DE4210119A1 - PROCESS AND ARRANGEMENT FOR MONITORING FUSES - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung von Sicherungen und eine Anordnung zu seiner Durchführung.The invention relates to a method for monitoring of fuses and an arrangement for its implementation.
Der zunehmende Einsatz von Leitsystemen in Schaltanlagen und Stromverteilungsnetzen hat zur Folge, daß auch die Schaltzu stände der eingesetzten Schaltgeräte meßtechnisch erfaßt wer den. Ein besonderes Problem stellen bei den Schaltgeräten die Sicherungen dar, weil deren Schaltzustand nicht über ein Schaltschloß oder einen Positionsschalter festgestellt werden kann. Will man den Schaltzustand einer Sicherung bestimmen, so wird im allgemeinen der Spannungsabfall über der Sicherung ge messen.The increasing use of control systems in switchgear and Power distribution networks has the consequence that the Schaltzu levels of the switching devices used metrologically recorded who the. The switchgear poses a particular problem Fuses represent because their switching state does not have a Switch lock or a position switch can be determined can. If you want to determine the switching status of a fuse, so is generally the voltage drop across the fuse measure up.
Ein Generator kann beispielsweise an jeder Sicherung eine Spannung erzeugen und der Strom durch die Sicherung gemessen werden. Ferner kann der Spannungsabfall über jeder Sicherung potentialfrei gemessen und eine ausgelöste Sicherung bei anliegender Quellspannung detektiert werden. Zur Spannungs und Strommessung an der Sicherung sind jedoch entsprechende Signalleitungen erforderlich. Beispielsweise ist eine Melde einrichtung zum Feststellen ausgelöster Sicherungen in Strom versorgungsanlagen bekannt, die ohne gesonderte Spannungs quelle durch Abgreifen der Spannung an den Anschlußklemmen einer ausgelösten Sicherung angesteuert wird (DE-AS 25 33 182).For example, a generator can have one on each fuse Generate voltage and measured the current through the fuse will. Furthermore, the voltage drop across each fuse measured potential-free and a triggered fuse at applied source voltage can be detected. To tension and current measurement on the fuse are corresponding Signal lines required. For example, is a message device for detection of tripped fuses in electricity supply systems known without separate voltage source by tapping the voltage at the terminals a triggered fuse is controlled (DE-AS 25 33 182).
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zu seiner Durchführung anzugeben, die es ohne Messung des Spannungsabfalles an der Sicherung und ohne die dafür erforderlichen Meßleitungen zu der Sicherung er lauben, den Schaltzustand dieser Sicherung zu bestimmen und darüber hinaus bei Kenntnis der Netzstruktur festzustellen, ob ein detektierter Ausschaltvorgang von einer Sicherung oder einem Schalter verursacht wurde.The invention is based on the object of a method and to provide an order for its implementation that it without measuring the voltage drop at the fuse and without the necessary test leads to the fuse allow to determine the switching status of this fuse and in addition, if the network structure is known, determine whether a detected switch-off process from a fuse or a switch was caused.
Für die Zustandsüberwachung von Schmelzsicherungen in inte grierten Schaltkreisen, insbesondere in Speicher- und Logik schaltkreisen, sind zwar bereits Schaltungsanordnungen be kannt, die ohne Messung des Spannungsabfalls an der Sicherung durch Taktimpulse den Zustand der Sicherungen beim Einschalten der Anlage selbsttätig ermitteln. Bei dieser Überwachungsein richtung sind jedoch entsprechende elektrische Verbindungslei ter zu den Sicherungen erforderlich (DE-OS 38 37 800).For condition monitoring of fuses in inte circuits, especially in memory and logic circuits, circuit arrangements are already be knows that without measuring the voltage drop on the fuse the status of the fuses when switching on by means of clock pulses the system automatically. With this surveillance direction are, however, corresponding electrical connection lines required for the fuses (DE-OS 38 37 800).
Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß sich der Ver lauf des Stromes im Lichtbogen beim Ausschalten einer Siche rung von der eines Schalters unterscheidet und sich somit für Sicherungen und Schalter jeweils charakteristische Stromver läufe während des Ausschaltvorganges ergeben, die durch Ver gleich mit bekannten Musterstromverläufen eine Identifizierung des ausschaltenden Schaltgerätes erlauben.The invention is now based on the knowledge that the Ver Current flow in the arc when a fuse is switched off tion differs from that of a switch and is therefore different for Fuses and switches each have a characteristic power supply runs during the switch-off process, which by Ver Identification with known sample current profiles allow the switching device to switch off.
Die genannte Aufgabe wird somit erfindungsgemäß gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei diesem Verfahren werden nur die Stromsignale gemessen, gespeichert und ausgewertet. Deshalb sind keine zusätzlichen Meßleitungen von der Überwachungsein heit hin zu den Sicherungen mehr erforderlich. Die Strommes sung je Phase erfolgt über die in bekannten Stromversorgungs netzen mit Leitsystemen vorhandenen Stromwandler.The stated object is thus achieved according to the invention with the Features of claim 1. In this method, only the Current signals measured, stored and evaluated. That's why are no additional test leads from the surveillance required for the fuses. The electricity Solution for each phase takes place in the known power supply network current transformers with control systems.
Eine Ausführungsform einer Anordnung zur Durchführung des Ver fahrens gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch veranschaulicht. An embodiment of an arrangement for performing the Ver driving according to the invention is schematic in the drawing illustrated.
Die dargestellte Schaltungsanordnung zeigt ein dreiphasiges Stromversorgungsnetz, dessen Phasen in der Figur mit R, S und T bezeichnet sind. In einem Leitungsabzweig für einen elektri schen Verbraucher 2 enthält jede Phase eine Sicherung, die in der Figur mit 4, 5 und 6 bezeichnet sind und die jeweils mit einem der Schaltkontakte 9 bzw. 10 bzw. 11 eines Schalters 8 sowie mit jeweils einer Primärwicklung eines dreiphasigen Stromwandlers 13 in Reihe geschaltet sind. Ein Schaltschloß des Schalters 8 ist in der Figur mit 12 bezeichnet. Die Schaltkontakte 9 bis 11 des Schalters 8 können auch einzeln geschaltet werden. Die Sekundärwicklungen 14, 15 und 16 des dreiphasigen Stromwandlers 13 sind mit einer Überwachungsein heit 18 für die Sicherungen 4, 5 und 6 sowie mit einem Leit system 20 verbunden, das über das Schaltschloß 12 des Schal ters 8 mit den Schaltkontakten 9 bis 11 in Wirkverbindung steht. Über die Verbindungsleitungen gelangen die von dem dreiphasigen Stromwandler 13 gemessenen Stromsignale in den einzelnen Phasen zur Überwachungseinheit 18 und werden dort fortwährend auf einen Sicherungsausfall hin ausgewertet.The circuit arrangement shown shows a three-phase power supply network, the phases of which are denoted by R, S and T in the figure. In a line feeder for an electrical consumer 2 each phase contains a fuse, which are designated in the figure with 4, 5 and 6 and each with one of the switch contacts 9 or 10 or 11 of a switch 8 and with a primary winding each three-phase current transformer 13 are connected in series. A switch lock of the switch 8 is designated by 12 in the figure. The switch contacts 9 to 11 of the switch 8 can also be switched individually. The secondary windings 14 , 15 and 16 of the three-phase current transformer 13 are connected to a monitoring unit 18 for the fuses 4 , 5 and 6 and to a control system 20 which is in operative connection with the switch contacts 9 to 11 via the switch 12 of the switch 8 stands. Via the connecting lines, the current signals measured by the three-phase current transformer 13 reach the monitoring unit 18 in the individual phases and are continuously evaluated there for a fuse failure.
Bei der Auswertung des gemessenen Verlaufes der Ströme in den Sekundärwicklungen 14 bis 16 wird zwischen einer strombegren zenden und einer nichtstrombegrenzenden Ausschaltung unter schieden. Eine strombegrenzende Ausschaltung liegt vor, wenn die Stromflußdauer bei selbstbetätigten Schaltgeräten nur ein oder zwei Halbschwingungen beträgt oder der maximale Durchlaß strom beim Ausschaltvorgang kleiner ist als der Scheitelwert des prospektiven Stromes. Nichtstrombegrenzende Ausschaltungen zeichnen sich dadurch aus, daß die Amplituden der Halbschwin gungen gleich sind. Sie treten vorzugsweise bei kleinen Durch laßstromstärken auf. Der Grenzwert, bei dem eine Strombegren zung beginnt, ist geräteabhängig.When evaluating the measured profile of the currents in the secondary windings 14 to 16 , a distinction is made between a current-limiting and a non-current-limiting switch-off. A current-limiting switch-off occurs when the current flow duration for self-actuated switching devices is only one or two half-oscillations or the maximum forward current when switching off is less than the peak value of the prospective current. Non-current-limiting switch-offs are characterized in that the amplitudes of the half-oscillations are the same. They preferably occur at low through-amperages. The limit at which current limitation begins depends on the device.
In beiden Fällen erkennt die Überwachungseinheit 18 zunächst anhand des zeitlichen Verlaufes der Ströme in den Sekundär wicklungen 14 bis 16, ob ein Ausschaltvorgang stattgefunden hat und der Strom Null bleibt. Danach wird unter Ausnutzung der genannten charakteristischen Eigenschaften untersucht, ob eine strombegrenzende Ausschaltung vorliegt oder nicht. Bei einer nichtstrombegrenzenden Ausschaltung genügt zur Identi fizierung des ausschaltenden Schaltgerätes die Analyse des zeitlichen Stromverlaufes allein. Schaltkontakt und Sicherung unterscheiden sich durch die verschiedenen Zeitpunkte der Stromlöschung in den drei Stromphasen. Während bei gleichzei tig öffnenden Schaltkontakten die Phasenunterschiede Δϕ zwi schen den Zeitpunkten des Stromendes in den drei Phasen klei ner oder gleich 120° betragen, sind sie bei einer der Siche rungen 4 bis 6 wegen Streuungen in der Schmelzzeit wesentlich verschieden.In both cases, the monitoring unit 18 first recognizes on the basis of the time profile of the currents in the secondary windings 14 to 16 whether a switch-off process has taken place and the current remains zero. Then, using the characteristic properties mentioned, it is examined whether or not there is a current-limiting switch-off. In the case of a non-current-limiting switch-off, the analysis of the time-related current curve alone is sufficient to identify the switching device that is switching off. Switching contact and fuse differ in the different times when the current is deleted in the three current phases. While at the same time opening switching contacts the phase differences Δϕ between the times of the end of the current in the three phases are less than or equal to 120 °, they are approximately one to one of the fuses 4 to 6 due to scattering in the melting time.
Bei einem strombegrenzenden Ausschaltvorang werden zur Auswertung der zeitliche Verlauf des Stromes i(t) und seine zeitliche Ableitung herangezogen. Im Zeitintervall zwischen dem Zeitpunkt tmax des Strommaximus Imax und dem Ausschaltzeitpunkt taus bei Stromende (I=0) hängt der zeitliche Verlauf des Betrages der AbleitungIn the case of a current-limiting switch-off operation, the time profile of the current i (t) and its time derivative are used for evaluation. In the time interval between the time t max of the current maximum I max and the switch-off time t off at the end of the current (I = 0), the time course of the amount of the derivative depends
in charakteristischer Weise davon ab, ob das ausschaltende Gerät ein Schalter oder eine Sicherung ist.in more characteristic Depends on whether the device turning off is a switch or is a backup.
Die AuswertefunktionThe evaluation function
besitzt im Zeitintervall tmax<ttaus ein absolutes Maximumhas in the time interval t max <tt from an absolute maximum
zum Zeitpunkt tmax′. Damit wird eine erste Schaltgerätekenngröße K1 definiert, deren Zahlenwert größer oder gleich 1 ist:at time t max '. This defines a first switchgear parameter K1 whose numerical value is greater than or equal to 1:
ist der Betrag der zeitlichen Ableitung zum Zeitpunkt taus.is the amount of the time derivation of the time t.
Es gilt:
Ist K1=1, dann ist das ausschaltende Gerät eindeutig als
Schalter identifiziert und der Erkennungsvorgang ist abgeschlossen.
Ist K1<1, dann kann das ausschaltende Gerät ein Schalter
oder eine Sicherung sein.The following applies:
If K1 = 1, the device that is being switched off is clearly identified as a switch and the recognition process is complete.
If K1 <1, the device to be switched off can be a switch or a fuse.
Für K1<1 besitzt nun die AuswertefunktionThe evaluation function is now available for K1 <1
im Zeitintervall tmax′<ttaus ein absolutes Minimumin the time interval t max ′ <tt from an absolute minimum
zum Zeitpunkt tmin′.at time t min ' .
Damit wird eine zweite Schaltgerätekenngröße K2 definiert, deren Zahlenwert entweder 0 oder 1 annimmt:This defines a second switchgear parameter K2, whose numerical value assumes either 0 or 1:
Es gilt:The following applies:
Ist K2=0
dann ist das ausschaltende Gerät ein Schalter.If K2 = 0
then the device that switches off is a switch.
Ist K2=1,
dann ist das ausschaltende Gerät eine Sicherung.If K2 = 1,
then the switching off device is a backup.
Die Schaltgerätekenngrößen K1 und K2 liefern im Durchlaß strombereich von 0 bis zu etwa 1500 A eindeutige Unterschei dungsmerkmale, so daß das ausschaltende Schaltgerät mit dieser Ausführungsform des Auswerteverfahrens eindeutig zu identifi zieren ist.The switchgear parameters K1 and K2 deliver in the throat current range from 0 to about 1500 A clear differences features, so that the switching device with this Embodiment of the evaluation method clearly identifi able grace is.
Claims (8)
- a) im Zeitintervall zwischen dem Zeitpunkt des Betragsmaximums des Stromes und dem Stromende eine erste Schaltgerätekenn größe bestimmt wird als Verhältnis vom Betragsmaximum der zeitlichen Ableitung des Stromes und ihrem Betrag beim Stromende,
- b) der Zahlenwert dieser Schaltgerätekenngröße größer oder gleich 1 ist,
- c) das ausschaltende Gerät eine Sicherung ist, wenn dieser Zahlenwert gleich 1 ist.
- a) in the time interval between the time of the maximum amount of the current and the end of the current, a first switching device characteristic is determined as the ratio of the maximum amount of the time derivative of the current and its amount at the end of the current,
- b) the numerical value of this switchgear parameter is greater than or equal to 1,
- c) the device being switched off is a fuse if this numerical value is equal to 1.
- a) im Zeitintervall zwischen dem Zeitpunkt des Betragsmaximums der zeitlichen Ableitung des Stromes und dem Stromende eine zweite Schaltgerätekenngröße bestimmt, deren Zahlenwert gleich 1 ist, wenn das Betragsminimum der zeitlichen Ablei tung des Stromes und ihr Betrag beim Stromende gleich sind, und gleich 0 ist, wenn das Betragsminimum der zeitlichen Ableitung des Stromes kleiner als ihr Betrag beim Stromende ist,
- b) das ausschaltende Gerät ein Schalter ist, wenn der Zahlen wert der zweiten Schaltgerätekenngröße gleich 0 ist,
- c) das ausschaltende Gerät eine Sicherung ist, wenn der Zahlenwert der zweiten Schaltgerätekenngröße gleich 1 ist.
- a) in the time interval between the time of the maximum amount of the time derivative of the current and the end of the current, a second switching device parameter is determined, the numerical value of which is equal to 1 if the minimum amount of the time derivative of the current and its amount at the end of the current are equal to and equal to 0, if the minimum amount of the time derivative of the current is less than its amount at the end of the current,
- b) the switching-off device is a switch if the numerical value of the second switching device parameter is 0,
- c) the switching off device is a fuse if the numerical value of the second switching device parameter is 1.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP91105608 | 1991-04-09 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=8206605
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4210119A Withdrawn DE4210119A1 (en) | 1991-04-09 | 1992-03-27 | PROCESS AND ARRANGEMENT FOR MONITORING FUSES |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4210119A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19548639A1 (en) * | 1995-12-13 | 1997-06-19 | Fine Gmbh | Electrical equipment control and monitoring module e.g. for building management of lighting and heating |
ES2388163A1 (en) * | 2010-11-26 | 2012-10-09 | Aplicaciones De Control Y Automatización, S.A. | Equipment and method of detection of fusing of fuses in low voltage outputs in urban transformation centers. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
CZ304436B6 (en) * | 1999-06-17 | 2014-05-07 | Abb Research Ltd | Electrical monitor circuit for monitoring a status of a three-phase current limiting device, apparatus for interrupting electrical current and circuit for power supplying and protecting an electric motor |
-
1992
- 1992-03-27 DE DE4210119A patent/DE4210119A1/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |