Konzept<\/h2>\n\n\n\n
Im Prinzip funktionieren alle Spannungsabbilder \u2013 zumindest die, die mir bis jetzt untergekommen sind, alle nach dem gleichen Muster. Ich versuche folgend mal die Sache in drei Schritten auszudr\u00fccken:<\/p>\n\n\n\n
Schritt 1, Topologie und MCBs<\/h3>\n\n\n\n
Der Schaltzustand aller Abg\u00e4nge muss in gewissem Masse bekannt sein. Auch Abg\u00e4nge ohne VTs und Kupplungen in der Sammelschiene k\u00f6nnen Spannung auf den Sammelschienen-Abschnitt bringen. Auch die Zust\u00e4nde der MCBs der VTs m\u00fcssen einfliessen, gegeben Falls kann sogar die Spannung \u00fcberwacht werden. Der potentialfreie Schaltzustand eines Sammelschienen-Abschnitts ist gerade bei Synchro-Angelegenheiten wichtig zu kennen. Ohne diese Information w\u00e4re es schon schwieriger jemals Spannung auf die Schiene zu bekommen.<\/p>\n\n\n\n
Schritt 2, Priorisierung und Erstellung der Abbildspannung<\/h3>\n\n\n\n
Es muss konzeptionell entschieden werden welcher VT nun f\u00fcr das Sammelschienen-Abbild des entsprechenden Sammelschienen-Abschnittes verwendet wird. H\u00e4ufig kommen da mehrere in Frage. Da aber bei vielen Ger\u00e4ten, welche die Sammelschienen-Spannung haben wollen gerade mal einen VT-Eingang daf\u00fcr zu Verf\u00fcgung steht muss umgeschaltet werden. VT-Wicklungen sollten zu keinem Zeitpunkt parallel geschaltet sein. Sie sind relativ niederohmige Spannungsquellen, welche bei Parallelschaltung die vorgeschalteten MCBs nur so fliegen lassen. Auch wenn beispielsweise mit Sampled-Values gearbeitet wird, muss klar sein welcher VT nun f\u00fcr welchen Sammelschienen-Abschnitt die Spannung zur Verf\u00fcgung stellt. Bei der Feld zu Feld Methode kann so ein Sammelschienen-Abschnitt auch nur ganz kurz sein, nur bis zum n\u00e4chsten Feld oder \u00fcber das Ende der Sammelschiene zum Anfang hin reichen. <\/p>\n\n\n\n
Schritt 3, Verteilung der Abbildspannung<\/h3>\n\n\n\n
Die Spannung wird den entsprechenden kleinen schwarzen K\u00e4stchen zugef\u00fchrt. Dabei gilt es Schaltungstechnisch das gleiche zu beachten wie bei der Erstellung: Jedes der K\u00e4stchen bekommt eine Eindeutige Spannung es darf nie zu Parallelschaltungen der VTs kommen.<\/p>\n\n\n\n
Methoden<\/h2>\n\n\n\n
Nun zum Interessanten Teil, den Methoden mit denen Konzepte erstellt werden. Die Unterschiedlichen Methoden bieten erhebliche Vor- und Nachteile und somit ist nicht jede Methode f\u00fcr jede Schaltanlage die richtige. Als Schreiberling dieser Page kenne ich kaum alle Methoden und schon gar nicht alle Kombinationen und Varianten davon. Dennoch wage zu behaupten, dass unter den vorgestellten Methoden mit ihren Varianten das Meiste und G\u00e4ngigste gut abdecken l\u00e4sst.<\/p>\n\n\n\n
Die Namen der Methoden habe ich hiermit eingef\u00fchrt, da es zumindest in meinem Arbeitsumfeld keine richtigen Namen gibt. Meist beginnen S\u00e4tze mit \u201eSo wie es Hersteller xy immer gemacht hat\u201c oder \u201eSo wie in Anlage xy\u201c wenn von einer Methode gesprochen wird. H\u00e4ufig sind sich die Leute dann auch nicht mal so richtig im Klaren, was sie damit eigentlich genau meinen. Wird in der Konzeptphase einer Schaltanlage so geredet, wird auch so entschieden. Daraus folgt, dass je nach Geschmack und Gutd\u00fcnken sich f\u00fcr irgendein Konzept entschieden wird. Weiter geht es mit Xerox-Engineering und wenn zu irgendeinem Zeitpunkt irgendjemandem auff\u00e4llt, dass es so nicht geht, wird daran rumgew\u00fcrgt bis es dann passt. Einen Nachweis daf\u00fcr, dass das Umgesetzte in seiner Weise optimal gew\u00e4hlt wurde, danach fragt zu Gl\u00fcck keiner mehr -wenn es denn l\u00e4uft. Die richtige Planung l\u00e4uft vielmehr so ab, dass klar definiert sein muss was das Sammelschienen-Abbild alles k\u00f6nnen muss. Da zu diesem Zeitpunkt der topologische Aufbau der Anlage definiert ist und klar ist wof\u00fcr die Abg\u00e4nge verwendet werden, ist das einfach m\u00f6glich. Gem\u00e4ss einem Mix aus Kundenw\u00fcnschen und der der Komplexit\u00e4t der Schaltanlage ergeben sich nun die technischen Anforderungen. Es soll nun eine Methode gew\u00e4hlt werden, die mit kleinstem Aufwand das alles abdeckt. Sie ist logischerweise die passende Methode.<\/p>\n\n\n\n
Folgend werden mal die zwei h\u00e4ufigst anzutreffenden Methoden dargestellt und mit einer kleinen Fitzstiftcollage (ich verwende immer die radierbaren von Pilot<\/a>) in einander \u00fcbergeleitet.<\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n Als Grundlage dient eine dreifeldrige Anlage. Jedes Feld hat einen Sammelschienentrenner \/, einen Leistungsschalter X und einen VT mit einem MCB x.<\/p>\n\n\n\n Sekund\u00e4rseitig sieht die Stangmethode dazu nun wie folgt aus:<\/p>\n\n\n\n Die Bedingung f\u00fcr die Wechler lautet in diesem Fall pro Feld \/ * X * x oder mit anderen Worten: Wenn dass Feld zugeschaltet ist und der VT misst, dann schalte. Damit erhalten alle IEDs die Spannung vom zugeschalteten Feld auf den Strang mit Priorit\u00e4t von rechts nach links.<\/p>\n\n\n\n Vor den Eingang der IEDs wir ein Schliesser geschaltet f\u00fcr die Anwahl der jeweiligen Sammelschiene. Er schliesst mit dem Sammelschienentrenner. Da in unserem Besispiel nur eine Sammelschiene verwendet wird kann man ihn auch weglassen. <\/p>\n\n\n\n Man stelle sich nun eine Doppel-Sammelschiene vor: In jedem Feld erg\u00e4be sich ein weiterer Wechsler in einem weitern Strang. Aufgepasst mit den Schliessern f\u00fcr die Anwahl der Schiene: Nur einer der Schliesser darf zu sein da sonst zwei VTs parallel geschaltet werden! <\/strong>Es muss also eine Schaltung f\u00fcr die Priorisierung erstellt werden, was aber einfach ist.<\/p>\n\n\n\n Erweitert man die Anlage \u00fcber einen Kuppelschalter um zwei Felder, sieht das so aus:<\/p>\n\n\n\n Das Sammelschienen-Abbild in Strang-Methode folgendermassen:<\/p>\n\n\n\n Der Wechsler und der Schliesser f\u00fcr die Kupplung folgen deren Logik. In userem Fall eben einfach dem Kuppelschalter. Wird eine Doppel-Sammelschiene gekuppelt sieht das gleich aus. Sollen auf einen Punkt eines Sammelschien-Abschnitts gleichzeitig mehr als nur ein zweiter gekuppelt werden k\u00f6nnen, muss die Schaltung Priorisiert werden – der 2 VTs parallel wegen.<\/p>\n\n\n\n Da die Sache Schaltungstechnisch fast gleich aussieht wie die Strang-Methode sind sie \u00c4nderungen dazu nun in Rot <\/span>eingetragen.<\/p>\n\n\n\n Mit dieser Darstellung wird klar, wie \u00e4hnlich sich die Methoden eigentlich sind. Der Strang wird zum Ring und dadurch in der Kupplung der Schliesser zum Wechsler. Im Wesentlichen kann die Verteilung an die IEDs \u00fcberall im Ring sein und abgegriffen werden. Ich bevorzuge, wie oben eingemalt jeweils den Anschlusspunkt zum Nebenfeld, da bei der Zuschaltung am eignen Feld kein Ditch durch die Umschaltung entsteht.<\/p>\n\n\n\n Bei richtiger Veranschaulichung werden die grossen Unterschiede pl\u00f6tzlich ganz klein. Ein paar wesentliche Punkte gibt es aber zu beachten:<\/p>\n\n\n\n Wie gesagt bietet die von-Feld-zu-Feld-Methode die IEDs, egal wo im Ring, abzugreifen. So k\u00f6nnen beispielsweise die Ditches bei der Zuschaltung vermieden werden und treten beim Feld auf, welches schon zugeschaltet ist.<\/p>\n\n\n\n Wird nichts f\u00fcr die Selektivit\u00e4t getan und ein Kurzschluss tritt auf rasselt in der von-Feld-zu-Feld-Methode die ganze Kette durch und das Abbild ist verloren. Die Ringe im Fehlerfall mit MCBs zu trennen wird in vielen F\u00e4llen ebenfalls zu Massenausl\u00f6sungen f\u00fchren und ist nicht empfehlenswert. Eine Variante best\u00fcnde darin anstatt normal Hilfskontakte f\u00fcr die MCBs auch Tripkontakte zu verwenden und bei Trip das Sammelschien-Abbild nicht umzuschalten. Damit w\u00fcrde der Abschnitt eingegrenzt.<\/p>\n\n\n\n Bei der Strang-Methode hat man auch nicht mehr Gl\u00fcck, gerade wenn der Fehler in der Verteilung, dem Strang also an dem die IEDs h\u00e4ngen, auftritt. Ein wenig Abhilfe schafft da ein MCB, ein Z2 oder so, am Anfang der Verteilung des Sammelschienen-Abbildes, um wenigstens die gekoppelten Sammelschienen-Abschnitte zu retten.<\/p>\n\n\n\n Generell sind Verteilung guter Sammelschienen-Abbilder richtig beb\u00fcrdet. Mancher denkt sich jetzt vielleicht, es kommt die Leier mit den Wandlerklassen. Darum geht es aber nicht prim\u00e4r.<\/p>\n\n\n\n Die Kontakte der verbauten Sch\u00fctze m\u00fcssen einen Strom f\u00fchren um sicheren elektrischen Kontakt zu erstellen. Verwendet man nur das beste f\u00fcr diesen Zweck, und das will ich geraten haben, sind das bifurcated gold plated contacts f\u00fcr die so 5mA ideal sind (Datenblatt checken). Um 5mA \u00fcber die Kontakte fliessen zu lassen ergeben sich bei einer Spannung von 100V\/sqrt(3) 11.6kOhm. 10kOhm sind also die richtige Wahl. 10kOhm spendieren wir f\u00fcr 2 der Phasen 5kOhm der Dritten, damit die Sache sch\u00f6n asymmetrisch belastet ist und auch der vierte Kontakt f\u00fcr UN seine 5mA sieht. Moderne IEDs haben eine Eingangs-Impedanz von so 100kOhm aufw\u00e4rts, was in realistischen St\u00fcckzahlen zu vernachl\u00e4ssigen ist. Die Leistung am VT der mit 5kOhm beb\u00fcrdet ist betr\u00e4gt bei Nennspannung 0.67W was tipp topp ist. Die Gesammtleistung aller Widerst\u00e4nde betr\u00e4gt 1.34W. Die Leistung der Widerst\u00e4nde wird nun 5-fach \u00dcberdimensioniert. Es braucht Reserve falls die Betriebsspannung h\u00f6her ist oder man bedenke Asymmetrie im Netz. Die Leistung am Widerstand steigt ja bekanntlich im Quadrat zur Spannung. Ausserdem soll die Oberfl\u00e4che der Widerst\u00e4nde auch nicht an ihr Limit der zul\u00e4ssigen Temperatur gebracht werden. Nun wird alles in ein Geh\u00e4use gepackt, das 5W abf\u00fchren kann.<\/p>\n\n\n\n Der zweite Grund, und der ist genau so wichtig, warum die Verteilung des Sammelschienabbildes beb\u00fcrdet sein soll sind Einkopplungen auf die langen Bussleitungen. Mit 10kOhm wird eine gute Entst\u00f6rung erreicht.<\/p>\n\n\n\n Bei der Strang-Methode ist die Verteilung am Ende jedes Stranges. Es gibt also f\u00fcr jeden Sammelschienen-Abschnitt eine Beb\u00fcrdung. Bei einer Doppel-Sammelschiene mit L\u00e4ngstrennung und Querkupplung sind das vier. Sind alle Sammelschien-Abschnitte gekoppelt ergibt sich als Belastung f\u00fcr den VT der an der Reihe ist nun die 4-fache B\u00fcrde was im Beispiel oben 4*0.67W = 2.67W f\u00fcr die st\u00e4rkst belastete Phase ergibt… genug Reserve also. (VTs mit weniger als 5VA Nennb\u00fcrde sind mir noch nie untergekommen, gegen oben scheint es oftmals keine Grenze zu geben \ud83d\ude42 ) Was ich unterschlagen habe, vielleicht hat es einer gemerkt, sind die Kontakte zur Anwahl der Sammelschienen-Spannung auf das IED.<\/p>\n\n\n\n Problematisch kann die Sache mit der von-Feld-zu-Feld-Methode werden. Findet die Verteilung Feld zu Feld statt muss in jedem Feld auch beb\u00fcrdet werden. Bei einer Anlage mit 20 Feldern sind das dann mit obenstehendem Beispiel 20*0.67W=13.4VA. Daf\u00fcr k\u00f6nnen die Widerst\u00e4nde parallel zum IED geschaltet werden und auch die Kontakte f\u00fcr die Sammelschienen-Anwahl richtig belastet.<\/p>\n\n\n\n Sammelschienen-Abbilder d\u00fcrfen was kosten, jedoch nicht mehr als VTs auf der Sammelschiene. Wie bereits erl\u00e4utert sind St\u00f6rungen in nur schwer in der Griff zu bekommen. Aus meiner Erfahrung kann ich sagen, es gehen die meisten St\u00f6rungen von Wechselkontakten aus. Ich verwende nur zwangsgef\u00fchrte Wechsler was zuverl\u00e4ssig \u00dcberstr\u00f6me durch Parallelschaltung von VTs unterbindet. Auch f\u00fcr die Beb\u00fcrdung sollten nicht die billigsten Widerst\u00e4nde genommen werden, sondern die, denen man ansieht, dass sie keine Probleme machen.<\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n Die diesem Abschnitt wird eine Methodik vorgestellt welche sich eignet besonders gut bei Schaltanlagen mit Kuppelfeldern, die auf unterschiedlichste Weise Sammelschienen-Abschnitte verbinden k\u00f6nnen, eignet. In Folgendem werde ich durch ein Beispiel meines Berufslebens f\u00fchren bei dem vier Sammelschienen-Abschnitte in allen Varianten gekuppelt werden k\u00f6nnen. Die Abbild wurde nach der Strang-Methode konzipiert nat\u00fcrlich h\u00e4tte es auch in der von-Feld-zu-Feld-Methode umgesetzt werden k\u00f6nnen. Nat\u00fcrlich m\u00fcss die Logik nicht in einem IED umgesetzt werden sondern kann auch mit einem Schrank voller Relais implementiert sein. Jedoch sollte man sich dabei ausschliesslich auf die wichtigsten Kopplungsarten begrenzen und alles andere berieblich ausschliessen, da viele Relais oder Sch\u00fctze st\u00f6rungsanf\u00e4llig sind.<\/p>\n\n\n\n Die Schaltanlage unseres Beispiels hat zwei Sammelschienen mit einem mittigen Kuppelfeld, welches wie folgt aussieht:<\/p>\n\n\n Aus der Topologie der Kupplung folgen sechs M\u00f6glichkeiten der Spannungsfortplanzung an die Sammel-Abschnitte zu:<\/p>\n\n\n\n Damit man sich nicht alles durchdenken muss sind folgend alle Verbindungszust\u00e4nde der Einzelnen Sammelschienen-Abschnitte rot markiert:<\/p>\n\n\n\n Der mitf\u00fchlende Leser denkt sich jetzt vielleicht wie man darauf kommt. Die Antwort lautet: Ich pers\u00f6nlich bin kein Mensch der sich solche Topologien gerne grafisch vorstellt oder aufmalt. Die Ungewissheit dar\u00fcber eine Kombination vergessen zu haben w\u00e4re mir zu gross. Das oben Aufgezeigte ist das Resultat folgender Vorgehensweise:<\/p>\n\n\n\n Als erstes \u00dcberlege ich mir, mit wie vielen Schaltelementen ich es hier zu tun habe. Bei genauem Z\u00e4hlen komme ich auf sieben. Ein Schaltelement kann nun offen oder geschlossen sein f\u00fcr einen verwendbaren Zustand. Das sind zwei Zust\u00e4nde. Folglich widme ich die erste \u00dcberlegung der Frage ob ich eine Wahrheitstabelle mit 7^2=128 Zeilen malen kann. Es geht, hier ein paar Zeilen:<\/p>\n\n\n\n Die 1 bedeutet dabei, dass das Schalterelement geschossen ist, die 0 das es ge\u00f6ffnet ist.<\/p>\n\n\n\n Die Resultate entstehen daraus, dass f\u00fcr jede Zeile die topologischen Verbindungen zwischen den Schaltelementen \u00fcberlegt wird. 1 steht dabei f\u00fcr verbunden und 0 f\u00fcr getrennt.<\/p>\n\n\n\n Dabei entsteht folgende L\u00f6sungstabelle f\u00fcr unsere 6 m\u00f6glichen Verbindungen:<\/p>\n\n\n\nDie Strang-Methode<\/h3>\n\n\n\n
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Die von-Feld-zu-Feld-Methode<\/h3>\n\n\n\n
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Die grossen Unterschiede<\/h3>\n\n\n\n
Verteilung der Abbildspannung:<\/h4>\n\n\n\n
Selektivit\u00e4t <\/h4>\n\n\n\n
Beb\u00fcrdung<\/h4>\n\n\n\n
Material<\/h3>\n\n\n\n
Full featured Kuppelfeld – Methode f\u00fcr das Design<\/h3>\n\n\n\n
Topologie des Kuppelfeldes<\/h4>\n\n\n\n
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Zustand Nr.<\/td> QB11<\/td> QB21<\/td> QB1<\/td> QB2<\/td> QA1<\/td> QB10<\/td> QB20<\/td><\/tr> 61<\/td> 0<\/td> 1<\/td> 1<\/td> 1<\/td> 1<\/td> 0<\/td> 1<\/td><\/tr> 62<\/td> 0<\/td> 1<\/td> 1<\/td> 1<\/td> 1<\/td> 1<\/td> 0<\/td><\/tr> 63<\/td> 0<\/td> 1<\/td> 1<\/td> 1<\/td> 1<\/td> 1<\/td> 1<\/td><\/tr> 64<\/td> 1<\/td> 0<\/td> 0<\/td> 0<\/td> 0<\/td> 0<\/td> 0<\/td><\/tr> 65<\/td> 1<\/td> 0<\/td> 0<\/td> 0<\/td> 0<\/td> 0<\/td> 1<\/td><\/tr> 66<\/td> 1<\/td> 0<\/td> 0<\/td> 0<\/td> 0<\/td> 1<\/td> 0<\/td><\/tr> 67<\/td> 1<\/td> 0<\/td> 0<\/td> 0<\/td> 0<\/td> 1<\/td> 1<\/td><\/tr> 68<\/td> 1<\/td> 0<\/td> 0<\/td> 0<\/td> 1<\/td> 0<\/td> 0<\/td><\/tr> 69<\/td> 1<\/td> 0<\/td> 0<\/td> 0<\/td> 1<\/td> 0<\/td> 1<\/td><\/tr> 70<\/td> 1<\/td> 0<\/td> 0<\/td> 0<\/td> 1<\/td> 1<\/td> 0<\/td><\/tr> 71<\/td> 1<\/td> 0<\/td> 0<\/td> 0<\/td> 1<\/td> 1<\/td> 1<\/td><\/tr> 72<\/td> 1<\/td> 0<\/td> 0<\/td> 1<\/td> 0<\/td> 0<\/td> 0<\/td><\/tr> 73<\/td> 1<\/td> 0<\/td> 0<\/td> 1<\/td> 0<\/td> 0<\/td> 1<\/span><\/td><\/tr><\/tbody><\/table>
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