DE102010033195B3 - Method for monitoring a tap changer - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Stufenschalters mittels der „Fenstertechnik”. Zur Synchronisation wird der Drehmomentverlauf über die Zeit, der während einer Lastumschaltung ermittelt wird, differenziert. Nachfolgend wird das Minimum des differenzierten Drehmomentverlaufs ermittelt und als Zeitpunkt des Lastumschaltsprungs bewertet, der zur Synchronisation dient.The invention relates to a method for monitoring a tap changer using “window technology”. For synchronization, the torque curve is differentiated over the time that is determined during a load changeover. The minimum of the differentiated torque curve is then determined and evaluated as the point in time of the load changeover step, which is used for synchronization.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Stufenschalters, der zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Anzapfungen eines Stufentransformators dient.The invention relates to a method for monitoring a tap changer, which is used for uninterrupted switching between taps of a tapped transformer.

Ein solches Verfahren ist aus der DE 197 44 465 C1 bekannt, die den Oberbegriff des Anspruchs 1 der vorliegenden Erfindung bildet. Bei diesem bekannten Verfahren wird während der Betätigung des Stufenschalters das Drehmoment am Antriebsmotor erfasst, gleichzeitig erfolgt eine Positionserfassung der jeweils aktuellen Position des Stufenschalters. Anschließend erfolgt eine Speicherung der über die Zeit ermittelten Werte des Drehmomentverlaufs, wobei der Drehmomentverlauf in typische Zeitbereiche zerlegt wird, in denen jeweils ein separater Soll-/Ist-Wertvergleich vorgenommen wird.Such a method is from the DE 197 44 465 C1 known, which forms the preamble of claim 1 of the present invention. In this known method, the torque is detected on the drive motor during operation of the tap changer, at the same time there is a position detection of the current position of the tap changer. Subsequently, the values of the torque curve determined over time are stored, with the torque curve being broken down into typical time ranges, in each of which a separate setpoint / actual value comparison is made.

Beim bekannten Verfahren erfolgt also eine Zuordnung der entsprechenden Drehmomente über die Zeit, die wiederum mit dem bei der Lastumschaltung zurückgelegten Drehwinkel korrespondiert.In the known method, therefore, there is an assignment of the corresponding torques over time, which in turn corresponds to the angle of rotation traveled during the load switching.

Anschließend erfolgt eine Synchronisation mittels eines Synchronimpulses. Ein solcher Synchronimpuls wird zu Beginn eines besonders charakteristischen Funktionsablaufes während der Umschaltsequenz erzeugt. Besonders vorteilhaft kann beispielsweise die Auslösung des Kraftspeichers, die ihrerseits wiederum die sprungartige Betätigung des Lastumschalters auslöst, für die Erzeugung dieses Synchronimpulses verwendet werden.Subsequently, synchronization takes place by means of a synchronization pulse. Such a synchronization pulse is generated at the beginning of a particularly characteristic sequence of operations during the switching sequence. Particularly advantageous, for example, the triggering of the energy storage, which in turn triggers the sudden operation of the diverter switch, be used for the generation of this sync pulse.

Die EP 1884965 A1 beschreibt eine Überwachung eines Stufenschalters ebenfalls durch die Drehmomenterfassung und die Verfolgung des Drehmomentverlaufes sowie den Vergleich und die Auswertung mit vorab gespeicherten Grenzwerten. Dies geschieht an Hand der Bestimmung lokaler Maxima. Diese werden mit Hilfe einer Multiplikation zweier aufeinander folgender gefilterter und anschließend differenzierter Drehmomentwerte bestimmt. Dieses Verfahren arbeitet nicht mit der Unterteilung des Drehmomentes in einzelne Fenster und bedarf insofern auch nicht einer besonderen Synchronisation.The EP 1884965 A1 describes a monitoring of a tap changer also by the torque detection and the tracking of the torque curve as well as the comparison and the evaluation with pre-stored limits. This is done by determining local maxima. These are determined by means of a multiplication of two consecutive filtered and then differentiated torque values. This method does not work with the subdivision of the torque in individual windows and thus does not require any special synchronization.

Die DE 199 07 834 C1 beschreibt ein weiter entwickeltes Verfahren zur Drehmomenterfassung auf indirektem Wege durch die Messung der Wirkleistung, die der Antriebsmotor aufnimmt. Dabei werden mittels bekannter Messanordnungen, z. B. Strom- und Spannungswandler, Strom, Spannung und cosø am Antriebsmotor gemessen und daraus die Wirkleistung berechnet. An Hand der jeweiligen spezifischen Motorkennlinie kann dann das entsprechende Drehmoment berechnet werden. Bei diesem weiter entwickelten Verfahren wird durch eine Auswertung bereits erfolgter Schaltungen eine aktuelle Anpassung der Übertragungsfunktion erzielt.The DE 199 07 834 C1 describes a further developed method for torque detection in an indirect way by measuring the active power that the drive motor absorbs. In this case, by means of known measuring arrangements, for. B. current and voltage transformer, current, voltage and cosø measured on the drive motor and calculates the active power. The corresponding torque can then be calculated on the basis of the specific motor characteristic. In this further developed method, an actual adaptation of the transfer function is achieved by an evaluation of already completed circuits.

Die DE 197 46 574 C1 beschreibt im Detail die Einteilung des Drehmomentverlaufes während der Umschaltung in typische Zeitbereiche, d. h. „Fenster”. In jedem dieser „Fenster” wird ein einziger charakteristischer Wert gebildet, dieser mit einer Parameterdatei verglichen und ihm im Ergebnis eine Kennung zugeordnet. Nur diese Kennung wird weiter verarbeitet.The DE 197 46 574 C1 describes in detail the division of the torque curve during the switchover into typical time ranges, ie "windows". In each of these "windows" a single characteristic value is formed, this is compared with a parameter file and assigned an identifier in the result. Only this identifier will be processed further.

Um mit der sogenannten „Fenstertechnik” der bekannten Verfahren zu arbeiten, besteht demnach die Notwendigkeit der Kenntnis des Zeitpunktes des tatsächlichen Lastumschaltersprunges zur zeitlichen Synchronisation der Lage der einzelnen Fenster.In order to work with the so-called "windowing" of the known method, therefore, there is the need to know the time of the actual Lastumschaltersprunges for temporal synchronization of the position of the individual windows.

Eine Möglichkeit, den Lastumschaltersprung zu ermitteln, ist die Schaltüberwachung. Fällt diese aus oder ist keine Schaltüberwachung im Lastumschalter vorhanden, kann die „Fenstertechnik” nach dem bekannten Verfahren nicht verwendet werden.One way to determine the Lastumschaltersprung is the switching monitoring. If this fails or if there is no switching monitoring in the diverter switch, the "window technique" can not be used according to the known method.

Eine weitere bekannte Möglichkeit zur Erfassung des Lastumschaltersprunges sind Resolver, die eine Erfassung über den Weg vornehmen.Another known way to detect the Lastumschaltersprunges are resolvers that make a detection on the way.

Schließlich gibt es auch die Möglichkeit, die Selektion des Lastumschaltersprunges über eine Beschleunigungsmessung am Stufenschalterkopf vorzunehmen, da zum Zeitpunkt des Lastumschaltersprunges die maximale Beschleunigung während des gesamten Umschaltvorgangs auftritt.Finally, there is also the possibility of making the selection of the diverter switch jump via an acceleration measurement on the tap changer head, since at the time of the diverter switch jump the maximum acceleration occurs during the entire switching process.

Alle diese Möglichkeiten zur zuverlässigen Erfassung des Lastumschaltersprunges benötigen zusätzliche Bauteile, dies ist teuer, zudem besteht die Gefahr des Ausfallens, wie oben beschrieben.All of these options for reliable detection of the diverter switch jump require additional components, this is expensive, there is also the risk of failure, as described above.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das eine einfache Möglichkeit der Synchronisation durch eine elegante Erfassung des Lastumschaltersprunges ohne zusätzliche Bauteile gestattet.The object of the invention is to provide a method of the type mentioned that allows a simple way of synchronization by elegant detection of Lastumschaltersprunges without additional components.

Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Der Unteranspruch betrifft eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung.This object is achieved by an inventive method with the features of the first claim. The dependent claim relates to an advantageous development of the invention.

Die Erfindung geht von der allgemeinen Idee aus, die Selektion des Lastumschaltersprunges mittels Auswertung der Drehmomentflanke zum Zeitpunkt des Lastumschaltersprunges durch Differenziation des Drehmomentverlaufes zu erreichen. Dem liegt die Überlegung zu Grunde, dass der Lastumschaltersprung durch eine plötzliche Entspannung des Kraftspeichers und damit durch einen plötzlichen Drehmomentabfall am Motorantrieb geprägt ist, wobei sich nach der Differenziation des Drehmomentverlaufes zu diesem Zeitpunkt ein negatives Maximum bildet.The invention is based on the general idea to achieve the selection of the Lastumschaltersprunges by means of evaluation of the torque edge at the time of Lastumschaltersprunges by differentiation of the torque curve. This is based on the consideration that the Lastumschaltersprung by a sudden relaxation of the energy storage and thus by a sudden torque drop is marked on the motor drive, which forms a negative maximum after the differentiation of the torque curve at this time.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment.

Es zeigen:Show it:

1: Den schematischen Ablaufplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens 1 : The schematic flow chart of a method according to the invention

2: Den typischen Drehmomentverlauf, jeweils oben dargestellt, sowie die entsprechenden Verläufe nach der Differenzierung, jeweils darunter dargestellt, und zwar 2 : The typical torque curve, each shown above, and the corresponding gradients after differentiation, respectively shown below, namely

2a) Bei einer Umkehrschaltung eines Stufenschalters 2a) In a reversing circuit of a tap changer

2b) Bei einer Vorwählerschaltung eines Stufenschalters 2 B) In a preselection circuit of a tap changer

3: Einen Ausschnitt eines Weiterentwickelten Verfahrens im Rahmen der Erfindung 3 : A section of a further developed method within the scope of the invention

4: Wiederum einen typischen Drehmomentverlauf, hier bei einer Umkehrschaltung vor und nach der Differenzierung, sowie die nachfolgende Ermittlung des Zeitpunktes eines definierten Lastumschaltersprunges. 4 : Again, a typical torque curve, here in a reversing circuit before and after the differentiation, as well as the subsequent determination of the time of a defined Lastumschaltersprunges.

Zunächst soll das in 1 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit 2 beschrieben werden. Bei der Betätigung des Stufenschalters, d. h. der Einleitung einer Umschaltung von einer Wicklungsanzapfung auf eine andere, wird zunächst das Drehmoment am Antriebsmotor des Motorantriebes ermittelt. Dies kann, muss aber nicht, wie nach dem Stand der Technik bekannt, durch Ermittlung des Wirkstromes aus den gemessenen Effektivwerten von Strom und Spannung geschehen.At first this should be in 1 schematically illustrated inventive method in conjunction with 2 to be discribed. Upon actuation of the tap changer, ie the initiation of a changeover from one winding tap to another, the torque on the drive motor of the motor drive is first determined. This may or may not be done by determining the active current from the measured rms values of current and voltage, as known in the art.

Als nächstes erfolgt auf bekannte Weise die Positionserfassung des Stufenschalters.Next, in a known manner, the position detection of the tap changer.

Nachfolgend erfolgt eine Speicherung der über die Zeit ermittelten Werte des Drehmomentverlaufs. Wiederum nachfolgend erfolgt erfindungsgemäß eine Differenzierung des Drehmomentverlaufs und die Ermittlung des absoluten Minimums des Drehmomentverlaufs.Subsequently, the values of the torque curve determined over time are stored. Again, according to the invention, a differentiation of the torque curve and the determination of the absolute minimum of the torque curve.

Erfindungsgemäß erfolgt die Definition des Zeitpunktes des Lastumschaltersprunges als der Zeitpunkt t, an dem das Minimum des differenzieren Verlaufs auftritt. Damit ist der Synchronisationszeitpunkt ermittelt.According to the invention, the definition of the time of the diverter switch jump takes place as the time t at which the minimum of the differentiated course occurs. This determines the synchronization time.

Nachfolgend schließlich erfolgt – nach erfolgreicher Synchronisation – auf bekannte Weise die Zerlegung des Drehmomentverlaufes (nicht des differenzierten Drehmomentverlaufes!) in typische Zeitbereiche, d. h. „Fenster”.Subsequently, finally, after successful synchronization, the decomposition of the torque curve (not the differentiated torque curve!) Into typical time ranges, that is to say, in the known manner. H. "Window".

Schließlich wird der bekannte Soll-/Istwert-Vergleich in jedem Fenster vorgenommen.Finally, the known setpoint / actual value comparison is made in each window.

3 beschreibt ein weiterentwickeltes Verfahren; die modifizierten Verfahrensschritte sind durch eckige Klammern symbolisiert, die die entsprechenden Verfahrensschritte in 1, die dort ebenso geklammert sind, ersetzen. 3 describes an advanced process; the modified process steps are symbolized by square brackets, which describe the corresponding process steps in 1 , which are also stapled there, replace.

Das weiterentwickelte Verfahren geht von der Überlegung aus, dass das gefundene Minimum des differenzierten Drehmomentverlaufes am Motorantrieb erfasst wird, beispielsweise durch eine Strom- und Spannungsmessung am dortigen Antriebsmotor. Der Abstand des tatsächlichen Lastumschaltersprunges in Relation zum Abschaltzeitpunkt des Motorantriebes ist dabei abhängig vom Ausmitteln des Motorantriebes und vom Umkehrwert. Der Umkehrwert des Motorantriebes ist durch die Verbindung mit dem entsprechenden Stufenschalter definiert. Der Grad einer Verkupplung von Motorantrieb und Stufenschalter wird durch die Präzision der Montage vereinfacht. Aus diesem Grunde wird vorteilhafterweise zusätzlich dieser Versatz berücksichtigt und nicht das nach Differenzierung ermittelte Minimum selbst dem Lastumschaltersprung gleichgesetzt, sondern zusätzlich noch eine vorbestimmte Zahl von Messwerten dazugezählt.The advanced method is based on the consideration that the found minimum of the differentiated torque curve is detected at the motor drive, for example by a current and voltage measurement at the local drive motor. The distance of the actual Lastumschaltersprunges in relation to the switch-off of the motor drive is dependent on the averaging of the motor drive and the inverse value. The inverse of the motor drive is defined by the connection to the corresponding tap changer. The degree of coupling of motor drive and tap changer is simplified by the precision of the assembly. For this reason, this offset is advantageously additionally taken into account and not equalized to the minimum determined by differentiation even the Lastumschaltersprung, but additionally added a predetermined number of measurements.

In 4 ist dieser Ablauf nochmals dargestellt.In 4 this process is shown again.

Die Berechnung erfolgt dabei z. B. auf folgende Weise:

  • I. ein Schaltschritt = 7 Drehmomentmesswerte: Md1.1; Md1.2; Md1.3; Md1.4; Md1.5; Md1.6; Md1.7; Md2.1; Md2.2; ...; usw.
  • II. Differenzbildung: Md1.1–Md1,7, Md2.1–Md2.7, Md3.1–Md3,7, ...
  • III. Suche der minimalen Differenz
  • IV. Definition des Lastumschaltersprunges durch Bestimmung des Zeitpunktes von vier Messwerten nach dem Zeitpunkt des berechneten Minimums der Differenziation (der 8. Messwert ist wieder der erste Wert der folgenden Subtraktion, deshalb vier Messwerte zusätzlich zum Zeitpunkt des Minimum).
The calculation takes place z. In the following way:
  • I. one switching step = 7 torque measurement values : M d1.1 ; M d1.2 ; M d1.3 ; M d1.4 ; M d1.5 ; M d1.6 ; M d1.7 ; M d2.1 ; M d2.2 ; ...; etc.
  • II. Difference formation: M d1.1 -M d1.7 , M d2.1 -M d2.7 , M d3.1 -M d3.7 , ...
  • III. Search the minimum difference
  • IV. Definition of the diverter switch jump by determining the time of four measured values after the time of the calculated minimum of the differentiation (the 8th measured value is again the first value of the following subtraction, therefore four measured values in addition to the time of the minimum).

Hierbei wird demnach zum Zeitpunkt ta noch ein weiterer Zeitraum Δt addiert; der resultierende neue Zeitpunkt tb wird dann als Zeitpunkt des Lastumschaltersprunges gewertet.In this case, a further period .DELTA.t is added at time ta; the resulting new time tb is then counted as the time of the diverter switch jump.

Der zusätzliche Zeitraum Δt wird spezifisch festgelegt; er ist abhängig von der üblichen Zeit einer Lastumschaltung beim entsprechenden Stufenschalter und der Zahl der individuell gewählten Schaltschritte.The additional period Δt is specified specifically; it is dependent on the usual time of a load changeover at the corresponding tap changer and the number of individually selected switching steps.

Umfasst, wie oben dargestellt, beispielsweise ein Schaltschritt 7 Drehmomentmesswerte, wird der Zeitpunkt tb des Lastumschaltersprunges besonders vorteilhaft durch den Zeitpunkt von 4 Messwerten nach dem Zeitpunkt des tatsächlichen Minimums ta definiert. Da der 8. Messwert wieder der erste Messwert des nächsten Schaltschrittes ist, ergibt Δt = 4 Messwerte gerade die Hälfte der Dauer eines Schaltschrittes.As illustrated above, for example, a switching step 7 comprises torque measurement values, the time tb of the diverter switch jump is defined particularly advantageously by the time of 4 measured values after the instant of the actual minimum ta. Since the 8th measured value is again the first measured value of the next switching step, Δt = 4 measured values yields just half the duration of a switching step.

Claims (2)

Verfahren zur Überwachung eines Stufenschalters, wobei während der Betätigung des Stufenschalters das Drehmoment am Antriebsmotor erfasst wird, wobei gleichzeitig eine Positionserfassung der jeweils aktuellen Position des Stufenschalters erfolgt, wobei danach eine Speicherung der über die Zeit ermittelten Werte des Drehmomentverlaufs erfolgt, wobei nachfolgend eine Synchronisation durch einen Synchronimpuls erfolgt und wobei der Drehmomentverlauf in typische Zeitbereiche zerlegt wird, in denen jeweils ein separater Soll-/Ist-Wertvergleich vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Synchronimpulses der erfasste Drehmomentverlauf differenziert wird, dass nachfolgend das Minimum des differenzierten Drehmomentverlaufes ermittelt wird, und dass der Zeitpunkt (t) des ermittelten Minimums als Zeitpunkt des Lastumschaltersprunges gewertet wird und damit den Synchronimpuls bildet.A method for monitoring a tap changer, wherein during the operation of the tap changer, the torque is detected on the drive motor, at the same time a position detection of the current position of the tap changer takes place, wherein thereafter storing the values determined over time of the torque curve, followed by a synchronization by a synchronizing pulse occurs and wherein the torque curve is broken down into typical time ranges, in each of which a separate setpoint / actual value comparison is made, characterized in that the detected torque curve is differentiated for generating the synchronizing pulse, that subsequently the minimum of the differentiated torque curve is determined , and that the time (t) of the determined minimum is evaluated as the time of the diverter switch jump and thus forms the synchronizing pulse. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zeitpunkt des ermittelten Minimums (ta) noch ein Zeitabschnitt (Δt) einer bestimmten vorab festgelegten Zahl von Messwerten addiert wird und dass dieser neue Zeitpunkt (tb) als Zeitpunkt des Lastumschaltersprunges gewertet wird.Method according to claim 1, characterized, that at the time of the determined minimum (ta), a time interval (Δt) of a certain predetermined number of measured values is added and that this new time (tb) is taken as the time of the diverter switch jump.
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