EP3963616A1 - Switch assembly and method for safely operating a switch assembly - Google Patents

Switch assembly and method for safely operating a switch assembly

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Publication number
EP3963616A1
EP3963616A1 EP20721216.8A EP20721216A EP3963616A1 EP 3963616 A1 EP3963616 A1 EP 3963616A1 EP 20721216 A EP20721216 A EP 20721216A EP 3963616 A1 EP3963616 A1 EP 3963616A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switch
protective circuit
unit
safety measure
arrangement according
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP20721216.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Eduard ZERR
Klaus IXMEIER
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 EP3963616A1 publication Critical patent/EP3963616A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/002—Monitoring or fail-safe circuits
    • H01H47/004—Monitoring or fail-safe circuits using plural redundant serial connected relay operated contacts in controlled circuit
    • H01H47/005—Safety control circuits therefor, e.g. chain of relays mutually monitoring each other
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
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    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
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    • H01H3/26—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using dynamo-electric motor
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    • H01H3/26—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using dynamo-electric motor
    • H01H2003/266—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using dynamo-electric motor having control circuits for motor operating switches, e.g. controlling the opening or closing speed of the contacts
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a switch arrangement with a switch and a drive system for the switch, an electrical operating means with a switch arrangement and a method for the safe operation of a switch arrangement.
  • switches for different tasks and with different requirements. To operate the respective switches, they must be driven by a drive system. These switches are, among other things, on-load tap-changers, diverter switches, selector switches, double-turners, reversers, preselectors, circuit-breakers, load switches or disconnectors.
  • On-load tap-changers are used, for example, for uninterrupted switching between different winding taps in electrical equipment, such as a power transformer or a controllable choke. In this way, for example, the transformation ratio of the transformer or the inductance of the choke can be changed. Double turners are used to reverse the polarity of windings while the power transformer is in operation.
  • the improved concept is based on the idea of detecting faults in a control unit, a motor and a power unit for driving a switch with a protective circuit and, if necessary, initiating a safety measure. Motor malfunctions are recorded indirectly via the power unit. In doing so, the protection circuit is in front Initiation of a switching process of the switch activated and deactivated after the switching process has been carried out successfully.
  • a switch arrangement with a switch and a drive system for the switch is specified.
  • the drive system has a motor for driving the switch, a protective circuit and a control device with a power section for supplying energy to the motor.
  • the control device also has a control unit for initiating a switching operation of the switch by controlling the power section.
  • the protective circuit is set up to detect a first error signal via a status contact in the event of a fault in the control unit and to detect a second error signal via a status contact of the power unit in the event of a fault in the power unit or the motor.
  • the protective circuit is set up to initiate a safety measure as a function of the first and the second error signal.
  • the control device in particular the control unit and / or the power section, is set up to activate the protective circuit before the switching process of the switch is initiated and to deactivate it after the switching process has been carried out successfully.
  • the switching process comprises a complete switchover of the switch, in the case of an on-load tap-changer, a complete switchover between two winding taps of an electrical equipment associated with the switch arrangement, such as a power transformer or a choke.
  • the switch of the switch arrangement is an on-load tap-changer or a selector or a preselector or a diverter switch or a turner or a double turner.
  • the switching process comprises part of the switching of the switch.
  • the switching process comprises a complete switchover of an on-load tap-changer, i.e. a complete switchover between two winding taps of an on-load tap-changer associated electrical equipment, such as a power transformer or a choke.
  • the switching process comprises part of the Switching the on-load tap-changer, for example a preselector circuit, a selector circuit or a load switch, or a respective part thereof.
  • the switching process can correspond to a critical part of the switchover, during which a fault in the motor or the power unit can have serious consequences, for example a step short circuit.
  • the protective circuit detects the error signals only in the activated state and / or only initiates the safety measure in the activated state.
  • the protective circuit is formed separately from the power section, the control unit and the motor.
  • parts of the protective circuit are comprised by the power section, the control unit and / or the motor.
  • the initiation of the safety measure comprises the output of a signal at an output of the protective circuit, for example short-circuiting two output contacts.
  • the switch can be assigned to an electrical device or can be installed on or in the electrical device.
  • the safety measure comprises a separation of the equipment from an energy network, for example by operating a circuit breaker. If the circuit breaker is not activated, it connects the equipment to the energy network.
  • the operational safety of the switch arrangement or the equipment can be increased.
  • a safety risk due to errors in movement-relevant components such as motor and power unit during critical switching operations is reduced. This is particularly advantageous for critical switching operations that can no longer or no longer be stopped safely once they have been initiated or for critical switching operations that cannot be stopped, since this would result in an impermissible state of the switch.
  • the contactor circuit is not activated, for example if the switch is in a safe or non-critical position or in a safe or non-critical state, the safety measure is not initiated, in particular the equipment is not disconnected from the energy network. The availability of the equipment is therefore guaranteed despite increased security.
  • the protective circuit is set up to initiate the safety measure only when the first error signal indicates a malfunction of the power unit (or the motor) and the second error signal indicates a malfunction of the control unit. It cannot be ruled out that further conditions must be met for the safety measure to be initiated.
  • the safety measure is only initiated if several, for example all, components of the switch arrangement fail or fail.
  • the switch arrangement is set up to respond to a malfunction or failure of a movement-relevant component by initiating a further safety measure.
  • the initiation of further safety measures can depend on specific conditions, such as a position of the switch.
  • the protective circuit is initially not necessarily relevant here. Only when several, in particular all, components indicate malfunctions, the protective circuit, if activated, initiates the safety measure.
  • the switch in particular on-load tap changer, comprises a storage device for storing mechanical energy, for example a spring energy storage device.
  • the storage device can be charged by the drive system via a drive shaft and, when the drive shaft reaches a certain position, can suddenly release the stored energy so that the load switch can take place within a very short time. This ensures that an initiated load transfer is always completed.
  • the drive system can be designed as a servo drive system, but this is not absolutely necessary.
  • the switching process can include a preselector circuit, for example.
  • the switch is designed as a directly driven on-load tap changer.
  • the drive system is designed as a servo drive system.
  • other suitable means for example the drive system, must be used to ensure that, for example, the load switchover is completed once it has been initiated.
  • the switching process includes load switching.
  • control unit is set up to activate the protective circuit before initiating the switching process and / or to deactivate it after the switching process has been carried out successfully.
  • the power unit is set up to activate the protective circuit before the switching process is initiated and / or to deactivate it after the switching process has been carried out successfully.
  • control unit is set up to activate the protective circuit before initiating the switching process and to deactivate the power unit after the switching process has been carried out successfully.
  • the power unit is set up to activate the protective circuit before initiating the switching process and to deactivate the control unit after the switching process has been carried out successfully.
  • the protective circuit has a bistable switching element, in particular a bistable relay.
  • the control device in particular the control unit, is set up to actuate the bistable switching element in order to activate and / or deactivate the protective circuit.
  • the control device in particular the power unit, is set up to actuate the bistable switching element in order to activate and / or deactivate the protective circuit.
  • the protective circuit has a series circuit which is connected to a first switch unit, a second switch unit and the bistable switching element.
  • the first switch unit is coupled to the status contact of the power section
  • the second switch unit is coupled to the status contact of the control unit.
  • the first switch unit has one or more switches connected in parallel, at least one of which must be closed, so that the protection circuit can initiate the safety measure.
  • the second switch unit has one or more switches connected in parallel, at least one of which must be closed so that the protective circuit can initiate the safety measure.
  • the first switch unit has one or more switches connected in parallel, each of which can be closed by a single power unit.
  • the drive system is designed as a servo drive system.
  • the power section comprises one or more converters, in particular servo converters, equivalent electronic, in particular fully electronic, units for drive machines.
  • the power unit comprises one converter per driven axle.
  • the on-load tap-changer is configured in a multi-phase manner, in particular for a multi-phase device.
  • the power unit has one converter per phase.
  • the power unit is designed as an electromechanical unit for drive machines.
  • the switch arrangement has a further movement-relevant component, in particular a further motor or a further power unit.
  • the protective circuit has a further switch unit which is connected in series with the first and second switch unit and is coupled to a status contact of the further movement-relevant component.
  • the further switch unit has one or more switches connected in parallel, at least one of which must be closed so that the protective circuit can initiate the safety measure.
  • an electrical operating means which comprises a switch arrangement according to the improved concept, for example a step switch arrangement.
  • the on-load tap changer of the tap changer arrangement is assigned to the electrical equipment or is installed on or in the electrical equipment.
  • the safety measure includes a separation of the equipment from an energy network.
  • the equipment arrangement comprises an electrical equipment according to the improved concept as well as a circuit breaker for separating the equipment from the energy network, the safety measure including an actuation of the circuit breaker.
  • a method for the safe operation of a switch arrangement comprises activating a protective circuit, initiating a switching process of the switch by activating the power section after the protective circuit has been activated, detecting a first error signal via a status contact of a motor of the drive system, detecting a second error signal via a status contact of a power unit of the drive system, initiating a safety measure as a function of the first and the second error signal and deactivating the protective circuit after the switching process has been carried out successfully.
  • a method for the safe operation of a tap changer arrangement comprises activating a protective circuit, initiating a switching process of the on-load tap-changer by activating the power section after the protective circuit has been activated, detecting a first error signal via a status contact of a motor of the drive system, detecting a second error signal via a status contact of a power unit of the drive system, initiating a safety measure as a function of the first and the second error signal and deactivating the protective circuit after the switching process has been carried out successfully.
  • Figure 1 is a schematic representation of an exemplary embodiment of a
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a protection circuit of an exemplary embodiment of a switch arrangement according to the improved concept
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a protective circuit of a further exemplary embodiment of a switch arrangement according to the improved concept.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a switch arrangement 2 according to the improved concept with a switch 17 and a drive system which is connected to the switch 17 via a drive shaft 16.
  • the drive system includes a motor 12 which can drive the drive shaft 16 via a motor shaft 13 and optionally via a gear 15.
  • a control device 1 of the servo drive system comprises a power section 11, which contains, for example, one or more converters, for the controlled or regulated supply of energy to the motor 12, as well as a control unit 10 for controlling the power section 1 1, for example via a bus 18.
  • the switch arrangement 2 can be connected to electrical equipment 19, for example a power transformer, or be installed in or on the operating means 19.
  • the switch arrangement can be designed to be single-phase or multi-phase.
  • the power unit 11 can contain a respective converter for each phase.
  • the switch arrangement also has a protective circuit 14 which is coupled to a status contact of the motor 12, to one or more status contacts of the power unit 11, in particular the converter of the power unit 11, and the control unit 10.
  • the switch arrangement 2, in particular the protective circuit 14, can, for example, be connected to a disconnection device 20, in particular a power switch or circuit breaker, which can disconnect the operating means 19 from an energy network 21.
  • the control unit 10 When the switch arrangement 2 is in operation, the control unit 10 initiates a switching operation of the switch 17, for example a switchover between two winding taps of the operating means 19 or part of the switchover.
  • the control unit 10 can, in particular if the switching process is a critical process, such as a load changeover or a preselector actuation of the switch 17, activate the protective circuit 14 before the switching process is initiated.
  • control device for example the power unit 11, can deactivate the protective circuit 14.
  • the protective circuit 14 recognizes this via respective error signals the status contacts or the respective error signals trigger the status contacts of the protective circuit and initiate a safety measure.
  • the protective circuit 14 can, for example, output an output signal which can lead to the actuation of the isolating device 20, for example by short-circuiting two output contacts of the protective circuit 14.
  • the protective circuit 14 does not initiate the safety measure.
  • the control unit 10 can initiate a safety measure as a function of a state or a position of the switch 17, for example actively triggering the isolating device 20.
  • the deactivation of the protective circuit 14 can then be omitted, for example.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a protective circuit 14 of an exemplary embodiment of a switch arrangement according to the improved concept, in particular as described with respect to FIG.
  • the protective circuit 14 contains a series connection of a bistable switching element 22, for example a bistable relay, a first switch unit 23, a second switch unit 24 and an output element 28, which can be implemented as a switch or relay, for example.
  • the series circuit is arranged between a supply voltage 29 and a reference voltage.
  • the bistable switching element 22 can be actuated by the control device 1. Before initiating the switching process, the control unit 10 can actuate the bistable switching element 22 in order to connect the series circuit to the supply voltage 29 and thus activate the protective circuit 14. Before the start of the switching process, both the first switch unit 23 and the second switch unit 24 are open.
  • the first switch unit 23 is closed. If, when the protective circuit 14 is activated, a fault occurs in the power section 11, in particular all of the converters in the power section 11, or in the motor 12, the second switch unit 24 is closed. If both switch units 23, 24 are closed, the output element 28 is connected to the supply voltage 29 and emits an output signal to initiate the safety measure, for example to the isolating device 20 in order to operate it.
  • the power section 11 can actuate the bistable switching element 22 to separate the series connection from the supply voltage 29 and thus deactivate the protective circuit 14.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a protective circuit 14 of a further exemplary embodiment of a switch arrangement according to the improved concept, in particular as described with respect to FIG.
  • the second switch unit 24 here has a plurality of switches 25, 26, 27 connected in parallel, each of which is assigned to a respective converter of the power section 11.
  • parallel switches 25, 26, 27 are shown in FIG. 3, each of which is assigned to one of three converters of the power section 11.
  • Each of the switches 25, 26, 27 is closed by the power unit 11 or the associated converter or motor if a fault or an error in the corresponding converter occurs during the switching process. As a result of the parallel connection, closing one of the switches 25, 26, 27 corresponds to closing the first switch unit 24.
  • the protective circuit 14 is constructed like that described with respect to FIG. Reference is therefore made to the relevant explanations.
  • the improved concept increases the operational reliability of the tap changer arrangement and resources increased.
  • the functionality of the protective circuit ensures that the system operates reliably and reliably, even if all components fail during a switching process.
  • This safety circuit is also characterized by the fact that it can be checked cyclically without a circuit breaker being triggered. In a safe position, i.e. with the protective circuit deactivated, a failure of all components has no effect on the circuit breaker tripping, which guarantees availability.

Landscapes

  • Keying Circuit Devices (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

The invention relates to a switch assembly comprising a switch (17) and a drive system for the switch (17), said drive system (2) containing: - a motor (12) for driving the switch (17); - a controller (1) with a power section (11) for supplying energy to the motor (12), and a control unit (10) for initiating a switching process of the switch (17) by actuating the power section (11); and - a protection circuit (14) which is designed to - detect a first fault signal via a status contact of the control unit (10) in the event of a disturbance of the control unit (10); - detect a second fault signal via a status contact of the power section (11) in the event of a disturbance of the power section (11); and - initiate a safety measure on the basis of the first and the second fault signal; wherein - the controller (1) is designed to activate the protection circuit (14) prior to initiating the switching process and deactivate the protection circuit after successfully carrying out the switching process.

Description

SCHALTERANORDNUNG UND VERFAHREN ZUM SICHEREN BETRIEB EINER SWITCH ARRANGEMENT AND PROCEDURE FOR SAFE OPERATION OF A
SCHALTERANORDNUNG SWITCH ARRANGEMENT
Die Erfindung betrifft eine Schalteranordnung mit einem Schalter und einem Antriebssystem für den Schalter, ein elektrisches Betriebsmittel mit einer Schalteranordnung und ein Verfahren zum sicheren Betrieb einer Schalteranordnung. The invention relates to a switch arrangement with a switch and a drive system for the switch, an electrical operating means with a switch arrangement and a method for the safe operation of a switch arrangement.
In Umspannwerken existiert eine Vielzahl an Schaltern für unterschiedliche Aufgaben und mit unterschiedlichen Anforderungen. Für die Betätigung der jeweiligen Schalter müssen diese über ein Antriebssystem angetrieben werden. Bei diesen Schaltern handelt es sich unter anderem um Laststufenschalter, Lastumschalter, Wähler, Doppelwender, Wender, Vorwähler, Leistungsschalter, Lastschalter oder Trennschalter. In substations there is a large number of switches for different tasks and with different requirements. To operate the respective switches, they must be driven by a drive system. These switches are, among other things, on-load tap-changers, diverter switches, selector switches, double-turners, reversers, preselectors, circuit-breakers, load switches or disconnectors.
So dienen Laststufenschalter beispielsweise zum unterbrechungsfreien Umschalten zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines elektrischen Betriebsmittels, wie etwa eines Leistungstransformators oder einer regelbaren Drossel. Dadurch können beispielsweise das Übersetzungsverhältnis des Transformators oder die Induktivität der Drossel verändert werden. Doppelwender dienen zum Umpolen von Wicklungen während des Leistungstransformatorbetriebs. On-load tap-changers are used, for example, for uninterrupted switching between different winding taps in electrical equipment, such as a power transformer or a controllable choke. In this way, for example, the transformation ratio of the transformer or the inductance of the choke can be changed. Double turners are used to reverse the polarity of windings while the power transformer is in operation.
All diese Schalter stellen eine hochgradig sicherheitsrelevante Komponente des elektrischen Betriebsmittels dar, weil die Umschaltung während das Betriebsmittel im Betrieb ist erfolgt und dementsprechend beispielsweise an ein Energienetz angeschlossen ist. Störungen beim Betrieb können in extremen Fällen gravierende technische und wirtschaftliche Folgen haben. All of these switches represent a highly safety-relevant component of the electrical equipment, because the switchover takes place while the equipment is in operation and is accordingly connected to an energy network, for example. In extreme cases, operational disruptions can have serious technical and economic consequences.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Konzept zum Antreiben eines Schalters, insbesondere Laststufenschalters, Lastumschalters, Wählers, Doppelwenders, Wenders, Vorwählers, anzugeben, durch welches die Sicherheit des Betriebs erhöht wird. It is therefore an object of the present invention to provide an improved concept for driving a switch, in particular on-load tap-changer, diverter switch, selector, double-reverser, reverser, preselector, by means of which the safety of the operation is increased.
Diese Aufgabe wird durch den jeweiligen Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This object is achieved by the respective subject matter of the independent claims. Further embodiments are the subject of the dependent claims.
Das verbesserte Konzept beruht auf der Idee, Störungen einer Steuereinheit, eines Motors und eines Leistungsteils zum Antreiben eines Schalters mit einem Schutzschaltkreis zu erfassen und gegebenenfalls eine Sicherheitsmaßnahme einzuleiten. Störungen des Motors werden dabei indirekt über das Leistungsteil erfasst. Dabei wird der Schutzschaltkreis vor Einleitung eines Schaltvorgangs des Schalters aktiviert und nach erfolgreicher Durchführung des Schaltvorgangs deaktiviert. The improved concept is based on the idea of detecting faults in a control unit, a motor and a power unit for driving a switch with a protective circuit and, if necessary, initiating a safety measure. Motor malfunctions are recorded indirectly via the power unit. In doing so, the protection circuit is in front Initiation of a switching process of the switch activated and deactivated after the switching process has been carried out successfully.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird eine Schalteranordnung mit einem Schalter und einem Antriebssystem für den Schalter angegeben. Das Antriebssystem weist einen Motor zum Antreiben des Schalters, einen Schutzschaltkreis und eine Steuervorrichtung mit einem Leistungsteil zur Energieversorgung des Motors auf. Die Steuervorrichtung weist außerdem eine Steuereinheit zum Einleiten eines Schaltvorgangs des Schalters durch Ansteuerung des Leistungsteils auf. Der Schutzschaltkreis ist dazu eingerichtet, im Falle einer Störung der Steuereinheit ein erstes Fehlersignal über einen Zustandskontakt zu erfassen und im Falle einer Störung des Leistungsteils oder des Motors ein zweites Fehlersignal über einen Zustandskontakt des Leistungsteils zu erfassen. Außerdem ist der Schutzschaltkreis dazu eingerichtet, abhängig von dem ersten und dem zweiten Fehlersignal eine Sicherheitsmaßnahme einzuleiten. Die Steuervorrichtung, insbesondere die Steuereinheit und/oder das Leistungsteil, ist dazu eingerichtet, den Schutzschaltkreis vor der Einleitung des Schaltvorgangs des Schalters zu aktivieren und nach erfolgreicher Durchführung des Schaltvorgangs zu deaktivieren. According to the improved concept, a switch arrangement with a switch and a drive system for the switch is specified. The drive system has a motor for driving the switch, a protective circuit and a control device with a power section for supplying energy to the motor. The control device also has a control unit for initiating a switching operation of the switch by controlling the power section. The protective circuit is set up to detect a first error signal via a status contact in the event of a fault in the control unit and to detect a second error signal via a status contact of the power unit in the event of a fault in the power unit or the motor. In addition, the protective circuit is set up to initiate a safety measure as a function of the first and the second error signal. The control device, in particular the control unit and / or the power section, is set up to activate the protective circuit before the switching process of the switch is initiated and to deactivate it after the switching process has been carried out successfully.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Schalteranordnungen umfasst der Schaltvorgang eine vollständige Umschaltung des Schalters, bei einem Laststufenschalter also eine vollständige Umschaltung zwischen zwei Wicklungsanzapfungen eines der Schalteranordnung zugeordneten elektrischen Betriebsmittels, wie einem Leistungstransformator oder einer Drossel. According to at least one embodiment of the switch arrangements, the switching process comprises a complete switchover of the switch, in the case of an on-load tap-changer, a complete switchover between two winding taps of an electrical equipment associated with the switch arrangement, such as a power transformer or a choke.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Schalter der Schalteranordnung ein Laststufenschalter oder ein Wähler oder ein Vorwähler oder ein Lastumschalter oder ein Wender oder ein Doppelwender. According to at least one embodiment, the switch of the switch arrangement is an on-load tap-changer or a selector or a preselector or a diverter switch or a turner or a double turner.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Schaltvorgang einen Teil der Umschaltung des Schalters. According to at least one embodiment, the switching process comprises part of the switching of the switch.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Schalteranordnungen umfasst der Schaltvorgang eine vollständige Umschaltung eines Laststufenschalters, also eine vollständige Umschaltung zwischen zwei Wicklungsanzapfungen eines Laststufenschalters zugeordneten elektrischen Betriebsmittels, wie einem Leistungstransformator oder einer Drossel. According to at least one embodiment of the switch arrangements, the switching process comprises a complete switchover of an on-load tap-changer, i.e. a complete switchover between two winding taps of an on-load tap-changer associated electrical equipment, such as a power transformer or a choke.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Schaltvorgang einen Teil der Um- Schaltung des Laststufenschalters, beispielsweise eine Vorwählerschaltung, eine Wählerschaltung oder eine Lastumschaltung oder einen jeweiligen Teil davon. According to at least one embodiment, the switching process comprises part of the Switching the on-load tap-changer, for example a preselector circuit, a selector circuit or a load switch, or a respective part thereof.
Allgemein kann der Schaltvorgang einem kritischen Teil der Umschaltung entsprechen, während dessen ein Fehler des Motors oder des Leistungsteils schwerwiegende Folgen, beispielsweise einen Stufenkurzschluss, haben kann. In general, the switching process can correspond to a critical part of the switchover, during which a fault in the motor or the power unit can have serious consequences, for example a step short circuit.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfasst der Schutzschaltkreis die Fehlersignale nur im aktivierten Zustand und/oder leitet die Sicherheitsmaßnahme nur im aktivierten Zustand ein. According to at least one embodiment, the protective circuit detects the error signals only in the activated state and / or only initiates the safety measure in the activated state.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Schutzschaltkreis separat von dem Leistungsteil, der Steuereinheit und dem Motor ausgebildet. According to at least one embodiment, the protective circuit is formed separately from the power section, the control unit and the motor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind Teile des Schutzschaltkreises von dem Leistungsteil, der Steuereinheit und/oder dem Motor umfasst. According to at least one embodiment, parts of the protective circuit are comprised by the power section, the control unit and / or the motor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Einleiten der Sicherheitsmaßnahme die Ausgabe eines Signals an einem Ausgang des Schutzschaltkreises, beispielsweise ein Kurzschließen zweier Ausgangskontakte. According to at least one embodiment, the initiation of the safety measure comprises the output of a signal at an output of the protective circuit, for example short-circuiting two output contacts.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform kann der Schalter einem elektrischen Betriebsmittel zugeordnet werden oder an oder in dem elektrischen Betriebsmittel verbaut werden. Die Sicherheitsmaßnahme umfasst eine Trennung des Betriebsmittels von einem Energienetz, beispielsweise durch Betätigung eines Leistungsschalters. Ist der Leistungsschalter nicht betätigt, verbindet er das Betriebsmittel mit dem Energienetz. According to at least one embodiment, the switch can be assigned to an electrical device or can be installed on or in the electrical device. The safety measure comprises a separation of the equipment from an energy network, for example by operating a circuit breaker. If the circuit breaker is not activated, it connects the equipment to the energy network.
Durch die Überwachung der Zustandskontakte, sowohl der Steuereinheit als auch des Leistungsteils (sowie des Motors, der mit dem Leistungsteil verbunden ist) und die entsprechende Einleitung der Sicherheitsmaßnahme durch den aktivierten Schutzschaltkreis kann die Betriebssicherheit der Schalteranordnung oder des Betriebsmittels erhöht werden. Ein Sicherheitsrisiko durch Fehler von bewegungsrelevanten Komponenten wie Motor und Leistungsteil während kritischer Schaltvorgänge wird reduziert. Dies ist insbesondere vorteilhaft für kritische Schaltvorgänge, die nicht mehr oder nicht mehr sicher gestoppt werden können, wenn sie einmal eingeleitet wurden oder für kritische Schaltvorgänge, die nicht gestoppt werden können, da dies in einem unzulässigen Zustand des Schalters resultieren würde. Ist der Schützschaltkreis nicht aktiviert, beispielsweise wenn sich der Schalter in einer sicheren oder unkritischen Position oder einem sicheren oder unkritischen Zustand befindet, wird die Sicherheitsmaßnahme nicht eingeleitet, insbesondere das Betriebsmittel nicht vom Energienetz getrennt. Daher bleibt die Verfügbarkeit des Betriebsmittels trotz erhöhter Sicherheit gewährleistet. By monitoring the status contacts, both of the control unit and the power section (as well as the motor that is connected to the power section) and the corresponding initiation of the safety measure by the activated protective circuit, the operational safety of the switch arrangement or the equipment can be increased. A safety risk due to errors in movement-relevant components such as motor and power unit during critical switching operations is reduced. This is particularly advantageous for critical switching operations that can no longer or no longer be stopped safely once they have been initiated or for critical switching operations that cannot be stopped, since this would result in an impermissible state of the switch. If the contactor circuit is not activated, for example if the switch is in a safe or non-critical position or in a safe or non-critical state, the safety measure is not initiated, in particular the equipment is not disconnected from the energy network. The availability of the equipment is therefore guaranteed despite increased security.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Schutzschaltkreis dazu eingerichtet, die Sicherheitsmaßnahme nur dann einzuleiten, wenn das erste Fehlersignal eine Störung des Leistungsteils (bzw. des Motors) anzeigt und das zweite Fehlersignal eine Störung der Steuereinheit anzeigt. Es ist nicht ausgeschlossen, dass weitere Bedingungen erfüllt sein müssen, damit die Sicherheitsmaßnahme eingeleitet wird. According to at least one embodiment, the protective circuit is set up to initiate the safety measure only when the first error signal indicates a malfunction of the power unit (or the motor) and the second error signal indicates a malfunction of the control unit. It cannot be ruled out that further conditions must be met for the safety measure to be initiated.
In solchen Ausführungsformen kommt es also erst beim Ausfall oder der Störung mehrerer, beispielsweise aller, Komponenten der Schalteranordnung zur Einleitung der Sicherheitsmaßnahme. In such embodiments, the safety measure is only initiated if several, for example all, components of the switch arrangement fail or fail.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Schalteranordnung dazu eingerichtet, auf eine Störung oder einen Ausfall einer bewegungsrelevanten Komponente durch Einleiten einer weiteren Sicherheitsmaßnahme zu reagieren. According to at least one embodiment, the switch arrangement is set up to respond to a malfunction or failure of a movement-relevant component by initiating a further safety measure.
In solchen Ausführungsformen kann beispielsweise die Einleitung der weiteren Sicherheitsmaßnahmen von spezifischen Bedingungen abhängen, wie etwa einer Position des Schalters. Der Schutzschaltkreis ist hier zunächst nicht zwingend relevant. Erst wenn mehrere, insbesondere alle, Komponenten Störungen anzeigen, leitet der Schutzschaltkreis, falls aktiviert, die Sicherheitsmaßnahme ein. In such embodiments, for example, the initiation of further safety measures can depend on specific conditions, such as a position of the switch. The protective circuit is initially not necessarily relevant here. Only when several, in particular all, components indicate malfunctions, the protective circuit, if activated, initiates the safety measure.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Schalter, insbesondere Laststufenschalter eine Speichervorrichtung zur Speicherung mechanischer Energie, beispielsweise einen Federenergiespeicher. Die Speichervorrichtung kann durch das Antriebssystem über eine Antriebswelle geladen werden und bei Erreichen einer bestimmten Position der Antriebswelle die gespeicherte Energie schlagartig abgeben, so dass die Lastumschaltung innerhalb kürzester Zeit erfolgen kann. Dadurch wird sichergestellt, dass eine eingeleitete Lastumschaltung immer zu Ende geführt wird. In solchen Ausführungsformen kann das Antriebssystem als Servoantriebssystem ausgebildet sein, dies ist aber nicht zwingend erforderlich. In solchen Ausführungsformen kann der Schaltvorgang beispielsweise eine Vorwählerschaltung enthalten. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Schalter als direkt angetriebener Laststufenschalter ausgestaltet. Das bedeutet, er weist keine Speichervorrichtung zur Speicherung mechanischer Energie auf und das Antriebssystem ist als Servoantriebssystem ausgestaltet. In solchen Ausführungsformen muss über andere geeignete Mittel, beispielsweise das Antriebssystem, sichergestellt werden, dass beispielsweise die Lastumschaltung zu Ende geführt wird, wenn sie einmal eingeleitet wurde. In solchen Ausführungsformen ist es besonders vorteilhaft, wenn der Schaltvorgang die Lastumschaltung enthält. According to at least one embodiment, the switch, in particular on-load tap changer, comprises a storage device for storing mechanical energy, for example a spring energy storage device. The storage device can be charged by the drive system via a drive shaft and, when the drive shaft reaches a certain position, can suddenly release the stored energy so that the load switch can take place within a very short time. This ensures that an initiated load transfer is always completed. In such embodiments, the drive system can be designed as a servo drive system, but this is not absolutely necessary. In such embodiments, the switching process can include a preselector circuit, for example. According to at least one embodiment, the switch is designed as a directly driven on-load tap changer. This means that it has no storage device for storing mechanical energy and the drive system is designed as a servo drive system. In such embodiments, other suitable means, for example the drive system, must be used to ensure that, for example, the load switchover is completed once it has been initiated. In such embodiments, it is particularly advantageous if the switching process includes load switching.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, den Schutzschaltkreis vor der Einleitung des Schaltvorgangs zu aktivieren und/oder nach erfolgreicher Durchführung des Schaltvorgangs zu deaktivieren. According to at least one embodiment, the control unit is set up to activate the protective circuit before initiating the switching process and / or to deactivate it after the switching process has been carried out successfully.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Leistungsteil dazu eingerichtet, den Schutzschaltkreis vor der Einleitung des Schaltvorgangs zu aktivieren und/oder nach erfolgreicher Durchführung des Schaltvorgangs zu deaktivieren. According to at least one embodiment, the power unit is set up to activate the protective circuit before the switching process is initiated and / or to deactivate it after the switching process has been carried out successfully.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, den Schutzschaltkreis vor der Einleitung des Schaltvorgangs zu aktivieren und das Leistungsteil nach erfolgreicher Durchführung des Schaltvorgangs zu deaktivieren. According to at least one embodiment, the control unit is set up to activate the protective circuit before initiating the switching process and to deactivate the power unit after the switching process has been carried out successfully.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Leistungsteil dazu eingerichtet, den Schutzschaltkreis vor der Einleitung des Schaltvorgangs zu aktivieren und die Steuereinheit nach erfolgreicher Durchführung des Schaltvorgangs zu deaktivieren. According to at least one embodiment, the power unit is set up to activate the protective circuit before initiating the switching process and to deactivate the control unit after the switching process has been carried out successfully.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Schutzschaltkreis ein bistabiles Schaltelement auf, insbesondere ein bistabiles Relais. Die Steuervorrichtung, insbesondere die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, das bistabile Schaltelement zu betätigen, um den Schutzschaltkreis zu aktivieren und/oder zu deaktivieren. Die Steuervorrichtung, insbesondere das Leistungsteil ist dazu eingerichtet, das bistabile Schaltelement zu betätigen, um den Schutzschaltkreis zu aktivieren und/ oder zu deaktivieren. According to at least one embodiment, the protective circuit has a bistable switching element, in particular a bistable relay. The control device, in particular the control unit, is set up to actuate the bistable switching element in order to activate and / or deactivate the protective circuit. The control device, in particular the power unit, is set up to actuate the bistable switching element in order to activate and / or deactivate the protective circuit.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Schutzschaltkreis eine Reihenschaltung die mit einer ersten Schaltereinheit, einer zweiten Schaltereinheit und dem bistabilen Schaltelement geschaltet sind. Die erste Schaltereinheit ist mit dem Zustandskontakt des Leistungsteils gekoppelt, die zweite Schaltereinheit ist mit dem Zustandskontakt der Steuereinheit gekoppelt. According to at least one embodiment, the protective circuit has a series circuit which is connected to a first switch unit, a second switch unit and the bistable switching element. The first switch unit is coupled to the status contact of the power section, the second switch unit is coupled to the status contact of the control unit.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die erste Schaltereinheit einen oder mehrere parallel geschaltete Schalter auf, von denen wenigstens einer geschlossen sein muss, damit der Schutzschaltkreis die Sicherheitsmaßnahme einleiten kann. According to at least one embodiment, the first switch unit has one or more switches connected in parallel, at least one of which must be closed, so that the protection circuit can initiate the safety measure.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die zweite Schaltereinheit einen oder mehrere parallel geschaltete Schalter auf, von denen wenigstens einer geschlossen sein muss, damit der Schutzschaltkreis die Sicherheitsmaßnahme einleiten kann. According to at least one embodiment, the second switch unit has one or more switches connected in parallel, at least one of which must be closed so that the protective circuit can initiate the safety measure.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die erste Schaltereinheit einen oder mehrere parallel geschaltete Schalter auf, die jeweils von einem einzelnen Leistungsteil geschlossen werden können. Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist das Antriebssystem als Servoantriebssystem ausgestaltet. Das Leistungsteil umfasst einen oder mehrere Umrichter, insbesondere Servoumrichter, äquivalente elektronische, insbesondere vollelektronische, Einheiten für Antriebsmaschinen. Insbesondere umfasst das Leistungsteil einen Umrichter pro angetriebener Achse. According to at least one embodiment, the first switch unit has one or more switches connected in parallel, each of which can be closed by a single power unit. According to at least one embodiment, the drive system is designed as a servo drive system. The power section comprises one or more converters, in particular servo converters, equivalent electronic, in particular fully electronic, units for drive machines. In particular, the power unit comprises one converter per driven axle.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist der Laststufenschalter mehrphasig ausgestaltet, insbesondere für ein mehrphasig ausgestaltetes Betriebsmittel. Das Leistungsteil weist einen Umrichter pro Phase auf. In accordance with at least one embodiment, the on-load tap-changer is configured in a multi-phase manner, in particular for a multi-phase device. The power unit has one converter per phase.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist das Leistungsteil als elektromechanische Einheit für Antriebsmaschinen ausgestaltet. According to at least one embodiment, the power unit is designed as an electromechanical unit for drive machines.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform weist die Schalteranordnung eine weitere bewegungsrelevante Komponente auf, insbesondere einen weiteren Motor oder ein weiteres Leistungsteil. Der Schutzschaltkreis weist eine weitere Schaltereinheit auf, die in Reihe zu der ersten und zweiten Schaltereinheit geschaltet ist und mit einem Zustandskontakt der weiteren bewegungsrelevanten Komponente gekoppelt ist. Die weitere Schaltereinheit weist einen oder mehrere parallel geschaltete Schalter auf, von denen wenigstens einer geschlossen sein muss, damit der Schutzschaltkreis die Sicherheitsmaßnahme einleiten kann. According to at least one embodiment, the switch arrangement has a further movement-relevant component, in particular a further motor or a further power unit. The protective circuit has a further switch unit which is connected in series with the first and second switch unit and is coupled to a status contact of the further movement-relevant component. The further switch unit has one or more switches connected in parallel, at least one of which must be closed so that the protective circuit can initiate the safety measure.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein elektrisches Betriebsmittel angegeben, welches eine Schalteranordnung gemäß dem verbesserten Konzept umfasst, beispielsweise eine Stufenschalteranordnung. Der Laststufenschalter der Stufenschalteranordnung ist dem elektrischen Betriebsmittel zugeordnet oder an oder in dem elektrischen Betriebsmittel verbaut. Die Sicherheitsmaßnahme umfasst eine Trennung des Betriebsmittels von einem Energienetz. According to the improved concept, an electrical operating means is also specified which comprises a switch arrangement according to the improved concept, for example a step switch arrangement. The on-load tap changer of the tap changer arrangement is assigned to the electrical equipment or is installed on or in the electrical equipment. The safety measure includes a separation of the equipment from an energy network.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch eine Betriebsmittelanordnung angegeben. Die Betriebsmittelanordnung umfasst ein elektrisches Betriebsmittel gemäß dem verbesserten Konzept sowie einen Leistungsschalter zur Trennung des Betriebsmittels von dem Energienetz, wobei die Sicherheitsmaßnahme eine Betätigung des Leistungsschalters beinhaltet. According to the improved concept, a resource arrangement is also specified. The equipment arrangement comprises an electrical equipment according to the improved concept as well as a circuit breaker for separating the equipment from the energy network, the safety measure including an actuation of the circuit breaker.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein Verfahren zum sicheren Betrieb einer Schalteranordnung angegeben. Das Verfahren umfasst ein Aktivieren eines Schutzschaltkreises, ein Einleiten eines Schaltvorgangs des Schalters durch Ansteuerung des Leistungsteils nachdem der Schutzschaltkreis aktiviert wurde, ein Erfassen eines erstes Fehlersignals über einen Zustandskontakt eines Motors des Antriebssystems, ein Erfassen eines zweiten Fehlersignals über einen Zustandskontakt eines Leistungsteils des Antriebssystems, ein Einleiten einer Sicherheitsmaßnahme abhängig von dem ersten und dem zweiten Fehlersignal und ein Deaktivieren des Schutzschaltkreises nach erfolgreicher Durchführung des Schaltvorgangs. According to the improved concept, a method for the safe operation of a switch arrangement is also specified. The method comprises activating a protective circuit, initiating a switching process of the switch by activating the power section after the protective circuit has been activated, detecting a first error signal via a status contact of a motor of the drive system, detecting a second error signal via a status contact of a power unit of the drive system, initiating a safety measure as a function of the first and the second error signal and deactivating the protective circuit after the switching process has been carried out successfully.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein Verfahren zum sicheren Betrieb einer Stufenschalteranordnung angegeben. Das Verfahren umfasst ein Aktivieren eines Schutzschaltkreises, ein Einleiten eines Schaltvorgangs des Laststufenschalters durch Ansteuerung des Leistungsteils nachdem der Schutzschaltkreis aktiviert wurde, ein Erfassen eines erstes Fehlersignals über einen Zustandskontakt eines Motors des Antriebssystems, ein Erfassen eines zweiten Fehlersignals über einen Zustandskontakt eines Leistungsteils des Antriebssystems, ein Einleiten einer Sicherheitsmaßnahme abhängig von dem ersten und dem zweiten Fehlersignal und ein Deaktivieren des Schutzschaltkreises nach erfolgreicher Durchführung des Schaltvorgangs. According to the improved concept, a method for the safe operation of a tap changer arrangement is also specified. The method comprises activating a protective circuit, initiating a switching process of the on-load tap-changer by activating the power section after the protective circuit has been activated, detecting a first error signal via a status contact of a motor of the drive system, detecting a second error signal via a status contact of a power unit of the drive system, initiating a safety measure as a function of the first and the second error signal and deactivating the protective circuit after the switching process has been carried out successfully.
Weitere Ausgestaltungsformen und Implementierungen des Verfahrens, des Betriebsmittels und der Betriebsmittelanordnung ergeben sich unmittelbar aus den verschiedenen Ausgestaltungsformen der Schalteranordnung und umgekehrt. Further configurations and implementations of the method, the equipment and the equipment arrangement result directly from the various embodiments of the switch arrangement and vice versa.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen unter Bezug auf die Zeichnungen im Detail erklärt. Komponenten, die identisch oder funktionell identisch sind oder einen identischen Effekt haben, können mit identischen Bezugszeichen versehen sein. Identische Komponenten oder Komponenten mit identischer Funktion sind unter Umständen nur bezüglich der Figur erklärt, in der sie zuerst erscheinen. Die Erklärung wird nicht notwendigerweise in den darauffolgenden Figuren wiederholt. Es zeigen In the following, the invention is explained in detail on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawings. Components that are identical or functionally identical or have an identical effect can be provided with identical reference symbols. Identical components or components with identical functions may only be explained with reference to the figure in which they first appear. The explanation is not necessarily repeated in the following figures. Show it
Figur 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer Figure 1 is a schematic representation of an exemplary embodiment of a
Schalteranordnung nach dem verbesserten Konzept; Switch arrangement according to the improved concept;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Schutzschaltkreises einer beispielhaften Ausführungsform einer Schalteranordnung nach dem verbesserten Konzept; und FIG. 2 shows a schematic representation of a protection circuit of an exemplary embodiment of a switch arrangement according to the improved concept; and
Figur 3 eine schematische Darstellung eines Schutzschaltkreises einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Schalteranordnung nach dem verbesserten Konzept. FIG. 3 shows a schematic representation of a protective circuit of a further exemplary embodiment of a switch arrangement according to the improved concept.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer Schalteranordnung 2 nach dem verbesserten Konzept mit einem Schalter 17 und einem Antriebssystem, welches über eine Antriebswelle 16 mit dem Schalter 17 verbunden ist. Das Antriebssystem beinhaltet einen Motor 12, welcher über eine Motorwelle 13 und optional über ein Getriebe 15 die Antriebswelle 16 antreiben kann. Eine Steuervorrichtung 1 des Servoantriebssystems umfasst ein Leistungsteil 11 , welches beispielsweise einen oder mehrere Umrichter enthält, zur gesteuerten oder geregelten Energieversorgung des Motors 12 sowie eine Steuereinheit 10 zur Ansteuerung des Leistungsteils 1 1 , beispielsweise über einen Bus 18. Die Schalteranordnung 2 kann einem elektrischen Betriebsmittel 19, etwa einem Leistungstransformator, zugeordnet sein oder in beziehungsweise an dem Betriebsmittel 19 verbaut sein. FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a switch arrangement 2 according to the improved concept with a switch 17 and a drive system which is connected to the switch 17 via a drive shaft 16. The drive system includes a motor 12 which can drive the drive shaft 16 via a motor shaft 13 and optionally via a gear 15. A control device 1 of the servo drive system comprises a power section 11, which contains, for example, one or more converters, for the controlled or regulated supply of energy to the motor 12, as well as a control unit 10 for controlling the power section 1 1, for example via a bus 18. The switch arrangement 2 can be connected to electrical equipment 19, for example a power transformer, or be installed in or on the operating means 19.
Insbesondere kann die Schalteranordnung einphasig oder mehrphasig ausgelegt sein. Das Leistungsteil 1 1 kann einen jeweiligen Umrichter für jede Phase enthalten. In particular, the switch arrangement can be designed to be single-phase or multi-phase. The power unit 11 can contain a respective converter for each phase.
Die Schalteranordnung weist außerdem einen Schutzschaltkreis 14 auf, der mit einem Zustandskontakt des Motors 12, mit einem oder mehreren Zustandskontakten des Leistungsteils 1 1 , insbesondere der Umrichter des Leistungsteils 1 1 , und der Steuereinheit 10 gekoppelt ist. The switch arrangement also has a protective circuit 14 which is coupled to a status contact of the motor 12, to one or more status contacts of the power unit 11, in particular the converter of the power unit 11, and the control unit 10.
Die Schalteranordnung 2, insbesondere der Schutzkreis 14, kann beispielsweise mit einer Trennvorrichtung 20, insbesondere einem Leistungsschalter oder Circuit Breaker, verbunden sein, welche das Betriebsmittel 19 von einem Energienetz 21 trennen kann. The switch arrangement 2, in particular the protective circuit 14, can, for example, be connected to a disconnection device 20, in particular a power switch or circuit breaker, which can disconnect the operating means 19 from an energy network 21.
Die Steuereinheit 10 leitet im Betrieb der Schalteranordnung 2 einen Schaltvorgang des Schalters 17 ein, beispielsweise eine Umschaltung zwischen zwei Wicklungsanzapfungen des Betriebsmittels 19 oder einen Teil der Umschaltung. Die Steuereinheit 10 kann, insbesondere, wenn der Schaltvorgang einen kritischen Vorgang darstellt, etwa eine Lastum- schaltung oder eine Vorwählerbetätigung des Schalters 17, des Schutzschaltkreis 14 vor der Einleitung des Schaltvorgangs aktivieren. When the switch arrangement 2 is in operation, the control unit 10 initiates a switching operation of the switch 17, for example a switchover between two winding taps of the operating means 19 or part of the switchover. The control unit 10 can, in particular if the switching process is a critical process, such as a load changeover or a preselector actuation of the switch 17, activate the protective circuit 14 before the switching process is initiated.
Ist der Schaltvorgang erfolgreich, also ohne Fehler oder Störungen, durchgeführt worden, kann die Steuervorrichtung, beispielsweise das Leistungsteil 1 1 den Schutzschaltkreis 14 deaktivieren. If the switching process has been carried out successfully, that is to say without errors or malfunctions, the control device, for example the power unit 11, can deactivate the protective circuit 14.
Tritt während des Schaltvorgangs eine Störung oder ein Fehler auf derart, dass sowohl Steuerung 10 als auch der Motor 12 und/oder das Leistungsteil 1 1 , insbesondere mindestens ein Umrichter des Leistungsteils 1 1 , ausfallen, so erkennt der Schutzschaltkreis 14 dies über jeweilige Fehlersignale an den Zustandskontakten bzw. triggern die jeweiligen Fehlersignale die Zustandskontakte des Schutzkreises und leiten eine Sicherheitsmaßnahme ein. Dazu kann der Schutzschaltkreis 14 beispielsweise ein Ausgangssignal ausgeben, welches zur Betätigung der Trennvorrichtung 20 führen kann, beispielsweise durch Kurzschluss zweier Ausgangskontakte des Schutzschaltkreises 14. Die Sicherheitsmaßnahme wird dabei eingeleitet, ohne dass eine weitere Überprüfung eines Zustands oder einer Position des Schalters 17 erfolgt. If a malfunction or an error occurs during the switching process such that both the controller 10 and the motor 12 and / or the power section 11, in particular at least one converter of the power section 11, fail, the protective circuit 14 recognizes this via respective error signals the status contacts or the respective error signals trigger the status contacts of the protective circuit and initiate a safety measure. For this purpose, the protective circuit 14 can, for example, output an output signal which can lead to the actuation of the isolating device 20, for example by short-circuiting two output contacts of the protective circuit 14.
Tritt während des Schaltvorgangs eine Störung des Motors 12 oder des Leistungsteils 1 1 , nicht aber von Motor 12 und Leistungsteil 1 1 , auf, so leitet der Schutzschaltkreis 14 die Sicherheitsmaßnahme nicht ein. In einem solchen Fall kann beispielsweise die Steuereinheit 10 abhängig von einem Zustand oder einer Position des Schalters 17 eine Sicherheitsmaßnahme einleiten, beispielsweise aktiv die Trennvorrichtung 20 auslösen. Außerdem kann das Deaktivieren des Schutzschaltkreises 14 dann beispielsweise unterbleiben. If during the switching process a fault occurs in the motor 12 or in the power section 11, but not in the motor 12 and power section 11, then the protective circuit 14 does not initiate the safety measure. In such a case, for example, the control unit 10 can initiate a safety measure as a function of a state or a position of the switch 17, for example actively triggering the isolating device 20. In addition, the deactivation of the protective circuit 14 can then be omitted, for example.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Schutzschaltkreises 14 einer beispielhaften Ausführungsform einer Schalteranordnung nach dem verbesserten Konzept, insbesondere wie bezüglich Figur 1 beschrieben. FIG. 2 shows a schematic representation of a protective circuit 14 of an exemplary embodiment of a switch arrangement according to the improved concept, in particular as described with respect to FIG.
Der Schutzschaltkreis 14 beinhaltet eine Reihenschaltung aus einem bistabilen Schaltelement 22, beispielsweise einem bistabilen Relais, einer ersten Schaltereinheit 23, einer zweiten Schaltereinheit 24 und einem Ausgangselement 28, welches beispielsweise als Schalter oder Relais ausgeführt sein kann. Die Reihenschaltung ist zwischen einer Versorgungsspannung 29 und einer Referenzspannung angeordnet. Das bistabile Schaltelement 22 kann von der Steuervorrichtung 1 betätigt werden. Vor Einleitung des Schaltvorgangs kann die Steuereinheit 10 das bistabile Schaltelement 22 betätigen, um die Reihenschaltung mit der Versorgungsspannung 29 zu verbinden und so den Schutzschaltkreis 14 zu aktivieren. Vor Beginn des Schaltvorgangs sind sowohl die erste Schaltereinheit 23 als auch die zweite Schaltereinheit 24 geöffnet. The protective circuit 14 contains a series connection of a bistable switching element 22, for example a bistable relay, a first switch unit 23, a second switch unit 24 and an output element 28, which can be implemented as a switch or relay, for example. The series circuit is arranged between a supply voltage 29 and a reference voltage. The bistable switching element 22 can be actuated by the control device 1. Before initiating the switching process, the control unit 10 can actuate the bistable switching element 22 in order to connect the series circuit to the supply voltage 29 and thus activate the protective circuit 14. Before the start of the switching process, both the first switch unit 23 and the second switch unit 24 are open.
Tritt bei aktiviertem Schutzschaltkreis 14 eine Störung der Steuereinheit 10 auf, wird die erste Schaltereinheit 23 geschlossen. Tritt bei aktiviertem Schutzschaltkreis 14 eine Störung des Leistungsteils 1 1 , insbesondere aller Umrichter des Leistungsteils 1 1 , oder des Motors 12 auf, wird die zweite Schaltereinheit 24 geschlossen. Sind beide Schaltereinheiten 23, 24 geschlossen, ist das Ausgangselement 28 mit der Versorgungsspannung 29 verbunden und gibt ein Ausgangssignal zur Einleitung der Sicherheitsmaßnahme aus, beispielsweise an die Trennvorrichtung 20, um diese zu betätigen. If the control unit 10 malfunctions when the protective circuit 14 is activated, the first switch unit 23 is closed. If, when the protective circuit 14 is activated, a fault occurs in the power section 11, in particular all of the converters in the power section 11, or in the motor 12, the second switch unit 24 is closed. If both switch units 23, 24 are closed, the output element 28 is connected to the supply voltage 29 and emits an output signal to initiate the safety measure, for example to the isolating device 20 in order to operate it.
Wird der Schaltvorgang dagegen erfolgreich beendet, insbesondere ohne Störungen oder Fehler des Motors 12 oder des Leistungsteils 1 1 , so kann das Leistungsteil 1 1 das bistabile Schaltelement 22 betätigen, um die Reihenschaltung von der Versorgungsspannung 29 zu trennen und so den Schutzschaltkreis 14 zu deaktivieren. On the other hand, if the switching process is completed successfully, in particular without malfunctions or errors in the motor 12 or the power section 11, the power section 11 can actuate the bistable switching element 22 to separate the series connection from the supply voltage 29 and thus deactivate the protective circuit 14.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Schutzschaltkreises 14 einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Schalteranordnung nach dem verbesserten Konzept, insbesondere wie bezüglich Figur 1 beschrieben. FIG. 3 shows a schematic representation of a protective circuit 14 of a further exemplary embodiment of a switch arrangement according to the improved concept, in particular as described with respect to FIG.
Die zweite Schaltereinheit 24 weist hier mehrere parallel geschaltete Schalter 25, 26, 27 auf, von denen jeder einem jeweiligen Umrichter des Leistungsteils 1 1 zugeordnet ist. Beispielhaft und ohne Beschränkung der Allgemeinheit sind in Figur 3 parallele Schalter 25, 26, 27 gezeigt, welche jeweils einem von drei Umrichtern des Leistungsteils 1 1 zugeordnet sind. The second switch unit 24 here has a plurality of switches 25, 26, 27 connected in parallel, each of which is assigned to a respective converter of the power section 11. By way of example and without limiting the generality, parallel switches 25, 26, 27 are shown in FIG. 3, each of which is assigned to one of three converters of the power section 11.
Jeder der Schalter 25, 26, 27 wird von dem Leistungsteil 1 1 beziehungsweise dem zugeordneten Umrichter oder Motor geschlossen, wenn während des Schaltvorgangs eine Störung oder ein Fehler des entsprechenden Umrichters auftritt. Durch die Parallelschaltung entspricht ein Schließen eines der Schalter 25, 26, 27 einem Schließen der ersten Schaltereinheit 24. Each of the switches 25, 26, 27 is closed by the power unit 11 or the associated converter or motor if a fault or an error in the corresponding converter occurs during the switching process. As a result of the parallel connection, closing one of the switches 25, 26, 27 corresponds to closing the first switch unit 24.
Darüber hinaus ist der Schutzschaltkreis 14 aufgebaut wie der bezüglich Figur 2 beschriebene. Auf die entsprechenden Ausführungen wird daher verwiesen. In addition, the protective circuit 14 is constructed like that described with respect to FIG. Reference is therefore made to the relevant explanations.
Durch das verbesserte Konzept wird die Betriebssicherheit der Stufenschalteranordnung und des Betriebsmittels erhöht. Durch die Funktionalität des Schutzschaltkreises wird ein immer definierter, sicherer Betrieb der Anlage, auch bei Ausfall aller Komponenten während eines Schaltvorgangs, erreicht. Diese Sicherheitsschaltung zeichnet sich zusätzlich dadurch aus, dass diese zyklisch geprüft werden kann, ohne dass ein Leistungsschalter ausgelöst wird. In einer sicheren Stellung, also bei deaktiviertem Schutzschaltkreis, hat ein Ausfall aller Komponenten keinen Einfluss auf die Leistungsschalterauslösung, womit die Verfügbarkeit gewährleistet ist. The improved concept increases the operational reliability of the tap changer arrangement and resources increased. The functionality of the protective circuit ensures that the system operates reliably and reliably, even if all components fail during a switching process. This safety circuit is also characterized by the fact that it can be checked cyclically without a circuit breaker being triggered. In a safe position, i.e. with the protective circuit deactivated, a failure of all components has no effect on the circuit breaker tripping, which guarantees availability.
Bezugszeichen Reference number
1 Steuervorrichtung1 control device
2 Schalteranordnung2 switch arrangement
10 Steuereinheit 10 control unit
11 Leistungsteil 11 power section
12 Motor 12 engine
13 Motorwelle 13 motor shaft
14 Schutzkreis 14 Protection circle
15 Getriebe 15 transmission
16 Antriebswelle 16 drive shaft
17 Schalter 17 switches
18 Bus 18 bus
19 Betriebsmittel 19 resources
20 Trennvorrichtung 21 Energienetz 20 Separator 21 Energy network
22 bistabiles Schaltelement22 bistable switching element
23 Schaltereinheiten23 switch units
24 Schalteinheit 24 switching unit
25, 26, 27 Schalter 25, 26, 27 switches
28 Ausgangselement28 output element
29 Versorgungsspannung 29 Supply voltage

Claims

Patentansprüche Claims
1. Schalteranordnung umfassend einen Schalter (17) und ein Antriebssystem für den Schalter (17), das Antriebssystem (2) beinhaltend 1. A switch arrangement comprising a switch (17) and a drive system for the switch (17), the drive system (2) containing
einen Motor (12) zum Antreiben des Schalters (17); a motor (12) for driving the switch (17);
eine Steuervorrichtung (1 ) mit einem Leistungsteil (1 1 ) zur Energieversorgung des Motors (12) und einer Steuereinheit (10) zum Einleiten eines Schaltvorgangs des Schalters (17) durch Ansteuerung des Leistungsteils (1 1 ); und a control device (1) with a power unit (1 1) for supplying energy to the motor (12) and a control unit (10) for initiating a switching operation of the switch (17) by controlling the power unit (1 1); and
einen Schutzschaltkreis (14), dazu eingerichtet a protection circuit (14) set up for this purpose
- im Falle einer Störung der Steuereinheit (10) ein erstes Fehlersignal über einen Zustandskontakt der Steuereinheit (10) zu erfassen; und - in the event of a fault in the control unit (10), to detect a first error signal via a status contact of the control unit (10); and
- im Falle einer Störung des Leistungsteils (1 1 ) ein zweites Fehlersignal über einen Zustandskontakt des Leistungsteils (1 1 ) zu erfassen; - in the event of a malfunction of the power section (1 1) to detect a second error signal via a status contact of the power section (1 1);
- abhängig von dem ersten und dem zweiten Fehlersignal eine Sicherheitsmaßnahme einzuleiten; - to initiate a safety measure as a function of the first and the second error signal;
wobei die Steuervorrichtung (1 ) dazu eingerichtet ist, den Schutzschaltkreis (14) vor der Einleitung des Schaltvorgangs zu aktivieren und nach erfolgreicher Durchführung des Schaltvorgangs zu deaktivieren. wherein the control device (1) is set up to activate the protective circuit (14) before the initiation of the switching process and to deactivate it after the switching process has been carried out successfully.
2. Schalteranordnung nach Anspruch 1 , wobei der Schutzschaltkreis (14) dazu eingerichtet ist, die Sicherheitsmaßnahme nur dann einzuleiten, wenn das erste und das zweite Fehlersignal Störungen der Steuerung (10) und des Leistungsteils (1 1 ) anzei- gen. 2. Switch arrangement according to claim 1, wherein the protective circuit (14) is set up to initiate the safety measure only when the first and the second error signal indicate faults in the controller (10) and the power unit (1 1).
3. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei 3. Switch arrangement according to one of claims 1 or 2, wherein
der Schutzschaltkreis (14) ein bistabiles Schaltelement (22) aufweist; und die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, das bistabile Schaltelement (22) zu betätigen um, den Schutzschaltkreis (14) zu aktivieren oder zu deaktivieren. the protection circuit (14) has a bistable switching element (22); and the control device is configured to actuate the bistable switching element (22) in order to activate or deactivate the protective circuit (14).
4. Schalteranordnung nach Anspruch 3, wobei das bistabile Schaltelement (22) ein bistabiles Relais aufweist. 4. Switch arrangement according to claim 3, wherein the bistable switching element (22) comprises a bistable relay.
5. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei der Schutzschaltkreis (14) 5. Switch arrangement according to one of claims 3 or 4, wherein the protective circuit (14)
eine erste Schaltereinheit (23) und eine zweite Schaltereinheit (24) aufweist, die in Reihe zueinander und zu dem bistabilen Schaltelement (22) geschaltet sind; wobei die erste Schaltereinheit (23) mit dem Zustandskontakt des Motors (12) und die zweite Schaltereinheit (24) mit dem Zustandskontakt des Leistungsteils (1 1 ) gekoppelt ist. a first switch unit (23) and a second switch unit (24) which are connected in series to one another and to the bistable switching element (22); wherein the first switch unit (23) is coupled to the status contact of the motor (12) and the second switch unit (24) is coupled to the status contact of the power unit (11).
6. Schalteranordnung nach Anspruch 5, wobei die erste Schaltereinheit (23) einen oder mehrere parallel geschaltete Schalter aufweist, von denen wenigstens einer geschlossen sein muss, damit der Schutzschaltkreis (14) die Sicherheitsmaßnahme einleiten kann. 6. Switch arrangement according to claim 5, wherein the first switch unit (23) has one or more switches connected in parallel, of which at least one must be closed so that the protective circuit (14) can initiate the safety measure.
7. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die zweite Schaltereinheit (24) einen oder mehrere parallel geschaltete Schalter (25, 26, 27) aufweist, von denen wenigstens einer geschlossen sein muss, damit der Schutzschaltkreis (14) die Sicherheitsmaßnahme einleiten kann. 7. Switch arrangement according to one of claims 5 or 6, wherein the second switch unit (24) has one or more parallel-connected switches (25, 26, 27), of which at least one must be closed so that the protective circuit (14) initiate the safety measure can.
8. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei 8. Switch arrangement according to one of claims 5 to 7, wherein
die Schalteranordnung eine weitere bewegungsrelevante Komponente aufweist; der Schutzschaltkreis (14) eine weitere Schaltereinheit aufweist, die in Reihe zu der ersten und zweiten Schaltereinheit (23, 24) geschaltet ist und mit einem Zustandskontakt der weiteren bewegungsrelevanten Komponente gekoppelt ist; und the switch arrangement has a further movement-relevant component; the protective circuit (14) has a further switch unit which is connected in series with the first and second switch units (23, 24) and is coupled to a status contact of the further movement-relevant component; and
die weitere Schaltereinheit einen oder mehrere parallel geschaltete Schalter aufweist, von denen wenigstens einer geschlossen sein muss, damit der Schutzschaltkreis (14) die Sicherheitsmaßnahme einleiten kann. the further switch unit has one or more switches connected in parallel, at least one of which must be closed so that the protective circuit (14) can initiate the safety measure.
9. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei 9. Switch arrangement according to one of claims 1 to 8, wherein
der Schalter (17) einem elektrischen Betriebsmittel (19) zugeordnet werden kann oder an oder in dem elektrischen Betriebsmittel (19) verbaut werden kann; und die Sicherheitsmaßnahme eine Trennung des Betriebsmittels (19) von einem Energienetz (21 ) umfasst oder auslösen kann. the switch (17) can be assigned to an electrical equipment (19) or can be installed on or in the electrical equipment (19); and the safety measure comprises or can trigger a separation of the operating means (19) from an energy network (21).
10. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 - 9, wobei 10. Switch arrangement according to one of claims 1-9, wherein
der Schalter (17) ein Laststufenschalter oder ein Wähler oder ein Vorwähler oder ein Lastumschalter oder ein Wender oder ein Doppelwender ist. the switch (17) is an on-load tap-changer or a selector or a preselector or a diverter switch or a turner or a double turner.
11 . Elektrisches Betriebsmittel mit einer Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei 11. Electrical equipment with a switch arrangement according to one of Claims 1 to 8, wherein
der Schalter (17) dem elektrischen Betriebsmittel (19) zugeordnet oder an oder in dem elektrischen Betriebsmittel (19) verbaut ist; und the switch (17) is assigned to the electrical equipment (19) or on or in the electrical equipment (19) is installed; and
die Sicherheitsmaßnahme eine Trennung des Betriebsmittels (19) von einem Energienetz (21 ) umfasst oder auslösen kann. the safety measure comprises or can trigger a separation of the equipment (19) from an energy network (21).
12. Betriebsmittelanordnung mit einem elektrischen Betriebsmittel (19) gemäß Anspruch 10 und einem Leistungsschalter (20) zur T rennung des Betriebsmittels von dem Energienetz, wobei die Sicherheitsmaßnahme eine Betätigung des Leistungsschalters (20) beinhaltet. 12. Equipment arrangement with electrical equipment (19) according to claim 10 and a circuit breaker (20) for separating the equipment from the energy network, the safety measure including actuation of the circuit breaker (20).
13. Verfahren zum sicheren Betrieb einer Schalteranordnung umfassend einen Schalter (17) und ein Antriebssystem für den Stufenschalter (17), das Verfahren beinhaltend Aktivieren eines Schutzschaltkreises (14); 13. A method for the safe operation of a switch arrangement comprising a switch (17) and a drive system for the tap changer (17), the method including activating a protective circuit (14);
Einleiten eines Schaltvorgangs des Schalters (17) durch Ansteuerung des Leistungsteils (1 1 ) nachdem der Schutzschaltkreis (14) aktiviert wurde; Initiation of a switching process of the switch (17) by controlling the power unit (1 1) after the protective circuit (14) has been activated;
Erfassen eines ersten Fehlersignals über einen Zustandskontakt eines Motors (12) des Antriebssystems; Detecting a first error signal via a status contact of a motor (12) of the drive system;
Erfassen eines zweiten Fehlersignals über einen Zustandskontakt eines Leistungsteils (1 1 ) des Antriebssystems; Detection of a second error signal via a status contact of a power unit (1 1) of the drive system;
Einleiten einer Sicherheitsmaßnahme abhängig von dem ersten und dem zweiten Fehlersignal; und Initiation of a safety measure as a function of the first and the second error signal; and
Deaktivieren des Schutzschaltkreises (14) nach erfolgreicher Durchführung des Schaltvorgangs. Deactivate the protective circuit (14) after the switching process has been carried out successfully.
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