eine Prüfspannung (U-i ; U2) oder ein Prüf ström ist.
3. Prüfgerät nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Messgröße ein Strom ( ; l2) oder eine Spannung ist.
4. Prüfgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinheit (7) ausgestaltet ist, um bei dem Vergleich festzustellen, dass eine Freilaufdiode (3) an die mindestens eine Auslösespule (2) ange- schlössen ist, wenn elektrische Widerstände, welche von der jeweiligen Messgröße abhängen, unterschiedlich sind.
5. Prüfgerät nach einem der Ansprüche 1 -3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinheit ausgestaltet ist, um das Prüfsignal (l^; U2) bei beiden Polaritäten mit demselben Betrag zu erzeugen und um bei dem Vergleich festzustellen, dass eine Freilaufdiode (3) an die mindestens eine Auslösespule (2) angeschlossen ist, wenn Beträge der Messgrößen ( , l2) unterschiedlich sind.
6. Prüfgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinheit (7) ausgestaltet ist, um das Prüfsignal (Ui ; U2) in einer Stärke zu erzeugen, so dass eine Spannung, welche über der Freilaufdiode (3) abfallen würde, über einer Durchlassspannung der eventuell vorhandenen Frei- laufdiode (3) liegt.
7. Prüfgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinheit (7) ausgestaltet ist, um das Prüfsignal (Ui ; U2) in einer Stärke zu erzeugen, welche unterhalb einer Ansprechschwelle des Schalters (4) liegt.
8. Prüfgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinheit (7) ausgestaltet ist, um das Prüfsignal (Ui; U2) in einer Stärke zu erzeugen, so dass ein dabei auftretender maximaler Strom durch die eventuell vorhandene Freilaufdiode (3) zu keiner Beschädigung der Freilaufdiode (3) führt.
9. Prüfgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinheit (7) ausgestaltet ist, um die erste Polarität als eine korrekte Polarität des Prüfsignals zu bestimmen, wenn der elektrische Widerstand bei dem Anlegen des Prüfsignals (Ui) mit der ersten Polarität größer ist als der elektrische Widerstand bei dem Anlegen des Prüfsignals (U2) mit der zweiten Polarität, und um die zweite Polarität als die korrekte Polarität des Prüfsignals zu bestimmen, wenn der elektrische Widerstand bei dem Anlegen des Prüfsignals (Ui) mit der ersten Polarität kleiner ist als der elektrische Widerstand bei dem Anlegen des Prüfsignals (U2) mit der zweiten Polarität.
10. Prüfgerät nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Prüfgerät eine Warneinrichtung (8) umfasst, und
dass die Steuereinheit (7) ausgestaltet ist, um eine Spannung zum Prüfen eines Schaltverhaltens des Schalters (4) an den Schalter (4) anzulegen, um zu überprüfen, ob eine Polarität der an den Schalter (4) angelegten Spannung der korrekten Polarität entspricht, und um mit der Warneinrichtung (8) eine Warnung auszugeben, wenn die Polarität der an den Schalter (4) angelegten Span- nung nicht der korrekten Polarität entspricht.
1 1 . Verfahren zum Prüfen eines Schalters (4),
wobei der Schalter (4) mindestens eine Auslösespule (2) zum Auslösen eines Schaltvorgangs aufweist,
wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
nacheinander Anlegen eines Prüfsignals (Ui; U2) mit einer ersten Polarität und einer entgegengesetzten zweiten Polarität an den Schalter (4),
Erfassen einer Messgröße ( ; l2) abhängig von dem jeweiligen Prüfsignal (U-i; U2), und
Bestimmen, ob an die mindestens eine Auslösespule (2) eine Freilaufdiode (3) angeschlossen ist, abhängig von einem Vergleich auf Basis der Messgrößen
(li ; l2).
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verfahren ausgestaltet ist, um bei einem Betrieb des Prüfgeräts (1 ) nach einem der Ansprüche 1 -10 ausgeführt zu werden.
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