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EP2842148B1 - Verfahren zur ausmittelung eines laststufenschalters - Google Patents

Verfahren zur ausmittelung eines laststufenschalters Download PDF

Info

Publication number
EP2842148B1
EP2842148B1 EP13715631.1A EP13715631A EP2842148B1 EP 2842148 B1 EP2842148 B1 EP 2842148B1 EP 13715631 A EP13715631 A EP 13715631A EP 2842148 B1 EP2842148 B1 EP 2842148B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control device
load tap
tap changer
changer
motor drive
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.)
Active
Application number
EP13715631.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2842148A1 (de
Inventor
Alfred Bieringer
Dominik PLITZKO
Sebastian Schmid
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 EP2842148A1 publication Critical patent/EP2842148A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2842148B1 publication Critical patent/EP2842148B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • 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
    • 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
    • H01H9/0027—Operating mechanisms
    • 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
    • H01H9/0027—Operating mechanisms
    • H01H9/0033—Operating mechanisms with means for indicating the selected tap or limiting the number of selectable taps
    • 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
    • H01H9/0038—Tap change devices making use of vacuum switches
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining an on-load tap-changer for switching between different winding taps of a tapped transformer.
  • On-load tap-changers have been in worldwide use for many years for uninterrupted switching between different winding taps of tapped transformers in large numbers. So-called reactor switches, which are particularly common in North America, have a switching reactance, which allows a slow, continuous switching.
  • On-load tap changers according to the resistance fast-switching principle usually consist of a selector for powerless selection of the respective winding tap of the tapped transformer to be switched to, and a diverter switch for the actual switching from the previous to the new, preselected winding tapping.
  • the diverter switch usually has switching contacts and resistance contacts.
  • the switch contacts are used for direct connection of the respective winding tap with the load dissipation, the resistor contacts for short-term wiring, d. H. Bridging by means of one or more switching resistors.
  • a diverter switch carries a drivable by a power storage drive shaft with at least one cam.
  • the cam has a plurality of control cams, wherein two arranged on the cam front control cams have a deviating from a circular contour contour on the type of cam on the contact one each connected via a rocker arm with a vacuum interrupter roller is performed, the profiled contour of the respective control cam taps.
  • the known from the prior art on-load tap-changer are delivered to the customer as finished assembled products and installed by this on-site in an existing tap-changer.
  • an operating instruction is attached by the manufacturer, which documents and describes the installation of the step control device in an easily comprehensible manner.
  • Control electronics requires in individual assembly steps, the manually controlled switching different stages positions of the control winding of the tapped transformer by the stage control device between adjacent, electrically connected to the control coil fixed contacts, is switched. This process is time consuming and sometimes erroneous in the prior art.
  • Position indicator arrangements as part of the motor drive of tap changers o. ⁇ . Serve to electrically detect and transmit the respective position of the tap changer o. ⁇ . This in turn is on the one hand the starting point for the actual position indicator and on the other hand the actual value as the basis for subsequent control or regulation functions.
  • Known position signaling arrangements for tap changer consist of a circular arrangement of a plurality of signaling contacts, wherein at least one each reporting contact an operating position of the tap changer o.
  • the signaling contacts by means of a rotatable central signaling contact lever, which is connected to the tap changer, more specifically with the motor drive of the tap changer, connected.
  • a position detection arrangement is therefore not suitable when using the reporting contacts operated with DC circuits operated or generally higher currents to be switched.
  • the general inventive idea is to achieve a predefined operating position of the on-load tap-changer by activating a motor drive by a parameterized control device in a first direction of rotation after start-up of the on-load tap-changer, so that the on-load tap-changer switches its stationary operating positions, ie the various winding taps of the tapped transformer Direction of the first winding tap begins to run through, by means of the control device, the achievement of the end position of the on-load tap changer is detected, again below the motor drive is activated in a second direction of rotation, so that the Lasgenschalter then the control range in the opposite switching direction until reaching the first stationary Run through operating position, and then followed by a configuration of the first stationary operating position as a predefined operating position using the non-volatile stored parameterization of the control device takes place.
  • the method according to the invention after commissioning of the on-load tap-changer independently defines a first stationary operating position as a reference variable for all subsequent switching operations. Since this defined operating position is stored in a software-supported non-volatile manner, this makes it comprehensible at any later time how much switching has taken place in which switchover direction of the on-load tap-changer and thus ultimately in which steady-state operating position the on-load tap-changer is currently located. In other words, according to the essence of the invention, therefore, the mechanical stop of the control range of the on-load tap-changer is used to subsequently carry out a standardization to a defined stationary operating position of the on-load tap-changer.
  • the control device detects the mechanical end stop of the control range of the on-load tap-changer by non-volatile storage of the current of the motor drive after its activation in a first direction of rotation and is compared at defined intervals with a maximum value parameterized in the control device as current limit. If the currently determined current value exceeds the defined setpoint value, an electrical signal is generated which indicates to the control device the mechanical limit stop of the on-load tap-changer.
  • the mechanical end stop of the control range of the on-load tap-changer is detected by the control device by means of a sensor at regular intervals detects the rotational speed of the drive shaft of the motor drive. If the determined value of the rotational speed is equal to 0, an electrical signal is generated which indicates to the control device the mechanical limit stop of the on-load tap-changer.
  • a signaling contact is connected when passing through the control range of the on-load tap-changer in a first direction of rotation at each reaching a next steady-state operating position, wherein the triggering time, d. H. the circuitry of the signaling contact, by means of the control device is stored non-volatile, wherein the time between two trip times is compared with a maximum allowable limit, wherein when exceeding the maximum allowable limit, an electrical signal is generated indicating the control device, the mechanical end stop of the on-load tap changer.
  • This can for example take place in that at least one cam disc is brought into rotary engagement with the drive shaft of the motor drive, which in turn actuates at least one microswitch per revolution of the cam disc.
  • the rotation of the cam can take place synchronously with a changeover of the diverter switch from a first to an adjacent second stationary operating position.
  • the microswitch thus triggers once per revolution of the cam and thus per switch, ie permissible stationary operating position of the on-load tap-changer, and thus signals a successfully completed switching process.
  • the figure shows a schematic flow chart of the method according to the invention.
  • Starting point of the method according to the invention is the commissioning of the on-load tap-changer with a tapped transformer.
  • the on-load tap-changer is connected with its connection contacts to the control winding of the tapped transformer, the motor drive is mounted and the on-load tap-changer, including the motor drive, is connected to a software-supported electronic control device, which in turn can be connected to an output device.
  • the control device is to be parameterized during commissioning, in particular an initial direction of movement of the drive shaft of the motor drive is to be defined, furthermore the number of permissible stationary operating positions of the on-load tap-changer must be specified and finally defined, where the beginning of the control range, i.
  • on-load tap-changers usually have a selector for powerless selection of the respective winding tapping of the tapped transformer to be switched to, and a diverter switch for actually switching from the previous to the new, preselected winding tapping.
  • steady-state operating positions are permissible for a control winding with, for example, 5 winding taps, and stationary operating positions according to the Rekator switching principle 9, since intermediate positions are permissible here as stationary operating positions.
  • a motor drive is activated by the then parameterized control device in a first direction of rotation, so that the on-load tap changer its stationary operating positions, ie the different winding taps of the tapped transformer, in the direction of the first winding tapping begins to go through.
  • the first winding tapping here means the winding winding of the control winding closest to the main winding of the step transformer gate - ie the start of the control range of a tapped transformer.
  • the motor drive is, for example, a stepping motor known from the prior art.
  • the reaching of the end position by means of the control device is detected.
  • end position is understood in the context of the present invention, the mechanical end stop of the on-load tap-changer against which moves the moving part of the on-load tap-changer when he the beginning or the end of his Has reached the control range.
  • the control device recognizing the mechanical end stop of the control range of the on-load tap-changer by nonvolatilely storing the amperage of the motor drive after its activation in a first direction of rotation and comparing it at defined time intervals with a maximum value parameterized in the control device as current limit value.
  • an electrical signal is generated which indicates to the control device the mechanical limit stop of the on-load tap-changer.
  • the mechanical end stop of the control range of the on-load tap-changer is detected via the control device by not detecting the rotational speed of the drive shaft of the motor drive by means of a sensor at regular time intervals. If the determined value of the rotational speed is equal to 0, an electrical signal is generated which indicates to the control device the mechanical limit stop of the on-load tap-changer.
  • a signaling contact is connected when passing through the control range of the on-load tap changer in a first direction of rotation at each reaching a next stationary operating position, wherein the triggering time, ie the wiring of the signaling contact, is stored non-volatile means of the control device, the time between two triggering times is compared with a maximum permissible limit value, wherein when exceeding the maximum permissible limit value, an electrical signal is generated, which indicates the control device, the mechanical end stop of the on-load tap-changer.
  • This can for example take place in that at least one cam disc is brought into rotary engagement with the drive shaft of the motor drive, which in turn actuates at least one microswitch per revolution of the cam disc.
  • the rotation of the cam can take place synchronously with a changeover of the diverter switch from a first to an adjacent second stationary operating position.
  • the microswitch thus triggers once per revolution of the cam and thus per switch, ie permissible stationary operating position of the on-load tap-changer, thus indicating a successfully completed switching process.
  • the motor drive is activated by the control device in a second direction of rotation, so that the selector then passes through the control range in the opposite switching direction until reaching the first stationary operating position and stops when reaching the first stationary operating position.
  • a configuration of the first stationary operating position takes place as a predefined operating position with the aid of the non-volatile parameterization of the control device.
  • this defined operating position is stored in a software-supported non-volatile manner, it is comprehensible at any later time how much switching has taken place in which switching direction of the on-load tap-changer and thus, in the end, in which steady-state operating position the on-load tap-changer is currently located.
  • the mechanical stop of the control range of the on-load tap-changer is used to subsequently carry out a standardization to a defined stationary operating position of the on-load tap-changer.

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Protection Of Transformers (AREA)
  • Operating, Guiding And Securing Of Roll- Type Closing Members (AREA)
  • Housings And Mounting Of Transformers (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausmittelung eines Laststufenschalters zur Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators.
  • Laststufenschalter sind seit vielen Jahren zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen von Stufentransformatoren in großen Zahlen weltweit im Einsatz. Sogenannte Reaktorschalter, die besonders in Nord-Amerika verbreitet sind, besitzen eine Umschaltreaktanz, die eine langsame, kontinuierliche Umschaltung ermöglicht. Laststufenschalter nach dem Widerstandsschnellschalt-Prinzip bestehen üblicherweise aus einem Wähler zur leistungslosen Anwahl der jeweiligen Wicklungsanzapfung des Stufentransformators, auf die umgeschaltet werden soll, und einem Lastumschalter zur eigentlichen Umschaltung von der bisherigen auf die neue, vorgewählte Wicklungsanzapfung. Der Lastumschalter weist dazu üblicherweise Schaltkontakte und Widerstandskontakte auf. Die Schaltkontakte dienen dabei zur direkten Verbindung der jeweiligen Wicklungsanzapfung mit der Lastableitung, die Widerstandskontakte zur kurzzeitigen Beschaltung, d. h. Überbrückung mittels eines oder mehrerer Überschaltwiderstände. Die Entwicklungen der letzten Jahre führten jedoch weg von Lastumschaltern mit mechanischen Schaltkontakten im Isolieröl. Stattdessen werden vermehrt Vakuumschaltzellen als Schaltelemente eingesetzt.
  • Ein derartiger Laststufenschalter mit Vakuumschaltröhren ist beispielsweise aus der WO2004/088693 A1 oder DE 10 2009 043 171 A1 offenbart. Hier trägt ein Lastumschalter eine von einem Kraftspeicher antreibbare Antriebswelle mit mindestens einer Kurvenscheibe. Die Kurvenscheibe weist mehrere Steuerkurven auf, wobei zwei an der Kurvenscheibe stirnseitig angeordnete Steuerkurven eine von einer Kreisform abweichende Kontur nach Art von Nocken aufweisen, an der kontaktschlüssig jeweils eine über einen Kipphebel mit einer Vakuumschaltröhre verbundene Rolle geführt wird, die die profilierte Kontur der jeweiligen Steuerkurve abgreift. Üblicherweise werden die aus dem Stand der Technik bekannten Laststufenschalter dem Kunden als fertig montierte Erzeugnisse ausgeliefert und von diesem vor Ort in einen bestehenden Stufentransformator eingebaut. Hierfür wird von dem Hersteller eine Betriebsanweisung beigefügt, die den Einbau der Stufenregeleinrichtung leicht nachvollziehbar dokumentiert und beschreibt. Die Inbetriebnahme, d.h. das Kuppeln, der Stufenregeleinrichtung samt Motorantrieb mit dem Stufentransformator und dessen
  • Steuerelektronik erfordert in einzelnen Montageschritten das manuell gesteuerte Beschalten verschiedener Stufenpositionen der Regelwicklung des Stufentransformators, indem die Stufenregeleinrichtung zwischen benachbarten, mit der Regelwicklung elektrisch verbundenen Festkontakten, umgeschaltet wird. Dieser Vorgang ist nach dem Stand der Technik zeitaufwändig und mitunter fehlerbehaftet.
  • Aus der DE 197 05 576 A1 ist eine Stellungsmeldeanordnung für einen Laststufenschalter bekannt geworden. Stellungsmeldeanordnungen als Bestandteil des Motorantriebes von Stufenschaltern o. ä. dienen dazu, die jeweilige Stellung des Stufenschalters o. ä. elektrisch zu erfassen und zu übermitteln; dies wiederum ist einerseits Ausgangspunkt für die eigentliche Stellungsanzeige und andererseits als Istwert Grundlage nachfolgender Steuer- bzw. Regelfunktionen.
  • Bekannte Stellungsmeldeanordnungen für Stufenschalter bestehen aus einer kreisförmigen Anordnung einer Vielzahl von Meldekontakten, wobei mindestens je einem Meldekontakt eine Betriebsstellung des Stufenschalters o. dgl. zugeordnet ist. Dabei werden die Meldekontakte mittels eines drehbaren zentralen Meldekontakthebels, der mit dem Stufenschalter, genauer gesagt mit dem Motorantrieb des Stufenschalters, in Verbindung steht, beschaltet. Dabei wird der Meldekontakthebel bei jeder Änderung der Betriebsstellung des Stufenschalters, d. h. bei der Umschaltung von einer Wicklungsanzapfung auf eine andere, lediglich um einen Schaltwinkel bewegt, der dem Abstand zweier benachbarter Meldekontakte entspricht. Infolge der kontinuierlichen Bewegung des Meldekontakthebels kommt es jedoch zu einer sehr langsamen Kontakttrennung, die sich, abhängig vom jeweiligen Schaltvorgang, über mehrere Sekunden erstrecken kann. Eine solche Stellungsmeldeanordnung ist also nicht geeignet, wenn über die Meldekontakte mit Gleichstrom betriebene Stromkreise geführt werden oder ganz allgemein höhere Ströme geschaltet werden sollen.
  • Bei diesen aus dem Stand der Technik bekannten Stellungsmeldeanordnungen ist also jedem Meldekontakt eine feste Betriebsstellung des Stufenschalters, d. h. Wicklungsanzapfung der Regelwicklung des Stufentransformators, zugeordnet. Auch hier muss die mechanische Kopplung bzw. die Justierung des Stufenschalters mit der Stellungsmeldeanzeige nach einem fest definierten Schaltplan erfolgen, da ansonsten falsche Betriebsstellungen von der Stellungsmeldeanordnung angezeigt werden. Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Ausmittelung eines Laststufenschalters zur Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators anzugeben, das, ohne manuell gesteuertes Beschalten verschiedener Stufenpositionen der Regelwicklung, eine Justierung einer vordefinierten Betriebsstellung des Laststufenschalters ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Ausmittelung eines Laststufenschalters zur Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen dabei besonders bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Unter Ausmittelung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung das Erreichen einer vordefinierten Betriebsstellung des Laststufenschalters verstanden.
  • Die allgemeine erfinderische Idee besteht darin, eine vordefinierte Betriebsstellung des Laststufenschalters zu erreichen, indem nach der Inbetriebnahme des Laststufenschalters ein Motorantrieb von einer parametrierten Steuereinrichtung in eine erste Drehrichtung aktiviert wird, so dass der Laststufenschalter seine stationären Betriebsstellungen, also die verschiedenen Wicklungsanzapfungen des Stufentransformators, in Richtung der ersten Wicklungsanzapfung beginnt zu durchlaufen, wobei mittels der Steuereinrichtung das Erreichen der Endstellung des Laststufenschalters erkannt wird, wobei wiederum nachfolgend der Motorantrieb in eine zweite Drehrichtung aktiviert wird, so dass der Lasstufenschalter anschließend den Regelbereich in der entgegengesetzten Umschaltrichtung bis zum Erreichen der ersten stationären Betriebsstellung durchläuft, und wobei anschließend eine Konfiguration der ersten stationären Betriebsstellung als vordefinierte Betriebsstellung mit Hilfe der nichtflüchtig gespeicherten Parametrierung der Steuereinrichtung erfolgt. Damit definiert das erfindungsgemäße Verfahren nach Inbetriebnahme des Laststufenschalters eigenständig eine erste stationäre Betriebsstellung als Bezugsgröße für alle nachfolgenden Schalthandlungen. Da diese definierte Betriebsstellung softwaregestützt nichtflüchtig gespeichert wird, ist damit zu jedem späteren Zeitpunkt nachvollziehbar, wie viel Umschaltungen in welche Umschaltrichtung der Laststufenschalter vollzogen hat und damit letzten Endes in welcher stationären Betriebsstellung sich der Laststufenschalter aktuell befindet. Mit anderen Worten wird nach dem Wesen der Erfindung also der mechanische Anschlag des Regelbereiches des Laststufenschalters verwendet, um nachfolgend eine Normierung auf eine definierte stationäre Betriebsstellung des Laststufenschalters vorzunehmen.
  • Nach einer besonderen Weiterbildung der Erfindung erkennt die Steuereinrichtung den mechanischen Endanschlag des Regelbereiches des Laststufenschalters, indem die Stromstärke des Motorantriebs nach dessen Aktivierung in eine erste Drehrichtung nicht flüchtig gespeichert und in definierten Zeitabständen mit einem in der Steuereinrichtung als Stromgrenzwert parametrierten Höchstwert verglichen wird. Überschreitet dabei der aktuell ermittelte Stromwert den definierten Sollwert, so wird ein elektrisches Signal generiert, das der Steuereinrichtung den mechanischen Endanschlag des Laststufenschalters anzeigt.
  • Nach einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der mechanische Endanschlag des Regelbereiches des Laststufenschalters über die Steuereinrichtung detektiert, indem mittels eines Sensors in regelmäßigen Zeitabständen die Rotationsgeschwindigkeit der Antriebswelle des Motorantriebes detektiert. Ist der ermittelte Wert der Rotationsgeschwindigkeit gleich 0, so wird ein elektrisches Signal generiert, das der Steuereinrichtung den mechanischen Endanschlag des Laststufenschalters anzeigt.
  • Nach einer wiederum weiteren Ausführungsform der Erfindung wird beim Durchlaufen des Regelbereichs des Laststufenschalters in eine erste Drehrichtung bei jedem Erreichen einer nächsten stationären Betriebsstellung ein Meldekontakt beschaltet, wobei der Auslösezeitpunkt, d. h. die Beschaltung des Meldekontaktes, mittels der Steuereinrichtung nichtflüchtig gespeichert wird, wobei die Zeit zwischen zwei Auslösezeitpunkten mit einem maximal zulässigen Grenzwert verglichen wird, wobei bei Überschreiten des maximal zulässigen Grenzwertes ein elektrisches Signal generiert wird, das der Steuereinrichtung den mechanischen Endanschlag des Laststufenschalters anzeigt. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass mit der Antriebwelle des Motorantriebs mindestens eine Nockenscheibe in Dreheingriff gebracht wird, die ihrerseits wenigstens einen Mikroschalter je Umdrehung der Nockenscheibe betätigt. Je nach Übersetzungsverhältnis kann die Umdrehung der Nockenscheibe synchron mit einer Umschaltung des Lastumschalters von einer ersten auf eine benachbarte zweite stationäre Betriebsstellung erfolgen. Der Mikroschalter löst also pro Umdrehung der Nockenscheibe und damit pro Umschaltung, also zulässiger stationärer Betriebsstellung des Laststufenschalters, einmal aus und meldet damit einen erfolgreich abgeschlossenen Umschaltvorgang.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachstehend noch beispielhaft an Hand einer Figur näher erläutert werden.
  • Die Figur zeigt einen schematischen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Ausgangspunkt des erfindungsgemäßen Verfahrens bildet die Inbetriebnahme des Laststufenschalters mit einem Stufentransformator. Bei der Inbetriebnahme wird der Laststufenschalter mit seinen Anschlusskontakten an der Regelwicklung des Stufentransformators angeschlossen, der Motorantrieb montiert und der Laststufenschalter samt Motorantrieb an eine softwaregestützte elektronische Steuereinrichtung angeschlossen, die ihrerseits wiederum mit einer Ausgabeeinrichtung verbunden werden kann. Die Steuereinrichtung ist bei Inbetriebnahme zu parametrieren, insbesondere ist dabei eine anfängliche Bewegungsrichtung der Antriebswelle des Motorantriebs zu definieren, weiterhin ist die Anzahl zulässiger stationärer Betriebsstellungen des Laststufenschalters anzugeben und schlussendlich zu definieren, wo der Anfang des Regelbereiches, d.h. die erste zulässige stationäre Betriebsstellung, und das Ende des Regelbereiches, also die letzte zulässige Betriebsstellung, des Laststufenschalters liegt. Diese Parameter sind in der Steuereinrichtung nicht flüchtig zu speichern. Wie bereits erläutert, weisen Laststufenschalter üblicherweise einen Wähler zur leistungslosen Anwahl der jeweiligen Wicklungsanzapfung des Stufentransformators, auf die umgeschaltet werden soll, und einem Lastumschalter zur eigentlichen Umschaltung von der bisherigen auf die neue, vorgewählte Wicklungsanzapfung auf. Abhängig von dem, dem Laststufenschalter zu Grunde liegendem Schaltertyp, sind bei einer Regelwicklung mit beispielsweise 5 Wicklungsanzapfungen nach dem Widerstandsschnellschalt-Prinzip 5 stationäre Betriebsstellungen zulässig und nach dem Rekatorschaltprinzip 9 stationäre Betriebsstellungen, da hier Mittelstellungen als stationäre Betriebsstellungen zulässig sind.
  • Nachfolgend wird ein Motorantrieb von der dann parametrierten Steuereinrichtung in eine erste Drehrichtung aktiviert, so dass der Laststufenschalter seine stationären Betriebsstellungen, also die verschiedenen Wicklungsanzapfungen des Stufentransformators, in Richtung der ersten Wicklungsanzapfung beginnt zu durchlaufen. Mit erster Wicklungsanzapfung ist hier die der Stammwicklung des Stufentransformtors am nächsten gelegene Wicklungsanzapfung der Regelwicklung gemeint - also der Beginn des Regelbereiches eines Stufentransformators. Bei dem Motorantrieb handelt sich beispielsweise um einen aus dem Stand der Technik bekannten Schrittmotor.
  • In einem wiederum nachfolgenden Verfahrensschritt wird das Erreichen der Endstellung mittels der Steuereinrichtung erkannt. Unter Endstellung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung der mechanische Endanschlag des Laststufenschalters verstanden, gegen den der bewegte Teil des Laststufenschalters fährt, wenn er den Anfang bzw. das Ende seines Regelbereiches erreicht hat. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Steuereinrichtung den mechanischen Endanschlag des Regelbereiches des Laststufenschalters erkennt, indem die Stromstärke des Motorantriebs nach dessen Aktivierung in eine erste Drehrichtung nicht flüchtig gespeichert und in definierten Zeitabständen mit einem in der Steuereinrichtung als Stromgrenzwert parametrierten Höchstwert verglichen wird. Überschreitet dabei der aktuell ermittelte Stromwert den definierten Sollwert, so wird ein elektrisches Signal generiert, das der Steuereinrichtung den mechanischen Endanschlag des Laststufenschalters anzeigt. Alternativ ist es auch möglich, dass der mechanische Endanschlag des Regelbereiches des Laststufenschalters über die Steuereinrichtung detektiert wird, indem mittels eines Sensors in regelmäßigen Zeitabständen die Rotationsgeschwindigkeit der Antriebswelle des Motorantriebes nicht detektiert. Ist der ermittelte Wert der Rotationsgeschwindigkeit gleich 0, so wird ein elektrisches Signal generiert, das der Steuereinrichtung den mechanischen Endanschlag des Laststufenschalters anzeigt. Nach einer wiederum weiteren Ausführungsform der Erfindung wird beim Durchlaufen des Regelbereichs des Laststufenschalters in eine erste Drehrichtung bei jedem Erreichen einer nächsten stationären Betriebsstellung ein Meldekontakt beschaltet, wobei der Auslösezeitpunkt, d. h. die Beschaltung des Meldekontaktes, mittels der Steuereinrichtung nichtflüchtig gespeichert wird, wobei die Zeit zwischen zwei Auslösezeitpunkten mit einem maximal zulässigen Grenzwert verglichen wird, wobei bei Überschreiten des maximal zulässigen Grenzwertes ein elektrisches Signal generiert wird, das der Steuereinrichtung den mechanischen Endanschlag des Laststufenschalters anzeigt. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass mit der Antriebwelle des Motorantriebs mindestens eine Nockenscheibe in Dreheingriff gebracht wird, die ihrerseits wenigstens einen Mikroschalter je Umdrehung der Nockenscheibe betätigt. Je nach Übersetzungsverhältnis kann die Umdrehung der Nockenscheibe synchron mit einer Umschaltung des Lastumschalters von einer ersten auf eine benachbarte zweite stationäre Betriebsstellung erfolgen. Der Mikroschalter löst also pro Umdrehung der Nockenscheibe und damit pro Umschaltung, also zulässiger stationärer Betriebsstellung des Laststufenschalters, einmal aus und meldet damit einen erfolgreich abgeschlossenen Umschaltvorgang.
  • In einem folgenden Verfahrensschritt wird der Motorantrieb von der Steuereinrichtung in eine zweite Drehrichtung aktiviert, so dass der Wähler anschließend den Regelbereich in der entgegengesetzten Umschaltrichtung bis zum Erreichen der ersten stationären Betriebsstellung durchläuft und bei Erreichen der ersten stationären Betriebsstellung stoppt. Abschließend erfolgt eine Konfiguration der ersten stationären Betriebsstellung als vordefinierte Betriebsstellung mit Hilfe der nichtflüchtig gespeicherten Parametrierung der Steuereinrichtung. Damit definiert das erfindungsgemäße Verfahren nach Inbetriebnahme des Laststufenschalters eigenständig eine erste stationäre Betriebsstellung als Bezugsgröße für alle nachfolgenden Schalthandlungen. Da diese definierte Betriebsstellung softwaregestützt nichtflüchtig gespeichert wird, ist damit zu jedem späteren Zeitpunkt nachvollziehbar, wie viel Umschaltungen in welche Umschaltrichtung der Laststufenschalter vollzogen hat und damit letzten Endes, in welcher stationären Betriebsstellung sich der Laststufenschalter aktuell befindet. Mit anderen Worten wird nach dem Wesen der Erfindung also der mechanische Anschlag des Regelbereiches des Laststufenschalters verwendet, um nachfolgend eine Normierung auf eine definierte stationäre Betriebsstellung des Laststufenschalters vorzunehmen.

Claims (4)

  1. Verfahren zur Ausmittelung eines mittels eines Motorantriebs betätigbaren Laststufenschalters zur Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators,
    gekennzeichnet durch nachfolgende Verfahrensschritte:
    - dass nach Inbetriebnahme des Laststufenschalters der Motorantrieb von einer parametrierten Steuereinrichtung in eine erste Drehrichtung aktiviert wird, so dass der Laststufenschalter seine stationären Betriebsstellungen, also die verschiedenen Wicklungsanzapfungen des Stufentransformators, in Richtung der ersten Wicklungsanzapfung beginnt zu durchlaufen,
    - dass mittels der Steuereinrichtung das Erreichen der Endstellung des Laststufenschalters detektiert wird,
    - dass der Motorantrieb in eine zweite Drehrichtung aktiviert wird, so dass der Laststufenschalter anschließend den Regelbereich in der entgegengesetzten Umschaltrichtung bis zum Erreichen der ersten stationären Betriebsstellung durchläuft,
    - und dass anschließend eine Konfiguration der ersten stationären Betriebsstellung als vordefinierte Betriebsstellung mit Hilfe der nichtflüchtig gespeichert Parametrierung der Steuereinrichtung erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mittels der Steuereinrichtung das Erreichen der Endstellung des Laststufenschalters detektiert wird, indem die Stromstärke des Motorantriebs nach dessen Aktivierung in eine erste Drehrichtung nicht flüchtig gespeichert wird,
    dass in definierten Zeitabständen diese nichtflüchtig gespeicherte Stromstärke mit einem in der Steuereinrichtung als Stromgrenzwert parametrierten Höchstwert verglichen wird, und dass bei Überschreitung der aktuell ermittelten Stromstärke von einem vorab definierten Sollwert ein elektrisches Signal von der Steuereinrichtung generiert wird, so dass die Steuereinrichtung den mechanischen Endanschlag des Laststufenschalters anzeigt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mittels der Steuereinrichtung das Erreichen der Endstellung des Laststufenschalters detektiert wird, indem mittels eines Sensors in regelmäßigen Zeitabständen die Rotationsgeschwindigkeit der Antriebswelle des Motorantriebes detektiert wird,
    dass bei Erreichen des ermittelten Wertes der Rotationsgeschwindigkeit von 0 ein elektrisches Signal von der Steuereinrichtung generiert wird, so dass die Steuereinrichtung den mechanischen Endanschlag des Laststufenschalters anzeigt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mittels der Steuereinrichtung das Erreichen der Endstellung des Laststufenschalters detektiert wird, indem beim Durchlaufen des Regelbereichs des Laststufenschalters in eine erste Drehrichtung bei jedem Erreichen einer nächsten stationären Betriebsstellung ein Meldekontakt beschaltet wird,
    dass der Auslösezeitpunkt, d. h. die Beschaltung des Meldekontaktes, mittels der Steuereinrichtung nichtflüchtig gespeichert wird,
    dass die Zeit zwischen zwei Auslösezeitpunkten mit einem maximal zulässigen Grenzwert verglichen wird,
    und dass bei Überschreiten des maximal zulässigen Grenzwertes ein elektrisches Signal generiert wird, so dass die Steuereinrichtung den mechanischen Endanschlag des Laststufenschalters anzeigt.
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