DD297733B5 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR DETERMINING THE OPERATING CONDITION OF STAGE SWITCHES OF TRANSFORMERS - Google Patents

Description

Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Bestimmung des Betriebszustandes von Stufenschaltwerken von Transformatoren. Sie ist in der Energieversorgung und im Transformatorenbau anwendbar und kann auch nachträglich an derartige Schaltwerke angebaut werden. Für den Betrieb desTransformators und zur Netzführung sind wesentliche Kenngrößen ableitbar.The invention relates to a circuit arrangement for determining the operating state of tap changers of transformers. It can be used in power supply and in transformer construction and can also be retrofitted to such derailleurs. Essential parameters can be derived for the operation of the transformer and for network control.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Zur Registrierung und Anzeige der Stellung des Stufenschaltwerkes von Transformatoren ist es bekannt, das Stufenschaltwerk mit einem gestuften Spannungsteiler mit fester Stufung zu koppeln. Dieser Spannungsteiler wird von einer Spannungs- oder Stromquelle (im weiteren Quelle genannt) gespeist. Die Ausgangsspannung des Spannungsteilers wird einem Drehspulmeßwerk zugeführt, welches auf die Daten des Spannungsteilers geeicht ist.For registration and display of the position of the stepping mechanism of transformers, it is known to couple the tap changer with a stepped voltage divider with fixed gradation. This voltage divider is powered by a voltage or current source (referred to below source). The output voltage of the voltage divider is fed to a Drehspulmeßwerk, which is calibrated to the data of the voltage divider.

Abweichungen im Teilerverhältnis, in der Höhe der Spannung der Quelle führen zu Abweichungen in der Anzeige. Eine eindeutige Zuordnung des Zeigerausschlages des Drehspulinstrumentes zur Stellung des SUifenschaltwerkes ist nicht immer gegeben. Störspannungen wirken sich voll auf die Anzeige der Stellung aus. Von besonderem Nachteil ist die Notwendigkeit der Kalibrierung des Anzeigeinstrumentes auf die Daten des Teilers, was in der Praxis zumeist nur am Einbauort des Transformators realisierbar ist. Eine nachträgliche Umrüstung auf ein anderes Instrument scheidet somit ebenso aus wie die nachträgliche Erweiterung der Anzeigeeinrichtungen, ganz zu schweigen von einer Einbindung der Überwachung in ein System mit automatischer Betriebsführung.Deviations in the divider ratio, in the amount of the voltage of the source lead to deviations in the display. A clear assignment of the pointer deflection of the rotary coil instrument to the position of the SUifenschaltwerkes is not always given. Interference voltages have a full effect on the display of the position. Of particular disadvantage is the need for calibration of the display instrument on the data of the divider, which in practice is usually feasible only at the installation of the transformer. Subsequent retrofitting to another instrument thus eliminates just as the subsequent expansion of the display devices, not to mention an integration of the monitoring in a system with automatic operation.

Von Interesse hinsichtlich der Lebensdauer des Schalters uno damit des Transformators und der Einleitung von Wartungszyklen ist die Dokumentierung der Häufigkeit der Strombelastung dsr einzelnen Schalterstufen zusammen mit dem Zeitpunkt des Schaltens. Auch hier ist mit den bekannten Verfahren keine automatische Registrierung und Auswertung möglich.Of interest in terms of the life of the switch and thus of the transformer and the initiation of maintenance cycles is the documentation of the frequency of the current load dsr individual switch stages together with the time of switching. Again, no automatic registration and evaluation is possible with the known methods.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, für den Betrieb, den notwendigen Wartungszyklus des Transformators und zur Netzführung wesentliche Kenngrößen abzuleiten. Diese sind z. B. Verringerung der Transformatorreserve, Einsparung von Investitionen, effektiverer Energietransport, bessere Beherrschung von Havariesituationen, Verringerung des personellen Aufwandes.The aim of the invention is to derive essential parameters for operation, the necessary maintenance cycle of the transformer and for network management. These are z. B. Reduction of transformer reserve, saving of investments, more efficient energy transport, better control of emergency situations, reduction of human resources.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, unabhängig von den Toleranzen d.esTcilers, der Quelle und der Daten des Instrumentes, sicher und unbeeinflußt von elektromagnetischen Störungen den Betriebszustand des Stufenschaltwerkes zu bestimmen. P'ο Lösung soll zugleich die Einbindung gewonnener Daten in ein automatisches Auswertesystem gewährleisten.The object of the invention is to determine the operating state of the multi-step controller, independently of the tolerances of the instrument, the source and the data of the instrument, safe and unaffected by electromagnetic interference. At the same time, the P'o solution should ensure the integration of acquired data into an automatic evaluation system.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß durch den Spannungsteiler, der im Stufenschaltwerk vorhanden ist, ein definierter Gleichstrom getrieben und die Ausgangsspannung des Teilers einem Analog-Digital-Umsetzer zugeführt wird. Der Spannungsteiler wird als Repräsentant für die Stellung des Schaltwerkes genutzt. Der Analog-Digital-Wandler bildet ausAccording to the invention, this object is achieved in that driven by the voltage divider, which is present in the stepping mechanism, a defined direct current and the output voltage of the divider is fed to an analog-to-digital converter. The voltage divider is used as a representative of the position of the rear derailleur. The analog-to-digital converter trains

der analogen Spannung ein Binärwort, welches einem Register zugeführt wird. Doe Register enthält eine Wertetabelle, die das Binärwort der Schaltorstellung zuordnet, wobei Toleranzbereicho in ο· η Tabellenbereich mit einbezogen sind. Die Ausgangsvariable dieses ersten Registers ist mithin eindeutig auf die aktuelle Schalterstellung bezogen und wird mittels einer Auswerteschaltung zur Registrierung und Anzeige gebracht. Zur Registriermg der Schalterstellung dient ein zweites Register und eine Zeitgeberschaltung, an die die Auswerteschaltung angeschlossen i.-t.the analog voltage is a binary word, which is fed to a register. The register contains a look-up table that maps the binary word to the switch view, with tolerance ranges included in ο · η table space. The output variable of this first register is therefore clearly related to the current switch position and is brought by means of an evaluation circuit for registration and display. For registering the switch position is a second register and a timer circuit to which the evaluation circuit connected i.-t.

Die Auswerteschaltung ist vorteilhafter Weise an einen zweiten Analog-Digital-Umsetzer angeschlossen, welcher mit einem Stromsensor verhunden ist. Mit dem Stromsensor, der je nach Erfordernis auch in vielfacher Ausführung angeordnet sein kann, werden die Eingangs- und/oder die Ausgangsströme des Trans'ormators erfaßt.The evaluation circuit is advantageously connected to a second analog-to-digital converter, which is connected to a current sensor. With the current sensor, which can be arranged as required in many embodiments, the input and / or output currents of the Trans'ormators are detected.

Wenn das Stufenschaltwerk seine Stellung ändert, so ändert sich auch die Stellung des Abgriffs. Der Teiler wird von einer Quelle gespeist, die hinsichtlich ihrer Daten nicht stabilisiert sein muß, da Instabilitäten aurch die im Register behaltene Wertetabelle ausgeglichen werden. In dem Register sind Wertepaare abgelegt, die, bezogen auf die Wertigkeit des Binärwortes am Ausgang des Analog-Digital-Umsetzers, eindeutig auf eine Stufenwahl des Schaltwerkes schließen lassen. Toleranzen und Störspannungsn werden durch die Toleranztabello ignoriert. Daneben wird mit der Zeitgeberschaltung der Auswerteschaltung diu aktuelle Zeit zugeführt. Ändert der Stufenschalter seine Stellung, so wird dem zweiten Register ein Datensatz übergeben, der den Schaltaugenblick, die zum Schaltaugenblick anliegenden Stromstärken und die Schalterstellung enthält. Der Inhalt, der ein Betriebstagebuch des Transformators ist, kann dann ausgewertet werden.When the step switch changes its position, the position of the tap also changes. The divider is fed by a source which need not be stabilized in terms of its data since instabilities are compensated by the look-up table maintained in the register. In the register value pairs are stored, which, based on the significance of the binary word at the output of the analog-to-digital converter, clearly conclude a step selection of the switching mechanism. Tolerances and interference voltages are ignored by the tolerance table. In addition, the timer circuit of the evaluation circuit diu current time is supplied. If the tap changer changes its position, then a data record is transmitted to the second register which contains the switching instant, the currents present at the moment of switching and the switch position. The content, which is an operating log of the transformer, can then be evaluated.

Ist an die Auswerteschaltung ein weiterer Sensor über einen weiteren Analog-Digital-Umsetzer angeschlossen, kann der Zustand des Kühlmediums im Stufenschaltwerk bestimmt werden.If a further sensor is connected to the evaluation circuit via another analog-to-digital converter, the state of the cooling medium in the stepping controller can be determined.

Mit einem Steuerausgang können über eine Datenübertragungsschaltung Signale abgegeben werden, die den Betriebszustand des Stufenschaltwerkes repräsentieren.With a control output signals can be delivered via a data transmission circuit, which represent the operating state of the multi-shift control.

Die erfindungsgemäße Lösung kann nachträglich an Stufenschaltwerke angebaut werden, da sie auch diesen Fall berücksichtigt.The solution according to the invention can be subsequently grown on tap changers, as it also takes this case into account.

Eine Auswerteschaltung kann die Daten mehrerer Schaltungen, jeweils bestehend aus Stufenschaltwerk, Spannungsteiler, Quelle, Analog-Digital-Wandler und Register, erfassen und verarbeiten.An evaluation circuit can acquire and process the data of a plurality of circuits, each consisting of a step-by-step converter, voltage divider, source, analog-to-digital converter and register.

AusführungsbeisplelAusführungsbeisplel

In den Zeichnungen zeigenIn the drawings show

Fig. 1: eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Bestimmung des Betriebszustandes von Stufenschaltwerken1 shows a circuit arrangement according to the invention for determining the operating state of multi-step switching devices

von Transformatoren und Fig. 2 u. 3: weitere Schaltungsanordnungen.of transformers and Fig. 2 u. 3: further circuit arrangements.

In einem Stufenschaltwerk 1 ist ein Spannungsteiler 2 vorhanden, der an eine Spannungsquelle 3.1 angeschlossen ist. Der Abgriff 4 ist herausgeführt und liegt an dem Eingang des Analog-Digital-Umsetzers 5, dem ein Register 6 nachgeschaltet ist. An den Ausgang des Registers 6 ist ein Datenbus 7 angeschlossen, dem eine Anzeigeschaltung 8 und eine Auswerteschaltung 9 mit einem Steuerausgang 10 zugeordnet sind. Außerdem ist an den Datenbus 7 eine Zeitgeberschaltung 12 und ein zweites Register 11 angeschlossen.In a tap changer 1, a voltage divider 2 is present, which is connected to a voltage source 3.1. The tap 4 is led out and is located at the input of the analog-to-digital converter 5, a register 6 is connected downstream. At the output of the register 6, a data bus 7 is connected to which a display circuit 8 and an evaluation circuit 9 are associated with a control output 10. In addition, a timer circuit 12 and a second register 11 is connected to the data bus 7.

Wenn das Stufenschaltwerk 1 seine Stellung ändert, so ändert sich auch die Stellung des Abgriffs 4. Der Teiler 2 wird von einer Spannungsquelle 3 gespeist, die hinsichtlich ihrer Daten nicht stabilisiert sein muß, da Instabilitäten durch die im Register 6 enthaltene Wertetabelle ausgeglichen werden. Somit ist die Spannung am Abgriff 4 ein Maß für das Teilerverhältnis und Repräsentant für dB Stellung der Schalter im Schaltwerk 1. Allerdings ist die Spannung mit den Toleranzen bc saftet, die durch die Toleranz der Widerstände der Last am Abgriff 4 und durch elektromagnetische Störer hervorgerufen wird. Diese Spannung wird mittels Analog-Digital-Umsetzer 5 digitalisiert. Die Wertigkeit des Binärwortes am Ausgang des Analog-Digital-Umsetzers entspricht der Spannung am Abgriff 4. In dem Register 6 sind Wertepaare abgelegt, die, bezogen auf die Wertigkeit des Binärwortes am Ausgang des Analog-Digital-Umsetzers 5, eindeutig auf eine Stufenwahl des Schaltwerkes 1 schließen lassen. Wenn z.B. die Spannung am Abgriff 4 für die Stellung „5" des Schaltwerkes 5,0V...5V...5,25V annehmen kann, was einem Binäiwort von #7 A. ..#7 F. ..#84 entsprechen würde, so wird am Ausgang des Registers dann stets auf einen Wert weisen, der einer „5" entspricht und -omit eine' Mg die Schalterstellung ausweist. Toleranzen und Störspannungen werden durch die Toleranztabelle ignoriert.When the step changer 1 changes its position, so does the position of the tap 4. The divider 2 is fed by a voltage source 3, which must not be stabilized in terms of their data, since instabilities are compensated by the value table contained in the register 6. Thus, the voltage on the tap 4 is a measure of the divider ratio and representative of dB position of the switches in the derailleur 1. However, the voltage is due to the tolerances bc caused by the tolerance of the resistances of the load on the tap 4 and by electromagnetic interferers , This voltage is digitized by means of analog-to-digital converter 5. The significance of the binary word at the output of the analog-to-digital converter corresponds to the voltage at tap 4. In the register 6 value pairs are stored, based on the significance of the binary word at the output of the analog-to-digital converter 5, clearly on a step selection of Close rear derailleur 1. If e.g. the voltage at tap 4 for the "5" position of the rear derailleur can be 5.0V ... 5V ... 5.25V, which would correspond to a binary word of # 7 A. .. # 7 F. .. # 84, then at the output of the register will always point to a value that corresponds to a "5" and thus identifies a 'Mg the switch position. Tolerances and interference voltages are ignored by the tolerance table.

Die Ausgangsgröße des Registers wird direkt zur Anzeige gebracht und der Auswerteschaltung 9 zugeführt, die Grenzbereiche der Schalterstellungen meldet und über einen Ausgang 10 einer weiteren Verarbeitung zuführt. Die Wirkung der Register wird im folgenden Ausführungsbeispiel erläutert.The output of the register is brought directly to the display and the evaluation circuit 9 is supplied, the limits of the switch positions reports and feeds via an output 10 to further processing. The effect of the registers will be explained in the following embodiment.

In oinem weiteren, in der Praxis sinnvollen Ausführungsbeispiel ist an den Datenbus 7 ein zweiter Analog-Digital-Umsetzer 13 angeschlossen, der seinerseits mit einem Stromsensor 14 verbunden ist.In another embodiment, which is useful in practice, a second analog-to-digital converter 13, which in turn is connected to a current sensor 14, is connected to the data bus 7.

Mit dem Stromsensor 14, der je nach Erfordernis auch in vielfacher Ausführung angeordnet sein kann, werden die Eingangs- und/oder die Ausgangsströme des Transformators erfaßt. Daneben wird mit der Zeitgeberschaltung 12 der Auswerteschaltung 9, die aktuelle Zeit (Sekunde, Minute, Stunde, Tag, Monat, Jahr) zugeführt. Ändert der Stufenschalter 1 nun seine Stellung, was letztlich einor Änderung des Ausgangsvariablen des ersten Registers 6 entspricht, so wird, organisiert durch die Auswerteschaltung 9 dem zweiten Register 11 ein Datensatz zugeführt, der den Schaltaugenblick, die zum Schaltaugenblick anliegenden Stromstärken und die Schalterstellung enthält. Dieses zweite Register ist ein EPROM oder ein EEROM, der die Daten nichtflüchtig speichert. Nach einer bestimmten Zeit, die von der Speichertiefe des zweiten Registers 11 bestimmt ist, wird der Speicher gewechselt. Der Inhalt, der ein Betriebstagebuch des Transformators ist, wird ausgewertet. Die Auswertsschaltung organisiert auch bei Ausfall der Hilfsenergie und Wiedereinschaltung die noch vorhandene Speichertiefe des zweiten Registers 11, und kann somit die nun wieder anfallenden Werte hinter die vor dem Hilfsenergieausfall gespeicherten Werte einlesen.With the current sensor 14, which can be arranged as required in many embodiments, the input and / or output currents of the transformer are detected. In addition, the timer circuit 12 of the evaluation circuit 9, the current time (second, minute, hour, day, month, year) supplied. If the tap changer 1 now changes its position, which ultimately corresponds to a change in the output variable of the first register 6, then a data record is sent to the second register 11, organized by the evaluation circuit 9, which contains the switching instant, the current strengths applied to the switching instant and the switch position. This second register is an EPROM or an EEROM which stores the data non-volatile. After a certain time, which is determined by the memory depth of the second register 11, the memory is changed. The content, which is an operating log of the transformer, is evaluated. The evaluation circuit also organizes the remaining memory depth of the second register 11 in the event of a power failure and reclosing, and thus can read in the values that now accumulate again after the values stored before the auxiliary power failure.

In einem dritten Ausführungsbeispiel ist an den Datenbus 7 zusätzlich ein weiterer Analog-Digital-Umsetzer 16 angeschlossen, der seinerseits mit einem Wasserstoffsensor 15 verbunden ist. Mit diesem Sensor wird der Zustend des Kühlmediums des Stufenschalterwerkes bestimmt und wie beschrieben im Register 11 zusätzlich erfaßt.In a third exemplary embodiment, a further analog-to-digital converter 16, which in turn is connected to a hydrogen sensor 15, is additionally connected to the data bus 7. With this sensor, the state of the cooling medium of the tap changer is determined and detected as described in the register 11 in addition.

Vorteile der Erfindung sind, daß unabhängig von den exakten Daten des Teilers, der Quelle und der Daten des Instrumentes, sicher und unbeeinflußt von elektromagnetischen Störungen die Stellung des Schalters im Schaltwerk angezeigt wird. Dadurch ist eine eindeutige Kennzeichnung der Schalterstellung möglich. Für den Betrieb des Transformators und zur Netzführung sind dadurch wesentliche Kenngrößen ableitbar. Die Lösung gewährleistet zugleich die Einbindung gewonnener Daten in ein automatisches Auswertesystem.Advantages of the invention are that regardless of the exact data of the divider, the source and the data of the instrument, safe and unaffected by electromagnetic interference, the position of the switch is displayed in the rear derailleur. As a result, a clear identification of the switch position is possible. For the operation of the transformer and the network management essential characteristics can be derived. The solution also ensures the integration of acquired data into an automatic evaluation system.

Die Verfügbarkeit des Transformators kann erhöht werden, wodurch Verringerung der Transformatorreserve, Einsparung von Investitionen bzw. ein effektiverer Energietransport möglich sind. Durch eine bessere Nutzung der dem Transformator innewohnenden Reserven hinsichtlich Überlastbarkeit und Kurzschlußfestigkeit können Havariesituationen besser beherrscht werden. Der personelle Aufwand kann durch Veri ingerung des Überwachungs- und Wartungsaufwandes gesenkt werden. Es ist auch möglich, sonst notwendige Abschaltungen zu vermeiden, wodurch Folgeschäden in der Volkswirtschaft vermieden werden.The availability of the transformer can be increased, thereby reducing the transformer reserve, saving investment or a more efficient energy transport are possible. Improved use of the transformer's inherent reserves in terms of overload and short-circuit strength makes it easier to manage emergency situations. The personnel expenditure can be lowered by Veri ingerung the monitoring and maintenance expenditure. It is also possible to avoid otherwise necessary shutdowns, thereby avoiding consequential damage in the economy.

Claims (4)

1. Schaltungsanordnung zur Bestimmung des Betriebszustandes von Stufenschaltwerken von Transformatoren mittels eines elektrischen Spannungsteilers, dessen Teilerfaktor als Repräsentant für die Stellung des Schaltwerkes dient, einer Quelle, die dem Spannungsteiler zugeordnet ist, oowio einem Analog-Digital-Umsetzer, gekennzeichnet dadurch, daß der Abgriff (4) des Spannungsteilers (2) an den Analog-Digital-Umsetzer (5) geschaltet ist, welcher über ein erstes Register (6), in dem Werte zur eindeutigen Zuordnung des Ausgangssignals vom Analog-Digital-Umsetzer (5), bezogen auf die Stellung des Stufenschaltwerkes, gespeichert sind, mit einer Auswerteschaltung (9) verbunden ist, die an ein zweites Register (11) und eine Zeitgeberschaltung (12) angeschlossen ist.1. Circuit arrangement for determining the operating state of tap changers of transformers by means of a voltage divider whose divider factor serves as a representative of the position of the switching mechanism, a source which is associated with the voltage divider, oowio an analog-to-digital converter, characterized in that the tap (4) of the voltage divider (2) to the analog-to-digital converter (5) is connected, which via a first register (6) in the values for the unique assignment of the output signal from the analog-to-digital converter (5), based on the position of the tap changer, are stored, connected to an evaluation circuit (9) which is connected to a second register (11) and a timer circuit (12). 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Auswerteschaltung (9) an einen zweiten Analog-Digital-Umsetzer (13) angeschlossen ist, welcher mit mindestens einem Strornsensor (14) verbunden ist.2. A circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the evaluation circuit (9) to a second analog-to-digital converter (13) is connected, which is connected to at least one current sensor (14). 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Auswerteschaltung an einen weiteren Analog-Digital-Umsetzer (16) angeschlossen ist, welcher mit mindestens einem Sensor (15) zur Analyse des Zustandes des Kühlmediums des Stufenschaltwerkes verbunden ist.3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the evaluation circuit to a further analog-to-digital converter (16) is connected, which is connected to at least one sensor (15) for analyzing the state of the cooling medium of the stepping mechanism. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Auswerteschaltung einen Steuerausgang (10) aufweist, der an eine Datenübertragungsschaltung angeschlossen ist.4. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the evaluation circuit has a control output (10) which is connected to a data transmission circuit.