DE19600668A1

DE19600668A1 - Optical monitoring system for MV or HV breaker switch

Info

Publication number: DE19600668A1
Application number: DE19600668A
Authority: DE
Inventors: Franz Vogl
Original assignee: FRANZ VOGL ELECTRONIC GmbH
Current assignee: FRANZ VOGL ELECTRONIC GmbH
Priority date: 1995-12-30
Filing date: 1996-01-10
Publication date: 1997-07-03
Anticipated expiration: 2016-01-11
Also published as: DE19600668C2

Abstract

The optical monitoring system uses a light path or light barrier device (20,21,22), for detecting the position of the movable switch bolt (3), with a monitoring signal provided in one or both switch positions of the latter. The light path or light barrier device may have a single light source (20) and a pair of photodetectors (21,22) respectively providing a monitoring signal when the switch bolt is in the 'off' or 'on' position.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Trennschalter gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 Trennschalter dieser Art sind für Mittelspannung- und Hochspannungsschaltanlagen grundsätzlich bekannt.The invention relates to a disconnector according to the preamble of claim 1 Disconnectors of this type are for medium voltage and high voltage switchgear basically known.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein optisches Überwachungssystem gemäß Oberbegriff Patentanspruch 8.The invention further relates to an optical monitoring system according to Preamble of claim 8.

Aufgabe der Neuerung ist es, einen Trennschalter sowie ein optisches Überwachungssystem aufzuzeigen, der bzw. das eine zuverlässige Überwachung des tatsächlichen Zustandes des Schalters ermöglicht.The task of the innovation is a disconnector as well as an optical one Monitoring system to show the reliable monitoring of the enables the actual state of the switch.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Trennschalter entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 und ein optisches Überwachungssystem entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 8 ausgebildet.To solve this problem is a disconnector according to the characterizing part of claim 1 and an optical monitoring system according to the characterizing part of claim 8 formed.

Durch die den Schaltbolzen bzw. dessen Stellung überwachende wenigstens eine Lichtstrecke ist der tatsächliche Zustand des Trennschalters zu jedem Zeitpunkt zuverlässig bestimmbar, und zwar beispielsweise zusätzlich zu einem von einem Meldeschalter gelieferten Signal.By monitoring at least one of the switching bolt or its position The light path is the actual state of the disconnector at all times can be reliably determined, for example in addition to one of one Signal switch supplied signal.

Bevorzugt ist der erfindungsgemäße Trennschalter so ausgeführt, daß er im Gehäuse des Schalters zwei Lichtstrecken aufweist, von denen die eine den Zustand "EIN" und die andere den Zustand "AUS" überwacht, d. h. beispielsweise nur in diesen Zuständen werden von den Lichtstrecken jeweils Signale geliefert, so daß auch Zwischenstellungen des Schaltbolzens, die z. B. durch Defekte im Schalter-Antrieb usw. bedingt sind, festgestellt werden können.Preferably, the disconnector according to the invention is designed so that it in the housing of the Switch has two light paths, one of which has the state "ON" and the others monitor the state "OFF", d. H. for example only in these states signals are delivered from the light paths, so that intermediate positions of the switching pin, the z. B. are caused by defects in the switch drive, etc. can be determined.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung wird in Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the figures using an exemplary embodiment explained. Show it:

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung und teilweise im Schnitt einen motorgesteuerten Schalter, insbesondere für Mittelspannungsschaltanlagen oder Hochspannungsschaltanlagen; Fig. 1 shows a simplified representation, partly in section, a motor-controlled switches, in particular for medium-voltage switchgear or high voltage switchgear;

Fig. 2 und 3 jeweils in Detaildarstellung die Kontakte des Schalters im geschlossenen sowie im geöffnetem Zustand, zusammen mit der diesen Zustand überwachenden opto elektrischen Überwachungseinrichtung. Fig. 2 and 3 in detail representation of the contacts of the switch in the closed and in the open state, this state together with the monitored opto-electric monitoring device.

In den Figuren ist 1 ein Trennschalter, der insbesondere für Mittelspannungsschaltanlagen oder Hochspannungsschaltanlagen geeignet ist und der den hierfür bekannten Aufbau besitzt. In einem Gehäuse 2 ist bei der dargestellten Ausführungsform in Richtung einer vertikalen Achse V ein Schaltbolzen 3 um einen vorgegebenen Schalthub zwischen einer den Trennschalter schließenden Stellung (Fig. 2) und einer den Trennschalter öffnenden Stellung bewegbar. Der Schaltbolzen 3 ist in einer Bolzenführung 4 geführt, die auch elektrische Ringkontakte 4 aufweist, welche die elektrische Verbindung zwischen dem Schaltbolzen 3 und dem Anschluß 6 des Schalters 1 herstellen, der der Bolzenführung 4 zugeordnet und gegenüber dem Gehäuse 2 isoliert ist.In the figures, 1 is a disconnector which is particularly suitable for medium-voltage switchgear or high-voltage switchgear and which has the structure known for this. In the illustrated embodiment, a switching pin 3 can be moved in a housing 2 in the direction of a vertical axis V by a predetermined switching stroke between a position closing the isolating switch ( FIG. 2) and a position opening the isolating switch. The switching bolt 3 is guided in a bolt guide 4, which has also electrical annular contacts 4, which establish the electrical connection between the switching pin 3 and the terminal 6 of the switch 1, is associated with the bolt guide 4 and insulated from the housing. 2

Der Schaltbolzen 3 bildet an seinem in den Figuren unteren Ende die eigentliche Kontakt bzw. Schaltfläche und besitzt dort ein in einer Längsbohrung 7 angeordnetes, gefedertes Kontaktelement 8.The switching pin 3 forms the actual contact or button at its lower end in the figures and there has a spring-loaded contact element 8 arranged in a longitudinal bore 7 .

Zum Bewegen des Schaltbolzens 3 ist dieser an seinem anderen Ende mit einer achsgleich mit der Achse V liegenden Stange 9 aus elektrisch isolierenden Material versehen, die an ihrem dem Schaltbolzen 3 entferntliegenden Ende mit einem Hebel 10 eines u. a. auch einer Schaltstange 11 aufweisenden Hebelgetriebes 12 zusammenwirkt. Die Schaltstange 11 ist durch einen Elektromotor aufweisenden Motorantrieb 13 zum Öffnen und Schließen des Schalters 1 hin- und herbewegbar. Im Motorantrieb 13 ist ein Meldeschalter 14 vorgesehen.To move the switching pin 3 , this is provided at its other end with a shaft 9 lying axially with the axis V of electrically insulating material, which cooperates at its end remote from the switching pin 3 with a lever 10 of a lever gear 12 , which also has a switching rod 11 . The switching rod 11 can be moved back and forth by a motor drive 13 having an electric motor for opening and closing the switch 1 . A signal switch 14 is provided in the motor drive 13 .

Dem Schaltbolzen 3 ist im Inneren des Gehäuses 1 ein nicht bewegter Tulpenkontakt 15 zugeordnet, in welchen bei geschlossenem Schalter 1, d. h. in der "EIN"-Position des Schalters der Schaltbolzen 3 hineinreicht. Der Tulpenkontakt 15 besitzt einen mit dem Schaltbolzen zusammenwirkenden Ringkontakt 16 sowie einen Kontaktbolzen 17, gegen den das Kontaktelement 8 bei geschlossenem Schalter federnd anliegt. Der Tulpenkontakt 15 ist Bestandteil des zweiten, ebenfalls gegenüber dem Gehäuse 2 isolierten Anschlusses 18 des Schalters 1. Es versteht sich, daß der Schaltbolzen 3 mit seinen Elementen, die Bolzenführung 4 mit den Ringkontakten 5, der Anschluß 6, der Tulpenkontakt 15 mit seinen Elementen und der Anschluß 18 aus einem elektrisch gut leitenden Material bestehen.The switching pin 3 is associated with a non-moving tulip contact 15 inside the housing 1, in which with a closed switch 1, that extends the switch of the switching pin 3 in the "ON" position. The tulip contact 15 has a ring contact 16 which interacts with the switching pin and a contact pin 17 against which the contact element 8 resiliently rests when the switch is closed. The tulip contact 15 is part of the second connection 18 of the switch 1 , which is also insulated from the housing 2 . It is understood that the switching pin 3 with its elements, the pin guide 4 with the ring contacts 5 , the connector 6 , the tulip contact 15 with its elements and the connector 18 consist of an electrically highly conductive material.

Um den tatsächlichen Zustand des Schalters 1 bzw. der Lage des Schaltbolzens 3 zu überwachen, ist in der Wandung des Gehäuses 2 bzw. in einer dortigen Bohrung 19, die beispielsweise auch für eine optische Sichtüberprüfung verwendet werden kann, ein von einem Lichtsender 20 und zwei Lichtempfängern 21 und 22 gebildetes Überwachungselement 23 vorgesehen, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform derart, daß die Achsen der optischen Austritts- oder Eintritts-Öffnungen des Lichtsenders 20 und der Lichtempfänger 21 und 22 in einer gemeinsamen Ebene liegen, die auch die Achse V einschließt. Das Überwachungselement 23 ist weiterhin radial gegenüber der Achse V versetzt derart angeordnet, daß die Achsen dieser Öffnungen des Lichtsenders 20 und der Lichtempfänger 21 und 22 jeweils mit der Achse V einen Winkel kleiner als 90° einschließen, der sich zu dem Tulpenkontakt 15 hin öffnet.In order to monitor the switch 1 or the position of the switching bolt 3 with the actual state in the wall is the housing 2 or in a local bore 19, which may for example also be used for optical visual inspection, one of a light transmitter 20 and two Light receivers 21 and 22 formed monitoring element 23 is provided, in the embodiment shown such that the axes of the optical exit or entry openings of the light transmitter 20 and the light receivers 21 and 22 lie in a common plane, which also includes the axis V. The monitoring element 23 is further offset radially with respect to the axis V such that the axes of these openings of the light transmitter 20 and the light receivers 21 and 22 each form an angle with the axis V of less than 90 °, which opens towards the tulip contact 15 .

Der Lichtsender 20 ist beispielsweise von einer Lichtquelle, z. B. von Licht- oder Laserdiode gebildet. Die Lichtempfänger 21 und 22 sind auf Licht ansprechende opto elektrische Bauelemente, beispielsweise Fotodioden oder Fototransistoren. The light transmitter 20 is, for example, from a light source, e.g. B. formed by light or laser diode. The light receivers 21 and 22 are opto-electrical components which are responsive to light, for example photodiodes or phototransistors.

Grundsätzlich ist es aber auch möglich, daß der Lichtsender 20 und die beiden Lichtempfänger 21 und 22, die jeweils beidseitig von dem Lichtsender 20 vorgesehen sind, von den Enden von Lichtleitern oder von an Lichtleitern vorgesehenen optischen Elementen gebildet sind, die an eine opto-elektrische Einheit führen, in der in einem größeren, räumlichen Abstand vom Schalter 1 eine Lichtquelle, beispielsweise die Leucht- oder Laserdiode, sowie die lichtempfindlichen Elemente, beispielsweise die Fotodioden oder Fototransistoren angeordnet sind.Basically, it is also possible that the light transmitter 20 and the two light receivers 21 and 22 , which are provided on both sides of the light transmitter 20 , are formed by the ends of light guides or by optical elements provided on light guides, which are connected to an opto-electrical Lead unit in which a light source, for example the light-emitting or laser diode, and the light-sensitive elements, for example the photodiodes or phototransistors, are arranged at a greater spatial distance from the switch 1 .

Dem Überwachungselement 23 ist ein erste Reflektor 24 an der Bolzenführung 4 bzw. an dem dortigen Ringkontakt 5 zugeordnet, ein zweiter Reflektor 25 ist an der Außen- bzw. Mantelfläche des Schaltbolzens 3 gebildet. Die beiden Reflektoren 24 und 25 sind so angeordnet und geneigt, daß dann, wenn sich der Schalter 1 in dem Zustand "AUS" befindet, der von dem Lichtsender 20 ausgehende Lichtstrahl 26 am Reflektor 24 auf den in den Fig. 2 und 3 unteren Lichtempfänger 22 reflektiert wird und kein oder im wesentlichen kein Licht auf den Empfänger 21 trifft. Bei dem Zustand "EIN" des Schalters 1 ist der Lichtweg zu dem Reflektor 24 durch den Schaltbolzen 3 unterbrochen und der Lichtstrahl 26 wird an dem Reflektor 25 an dem Lichtempfänger 21 reflektiert, während kein Licht oder im wesentlichen kein Licht auf den Lichtempfänger 22 trifft. Hierdurch kann die tatsächliche Stellung des Schaltbolzens 3 genau überwacht werden. Befindet sich der Schaltbolzen 3 beispielsweise wegen eines Defektes im Motorantrieb oder in dem Hebelgetriebe 20 in einer Stellung zwischen "AUS" und "EIN", so wird der Weg des Lichtstrahles 26 zum Reflektor 24 unterbrochen, während gleichzeitig auch an dem Reflektor 25 kein Licht auf einen der beiden Empfänger 21 und 22 reflektiert wird, so daß insgesamt die tatsächliche Stellung des Schaltbolzens 3 zuverlässig überwacht werden kann.The monitoring element 23 is assigned a first reflector 24 on the pin guide 4 or on the ring contact 5 there , a second reflector 25 is formed on the outer or outer surface of the switching pin 3 . The two reflectors 24 and 25 are arranged and inclined so that when the switch 1 is in the "OFF" state, the light beam 26 emanating from the light transmitter 20 on the reflector 24 onto the lower light receiver in FIGS. 2 and 3 22 is reflected and no or essentially no light hits the receiver 21 . In the "ON" state of the switch 1 , the light path to the reflector 24 is interrupted by the switching pin 3 and the light beam 26 is reflected on the reflector 25 at the light receiver 21 , while no light or essentially no light hits the light receiver 22 . As a result, the actual position of the switching pin 3 can be monitored precisely. The switching pin 3 is for example due to a malfunction in the motor drive or in the lever mechanism 20 in a position between "OFF" and "ON", the path of the light beam 26 is interrupted to the reflector 24, while at the same time to the reflector 25 no light on one of the two receivers 21 and 22 is reflected, so that overall the actual position of the switching pin 3 can be reliably monitored.

Durch eine Verknüpfung des Signals des Meldeschalters 14 mit den Signalen der Empfänger 21 und 22 bzw. mit hiervon abgeleiteten Signalen ist weiterhin auch eine Überwachung der ordnungsgemäßen Arbeitsweise des Überwachungselementes 23 bzw. der von diesem Element und den Reflektoren 24, 25 gebildeten Lichtstrecken möglich. By linking the signal of the signaling switch 14 with the signals from the receivers 21 and 22 or with signals derived therefrom, it is also possible to monitor the proper functioning of the monitoring element 23 or the light paths formed by this element and the reflectors 24 , 25 .

Wie die Fig. 2 zeigt, ist die Ebene des Reflektors 25 bei der dargestellten Ausführungsform gegenüber der Achse V derart geneigt, daß sie mit dieser Achse einen spitzen Winkel einschließt, der sich nach oben, d. h. zu der dem Tulpenkontakt 15 abgewandten Seite hin öffnen.As shown in FIG. 2, the plane of the reflector 25 in the embodiment shown is inclined with respect to the axis V in such a way that it forms an acute angle with this axis, which angle opens upwards, ie towards the side facing away from the tulip contact 15 .

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, daß zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.The invention has been described above using an exemplary embodiment. It it goes without saying that numerous changes and modifications are possible without thereby leaving the inventive concept on which the invention is based.

BezugszeichenlisteReference list

1 Schalter
2 Gehäuse
3 Schaltbolzen
4 Bolzenführung
5 Ringkontakt
6 Anschluß
7 Längsbohrung
8 Kontaktelement
9 Stange
10 Hebel
11 Schaltstange
12 Hebelgetriebe
13 Motorantrieb
14 Meldeschalter
15 Tulpenkontakt
16 Ringkontakt
17 Kontaktbolzen
18 Anschluß
19 Bohrung
20 Lichtsender
21, 22 Lichtempfänger
23 Überwachungselement
24, 25 Reflektoren
26 Lichtstrahl 1 switch
2 housings
3 switching bolts
4 bolt guide
5 ring contact
6 connection
7 longitudinal bore
8 contact element
9 rod
10 levers
11 shift rod
12 lever gears
13 motor drive
14 signaling switches
15 Tulip contact
16 ring contact
17 contact bolts
18 connection
19 hole
20 light transmitters
21 , 22 light receiver
23 monitoring element
24 , 25 reflectors
26 light beam

Claims

1. Disconnect switch, in particular high or medium voltage switch, with at least one switching pin which can be moved back and forth in a housing ( 2 ) in an axial direction (V) and forms a first switch contact, and with at least one second switch contact which interacts with the switching pin ( 3 ) ( 15 ), characterized in that at least one light path or light barrier ( 20 , 21 , 22 ) monitoring the position of the switching pin ( 3 ) is provided in the housing ( 2 ).

2. Switch according to claim 1, characterized in that two light paths ( 20 , 21 , 22 ) are formed in the housing ( 2 ), of which a first monitors the state "ON" and a second monitors the state "OFF" of the switch.

3. Switch according to claim 2, characterized in that the first light path has a first receiver ( 21 ) to which the light of the light path occurs only in the "ON" state of the switch ( 1 ), and the second light path has a second light receiver ( 22 ) that light only hits when the switch ( 1 ) is in the "OFF" state.

4. Switch according to one of the preceding claims, characterized in that both light paths have a common light transmitter ( 20 ).

5. Switch according to one of the preceding claims, characterized in that the light paths each have a reflector ( 24 , 25 ).

6. Switch according to one of the preceding claims, characterized in that the reflector ( 24 ) of the second light path is arranged so that the light path ( 26 ) between the light transmitter ( 20 ) and the reflector ( 24 ) and / or between the reflector ( 24 ) and the receiver ( 22 ) is interrupted by the switching pin ( 3 ) when it moves out of the "OFF" position.

7. Switch according to one of the preceding claims, characterized in that the reflector ( 25 ) of the first light path on the switching pin ( 3 ) is provided such that light from this reflector ( 25 ) to the light receiver ( 21 ) of the first light path only reflects when the switch pin ( 3 ) is in the "ON" position.

8. Optical monitoring system for high or medium voltage switches, which has at least one switching pin which can be moved back and forth in a housing ( 2 ) in an axial direction (V) and forms a first switch contact, and at least one second switch contact which interacts with the switching pin ( 3 ). 15 ), characterized in that the monitoring system is formed by at least one light path or light barrier ( 20 , 21 , 22 ) which monitors the position of the switching pin ( 3 ) in the housing ( 2 ).

9. Monitoring system according to claim 8, characterized in that it has two light paths ( 20 , 21 , 22 ), a first of which monitors the "ON" state and a second monitors the "OFF" state of the switch.

10. Monitoring system according to claim 9, characterized in that the first light path has a first receiver ( 21 ) to which the light of the light path occurs only in the "ON" state of the switch ( 1 ), and the second light path has a second light receiver ( 22 ) that light only hits when the switch ( 1 ) is in the "OFF" state.

11. Monitoring system according to one of the preceding claims, characterized in that both light paths have a common light transmitter ( 20 ).

12. Monitoring system according to one of the preceding claims, characterized in that the light paths each have a reflector ( 24 , 25 ).

13. Monitoring system according to one of the preceding claims, characterized in that the reflector ( 24 ) of the second light path is arranged so that the light path ( 26 ) between the light transmitter ( 20 ) and the reflector ( 24 ) and / or between the reflector ( 24 ) and the receiver ( 22 ) is interrupted by the switching pin ( 3 ) when it moves out of the "OFF" position.

14. Monitoring system according to one of the preceding claims, characterized in that the reflector ( 25 ) of the first light path on the switching pin ( 3 ) is provided such that light from this reflector ( 25 ) to the light receiver ( 21 ) of the first light path only reflects when the switch pin ( 3 ) is in the "ON" position.