EP2839490A1 - Method for monitoring an on-load tap changer - Google Patents

Method for monitoring an on-load tap changer

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EP2839490A1
EP2839490A1 EP13709921.4A EP13709921A EP2839490A1 EP 2839490 A1 EP2839490 A1 EP 2839490A1 EP 13709921 A EP13709921 A EP 13709921A EP 2839490 A1 EP2839490 A1 EP 2839490A1
Authority
EP
European Patent Office
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time
current
diverter switch
tap changer
synchronization
Prior art date
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Application number
EP13709921.4A
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German (de)
French (fr)
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EP2839490B1 (en
Inventor
Mario Schmeckebier
Alexander Winterer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Scheubeck GmbH and Co
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Reinhausen GmbH, Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG filed Critical Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Publication of EP2839490A1 publication Critical patent/EP2839490A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP2839490B1 publication Critical patent/EP2839490B1/en
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/14—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using tap transformers or tap changing inductors as final control devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H2009/0061—Monitoring tap change switching devices
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    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring a tap changer, which is used for uninterrupted switching between taps of a tapped transformer.
  • Tap changers have been used worldwide for many years to continuously switch between different winding taps of high-speed tap-changers.
  • Such tap changer according to the present invention consist of a selector for powerless selection of the respective winding tap of the
  • the jump-like switching also called Lastumschaltersprung, is usually carried out with the aid of a force accumulator, when its triggering a switching shaft is rotated quickly.
  • the diverter switch also usually has
  • the switching contacts serve for direct connection of the respective winding tap with the load dissipation, the
  • Resistor contacts for short-time wiring d. H. Bridging by means of one or more switching resistors.
  • Such a method is known from DE 197 44 465 C1, which forms the preamble of claim 1 of the present invention.
  • 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 respective current positions of
  • the triggering time of the energy accumulator which in turn triggers the sudden movement of the diverter switch used.
  • This triggering of the force accumulator as well as the subsequent diverter switch jump represent a typical, fast-running and thus easily detectable and a short time associated result at each actuation of the tap changer.
  • Evaluation window determined.
  • the detected torque curve is differentiated in a changeover, subsequently determined the minimum of the differentiated torque curve and the time of the thus determined minimum as the time of
  • Lastumschaltersprungs are not excluded. This results in a significant dispersion, which prevents reliable synchronization.
  • the object of the invention is to provide an advanced method for monitoring a tap changer, which allows a simple and reliable way to determine the triggering time of the energy storage and thus the Lastumschaltersprunges and thus allows reliable synchronization.
  • the general inventive idea is to change the load current, i. the current at the tap changer to use during a load switching for the determination of a synchronizing pulse.
  • this change in current is reproduced by means of a sliding effective value formation and subsequent differentiation of the effective value. Subsequently, the maximum value of the differentiated effective value of the current is determined; the time of its occurrence, i. of the maximum amount, is the time of Lastumschaltersprungs, ie the triggering time of the energy storage, assigned as and
  • Triggering time according to the so-called window technique, which is described in detail in DE 97 46 574 C1, determine the position of each Fester and thus conclusions about the function of the individual modules of the tap changer, such as preselector or Turns, fine selectors or diverter switch, which are operated sequentially with each load switching in a specific sequence.
  • a particular advantage of the invention is that from the continuous recording of the current load switching when the transformer is switched directly from the changing current can be determined during a switch and thus is independent of mechanical influences. Furthermore, it is advantageous that even with a manual operation of the tap changer, i. when cranking operation without electrically moving motor drive, the inventive method can be applied. This is not possible in the prior art.
  • Fig. 1 The schematic flowchart of a method according to the invention
  • Fig. 2 The typical current flow and the corresponding gradients after the
  • the position detection of the tap changer i. its relative position over time t during complete switching. From this it can be deduced in which current position the individual subassemblies, such as preselector, selector, and diverter switch, are within the total to be traversed
  • This position detection is particularly advantageous by means of a resolver, which allows continuous detection.
  • the torque of the tap changer associated drive motor is detected during the operation. This can be determined in a particularly simple manner, for example by detecting the rms value of the current and the voltage of the drive motor assigned to the tap changer, in order to determine the active power in a manner known per se in order to calculate the corresponding torque in turn. Subsequently, a storage of the values of the current I at the diverter switch determined over the time t takes place.
  • the effective value leff of the current I at the diverter switch is formed. This is done continuously.
  • Lastumschaltersprunges t LU ie the triggering time of the energy storage defined. This determines a unique synchronization time. The synchronization will be
  • Each window is defined by the period of operation of the preselector, the selector or the diverter switch, each of which is limited by two characteristic times, the "window" Timing start and end of the window: t 0 - 1,, ..., t syn -tn- Each of these windows is preceded by
  • Comparison method can be not only a deviation of the actual torque from the setpoint values and thus detect an error, but it can also be a occurring error of a particular module that has caused him to assign in order to draw conclusions about the function of the individual modules of the tap-changer, like
  • Load switching in a particular sequence are operated sequentially.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of the corresponding courses during a changeover. Shown is first the respective current I at the diverter switch, its upper limit l g . This current I is first subjected to RMS; the respective resulting effective value Ieff is shown greased. At one time, the diverter switch LU is actuated, the actual load switching begins. After a certain period of time then begins the actual electrical switching between the
  • the rms value of the current lef l is compared with the rms value of the current Ieff 2 after the time t 2 before the time t 2 . If the two effective values leffl and Ieff2 clearly differ, this is considered an indication of a proper load switching and the determined time t 2 is taken as the time of the diverter switch jump t L u and is used for synchronization. If this is not the case, it is assumed that no load switching may have taken place. This suggests possible network disturbances; in such a case, no synchronization takes place, since the underlying time t 2 in such a case is inaccurate and does not represent a time of load switching.
  • the time of a load changeover can thus be determined very accurately when the transformer is switched on; He is also independent of mechanical influences.
  • Another advantage of the method according to the invention is that it can also be used in manual cranking operation, ie without electrically moving motor drive.

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Abstract

The invention relates to a method for monitoring an on-load tap changer according to the known "windowing technique," wherein for synchronization, the current (I) on the diverter switch is continuously detected, the effective value (leff) is calculated, which in turn is differentiated. The corresponding point in time, at which the maximum or minimum of the differentiated value occurs, is evaluated to be the moment for the diverter switch leap (tLU), and produces the synchronization impulse.

Description

Verfahren zur Überwachung eines Stufenschalters  Method for monitoring a tap changer
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.
Stufenschalter sind seit vielen Jahren zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen von Stufentransformatoren in großer Anzahl weltweit im Einsatz. Derartige Stufenschalter im Sinne der vorliegenden Erfindung bestehen aus einem Wähler zur leistungslosen Anwahl der jeweiligen Wicklungsanzapfung des Tap changers have been used worldwide for many years to continuously switch between different winding taps of high-speed tap-changers. Such tap changer according to the present invention consist of a selector for powerless selection of the respective winding tap of the
Stuf e ntra n sf o rm ato rs , auf die umgeschaltet werden soll, und einem Lastumschalter zur eigentlichen Umschaltung von der beschalteten auf die neue, vorgewählte Stepped n atm rs to which to switch to, and a diverter switch to actually switch from the wired to the new, preselected one
Wicklungsanzapfung. Die sprungartige Umschaltung, auch Lastumschaltersprung genannt, erfolgt in der Regel unter Zuhilfenahme eines Kraftspeichers, bei dessen Auslösung eine Schaltwelle schnell gedreht wird. Der Lastumschalter weist zudem üblicherweise Winding tap. The jump-like switching, also called Lastumschaltersprung, is usually carried out with the aid of a force accumulator, when its triggering a switching shaft is rotated quickly. The diverter switch also usually has
Schaltkontakte und Widerstandskontakte auf. Die Schaltkontakte dienen dabei zur direkten Verbindung der jeweiligen Wicklungsanzapfung mit der Lastableitung, die Switch contacts and resistor contacts on. The switching contacts serve for direct connection of the respective winding tap with the load dissipation, the
Widerstandskontakte zur kurzzeitigen Beschaltung, d. h. Überbrückung mittels eines oder mehrerer Überschaltwiderstände. Ein solches Verfahren ist aus der DE 197 44 465 C1 bekannt, die den Oberbegriff des Anspruches 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 Positionen des Resistor contacts for short-time wiring, d. H. Bridging by means of one or more switching resistors. Such a method is known from DE 197 44 465 C1, 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 respective current positions of
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-/lst- Wertvergleich vorgenommen wird. Tap changer. Subsequently, the values of the torque curve determined over time are stored, the torque curve being broken down into typical time ranges, in each of which a separate desired / actual value comparison is carried out.
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, der beim Subsequently, a synchronization by means of a synchronization pulse, the at
Erreichen eines charakteristischen Zustandes bei der Lastumschaltung zu einem Achieving a characteristic state in the load switching to a
bestimmten, definierten Zeitpunkt erzeugt wird. Mit Hilfe der Synchronisation wird der Drehmomentverlauf normiert und anschließend in typische Zeitbereiche, die certain defined time is generated. With the help of synchronization, the torque curve is normalized and then into typical time periods, the
Überwachungsfenster, untergliedert, die bestimmten, schalterspezifischen Teilen der Umschaltsequenz entsprechen. Anschließend erfolgt ein Vergleich der Drehmomentwerte der einzelnen Überwachungsfenster mit vorab gespeicherten charakteristischen Sollwerten. Diese Aufteilung des Drehmomentverlaufes in einzelne Fenster ist bereits Gegenstand der genannten DE 197 44 465 C1. Für die beschriebene Synchronisation und damit die Watching windows, subdivided, the specific, switch specific parts of the Switch sequence correspond. This is followed by a comparison of the torque values of the individual monitoring windows with previously stored characteristic nominal values. This distribution of the torque curve in individual windows is already the subject of the aforementioned DE 197 44 465 C1. For the described synchronization and thus the
Erzeugung des Synchronimpulses wird beim geschilderten bekannten Verfahren Generation of the sync pulse is described in the known method
vorzugsweise der Auslösezeitpunkt des Kraftspeichers, der seinerseits wiederum die sprungartige Bewegung des Lastumschalters auslöst, verwendet. Diese Auslösung des Kraftspeichers wie auch der nachfolgende Lastumschaltersprung stellen ein typisches, schnell ablaufendes und damit leicht erfassbares und einem kurzen Zeitpunkt zugeordnetes Ergebnis bei jeder Betätigung des Stufenschalters dar. preferably the triggering time of the energy accumulator, which in turn triggers the sudden movement of the diverter switch used. This triggering of the force accumulator as well as the subsequent diverter switch jump represent a typical, fast-running and thus easily detectable and a short time associated result at each actuation of the tap changer.
Beim bekannten Verfahren ist es zur Überwachung eines Stufenschalters mittels der „Fenster-Technik" also erforderlich, den Auslösezeitpunkt des Kraftspeichers und damit den Lastumschaltersprung möglichst genau zu ermitteln, um daraus die erläuterte In the known method, it is therefore necessary to monitor a tap changer by means of the "window technique" to determine the triggering time of the energy accumulator and thus the Lastumschaltersprung as accurately as possible to the explained
Synchronisation ableiten zu können. Dazu dient üblicherweise eine bekannte Derive synchronization. This usually serves a known
Schaltüberwachung im Stufenschalter oder im zugeordneten Motorantrieb. Fällt jedoch diese Schaltüberwachung aus, ist keine Synchronisation mehr möglich. Weiterhin gibt es zahlreiche Stufenschalter, die von Haus aus nicht über eine Schaltüberwachung verfügen. Eine fehlende Synchronisation führt jedoch dazu, dass, bedingt durch  Switching monitoring in the tap-changer or in the assigned motor drive. However, if this switching monitoring fails, synchronization is no longer possible. Furthermore, there are numerous tap-changers, which do not have a switch monitoring system by default. However, a lack of synchronization leads to, due to
Temperaturschwankungen, unterschiedliche drehrichtungsabhängige Losmomente des Getriebezuges zwischen Motorantrieb und Stufenschalter und andere äußere Einflüsse, es zu falschen Drehmomentberechnungen, bezogen auf den jeweiligen Zeitpunkt bzw. das entsprechende Fenster, und als Folge davon zu falschen oder nicht gerechtfertigten  Temperature fluctuations, different rotational direction-dependent loose torques of the gear train between the motor drive and tap changer and other external influences, it to incorrect torque calculations, based on the respective time or the corresponding window, and as a result to wrong or unjustified
Warnmeldungen oder sogar zum Abschalten des Motorantriebes ohne tatsächlichen Fehler des Stufenschalters kommen kann. Warning messages or even to shut down the motor drive can come without actual error of the tap changer.
Aus der DE 10 2010 033 195 B3 ist weiterhin ein Verfahren bekannt, das den From DE 10 2010 033 195 B3 a method is also known, which the
Lastumschaltersprung über ein differenziertes Drehmoment in einem begrenzten Diverter switch across a differentiated torque in a limited
Auswertefenster ermittelt. Dabei wird der erfasste Drehmomentverlauf bei einer Umschaltung differenziert, nachfolgend das Minimum des differenzierten Drehmomentverlaufes ermittelt und der Zeitpunkt des auf diese Weise ermittelten Minimums als Zeitpunkt des Evaluation window determined. In this case, the detected torque curve is differentiated in a changeover, subsequently determined the minimum of the differentiated torque curve and the time of the thus determined minimum as the time of
Lastumschaltersprungs gewertet, der damit den Synchronimpuls bildet. Dieses weiterentwickelte Verfahren besitzt jedoch verschiedene Nachteile. Bei einigen Stufenschaltern reicht das (zu kurze) Zeitfenster vom Lastumschaltersprung bis zum Stillstand des Motorantriebes nicht aus, so dass die Position des Lastumschaltersprungs nicht sicher detektiert werden kann. Zusätzlich ist zu berücksichtigen, dass stark mit Oberwellen behaftete Versorgungsspannungen des Motorantriebes zu einem verrauschten Drehmomentverlauf führen, wodurch Fehlinterpretationen der Differentiation des Lastumschaltersprungs evaluated, which thus forms the sync pulse. However, this advanced method has several disadvantages. For some tap changers, the (too short) time frame ranges from the diverter switch jump to the Standstill of the motor drive is not sufficient, so that the position of the diverter switch jump can not be reliably detected. In addition, it must be taken into consideration that supply voltages of the motor drive, which are strongly affected by harmonics, lead to a noisy torque curve, which leads to misinterpretations of the differentiation of the motor drive
Drehmomentverlaufs und damit abweichend ermittelte Positionen des Torque curve and thus deviating determined positions of the
Lastumschaltersprungs nicht ausgeschlossen sind. Daraus ergibt sich eine erhebliche Streuung, die eine zuverlässige Synchronisation verhindert.  Lastumschaltersprungs are not excluded. This results in a significant dispersion, which prevents reliable synchronization.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein weiterentwickeltes Verfahren zur Überwachung eines Stufenschalters anzugeben, das auf einfache und zuverlässige Weise eine Ermittlung des Auslösezeitpunktes des Kraftspeichers und damit des Lastumschaltersprunges ermöglicht und damit eine zuverlässige Synchronisation gestattet. The object of the invention is to provide an advanced method for monitoring a tap changer, which allows a simple and reliable way to determine the triggering time of the energy storage and thus the Lastumschaltersprunges and thus allows reliable synchronization.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Überwachung eines Stufenschalters mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. This object is achieved by a method for monitoring a tap changer having the features of the first claim. The subclaims relate to particularly advantageous developments of the invention.
Die allgemeine erfinderische Idee besteht darin, die Änderung des Laststromes, d.h. des Stromes am Stufenschalter, während einer Lastumschaltung für die Ermittlung eines Synchronimpulses zu verwenden. Innerhalb einer Lastumschaltung ändert sich der The general inventive idea is to change the load current, i. the current at the tap changer to use during a load switching for the determination of a synchronizing pulse. Within a load switching the changes
Stufenschalterstrom, bedingt durch den kurzzeitigen elektrischen Kontakt an den beiden benachbarten Wicklungsanzapfungen des Transformators und der nachfolgenden vollzogenen Umschaltung auf die neue Wicklungsanzapfung, d.h. die nächste Stufe.  Tap changer current due to the momentary electrical contact on the two adjacent winding taps of the transformer and the subsequent completed switching to the new winding tapping, i. the next stage.
Erfindungsgemäß wird diese Stromänderung durch eine gleitende Effektivwertbildung und anschließende Differenzierung des Effektivwertes nachvollzogen. Anschließend wird der Maximalwert des differenzierten Effektivwertes des Stromes ermittelt; der Zeitpunkt seines Auftretens, d.h. des maximalen Betrages, wird dem Zeitpunkt des Lastumschaltersprungs, also dem Auslösezeitpunkt des Kraftspeichers, zugeordnet und als According to the invention, this change in current is reproduced by means of a sliding effective value formation and subsequent differentiation of the effective value. Subsequently, the maximum value of the differentiated effective value of the current is determined; the time of its occurrence, i. of the maximum amount, is the time of Lastumschaltersprungs, ie the triggering time of the energy storage, assigned as and
Synchronisationszeitpunkt für den Synchronimpuls herangezogen, um damit eine Synchronization time for the sync pulse used to order a
Normierung des Überwachungsverfahrens auf das vorab definierte, charakteristischeStandardization of the monitoring procedure to the pre-defined, characteristic
Ereignis, nämlich den Lastumschaltersprung, während der Umschaltung des Stufenschalters zu erreichen. Indem man damit erfindungsgemäß den Lastumschaltersprung als Event, namely the Lastumschaltersprung to reach during the changeover of the tap changer. By thus according to the invention the Lastumschaltersprung as
Synchronisationszeitpunkt definiert hat, kann man anschließend in Kenntnis seines If you have defined the synchronization time, you can then become aware of it
Auslösezeitpunktes nach der sogenannten Fenstertechnik, die detailliert in der DE 97 46 574 C1 beschrieben ist, die Lage der einzelnen Fester bestimmen und damit Rückschlüsse über die Funktion der einzelnen Baugruppen des Stufenschalters, wie Vorwähler bzw. Wender, Feinwähler oder Lastumschalter, treffen, die bei jeder Lastumschaltung in einer bestimmten Sequenz nacheinander betätigt werden. Triggering time according to the so-called window technique, which is described in detail in DE 97 46 574 C1, determine the position of each Fester and thus conclusions about the function of the individual modules of the tap changer, such as preselector or Turns, fine selectors or diverter switch, which are operated sequentially with each load switching in a specific sequence.
Besonders vorteilhaft ist es, um evtl. Netzstörungen zu kompensieren und It is particularly advantageous to compensate for any network disturbances and
Fehlsynchronisationen zu vermeiden, zusätzlich den Strom vor und nach dem ermittelten Maximum des differenzierten Effektivwertes zu betrachten. Sollte der Strom vor und nach der detektierten Lastumschaltung sich nicht unterscheiden, hat keine Lastumschaltung stattgefunden; vielmehr handelt es sich um eine Netzstörung. In diesem Fall wird der detektierte Wert verworfen und nicht zur Synchronisation verwendet. To avoid false synchronization, in addition to consider the current before and after the determined maximum of the differentiated RMS value. If the current does not differ before and after the detected load switching, no load switching has taken place; rather, it is a network failure. In this case, the detected value is discarded and not used for synchronization.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, eine Fehldetektion dadurch zu vermeiden, dass der Strom nur in einem engen zeitlichen Auswertefenster überwacht und sein Effektivwert differenziert wird, in dem der Lastumschaltersprung bei korrekter Funktionsweise des Stufenschalters zu erwarten ist. Furthermore, it may be advantageous to avoid a misdetection in that the current is monitored only in a narrow temporal evaluation window and its effective value is differentiated, in which the Lastumschaltersprung is to be expected in the correct operation of the tap changer.
Besonders vorteilhaft an der Erfindung ist, dass aus der fortlaufenden Aufzeichnung des Stromes eine Lastumschaltung bei eingeschaltetem Transformator direkt aus dem sich ändernden Strom bei einer Umschaltung ermittelt werden kann und damit unabhängig von mechanischen Einflüssen ist. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass auch bei einer manuellen Betätigung des Stufenschalters, d.h. bei Handkurbelbetrieb ohne elektrisch bewegten Motorantrieb, das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden kann. Dies ist beim Stand der Technik nicht möglich. A particular advantage of the invention is that from the continuous recording of the current load switching when the transformer is switched directly from the changing current can be determined during a switch and thus is independent of mechanical influences. Furthermore, it is advantageous that even with a manual operation of the tap changer, i. when cranking operation without electrically moving motor drive, the inventive method can be applied. This is not possible in the prior art.
Nachfolgend soll das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung eines Stufenschalters beispielhaft an Hand von Zeichnungen noch näher erläutert werden. Below, the inventive method for monitoring a tap changer example by means of drawings will be explained in more detail.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 : Den schematischen Ablaufplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens Fig. 1: The schematic flowchart of a method according to the invention
Fig. 2: Den typischen Stromverlauf sowie die entsprechenden Verläufe nach der Fig. 2: The typical current flow and the corresponding gradients after the
Differenzierung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bei einer Lastumschaltung des Stufenschalters Fig. 3: Eine vorteilhafte Weiterbildung des in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Differentiation according to the method according to the invention in a load switching of the tap changer Fig. 3: An advantageous development of the invention shown in Fig. 1
Verfahrens. In der nachfolgenden Beschreibung des Verfahrens zur Überwachung eines Stufenschalters werden im Wesentlichen die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte zur Ermittlung des Auslösezeitpunktes des Kraftspeichers im Detail erläutert. Die übrigen Verfahrensschritte sind zwar genannt, werden aber als dem hier einschlägigen Fachmann bekannt Process. In the following description of the method for monitoring a tap changer, the method steps according to the invention for determining the triggering time of the energy accumulator will be explained in detail. Although the remaining process steps are mentioned, they are known to those skilled in the art
vorausgesetzt, da sie bereits in den ebenfalls auf die Anmelderin zurückgehenden deutschen Patentschriften DE 19746 574 C1 , DE 197 44 465 C1 sowie der DE 10 2010 033 195 B3 im Detail erläutert wurden. In Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Verfahren schematisch dargestellt. Bei der Betätigung des Stufenschalters, d.h. der Einleitung einer Umschaltung von einer Wicklungsanzapfung auf eine benachbarte Andere, wird zunächst ein auftretender Strom I an einem provided that they have already been explained in detail in the German patent specifications DE 19746 574 C1, DE 197 44 465 C1 and DE 10 2010 033 195 B3, which are also based on the applicant. In Fig. 1, the inventive method is shown schematically. Upon actuation of the tap changer, i. the initiation of a switch from one winding tap to an adjacent other, an occurring current I is at a
Lastumschalter des Stufenschalters ermittelt. Dafür stehen im Stand der Technik Diverter switch of tap changer determined. This is in the art
verschiedene Mittel zu Verfügung. different means available.
Als nächstes erfolgt auf bekannte Weise die Positionserfassung des Stufenschalters, d.h. seine relative Stellung über die Zeit t während der kompletten Umschaltung. Daraus lässt sich ableiten, in welcher aktuellen Position sich gerade die einzelnen Baugruppen, wie Vorwähler, Wähler, und Lastumschalter innerhalb der insgesamt zu durchlaufenden Next, in a known manner, the position detection of the tap changer, i. its relative position over time t during complete switching. From this it can be deduced in which current position the individual subassemblies, such as preselector, selector, and diverter switch, are within the total to be traversed
Schaltsequenz befinden. Diese Positionserfassung erfolgt besonders vorteilhaft mittels eines Resolvers, der eine kontinuierliche Erfassung gestattet. Zudem wird das Drehmoment eines dem Stufenschalter zugehörigen Antriebsmotors während der Betätigung erfasst. Dies kann auf besonders einfache ermittelt werden, indem beispielsweise der Effektivwert des Stromes und der Spannung des dem Stufenschalter zugeordneten Antriebsmotors erfasst wird, um daraus auf an sich bekannte Weise die Wirkleistung zu ermitteln, um daraus wiederum das entsprechende Drehmoment zu errechnen. Nachfolgend erfolgt eine Speicherung der über die Zeit t ermittelten Werte des Stromes I am Lastumschalter. Switching sequence are located. This position detection is particularly advantageous by means of a resolver, which allows continuous detection. In addition, the torque of the tap changer associated drive motor is detected during the operation. This can be determined in a particularly simple manner, for example by detecting the rms value of the current and the voltage of the drive motor assigned to the tap changer, in order to determine the active power in a manner known per se in order to calculate the corresponding torque in turn. Subsequently, a storage of the values of the current I at the diverter switch determined over the time t takes place.
Wiederum nachfolgend erfolgt erfindungsgemäß eine Bildung des Effektivwertes leff des Stromes I am Lastumschalter. Dies erfolgt kontinuierlich. Again, according to the invention, the effective value leff of the current I at the diverter switch is formed. This is done continuously.
Nachfolgend wird der jeweilige Effektivwert leff des Stromes am Lastumschalter differenziert; es ergibt sich Wiederum nachfolgend wird das Maximum bzw. das Minimum des Subsequently, the respective effective value leff of the current at the diverter switch is differentiated; it follows again is the maximum or the minimum of
dt  dt
differenzierten Verlaufs -— gesucht und dem entsprechenden Zeitpunkt t2, an dem es differentiated course - searched and the appropriate time t 2 , where it
dt  dt
auftritt, zugeordnet. Die Begründung hierfür ist, dass, je nachdem, ob mit dem Lastumschaltersprung ein steigender oder ein sinkender Stromverlauf verbunden ist, sich im differenzierten Verlauf ein Maximum oder ein Minimum ergibt. Mit anderen Worten: Es wird erfindungsgemäß das (vorzeichenlose) Maximum des Betrags erfasst. Dieser Zeitpunkt des Auftretens des Maximums bzw. des Minimums t2 wird als Zeitpunkt des occurs, assigned. The reasoning for this is that, depending on whether with the Ladumschaltersprung an increasing or decreasing current profile is connected, resulting in the differentiated course, a maximum or a minimum. In other words, according to the invention, the (unsigned) maximum of the amount is detected. This time of occurrence of the maximum or the minimum t 2 is considered as the time of
Lastumschaltersprunges tLU, also dem Auslösezeitpunkt des Kraftspeichers, definiert. Damit ist ein eindeutiger Synchronisationszeitpunkt ermittelt. Die Synchronisation wird Lastumschaltersprunges t LU, ie the triggering time of the energy storage defined. This determines a unique synchronization time. The synchronization will be
vorgenommen. performed.
Im Anschluss daran erfolgt - nach erfolgreicher Synchronisation - auf bekannte Weise die Zerlegung des Drehmomentverlaufes des Antriebsmotors in typische Zeitbereiche, d.h. This is followed - after successful synchronization - in a known manner, the decomposition of the torque curve of the drive motor in typical time periods, i.
„Fenster". Dabei entspricht jedes Fenster einem charakteristischen Teil der jeweils ablaufenden Umschaltsequenz. Solche Fenster können z. B. den Zeitraum der Betätigung des Vorwählers, des Feinwählers oder auch des Lastumschalters umfassen. Jedes Fenster ist dabei jeweils durch zwei charakteristische Zeitpunkte begrenzt, die Beginn und Ende des Fensters zeitlich festlegen: t0— 1 , , ... , tsyn-tn- Jedes dieser Fenster wird mit vorab Each window is defined by the period of operation of the preselector, the selector or the diverter switch, each of which is limited by two characteristic times, the "window" Timing start and end of the window: t 0 - 1,, ..., t syn -tn- Each of these windows is preceded by
gespeicherten charakteristischen Sollwerten verglichen. Durch die selektive stored characteristic setpoints. By the selective
Vergleichsmethode lässt sich nicht nur ein Abweichen der Ist- von den Sollwerten des Drehmoments und damit ein Fehler detektieren, sondern es lässt sich damit auch ein auftretender Fehler einer bestimmten Baugruppe, die ihn verursacht hat, zuordnen, um damit Rückschlüsse über die Funktion der einzelnen Baugruppen des Stufenschalters, wie Comparison method can be not only a deviation of the actual torque from the setpoint values and thus detect an error, but it can also be a occurring error of a particular module that has caused him to assign in order to draw conclusions about the function of the individual modules of the tap-changer, like
Vorwähler bzw. Wender, Feinwähler oder Lastumschalter, zu treffen, die bei jeder Selection, or turn, fine or diverter, to be taken at each
Lastumschaltung in einer bestimmten Sequenz nacheinander betätigt werden. Load switching in a particular sequence are operated sequentially.
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung die entsprechenden Verläufe während einer Umschaltung. Gezeigt ist zunächst der jeweilige Strom I am Lastumschalter, weiterhin sein oberer Grenzwert lg. Dieser Strom I wird zunächst einer Effektivwertbildung unterzogen; der sich jeweils ergebende Effektivwert Ieff ist gefettet dargestellt. Zu einem Zeitpunkt wird der Lastumschalter LU betätigt, die eigentliche Lastumschaltung beginnt. Nach einer bestimmten Zeitspanne beginnt dann die eigentliche elektrische Umschaltung zwischen den Fig. 2 shows a schematic representation of the corresponding courses during a changeover. Shown is first the respective current I at the diverter switch, its upper limit l g . This current I is first subjected to RMS; the respective resulting effective value Ieff is shown greased. At one time, the diverter switch LU is actuated, the actual load switching begins. After a certain period of time then begins the actual electrical switching between the
Wicklungsanzapfungen. Es erfolgt, wie bereits erläutert, eine Differenzierung des Winding taps. It is, as already explained, a differentiation of
Effektivwertes Ebenfalls gefettet ist das Maximum dargestellt, dass sich während der dt  RMS value Also greased is the maximum shown that during the dt
Lastumschaltung kurzfristig ergibt.  Load switching results in the short term.
Hintergrund dabei ist, dass sich während der eigentlichen Lastumschaltung kurzfristig der Strom I am Stufenschalter und damit auch sein Effektivwert Ieff, bedingt durch den kurzzeitigen elektrischen Kontakt der Lastumschalterkontakte an zwei Background is that during the actual load switching briefly the current I at the tap changer and thus its effective value Ieff, due to the short-term electrical contact of the diverter switch contacts to two
Synchronisation ist. Es ist zu sehen, dass vor der eigentlichen Lastumschaltung der Effektivwert des Stromes !eff1 höher oder tiefer ist als der Effektivwert des Stromes Ieff2 nach der Lastumschaltung. Ob er höher oder tiefer ist, hängt davon ab, in welcher Richtung der Stufenschalter betätigt wird, d.h. ob eine Spannungserhöhung oder eine Spannungsreduzierung erfolgt. Dieser Effekt lässt sich sinnvoll für eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens nutzen, die in Fig. 3 dargestellt ist. Dabei ist zwischen den in Fig. 1 mit a und b bezeichneten Zeitpunkten des erfindungsgemäßen Verfahrensablaufes noch das in Fig. 3 gezeigte Teilverfahren eingefügt. Dabei wird der Effektivwert des Stromes lef l vor dem Zeitpunkt t2 mit dem Effektivwert des Stromes Ieff2 nach dem Zeitpunkt t2 verglichen. Wenn sich die beiden Effektivwerte leffl und Ieff2 deutlich voneinander unterscheiden, gilt das als Indiz für eine ordnungsgemäße Lastumschaltung und der ermittelte Zeitpunkt t2 wird als Zeitpunkt des Lastumschaltersprunges tLu angenommen und dient zur Synchronisation. Ist dies nicht der Fall, wird unterstellt, dass keine Lastumschaltung stattgefunden haben kann. Dies lässt auf evtl. Netzstörungen schließen; in einem solchen Fall erfolgt keine Synchronisation, da der zugrunde liegende Zeitpunkt t2 in einem solchen Fall unzutreffend ist und keinen Zeitpunkt einer Lastumschaltung abbildet. Synchronization is. It can be seen that, before the actual load switching, the rms value of the current! Eff1 is higher or lower than the rms value of the current Ieff2 after the load switching. Whether it is higher or lower depends on the direction in which the tap changer is actuated, ie whether a voltage increase or a voltage reduction takes place. This effect can be usefully used for a development of the method according to the invention, which is shown in FIG. In this case, the sub-method shown in Fig. 3 is inserted between the designated in Fig. 1 with a and b times of the process sequence according to the invention. In this case, the rms value of the current lef l is compared with the rms value of the current Ieff 2 after the time t 2 before the time t 2 . If the two effective values leffl and Ieff2 clearly differ, this is considered an indication of a proper load switching and the determined time t 2 is taken as the time of the diverter switch jump t L u and is used for synchronization. If this is not the case, it is assumed that no load switching may have taken place. This suggests possible network disturbances; in such a case, no synchronization takes place, since the underlying time t 2 in such a case is inaccurate and does not represent a time of load switching.
Ebenfalls ist es im Rahmen der Erfindung möglich, die Überwachung des Stromes I nur in einem zeitlichen (stufenschalterspezifischen) Auswertefenster vorzunehmen, in dem - bei ordnungsgemäßer Funktion des Stufenschaiters - der Lastumschaltersprung erwartet wird. It is also possible within the scope of the invention to carry out the monitoring of the current I only in a temporal (step-switch-specific) evaluation window in which - with proper functioning of the step changer - the diverter switch jump is expected.
Aus der fortlaufenden Ermittlung des Stromes I und der nachfolgenden erfindungsgemäßen Effektivwertbildung und Differenzierung kann somit der Zeitpunkt einer Lastumschaltung bei eingeschaltetem Transformator sehr genau ermittelte werden; er ist zudem unabhängig von mechanischen Einflüssen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass es auch bei Handkurbelbetrieb, d.h. ohne elektrisch bewegten Motorantrieb, anwendbar ist. From the continuous determination of the current I and the subsequent effective value formation and differentiation according to the invention, the time of a load changeover can thus be determined very accurately when the transformer is switched on; He is also independent of mechanical influences. Another advantage of the method according to the invention is that it can also be used in manual cranking operation, ie without electrically moving motor drive.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Überwachung eines Stufenschalters, 1. Method for monitoring a tap changer,
wobei während der Betätigung des Stufenschalters ein Drehmoment an einem Antriebsmotor erfasst wird, wherein a torque is detected on a drive motor during actuation of the tap changer,
wobei gleichzeitig eine Positionserfassung der jeweils aktuellen Position des Stufenschalters erfolgt, wherein at the same time a position detection of the current position of the tap changer takes place,
wobei danach eine Speicherung der über die Zeit ermittelten Werte des Drehmomentverlaufs erfolgt, after which a storage of the values of the torque curve determined over time takes place,
wobei nachfolgend eine Synchronisation durch einen Synchronimpuls erfolgt followed by synchronization by a sync pulse
und wobei der Drehmomentverlauf in typische Zeitbereiche zerlegt wird, in denen jeweils ein separater Sol st-Wertvergleich vorgenommen wird, and wherein the torque curve is decomposed into typical time ranges, in each of which a separate Sol st value comparison is made,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass ein auftretender Strom I an einem Lastumschalter kontinuierlich ermittelt wird, dass nachfolgend ebenfalls kontinuierlich der Effektivwert leff des Stromes I am that an occurring current I is determined continuously at a diverter switch, that subsequently also the rms value leff of the current I am continuously
Lastumschalter ermittelt wird, Diverter switch is detected,
dass nachfolgend der jeweilige Effektivwert leff des Stromes am Lastumschalter differenziert wird, derart, dass sich ergibt, that subsequently the respective effective value leff of the current at the diverter switch is differentiated such that it results that
dt  dt
dass wiederum nachfolgend das Maximum des Betrages des differenzierten Verlaufs that in turn below the maximum of the amount of the differentiated course
dt ermittelt und dem entsprechenden Zeitpunkt t2, an dem es auftritt, zugeordnet wird und dass der Zeitpunkt t2des Auftretens des Maximums des Betrages als Zeitpunkt des Lastumschaltersprunges tLU gewertet wird, um diesen als Synchronisationszeitpunkt für den Synchronimpuls heranzuziehen. dt is determined and the corresponding time t 2 , where it occurs, is assigned and that the time t 2 of the occurrence of the maximum of the amount is counted as the time of the diverter switch jump t LU to use this as synchronization timing for the sync pulse.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , 2. The method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass, nachdem das Maximum des differenzierten Verlaufs ermittelt und dem that after the maximum of the differentiated course is determined and the
dt  dt
entsprechenden Zeitpunkt t2, an dem es auftritt, zugeordnet wird, noch ein Vergleich des Effektivwertes des Stromes leffl vor dem Zeitpunkt t2 mit dem Effektivwert des Stromes leff 2 nach dem Zeitpunkt t2 erfolgt corresponding time t 2 , at which it occurs, is still a comparison of the effective value of the current leffl before the time t 2 with the effective value of the current leff 2 after the time t 2 occurs
und dass t2 nur dann als Zeitpunkt des Lastumschaltersprunges tLu angenommen wird und zur Synchronisation dient, wenn sich die beiden Effektivwerte leffl und leff 2 deutlich voneinander unterscheiden. and that t 2 is assumed to be the time of the diverter switch jump t L u and serves for synchronization only if the two rms values leffl and leff 2 clearly differ from one another.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , 3. The method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Ermittlung des Stromes I nur in einem stufenschalterspezifischen zeitlichen Auswertefenster vorgenommen wird, in dem der Lastumschaltersprung erwartet wird. that the determination of the current I is carried out only in a step-switch-specific time evaluation window in which the diverter switch jump is expected.
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