DE4443646C2 - Einrichtung zur Messung und Auswertung der Temperatur an oder in einem elektrischen Schaltgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit einem Sensor für ein elektrisches Hochspannungs-Schaltgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Anordnung ist beispielsweise aus der DE 40 24 843 A1 bekannt.

Elektrische Schaltgeräte sind so ausgelegt, daß sie in einem bestimmten Temperaturbereich einwandfrei arbeiten. Dieser Umgebungstemperaturbereich liegt z. B. zwischen + 50°C und -40°C. Die Schaltgerätehersteller gewährleisten die einwandfreie Arbeitsweise der Schaltgeräte bei allen Temperaturen innerhalb eines solchen Bereichs. Die Umgebungstemperatur der Schaltgeräte muß deshalb nicht mittels eigener Temperatursensoren erfaßt werden. Dies gilt für Schaltgeräte, die für den Betrieb im Freien oder in Räumen ausgelegt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Messung und Auswertung der Temperatur an oder in einem elektrischen Schaltgerät zu einem beliebigen Zeitpunkt mittels einer Schaltung bereitzustellen, für deren Schaltungsbausteine eine benötigte hohe Betriebsspannung aus der auf Lichtwellenleitern übertragenen Energie auf einfache Weise erzeugt werden kann.

Die Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Mit dieser Anordnung kann die Temperatur ständig oder in Zeitabständen gemessen werden. Durch die Verwertung von Lichtleitern für die Übertragung der Meßsignaie zur Auswerteinheit wird der Einfluß von elektromagnetischen Störungen beseitigt.

Trotz der bei elektrischen Schaltgeräten bei Schaltvorgängen durch Lichtbögen, Über- oder Kurzschlußströmen oder Stoßspannungen auf­ tretenden großen Störfeldern wird die Temperatur mit der oben be­ schriebenen Anordnung relativ genau gemessen. Da die Auswertschaltung in einem abgeschirmten Gehäuse angeordnet ist, wird sie von derartigen Störfeldern ebenfalls nicht in nennenswerter Weise beeinflußt. Es ist daher möglich, für die Auswertschaltung kommerziell verfügbare elektro­ nische Schaltungen einzusetzen. Als elektrische Meßwertaufnehmer kön­ nen Thermoelemente, Widerstandsthermometer oder Halbleiter-Temperatursensoren eingesetzt werden.

Der elektrische Meßwertaufnehmer ist mit dem Lichtsender und dem Ende des Lichtleiters vorzugsweise in einem gegen elektromagnetische Störungen abgeschirmten Gehäuse angeordnet. Mit dieser Ausführungs­ form wird durch die Unterdrückung von Störeinflüssen eine weitere Verbesserung der Meßgenauigkeit erzielt.

Insbesondere ist die Auswertschaltung mit einer Schaltung zur Übertra­ gung von Realzeitangaben verbunden. Mit dieser Maßnahme ist es mög­ lich, die Zeitpunkte der Temperaturmessung zu bestimmen. Es steht da­ her in der Auswerteinheit zusätzlich zu der gemessenen Temperatur auch die Zeit zur Verfügung, zu der gemessen wurde. Damit kann der Temperaturverlauf in Abhängigkeit von der Zeit erfaßt werden.

Für die Erzeugung von Realzeiten in der Auswertschaltung ist es zweckmäßig, wenn eine Antenne zum Empfang von Realzeitangaben in Form von seriellen Funktelegrammen einer Zentraluhr vorgesehen ist, wobei an die Antenne ein Zeitcodeleser mit einem elektro-optischen Wandler angeschlossen ist, der Licht in einen Lichtleiter einspeist, des­ sen eines Ende an einem optisch-elektrischen Wandler im Gehäuse ange­ ordnet ist, der mit der Auswertschaltung verbunden ist, die einen Hardware, Zeitgeber und eine Software-Uhr zum Führen und/oder Syn­ chronisieren der Echtzeit aufweist. Die Zentraluhr kann hierbei die Funkuhr des Senders DCF 77 oder eine entsprechende Funkuhr sein. Dabei ist es ebenfalls günstig, wenn die Antenne und der Zeitcodeleser in einem elektromagnetisch abgeschirmten Gehäuse angeordnet sind, das an einer Seite in der Abschirmung eine Aussparung für den Durchlaß elektromagnetischer Strahlung zur Antenne hat.

Die Realzeit kann der Auswertschaltung auch auf andere Weise von einer Hauptuhr zugeführt werden. Die Zufuhr der Realzeit des DCF 77-Zeit­ codes hat aber den Vorteil, daß nach Unterbrechungen der Betriebs­ spannung für die Auswertschaltung die Realzeit schnell wieder verfüg­ bar ist. Als Zeitcodeleser kann eine kommerziell verfügbare, integrierte Schaltung, z. B. die von der Fa. TEMIC unter der Type U 4221 B-A angebotene Schaltung, eingesetzt werden, wobei ein externer Quarztaktgenerator mit der integrierten Schaltung verbunden wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Betriebsspannung für den Meßwertaufnehmer und eine Anordnung zur Umwandlung der Meßsi­ gnale in eine für die Lichtleitübertragung geeignete Form und/oder die Betriebsspannung für den Zeitcodeleser jeweils im Gehäuse von einer Anordnung mit einem Photoelement erzeugt, das von einem Lichtleiter mit Licht beaufschlagbar ist. Bei dieser Anordnung werden keine Störsignale auf Betriebsspannungsversorgungsleitungen übertragen. Daher werden Störspannungseinflüsse auf die Messungen und/oder die Übertragungen der Uhrzeittelegramme auch auf dem Umweg über Betriebsspannungslei­ tungen ausgeschaltet.

Günstig ist es, wenn auch zwischen dem Gehäuse der Auswertschaltung und dem Zeitcodeleser jeweils zwei Lichtleiter vorgesehen sind, über die jeweils Wechsellichtströme derart übertragen werden, daß die Wechsellichtströme zueinander phasenverschoben sind, wobei die Wechsellichtströme je auf ein photoelektrisches Empfangselement gerichtet sind, und wobei an die beiden Empfangselemente jeweils eine Spannungsverdopplungs- oder Spannungsvervielfachungsschaltung angeschlossen ist, die die Betriebs­ spannung für die Anordnung mit dem Zeitcodeleser erzeugt. Die Anordnung mit dem Meßwertaufnehmer und die Schaltung zur Umwandlung der Meßsignale in eine für die Übertragung geeignete Form werden bei dieser Ausführungsform mit Betriebsspan­ nungen versorgt, die größer als die von den photoelektrischen Empfän­ gern abgegebenen Spannungen sind. Durch die Ausbildung der Spannungsvervielfacherschaltung können die Betriebsspannung auf die für übliche digitale Schaltkreise, z. B. in CMOS-Technik, notwendigen Höhen angehoben werden.

Dies bedeutet, daß im Meßwertaufnehmer und im Zeitcodeleser handels­ übliche digitale Schaltkreise, z. B. auch Mikroprozessoren, eingesetzt werden können. Die Wechsellichtströme werden insbesondere als gegen­ einander um eine halbe Periode phasenverschobene Rechteckimpulsfolgen übertragen, z. B. mit einem Impulsdauer-Impulsphasenverhältnis von eins oder etwa eins.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Ausgänge der jeweiligen Spannungsvervielfachungsschaltung mit einem Kondensator großer Spei­ cherkapazität und geringen Verlustströmen verbunden sind. Ein solcher Kondensator kann vom Typ Goldcap sein.

Die Umgebungstemperatur muß im allgemeinen nicht ständig gemessen werden. Die Anordnung mit dem Meßwertaufnehmer wird daher zweckmä­ ßigerweise so ausgebildet, da auf eine Abfrage von der Auswertschal­ tung eine Übertragung eines Temperaturmeßwerts oder einer Uhrzeit erfolgt. Die Energie für die Übertragung wird dabei auch vom Konden­ sator ausgebracht. Der Kondensator wird in den übertragungslosen Zei­ ten wieder aufgeladen, so daß trotz einer kontinuierlichen Energieüber­ tragung über die Lichtleiter mit relativ geringer Höhe für die Übertra­ gung der Meßwerte oder Uhrzeiten ausreichend Energie verfügbar ist. Es reicht also aus, wenn die Meßwerte und Uhrzeiten jeweils asynchron mit längeren zeitlichen Zwischenräumen übertragen werden.

Besonders günstig ist es, wenn zur Datenübertragung zwischen der An­ ordnung mit der Meßwertaufnehmer und/oder dem Zeitcodeleser und der Auswerteinheit jeweils wenigstens ein Lichtleiter vorgesehen ist, über den von der dezentralen Einheit zur Sende- und/oder Empfangseinheit Signale in Form von Nadelimpulsen übertragen werden. Die Nadelimpulse sind besonders energiearm. Der Energieverbrauch für die Datenübertra­ gung ist deshalb gering.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Auswertschaltung mit einer Meß­ einrichtung für einen beweglichen Schaltkontakt des Schaltgeräts ver­ bunden ist, wobei die Meßeinrichtung einen Meßfühler enthält, der einen Lichtsender und einen optoelektrischen Empfänger sowie einen mit dem beweglichen Schaltkontakt gekoppelten in k rementalen Rastermaßstab aufweist, der das vom Lichtsender übertragene Lichts moduliert.

Mit dieser Ausführungsform wird die Bewegung des beweglichen Schalt­ kontakts in Abhängigkeit von der Zeit gemessen. Aus dem zeitlichen Verlauf der Bewegung lassen sich Rückschlüsse auf den Zustand des Bewegungsmechanismus und des beweglichen Schaltkontakts ziehen. Ins­ besondere ergeben sich solche Rückschlüsse durch Vergleich des gemes­ senen zeitlichen Verlaufs mit einer Soll- bzw. Vergleichskurve, die dem Neuzustand bzw. einem einwandfrei arbeitenden Schaltgerät entspricht.

Die Temperatur wird vorzugsweise bei einem Schaltvorgang abgefragt. Der Temperaturmeßwert wird bei der Auswertung der Bewegungskurve berücksichtigt, indem die Bewegungskurve für eine bestimmte Tempera­ tur bestimmt und mit einer für diese Temperatur geltenden Vergleichs­ bewegungskurve ausgewertet wird. Bei der Berücksichtigung der Tempe­ ratur können die Grenzwerte für zulässige Abweichungen von der Soll-Bewegungskurve wesentlich verringert werden. Dies führt zu weniger Störungsmeldungen und zu einer erhöhten Aussagekraft des aus mehre­ ren Bewegungskurven ermittelten Trends. Aus der Bewegungskurve wird z. B. die Größe des Abbrands des beweglichen Schaltkontakts ermittelt.

Der inkrementale Rastermaßstab ist insbesondere als erste Spur auf ei­ ner drehbar mit einem Drehantriebsteil für den beweglichen Schaltkon­ takt verbundenen Scheibe angeordnet ist, die eine zweite und eine dritte Spur jeweils für einen zweiten und dritten Meßfühler enthält, wo­ bei der zweite und dritte Meßfühler jeweils Lichtsender und optoelektri­ sche Lichtempfänger sowie Lichtwellenleiter zwischen den Lichtsendern und den Spuren und der Spur und den Lichtempfängern aufweisen und wobei die zweite Spur nur in der einen Endstellung und die dritte Spur nur in der anderen Endstellung des beweglichen Schaltkontakts eine für die Endstellung typische Beeinflussung des zwischen Lichtsender und Lichtempfänger übertragenen Lichts hervorrufen. Diese Meßeinrichtung arbeitet rotatorisch. Der Weg oder die Position des beweglichen Schalt­ kontakts wird indirekt über einen Drehwinkel der Scheibe gemessen. Rotatorische Meßeinrichtungen sind einfacher und wirtschaftlicher her­ stellbar als translatorisch arbeitende Meßsysteme.

Bei der Umsetzung einer Drehung in eine Längsbewegung kann ein gün­ stiges Übersetzungsverhältnis durch einen entsprechenden Aufbau der Scheibe eingestellt werden.

Hierdurch wird der Abtastvorgang erleichtert. Die Führung und Halterung der Scheibe ist einfacher, wodurch eine bessere Konstanz der Abstände der Stirnseiten der Lichtwellenleiter von der Scheibe erreicht wird. Die Scheibe kann leicht ausgebildet sein.

Beispielsweise werden die Amplituden der bei der Bewegung der Scheibe durch den inkrementalen Rastermaßstab vom Lichtempfänger des ersten Meßfühlers erzeugten Signale festgestellt und zur Erzeugung von Zäh­ limpulsen verwendet, die in der Auswerteeinheit mit einer vorab gespei­ cherten Pulsfolge verglichen. Die Feststellung der Amplituden stellt si­ cher, daß die Zählimpulse zum richtigen Zeitpunkt unabhängig von Identitätsschwankungen des Lichts erzeugt werden. Die gespeicherte Im­ pulsfolge ist bei ordnungsgemäßer Arbeitsweise des Schaltgeräts, z. B. im Neuzustand, festgestellt worden.

Die Feststellung der Amplituden geschieht insbesondere durch Vergleich aufeinanderfolgender Abtastwerte. Die Maxima sind erreicht, wenn nach ansteigenden Abtastwerten abfallende Abtastwerte oder umgekehrt er­ mittelt werden.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist das Schaltgerät ein Hoch- oder Mittelspannungsschalter mit SF₆-Gas als Isolier- und Löschmittel, wobei ein Gasdichte- oder Gasdrucksensor zur Überwachung des SF₆-Gases vorgesehen und mit der Auswertschaltung verbunden ist. Insbesondere besteht das Gasdichtemeßgerät aus einer druckempfindli­ chen Meßzelle, die an eine Welle an gekoppelt ist, auf der als Anzeigeele­ ment eine mit einer absoluten Winkelcodierung versehene Scheibe ange­ ordnet ist, wobei zur Anzeige Lichtstrahlen verwendet sind, welche von Codesegmenten absorbiert oder durchgelassen werden und wobei zur Zufuhr, Kollimation, Detektion und zum Signaltransport Lichtwellenleiter verwendet sind, welche in das elektrisch und magnetisch abgeschirmte Gehäuse hineingeführt sind, in dem sich die Auswertschaltung befindet.

Die Gasdichtemeßwerte werden insbesondere mit einem vorgegebenen oberen und unteren Grenzwert verglichen. Das Überschreiten des oberen oder Unterschreiten des unteren Grenzwerts löst einen Alarm und gege­ benenfalls die Ausschaltung des Schaltgeräts aus.

Der Gasdichtemeßwert kann mit dem Temperaturmeßwert verrechnet werden, wodurch genauer erkennbar ist, ob eine Störung an der Kapselung des Schaltgeräts vorhanden ist, oder ob der jeweilige Gasdichtemeßwert nur temperaturbedingt ist.

Falls die Temperatur bestimmte Grenzen unterschreitet, tritt eine Ver­ flüssigung von SF₆ mit der Folge des Absinkens der Gasdichte ein, die vom Gasdichtesensor erkannt wird. Dieser Vorgang ist aber reversibel. Die Temperaturinformation läßt in diesem Fall erkennen, ob es sich um ein reversibles temperaturbedingtes Absinken der Gasdichte handelt, die keine Maßnahmen erfordert, oder aber um einen SF₆-Verlust nach außen, der ein Nachfüllen notwendig macht. Auf diese Weise können unnötige Aktivitäten vermieden werden.

Ein Verfahren zum Betrieb eines Hochspannungsschalters mit einer Meß­ einrichtung der oben beschriebenen Art besteht erfindungsgemäß darin, daß die Temperatur bei der Bewegung des Rastermaßstabs gemessen wird, daß die Zeitpunkte des Auftretens der Amplituden der bei der Be­ wegung des Rastermaßstabs erzeugten Signale bestimmt werden und daß aus den Zeitpunkten und der Temperatur die Gesamtzeit der Bewegung des Rastermaßstabs bzw. des beweglichen Kontakts für eine Bezugstem­ peratur gebildet wird, wobei bei Über- und Unterschreiten von vorgeb­ baren Grenzwerten für die Gesamtzeit eine Meldung erzeugt wird. Mit diesem Verfahren lassen sich Störungen am Hochspannungsschalter zuverlässig erkennen. Die Grenzwerte können aufgrund der Be­ rücksichtigung der Temperatur enger festgelegt werden als sonst.

Ein weiteres zweckmäßiges Verfahren zum Betrieb eines Hochspannungs­ schalters mit einer Meßeinrichtung und einer Auswertschaltung der oben beschriebenen Art besteht erfindungsgemäß darin, daß die Gasdichte mit einem unteren Grenzwert verglichen wird, bei dessen Erreichen oder Unterschreiten die Temperatur gemessen wird und daß bei einem tempe­ raturbedingten Rückgang der Gasdichte keine Meldung und im anderen Fall eine Meldung erzeugt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, aus dem sich weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Hochspannungsleistungsschalter mit Druckgasschaltern und einer Einrichtung zur Messung und Auswertung der Temperatur im Schema;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Übertragung von Daten zwischen einer Auswertschaltung und einer Datenquelle;

Fig. 3 ein Schaltbild einer Anordnung mit einem Meßwertaufnehmer für Temperaturen;

Fig. 4 ein Schaltbild einer Anordnung mit einem Zeitcodeleser;

Fig. 5 ein Druckgasschalter mit einem Federspeicherantrieb und mit Be­ wegungssensoren im Schema und

Fig. 6 ein Dichtemeßgerät mit optischer Meßwerterfassung und Übertra­ gung im Schema.

Ein Hochspannungsleistungsschalter 1 enthält drei einpolige Druckgaslei­ stungsschalter 2, 3, 4, die auf einem Träger 5 aufgestellt sind. Der Trä­ ger 5 ruht auf Pfeilern 6, die im Boden verankert sind. Der Hochspan­ nungsleistungsschalter 1 enthält ein Gehäuse 7, in dem sich insbe­ sondere ein Antrieb für die Druckgasleistungsschalter befindet, bei dem es sich um einen Federspeicherantrieb handeln kann. In dem Gehäuse 7 ist eine elektronische Baugruppe 8 angeordnet. Die Baugruppe 8 ist ins­ besondere als Einschub mit einer vor elektromagnetischen Störungen schützenden Kapselung ausgebildet. Die Kapselung kann Materialien von großer magnetischer Permeabilität und Materialien von hoher elektri­ scher Leitfähigkeit enthalten.

An der Außenseite des Druckgasleistungsschalters 2 ist ein Meßwertauf­ nehmer 9 für Temperaturen in einem gegen elektromagnetische Wellen abgeschirmten Gehäuse 10 angeordnet. Mit dem elektrischen Meßwertauf­ nehmer 9, bei dem es sich insbesondere um einen Silizium-Planar-Tempe­ ratur-Sensor der Type KTY 81-1 der Fa. Valvo handelt, wird die Umge­ bungstemperatur des Hochspannungsleistungsschalters 1 gemessen.

Neben dem Meßwertaufnehmer 9 befindet sich im Gehäuse 10 noch eine Schaltung, die die vom Meßwertaufnehmer 9 erzeugten Signale in digitale Daten umsetzt, die auf einen Kanal übertragen werden. Dieser Kanal ist wenigstens ein flexibler Lichtleiter 11, der zur Baugruppe 8 verlegt ist.

In der Baugruppe 8 ist der Lichtleiter 11 mit einer Auswerteinheit 12 verbunden, die unten noch näher beschrieben ist. Wenigstens ein weite­ rer flexibler Lichtleiter 13 verbindet die Auswerteinheit 12 in der Bau­ gruppe 8 mit einer Schaltung 14, die sich in einem gegen elektromagne­ tische Störungen abgeschirmten Gehäuse 15 befindet, das im Abstand von den Unterbrechereinheiten bzw. den Schaltkammern der Leistungs­ schalter z. B. auf dem Träger 5 angeordnet ist.

Der Meßwertaufnehmer 9 ist vorzugsweise ein Temperatursensor in Form einer integrierten Schaltung, die einen nicht näher dargestellten Wider­ stand aufweist, dessen Enden auf externe Anschlüsse 16, 17 (Fig. 3) gelegt sind, an denen eine der Temperatur proportionale Spannung abgegriffen wird. Die Anschlüsse 16, 17 sind mit Eingängen eines Analog- Digital-Wandlers 18 verbunden, dessen Ausgänge an einen Speicher 19 angeschlossen sind, der die gemessenen Temperaturwerte in digitaler Form abspeichert und auf eine Abfrage hin seriell ausgibt. Die aus dem Temperatursensor 9, dem A/D-Wandler 18 und dem Speicher 19 bestehende Einheit stellt eine Datenquelle 20 dar, die mit weiteren, in Fig. 2 dargestellten Elementen im Gehäuse 10 angeordnet ist, das dezentral am Hochspannungsleistungsschalter 1 angebracht ist.

Die Datenquelle 20, die die gespeicherten Meßwerte auf Abfrage hin in Form von Rechtecksignalen ausgibt, ist ausgangsseitig mit dem Eingang eines Nadelimpulsgenerators 21 verbunden, an dessen Ausgang als elektro-optischer Wandler eine lichtemittierende Diode 22 angeschlossen ist, die Licht dem Lichtleiter 12 zuführt, dessen Ende in der abgeschirmten Baugruppe 8 angeordnet ist. Das abgeschirmte Gehäuse der Baugruppe 8 ist in Fig. 2 schematisch dargestellt und mit 23 bezeichnet. Das vom Lichtleiter 12 ausgestrahlte Licht wird einem opto­ elektrischen Wandler, einer Photodiode 24, zugeführt, an die ein Impulsformer 25 angeschlossen ist, der die Nadelimpulse in Rechteckimpulse umformt. Der Impulsformer 25 ist mit einer Auswertschaltung 26 verbunden, bei der es sich vorzugsweise um eine Anordnung mit wenigstens einem Mikroprozessor oder Mikrocontroller handelt.

Die Auswertschaltung 26 hat eine Rechnerarchitektur mit einem Bus, über den der Impulsformer 25 gesteuert wird.

Mit der Auswertschaltung 26 ist weiterhin ein Impulsverstärker 27 verbunden, an den eine lichtemittierende Diode 28 angeschlossen ist. Die Diode 28 speist Licht in einen zweiten Lichtleiter 29 ein, der zu der Schaltung 2 verlegt ist. Am ausgangsseitigen Ende des Lichtwellenleiters 29 ist eine Photodiode 30 angeordnet, an die der Eingang eines Empfangs-Flipflops 31 angeschlossen ist. Das Empfangs-Flipflop 31 wird auf Anforderung durch die Auswertschaltung 20 gesetzt und steuert dann einen kontaktlosen Schalter leitend, der eine Betriebsspannungsversorgung für die weiteren Schaltkreise im Gehäuse 10 freigibt. Die Datenübertragung geschieht asynchron. Mit der Freigabe der Betriebsspannungsversorgung für die Datenquelle 20 und den Nadelimpulsgenerator 21 wird der Speicher 19 ausgelesen. Das Auslesen geschieht unter Kontrolle eines ebenfalls von der Betriebsspannungsversorgung in Betrieb gesetzten Taktgebers und Zäh­ lers 32, der nach Erreichen eines voreingestellten, auf die Dauer der Übertragung des Speicherinhalts abgestellten Zeit das Flipflop 31 zu­ rücksetzt, wodurch die Datenübertragung auf dem Lichtleiter 12 beendet wird. Angestoßen wird die Datenübertragung durch ein Rechtecksignal, das über den Lichtleiter 29 übertragen wird.

Die Betriebsspannung für die oben beschriebenen elektrischen Elemente im Gehäuse 10 kann von Solarzellen erzeugt werden, an die ein Energie­ speicher mit geringen Verlustströmen angeschlossen ist. Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung wird die Energie für den Betrieb der elektri­ schen Schaltungen im Gehäuse 10 mittels eines flexiblen Lichtleiters 33 und eines weiteren flexiblen Lichtwellenleiters 34 übertragen. Die Licht­ leiter 33, 34 sind zwischen der Baugruppe 8 und dem Gehäuse 10 ver­ legt, wobei die Lichtleiterenden innerhalb des abgeschirmten Bereichs der Baugruppe 8 und innerhalb des abgeschirmten Gehäuses 10 liegen. Für die Auswertschaltung 26 und weitere elektrische Bauelemente ist im Gehäuse eine nicht dargestellte Betriebsspannungsquelle vorgesehen. An diese nicht näher dargestellte Betriebsspannungsquelle ist ein Wech­ sellichtgenerator 35 angeschlossen, der zwei lichtemittierende Dioden 36, 37 speist, die mit periodischen Rechteckimpulsen beaufschlagt werden. Die beiden Rechteckimpulsfolgen sind gegeneinander phasenverschoben. Das Impulsdauer/Impulsphasenverhältnis ist 1 oder ungefähr 1. Die Pha­ senverschiebung zwischen beiden Rechteckimpulsfolgen beträgt eine halbe Periode.

Die lichtemittierenden Dioden 36, 37 speisen jeweils Wechsellichtströme in die Lichtleiter 33, 34 ein, die im Gehäuse 10 enden. Die ausgangsseitigen Enden der Lichtleiter 33, 34 sind jeweils auf eine Photodiode 38, 39 oder ein anderes photoelektrisches Bauelement gerichtet. Beide Photodioden 38, 39 sind mit ihren Kathoden und Anoden in Reihe geschaltet. Von den gemeinsamen Verbindungsstellen der Anoden und Kathoden der Photodi­ oden 38, 39 führen jeweils nicht näher bezeichnete Leitungen zu einer Spannungsvervielfacherschaltung 40. Die Spannungsvervielfacherschal­ tung 40 ist eine Kaskadenschaltung von Spannungsverdopplerschaltun­ gen, von denen in Fg. 2 nur zwei dargestellt sind. Zu den Ausgängen der Spannungsvervielfacherschaltung 40 ist ein Kondensator 41 vom Typ Goldcap parallel geschaltet, an dessen Elektroden die Betriebsspannung für die Schaltkreise im Gehäuse 10 abgegriffen wird. Die Schaltkreise sind vorzugsweise in CMOS-Technik ausgeführt. In der Spannungsver­ vielfacherschaltung 40 sind daher so viele Stufen in Reihe geschaltet, daß eine Ausgangsspannung von etwa 5 Volt entsteht.

Mit der Auswertschaltung 26 ist ein weiterer Impulsformer 42 verbun­ den, dessen Eingänge an eine Photodiode 43 angeschlossen sind. Die Photodiode 43 ist mit dem vom Ende des flexiblen Lichtleiters 13 ausge­ henden Lichts beaufschlagbar, der in das abgeschirmte Gehäuse 15 ein­ geführt ist. Im Gehäuse 15 befindet sich neben weiteren, unten noch eingehender beschriebenen Schaltkreisen die in Fig. 4 dargestellte An­ ordnung.

Das in Fig. 4 mit parallelen Strichpunkten markierte Gehäuse 15 ist bis auf eine Ausnehmung 43 abgeschirmt. Die Abschirmung besteht aus Me­ tall, z. B. mit hoher Permeabilität und guter Leitfähigkeit. An der längli­ chen Ausnehmung 43 ist eine Ferritantenne 44 angeordnet, die insbeson­ dere für den Empfang von elektromagnetischen Wellen im Frequenzbe­ reich von 60 bis 80 KHz ausgebildet ist.

Mit diesen Frequenzen werden über Funk Zeitcodeinformationen in Form von seriellen Telegrammen übertragen.

Die Wicklung 45 der Ferritantenne ist parallel mit einem Kondensator 19 an zwei Eingänge einer integrierten Schaltung 47 angeschlossen, bei der es sich um einen Zeitcodeleser handelt.

Dieser hat einen Aufbau wie er im Firmenprospekt U 4221 B-A der Telefunken electronic GmbH beschrieben ist. Die Wicklung der Ferritantenne speist in der integrierten Schaltung einen Verstärker, der mit einem externen Quartz-Schwingkreis 48 zusammenwirkt, damit eine hohe Selektivität erreicht wird.

An den Schwingkreis ist ein weiterer Verstärker angeschlossen, der einen Demodulator speist, der über einen Ausgangstreiber an einen Na­ delimulsgenerator 49 angeschlossen ist (Fig. 2). In Fig. 2 ist von der in Fig. 4 dargestellten Schaltung nur die Schaltung 47 dargestellt, die eine Datenquelle bildet, die den Nadelimpulsgenerator 49 speist, an den eine Photodiode 50 angeschlossen ist, die Licht in den Lichtleiter 13 ein­ speist. Ebenso wie im Gehäuse 10 befindet sich im Gehäuse 15 ein Emp­ fangsflipflop. Dieses Empfangsflipflop ist mit 51 bezeichnet und ein­ gangsseitig an eine Photodiode 52 angeschlossen, die mit Licht aus einem flexiblen Lichtleiter 53 beaufschlagbar ist, der zwischen der Baugruppe 8 und dem Gehäuse 15 verlegt ist.

Das in der Baugruppe 8 im Gehäuse 23 angeordnete Ende des Lichtlei­ ters 53 wird vom Licht einer lichtemittierenden Diode 54 beaufschlagt, die von einem Impulsformer 55 gespeist wird, der von der Auswertschaltung 26 gesteuert wird.

Die Auswertschaltung 26 fordert Daten aus der Schaltung 47 durch Auslösung eines Rechtecksignals mit dem Impulsformer 55 an, dessen Rechtecksignal über die Photodiode 54 einen Lichtimpuls im Lichtleiter 53 hervorruft, der von der Photodiode 52 in ein elektrisches Signal um­ gewandelt wird, von dem das Flipflop 51 gesetzt wird. Das gesetzte Flipflop 51 steuert einen kontaktlosen Schalter leitend, der eine Be­ triebsspannungsversorgung für die im Gehäuse 15 angeordneten elektro­ nischen Schaltungen freigibt. Mit der Freigabe wird die Schaltung 47 und der Antennenkreis mit der Wicklung 45 und dem Kondensator 46 mit Betriebsspannung versorgt.

Wenn die Schaltung 47 und die Antenne 17 mit Betriebsspannung ver­ sorgt wird, wird die vom Funksender DCF 77,5 KHz empfangene Realzeit empfangen, demoduliert und an den Nadelimpulsgenerator 49 ausgegeben, der dem codierten Zeittelegramm entsprechende Impulse über die lichtemittierende Diode 50 in den Lichtleiter 13 einspeist.

Vom Flipflop 51 wird zugleich ein Zähler 56 angestoßen, der Taktimpulse zählt und nach Ablauf eines voreingestellten Werts das Flipflop 51 zurücksetzt. Der Wert ist auf die Dauer der Übertragung wenigstens eines Zeittelegramms eingestellt.

Die Betriebsspannung für die logischen Schaltkreise im Gehäuse 15 wird in gleicher Weise wie für die Schaltungen im Gehäuse 10 erzeugt, d. h. es ist ein von der Betriebsspannungsquelle der Auswertschaltung 26 ge­ speister weiterer Wechsellichtgenerator 57 vorhanden, der zwei lichtemit­ tierende Dioden 57, 58 im Rechteckimpulsfolgen speist, die gegeneinander um eine halbe Periode phasenverschoben sind. Die Dioden 57, 58 spei­ sen Lichtimpulsfolgen je in einen flexiblen Lichtleiter 59, 60 ein. Die Lichtleiter 59, 60 sind zum Gehäuse 15 verlegt und senden das einge­ speiste Licht zu Photodioden 61, 62 aus, an die eine Spannungsverviel­ fachungsschaltung 63 angeschlossen ist, zu der ausgangsseitig ein Kon­ densator 64 vom Typ Goldcap parallel geschaltet ist, an dem die Be­ triebsspannung für die elektronischen Schaltkreise im Gehäuse 15 ver­ fügbar ist.

Über die Schaltung 47 wird der Auswertschaltung 27 auf Abruf die Re­ alzeit zur Verfügung gestellt. Die Auswertschaltung enthält vorzugsweise einen Taktgeber mit konstanter Taktfrequenz und eine Software-Uhr, die von Zeit zu Zeit mit der abgefragten Realzeit synchronisiert wird. Die Auswertschaltung 26 bildet eine dezentrale Einrichtung zur Messung, Überwachung und/oder Steuerung des Hochspannungsleistungsschalters 1.

In der Baugruppe 8 ist weiterhin ein Lichtsignalgeber 65 mit einer lichtemittierenden Diode 66 vorhanden, die Licht in einen flexiblen Lichtleiter 67 einspeist, der zu einem Gasdichtesensor 67 verlegt ist. Der Gasdichtesensor 68 hat z. B. den in der DE 43 02 076 A1 beschriebenen Aufbau und ist im Hochspannungsleistungsschalter 1 an einer Stelle angeordnet, an dem die Gasdichte des SF₆-Druckgases erfaßt wird. Auf einer drehbaren Welle des Gasdichtesensors 68 ist eine codierte Scheibe 69 befestigt, die Markierungen enthält, die vom Lichtwellenleiter 67 be­ leuchtet werden. Von den Markierungen wird das Licht moduliert und gelangt in flexible Lichtleiter 70, 71, die zu der Baugruppe 8 verlegt sind und im Gehäuse 23 mit ihren Enden angeordnet sind.

Das von oben flexiblen Lichtleitern 70, 71 ausgesandte Licht beaufschlagt Photodioden 72, 73, denen Impulsformer 74, 75 nachgeschaltet sind, die an die Auswertschaltung 26 angeschlossen sind.

Der Hochspannungsleistungsschalter 1 enthält drei Schaltkammern 76, in denen sich jeweils ein fester Kontakt 77 und ein beweglicher Kontakt 78 befindet, der über ein Isolierrohr 79 von einer Stange 80 angetrieben wird.

Die Schaltkammer 76 steht unter einem Gasdruck von einigen bar. Die für die Lichtbogenlöschung notwendige SF₆-Strömung wird während des Ausschaltvorgangs in einer Kolbenzylinderanordnung oder durch den Lichtbogen erzeugt. Die für den Ausschaltvorgang notwendige Antriebs­ energie wird von der im Polunterteil 81 angeordneten Ausschaltfeder 82 aufgebracht. Die Ausschaltfeder 82 wird während des Einschaltvorgangs durch einen Motorfederantrieb gespannt, der nachstehend näher be­ schrieben ist.

Ein Motor 83 treibt über ein Getriebe 84 ein Kettenrad 85 an, das sich um 180° dreht. Am Kettenrad 85 sind über nicht näher bezeichnete Stangen die Enden einer Kette 86 befestigt, die über ein Umlenkrad 87 verläuft und mit dem Ende einer Schraubenfeder 88 verbunden ist. Eine "Ein"-Klinke 89 verriegelt das Kettenrad 89 und damit die Schraubenfe­ der 88 über die Einschaltkette 86 im gespannten Zustand.

Zum Entriegeln ist eine Auslösespule 90 vorgesehen, die auf die "Ein"-Klinke 89 einwirkt, wenn an sie eine entsprechende Spannung angelegt wird. Mit dem Kettenrad 89 ist über die nicht näher bezeichneten Stan­ gen eine Kurvenscheibe 91 verbunden, die auf der gleichen Welle sitzt wie das Kettenrad 85. Die Kurvenscheibe 91 wirkt über Nocken 92 mit Rollen 93 auf eine Antriebswelle 94, die über ein Verbindungsgestänge 95 an einen Hebel 96 des Leistungsschalters 1 angeschlossen ist. Über den Hebel 96 wird die Stange 80 angetrieben. In Vorsprüngen 97, die an der Antriebswelle 94 befestigt sind, greift eine "Aus"-Klinke 98 ein, die von einer Auslösespule 24 steuerbar ist.

Vor dem Einschalten ist die Schraubenfeder 88 gespannt und die Aus­ schaltfeder 82 ist entspannt.

Durch Betätigen der Auslösespule 90 wird die "Ein"-Klinke 89 entriegelt. Die Einschaltfeder 88 löst eine schnelle Drehung der Kurvenscheibe 91 aus, die die Energie über die Antriebswelle 94 auf das Verbindungsgestänge 95 und die Stange 80 überträgt. Hierdurch schaltet der Leistungsschalter 1 ein, wobei die Ausschaltfeder 82 gespannt und über die Klinke 98 verriegelt wird. Der Motor 83 spannt dann automatisch die Einschaltfeder 88 nach. Vor dem Ausschalten sind die Einschaltfeder 88 und die Ausschaltfeder 82 gespannt. Durch Betätigung der Auslösesignale wird die "Aus"-Klinke 89 entriegelt. Die Energie der Ausschaltfeder 82 schaltet den Leistungsschalter 1 aus und bringt über das Verbindungsgestänge 95 die Antriebswelle 94 in die Ausgangsstellung zurück. Die Rolle 93 legt sich wieder in die für den Einschaltvorgang erforderliche Ausgangslage. Ein hydraulischer Dämpfer nimmt die überschüssige Ausschaltenergie auf. Mit der Antriebswelle 94 ist eine Meßeinrichtung 99 verbunden. Die Fig. 5 zeigt die Meßein­ richtung 99 auf der Antriebswelle 94 zwischen den Antriebselementen für den hydraulischen Dämpfer und dem Nocken mit der Rolle 93.

Diese Anordnung wurde lediglich aus Gründen der übersichtlichen Dar­ stellung gewählt. Die Meßeinrichtung 99 befindet sich insbesondere an je einem Ende der Antriebswelle 94. Eine zweite Meßeinrichtung 100 ist mit dem einen Ende der Welle der Umlenkrolle 87 verbunden. Beide Meßein­ richtungen 99, 100 sind als Lichtwellenleiter-Reflexsensoren ausgebildet, deren Aufbau im folgenden näher beschrieben wird.

Die Meßeinrichtung 99 enthält ein drehbar mit der Antriebswelle 94 ver­ bundene Scheibe 101, die auf einer Welle 102 sitzt, die am Ende der Antriebswelle 94 befestigt ist.

Die Meßeinrichtung 99 ist mit drei Meßfühlern versehen. Der erste Meßfühler besteht aus einer auf der Scheibe 101 aufgebrachten inkrementalen Skale, einem Lichtsender 103, einem zwischen Lichtsender 103 und der Scheibe 101 verlaufenden Lichtwellenleiter 104, der in kurzem Abstand vor der Scheibe 101 endet, einem optoelektrischen Lichtempfänger 105 und einem zwischen dem Lichtempfänger 105 und der Scheibe 101 angeordneten Lichtwellenleiter 106, der nahe an der Scheibe 101 parallel zum Lichtwellenleiter 104 verläuft und den gleichen Abstand von der Scheibe 101 hat wie dieser.

Der zweite Meßfühler hat den gleichen Aufbau wie der erste Meßfühler und enthält einen Lichtsender, der mit dem Lichtsender 103 des ersten Meßfühlers identisch ist. Zwischen dem Lichtsender 103 und der Scheibe 101 verläuft ein Lichtwellenleiter, der in kurzem Abstand vor der Scheibe 101 endet. Weiterhin weist der zweite Meßfühler einen optoelek­ trischen Lichtempfänger 102 und einen zwischen dem Lichtempfänger 107 und der Scheibe 101 verlaufenden Lichtwellenleiter 108 auf, der nahe an der Scheibe 101 parallel zum Lichtwellenleiter 104 verläuft und den glei­ chen Abstand von der Scheibe 101 hat wie dieser.

Den Enden der Lichtwellenleiter 106, 108 stehen auf der Scheibe 101 ei­ ner Spur mit lichtreflektierenden und nicht lichtreflektierenden Ab­ schnitten gegenüber. Der inkrementale Rastermaßstab des ersten Meß­ fühlers besteht ebenfalls aus lichtreflektierenden und nicht lichtreflek­ tierenden Abschnitten und befindet sich gegenüber der Spur des zwei­ ten Meßfühlers radial außen auf der Scheibe 101. Der dritte Meßfühler hat den gleichen Aufbau wie die oben beschriebenen Meßfühler und enthält auch den gleichen Lichtsender 103 wie diese beiden Meßfühler.

Zwischen dem Lichtsender 103 und der Scheibe 101 verläuft ein weiterer Lichtwellenleiter 109, der in kurzem Abstand von der Scheibe 101 endet. Der dritte Meßfühler enthält weiterhin einen optoelektrischen Lichtemp­ fänger 110 und einen zwischen dem Lichtempfänger 110 und der Scheibe 101 verlaufenden Lichtwellenleiter 111, der nahe an der Scheibe 101 parallel zum Lichtwellenleiter 104 verläuft und dessen Ende den gleichen Abstand von der Scheibe 101 hat wie der Lichtwellenleiter 104. Die En­ den der Lichtwellenleiter 109, 111 stehen auf der Scheibe einer dritten Spur gegenüber, die gegenüber der Spur des zweiten Meßfühlers radial innen auf der Scheibe 101 angeordnet ist.

Auf der Scheibe 101 befinden sich die oben erwähnten drei Spuren. Die erste Spur hat einen Abschnitt mit äquidisanten lichtreflektierenden und nicht lichtreflektierenden Markierungen. Die Markierungen sind vor­ zugsweise spiegelnd abgebildet, während die anderen Bereiche schwarz sind. Die Markierungen sind besonders fein ausgebildet und erstrecken sich über einen Winkelbereich, der insbesondere zwischen 1 und 2° liegt.

Die Spur erstreckt sich über einen Kreisbogenabschnitt, der etwas grö­ ßer als derjenige ist, den die Antriebswelle 94 zwischen den Endstellun­ gen der Stange 80 zurücklegt. Eine Markierung der zweiten Spur befin­ det sich auf der Scheibe in einer Winkelposition, die der einen Endstel­ lung der Stange 80 entspricht. Beispielsweise befindet sich die Markie­ rung dieser Spur in der Einschaltstellung des Kontakts. Diese Markie­ rung hat eine Ausdehnung, die den Abbrand der Kontakte berücksich­ tigt, d. h. bei dem maximal zulässigen oder möglichen Abbrand zeigt der Meßfühler noch die Einschaltstellung an.

Die Markierung der dritten Spur befindet sich in einer Winkelposition auf der Scheibe 101, die der anderen Endstellung der Stange 80 ent­ spricht. In dieser Endstellung ist der Schalter ausgeschaltet.

Aus Toleranzgründen ist der Winkel zwischen den äußeren Rändern der Markierungen der zweiten und dritten Spur größer als der Winkel α zwischen den äußeren Rändern der äußeren Markierungen der ersten Spur, d. h. die äußeren Ränder der Markierungen stimmen in bezug auf den eingeschlossenen Winkel nicht mit den äußeren Rändern der äußeren Markierungen der ersten Spur überein.

Die Scheibe 101 besteht aus lichtundurchlässigem Material. Die Markie­ rungen der Spuren sind spiegelnd ausgebildet.

Die Meßeinrichtung 100 hat den gleichen Aufbau wie die Meßeinrichtung 99. Mit der Meßeinrichtung 100 wird allerdings die Einschaltfeder 88 überwacht. Den Spuren der Codescheibe entsprechen daher die Endlagen der Einschaltfeder 88. Es ist auch zweckmäßig, die Meßeinrichtung mit der Achse des Kettenrads drehfest zu verbinden. In diesem Fall ergibt sich der Vorteil, daß die Spuren nur einen Teil eines Kreises beanspru­ chen, da sich das Kettenrad nicht um 360° dreht.

Wenn die Scheibe 101 unmittelbar mit der Antriebswelle 94 verbunden ist, dreht sich die Scheibe 101 um den gleichen Winkelabschnitt wie die An­ triebswelle 94. Dieser Winkelabschnitt steht dann für die Teilung der in­ krementalen Spur zur Verfügung. Die Teilung legt die Genauigkeit der Messung der Bewegungsbahn fest.

Die Teilung hängt unter anderem vom Scheibenradius und von den Abmessungen der Stirnseiten der Lichtwellenleiter ab.

Um die Meßgenauigkeit zu erhöhen, kann die Scheibe 101 insbesondere über ein Getriebe mit der Antriebswelle 94 verbunden sein. Hierdurch läßt sich ein größerer Winkelbereich der Scheibe erreichen. Der Schwenkbereich der Scheibe 101 wird dann größer als der Schwenkbe­ reich der Antriebswelle 94, so daß mehr Raum für die Teilung zur Ver­ fügung steht. Bei gleich großen Rasterabständen lassen sich mehr Ra­ sterteilungen vorsehen, so daß die Auflösung und damit die Meßgenau­ igkeit verbessert wird.

Die Lichtleiter 104, 106, 108 und 111 sind zur Baugruppe 8 verlegt. In Fig. 1 ist dies durch den Lichtleiter 104 schematisch dargestellt. In der Baugruppe 8 befinden sich die lichtemittierende Diode 103 und die als Photodioden ausgebildeten Lichtempfänger 105, 107 und 110. Dies ist in Fig. 2 schematisch dargestellt.

Die Auswertschaltung 26 ist in dem Gehäuse 23 untergebracht und erfaßt die von den Lichtwellenleitern ausgegebenen Meßsignale. Auf der Grundlage dieser Meßsignale übt die Auswerteanordnung Schutz-, Steuer- und Überwachungsfunktionen aus. Die Auswertschaltung 26 ist z. B. mit einer übergeordneten Einheit verbunden.

Bei der Bewegung des Kontakts 78 erzeugt der Meßfühler infolge der Modulation des Lichts durch die Markierungen der Spur der Meßein­ richtung 99 eine Reihe von Lichtimpulsen, die in der Auswertschaltung in elektrische Signale umgewandelt werden. Den Lichtempfängern 105, 107, 110 sind in der Auswertschaltung nicht näher bezeichnete Schmitt-Trigger nachgeschaltet, die eine Impulsformung bewirken.

Die während der Bewegung des Kontakts 78 erzeugte Impulsfolge wird in der Auswertschaltung 26 gezählt und mit einer abgespeicherten Impulsfolge verglichen, die einer einwandfreien Arbeitsweise des Schalters zugeordneten Sollimpulsfolge mit einer Toleranzgrenze entspricht.

Da sowohl beim Ein- als auch beim Ausschalten Beschleunigungs- und Verzögerungszeiten die Zeitpunkte des Auftretens der Impulse beeinflussen, sind die zeitlichen Abstände der Impulse zu Beginn und am Ende der Impulsfolge unterschiedlich.

Um die genauen Zeitpunkte der Amplituden der Ausgangssingale der Lichtempfänger festzustellen, werden in der Auswertanordnung die Zeit­ punkte des Ansprechens der Schmitt-Trigger gemessen und die arithme­ tischen Mittelwerte der beiden jeweils aufeinanderfolgenden Zeitpunkte berechnet. Auf diese Weise können die Anzahl der Amplituden und deren Auftreten genau festgestellt werden. Es ist auch möglich, die Amplituden der Signale und die Zeitpunkte ihres Auftretens dadurch festzustellen, daß durch fortlaufenden Vergleich aufeinanderfolgender Werte der Si­ gnale das Maximum dann erkannt wird, wenn die Werte nach Zunahme abnehmen. Entsprechendes gilt für das Minimum, wenn die Werte nach der Abnahme wieder zunehmen. Jeder Amplitude entspricht dann ein Zählimpuls. Wenn die positiven und negativen Amplituden Zählimpulse auslösen, ergibt sich die doppelte Impulszahl.

Anhand der ermittelten Zeitpunkte der Amplituden lassen sich die Zei­ tintervalle zwischen benachbarten Amplituden mit der Auswertschaltung 26 bestimmten. Diese Zeitintervalle sind während der Beschleunigungs­ phase und der Verzögerungsphase verschieden von denjenigen, in denen sich der bewegliche Kontakt mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Durch die Zeitintervalle ist also eine Bewegungskurve festgelegt, die mit einer Sollbewegungskurve verglichen wird. Abweichungen zwischen Soll- und Istbewegungskurve, die während jeder Schaltmaßnahme neu festge­ stellt wird, werden auf zulässige Toleranzen hin geprüft.

Die Baugruppe 8 bildet eine dezentale Meß-, Überwachungs- und Steuereinheit für den Hochspannungsleistungsschalter 1. Diese Meß-, Überwachungs- und Steuereinheit verfügt über eine Software-Uhr, die von der Realzeit einer Funkuhr in bestimmten Zeitabständen synchroni­ siert wird. Die Synchronisierzeiten werden von der Auswerteinheit 26 bestimmt, die in vorgebbaren Zeitabständen die Schaltung 47 über den Lichtleiter 53 aktiviert und die Realzeit ab ruft. Zwischen den Abrufzei­ ten sind die Schaltkreise im Gehäuses 15 zum großen Teil inaktiv und verbrauchen daher keine Energie.

Die über die Lichtwellenleiter 59, 60 übertragene Energie reicht aus, um den Kondensator 64 aufzuladen, der während der Uhrzeitübertragung die Energie für die Übertragung zur Verfügung stellt. In der Auswerteinheit 26 ist demnach ständig die Realzeit verfügbar. Schaltvorgänge erfaßt die Auswerteinheit 26 über die Meßeinrichtungen 100 und 99. Weiterhin wird die Gasdichte von der Auswerteinheit 26 überwacht. In der Auswerteinheit 26 sind z. B. Grenzwerte für die Gasdichte gespeichert, mit denen die Meßwerte der Gasdichte verglichen werden. Das Gasdichtemeßgerät gibt die Gasdichtewerte im Graycode, also digital, aus, wodurch eine schnelle Verarbeitung und Überwachung möglich ist.

Die Temperatur wird von der Auswerteinheit vorzugsweise nicht ständig sondern nur in zeitlichen Abständen abgefragt. Insbesondere wird die Temperatur dann abgefragt, wenn bestimmte kritische Zustandsänderun­ gen der Gasdichte und Schaltvorgänge von der Auswerteinheit 26 erfaßt werden.

Wenn die Überwachung der Gasdichte das Erreichen oder Unterschreiten eines kritischen Schwellwerts meldet, fragt die Auswertschaltung 26 die vom Meßwertaufnehmer 9 gemessene Temperatur ab. Der Temperaturwert wird in Bezug auf den Gasdichtewert durch ein Programm in der Aus­ werteinheit 26 verarbeitet. Gespeichert in der Auswerteinheit ist z. B. die Abhängigkeit der Gasdichte von der Temperatur. Anhand der Spei­ cherwerte wird festgestellt, ob das Absinken der Gasdichte aufgrund der gemessenen Temperatur plausibel ist. Ist dies der Fall, dann wird kein Alarm erzeugt, da das Absinken der Gasdichte aufgrund einer Ver­ flüssigung von SF₆-Gas bei niedrigen Temperaturen stattgefunden hat. Dieser Vorgang ist reversibel und erfordert kein Eingreifen durch Bedienungspersonal.

Ist die Gasdichte bei höheren Temperaturen abgesunken, handelt es sich im allgemeinen um einen Verlust von SF₆-Gas. Dann wird ein Alarm er­ zeugt, um Bedienpersonal aufmerksam zu machen. Die Auswertung der gemessenen Temperatur bei kritischen Gasdichtemeßwerten ist daher deshalb vorteilhaft, weil nur bei einer vorhandenen Störung bzw. einem Defekt eine Alarmmeldung erfolgt.

Es können daher unnötige Aktivitäten z. B. nicht notwendige Wartungs- oder Inspektionsarbeiten vermieden werden.

Bei einem Schaltvorgang, z. B. beim Ein- und Ausschalten, wird ebenfalls die Temperatur von der Auswertschaltung 26 abgerufen. Die Bewegungs­ kurve des beweglichen Schaltkontakts wird bei einem Schaltvorgang ge­ messen. In der Auswertschaltung 26 ist eine Soll-Bewegungskurve gespeichert, mit der die gemessene Bewegungskurve verglichen wird. Abweichung der gemessenen Bewegungskurve von der gespeicherten Soll-Bewegungskurve geben Hinweise auf den Zustand des Antriebsmechanismus und des beweglichen Schaltkontakts. Beispielsweise kann aus den Abweichungen auf die Größe des Abbrands der Schaltkontakte geschlossen werden.

Bei einem großen Betriebstemperaturbereich von z. B. -40°C bis + 50°C ergeben sich bereits aufgrund der unterschiedlichen Temperaturen Abweichungen von der Soll-Bewegungskurve, die auf eine bestimmte Temperatur bezogen ist. Diese Temperatur ist z. B. 20°C. Der Einfluß der Temperatur auf die Soll-Bewegungskurve kann vorab gemessen oder berechnet werden.

Ein Schaltvorgang, der von der Auswertschaltung erfaßt wird, löst eine Messung der Umgebungstemperatur aus. Auf der Grundlage der Umge­ bungstemperatur kann dann die für diese Temperatur maßgebende Be­ wegungskurve berechnet bzw. aus einem Speicher abgerufen und mit der gemessenen Bewegungskurve verglichen werden. Diese Vorgehens­ weise hat den Vorteil, daß die Grenzwerte, die für die Meldung von Ab­ weichungen vorgegeben werden, unabhängig von Temperaturen festge­ legt werden können. Dies bedeutet, daß die Grenzwerte genauer vorge­ geben werden können. Unzulässige Abweichungen oder Abweichungen, die für eine Überprüfung des Schaltgeräts eingestellt werden, beruhen daher auf Veränderungen, bei denen der Temperatureinfluß weitgehend ausgeschaltet ist. Daher werden unnötige Inspektions- und Wartungsar­ beiten vermieden.

Die oben beschriebene Übertragung der Meßwerte über Lichtleiter und die Abschirmung der elektronischen Bauelemente am Meßort und am Auswertort verhindern, daß Störsignale die Temperaturmeßwerte in un­ erwünschter Weise beeinflussen bzw. verfälschen.

Claims (10)

1. Anordnung mit einem Sensor für ein elektrisches Hochspannungs-Schaltgerät, wobei die Meßwerte des Sensors über Lichtleiter zu einer Auswerteschaltung übertragen werden, die ihrerseits Energie für den Sensor über Lichtleiter an im Sensor angeordnete opto-elektrische Wandler überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein elektrischer Temperatur-Meßwertaufnehmer (9) am oder im Schaltgerät (1) ist, daß zur Energieübertragung von der Auswerteschaltung (26) zum Temperatur-Meßwertaufnehmer (9) zwei Lichtleiter (33, 34) vorgesehen sind, über die phasenverschobene Wechsellichtströme übertragen werden, daß an den opto-elektrischen Wandler (38, 39) eine Spannungsverdoppelungs- oder Spannungsvervielfacherschaltung (40) angeschlossen ist, die die Betriebsspannung für den Meßwertaufnehmer (9) und für eine Anordnung (20) zur Umwandlung der Meßsignale in die für die Übertragung über die Lichtleiter geeignete Form erzeugt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufnehmer (9) und die Anordnung (20) zur Umwandlung der Meßsignale in die für die Übertragung über Lichtleiter geeignete Form in einem gegen magnetische Störungen abgeschirmten Gehäuse (10) angeordnet sind.

3. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antenne (44) zum Empfang von Realzeitangaben in Form von seriellen Funktelegrammen einer Zentraluhr vorgesehen ist und daß an die Antenne ein in einem Gehäuse (15) angeordneter Zeitcodeleser (47) mit einem elektro-optischen Wandler angeschlossen ist, der Licht in einen Lichtleiter (13) einspeist, dessen eines Ende an einen opto-elektrischen Wandler im Gehäuse (23) angeordnet ist, der mit der Auswertschaltung (26) verbunden ist, die einen Hardware-Zeitgeber und eine Software-Uhr zum Führen bzw. Synchronisieren einer Echtzeituhr aufweist, und daß die Betriebsspannung für den Zeitcodeleser (47) mit zwei zusätzlichen Lichtleitern (59, 60), über die jeweils Wechsellichtströme phasenverschoben übertragen werden, und photoelektrischen Empfangselementen für die Wechsellichtströme mit einer den Empfangselementen nachgeschalteten Spannungsverdopplungs- oder Spannungsvervielfachungsschaltung (63) erzeugt wird.

4. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der jeweiligen Spannungsvervielfachungsschaltung (40, 63) mit einem Kondensator (41, 64) großer Speicherkapazität und geringen Verlustströmen verbunden sind.

5. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragung zwischen der Anordnung mit dem Meßwertaufnehmer (9) und/oder dem Zeitcodeleser (47) über den jeweiligen Lichtleiter (12, 13) asynchron in Form von Nadelimpulsen erfolgt.

6. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Auswertschaltung (26) und der Anordnung mit dem Meßwertaufnehmer (9) und/oder dem Zeitcodeleser (47) jeweils ein weiterer Lichtleiter (29, 53) angeordnet ist, über den von der Auswertschaltung (26) Abfrageimpulse übertragbar sind, mit denen eine Datenübertragung zwischen der Anordnung mit dem Meßwertaufnehmer (9) und/oder dem Zeitcodeleser für eine begrenzte Zeit eingeleitet wird.

7. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung einer Bewegungskurve der Schaltkontakte des Schaltgeräts (1) in Verbindung mit der gemessenen Temperatur die Auswertschaltung (26) mit einer Meßeinrichtung (99) für einen beweglichen Schaltkontakt des Schaltgeräts verbunden ist und daß die Meßeinrichtung (99) einen Meßfühler enthält, der einen Lichtsender (109) und einen opto-elektrischen Empfänger (105) sowie einen mit dem beweglichen Schaltkontakt (78) gekoppelten inkrementalen Rastermaßstab aufweist, der vom Lichtsender übertragenes Licht moduliert.

8. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgerät ein Hoch- oder Mittelspannungsleistungsschalter (1) mit SF₆-Gas als Isolier- und Löschmittel ist und daß zur Erfassung der Gasdichte des Schaltgeräts (1) bei der gemessenen Temperatur ein Gasdichte- oder Gasdrucksensor (68) zur Überwachung des SF₆-Gases vorgesehen und mit der Auswertschaltung (26) über Lichtleiter (67, 70, 71) verbunden ist.

9. Verfahren zum Überwachen eines Schaltgeräts mit einer Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bewegung des Rastermaßstabs die Temperatur gemessen wird, daß die Zeitpunkte des Auftretens der Amplituden bei der Bewegung des Rastermaßstabs gemessen werden, daß aus den Zeitpunkten der Amplituden die Gesamt zeit der Bewegungskurve des Schaltkontakts gebildet und mit einer für die jeweilige Temperatur geltenden Soll-Bewegungskurve verglichen wird und daß bei Abweichungen zwischen der gemessenen und der Soll-Bewegungskurve, die vorgebbare Grenzen überschreiten, ein Alarm erzeugt wird.

10. Verfahren zum Überwachen eines Schaltgeräts mit einer Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdichte mit einem unteren Grenzwert verglichen wird, bei dessen Überschreiten oder Erreichen die Temperatur gemessen wird, und daß bei einem temperaturbedingten Rückgang der Gasdichte keine Meldung und im anderen Fall eine Meldung erzeugt wird.